B. Chủ đề và luật chơi

II : Chủ đề và luật thi

* Giới thiệu cuộc thi ROBOT RACING CONTEST

1.Đội thi đấu: Mỗi đội thi đấu không quá 03 thành viên

2. Đối tượng tham dự: Sinh viên Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ

thuật Hưng Yên

3. Thời gian thi đấu: Mỗi trận đấu kéo dài 03 phút

4. Quy định về Robot

a. Mỗi đội sử dụng một Robot duy nhất

b. Khối lượng Robot không quá 2kg

c. Kích thước Robot (dài x rộng x cao) không vượt quá 300 x 200 x 200 mm

d. Nguồn điện sử dụng cho Robot không vượt quá 09V (DC)

e. Robot không được sử dụng sóng vô tuyến hoặc các phương tiện truyền dẫn

không dây khác

5. Cách tính điểm

a. Các Robot thực hiện đi từ điểm xuất phát (START) đến điểm đích (FINISH) với

hành trình 02 vòng liên tiếp theo hướng được quy định như trên Hình số 1. Hành trình

vòng 1 được xác định khi Robot lần lượt đi qua các điểm Checkpoint 1, Checkpoint 2,

Checkpoint 3, Checkpoint 4 và trở về điểm xuất phát (START). Hành trình vòng 2 được

xác định khi Robot lần lượt đi qua các điểm Checkpoint 1, Checkpoint 2, Checkpoint 3,

Checkpoint 4 và điểm đích (FINISH). Mỗi một điểm Checkpoint và điểm xuất phát

(START), đích (FINISH) mà Robot đi qua được tính 10 điểm. Số điểm tối đa mà một

Robot đạt được trong một trận đấu là 100 điểm. Khi có một đội về đích, trận đấu được kết

thúc (KNOCK-OUT).

b. Thứ tự ưu tiên sẽ là: điểm trận (đội thắng được 3 điểm, đội hòa được 1 điểm, đội

thua được 0 điểm), điểm hành trình (từ 0 đến 100 điểm), và điểm thời gian (từ 0 đến 180

giây). Khi hai đội có cùng số điểm có số điểm hành trình cao hơn sẽ là đội thắng cuộc.

Khi hai đội có cùng số



điểm trận và điểm hành trình, đội có thời gian thực hiện hành trình ngắn hơn sẽ là đội

thắng cuộc.

c. Các đội được phép retry Robot với số lần retry không hạn chế, việc retry Robot

được thực hiện tại điểm Checkpoint gần nhất mà Robot vượt qua được. Trong trường hợp

Robot bị phạm luật bởi Robot đối phương, Robot bị phạm luật được phép retry.



6. Phạm luật

Các trường hợp sau được cho là phạm luật và Robot bị truất quyền thi đấu:

a. Robot đi không theo hướng hành trình quy định.

c. Robot hai đội chạm nhau, Robot gây va chạm trên phần sân của đổi phương là

Robot phạm luật.

d. Robot dừng quá 10 giây.



PHẦN II : Ý TƯỞNG VÀ PHƯƠNG ÁN CHẾ TẠO RÔBÔT

* Sau một thời gian nghiên cứu và phân tích yêu cầu của luật thi do khoa phát

động chúng em đã đưa ra những ý tưởng và phương án chế tạo robot để giải quyết đề tài

của cuộc thi như sau:

A. Phương án về mảng cơ khí



• Giải pháp thiết kế cơ cấu cơ khí:

Để phù hợp với yêu cầu luật thi cuộc thi yêu cầu Rôbôt có tốc độ cao trong suốt quá trình

đua nên cơ cấu phải gọn nhẹ bám đường tốt bẻ lái góc cua thật tốt và tăng tốc độ trên

những đoạn đường thẳng.

- Qua nhiều ngày họp bàn ý tưởng và tham khảo các video cũng như những mô hình

Rôbôt Racing BKIT chúng em đã thiết kế và test thử tất các mô hình. Ban đầu từ những

mô hình thứ nhất và được tối ưu qua các lần chế tạo tiếp theo cuối cùng đã thông nhất ra

một mô hình tối ưu và đã thử nghiệm thành công

- Mô hình của bọn em như sau : mô hình Rôbôt đua xe F1,bẻ lái bánh trước nhằm đạt

tốc độ cao trên suốt quãng đường đua

- Động cơ bẻ lái là động cơ RC Servo

- Chuyển động hai bánh sau bằng động cơ điện một chiều tỉ số truyền được thay đổi

qua cơ cấu truyền đai

* Yêu cầu chế tạo Rôbôt kích thước phù hợp luật thi chiều dài nhỏ hơn 30cm, chiều rộng

nhỏ hơn 20cm, chiều cao nhỏ hơn 20cm, khối lượng nhỏ hơn 2kg

 Chúng em đã chế tạo thành công mô hình Rôbôt Racing tham gia cuộc đua Racing do

khoa Điện – Điện Tử tổ chức với nhưng thành tích cao như sau:



+ IT02 : giải nhất

+ IT01 : giải nhì

+ IT03 : giải ba

+ IT04 : giải ba

+ IT05 : giải khuyến khích

B. Phương án lập trình điều khiển cho robot.



Vi điều khiển PIC.

Vi điều khiển PIC của microchip là một sự lựa chọn rất tốt cho các đội robocon do

những tính năng vượt trội của nó so với các loại vi điều khiển khác như bộ nhớ flash lớn

và có nhiều modul như : PWM, ADC,Timer, ngắt.. đặc biệt với sự hỗ trợ của trình dịch

như CCS C và bằng việc viết bằng ngôn ngữ C người lập trình sẽ rất mềm rẻo trong việc

khai triển thuật toán . Hiện nay trên thị trường có khá nhiều dòng vi điều khiển PIC.VD:

pic16f877, pic16f84, pic16f828, PIC18F4x31..v.v.v

Đánh giá các dòng PIC

- Dòng PIC nhiều chân nhất là dòng PIC18Fxxxx, có những số chân lên đến 80 chân.



