Download
1 / 45
E N D
Dẫn nhập Bà Takisuma 83 tuổi bị đục tinh thể cách đây mấy năm. Hiện giờ bà không nhìn thấy gì cả. Hằng ngày bà ở nhà một mình thi thoảng có người hàng xóm bên cạnh sang xem bà có cần giúp gì không. Bà nhận biết thế giới xung quanh nhờ đôitay cho nên việc đi lại trong nhà gặp rất nhiều khó khăn. Bà mong ước có ?để giúp bà trong công việc đi lại.? chính là mục đích nghiên cứu đề tài của chúng tôi
RÔ BỐT TỰ HÀNH Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Tạ Duy Liêm Sinh viên thực hiện : Đoàn Nam Thái Nguyễn Vũ Quang Lớp KSTN-CTĐT-K46
Nội dung trình bày • Phần 1: • Giải bài toán tìm đường cục bộ và toàn cục cho Rô bốt tự hành. • Xây dựng phần mềm mô phỏng. • Phần 2: Cấu tạo phần cứng và các phương pháp điều khiển trong Robot tự hành.
Phần 1 • Giới thiệu về robot tự hành • Mô hình động học của robot tự hành • Giải bài toán tìm đường cho robot tự hành • Xây dựng phần mềm mô phỏng
Giới thiệu về Robot tự hành • Robot tự hành (mobots) là một loại xe robot có khả năng tự di chuyển, tự vận động (có thể lập trình lại được) dưới sự điều khiển tự động để thực hiện thành công công việc được giao. • Ứng dụng: • Vận chuyển hàng hóa, vật liệu • Kiểm tra trong môi trường nguy hiểm • Khám phá, do thám • Tham gia quá trình công nghệ • Phục vụ sinh hoạt
Mô hình động học Lượng dịch chuyển của robot ứng với tọa độ gốc Vị trí của robot ở thời điểm i
Bài toán tìm đường • Bài toán cục bộ Robot tìm đuờng trong môi trường chưa biết trước hoặc chỉ biết một phần • Bài toán toàn cụcRobot đã biết trước vị trí và hình dạng vật cản
Đầu vào & đầu ra của bài toán • Môi trường hoạt động phẳng, giới hạn bởi các bức tường • Các vật cản tĩnh hoàn toàn • Mục đích: robot tự động về tới đích mà không chạm vật cản
Bài toán tìm đường cục bộ Robot dùng 3 cảm biến xác định khoảng cách tới vật cản
Không gian làm việc của robot y : góc chỉ hướng của robot : góc hướng về đích tính từ tâm robot : góc dẫn hướng cho robot tránh vật cản. :góc dẫn hướng điều khiển chuyển động cho robot. Khi sensor không phát hiện vật cản , ngược lại thì Đích x
Cách ứng xử của robot khi sensor phát hiện vật cản Khi đang tiến, robot quá gần vật cản (<DI, DJ,DK) => robot lùi lại, quay sang phải 45 độ
Bài toán tìm đường toàn cục • Tìm được đường đi tối ưu • Chia môi trường thành các ô lưới • Sử dụng thuật toán lan truyền khoảng cách (của Kang và Javis)
Vật cản được giãn bằng bán kính đường tròn bao robot • Robot được thu nhỏ lại thành một điểm tại tâm, chuyển động qua các tâm ô vuông • Đánh dấu các ô có vật cản Chuyển động của tâm robot giữa các ô lưới Vật cản được giãn ra
Thuật toán lan truyền khoảng cách • Xuất phát tại ô đích, lan truyền khoảng cách ra các ô xung quanh • Mục đích: mỗi ô sẽ chứa khoảng cách ngắn nhất tới đích
Trình tự thuật toán • Khởi đầu một giá trị khoảng cách rất lớn cho từng ô khác ô đích • Giá trị khoảng cách của ô đích đặt bằng 0 • Quét (thuận và ngược) với từng ô lưới, không xét các ô có vật cản
So sánh giá trị khoảng cách của ô với giá trị khoảng cách ô liền kề + khoảng cách giữa chúng • Cập nhật giá trị nhỏ nhất cho ô lưới • Lặp đến khi giá trị khoảng cách không còn thay đổi
Thuật toán lập đường đi Bắt đầu ở ô xuất phát Xét các ô liền kề xem ô nào có giá trị khoảng cách < giá trị khoảng cách của ô xuất phát hay không. If không có Then kết thúc, không tìm được đường đi Else {Có đường đi} Đưa ô xuất phát vào đường đi Repeat Xét các ô liền kề để tìm ô có giá trị khoảng cách thấp nhất Chuyển tới ô liền kề Đưa ô đó vào đường đi Until tới ô đích End
Phần 2 Cấu tạo phần cứng và các phương pháp điều khiển trong rô bốt tự hành
Cấu tạo phần cứng • Kết cấu cơ khí • Mạch điều khiển rô bốt - Khối sensor - Khối nguồn - Khối điều khiển - Khối công suất - Khối hiển thị
Khối sensor • Nhiệm vụ Phát hiện vật cản, nếu có vật cản thì báo cho mạch xử lý trung tâm. • Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Khối điều khiển • Sử dụng vi điều khiển AT89c51 • Đặc tính
Khối công suất • Nhiệm vụ Điều khiển 2 động cơ DC • Sơ đồ nguyên lý
Các phương pháp điều khiển • Phương pháp sử dụng PWM để điều khiển tốc độ robot • Phương pháp tạo encoder từ chuột máy tính • Phương pháp quét đèn led 7 nét (Khối hiển thị)
Hoạt động định thời • 89C51 có hai bộ định thời 16 bít, mỗi bộ định thời chia thành 2 thanh ghi THx (byte cao) và TLx (byte thấp) • 4 chế độ hoạt động định thời - Chế độ định thời 13 bit - Chế độ định thời 16 bit - Chế độ tự nạp lại 8 bit - Chế độ định thời chia tách
Chế độ định thời nạp lại 8 bit • Thanh ghi TH được nạp giá trị 8 bit thì 8051 sao nội dung đó vào TL và bộ định thời được khởi động. • Bộ định thời sau khi được khởi động thì bắt đầu đếm tăng bằng cách tăng thanh ghi TL. Bộ định thời đếm cho đến khi đạt giá trị tới hạn là FFH. Khi quay vòng từ FFH về 00 thì cờ bộ định thời TF được thiết lập. • Khi thanh ghi TL quay từ FFH về 00, cờ TF được bật lên 1 thì thanh ghi TL tự động nạp lại giá trị ban đầu được giữ trong thanh ghi TH. • Cờ TF được tự xoá và bộ định thời lại bắt đầu một chu trình mới mà không cần bất kì một sự can thiệp nào
Phương pháp tạo ra xung PWM Dừng Timer 0 Giá trị nạp lại mới = 255-giá trị nạp cũ; Đảo pwm; Khởi động timer;; • Sử dụng timer 0 (chế độ nạp lại 8 bit) để tạo ra Xung PWM • Chương trình ngắt
TH0 banđầu 255
Encoder Chiều quay thuận: ..11..10..01..11..10..01.. Chiều quay ngược:..11..01..10..11..01..10..
Phương pháp quét đèn • Dùng timer 1 thực hiện quét đèn • Đưa vào biến t để chọn đèn, ban đầu t=0 Ngắt thứ nhất:
Xin chân thành cảm ơn đã theo dõi!
