Lập trình robot bằng xử lý ảnh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH ĐỂ TÌM ĐƯỜNG ĐI
VÀ TRÁNH VẬT CẢN CHO MOBILE ROBOT

SVTH:

Nguyễn Quốc Luật

MSSV:

21202066

GVHD:

TS.Lê Đức Hạnh

TP.HCM, 2016

I

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em muốn gửi lời cảm ơn sâu chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo
trong trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM nói chung và các thầy cô trong khoa Cơ khí
nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm, quý
báu trong suốt thời gian bốn năm học tập, rèn luyện tại trường. Những kiến thức mà em
nhận được trên giảng đường đại học sẽ là hành trang giúp em vững bước trong tương
lai.
Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Lê Đức Hạnh, Thầy đã tận tình giúp đỡ,
trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Trong
thời gian làm việc với Thầy, em học được một tinh thần làm việc hiệu quả, nghiêm túc
và luôn đúng giờ, đây là những điều rất cần thiết cho em sau này.
Cuối cùng, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả bạn bè, và đặc biệt là cha
mẹ và chị, những người luôn kịp thời động viên và giúp đỡ em vượt qua những khó khăn
trong cuộc sống.
Do kiến thức còn hạn hẹp nên không tránh khỏi những thiếu sót trong cách hiểu,
lỗi trình bày. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý Thầy, Cô để đề tài đạt
được kết quả tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Tp.HCM, ngày 22 tháng 12 năm 2016

NGUYỄN QUỐC LUẬT

I

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Thiết kế mô hình Mobile robot hoạt động trong không gian nhất định chứa vật cản.
Sử dụng camera để thu nhận hình ảnh, sau đó xử lý để có được đường đi thích hợp cho
Mobile robot nhằm tránh vật cản và về tới đích. Trong suốt quá trình robot làm việc,
người sử dụng có thể giám sát Mobile robot thông qua giao diện trên máy tính, cũng
như lưu lại dữ liệu hoạt động nhằm phục vụ những mục đích khác.

II

MỤC LỤC
Lời cảm ơn ……………………………………………………………………………..I
Tóm tắt ………………………………………………………………………………..II
Mục lục ……………………………………………………………………………….III
Danh sách hình vẽ …………………………………………………………………...IV
Bảng biểu ……………………………………………………………………………..V
Chương 1: Tổng quan ………………………………………………………………...1
1.1 Giới thiệu về mobile robot ……………………………………………… …………1
1.2 Mobile robot bám đường đi tránh vật cản ………………………………………….4
1.3 Nguyên lý hoạt động của Mobile robot bám đường đi tránh vật cản ………………6
1.4 Mục tiêu, nhiệm vụ và phạm vi của đề tài………………………………………….7
1.4.1 Mục tiêu của đề tài …………………………………………………………7
1.4.2 Nhiệm vụ của đề tài ………………………………………………………..7
1.4.3 Phạm vi của đề tài ………………………………………………………….7
1.5 Tổ chức luận văn …………………………………………………………………...7
Chương 2: Phương án lựa chọn và thiết kế ………………………………………….9
2.1 Phương án cơ khí …………………………………………………………………..9
2.1.1 Điều kiện thiết kế mô hình cơ khí cho Mobile robot ………………………9
2.1.2 Kết cấu Mobile robot ……………………………………………………….9
2.1.3 Chọn vật liệu cho thân xe ………………………………………………….11
2.1.4 Bánh xe ……………………………………………………………………13
2.2 Phương án điện ……………………………………………………………………16
2.2.1 Động cơ …………………………………………………………………...16
III

