ĐỒ ÁN KỸ THUẬT
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG ROBOT DI ĐỘNG
SV: Vũ Tuấn Anh
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ROBOT DI ĐỘNG
1.1. Tổng quan về robot.
Cuộc cách mạng công nghiệp là những bước phát triển vượt bậc của con người, cuộc cách mạng cho phép ứng dụng rộng rãi các robot trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Yếu tố này phù hợp với nhận thức về vấn đề an toàn trong công việc, robot thay thế cho con người trong sản xuất, trong lao động, trong các nhà máy… điều đó đã góp phần vào sự xuất hiện nhu cầu sử dụng các robot.
Ngày nay trong đời sống có rất nhiều công việc do tính chất công việc nặng nhọc, môi trường làm việc khó khăn độc hại rất nguy hiểm và tác hại trực tiếp đối với con người. Một số nơi địa hình quá khó khăn để di chuyển (vùng rừng núi, sa mạc, vùng có lở núi, động đất, vùng bị cháy rừng, vùng nhiễm phóng xạ, khu vực bị khủng bố…).
Ở những nơi này con người rất cần tới sự hỗ trợ của robot. Với mô hình robot đa năng có sự tuỳ biến cao, dễ lắp đặt và vận chuyển, được thiết kế và lập trình từ máy tính cá nhân, robot có thể làm việc độc lập theo chu trình được cài đặt sẵn hoặc theo sự điều khiển từ xa qua vô tuyến từ người điều khiển, tính chất và công việc cụ thể được thay đổi dễ dàng, khả năng kết nối với các thiết bị chuyên dụng linh hoạt.
Robot có kích thước tương đối và làm việc được trong nhiều môi trường khắc nghiệt về thời tiết, khí hậu độc hại và nguy hiểm đối với con người. Ngoài ra robot có thể được thiết kế cho phù hợp với các công việc mang tính chất tự động hoá cao, có thể ứng dụng vào các dây chuyền sản xuất tự động ở các nhà máy, xí nghiệp, các khu công nghiệp, khu chế xuất…
Hiện nay hầu hết các thiết bị robot và dây chuyền tự động hoá được sử dụng trong các ngành công nghiệp sản xuất và chế biến đều được nhập từ nước ngoài rất đắt tiền. Trong khi nhu cầu ở nước ta đang rất cao và trong nước có khả năng chế tạo sản xuất để phù hợp với điều kiện làm việc ở Việt Nam. Lĩnh vực thiết kế, chế tạo robot và các thiết bị điều khiển tự động rất mới mẻ và có tiềm năng rộng lớn không những ở trong nước mà còn cả trên thế giới.
Việc thâm nhập, nghiên cứu và chế tạo một số mô hình điều khiển tự động như robot thông minh, robot thăm dò, robot sản xuất là một hướng cần thiết nhằm rút ngắn khoảng cách giữa khoa học công nghệ trong nước và trên thế giới trong lĩnh vực này.
1.2. Giới thiệu chung về robot di động.
Có một số sự khác biệt quan trọng giữa các yêu cầu của việc lắp đặt robot cố định truyền thống với các yêu cầu của các hệ thống robot di động. Một trong những mối quan tâm hàng đầu là sự không biết trước môi trường vận hành của robot di động. Đối với các hệ thống robot cố định, người ta thường xây dựng (thiết kế) Một không gian làm việc nhỏ để thực hiện công việc và robot cố định thường thực hiện các công việc lặp đi lặp lại trong môi trường xác định trước.
Đối với các hệ thống robot di động, việc nhận biết được môi trường làm việc là một yếu tố quyết định tới các “hành động” của robot, chỉ khi nhận biết được đầy đủ các thông tin về môi trường xung quanh thì robot di động mới có thể thích ứng được trong các môi trường làm việc khác nhau.
Theo khái niệm, robot di động phải có một số bộ phận chuyển động. Chuyển động có thể dưới dạng bánh xe, chân, cánh hoặc một số cơ cấu khác. Việc lựa chọn cơ cấu chuyển động là dựa vào chức năng của robot và các công việc của robot cần phải thực hiện.
Trong nhiều môi trường làm việc công nghiệp, bánh xe là dạng chuyển động thích hợp nhất. Đối với các hệ thống nghiên cứu ứng dụng khác, chân hoặc cánh có thể giúp cho robot di động chuyển động được trên địa hình mà robot không có khả năng đi qua.
Một nhân tố quan trọng trong thiết kế của các hệ thống robot di động là khả năng mang theo các thiết bị. Thiết bị bao gồm nguồn điện cũng như tất cả các phần cứng là các bộ cảm biến và các bộ xử lý mà robot đòi hỏi. Các thiết bị lắp đặt của robot cố định có thể được kết nối trực tiếp với các nguồn điện và bộ xử lý, không gian làm việc thường được xác định trước và có thể được kiểm soát.
