XÂY DỰNG mô HÌNH cơ học và mô HÌNH TOÁN học CHO ROBOT SONG SONG DELTA

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH

DỰNG MÔ HÌNH ROBOT DELTA

Các loại robot Delta phổ biến gồm robot Delta 2 bậc tự do (H2.1) và robot Delta

Hình 2.18- Robot Delta 2 bậc tự do

Hình 2.19- Robot Delta 3 bậc tự do

Để di chuyển trên mặt phẳng thẳng đứng, một robot cần tối thiểu 2 bậc tự do Tuy nhiên, chỉ với hai bậc tự do này, robot sẽ cần phải điều chỉnh vị trí để thực hiện chức năng, điều này đòi hỏi tính linh hoạt trong việc tiếp cận mặt phẳng làm việc Do đó, để đáp ứng yêu cầu này, cấu trúc robot Delta với 3 bậc tự do được lựa chọn.

Kết cấu của Robot Delta 3 bật tự do bao gồm các phần:

Có 3 chân chủ động được dẫn động bởi 3 động cơ, các động cơ này gắn chặt với bàn máy cố định.

Có 6 thanh nối, 3 thanh nối đầu tiên lần lượt được hàn cố định với 3 chân dẫn động, 3 thanh nối còn lại được gắn chặt vào bàn máy di động.

Có 3 chân bị động, mỗi chân sử dụng một cấu trúc hình bình hành.

Robot có 12 khớp cầu, mỗi cơ cấu hình bình hành có 4 khớp cầu, để liên kết giữa 2 chân chủ bị động với 2 thanh nối.

Cơ cấu dẫn động có hai phương án chính: dẫn động trực tiếp từ động cơ, như thể hiện trong hình 2.3, và dẫn động gián tiếp thông qua hệ truyền bánh răng, được minh họa trong hình 2.4.

26 download by : skknchat@gmail.com

Hình 2.20- Dẫn động trực tiếp từ động cơ

Hình 2.21- Dẫn động gián tiếp qua hệ bánh răng

Trong hai phương án thiết kế, phương án bộ truyền bánh băng tạo lực nâng đảm bảo cho cơ cấu nhưng làm giảm tốc độ của robot Hộp giảm tốc bánh răng trụ có hiệu suất truyền thấp, kích thước lớn trên tỉ số truyền, độ chính xác không cao và thường không được sử dụng trong các robot yêu cầu kết cấu nhỏ và độ chính xác cao Tuy nhiên, với ưu điểm về kết cấu cơ khí đơn giản, giá thành rẻ và khả năng làm việc với phạm vi vận tốc và tải trọng rộng, bộ truyền bánh răng trụ vẫn được ưa chuộng trong các tay máy công nghiệp Để robot hoạt động với tốc độ cao, phương án 1 là lựa chọn tối ưu.

ST Tên cơ Hình ảnh minh họa Vật Phương

T cấu liệu pháp gia công

4 Khớp Thép Tiện, nối khoan động lỗ cơ

Hình 2.22- Bản vẽ khớp nối động cơ

Khớp nối động cơ, được chế tạo từ thép qua quy trình tiện trục thép đặc, có chức năng truyền momen xoắn tới thanh truyền Để đảm bảo khả năng truyền tải momen xoắn hiệu quả mà không bị hao hụt, khớp nối được thiết kế với các lỗ khoan để bắt vít chí.

Hình 2.23- Bản vẽ thanh truyền

Thanh truyền được chế tạo từ thép tấm thông qua công nghệ cắt laser, có chức năng nhận momen từ động cơ, từ đó hỗ trợ robot hoạt động chính xác theo chương trình điều khiển đã được lập trình.

Hệ khớp động ta sử dụng khớp cầu.Ưu điểm độ chính xác của cơ cấu cao tuy nhiên khó gia công.

Hình 2.24- Hệ khớp dẫn động

Ổ đỡ đầu thanh là một loại ổ đỡ trượt hình cầu, được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị đo đạc, xe điện, máy móc xây dựng, khai thác mỏ và chế biến khoáng sản, cũng như quạt công nghiệp Với bề mặt tiếp xúc trượt là các bề mặt hình cầu bên trong và bên ngoài, ổ đỡ này cho phép xoay và di chuyển ở mọi góc độ Được chế tạo bằng các phương pháp xử lý đặc biệt như photphat bề mặt, chiên, đệm và phun, ổ đỡ đầu thanh có độ bền cao và ít bị hư hỏng.

