Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
4 Lưu đồ giải thuật điều khiển robot nhện

4 Lưu đồ giải thuật điều khiển robot nhện

Tải bản đầy đủ - 0trang

một bước. Trong phần này một bước là một chu kỳ của sự di chuyển của chân được

hoàn thành và nó được lặp đi lặp lại.

Có ba cách di chuyển có thể áp dụng cho robot nhện là: cách đi tam giác thay

đổi, cách đi gợn sóng và cách đi dạng sóng. Với mỗi cách đi được ứng dụng để di

chuyển trên những địa hình khác nhau, với mỗi địa hình chỉ có một cách di chuyển

nhất định mà thơi.

Phương án 1: Cách đi tam giác thay đổi

Cách đi này được sử dụng cho robot di chuyển trên mặt phẳng với tốc độ di

chuyển nhanh. Với cách đi này các chân robot được chia ra làm hai pha: pha ban đầu

nâng lên ba chân lên khỏi nền, sau đó ba chân chạm đất vẫy về phía sau. Sau khi ba

chân chạm đất đã vẫy về phía sau xong thì ba chân còn lại sẽ vẫy về phía trước, trong

khi đó thân của robot sẽ di chuyển về phía trước. Sau đó, đến pha thứ hai các chân

nâng lên được hạ xuống để nâng ba chân còn lại. Và cứ như vậy lặp đi lặp lại các chu

kì tiếp theo. Với cách này robot ln ln được cân bằng vì ở bất cứ thời điểm nào



robot ln có ba chân tiếp xúc với nền.

Hình 4.19 Cách đi tam giác thay đổi



Trong đó:



● Chân chạm đất

○ Chân khơng chạm đất



Đây là cách đi đơn giản và ổn định nhất của robot nhện. Quy luật chính của

cách đi tam giác thay đổi là chia các chân robot ra làm hai nhóm khác nhau nhưng

thực hiện việc di chuyển giống nhau ở từng nữa chu kỳ. Tuy nhiên, cách đi này không

phải là cách đi tối ưu dành cho robot tĩnh định sáu chân.

Phương án 2: Cách đi dạng gợn sóng

Cách đi dạng này được sử dụng khi robot đòi hỏi sự ổn định nhiều hơn so với

cách đi tam giác thay đổi. Cách đi này đảm bảo ln ln có bốn chân tiếp xúc với nền

trong suốt mọi thời điểm di chuyển. Vì vậy, nó đảm bảo ổn dịnh của chân cao hơn. Di

chuyển đầu tiên là của chân phía sau đi của mỗi bên thân, sau đó là các chân tiếp

theo. Các cặp chân hoạt động lệch pha nhau 180º. Với cách đi này thân của robot di

chuyển chậm hơn so với cách đi tam giác thay đổi nhưng lại có độ ổn định cao hơn.

Phương án 3: Cách đi dạng sóng

Cách đi này có nhiều nguyên lý đi hơn so với cách đi dạng gợn sóng. Di chuyển

đầu tiên là của chân cuối cùng của một bên. Khi chân di chuyển thì thứ tự các chân

bước lên phía trước lan ra như cơn sóng về phía trước của thân và tiếp tục các chân

phía bên kia cũng bắt đầu từ chân phía sau cùng. Điều này có nghĩa là robot ln có 5

chân tiếp xúc với mặt đất ở mọi thời điểm. Cách đi này chậm nhất so với hai cách đi

đã trình bày ở trên. Nhưng nó có độ ổn định cao nhất và cách đi này có thể sử dụng để

di chuyển trên các dịa hình phức tạp, gồ ghề như đi trên núi, địa hình đất đá…

Nhóm chúng em chọn phương án 1(phương án cách đi tam giác thay đổi) để áp

dụng cho robot nhện sáu chân. Các cách di chuyển của robot gồm có di chuyển thẳng

tới và lùi, di chuyển sang trái và sang phải. Trong hai di chuyển sang trái và sang phải

đều phải dựa trên nền tảng của di chuyển thẳng. Trong đó, đường cong của quỹ đạo di

chuyển sẽ được chia nhỏ ra thành nhiều đoạn nhỏ, mà trong đó mỗi một đoạn được

xem như là một đoạn thẳng. Và robot sẽ di chuyển trên các đoạn thẳng này. Nhưng

hoạt động của từng chân khi này sẽ khác nhau không phải giống như di chuyển thẳng

hoàn toàn. Mà các chân phối hợp với nhau sao cho phù hợp với quỹ đạo cần di chuyển.

