CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1. Giới thiệu chung về Robot Robot là một cỗ máy đặc có khả năng thực hiện một loạt các hành động phức tạp một cách tự động. Robot có thể được dẫn đường bằng thiết bị điều khiển bên ngoài (ray trượt, vít me) hoặc điều khiển có thể được nhúng bên trong (động cơ, bánh xe, xích di chuyển…). Robot có thể được chế tạo để gợi lên hình dáng con người, nhưng hầu hết các robot là những cỗ máy thực hiện nhiệm vụ, được thiết kế với trọng tâm là chức năng rõ ràng, hơn là thẩm mỹ bên ngoài.
Nhánh công nghệ liên quan đến thiết kế, xây dựng, vận hành và ứng dụng robot, cũng như các hệ thống máy tính để điều khiển, phản hồi cảm giác và xử lý thông tin là robot. Những công nghệ này xử lý các máy móc tự động có thể thay thế con người trong môi trường nguy hiểm hoặc quy trình sản xuất hoặc giống con người về ngoại hình, hành vi hoặc nhận thức. Nhiều robot ngày nay được lấy cảm hứng từ thiên nhiên đóng góp vào lĩnh vực robot lấy cảm hứng từ sinh học. Những robot này cũng đã tạo ra một nhánh robot mới hơn.
Từ rất lâu, đã có rất nhiều các thiết bị tự động có thể định cấu hình của người dùng và thậm chí là các ô tô tự động giống con người và các loài động vật khác, được thiết kế chủ yếu để giải trí. Khi kỹ thuật cơ khí phát triển qua thời đại công nghiệp, đã xuất hiện nhiều ứng dụng thực tế hơn như máy móc tự động, điều khiển từ xa và điều khiển từ xa không dây. Thuật ngữ này xuất phát từ một gốc Slavic, robot, với các ý nghĩa liên quan đến lao động. Từ ‘robot’ lần đầu tiên được sử dụng để biểu thị một hình người hư cấu trong vở kịch tiếng Séc năm 1920 RUR (Rossumovi Univerzální Roboti – Rossum’s Universal Roboti) của Karel Čapek, mặc dù anh trai của Karel là Josef Čapek mới là người phát minh ra từ này.
Điện tử phát triển thành động lực của sự phát triển với sự ra đời của robot tự động điện tử đầu tiên được tạo ra bởi William Grey Walter ở Bristol, Anh vào năm 1948, cũng như máy công cụ Máy tính Điều khiển Số (CNC) trong cuối những năm 1940 bởi John T. Parsons và Frank L. Robot kỹ thuật số và có thể lập trình hiện đại đầu tiên được phát minh bởi George Devol vào năm 1954 và sinh ra công ty robot Unimation của ông. Chiếc Unimate đầu tiên được bán cho General Motors vào năm 1961, nơi nó nâng các mảnh kim loại nóng từ máy đúc khuôn tại Nhà máy Inland Fisher Guide ở khu vực West Trenton của Ewing Township, New Jersey.
Robot đã thay thế con người trong việc thực hiện các nhiệm vụ lặp đi lặp lại và nguy hiểm mà 1 con người không muốn làm hoặc không thể làm vì giới hạn kích thước hoặc diễn ra trong môi trường khắc nghiệt như ngoài không gian hoặc dưới đáy biển. Có những lo ngại về việc sử dụng ngày càng nhiều robot và vai trò của chúng trong xã hội. Robot được cho là nguyên nhân dẫn đến tình trạng thất nghiệp công nghệ gia tăng khi chúng thay thế công nhân trong số lượng chức năng ngày càng tăng. Phân loại Robot - Robot sử dụng trong ngành sản xuất oto xe máy – Automotive Industry - Robot sử dụng trong gia công cơ khí - Robot sử dụng trong ngành dược phẩm, y tế - Robot sử dụng trong ngành hóa chất - Robot sử dụng trong ngành công nghiệp gỗ - Robot sử dụng trong ngành chế tạo linh kiện điện tử 1.
