TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

VIỆN KĨ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

----------------

ĐỒ ÁN NHẬP MÔN NGÀNH KĨ THUẬT
NGÀNH KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

LẮP RÁP, VẬN HÀNH ROBOT ĐA HƯỚNG OMNI
Người hướng dẫn : TS.Mai Thế Anh
Sinh viên thực hiện: 1. Hồng Anh Sáng
2. Trần Phương Nam
3. Nguyễn Tiến Nam
4. Ngơ Xuân Mạnh
5. Nguyễn Văn Mạnh
6. Cao Hoàng Quốc Cường
7. Trần Ngọc Sang
K62 - Kĩ thuật điều khiển và tự động hóa
Khóa: 2021-2025
Nghệ An, 2021


MỤC LỤC
Trang


LỜI NĨI ĐẦU
Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa là ngành học nghiên cứu, thiết kế,
vận hành các hệ thống tự động, các dây chuyền sản xuất tự động tại các nhà
máy (xi măng, sắt thép, nước giải khát, dược phẩm,…); thiết kế, điều khiển và

chế tạo robot; quản lý sản phẩm tại các cơng ty trong và ngồi nước kinh
doanh về các thiết bị điện tử tự động…
Trên con đường tiến tới cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì vấn
đề phát triển khoa học kĩ thuật là mấu chốt hàng đầu.Với xu hướng giảm tối
thiểu sức người và tăng năng suất lao động đòi hỏi phải có nhiều trang thiết
bị, nhiều dây chuyền tự động hóa, lấy sức máy móc thay thế sức người ,…Để
đáp ứng nhu cầu này, chắc chắn phải nghiên cứu các thiết bị tự động để phục
vụ cho nhà máy, xí nghiệp hay sản xuất nơng nghiệp…Trong đó robot là lĩnh
vực mới mà ở nước ta đang nghiên cứu và từng bước chế tạo để ứng dụng vào
quá trình sản xuất để góp phần nâng cao năng suất lao động. Nổi bật là robot
tự hành đa hướng được ứng dụng rộng rãi nhất với khả năng di chuyển linh
hoạt. Với xu hướng phát triển kỹ thuật hiện nay, là người hoạt động trong lĩnh
vực tự động, những kiến thức cơ bản về robot là hoàn toàn cần thiết.
Từ những nhu cầu thực tiễn và thiết thực trên, nhóm đã quyết định lựa
chọn đề tài “ Robot đa hướng omni mecanum“ để tìm hiểu và phát triển.
Nhóm xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Mai Thế Anh đã
tận tình giúp đỡ chúng em hoàn thành học phần. Trong quá trình thiết kế và
trình bày chúng em khơng tránh khỏi những khó khăn sai sót vì vậy mong
thầy chỉ bảo, giúp đỡ chúng em để có kết quả tốt hơn trong học phần này.
Xin chân thành cảm ơn!

3


PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

Người thực hiện

MSSV


Nhiệm vụ

Trần Phương Nam

215752021610076

Làm báo
cáo

Nguyễn Tiến Nam

215752021610105

Làm báo
cáo

Cao Hồng Quốc
Cường

215752021610097

Làm báo
cáo

Ngơ Xn Mạnh

215752021610053

Nguyễn Văn Mạnh 215752021610011
Trần Ngọc Sang


Hoàng Anh Sáng

215752021610009

215752021610034

Yêu cầu
Báo cáo đầy
đủ, rõ ràng
chi tiết
Báo cáo đầy
đủ, rõ ràng
chi tiết
Báo cáo đầy
đủ, rõ ràng
chi tiết

Làm slide
và thuyết
trình

Slide ngắn
gọn, thuyết
trình dễ hiểu

Làm slide
và thuyết
trình
Làm slide

và thuyết
trình

Slide ngắn
gọn, thuyết
trình dễ hiểu
Slide ngắn
gọn, thuyết
trình dễ hiểu
Mua đúng,
đủ các linh
kiện, đảm
bảo các linh
kiện đều
chạy được