Độ chính xác đạt được tùy thuộc vào số lượng các đoạn chia nhỏ nhiều hay ít. Đoạn

chia càng nhỏ thì quỹ đạo di chuyển sẽ càng giống với quỹ đạo u cầu. Tuy nhiên, khi

đó sẽ đòi hỏi độ chính xác của góc vẫy chân và như vậy thì khối lượng tính tốn xử lý



sẽ nhiều lên. Bộ vi xử lý cần phải có tốc độ tính tốn nhanh, dung lượng bộ nhớ phải

nhiều mới đáp ứng được nhu cầu này.

4.4.1 Giải thuật di chuyển tiến hoặc lùi cho robot

Gọi số thứ tự các chân robot theo chiều kim đồng hồ bắt đầu chân số 1 là chân

góc dưới bên trái, được thể hiện ở Hình 4.21:

3



4



5



2

1



6



Hình 4.20 Thứ tự các chân để điều khiển chuyển động tiến về phía trước

Giải thuật chuyển động tiến của robot gồm có hai pha chuyển động như sau:

Pha đầu tiên 6 chân robot nhện cùng chạm đất, sau đó các chân 2, 4, 6 nâng lên khỏi

mặt đất, tiếp theo các chân 1, 3, 5 vẫy về phía sau có tác dụng đẩy thân về phía trước,

chân 2, 4, 6 tiếp tục vẫy về phía trước rồi chạm đất. Ở pha tiếp theo, các chân 1, 3, 5

được nâng lên, các chân 2, 4, 6 vẫy về phía sau có tác dụng đẩy thân về phía trước, các

chân 1, 3, 5 vẫy về phía trước rồi chạm đất hồn thành một chu kì chuyển động tiến

của robot.

Giải thuật chuyển động lùi ngược lại với giải thuật chuyển động tiến của robot

được thể hiện ở Hình 4.21.



6



1



5



2



4



3



Hình 4.21 Thứ tự các chân để diều khiển lùi về phía sau

4.4.2 Giải thuật di chuyển sang trái hoặc sang phải cho robot

Giải thuật chuyển động sang trái, sang phải

Cách đi sang trái hoặc phải của robot gồm có hai chuyển động là chuyển động

quay sang trái hoặc sang phải 1 góc 90 0 và chuyển động tiến. Cách quay sang trái hoặc



phải được chia làm hai pha: pha thứ nhất nâng lên ba chân khỏi nền, tiếp theo ba chân

chạm đất sẽ vẫy một góc 45o theo chiều kim đồng hồ (nếu quay sang trái) và ngược lại

vẫy một góc 45o theo chiều ngược kim đồng hồ (nếu quay sang phải). Sau khi ba chân

chạm đất đã vẫy một góc 45o xong thì ba chân còn lại sẽ vẫy về chiều ngược lại một

góc 45o, trong khi đó thân của robot sẽ quay sang trái hoặc phải được một nữa. Sau đó,

pha thứ hai các chân nâng lên được hạ xuống để nâng ba chân còn lại, tiếp theo ba

chân chạm đất sẽ vẫy tiếp một góc 45 o còn lại. Như vậy thân robot đã được quay sang

trái hoặc phải 1 góc 90o.



Hình 4.22 Giải thuật chuyển động sang phải

Trong đó:



● Chân chạm đất

○ Chân khơng chạm đất

Dựa vào cơ sở phân tích và nghiên cứu giải thuật chuyển động thẳng để lập trình cho

robot chuyển động sang phải hoặc sang trái theo phương án cách đi tam giác thay đổi.

