CHƯƠNG 1: TONG QUAN V EROBOT 1. T6éng quan v €Robot di động (Mobile Robot) Trong các họ robot, chúng ta không thể không nhắc tới Mobile Robot với những đặt thù riêng mà những loại robot khác không có. Mobile robot có khả năng tự di chuyển, có nghĩa là chúng có khả năng tự đi âI hướng trong một môi trưởng không biết trước mà không cân các thiết bị hướng dẫn vật lý hoặc cơ điện. Ngoài ra, mobile robot có thể dựa vào các thiết bị hướng dẫn cho phép nó di chuyển trên tuyến đường dẫn được xác định trước trong không gian được cho trước (robot tự đi`âi khiển), khác với các loại robot công nghiệp thường đặt øgn như cố định và hoạt động bằng các cánh tay robot.
Phân loại Mobile Robot: Mobile robot có thể được phân loại theo các cách sau: * Phân loại theo môi trưởng mà chúng di chuyển: - Robot ngoài trởi và robot trong nhà. Thông thưởng chùng đước lấp bánh xe nhưng cũng có khi được trang bị bánh xích hoặc chân giống người hoặc động vật. - Robot trên không: như các loại máy bay không người lái, drones,. - Robot dưới nước.
Robot chuyển động bằng bánh xe b. Robot chuyển động bằng bánh xích Hình 1.1 Robot chuyển động bằng bánh xe SVTH: Nghiêm Đình Thắng Trang | 2 a. Robot 6 chan gidng con nhện b. “Ché Robot” di chuyén bang 4 chan Hình 1.2 Robot chuyển động bằng chân * Phân loại theo phương pháp di chuyển: - Robot di chuyén bằng bánh xe (hình I.
- _ Robot di chuyển bằng bánh xích (hình 1. - _ Robot có chân, chân giống người hay giống động vật (hình 1. Cách định hướng di chuyển của Mobile Robot: a. Laser guldance wie.
Hệ thống Laser guidance Tia laser được phát ra từ Mobile robot sẽ duoc truy đến các mốc được đặt trong khu vực hoạt động như (hình 1. Khoảng cách và góc từ Mobile robot đến các mốc sẽ được truy ` đến bộ xử lý để tính toán vị trí Mobile robot, từ đó truy `& tín hiệu để Mobile robot đi đúng hướng đến vị trí mong muốn. * Đặc điểm: - Bản đ ôhoạt động của Mobile robot được lưu trữ trước trong bô nhớ. - Đường đi của Mobile robot có thể dễ dáng được thay đổi và mở rộng.
- Đây là phương pháp dẫn hướng chính xác nhất. Magnetic spot guidance (hay con goi la điểm từ) Hinh 1.4 Magnetic spot guidance Các điểm từ được đặt trước trên n` nhà như (hình 1. Bộ cảm biến từ được lấp trên robot sẽ cảm biến trên robot sẽ nhận diện các điểm từ này. Ứng với mỗi điểm từ sẽ có một lệnh được cài đặt sẵn từ trước cho robot (đi thẳng, rẽ trái/ phải 90°,.
Robot sẽ thực hiện lệnh đó cho đến khi gặp phải một điểm từ khác. Khoảng di chuyển giữa 2 điểm từ gọi là khoảng không tính toán (dead-reckoning) (hình 1. Magnet spot Magnet spot Magnet spot t1 a 2 < AGV t2 a_. + AGV | Dead-reckoning > Dead-reckoning —> Hình 1.5 Khoảng không tính toán (Dead-reckoning) * Đặc điểm: - Đường đi được quy định bằng các điểm từ.
- Đường dẫn gián đoạn. - Hệ thống đường dẫn có thể thay đổi. - Sai lệch khi di chuyển phụ thuộc vào độ chính xác của cảm biến từ. - Hệ thống có thể mở rộng mà không ảnh hưởng đến cơ sở vật chất.
Magnetic Tape guidance (hay còn gọi là băng tử) Hình 1. Nguyên tắc hoạt động magnetic guidace Giống như điểm từ, băng từ được dán trước trên sàn để tạo vùng hoạt động cho robot. Robot được trang bị cảm biến để nhận diện băng từ, đi theo băng từ để đi đến điểm mong muốn (hình 1. * Đặc điểm: - Đường dẫn được quy định bới băng từ.