Công dụng của Robot * Những lợi ích khi sử dụng robot: Việc sử dụng robot đang trở thành xu thế, chúng không chỉ được ứng dụng trong công nghiệp mà còn cả đời sống. Tuy nhiên đa số các lợi ích này đều được thấy từ việc sử dụng robot tại các doanh nghiệp lớn. Giảm chi phí vận hành Sử dụng robot từ lâu đã trở thành xu thế trong thế giới hiện đại, nhất là công nghệ 4.0 ngày càng được đẩy mạnh. Sử dụng robot trong dây truyền sản xuất giúp giảm chi phí vận hành.
Chất lượng sản xuất ổn định từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh. Chưa kể các sản phẩm hư hỏng được giảm thiểu ngay từ những sản phẩm đầu tiên, vì vậy sẽ giảm bớt các sản phẩm hư hỏng, giảm chi phí nguyên liệu. Ngoài việc giảm thiểu về cắt giảm chi phí lao động, ứng dụng robot còn giúp giảm thiểu chi phí đào tạo, sức khỏe an toàn cũng như quản lý nhân công… b. Nâng cao hiệu quả sản xuất Công dụng của robot còn là khả năng tạo sự đồng đều của sản phẩm.
Robot được thiết kế và sản xuất với các thiết lập cài đặt luôn sẵn sàng. Nhờ đó mà chúng có thể tạo ra sự đồng nhất của sản phẩm. Không ảnh hưởng bởi sự mệt mỏi, sao nhãng hay bị ảnh hưởng bởi các công việc lặp lại và buồn tẻ. Sự chính xác và các thiết lập sẵn có tạo nên tính ổn định của sản phẩm từ đó nâng cao chất lượng 2 c.
Khả năng làm việc hiệu quả của công nhân Ứng dụng robot giúp nâng cao điều kiện, cải thiện môi trường làm việc của công nhân, họ không phải làm việc trong các môi trường bụi bẩn, nóng hay nguy hiểm. Chỉ cần đào tạo các kỹ năng quản lý và thể lập trình robot để công việc có thể hoàn thành hiệu quả. Giới thiệu về điều khiển Robot bằng sóng NRF24L01 NRF24L01+ là bộ thu phát 2.4GHz chip đơn với công cụ giao thức băng tần cơ sở nhúng (Enhanced ShockBurst ™), thích hợp cho các ứng dụng không dây công suất cực thấp. NRF24L01 + được thiết kế để hoạt động trong dải tần ISM rộng khắp thế giới với tốc độ 2.
Một số loại Robot trên thị trường - Robot dọn vệ sinh - Robot pha chế - Robot vận chuyển hàng hóa. Một số dạng thông tin điều khiển robot - Điều khiển robot bằng vi điều khiển - Điều khiển robot bằng PLC - Điều khiển robot bằng sóng NRF24L01 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2. Nguyên lí điều khiển Robot 2.1 Sử dụng vi điều khiển để điều khiển Robot - Vi điều khiển là một máy tính được tích hợp trên một chip, nó thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử. Vi điều khiển, thực chất, là một hệ thống bao gồm một vi xử lý có hiệu suất đủ dùng và giá thành thấp (khác với các bộ vi xử lý đa năng dùng trong máy tính) kết hợp với các khối ngoại vi như bộ nhớ, các module vào/ra, các module biến đổi số sang tương tự và tương tự sang số,.
Ở máy tính thì các module thường được xây dựng bởi các chip và mạch ngoài. Sử dụng bộ thu phát Module Dò Đường - 5 Cặp Phát Hồng Ngoại dẫn đường cho Robot - Thanh cảm biến dò đường - 5 cặp phát hồng ngoại được thiết kế dùng để phát hiện line đen và line trắng. Trên thanh cảm biến có 5 cảm biến hồng ngoại hướng xuống đất nhằm phát hiện line, một cảm biến hồng ngoại đặt phía trước và đi cùng với nó là một công tắc hành trình báo hiệu đã đụng vật. Tín hiệu đầu ra dạng số dễ dàng cho việc xử lý.1: Dò Đường - 5 Cặp Phát Hồng Ngoại dẫn đường cho Robot - Thông Số Kỹ Thuật Module Dò Đường - 5 Cặp Phát Hồng Ngoại + Điện áp hoạt động: 3.