Hầu hết các robot di động đều có một tải trọng (payload) Nhất định, điều này có thể dẫn tới những sự giới hạn trong thiết kế của hệ thống, đặc biệt trong các ứng dụng hay bị giới hạn về kích cỡ và cân nặng.
Các thành phần cơ bản, thông dụng trong các hệ thống robot di động sử dụng trong thực tế được chỉ ra như trên hình 1.
Thông tin về trạng thái của hệ thống được cung cấp bởi các cảm biến nội và cảm biến ngoại. Thông tin này được một khối dẫn đường (có thể là các môđun phần cứng hoặc phần mềm, nhưng thường là một chương trình phần mềm có khả năng tính toán) Sử dụng để ước lượng trạng thái của hệ thống. Tín hiệu này sau đó được môđun lập kế hoạch và điều khiển sử dụng để phát ra các lệnh gửi tới các bộ phận thao tác của robot.
Các khối cơ bản cho các hệ thống robot di động bao gồm các bộ phận cảm biến, bộ phận dẫn đường, các mô đun lập kế hoạch, điều khiển và các bộ chấp hành dùng để di chuyển robot và tác động tới môi trường của nó. Trong khi một số các phần cụ thể của robot di động sẽ phụ thuộc vào mục đích ứng dụng, một hệ thống robot di dộng điển hình đòi hỏi phải có tất cả các khối trên thì mới vận hành được.
Thông tin về trạng thái môi trường xung quanh của robot được cung cấp với các cảm biến nội và cảm biến ngoại. Thông tin này được bộ xử lý trung tâm (có cài đặt sẵn các chương trình, thuật toán dẫn đường…) Sử dụng để ước lượng trạng thái của hệ thống, không chỉ bao gồm trạng thái của bản thân robot mà cả trạng thái của môi trường xung quanh nó. Ước lượng này được sử dụng để lập kế hoạch hoạt động của robot và phát ra các lệnh cho các cơ cấu chấp hành của rotot.
Thiết kế của các hệ thống robot di động phần nhiều sẽ bị chi phối bởi mục đích ứng dụng. Không có giới hạn về số lượng các kết hợp giữa các thiết bị thao tác, các bộ phận cảm biến và các thuật toán điều khiển cho các hệ thống robot di động. Hơn nữa, luồng thông tin trong phạm vi hệ thống sẽ thay đổi tuỳ thuộc vào quá trình thực thi, sẽ có một số thiết kế robot khác đáng kể so với những robot trình bày trong hình 1. Trong một số trường hợp, dữ liệu từ các bộ phận cảm biến được trực tiếp cung cấp cho bộ lên kế hoạch và điều khiển, cho phép hệ thống phản ứng nhanh hơn với những thay đổi mạnh mẽ của môi trường.
---------------------------------------
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] L. Feng, J. Borenstein và H. R. Everett (1994),” Where am I? Cảm biếns and Methods for Autonomous Mobile Robot Positioning”, The University of Michigan.
[2] Robin R. Murphy (2000), “Introduce to AI Robotics”, Massachusetts Institute of Technology.
[3] Traking of a moving object using ultrasonic cảm biếns based on a virtual ultrasonic image. Youngjoon Han, Moonyong Han, Hyungtate Cha, Mincheol Hong, Hernsoo Hahn. Department of Electronic Engineering, Soogsil University
[4] Directed sonar sensing for mobile robot navigation. John J. Leonard. Department of Engineering Science. University of Oxford
[5] Histogramic in-motion mapping for mobile robot obstacle avoidance. J. Borenstein. Department of mechanical engineering and applied mechenics. The university of Michigan.
[6] Mobile robot map building from an advanced sonar array and accurate odometry. Kok seng chong. Institute of microelectronics. Singapore science park II. And Lindsay Kleeman. Department of electrical and computer system engineering.
[7] Keith L. Doty (1999), “Mekatronix Ultrasonic Sonar Transducer Users Manual”, Mekatronix.
[8] http: // doc. Ic. Ac. Uk/~nd/surprise_97/journal/vol4/jmd/
[9] Lương Mạnh Bá, Nguyễn Thanh Thuỷ (2003),” Nhập môn xử lý ảnh số”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
[10] Trần Hiếu (2005), “Điều khiển bám và tránh vật của robot di động bằng sensor thị giác toàn phương “, Luận văn tốt nghiệp đại học, khoa Điện tử-Viễn thông, trường Đại học Công Nghệ-Đại học Quốc Gia Hà Nội.
-----------------------------------------------------------
Keyword: download,do an ky thuat,thiet ke,va xay dung robot,di dong,vu tuan anh
Nhận xét
Đăng nhận xét