Robot tránh vật cản

Download đồ án

Photodiode là loại diode làm việc theo chế độ phân cực nghịch, dòng nghịch qua diode được điều khiển bởi cường độ ánh sáng chiếu vào.khi ánh sáng chiếu qua diode tăng thì dòng nghịch qua nó cũng tăng theo.


Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT CƠ SỞ
2.1 Giải bài toán tìm đường cho robot
2.1.1.Đặt vấn đề
- Dò đường (navigation) là một khoa học dẫn hướng robot tự hành di chuyển trong không gian làm việc của nó (đất, nước, không khí...). Trong vấn đề dò đường, bài toán được quan tâm nhiều nhất có lẽ là tìm đường về đích mà không chạm vật cản trên đường đi. Có hai loại bài toán tìm đường cho robot: bài toán cục bộ (local) và bài toán toàn cục (global). Trong bài toán toàn cục, bản đồ môi trường làm việc của robot hoàn toàn được biết trước, vấn đề chính phải giải quyết là tìm được đường đi cho robot trước khi nó xuất phát. Ở bài toán cục bộ, môi trường làm việc của robot hoàn toàn không được biết trước hay chỉ biết được một phần, robot hoàn toàn phải nhờ vào sự cảm nhận môi trường thông qua cảm biến gắn trên nó để dò đường. Bài toán toàn cục tỏ rõ lợi thế là ta đã biết trước có đường đi (tối ưu) tới đích hay không trước khi cho robot khởi hành. Tuy vậy nó có hạn chế là đòi hỏi nhiều tính toán và bộ nhớ, và đặc biệt tình huống xấu có thể xảy ra nếu bản đồ môi trường làm việc không được khai báo chính xác, yêu cầu biết trước hoàn toàn môi trường hoạt động cũng là một nhược điểm của nó. Trong khi đó, robot tìm đường cục bộ chỉ biết được thông tin xung quanh qua sensor cảm nhận môi trường gắn cùng. Vì thế, robot tìm đường cục bộ có thể không hoàn thành việc tới đích (mặc dù thực tế có đường đi tới đích), khái niệm tối ưu không có ý nghĩa trong bài toán này. Tuy nhiên, yêu cầu tính toán, dung lượng nhớ thấp cùng tính linh hoạt cao (như tránh được vật cản ngay cả khi vật đó di động) khiến tìm đường cục bộ trở thành một công cụ mạnh của robot tự hành. Hiện nay, cách tiếp cận kếthợp giữa cục bộ và toàn cục đang ở ngày càng phổ biến, giúp robot tự hành tăng tính linh hoạt và hiệu quả. Trong đây chỉ tập trung vào giải quyết cả hai bài toán nhưng ở mức độ đơn giản. Môi trường hoạt động của robot là một mặt phẳng, được giới hạn bởi các bức tường. Các vật cản được xem là vật cản hai chiều, tĩnh hoàn toàn. Trong bài toán cục bộ, robot được trang bị 5 cảm biến hồng ngoại xác định khoảng cách vật cản. Trong bài toán toàn cục, từ đầu vào là vị trí xuất phát, vị trí đích, kích thước robot, bản đồ hoạt động, ta tìm ra đường đi để robot tự hành.Mục đích cuối cùng là robot tự về được tới đích không chạm vật cản mà không cần bất cứ sự trợ giúp nào từ bên ngoài.
2.1.2 Bài toán tìm đường cục bộ
- Giải quyết hoàn toàn bài toán này khó khăn hơn nhiều so với giải quyết bài toàn toàn cục. Một cách tìm đường cục bộ khá hoàn hảo là phương pháp bản đồ nơron cực (PolarNeurol Map) của Michail G. Lagoudakis (1998) dùng 16-32 cảm biến gắn trên con robot Normad (hình 1.1a, b) tạo trường cảm biến bao phủ vùng xung quanh robot, thuật toán sử dụng là thuật toán ánh xạ nơron tương đối phức tạp. Do giới hạn của bài luận, phương pháp này không được đề cập đến. Phương pháp được đề cập đến ở đây sử dụng 5 cảm biến dò đường xác định khoảng cách từ đầu xe tới vật cản.Tùy vào khoảng cách tới vật cản ứng với từng cảm biến, ta xác định được phương hướng di chuyển robot phù hợp. Ý tưởng của phương pháp xuất phát từ một bài báo Cơ điện tử[1]. Tuy nhiên ở đâu đã có sự điều chỉnh để phù hợp hơn với khải năng.
2.2 Các khối phần cứng cơ bản được sử dụng trong robot