Sản phẩm có đặc tính khả năng chịu tải lớn, chống va đập, chống ăn mòn, chống mài mòn, tự sắp xếp và bôi trơn tốt, v v.

Sản phẩm có kích thước hợp lý, thuận tiện cho việc lắp đặt và tháo gỡ.

30 download by : skknchat@gmail.com Đặc điểm kỹ thuật:

Mẫu si18t/K có các kích thước như sau: Đường kính trong D xấp xỉ 18mm (0,7in), đường kính ngoài D2 xấp xỉ 46mm (1,8in), độ dày bên trong B xấp xỉ 23mm (0,9in), độ dày bên ngoài C1 xấp xỉ 17mm (0,7in) và độ dài khoảng 95mm (3,7in).

Trọng lượng: Xấp xỉ 320g / 11.3oz Đặc điểm sử dụng: chống ăn mòn

Chất bôi trơn: không bôi trơn

Phương pháp bôi trơn dầu: bôi trơn Vòng dầu (Bộ thu dầu)

Trạng thái bôi trơn: bôi trơn biên

Hình 2.25- Bản vẽ khớp nối cầu

Hệ hình bình hành giúp định hướng nền dưới song song với bề mặt làm việc, như bảng và băng tải, đảm bảo robot có đủ số bật tự do cần thiết Được làm từ các ống tio bằng nhôm có độ cứng cao, hệ bình hành mang lại sự chắc chắn cho sản phẩm.

Hình 2.26- Hệ hình bình hành

32 download by : skknchat@gmail.com Đường kính ren vòng ngoài: 4mm Đường kính lỗ trục: 2mm

Phụ kiện cho máy móc tự chế.

Làm bộ chuyền chuyển động.

Hình 2.27- Ống nhôm làm hệ hình bình hành

Gá động cơ được thiết kế bằng vật liệu tấm nhằm cố định động cơ và cơ cấu truyền động, đảm bảo tạo hình tam giác đều để định vị chính xác góc lắp đặt cho ba động cơ.

Hình 2.29- Bản vẽ gá động cơ bước

2.1.6 - Gá cơ cấu chấp hành

Hình 2.30- Gá cơ cấu chấp hành

Gá cơ cấu chấp hành đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ các chuyển động và lắp đặt của cơ cấu cấp hành Nó có nhiệm vụ đưa cánh tay gắp (bàn tay kẹp) đến các vị trí xác định, được chế tạo từ nhựa pia để đảm bảo độ bền và khối lượng nhẹ Bên cạnh việc kết nối với bàn tay kẹp, gá còn liên kết với ba khớp xoay của hệ hình bình hành, giúp tăng cường tính linh hoạt trong quá trình di chuyển của robot.

Hình 2.31- Bản vẽ gá đỡ tay gắp

Cơ cấu tay kẹp kiểu ngàm giúp mở rộng chiều rộng kẹp, cho phép kẹp đồng thời nhiều vật thể Thiết kế này đảm bảo rằng phương tiến của tay kẹp luôn vuông góc với phương thẳng đứng, giúp ôm chặt vật thể và ngăn chặn sự lệch lạc trong quá trình kẹp.

Tay gắp Robot G4 Gripper là một thiết bị quan trọng trong các cấu trúc Robot và cánh tay máy, được thiết kế để gắp và di chuyển đồ vật Với cấu trúc chắc chắn từ nhôm hợp kim, tay gắp này tương thích với nhiều mẫu Servo RC phổ biến trên thị trường như MG996, FR1501, SG-5010, mang lại hiệu suất cao và độ bền lâu dài cho các ứng dụng tự động hóa.

Chất liệu: Nhôm hợp kim.

Chiều dài tối đa: 108mm

Chiều rộng tối đa: 98mm Độ mở tối đa: 55mm

Hình 2.33- Tay gắp Robot G4 Gripper

Khung robot là cấu trúc cố định quan trọng để lắp đặt các gá động cơ và các bộ phận khác, yêu cầu thiết kế với độ cứng vững tối ưu Nhóm nghiên cứu đề xuất xây dựng mô hình khung với hai tấm gá trên và dưới làm từ thép tấm gia công bằng cắt laser, kết hợp với các thanh nối bằng nhôm định hình được kết nối qua các ke chữ L.

Hình 2.34- Bản vẽ tấm gá trên

Hình 2.35- Bản vẽ nhôm định hình

Hình 2.37- Bản vẽ tấm gá dưới

2.1.9 - Các hệ thống phụ trợ

Băng tải dây belt (curoa) hay còn gọi là dây đai, thường được người Việt Nam hình dung đơn giản là curoa màu đen làm từ cao su, chủ yếu xuất hiện trong ô tô Tuy nhiên, cách vận hành và quy trình sản xuất của nó chỉ được hiểu rõ bởi những người trong ngành công nghiệp Dây curoa là một phụ kiện quan trọng trong truyền động công nghiệp, có hình dạng dài, màu đen, liên tục và được làm từ dầu mỏ Bề mặt bên ngoài của dây curoa mịn màng, có thể được tùy chỉnh, trong khi bề mặt bên trong gập ghềnh nhằm phục vụ các mục đích cụ thể.

Dây belt (curoa) chính hãng với độ đàn hồi tối đa mang lại hiệu suất ổn định trong các điều kiện khắc nghiệt, bao gồm nhiệt độ cao và ma sát lớn, giúp cải thiện hiệu quả hoạt động của puly.

Với khả năng truyền động và công năng ở các trục băng tải khoảng cách xa;

Vận hành êm ái không gây ồn;

Bảo vệ an toàn cho các chi tiết máy và động cơ khi làm việc quá tải nhờ có khả năng trượt mượt;

Có thể truyền động cho nhiều trục;

Kết cấu đơn giản nên việc bảo trì, bảo dưỡng cũng trở nên đơn giản hơn rất nhiều.

Nhược điểm: Đi theo khuôn khổ thiết kế Dây belt vẫn chưa có sự đa dạng trong mẫu mã;

Tuổi thọ kém, thấp do vẫn còn chịu nhiều tác nhân từ môi trường xung quanh;

Hình 2.38- Bản vẽ băng tải

Hình 2.40- Hình chiếu đứng của mô hình

Hình 2.41- Hình chiếu không gian của mô hình

XÂY DỰNG MÔ HÌNH CƠ HỌC VÀ MÔ HÌNH TOÁN HỌC

TOÁN HỌC CHO ROBOT SONG SONG DELTA

Các robot song song không gian là hệ nhiều vật có cấu trúc mạch vòng, và việc thiết lập phương trình chuyển động cho chúng là một bài toán phức tạp Để giải quyết vấn đề này, các phần mềm động lực học như ADAMS, SIMPACK và AUTOLEV thường được sử dụng để xây dựng các phương trình vi phân – đại số Tuy nhiên, dạng tường minh của các phương trình chuyển động thường không được biết đến GS Nguyễn Văn Khang đã áp dụng khái niệm tích Kronecker của hai ma trận để thiết lập dạng ma trận mới cho phương trình Lagrange dạng nhân tử, được nhiều tác giả ở Trung Quốc, Ấn Độ và Việt Nam áp dụng Luận án này sử dụng dạng ma trận mới để thiết lập phương trình chuyển động cho hai loại robot song song không gian, cụ thể là robot 3RUS và 3PUS Nhờ vào các phần mềm như MAPLE và MATLAB, dạng giải tích của các phương trình vi phân – đại số mô tả chuyển động của robot song song đã được xác định.

3.1 - Mô hình động học robot song song Delta không gian

Việc xây dựng mô hình cơ học cho robot song song Delta là một thách thức phức tạp, bao gồm cả mô hình động học và động lực học Trong quá trình này, khớp Cardan và khớp cầu được sử dụng để mô phỏng các khớp nối của robot Bài viết này sẽ trình bày chi tiết về cách xây dựng các mô hình cơ học cho hai loại robot song song Delta, giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc và chức năng của chúng.

52 download by : skknchat@gmail.com các khâu Do đó, việc thiết lập các phương trình chuyển động là bài toán khá phức tạp.

3.1.1 - Mô hình động học robot song song Delta a- Cấu tạo robot song song

Cấu tạo của robot bao gồm các phần như sau (Hình 3.1 và Hình 3.2):

Hình 3.45- Robot song song Delta3RUS

Bàn máy cố định A, bàn máy động B.

Ba khâu chủ động kết nối với bàn máy cố định thông qua các khớp quay và được điều khiển bởi ba động cơ, những động cơ này được gắn chặt vào bàn máy cố định A.

Ba khâu bị động mỗi khâu là một cấu trúc hình bình hành.

Bàn máy động có tính chất hình bình hành, cho phép nó chuyển động tịnh tiến trong không gian Do đó, robot sở hữu 3 bậc tự do, được xác định bởi 3 tọa độ trong không gian khớp.

53 download by : skknchat@gmail.com b- Xây dựng mô hình động học robot song song Delta không gian 3RUS

Mô hình thực của robot, như thể hiện trong hình 2.1, có các khâu hình bình hành, làm cho việc tính toán động học trực tiếp trở nên phức tạp Để đơn giản hóa, chúng ta xây dựng mô hình động học của robot dựa trên mô hình thực, trong đó các khâu hình bình hành được thay thế bằng các thanh có chiều dài tương đương Các thanh này được kết nối với các khâu dẫn động của robot thông qua các khớp Cardan ở một đầu, trong khi đầu còn lại được nối với bàn máy động bằng các khớp cầu, như mô tả trong hình 2.2.

Hình 3.46-Mô hình động học và hệ tọa độ Robot song song Delta3RUS

Từ mô hình động học của robot, chúng ta xây dựng các hệ tọa độ khảo sát bằng cách chọn một hệ tọa độ cố định gắn với bàn máy, với gốc O là tâm bàn máy Trục thẳng đứng hướng lên trên và trục đi qua tâm động cơ dẫn động của chân 1 được chọn sao cho hệ tọa độ thuận Tiếp theo, chúng ta lần lượt chọn 3 hệ trục tọa độ cố định (i=1, 2, 3) để khảo sát các chân của robot, trong đó trục trùng với trục đã chọn và đi qua các điểm tương ứng, đảm bảo rằng hệ trục cũng thuận.

Tải về 54 lần bởi: skknchat@gmail.com, với hệ tọa độ cố định ban đầu được ký hiệu là , chúng ta bổ sung thêm 3 hệ tọa độ cố định (i=1, 2, 3) được ký hiệu là Do đó, các hệ tọa độ này được tạo ra khi quay quanh trục một góc, với các giá trị lần lượt là 0, 120.

240 độ). c- Phân tích chuyển động các khâu

Robot có bảy khâu chuyển động, trong đó có ba khâu dẫn động là các thanh dài L1, quay quanh trục vuông góc với mặt phẳng Để khảo sát chuyển động của các khâu này, ta sử dụng các tọa độ tương ứng Bàn máy động B là một vật rắn chuyển động tịnh tiến trong không gian, do đó, việc khảo sát chuyển động của bàn máy chỉ cần xem xét tọa độ của điểm P, tâm của bàn máy động, với tọa độ điểm P nằm trong hệ.

Việc xác định vị trí khâu tương đối phức tạp Trước hết, ta xét khâu Tại ta dựng hệ tọa độ như sau:

Bài toán đặt ra là xác định vị trí khâu của robot Delta 3RUS trong hệ tọa độ Giao điểm của hai mặt phẳng được gọi là đường nút, ký hiệu là đường (hình 2.2) Góc giữa trục và mặt phẳng () được ký hiệu là , trong khi góc giữa trục và mặt phẳng () được ký hiệu là Vì trục vuông góc với mặt phẳng () và nằm trong mặt phẳng (), nên nó cũng vuông góc với Cuối cùng, hệ tọa độ được quay quanh trục một góc

Do trục vuông góc với mặt phẳng mà lại nằm trong mặt phẳng nên vuông góc với Quay hệ quanh trục một góc ta được

Vị trí khâu trong hệ xác định bởi hai góc và

Vị trí các khâu trong mô hình robot Delta được xác định bởi các cặp góc tương ứng Dưới đây là các kết quả tính toán mà nhóm thực hiện đã đạt được.