4 + Khoảng cách phát hiện: 0. + Đầu ra dạng tín hiệu số dễ dàng cho vi điều khiển. + Có LED hiện thị ngõ ra cho từng cảm biến. + Tích hợp 5 cảm biến dò line, 1 cảm biến tránh vật cản và một công tắc hành trình báo chạm vật.
+ Đầu ra gồm 7 chân tín hiệu của cảm biến dạng số và 2 ngõ vào cấp nguồn cho thiết bị. + Kích thước module dò đường: 128 x 45 x 12mm. - Ứng dụng: + Dùng để phát hiện line đen và line trắng. Trên thanh cảm biến có 5 cảm biến hồng ngoại hướng xuống đất nhằm phát hiện line, một cảm biến hồng ngoại đặt phía trước và đi cùng với nó là một công tắc hành trình báo hiệu đã đụng vật.
Tín hiệu ngõ ra dạng số dễ dàng cho việc xử lý. Sử dụng module cảm biến ánh sáng để nhận biết vật cản (Cảm biến hồng ngoại TCRT5000) Hình 2.2: Cảm biến hồng ngoại TCRT5000 - Cảm biến hồng ngoại TCRT5000 dùng để phát hiện, phản xạ vật cản, màu trắng, đen, lấy dữ liệu xung,… * Các tính năng: + Sử dụng một cảm biến hồng ngoại TCRT5000 để phát hiện phản xạ vật cản. + Khoảng cách phát hiện tốt nhất 1mm ~ 25mm. + Các tín hiệu đầu ra tương đối ổn định, sóng tốt, dòng tiêu thụ 15mA.
+ Có tích hợp phím điều chỉnh độ nhạy. + Điện áp làm việc 5V-3. + Định dạng tín hiệu đầu ra (0 và 1). + Kích thước sản phẩm 3.
5 + Mạch sử dụng chip so sánh LM393. * Nguyên lý làm việc: Khi được cấp nguồn mạch phát ra phát ra các cảm biến hồng ngoại TCRT5000 liên tục, tia hồng ngoại phát ra không được phản xạ trở lại hoặc phản xạ trở lại nhưng không đủ lớn, phototransistor trong tình trạng tắt, tiếp đó đầu ra của module là thấp, cho thấy các diode vẫn tắt. Khi đối tượng phát hiện nằm trong phạm vi phát hiện, tia hồng ngoại được phản xạ và đủ sức mạnh, phototransistor bão hòa, đầu ra của module là cao, chỉ ra rằng diode được thắp sáng. Thu phát sóng NRF24L01 - Module NRF24L01 là một module truyền nhận dữ liệu nâng cao với khả năng kết nối point-to-point (2 node mạng), hoặc network (mạng lưới nhiều node mạng), sử dụng sóng radio có tần số 2.4GHz - Khoảng cách đạt được của module không khuếch đại công suất trong không gian không vật cản là 100m và của module có khuếch đại công suất lên tới 1km a.
Sơ đồ khối: - Sơ đồ khối: Hình 2.3: Sơ đồ khối 6 - Sơ đồ nguyên lý: Hình 2. Thông số kỹ thuật: + Điện thế hoạt động: 1.6V + Có sẵn anthena sứ 2. + Truyền được 100m trong môi trường mở với 250kbps baud. + Tốc độ truyền dữ liệu qua sóng: 250kbps to 2Mbps.
+ Tự động bắt tay (Auto Acknowledge). + Tự động truyền lại khi bị lỗi (auto Re-Transmit). + Multiceiver – 6 Data Pipes. + Bộ đệm dữ liệu riêng cho từng kênh truyền nhận: 32 Byte separate TX and RX FIFOs.
+ Các chân IO đều chịu được điện áp vào 5V. + Lập trình được kênh truyền sóng trong khoảng 2400MHz đến 2525MHz (chọn được 125 kênh). + Thứ tự chân giao tiếp: GND, VCC, CS, CSN, SCK, MOSI, MISO, IQR.