2.2.2 Driver động cơ ……………………………………………………………18
2.2.3 Thiết bị kết nối RS232 ……………………………………………………20
2.2.4 Camera ……………………………………………………………………21
2.2.5 Nguồn ……………………………………………………………………..23
2.3 Phương án điều khiển ……………………………………………………………..25
2.3.1 ĐK tập trung ………………………………………………………………25
2.3.2 ĐK phân cấp ………………………………………………………………25
2.3.3 Sơ đồ điều khiển của mobile robot ………………………………………..26
2.3.4 Arduino Mega 2560 ……………………………………………………….26
Chương 3: Tìm hiểu về xử lý ảnh và thiết kế hệ thống điều khiển ……….………..29
3.1 Giới thiệu về xử lý ảnh …………………………………………………………….29
3.2 Các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh và thư viện Aforge.NET ……………………..30
3.2.1 Một số khái niệm cơ bản …………………………………………………..30
3.2.2 Không gian màu RGB và ảnh đa mức xám ………………………………..31
3.2.3 Thư viện xử lý ảnh Aforge.NET …………………………………………..33
3.3 Xây dựng hệ thống điều khiển …………………………………………………….33
3.3.1 Cấu trúc hệ thống xử lý ảnh dùng trong đề tài …………………………….33
3.3.2 Nhận dạng Mobile robot, vật cản và theo dõi vị trí của Mobile robot .......34
3.3.3 Xác định đường đi cho Mobile robot ……………………………………..37
3.3.4 Giao tiếp giữa máy tính và robot …………………………………………..38
3.3.5 Điều khiển động cơ ………………………………………………………..39
3.3.6 Giải thuật PID ……………………………………………………………..40
3.3.7 Giải thuật điều khiển ………………………………………………………43
III

Chương 4: Thực nghiệm và đánh giá kết quả ………………………..……………48
4.1 Ý nghĩa của quá trình thực nghiệm ……………………………………………….48
4.2 Mô hình xe ………………………………………………………………………..48
4.3 Kết quả thực nghiệm ………………………………………………………………49
4.3.1 Tìm đường đi tại các vị trí khác nhau……………………………………..49
4.3.2 Di chuyển theo X …………………………………………………………50
4.3.3 Di chuyển theo y ………………………………………………………….51
4.3.4 Chuyển hướng …………………………………………………………….53
4.4 Đánh giá kết quả và giải pháp khắc phục ………………………………………....54
Chương 5: Tổng kết ……………………………………………………..……...........55
5.1 Kết quả đạt được ………………………………………………………………….55
5.2 Kết quả chưa hoàn thiện ………………………………………………………….55
5.3 Hướng phát triển của đề tài ………………………………………………………55
PHỤ LỤC A ………………………………………………………………………….56
TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………………..57

III

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1: Một số loại Mobile robot …………………………………………………….3
Hình 1.2: Cấu trúc chung của Mobile robot …………………………………………….3
Hình 1.3: Robot Locus …………………………………………………………………5
Hình 1.4: Hình ảnh mô phỏng ba hướng tiếp cận của path-planning ………………….6
Hình 2.1: Phương án chọn hình dạng tổng thể Mobile robot ………………………….11
Hình 2.2: Đế dưới của Mobile robot ………………………………………………….12
Hình 2.3: Đế trên của Mobile robot …………………………………………………..13
Hình 2.4: Bánh xe thường của Mobile robot ………………………………………….14
Hình 2.5: Bánh mắt trâu của Mobile robot ……………………………………………15
Hình 2.6: Động cơ DC GA25 V1 ……………………………………………………..17
Hình 2.7: Kích thước động cơ GA25 V1 ……………………………………………...17
Hình 2.8: Gá động cơ GA25 V1 ……………………………………………………...18
Hình 2.9: IC logic 74HC595 ………………………………………………………….19
Hình 2.10: Module Bluetooth HC05 ………………………………………………….21
Hình 2.11: Tính toán ống kính Camera ……………………………………………….22
Hình 2.12: FA – CAM 202 …………………………………………………………..23
Hình 2.13: Kích thước FA – CAM 202 ……………………………………………….23
Hình 2.14: Sơ đồ điều khiển của Mobile robot ……………………………………….26
Hình 2.15: Vi điều khiển Arduino Mega 2560 ………………………………………..27
Hình 2.16: Pinout của Arduino mega 2560 được sử dụng ……………………………28
Hình 3.1: Quá trình xử lý ảnh ………………………………………………………...29
Hình 3.2: Không gian màu RGB ……………………………………………………..32
IV