Để thiết kế robot, trước tiên cần xác định một số thông số hình học quan trọng Khoảng cách f từ tâm O của bàn máy cố định đến trục mỗi động cơ được giả sử có cùng độ cao với trục các động cơ Khoảng cách e từ tâm E của bàn máy di động tới các trục thanh nối của bàn máy động là chiều dài của khâu dẫn động, trong khi chiều dài của cấu trúc hình bình hành là chiều dài của khâu bị động Khung tham chiếu được chọn tại trọng tâm của gá tam giác cố định, đảm bảo rằng toạ độ z của gá khâu công tác kết thúc luôn dương.

Để tối ưu hóa hiệu quả của chương trình xử lý động học robot, giảm sai số và dễ dàng thiết lập cho vi điều khiển, chúng ta sẽ áp dụng phương pháp hình học để thiết lập động học robot một cách đơn giản.

Hình 3.48- Hình chiếu lên mặt phẳng OXY

Gọi là hình chiếu của lên mặt phẳng OXY. Đặt:

Ta có hệ phương trình 3.4 và 3.5, giải hệ ta được:

Thay (3.6) và (3.7) vào (3.1), ta có phương trình bậc 2:

Cuối cùng, ta cần giải phương trình bậc 2 (3.8) và tìm ra sau đó tìm theo phương trình (3.6) và (3.7).

Nên chọn gốc có góc nhỏ nhất Để vị trí gốc ban đầu tìm được là tọa độ

Ta gọi hình chiếu của lên mặt phẳng XZ là

Hình 3.49- Kí hiệu tham số tính toán

Ta xét mặt phẳng XZ và tính góc theta1:

Hình 3.50- Hình chiếu lên mặt phẳng OXZ

Ta có hệ phương trình như sau:

Để tính góc theta2, chúng ta sẽ thực hiện việc xoay tọa độ trong mặt phẳng XY quanh trục Z một góc 120 độ theo chiều ngược kim đồng hồ, sao cho trục Y trùng với OF2.

Hình 3.51- Kí hiệu tọa độ tính toán

Ta có tọa độ trong tọa độ mới OX’Y’ là:

Tương tự các bước với theta1:

Để tính góc theta3, chúng ta thực hiện xoay tọa độ trong mặt phẳng XY quanh trục Z với góc 240 độ ngược chiều kim đồng hồ để trục Y trùng với một trục nhất định Sau đó, tiến hành tìm giá trị cần thiết Quy trình này tương tự như các bước tính toán góc theta1.

Từ đây ta có thể tạo ra chương trình tính tổng học giúp robot hoạt động:

3.2 - Động lực học Robot Delta

Bài toán động học ngược nhằm xác định quy luật chuyển động của các khớp dẫn động từ quy luật chuyển động của khâu tác động cuối, như tâm P của bàn máy động Đối với robot song song và chuỗi phức tạp, phương pháp số được sử dụng để đạt kết quả chính xác, trong khi phương pháp giải tích thường gặp khó khăn do liên quan đến các hàm lượng giác Bài viết này trình bày phương pháp số Newton-Raphson cải tiến để giải bài toán động học ngược, với khả năng tách riêng cho từng chân, tạo ra 3 phương trình 3 ẩn cho mỗi chân Tuy nhiên, để đơn giản hóa, chúng tôi nhóm lại thành 9 phương trình 9 ẩn và tính toán ma trận Jacobian 9x9, thay vì giải 3 bài toán độc lập với ma trận Jacobian 3x3.

Phương trình chuyển động tổng quát của robot có dạng như sau:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

4.1 - Cấu trúc hệ thống điều khiển

Hình 4.52- Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển

Bộ điều khiển nhận dữ liệu từ cảm biến để xử lý ảnh và xác định tọa độ ban đầu của vật thể Sau đó, nó giải phương trình bắt điểm để tìm tọa độ của vật thể sau khoảng thời gian t, từ đó tự động tạo mã điều khiển Đồng thời, bộ điều khiển cũng nhận tín hiệu và chương trình từ người vận hành, với các chương trình này thể hiện vị trí làm việc mong muốn cho robot theo mã hệ thống quy định.