4.4.3 Lưu đồ giải thuật điều khiển bằng tay qua điện thoại thông minh

Lưu đồ giải thuật phần mềm Bluetooth RC Controller



Bắt đầu



Khởi tạo giao diện



S



Thơng báo và u cầu

bật bluetooth



Bật Bluetooth

Đ

S



Tìm kiếm HC05

Đ



S



Chuyển sang giao diện điềuĐ

khiển



Tiến



Trái



Lùi



Đ



Truyền kí tự F



Đ



Truyền kí tự B



Đ



Đ



Truyền kí tự L



Kết thúc



Dừng



Phải



Truyền kí tự R



Đ



Truyền kí tự S



Hình 4.23 Lưu đồ giải thuật điều khiển cưỡng bức bằng tay

Lưu đồ giải thuật phần mềm điều khiển Bluetooth RC controller được thể hiện

ở Hình 4.23. Để truyền dữ liệu đến Arduino thông qua bluetooth cần sử dụng phần

mềm Bluetooth RC controller trên chiếc điện thoại thông minh chạy trên hệ điều hành

android. Đầu tiên mở điện thoại chọn phần mềm Bluetooth RC controller, màn hình

xuất hiện giao diện và yêu cầu bật bluetooth điện thoại. Sau khi bật bluetooth điện

thoại xong thì ta kết nối với module blueooth HC05 với mật khẩu mặc định của

module bluetooth là “1234”. Sau khi kết nối thành công sẽ chuyển sang giao diện điều

khiển rồi đợi sự kiện từ người điều khiển. Người điều khiển có thể gửi dữ liệu bằng

cách bấm chọn nút lệnh trên giao diện phần mềm Bluetooth RC controller. Nếu người

dùng bấm nút lên thì phần mềm rc controller sẽ truyền ký tự “F” sang HC05. Các nút

lùi, sang trái, sang phải, dừng cũng truyền tương tự như thế nhưng khác ở ký tự truyền

lần lượt là “B, L, R, S”. Truyền xong tín hiệu thì chương trình sẽ kết thúc.

Lưu đồ giải thuật vi điều khiển Arduino Uno R3:

Bắt đầu



Khởi tạo USART PWM. IO



S

Nhận dữ liệu

Đ



S



S



S

Nhận ký tự F



Đ

Thực hiện lệnh tiến



Nhận ký tự B



Đ

Thực hiện lệnh lùi



S

Nhận ký tự L



Đ

Thực hiện lệnh qua

trái



S

Nhận ký tự R



Đ

Thực hiện lệnh qua

phải



Nhận ký tự S



Đ

Dừng chương trình



Kết thúc



Hình 4.24 Lưu đồ giải thuật của vi điều khiển

Lưu đồ giải thuật Arduino được thể hiện ở hình 4.24. Tín hiệu được truyền đến

Arduino và thực hiện các lệnh để di chuyển thông qua module bluetooth HC05. Trước

hết, ta cấp nguồn, khởi động và nạp code cho Arduino, khởi tạo UART, thiết lập tốc độ

truyền… Tín hiệu được truyền xuống thơng qua bluetooth là các ký tự: “F, B, L, R, S”

tương ứng với các chương trình con đã viết sẵn và nạp trong Arduino là: “tiến, lùi, trái,

phải, dừng”.

4.4.4 Lưu đồ giải thuật điều khiển tự động của robot nhện

Chế độ điều khiển tự động của robot nhện

Bắt đầu



Khởi tạo USART PWM. IO



Gọi x là giá trị khoảng cách

nhận từ SRF-05



S

x <= 20



Thực hiện chương trình tiến



Đ



Thực hiện chương trình đi

rẽ phải



Kết thúc



Hình 4.25 Lưu đồ giải thuật điều khiển tự động

Ta để robot nhện chạy tự động thông qua chế độ kiểm soát của mạch cảm biến

khoảng cách SRF05. Nạp các chương trình: tiến, lùi, trái tiến, phải tiến, dừng vào

board mạch Arduino, lập trình một lệnh IF vào chương trình. Khi cảm biến SRF05 đưa

tín hiệu vật cản phía trước cách 20cm thì robot nhện sẽ thực hiện lệnh phải, tiến để

tránh vật cản đó.

4.5 Khảo nghiệm sơ bộ vận hành robot nhện

Ta bố trí sơ đồ địa hình gồm có 3 vật cản và cho đi 2 chế độ điều khiển bằng tay

và điều khiển tự động. Tiến hành thực hiện chạy thử.

Kết luận: Ở điều kiện bình thường như di chuyển trên bề mặt không quá trơn,

quá nghiêng, có thể kết nối được tín hiệu bluetooth và đi một qng đường khơng dài

thì robot nhện có thể vận hành được



Hình 4.26 Robot nhện hồn thành



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

4 Lưu đồ giải thuật điều khiển robot nhện

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×