2.2.1 Khối nguồn
Nguồn là nơi cung cấp năng lượng cho các mạch hoạt động.Yêu cầu của một bộ nguồn là điên áp và dòng ra ổn định.Có nhiều phương pháp để thực hiện yêu cầu đó như sử dụng các transitor để có một nguồn công suất lớn ( tương đối phức tạp ), sử dụng các IC ổn áp chuyên dụng như 78XX ( cho ra điện áp dương ổn định ) 79XX (cho ra điện áp âm ổn định ) và một số IC có thể điều chỉnh được điện áp ( LM 317,LM 309 ……) ngoài ra còn có các loại diode zener cũng cho ra một điện áp ổn định.Ở đây chỉ giới thiệu về các loại IC ổn áp loại 78XX và diode zener
Hình 2.1 Mạch cơ bản sử dụng IC 78XX
Vout = Vout(ic), Vin > Vout(ic)
Hình 2.2 Mạch tăng điện áp sử dụng có diode zener
Hình 2.3 Mạch tăng điện áp sử dụng bằng điện trở
Hình 2.4 Mạch điều chỉnh điện áp ra bằng biến trở
Hình 2.5 Mạch kéo dòng
2.3 Hê thống cảm biến
2.3.1 Định nghĩa
Trong một con robot cơ bản . Một trong những phần quan trọng nhất trong robot chính là hệ thống cảm biến. Vậy hệ thống cảm biến là gì ?
- Cảm biến được định nghĩa nôm na là hệ thống các giác quan của robot, đúng vậy. Robot cần xác định trạng thái môi trường bên ngoài (như là các vật cản, màu sắc của các vật ,...) để gửi trạng thái môi trường đến bộ xử lý rồi đưa ra các phản ứng điều khiển robot để đối phó với các sự kiện bên ngoài ấy. Để các bạn hiểu rõ hơn về cách làm việc của các bộ cảm biến , xin đưa ra một số ví dụ :
- Ví dụ đơn giản nhất chính là con người của chúng ta. Ta ví con mắt như là một bộ cảm biến. Khi chúng ta đang đi sắp đụng vào vách tường thì con mắt sẽ như những cảm biến truyền dữ liệu về cho bộ não. Tương tự như vậy, các cảm biến sẽ chuyền dữ liệu về cho bộ vi xử lí. Sau đó bộ não sẽ gửi trả thông tin phản ứng như là đi hướng khác để tránh va đụng vào vách tường. Vi xử lí của robot cũng thế, nó sẽ gửi thông tin dể cho robot đi đúng đường.
2.3.2 Các loại cảm biến :
Trong kĩ thuật robot thường sử dụng các loại cảm biến như:
1. Led hồng ngoại ( bộ thu phát hồng ngoại )
2. Quang điện trở (PHOTORESISTANCE ) : cds hay cdse
3. Tế bào quang điện
4. Camera số trong công nghệ sử lí ảnh
5. Cảm biến siêu âm
- Ở đây chỉ giới thiệu về cảm biến thông dụng, đó là led hồng ngoại:
Phần này giới thiệu về mạch cảm biến trong robot.Mạch cảm biến đóng vai trò như “mắt “ của robot giúp cho robot có khả năng nhận biết được môi trường xung quanh (vạch trắng ,chướng ngại vật ) để từ đó có biện pháp xử lý.
Trong mạch cảm biến , các bạn có thể sử dụng các loại led thu phát hồng ngoại hay quang trở .Led thu phát hồng ngoại có giá thành rẻ (2500 /cặp).
Hình 2.1: Hình ảnh của bộ thu phát hồng ngoại
Đối với robot công nghiệp ,bạn có thể sử dụng những loại cảm biến công nghiệp của các hãng Omron ,hay Siemens.Các loại cảm biến này có độ nhạy cao và khả năng chống nhiễu tốt.Tuy nhiên giá thành rất đắt (hàng trăm đô)
Hình 2.2 Các loại cảm biến công nghiệp
Hình 2.2 : Kí hiệu bộ led phát , thu
Hình 2.3 : led hông ngoại Hình 2.4 : led thu hồng ngoại
2.3.3 Phát hồng ngoai
Cần chú ý đến 2 chân nối với mạch điện của led.Chân anode (a – nốt) nối với cực dương của nguồn điện, chân Cathode ( ca – thốt) được nối với cực âm của nguồn điện ,qua hình 2.3 có thể thấy chân dài hơn là chân anode, còn chân ngắn hơn là chân cathode.Lưu y dòng qua led là từ 5mA 20mA, khi tính toán thường chọn Iled = 10 mA , và điện áp rơi vào khoảng 1,7 V đến 2.4 V , khi tinh toán chọn Vled = 2 V
2.3.4 Led thu hồng ngoại ( photodiode):
* Cấu tạo:
Photodiode ( hình 2.4) là một loại bán dẫn đơn giản nhưng vỏ có gắn thấu k


Link download cho anh em: