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 đôi tay 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

Một số hình ảnh về Robot tự hành
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 cục
Robot 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
: 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
Không gian làm việc của robot
Đích
y
x
Cách ứng xử của robot khi sensor phát hiện vật cản
Cách ứng xử của robot khi sensor phát hiện vật cản
Khi đang tiến, robot quá
gần vật cản (=> robot lùi lại,
quay sang phải 45 độ
Sơ đồ quá trình tìm đường
Kết quả mô phỏng
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
Vật cản được giãn ra
Chuyển động của tâm robot giữa các ô lưới
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

Ví dụ của thuật toán
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
Kết quả mô phỏng
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
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
Sử dụng timer 0 (chế độ nạp lại 8 bit) để tạo ra
Xung PWM
Chương trình ngắt

Encoder
Encoder
Chiều quay thuận: ..11..10..01..11..10..01..
Chiều quay ngược:..11..01..10..11..01..10..
Encoder
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:

Ngắt thứ 2
Ngắt thứ 3
Ngắt thứ 4
Lưu đồ hoạt động của robot
Xin chân thành cảm ơn
đã theo dõi!