Mua linh
kiện, lắp
ráp robot

Đánh
giá

95%
90%
80%

90%

95%

85%

95%

4


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Lý do chọn đề tài
Ở nước ta cũng đã có rất nhiều đề tài nói về robot di động như là
robot tránh vật cản, robot leo tường, robot leo cầu thang… Nhưng nhóm
chưa tìm thấy đề tài nào nói về robot di chuyển linh hoạt đa hướng cũng như
là áp dụng những kỹ thuật tiên tiến như GPS, la bàn, Bluetooth... Nếu có về
tài liệu thì cũng chỉ có một số ít tài liệu khái qt, chưa có tài liệu kỹ thuật chi
tiết về robot trên. Hiện tại, robot chỉ được định hướng bằng công nghệ xử lý
ảnh, đường dẫn (line), bằng la bàn, GPS, Bluetooth. Cơng nghệ xử lý ảnh
cũng cịn khá mới mẻ và công nghệ này chỉ là để phát hiện đối tượng chứ
chưa phải là cách để định vị và định hướng cho robot. Dùng line thì robot chỉ
hoạt động trong một phạm vi nhỏ hẹp và chỉ thích hợp trong các cuộc thi
robot. La bàn điện tử là thiết bị dùng để định hướng cho robot thông qua cảm
biến từ trường Trái Đất, cịn GPS thì chưa phổ biến.
Để góp phần vào sự phát triển khoa học nước nhà, nhóm em đã chọn
robot di chuyển đa hướng bằng 4 bánh xe omni với hệ thống điều khiển bằng
bluetooth để làm đề tài nghiên cứu. Vì tính tốn đơn giản hơn omni 3 bánh,
tận dụng được hiệu suất động cơ do bố trí vng góc. Từ những suy nghĩ đó
chúng em đã sử dụng kiến thức cịn hạn chế của mình để nghiên cứu chế tạo
robot omni 4 bánh đa hướng di động. Robot này được áp dụng vào giám sát
những khu vực và những nơi con người không tới được.
1.2. Mục tiêu, phương pháp thực hiện đề tài
a. Mục tiêu

Về mặt thiết kế cơ khí: Mobile robot có thiết kế đơn giản, nhỏ gọn, đảm
bảo độ cứng vững và đủ không gian lắp ráp các linh kiện. Các bánh được lắp
đặt theo góc đều nhau và đảm bảo trọng tâm của mơ hình trong q trình di
chuyển.

5


Hệ thống điều khiển: Sử dụng các linh kiện điện tử phổ biến trên thị
trường, dễ dàng trong quá trình thiết kế hệ thống điều khiển, lập trình. Các
linh kiện, đường đi dây được bố trí hợp lí, gọn gàng, khơng bị lỏng lẻo, ngắt
kết nối trong q trình hoạt động.
Mục tiêu hoạt động của mơ hình: Mobile robot có khả năng di chuyển
đa hướng, di chuyển theo quỹ đạo đơn giản được thiết kế trên giao diện điện
thoại. Mô hình có thể sử dụng chế độ điều khiển bằng tay và chế độ điều
khiển tự động được kết nối thơng qua module Bluetooth với độ chính xác trên
95%.
Về phần lập trình: Tính tốn giải thuật điều khiển cho robot di chuyển
các hướng. Ở phần này cần phải biết được sử dụng ngơn ngữ lập trình nào,
dùng phần mềm nào để lập trình và học cách sử dụng phần mềm đó.
b. Phương pháp thực hiện
- Tham khảo tài liệu và đánh giá:
Đọc tài liệu về động lực học robot, robot đa hướng, tìm hiểu về ngun
lí điều khiển, các phương trình động lực học, bộ điều khiển PID vận dụng
kiến thức các mơn học đưa vào thực tế.
Tìm hiểu tài liệu vi điều khiển, cụ thể là Arduino để tạo ra chương trình
điều khiển cho robot, các tài liệu về kĩ thuật điện tử, vi mạch, để hiểu hơn về
nguyên lí các linh kiện.
Sử dụng các phần mềm hỗ trợ thiết kế như Solidworks để tạo ra các
mẫu thử, từ đó đánh giá mơ hình thích hợp nhất. Phần mềm Proteus dùng để

vẽ sơ đồ mạch điện, đường đi dây.
- Quan sát: Hoạt động robot đa hướng trong các video hay các cuộc thi
Robocon xem khả năng hoạt động của Mobile robot và đưa ra các u cầu
cho mơ hình.