- Dòng PIC ít chân nhất là dòng PIC10Fxxx, chỉ có 6 chân

- Dòng PIC phổ biến nhất là dòng PIC16F877A (đủ mạnh về tính năng,40 chân, bộ

nhớ đủ cho hầu hết các ứng dụng thông thường).



- Dòng PIC hỗ trợ giao tiếp USB là dòng PIC18F2550 và PIC18F4550

- Dòng PIC điều khiển động cơ mạnh nhất là dòng PIC18F4x31



Vi điều khiển PIC 18F4431

Kết Luận:

Qua phân tích các loại dòng vi điều khiển, chúng em đã lựa chọn vi điều khiển loại

PIC18F4431chuyên dụng điều khiển động cơ với các ưu điểm nổi bật so với các loại vi

điều khiển khác:



•



Dung lượng bộ nhớ lớn hơn: PIC18F4431 có 16 Kbyte Flash nội trú bên

trong, trong khi đó họ 80C51 chỉ có 4Kbyte. Trong bộ nhớ dữ liệu RAM, PIC18F4431 có

vùng RAM mở rộng gồm 768 Byte , 256 byte EPROM



•



PIC18F4431 có 3 bộ Timer/Counter.



•



2 module Capture/Compare/PWM (CCP)



•



9 kênh chuyển đổi ADC 10bit



•



Đặc biệt PIC18F4431 modul control power PWM (14 bit) từ pwm0 đến

Pwm7 sử dụng rất đơn giản và linh hoạt cho việc điều xung (rất thuận tiện cho mạch điều

khiển động cơ sử dụng phương pháp PWM để điều chỉnh tốc độ động cơ).



2.Giới thiệu VĐK PIC18F4431

2.1.Những đặc điểm của PIC18F4431

2.1.1 Đặc điểm nổi bật PIC18F4431:

• 33 Đầu vào ra output ,input

• 14-Bit Power Control PWM Module:

- Có 4 kênh (mỗi kênh gồm 1 cặp xung đối nghịch)

- Thời gian dead time linh hoạt

- Update từng duty cycle => ngõ ra PWM đáp ứng nhanh

...........



• Motion Feefblack Module



+ Có 3 kênh capture độc lập:

- Các chế độ hoạt động linh hoạt cho việc đo đạc độ rộng xung

- Module hỗ trợ Hall sensor

+ Quadrature encoder interface:

- 2 pha vào và 1 ngõ vào index từ encoder

- Hỗ trợ đo đạc vận tốc

• High speed, 200Ksps 10 bit A/D converter

+ Có 9 kênh A/D

+ 2 kênh lấy mẫu tức thời

+ Lấy mẫu lien tục:1, 2 hay 4 kênh lựa chọn

• Flexible Oscillator structure :

+ 4 chế độ thạch anh ( hỗ trợ đến 40MHz)

+ 2 nguồn xung clock ngoài lên đến 40MHz

+ Chế độ thạch anh nội:

- Có 8 tần số người dùng có thể lựa chọn từ 31KHz -> 8MHz

- OSctune có thể dùng bù cho sự lệch tần số

• Peripheral Highlights:

+ Chịu dòng cao : sink/source (25mA/25ma)

+ 3 nguồn ngắt ngoài

+ 2 modul capture /compare/pwm ( CCP)

- Capture 16 bit độ phân giải tối đa 6.25 ns (Tcy/6)

- Compare 16 bit , độ phân giải tối đa 100ns(Tcy)

- PWM output: độ phân giải từ 1 ->10 bit

+ Modul USART :



- Hỗ trợ RS -485,RS-232 và LIN1.2



- Auto weak-up on start bit

- Auto-Bound detect

+RS232 sử dụng khối dao động nội( không cần thạch anh ngoài)

2.1.2 Đặc điểm PIC18F4431:



- Là CPU sử dụng tập lệnh RISC và có tốc độ xử lý cao và công suất nhờ sử dụng

công nghệ CMOS FLASH/EFPROM



-



Tập lệnh có 75 lệnh



-



Một chu kì lệnh bằng 4 chu kì xung. Sử dụng bộ dao động 40MHz thì chu kì lệnh

là 0.1us



-



Tần số bộ dao động cho phép tới 40MHz



-



8Kx14 word bộ nhớ FLASH lập trình



- 768 bytes bộ nhớ Ram, trong đó bộ nhớ EFPROM lên đến 256 bytes

-



Trang bị đến 34 ngắt với8 cấp độ ngắt



-



5 port I/O



-



Trang bị 3 bộ định thời, 1 bộ 8 bit, 2 bộ 16 bit



-



2 modul Capture/compare/pwm



-



Bộ chuyển đổi 10 bít ADC với tốc độ 5 ->10 us



-



Cổng serian đồng bộ với chế độ SPI và I2C (master/slaver) thực hiện bằng phần

cứng



-



Chế độ truyền nhận động bộ /bất đồng bộ với 9 bit địa chỉ kiểm tra



-



Cổng song song (PSP) 8 bit



-



Các chế độ định địa chỉ trực tiếp, gián tiếp, tướng đối



-



Cho phép đọc/ghi bộ nhớ chương trình



-



Có chế độ bảo vệ mã lập trình



-



Chế độ SLEEP (tạm nghỉ) để tiết kiệm điện năng



-



Cho phép chọn lựa chế độ dao động(nội , ngoại)