Hình 3.3: Cấu trúc hệ thống robot bám đường đi tránh vật cản ………………………34
Hình 3.4: Lưu đồ giải thuật xác định các đối tượng …………………………………..36
Hình 3.5: Xác định tọa độ của vật …………………………………………………….37
Hình 3.6: Minh họa giải thuật BFS ……………………………………………………38
Hình 3.7: Phương pháp điều chỉnh độ rộng xung ……………………………………..40
Hình 3.8: Sơ đồ hệ thống điều khiển dùng PID ………………………………………41
Hình 3.9: Lưu đồ giải thuật chương trình chính ………………………………………44
Hình 3.10: Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển robot. …………………………45
Hình 3.11: Lưu đồ giải thuật chương trình di chuyển theo X …………………………46
Hình 3.12: Lưu đồ giải thuật chương trình di chuyển theo Y …………………………47
Hình 4.1: Mô hình xe thực tế …………………………………………………………48
Hình 4.2: Giao diện chương trình ……………………………………………………..49
Hình 4.3: Vị trí 1 ………………………………………………………………………49
Hình 4.4: Vị trí 2 ………………………………………………………………………50
Hình 4.5: Vị trí 3 ……………………………………………………………………...50
Hình 4.6: Vị trí 4 ……………………………………………………………………..50
Hình 4.7 Kết quả robot di chuyển ở vị trí 1……………………………………………51
Hình 4.8: Đồ thị robot đáp ứng khi di chuyển theo X …………………………………51
Hình 4.9: Kết quả robot di chuyển ở vị trí 2 ………………………………….............52
Hình 4.10: Đồ thị robot đáp ứng khi di chuyển theo Y …………………………….....52
Hình 4.11: Kết quả robot di chuyển ở vị trí 4 …………………………………...........53
Hình 4.12: Đồ thị đáp ứng khi robot di chuyển ở vị trí 4 ……………………………...53

IV

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Phương án lựa chọn kết cấu của Mobile robot …………………………….9
Bảng 2.2: So sánh vật liệu làm thân xe ………………………………………………11
Bảng 2.3: So sánh hai loại bánh xe tự lựa …………………………………………...14
Bảng 2.4: Phương án động cơ Mobile robot ………………………………………....16
Bảng 2.5: So sánh driver động cơ DC ………………………………………………...18
Bảng 2.6: So sánh Classic Bluetooth và Bluetooth Low Energy (BLE) ………………20
Bảng 2.7: So sánh giữa Pin và nguồn cố định ……………………………………….24

V

Chương 1: Tổng quan
Chương 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về Mobile robot.
Mobile robot (robot tự hành) là một loại xe robot có khả năng tự dịch chuyển, tự
vận động (có thể lập trình được) dưới sự điều khiển tự động để thực hiện thành công
công việc được giao.
Mobile robot có thể được phân loại dựa trên môi trường mà chúng hoạt động hoặc
phương pháp di chuyển.
Phân loại theo môi trường hoạt động:
-

Robot trong nhà và robot ngoài trời.

-

Robot trên không.

-

Robot dưới nước.

-

Robot trong không gian vũ trụ.