Bộ điều khiển thực hiện truyền nhận dữ liệu điều khiển, giải mã tín hiệu và tính toán động học ngược cho robot Nó truyền xung điều khiển đến các driver động cơ để điều chỉnh góc quay và gửi xung điều khiển servo Ngoài ra, bộ điều khiển còn nhận tín hiệu phản hồi từ các công tắc hành trình và nút nhấn để thực hiện các chức năng đã được lập trình.

4.2 - Các thành phần chính trong hệ thống điều khiển

Vi điều khiển là một máy tính nhỏ gọn tích hợp trên một chip, chủ yếu được sử dụng để điều khiển thiết bị điện tử Hệ thống này bao gồm một vi xử lý có hiệu suất vừa đủ và giá thành thấp, khác với các bộ vi xử lý đa năng trong máy tính Ngoài ra, vi điều khiển còn kết hợp với các khối ngoại vi như bộ nhớ, các module vào/ra, và các module chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự và ngược lại, trong khi máy tính thường sử dụng các chip và mạch ngoài cho các module này.

Vi điều khiển là thành phần quan trọng trong các hệ thống nhúng, thường được sử dụng trong nhiều thiết bị điện tử như máy giặt, lò vi sóng, và đầu đọc DVD Để hệ thống có thể thu thập dữ liệu từ cảm biến và gửi lệnh đến các cơ cấu chấp hành, cần có một vi điều khiển để xử lý thông tin Trong đồ án này, nhóm đã chọn dòng kit điều khiển Arduino với vi điều khiển Atemega328P, giúp dễ dàng thực hiện các chức năng theo yêu cầu của lập trình viên.

ATmega328P là một bộ vi điều khiển mạnh mẽ và đa năng, nổi bật trong dòng sản phẩm của Atmel, đặc biệt là trong bo mạch Arduino UNO Thuộc họ vi điều khiển megaMVR, ATmega328P được ưa chuộng nhờ vào tính năng và hiệu suất vượt trội.

Vào cuối năm 2016, Atmel đã được Microchip Technology Inc mua lại Dòng vi điều khiển megaMVR của Atmel được thiết kế đặc biệt để xử lý các bộ nhớ chương trình lớn, với mỗi vi điều khiển trong dòng này sở hữu lượng ROM, RAM, chân I/O và các tính năng đa dạng Các vi điều khiển này được sản xuất với số lượng chân đầu ra khác nhau, từ 8 chân cho đến hàng trăm chân.

Hình 4.53- Vi điều khiển Atemega328P

Hình 4.54- Vi điều khiển Atemega328P Pinout

ATmega328P được thiết kế với khả năng tiêu thụ dòng điện thấp, bao gồm 32 kilobyte bộ nhớ flash, 1 kilobyte EEPROM và 2 kilobyte SRAM Trong đó, EEPROM và bộ nhớ flash lưu trữ thông tin ngay cả khi nguồn điện bị ngắt, trong khi SRAM chỉ lưu trữ thông tin khi có điện, và sẽ mất toàn bộ dữ liệu khi nguồn điện bị tắt.

Thiết kế hiệu suất cao

Tiêu thụ ít điện năng

Tổng số chân ngõ vào Analog là 6

Chứa 32 kilobyte bộ nhớ flash

Tốc độ xung nhịp 16 megahertz

Nhiệt độ tối thiểu và tối đa -40 độ C đến 105 độ C.

Tổng số chân I / O kỹ thuật số là 14 chân

Khóa chức năng chương trình để bảo mật mã lập trình

Chứa tổng cộng ba bộ định thời, hai 8 bit và một 16 bit

Tổng số chân I / O là 23 chân

Tổng số kênh PWM là 6 Điện áp hoạt động tối thiểu và tối đa từ 1.8V DC đến 5.5V DC

Số thứ tự chân Mô tả Chức năng Mô tả chức năng

1 PC6 reset Khi chân reset này ở mức thấp, bộ vi điều khiển

72 download by : skknchat@gmail.com và chương trình của nó sẽ được reset.