- Hệ thông đường dẫn liên tục. - Hệ thống đường dẫn thay đổi hoặc đi `âi chỉnh dễ dàng. - Sai lệch khi di chuyển phụ thuộc vào độ chính xác của cảm biến từ. Wire guidance Hinh 1.
Wire guidance Line dẫn đường được dán trước trên sàn để tạo vùng hoạt động cho robot. Vật liệu của line dẫn không quan trọng. Line dẫn thưởng được chọn màu đối xứng với mặt sàn hoạt động. Robot được trang bị camera hoặc led để nhận diện line này, từ đó truy & tín hiệu đến bộ xử lý, xác định vị trí và đi âI khiển xe.
Hệ thống xe đò line được thể hiện như hình 1. Chi tiết v`ềxe dò line sẽ được trình bày ở các ph tiếp theo. * Đặc điểm: - Đường dẫn được quy định bởi line dẫn. - Hệ thông đường dẫn liên tục.
- Hệ thống đường dẫn thay đổi hoặc đi `âi chỉnh dễ dàng, hệ thống dễ dàng mở rộng. - Sai lệch khi di chuyển phụ thuộc vào độ chính xác của cảm biến. Ứng dụng của Mobile robot Mobile robot được sử dụng phổ biến để thực hiện những công việc mà con người khó thực hiện và thậm chí không thực hiện được: làm những công việc đòi hỏi độ chính xác cao, làm việc trong môi trưởng nguy hiểm (như lò phản ứng hạt nhân, dò phá mìn trong quân sự), thám hiểm không gian vũ trụ. Robot Opportunity của NASA Những nơi con người không thể đặt chân được như b`êềmặt hành tính khác, b`ãnặt long biển sâu,.
người ta phải dùng robot tự hành với cầi trúc đặt biệt. Robot Opportunity (hình 1.8) được NASA gửi lên Sao Hỏa vào năm 2003 trong nhiệm vụ thám hiểm sao Hỏa 90 ngày. Robot có thể hoàn toàn đi `âầi khiển từ xa được tử b`êmặt Trái Đất, nhưng cũng có thể tự động thực hiện công việc một cách độc lập. Trong 15 năm làm việc, Opportunity đã không ngừng di chuyển, đưa ra các quan sát khoa học và báo cáo lại cho Trái Đất với thời gian dài hơn 55 Lần tuổi thọ thiết kế của nó.
Cho đến năm 2018, Opportunity đã đi được quãng đường 45,16 km trong suốt quãng đời của mình trước khi ngưng hoạt động hoàn toàn. Robot nói chung và mobile robot nói riêng có thể được thiết kế và vận hành thay thế hoàn toàn cơn người trong các môi trưởng độc hại.9 cho thấy Robot Scorpion do céng ty Toshiba thiết kế (2015) trong nhiệm vụ dọn dẹp nhà máy hạt nhân sau sự cố hạt nhân Fukushima, Nhật Bản h` năm 201 1. Robot Scorpion của TOSHIBA Trong công nghiệp, mobile robot thưởng được sử dụng chủ yếu để di chuyển các thiết bị, mang vác các nguyên vật liệu nặng và các phụ kiện cần thiết. Mobile robot được ứng dụng rộng rãi đặt biệt trong các kho hàng, để vận chuyển và phân phối hàng hóa (hình 1.
Robot thường được dẫn hướng bằng các đường line, băng từ đặt dưới sàn và được lập trình để thực hiện một số công việc nhất định. Robot hut bui Xiaomi Roborock Gen 3 Ngoài ra, mobile không chỉ được sử dụng trong công nghiệp mà cả trong lĩnh vực quân sự và cuộc sống hàng ngày. Robot hút bụi Xiaomi Roborock Gen 3 (ra mất năm 2019) (hình 1.11) có khả năng tìm đường di v dock sac vGi thoi gian ngén nhat, bat chấp mọi loại bản đ`ôphức tạp. Robot được trang bị thuật toán thiết lập bản đ`ồnhà và khoảng đường thông minh nhất.