6


1.3. Giới thiệu chung về robot
Robot là một từ chỉ người lao động trong hệ ngôn ngữ Sla-vơ. Cho đến
nay có rất nhiều định nghĩa khác nhau về robot. Những định nghĩa đó có nội
dung tương tự nhau. Robot hay người máy là một loại máy có thể thực hiện
những công việc một cách tự động bằng sự điều khiển của máy tính hoặc các
vi mạnh điện tử được lâp trình.
Ngày nay người ta vẫn cịn tranh cãi về vấn đề “Một loại máy như thế
nào thì đủ tiêu chuẩn để được gọi là một robot ?” Một cách gần chính xác
robot phải có một vài (khơng nhất thiết phải đầy đủ các đặc điểm sau đây):
−
−
−
−

Không phải tự nhiên tức do con người sáng tạo ra;
Có khả năng nhận biết mơi trường xung quanh;
Có thể tương tác với những vật thể trong mơi trường;
Có sự thơng minh, có khả năng đưa ra các lựa chọn dựa trên môi
trường và được điều khiển một cách tự động theo những trình tự

đã được lập trình trước;
− Có khả năng điều khiển được bằng các lệnh để có thể thay đổi

tùy theo yêu cầu của người sử dụng;
− Có thể quay tịnh tiến theo một hay nhiều chiều;
− Có sự khéo léo trong vận động.
Robot được dùng phổ biến trong những môi trường độc hại, những nơi
con người không thể đi tới hay đi tới một cách khó khăn và nguy hiểm, robot
cũng được dùng trong lĩnh vực giải trí và phục vụ đời sống. Các nơi con
người khơng có khả năng đến được như Sao Hỏa, đáy biển, núi lửa,… Người
ta phải sử dụng robot tự hành với cấu trúc phù hợp với mơi trường. Ví dụ như:

7


Robot Sojourner trong nhiệm vụ tìm kiếm sự sống trên Sao Hỏa vào
năm 1997.

Hình 1.1. Robot Sojourner
Robot MBARI’s ALTEX AUV là robot hoạt động dưới đáy biển với
nhiệm vụ thăm dị độ phóng xạ, áp suất, độ sâu,… và Robot Pioneer được
thiết kế để dị tìm và kiểm tra nồng độ trong thảm họa Chernobyl.

Hình 1.2. Robot Pioneer và Robot MBARI’s ALTEX AUV
Robot sử dụng trong quân sự như: Military-Robot ….
Robot sử dụng trong sinh hoạt như: Robot lau nhà Robotking…
1.4. Một số dạng điều khiển
a. Điều khiển từ xa bằng tay
Robot điều khiển từ xa bằng tay thông qua sóng RF, wifi, hồng ngoại
hay Bluetooth… Robot điều khiển từ xa giúp con người tránh khỏi những
nguy hiểm. Ví dụ robot điều khiển từ xa bằng tay gồm có: Military-Robot và
iRobot’s PackBot,…


8


Hình 1.3. iRobot’s PackBot
b. Thực thi theo lộ trình
Là những con robot theo lộ trình sẵn. Chúng có thể theo những đường
được sơn khắc trên sàn, trên trần nhà hay một dây điện. Đa số những robot
này hoạt động theo một thuật tốn đơn giản là giữ lộ trình trong bộ cảm biến
trung tâm, chúng khơng thể vịng qua các chướng ngại vật, chúng chỉ dừng lại
khi có vật nào đó cản đường chúng.
c. Ngẫu nhiên hoạt động độc lập
Robot hoạt động độc lập với những chuyển động ngẫu nhiên, về cơ bản
đó là những chuyển động nhảy bật lên tường, những bức tường được cảm
nhận do sự cản trở về mặt vật lý như máy hút bụi Roomba hoặc với bộ cảm
biến điện tử của máy cắt cỏ Friendly Robotics.
1.5. Giới thiệu chung về robot omni
Robot omni là một loại mobile robot di chuyển bằng những bánh xe đã
được ứng dụng nhiều trong thực tế do quỹ đạo chuyển động của nó rất đa
dạng.
Robot omni thuộc hệ robot di động tự hành, tự định hướng và tự tránh
được vật cản. Ứng dụng của nó là phục vụ trong cơng tác dịnh vụ chăm sóc y
tế, đặc biệt là trong mơi trường lây nhiễm cao hay mơi trường có cường độ
phóng xạ cao thay con người…
Robot omni có đặc điểm là kết cấu đơn giản, có quỹ đạo di chuyển khá
linh hoạt nên được thay thế phát triển cho các loại mobile robot truyền thống.