Phân loại theo phương pháp di chuyển:
-

Robot di chuyển bằng bánh xe:

Ưu điểm:
 Di chuyển linh hoạt, thiết kế đơn giản.
 Chi phí thấp khi chế tạo, thiết bị phong phú, dễ dàng mở rộng.
Nhược điểm:
 Khả năng chịu tải yếu.
 Tiếp xúc điểm so với mặt di chuyển nhỏ.
-

Robot di chuyển bằng bánh xích:

Ưu điểm:
 Tiếp xúc tốt với bề mặt di chuyển, giảm khả năng trượt.
 Có thể hoạt động ở nhiều dạng địa hình.
Nhược điểm:

1

Chương 1: Tổng quan
 Tăng tính phức tạp về kết cấu cơ khí.
 Bề mặt hoạt động bị tổn hại, số lượng động cơ tăng.
Ứng dụng của mobile robot:
-

Mobile robot được dùng trong những môi trường độc hại như khai thác mỏ,
môi trường phóng xạ...

-

Mobile robot được dùng để phục vụ nghiên cứu khoa học như thám hiểm không
gian vũ trụ, nghiên cứu địa chất đáy biển…

-

Trong công nghiệp, Mobile robot được dùng chủ yếu để di chuyển các thiết bị,
vật liệu, phụ kiện, sản phẩm… trong quá trình sản xuất, giảm nhân công, tăng
năng suất và hạ giá thành sản phẩm.

-

Mobile robot ứng dụng trong quân sự dùng do thám, tìm hiểu địa hình, máy
bay không người lái…

a. Máy bay không người lái MQ – 4C b. Curiosity – Robot thám hiểm sao hỏa

2

Chương 1: Tổng quan

c. Robot Fish của Đại học Essex – Anh

d. Robot phá bom, mìn Pinscher

Hình 1.1: Một số loại Mobile robot ( Internet )
Nhìn chung, một Mobile robot có cấu trúc như sau:
Phần Giao Tiếp

Cảm Biến

Phần Điều Khiển

Phần Động Lực

Động Cơ

Cơ Cấu Truyền Động

Hình 1.2: Cấu trúc chung của Mobile robot
Trong đó:

3

Cơ Cấu Di chuyển

Chương 1: Tổng quan
-

Phần giao tiếp là phần tiếp xúc trực tiếp, tương tác với người điều khiển.

-

Phần điều khiển: đóng vai trò là bộ não của Mobile robot, ra lệnh và xử lý các
hoạt động của Mobile robot.

-

Phần động lực:
+ Động cơ: tạo khả năng chuyển động cho robot.
+ Truyền động cơ khí: là cơ cấu chuyển động như bánh răng, xích, dây đai…

để truyền chuyển động từ động cơ đến các cơ cấu tạo di chuyển.
+ Cơ cấu di chuyển: bánh xe, bánh xích, chân robot…
-

Cảm biến: đóng vai trò như các giác quan của robot, giúp Mobile robot nhận
dạng môi trường hoạt động.

Khi thiết kế một Mobile robot, người ta thường quan tâm tới các yếu tố:
-

Sai số hoạt động nhỏ.

-

Tối ưu hóa quá trình hoạt động.

-

Hệ thống điều khiển dễ dàng thay thế, mở rộng.

-

Tiết kiệm năng lượng.

-

Giá thành phù hợp với đối tượng sử dụng.

1.2 Mobile robot bám đường đi tránh vật cản.
Muốn tạo nên một Mobile robot có khả năng tự hành để thay thế con người làm
bất kì một công việc nào thì việc robot di chuyển trong một môi trường chắc chắn sẽ
gặp vật cản. Môi trường hoạt động của Mobile robot có thể tĩnh (các vật cản cố định và
biết trước) hoặc động (các vật cản có thể không cố định hoặc không biết trước), làm thể
nào để robot có thể di chuyển dọc theo đường dẫn từ điểm bắt đầu đến điểm kết thúc mà
không va vào các vật cản trên đường đi trong môi trường hai hoặc nhiều chiều là vấn đề
gặp khá thường xuyên. Do đó, tránh vật cản là một trong những bài toán chính trong
điều khiển Mobile robot. Hầu hết các Mobile robot đều có một một kiểu tránh vật cản
nào đó, bao gồm từ các thuật toán đơn giản, cho phép robot xác định vật cản và dừng lại
ở khoảng cách ngắn so với vật cản để tránh va chạm, đến các thuật toán tinh tế hơn, cho
phép robot di chuyển qua vùng vật cản an toàn.

