Danh mục sản phẩm

Đang trực tuyến

Trang web hiện có:
33 khách & 0 thành viên trực tuyến

Lượt truy cập

Hôm nay
Hôm qua
Tất cả
496
898
449972

Công Nghệ tại ATDTech.com

Robot 3 bánh đa hướng tự hành - Omni Robot

Omni robot dùng giải thuật PID-Mờ

Robot tự hành là một mảng quan trọng trong lĩnh vực Robotics, đây cũng là vấn đề được nhiều người quan tâm vì có thể thay thế con người làm việc trong các môi trường độc hại, môi trường thời tiết khí hậu khắc nghiệt… do đó đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu trên thế giới nói về đề tài này. Bài toán đặt ra cho Robot tự hành rất đa dạng, trong đó phải nói đến bài toán robot chạy theo quỹ đạo định trước. Với bài toán này, các yêu cầu được đặt ra là thời gian đáp ứng của robot, độ tối ưu của thuật toán và độ phức tạp của môi trường.

Robot 3 bánh tự hành- Omni Robot

Omni Robot  là một loại mobile robot , di động tự hành, tự định hướng, di chuyển bằng những bánh xe đa hướng có thể di chuyển đến bất cứ vị trí nào trong mặt phẳng bằng cách kết hợp các hướng chuyển động xoay và tịnh tiến theo quỹ đạo định trước trong một thời gian ngắn. Khi mất dấu đối tượng thì robot có thể quay tại chỗ để dò tìm đối tượng.

Các hướng duy chuyển của robot 3 bánh tự hành Omni

Hướng di chuyển robot omni

•    Robot có thể tịnh tiến theo 12 hướng và quay tại chỗ theo hai chiều. Việc điều khiển này yêu cầu đơn giản về phần mềm nhưng không làm mất tính linh hoạt và có thể di chuyển đến bất cứ vị trí nào trong mặt phẳng bằng cách kết hợp các hướng chuyển động xoay và tịnh tiến trong một thời gian ngắn, phát huy được thế mạnh của robot 
•    Robot omni với Bộ điều khiển PID-Mờ
Thông thường các thông số Kp, Ki, Kd trong bộ điều khiển PID phải được cân chỉnh bằng một quá trình thử nghiệm hoặc bằng kinh nghiệm của người lập trình. Việc kết hợp giải thuật mờ (fuzzy) và bộ điều khiển PID sẽ giải quyết được bài toán tính toán các thông số Kp, Ki, Kd một cách tự động thông qua giải thuật mờ (fuzzy).
Trong phần này sẽ thử nghiệm  dùng giải thuật mờ (fuzzy) kết hợp với bộ điều khiển PID chạy bám theo quỹ đạo định trước, quỹ đạo omni robot sẽ thực hiện và vẽ lại trên máy tính. Máy tính được giao tiếp với robot thông qua bộ thu phát RF.

A.  Phương trình Động lực học  Robot 3 bánh tự hành giải thuật PID_Mờ :

Phương trình động lực học Robot 3 bánh đa hướng tự hành

  •     Gồm có 3 bánh xe đa hướng cách đều nhau 1 góc 1200.
  •     R là bán kính của bánh xe.
  •     Tâm dịch chuyển của OMR đặt tại C, ta có thể coi đây là tâm của robot.
  •     L là khoảng cách từ tâm bánh xe đến điểm C.
  •    OXY là hệ tọa độ tham chiếu toàn cục.
  •    CX0 Y0 là hệ tọa độ tham chiếu cục bộ gắn liền với OMR.

Phương trình động lực học robot omni tự hành

Các hằng số α và β là hệ số đặc trưng của động cơ. , u = {ui (t), i = 1, 2, 3} là điện áp đặt cung cấp đến các động cơ DC.

B. Thiết kế Bộ điều khiển ( (fuzzy) + PID )

Bộ điều khiển PID-Mờ cho Robot 3 bánh tự hành

Có thể nói trong lĩnh vực điều khiển, bộ PID được xem như một giải pháp đa năng cho các ứng dụng điều khiển Analog cũng như Digital. Việc thiết kế bộ PID kinh điển thường dựa trên phương pháp Zeigler-Nichols, Offerein, Reinish,… Ngày nay người ta thường dùng kỹ thuật hiệu chỉnh PID mềm (dựa trên phần mềm), đây chính là cơ sở của thiết kế PID mờ hay PID thích nghi.

Các tham số KP, KI, KD được chỉnh định theo từng bộ điều khiển mờ riêng biệt dựa trên sai lệch e(t) và đạo hàm de(t). Có nhiều phương pháp khác nhau để chỉnh định bộ PID như là dựa trên phiếm hàm mục tiêu, chỉnh định trực tiếp, chỉnh định theo Zhao, Tomizuka và Isaka … Nguyên tắc chung là bắt đầu với các trị Kp, Kp, Kd theo Zeigler-Nichols, sau đó dựa vào đáp ứng và thay đổi dần để tìm ra hướng chỉnh định thích hợp.

Đồ thị tín hiệu ngõ ra của bộ điều khiển PID-Mờ

  •   Lân cận a1 ta cần luật điều khiển mạnh để rút ngắn thời gian lên, do vậy chọn: Kp lớn, Kd nhỏ và Ki nhỏ.
  •   Lân cận b1 ta tránh vọt lố lớn nên chọn: Kp nhỏ, KD lớn, KI nhỏ.
  •   Lân cận c1 và d1 giống như lân cận a1 và b1.

Sơ đồ mô phỏng robot 3 bánh đa hướng tự hành với Mathlab Simulink

Sơ đồ khối mô phỏng Robot Omni

 

B.Thiết kế phần cứng

Phần cứng thiết kế Robot Omni 3 bánh tự hành

Phần cứng bao gồm những thành phần sau:
Board xử lý trung tâm: Arduino Mega 2560
Bộ thu phát RF: Module RF C1101
Bộ điều khiển động cơ: L298N-Motor-Driver-Module
Động cơ: Motor 25GA370
Bánh xe: omni wheel
Bộ nhận dạng vị trí: Cảm biến siêu âm HC-SR04
Bộ nhận dạng góc quay:La bàn số HMC5883L

 

Kết quả robot 3 bánh đa hướng tự hành chạy theo hình tròn, hình số tám.

 

Omni robot duy chuyển theo quỹ đạo hình tròn

Omni Robot duy chuyển theo quỹ đạo số tám

 Download Code arduino robot 3 bánh tự hành 

Video demo robot 3 bánh đa hướng tự hành