9


Ưu và nhược điểm của robot omni:

Ưu điểm:
−
−
−
−

Di chuyển linh hoạt;
Dễ điều khiển;
Thiết kế đơn giản;
Có khả năng ứng dụng ngay vào đời sống.

Nhược điểm:
− Di chuyển trong một số mơi trường và địa hình nhất định;
− Sai lệch vị trí khi định vị trên hệ thống GPS;
− Hướng di chuyển còn sai lệch.
Một số nghiên cứu về robot omni trên thế giới và Việt Nam:
Trên thế giới, robot omni đã được phát triển từ lâu và ngày càng có nhiều ứng
dụng đa dạng do được tích hợp các cơng nghệ mới nhất.

Hình 1.4. Wow Wee Rovio Robot
Đặc điểm:
− Cho phép điều khiển qua wifi;
− Có thể điều khiển qua mạng internet;
− Có thể tự di chuyển xung quanh nhà do có nguồn dữ trự.
Những nghiên cứu về robot omni ở Việt Nam đã được thực hiện trong
thời gian gần đây bởi các sinh viên và giảng viên của các trường đại học.
Những nghiên cứu này đã đạt được những kết quả bước đầu, tạo ra sản phẩm
thực nghiệm.

10



Robot omni do khoa cơ khí đại học bách khoa Hồ Chí Minh chế tạo.

Hình 1.5. Robot omni do đại học bách khoa Hồ Chí Minh thiết kế
Robot omni tránh vật cản sử dụng 3 cảm biến hồng ngoại do sinh viên
đại học bách khoa Hà Nội chế tạo.

Hình 1.6. Robot omni sử dụng hồng ngoại tránh vật cản
1.6. Nguyên lý hoạt động robot omni
a. Bánh xe Omni
Bánh xe Omni được bố trí vng góc theo trục của động cơ, các bánh
được đặt cách nhau một góc 360°/n. Bánh xe Omni được ứng dụng nhiều
trong robot tự hành vì nó cho phép robot di chuyển ngay đến một vị trí trên
mặt phẳng mà không phải quay trước. Hơn nữa, chuyển động tịnh tiến dọc
theo một quỹ đạo thẳng có thể kết hợp với chuyển động quay làm cho robot di
chuyển tới vị trí mong muốn với góc định hướng chính xác.

11


Phương thức di chuyển của robot:

Hình 1.7. Các hướng di chuyển của robot
Ta quy định động cơ và bánh xe quay theo chiều mũi tên là chiều thuận
kim đồng hồ:
− Đi thẳng về trước: Bánh 1 và 4 quay theo chiều mũi tên, bánh 2 và 3
quay ngược chiều mũi tên;
− Đi thẳng về sau: Bánh 2 và 3 quay theo chiều mũi tên, bánh 1 và 4
quay ngược chiều mũi tên;

− Sàng qua bên trái: Bánh 2 và 4 quay theo chiều mũi tên, bánh 1 và 3
quay ngược chiều mũi tên;
− Sàng qua bên phải: Bánh 1 và 3 quay theo chiều mũi tên, bánh 2 và
4 quay ngược chiều mũi tên;
− Sàng chéo tới theo trục động cơ bánh số 1: Bánh 1 và 2 ghì (dừng),
bánh 4 theo chiều mũi tên, bánh 4 ngược chiều mũi tên;
− Sàng chéo tới theo trục động cơ bánh số 2: Bánh 1 và 2 ghì (dừng),
bánh 3 theo chiều mùi tên, bánh 4 ngược chiều mũi tên;
− Sàng chéo tới theo trục động cơ bánh số 3: Bánh 3 và 4 ghì (dừng),
bánh 1 theo chiều mùi tên, bánh 2 ngược chiều mũi tên; sàng chéo
tới theo trục động cơ bánh số 4: Bánh 3 và 4 ghì (dừng), bánh 2 theo
chiều mùi tên, bánh 1 ngược chiều mũi tên; xoay vòng tròn tại chỗ:
qua phải (bánh 1, 2, 3, 4 quay theo chiều mũi tên), qua trái (bánh 1,
2, 3, 4 quay ngược chiều mũi tên).
b. Mơ hình động học robot bốn bánh đa hướng