4

Chương 1: Tổng quan
Ngoài ra, việc hoạt động trong môi trường có vật cản, như thế nào để tìm ra đường
dẫn tốt nhất với một tiêu chuẩn tối ưu nào đó, như ngắn nhất về khoảng cách, ngắn nhất
về thời gian hay tiêu tốn năng lượng ít nhất… cũng là vấn đề cần được quan tâm.
Vì vậy, bám đường đi và tránh vật cản là những vấn đề đang được nghiên cứu và
giải quyết để cải thiện hoạt động của Mobile robot, giúp chúng đạt được hiệu quả tốt
hơn.
Hiện nay có một số Mobile robot tránh vật cản đã được sử dụng trong các nhà máy,
kho xưởng hiện đại. Mà đại biểu là Robot Locus được tạo ra bởi Locus Robotics và đưa
vào phục vụ trong nhà kho tại Massachusetts, Mỹ

Hình 1.3: Robot Locus
Robot Locus có khả năng tìm kiếm và đóng gói hàng, bên cạnh đó, hàng hóa đã
được con người chọn ra từ kệ hàng còn được chúng vận chuyển ra phía trước nhà kho
để được đóng gói và chuyển đi. Robot Locus có thể di chuyển ở vận tốc khoảng 7
km/giờ, tương đương với vận tốc đi bộ nhanh của con người.

5

Chương 1: Tổng quan
Với sự quản lí từ hệ thống được lập trình sẵn, ngay khi một công nhân hoàn thành
một đơn đặt hàng trực tuyến, Locus sẽ biết chính xác mình cần đi đâu và làm gì trong
nhà kho rộng. Ngoài ra, nhờ tích hợp nhiều cảm biến khác nhau: hồng ngoại, siêu âm,
ánh sáng, camera, âm thanh,… nên nếu có vật dụng xuất hiện trên đường đi thì công
nghệ nhận diện của Locus sẽ có thể "nhìn thấy" và tránh không va vào chúng.
Do các robot này có thể di chuyển nhanh hơn con người mà không cần nghỉ ngơi,
hệ thống sẽ giúp tăng năng suất của nhà kho lên đến 800%.
1.3 Nguyên lý hoạt động của Mobile robot bám đường đi tránh vật cản.
Một trong những giải pháp cơ bản về vấn đề đường đi và tránh vật cản cho Mobile
robot là đi-và-tránh, tức robot cứ di chuyển và gặp vật cản thì tránh với một góc nào đó
rồi sau đó hướng tới đích và đi tiếp. Tuy nhiên, nếu một đường dẫn tối ưu toàn cục theo
một tiêu chuẩn nào đó được tính toán trước và robot di chuyển theo thì kết quả sẽ tốt
hơn rất nhiều. Robot không dừng lại ở phần cơ điện mà tính thông minh trong bộ não
cũng sẽ phát triển mạnh dựa vào việc kết hợp này.
Các giải pháp đã công bố cho bài toán này nhìn chung thường sử dụng một trong
ba hướng tiếp cận:
-

Dựa trên tìm kiếm (search-based)

-

Dựa trên lấy mẫu (sampling-based)

-

Phương pháp tổ hợp (combinatorial-planning)

Hình 1.4: Hình ảnh mô phỏng ba hướng tiếp cận của path-planning
[S. M. Valle, 2006]
6