Ngươi dùng cũng có thể thiết lập và phân vùng bản đ ồ bằng điện thoại thông minh. Trong quân sự, robot được trang bị súng, radar và di chuyển linh hoạt trân các địa hình (hình 1. Một robot chiến đấu của quân đội Mỹ Hình 1. Một nhà hàng ở Hà Lan sử dụng Robot để phục vụ Mobile Robot có thể được sử dụng để phục vụ trong các nhà hàng như (hình 1.
Phương pháp định hướng của robot này là dùng cảm biến tử (magnetic sensors tracking) dé di theo bang tt (magnetic tape) duoc dan san trén nn. Ngoai ra, robot nay còn có thể được đi âi khiển tử xa và tránh được chướng ngại vật. Trong lĩnh vực điện ảnh giải trí, robot là một chủ đ`êkhông thể thiếu được của các bộ phim khoa học viễn tưởng. Những bộ phim vềđ tài robot luôn luôn ăn khách và giúp cho nhà sản xuất kiếm được hàng tỷ đô la doanh thu phòng vé.
Nhân vật người máy T-800 trong phim The Terminator 2: Judgment Day (1991) (Kẻ hủy diệt 2: Ngày phán xét ) của đạo diễn James Cameron Hình 1. Robot Wall - E trong tác phẩm điện ảnh cùng tên của hãng Pixar Animation Studios. Các công trình nghiên cứu liên quan Robot do line (Line following robot) la mét dang robot di động (mobile robot) di chuyển bằng bánh xe. Robot sẽ di chuyển bám theo các đường Line được vẽ/dán trên mặt đất.
Quỹ đạo di chuyển của robot phụ thuộc vào sa bàn của hệ thống các đường Line được vẽ/dán sẵn. Phần này trình bày v`êmột số mô hình nguyên lý đã xuất hiện trong các cuộc thi trước khi bất đi vào công việc thiết kế hệ thống cơ khí, điện, đi âi khiển. Một số mô hình robot dò line trong các cuộc thi AL OSA Có nhi ân thiết kế v`êrobot dò line được sử dụng trong các cuộc thi. Dưới đây là một số mô hình các robot dò line được sử dụng và đạt giải cao trong các kỳ thi ngoài nước: * Chariot: M6 hinh xe Chariot (hình 1.16) vênhì cuộc thị LV Bots April line following.
- Xe có trọng lượng: 210 (gram). - Kết cấu xe: 2 bánh sau chủ động, 1 bánh trước tự lựa. - Xe sử dụng động cơ DC Servo, thanh cảm biến h ông ngoại g Gn 6 sensor QTR- 8RC. - Ph3n cứng trung tém ctia xe 1a vi di khién A- Start 32u4 Mini LV (MCU Atmega32u4), cau triic đi `âi khiển tập trung, bộ đi `âi khiển PID.
- Xe có vận tốc qua khúc cua cao, có thể thực hiện được góc cua cong với bán kính nhỏ. Robot do line “The Chariot b. So d G6nguyén ly xe “The Chariot” Hình 1. Robot do line “The Chariot” (a) va so: d 6nguyén ly cia né (b) * Silvestre: M6 hinh xe Silvestre (hinh 1.14) dat giai v6 dich Cosmo bot 2012.
- Xe có trọng lượng: 250 (gram). Kết cấu xe: 2 bánh sau chủ động, 2 bánh trước tự lựa. - Xe sử dụng động cơ DC Servo (Maxon DC Motor), thanh cảm biến h ông ngoại ø ôm 8 sensor. - Phần cứng trung tâm của xe là vi đi `âi khiển LPC2148 ARM7, cấu trúc đi ân khiển tập trung, bộ đi `âi khiển PID.
- Xe có khả năng nhớ đường, tốc độ xe cao. M6 hinh xe do line “Silvestre” b. Sơ d Gnguyén ly xe “Silvestre” Hình 1. Robot do line Silvestre (a) va so d Gnguyén ly (b) * Fireball: Mô hinh va so d6nguyén ly xe do line Fireball như trong hình.
Xe Hire đạt được các giải thưởng cao trong các cuộc thi Bot Brawl (2010) ở Peoria; ChiBot’s Fall (2010) ở I hobby Expo. - Xe sử dụng động cơ DC Servo (Maxon DC Motor), thanh cảm biến h`ng ngoại g Gm 8 sensor QTR-8RC.