Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mô hình và bộ điều khiển cân bằng cho robot hai bánh có chiều cao thay Đ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN
CÂN BẰNG CHO ROBOT HAI BÁNH CÓ CHIỀU
CAO THAY ĐỔI
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
GVHD: TS. Trần Đức Thiện
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Minh Hoàng 19151127
Nguyễn Hữu Lộc

19151320

TP. HỒ CHÍ MINH – 7/2023

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
-o0o-

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: TS. Trần Đức Thiện
Sinh viên:
1. Nguyễn Minh Hoàng

MSSV: 19151127

Lớp: 19151CL1A

2. Nguyễn Hữu Lộc

MSSV: 19151320

Lớp: 19151CL1A

1. Tên đề tài:
Thiết kế mô hình và bộ điều khiển cân bằng cho robot hai bánh có chiều cao
thay đổi.
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
-

Kích thước dự kiến: 600x330x600 mm (dài, rộng, cao).

-

Khối lượng tối đa mà robot có thể tải được: 0.5 Kg.

3. Nội dung chính của đồ án:
-

Thiết kế mô hình robot hai bánh có chiều cao thay đổi trên phần mềm
Solidworks 2020.

-

Tính toán động học và động lực học của robot hai bánh cân bằng có chiều
cao thay đổi.
Tính toán, thiết kế giải thuật điều khiển toàn phương tuyến tính (LQR) và
bộ điều khiển nâng cao cho robot giữ cân bằng khi thay đổi chiều cao.
Thi công mô hình robot dựa trên mô hình 3D đã thiết kế và mô phỏng,
thiết kế mạch điều khiển cho robot.
Lập trình điều khiển chuyển động của robot sử dụng phần mềm Arduino
với vi điều khiển chính là Atmega2560.
Xây dựng giao diện điều khiển và thu thập dữ liệu của robot sử dụng
ngôn ngữ C#.
Xây dựng bộ thu thập dữ liệu không dây sử dụng sóng RF.

4. Các sản phẩm dự kiến:
-

Mô hình robot hai bánh cân bằng có chiều cao thay đổi.

-

Mạch điều khiển hệ thống.

-

Chương trình, giao diện điều khiển.

-

Quyển báo cáo đồ án tốt nghiệp.

Trang i

-

Poster giới thiệu đồ án.

5. Ngày giao đồ án: 06/ 02/ 2023
6. Ngày nộp đồ án: 30/ 06/ 2023
7. Ngôn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh 

Tiếng Việt

x

Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh 

Tiếng Việt

x

TRƯỞNG KHOA

TRƯỞNG NGÀNH

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

Trang ii

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
-o0o-

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: TS. Trần Đức Thiện
Sinh viên:
1. Nguyễn Minh
...

...
TẠP CHÍ KHOA HỌC TRƯỜNG
ĐẠI HỌC QUỐC TẾ HỒNG BÀNG, vol. 13, pp. 51-62, 2020.
A. K. Vo, H. T. Nguyen, V. D. H. Nguyen, M. T. Nguyen, and T. T. H. Le,
Trajectory Tracking Pid-Sliding Mode Control for Two-Wheeled SelfBalancing Robot, in Intelligent Computing in Engineering:
Proceedings of RICE 2019, 2020: Springer, pp. 885-898.
S. G. Tzafestas, Introduction to mobile robot control. Elsevier, 2013.
Modern Robotics Mechanics, Planning, and Control by Frank C. Park
Kevin M. Lynch (z-lib.org).pdf.
T. P. H. Nguyễn, Lý thuyết điều khiển hiện đại, 2016.
J. G. Ziegler and N. B. Nichols, Optimum settings for automatic
controllers, Transactions of the American society of mechanical engineers,
vol. 64, no. 8, pp. 759-765, 1942.
T. P. H. Nguyễn and T. H. Huỳnh, Lý thuyết điều khiển tự động, 2005.
T. Minh Đức. Gia tốc kế là gì? Cách sử dụng và ứng dụng của gia tốc kế –
TKTECH Co., LTD. https://ingoa.info/gia-toc-ke-la-gi (accessed.
K. t. CNC. Giao tiếp UART là gì? Ứng dụng của UART trong cuộc sống.
https://cmcdistribution.com.vn/kien-thuc-cnc/giao-tiep-uart-la-gi-ung-dungcua-uart-trong-cuoc-song/ (accessed.
c. Mr Tuấn. Zigbee là gì? Những điều cần biết về Zigbee.
https://cogito.vn/kien-thuc/zigbee-la-gi-tat-tan-tat-nhung-dieu-can-biet/
(accessed.
microchip, ATmega640/1280/1281/2560/2561 - Complete Datasheet,
https://www.microchip.com/en-us/product/ATmega2560#document-table,
2014.
K. M. Lynch and F. C. Park, Modern robotics. Cambridge University Press,
2017.
Trang 83

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC
Phần chương trình mô phỏng hệ thống:
Link:https://drive.google.com/drive/folders/1Hb3f90IEGyFg2CFjNbbAnWz
sM8XGuo1J?usp=drive_link
Phần chương trình code hệ thống thực nghiệm:
Link:https://drive.google.com/drive/folders/1Hb3f90IEGyFg2CFjNbbAnWz
sM8XGuo1J?usp=drive_link
Phần chương trình các biến hệ thống sau khi tính toán:
Link:https://drive.google.com/drive/folders/1Hb3f90IEGyFg2CFjNbbAnWz
sM8XGuo1J?usp=drive_link
Phần chương trình ma trận M ( θ ) , C(θ,θ) , G(θ) .

 2 J + 2 J n 2 + R 2 ( M + 2m) LMRcos ( ) − 2 J n 2
m
m
 w
M =  LMRcos ( ) − 2 Jmn 2
J + L2 M + 2 J m n 2


0
0



0 -LMR sin ( )

0


2
L M sin(2 ) 

C= 0
0
−


2


2
2
L M sin(2 ) 
0 L M sin(2 )


2
2
0



G = -LMgsin ( ) 


0
 R cos 
J =  R sin 
 0

Lext cos cos 
Lext cos sin 
− Lext sin





2
2 
2
W (Jw + Jmn ) 
(W m) 2
J +
+ L Msin( ) 2 +

2
2R2
0
0

− Lext sin sin  
Lext sin cos  

0

Trang 84