Chương 1: Tổng quan
Trong ba phương pháp, dựa trên lấy mẫu và dựa trên tìm kiếm được cho là nhanh
và dễ dàng thực hiện, còn dựa trên tổ hợp sẽ tiêu tốn một khoảng thời gian tính toán khá
lớn nếu môi trường chứa nhiều vật cản.
Tuy nhiên, hai phương pháp đầu, do dựa vào xác suất và tính ngẫu nhiên, sau một
khoảng thời gian chạy có thể vẫn chưa cho ra lời giải và sẽ không chắc chắn là liệu đang
có một đường dẫn tốt nhất tồn tại hay không, thời gian chạy đã đủ chưa. Trong khi đó,
ưu điểm lớn nhất của dựa trên tổ hợp là luôn biết được đường đi tốt nhất như mong
muốn tồn tại hay không và đó là đường nào sau khi giải thuật hoàn tất, do chỉ sử dụng
các lý thuyết hình học.
Từ lý do này, đề tài này giải quyết bài toán Mobile robot bám đường đi tránh vật
cản với cách tiếp cận là dựa theo tổ hợp.
1.4 Mục tiêu, nhiệm vụ và phạm vi đề tài.
1.4.1 Mục tiêu của đề tài.
Mục tiêu đề tài là kiểm soát quá trình hoạt động của mobile robot bám đường đi
được định trước để tránh vật cản.
Cụ thể, sau khi nhận được dữ liệu về đường đi, robot hoạt động, thông qua hình
ảnh từ camera, máy tính sẽ nhận dạng được Mobile robot, bám theo mobile robot và từ
đó ghi nhận lại dữ liệu khi hoạt động của robot.
1.4.2 Nhiệm vụ của đề tài.
-

Thiết kế mô hình cơ khí của Mobile robot, không gian hoạt động và vật cản.

-

Thiết kế giao diện điều khiển và kiểm soát hoạt động Mobile robot.

-

Tìm hiểu và ứng dụng xử lý ảnh vào điều khiển Mobile robot.

-

Kiểm tra thực nghiệm.

1.4.3 Phạm vi của đề tài.
-

Mobile robot hoạt động trên địa hình bằng phẳng.

-

Nhận biết vật cản bằng camera.

-

Điều khiển Mobile robot bằng bluetooth thông qua máy tính.

1.5 Tổ chức luận văn.
Chương 1:

Tổng quan
7

Chương 1: Tổng quan
-

Giới thiệu tổng quan về Mobiler robot bám theo đường đi và tránh vận cản.

-

Nêu mục tiêu, nhiệm vụ và phạm vi của đề tài.

Chương 2:

Phương án và thiết kế mobile robot

-

Tìm hiểu về các phương án cơ khí, điện và điều khiển của Mobile robot.

-

Lựa chọn phương án phù hợp.

-

Thiết kế mobile robot từ phương án đã lựa chọn.

-

Kết nối các phần điện, cơ khí và điều khiển lại với nhau.

Chương 3:
-

Tìm hiểu về xử lý ảnh và thiết kế hệ thống điều khiển

Tìm hiểu về xử lý ảnh, thư viện hỗ trợ xử lý ảnh Aforge.NET và thuật toán xác
định vị trí đối tượng màu sắc bằng thư viện Aforge.NET

-

Xây dựng giải thuật điều khiển.

-

Lập trình chương trình điều khiển bằng Visual studio 2013 trên ngôn ngữ C#
và trên vi điều khiển.

Chương 4:

Thực nghiệm và đánh giá kết quả

-

Trình bày ý nghĩa và kết quả thực nghiệm.

-

Đánh giá kết quả và nhận xét.

Chương 5:

Tổng kết

Kết luận nhiệm vụ luận văn và những hạn chế trong quá trình thực hiện đề tài,
mở ra hướng phát triển cho đề tài.

8

Chương 2: Phương án và thiết kế Mobile robot
Chương 2: PHƯƠNG ÁN VÀ THIẾT KẾ MOBILE ROBOT
2.1 Phương án cơ khí.
2.1.1 Điều kiện thiết kế mô hình cơ khí cho Mobile robot.
-

Vận tốc lớn nhất 4mm/s.