2 PD0 Chân kỹ thuật số Chân đầu vào cho

(RX) giao tiếp nối tiếp

3 PD1 Chân kỹ thuật số Chân đầu ra cho

(TX) giao tiếp nối tiếp

4 PD2 Chân kỹ thuật số Chân 4 được sử dụng làm ngắt ngoài 0

5 PD3 Chân kỹ thuật số Chân 5 được sử

(PWM) dụng làm ngắt ngoài 1

6 PD4 Chân kỹ thuật số Chân 6 được sử dụng cho nguồn bộ đếm bên ngoài Timer0

7 Vcc Điện áp dương Nguồn dương của hệ thống

8 GND Nối đất Nối đất của hệ thống

9 XTAL Dao động tinh thể Chân này nối với một châncủa bộ dao động tinh thể để cung cấp xung nhịp bên ngoài cho chip

10 XTAL Dao động tinh thể Chân này nối với chân còn lại của bộ dao động tinh

73 download by : skknchat@gmail.com thể để cung cấp xung nhịp bên ngoài cho chip

11 PD5 Chân kỹ thuật số Chân 11 được sử

(PWM) dụng cho nguồn bộ đếm bên ngoài Timer1

12 PD6 Chân kỹ thuật số Bộ so sánh analog

13 PD7 Chân kỹ thuật số Bộ so sánh analog âm i / ps

14 PB0 Chân kỹ thuật số Nguồn đầu vào bộ đếm hoặc bộ hẹn giờ

15 PB1 Chân kỹ thuật số Bộ đếm hoặc bộ

(PWM) hẹn giờ so sánh khớp A

16 PB2 Chân kỹ thuật số Chân này hoạt

(PWM) động như lựa chọn slave i / p.

17 PB3 Chân kỹ thuật số Chân này được sử

(PWM) dụng làm đầu ra dữ liệu master và đầu vào dữ liệu slave cho SPI.

18 PB4 Chân kỹ thuật số Chân này hoạt động như một đầu vào xung nhịp master và đầu ra xung nhịp slave.

19 PB5 Chân kỹ thuật số Chân này hoạt động như một đầu

74 download by : skknchat@gmail.com ra xung nhịp master và đầu vào xung nhịp slave cho SPI.

20 AVcc Điện áp dương Điện áp dương cho ADC (nguồn)

21 AREF Tham chiếu Điện áp tham analog chiếu analog cho

ADC (Bộ chuyển đổi analog sang kỹ thuật số)

22 GND Nối đất Nối đất của hệ thống

23 PC0 Đầu vào analog Đầu vào analog giá trị kỹ thuật số kênh 0

27 PC4 Đầu vào analog Đầu vào analog giá trị kỹ thuật số kênh 4 Chân này cũng có thể được

75 download by : skknchat@gmail.com sử dụng làm kết nối giao diện nối tiếp cho dữ liệu.

28 PC5 Đầu vào analog Đầu vào analog giá trị kỹ thuật số kênh 5 Chân này cũng được sử dụng như dòng xung nhịp giao diện nối tiếp.

Thông số kỹ thuật: Điều khiển đơn giản Điều khiển được động cơ hoạt động với điện áp lên tới 35V dòng lên tới 2A

Có 5 chế độ: full bước, 1/2 bước, 1/4 bước, 1/8 bước, 1/16 bước. Điểu chỉnh dòng ra bằng triết áp (bé xíu) nằm bên trên

Tự động Shutdown khi quá nóng.

Lựa chọn chế độ full hay 1/2 hay 1/4 sẽ được thông qua 3 pin MS1 MS2 MS3.

Hình 4.56- Bảng chế độ hoạt động của A4988

- Bật tắt động cơ thì thông qua pin ENABLE, mức LOW là bật module, mức HIGH là tắt module

- Điều khiển chiều quay của động cơ thông qua pin DIR

- Điều khiển bước của động cơ thông qua pin STEP, mỗi xung là tương ứng với 1 bước (hoặc vi bước)

- Hai chân Sleep với Reset nối với nhau.

Hình 4.57- Cảm biến hống ngoại

Hình 4.58- Sơ đồ cấu tạo cảm biến hống ngoại

Module Thu Phát Hồng Ngoại V1 là cảm biến phổ biến trong các hệ thống cửa tự động thông minh, đảm bảo an toàn cho cổng và barrier tự động Cảm biến hồng ngoại (IR detector) này giúp phát hiện vật cản hiệu quả, nâng cao tính năng bảo vệ cho các thiết bị tự động như cổng co giãn inox.