-

Kết cấu đơn giản, nhỏ, kích thước tối đa các chiều của robot 250 x 200 x 200
mm.

-

Khối lượng Mobile robot nhỏ, không mang tải, tối đa 2kg.

-

Vật liệu dễ có, giá thành phù hợp.

-

Sử dụng camera cố định đặt ngoài robot.

-

Địa hình di chuyển: phẳng

2.1.2 Kết cấu Mobile robot.
Dựa trên các điều kiện, ta chọn Mobile robot sử dụng bánh xe và có 4 kết cấu của
Mobile robot như sau:
Bảng 2.1: Phương án lựa chọn kết cấu của Mobile robot
Ưu điểm
+ Hướng xoay của

+ Khó di chuyển

được dẫn động

xe không bị hạn

trên bề mặt không

trực tiếp bằng hai

chế .

bằng phẳng.

STT
Mô tả
1
+Hai bánh sau

Nhược điểm

động cơ.
+ Một bánh trước

+ Kết cấu đơn

là bánh tự lựa

giản

được gắn giữa
thân xe.
2

+ Sử dụng 3 bánh

+ Di chuyển theo

+ Phải kết hợp

ommi cách đều

bất cứ hướng

điều khiển

góc 1200.

mong muốn nào

+ Phải kết hợp

đều được.

điều khiển cùng
lúc 3 bánh.

9

Cơ cấu

Chương 2: Phương án và thiết kế Mobile robot
+ 3 bánh xe có

+ Lực dẫn động

+ Khi bẻ lái xe dễ

cùng bán kính r và

phân bố đồng đều

bị trược do tâm

được dẫn đồng

giữa các bánh xe

vận tốc tức thời

bằng động cơ.

không trùng nhau.
+Cơ cấu phức tạp.

3

4

+ Hai động cơ

+ Trọng tâm ổn

+ Cơ cấu lái phức

được dùng để

định khi mang tải.

tạp.

truyền động hai

+ Góc bẻ lại hẹp,

bánh sau

khi bẻ lái có thể bị

+ Hai bánh trước

trượt do 2 bánh

tự do đi đôi với

trước có tốc độ

nhau.

khác nhau.

+ Sử dụng 2 cặp

+ Di chuyển

+ Kết cấu phức

bánh xe.

hướng chính xác.

tạp.

+ Khi bẻ lái, mỗi

+ Chi phí cao.

cặp bánh xe sẽ
cùng một hướng,
cùng tốc độ.

Với các phương án đã đưa ra, cùng với điều kiện thiết kế ban đầu, đề tài này chọn
phương án 1.
Ở phương án 1, có 2 trường hợp xảy ra:

10

Chương 2: Phương án và thiết kế Mobile robot

Hình 2.1: Phương án chọn hình dạng tổng thể Mobile robot
a. Bánh dẫn động ở trước: d < 0 khi điều khiển gây khó khăn do độ chính xác
không tốt.
b. Bánh dẫn động ở sau: d > 0 điều khiển dể dàng hơn.
 Chọn bánh xe dẫn động ở sau.
2.1.3 Chọn vật liệu cho thân xe.
a. Tiêu chí lựa chọn:
-

Bền, nhẹ có khả năng chịu được trọng lượng bản thân xe.

-

Dễ có trên thị trường.

-

Giá thành phù hợp.

Từ những tiêu chí trên, ta tìm được 2 loại vật liệu đáp ứng được là nhôm và mica.
Bảng 2.2: So sánh vật liệu làm thân xe
Vật liệu
Hình
ảnh

Ưu
điểm

Mica tấm

Nhôm tấm

+ Là vật liệu nhẹ.

+ Là vật liệu nhẹ.

+ Độ dày đa dạng: 1.5 – 10mm

+ Độ bền cao hơn Mica.

+ Dễ gia công.
11