Cửa tự động thông minh, bộ chống trộm, phát hiện vật cản, đếm sản phẩm, đếm số lượng người,

Module phát hiện vật cản trong khoảng cách từ 2 - 30cm

Khi phát hiện vật cản, tín hiệu đầu ra OUT ở mức thấp và đèn led màu xanh sáng.

Có thể điều chỉnh khoảng cách bằng biến trở Chỉnh chiết áp để tăng khoảng cách theo chiều kim đồng hồ, và ngược lại để giảm khoảng cách.

Cổng ra OUT có thể điều khiển trực tiếp 1 Rơ le 5V hoặc cổng IO của MCU. Điện áp cung cấp: 3 - 5V DC.

Dòng điện tiêu thụ: 23 mA (3,3V), 43 mA (5V)

Module Thu Phát Hồng Ngoại V1 hoạt động dựa trên sự kết hợp giữa bộ phát hồng ngoại và bộ thu hồng ngoại Bộ phát hồng ngoại, hay còn gọi là IR LED, là một diode phát sáng phát ra tia hồng ngoại mà mắt người không nhìn thấy được Trong khi đó, bộ thu hồng ngoại, thường được gọi là cảm biến hồng ngoại, có khả năng phát hiện các tia hồng ngoại từ bộ phát.

Bộ thu hồng ngoại bao gồm photodiode và phototransistor, với photodiode hồng ngoại chỉ phát hiện bức xạ hồng ngoại Khi LED phát hồng ngoại, bức xạ sẽ phản chiếu từ vật thể trở lại photodiode Đầu ra của cảm biến sẽ được xác định là mức cao hoặc thấp dựa trên cường độ thu của bức xạ hồng ngoại.

Hình 4.59- Sơ đồ mạch nguyên lí của hệ thống điều khiển

Hình 4.60- Sơ đồ thuật toán điều khiển

4.3.1- Phần mềm lập trình điều khiển

Arduino IDE là phần mềm mã nguồn mở chính thức dành cho việc viết và biên dịch mã cho các module Arduino Phần mềm này hỗ trợ nhiều hệ điều hành như MAC, Windows và Linux, hoạt động trên nền tảng Java Với các chức năng và lệnh có sẵn, Arduino IDE đóng vai trò quan trọng trong việc gỡ lỗi, chỉnh sửa và biên dịch mã, giúp quá trình lập trình trở nên dễ dàng hơn.

Trong số nhiều loại module Arduino như Arduino Uno, Arduino Mega, Arduino Leonardo và Arduino Micro, nhóm dự án đã chọn sử dụng module Arduino Nano Mỗi module này đều được trang bị một bộ vi điều khiển tích hợp trên bo mạch.

Mạch điện được lập trình và chấp nhận thông tin dưới dạng mã, với mã chính hay còn gọi là sketch được tạo ra trên nền tảng IDE Quá trình này tạo ra một file Hex, sau đó được chuyển và tải lên bộ điều khiển trên bo Môi trường IDE bao gồm hai phần cơ bản: Trình chỉnh sửa dùng để viết mã và Trình biên dịch để biên dịch và tải mã lên module Arduino.

Môi trường này hỗ trợ cả ngôn ngữ C và C ++.

Khi lập trình viên viết mã và biên dịch, IDE sẽ tạo ra file Hex, một định dạng mà Arduino có thể hiểu File Hex này sau đó được truyền đến bo mạch Arduino qua cáp USB Mỗi bo mạch Arduino đều có một bộ vi điều khiển tích hợp, bộ vi điều khiển này sẽ nhận file Hex và thực thi mã đã được lập trình.

Arduino IDE bao gồm các phần khác nhau

Hình 4.61- Giao diện lập trình trên phần mềm Arduino IDE

Trên đây là bản báo cáo đồ án tốt nghiệp Thiết kế, chế tạo robot song song

Delta của chúng em là một đề tài thực tiễn, phản ánh sự phát triển của đất nước trong thời đại công nghiệp hóa hiện đại hóa Sự cạnh tranh toàn cầu ngày càng gia tăng đòi hỏi năng suất và chất lượng sản phẩm phải được cải thiện Để đáp ứng yêu cầu này, việc áp dụng dây chuyền máy móc hiện đại thay thế lao động thủ công là điều cần thiết.

Định dạng
Số trang	97
Dung lượng	1,53 MB