12


Mơ hình động học và động lực học cho FWOMR được xây dựng dựa
trên mơ hình với bánh xe Omni được bố trí lệch so với tọa độ động một góc
45°, các bánh được đặt cách nhau một góc 90°.
Gọi q= là véc tơ tọa độ của robot trong hệ tọa độ đề các Oxy,
v= là véc tơ vận tốc của robot trong hệ trục tọa độ gắn vào tâm robot.
Phương trình biểu diễn mối quan hệ này cũng là phương trình động học
của robot:
q= H.v = . v
Trong đó: H = là ma trận chuyển hệ trục toạ độ.
=
Từ phương trình động học trên, ta tính được phương trình thể hiện mối

quan hệ giữa vị trí của robot và vận tốc quay của các bánh xe:
= g(.với g(= H.
Hình 1.8. Hệ trục tọa độ của robot bốn bánh đa hướng

Ký hiệu
x
y

d

Ý nghĩa
Toạ độ robot theo phương x
Toạ độ robot theo phương y
Góc lệch của robot so hệ tọa độ gốc
Vận tốc mỗi bánh
Vận tốc góc mỗi bánh
Khoảng cách tâm robot tới mỗi bánh
Bảng 1.1. Thơng số phương trình động học

Đơn vị
m
m
rad
m/s
rad/s
m

c. Mơ hình động lực học robot bốn bánh đa hướng
13



Từ đó ta có phương trình động lực học của robot có dạng như sau:
M(q)v + Cv + Gsgn(v) + = Bτ
Với: v = là vecto vận tốc của robot
B = là ma trận hệ số điều khiển
M(q) = là ma trận với m là khối lượng và J là momen quán tính của robot
C = và G = lần lượt là ma trận hệ số ma sát nhớt và ma sát Coulomb.

14


1.7. Tổng quan về Arduino
a. Giới thiệu Arduino
Arduino là một nền tảng nguyên mẫu dựa trên phần mềm và phần cứng
dễ sử dụng. Nó bao gồm bo mạch – thứ mà có thể được lập trình và một phần
mềm hổ trợ gọi là Arduino IDE (Mơi trường phát triển tích hợp cho Arduino),
được sử dụng để viết và nạp từ mã máy tính sang bo mạch vật lý.
Arduino khơng u cầu một phần cứng riêng để lập trình mã mới lên
board mà bạn chỉ cần sử dụng cáp USB. Đồng thời, phần mềm Arduino IDE
sử dụng phiên bản cơ bản của C++, giúp việc học chương trình trở nên đơn
giản hơn. Chúng ta có thể tổng hợp một số loại Arduino phổ biến như sau:
Arduino Uno; Arduino Micro; Arduino Nano; Arduino Pro; Arduino Mega;
Arduino Leonardo; Arduino LiliPad; Arduino RedBoard.

Hình 1.9. Các loại Arduino

15


Arduino có nhiều ứng dụng trong đời sống, trong việc chế tạo các thiết

bị điện tử chất lượng cao. Một số ứng dụng có thể kể đến như:
− Lập trình robot: Arduino chính là một phần quan trọng trong
trung tâm xử lí giúp điều khiển được hoạt động của robot;
− Game tương tác: Chúng ta có thể dùng Arduino để tương tác với
Joystick, màn hình,…để chơi các trị như Tetrix, phá gạch,
Mario…và nhiều game rất sáng tạo nữa;
− Arduino điều khiển thiết bị ánh sáng cảm biến tốt. Là một trong
những bộ phần quan trọng trong cây đèn giao thông, các hiệu
ứng đèn nháy được cài đặt làm nổi bật các biển quảng cáo;
Arduino cũng được ứng dụng trong máy in 3D và nhiều ứng dụng khác
tùy thuộc vào khả năng sáng tạo của người sử dụng.
b. Lập trình Arduino
Các mạch Arduino hay các mạch dựa trên nền tảng Arduino được lập
trình bằng ngơn riêng. Ngơn ngữ này dựa trên ngơn ngữ Wiring được viết cho
phần cứng nói chung và khi ta xem, ta thấy nó rất giống lập trình C đơn giản,
do vậy việc tiếp cận sẽ không mấy khó khăn. Để lập trình cũng như gửi lệnh
và nhận tín hiệu từ mạch Arduino, ta sử dụng một mơi trường lập trình
Arduino được gọi là Arduino IDE.
Arduino IDE là một phần mềm mã nguồn mở chủ yếu được sử dụng để
viết và biên dịch mã vào module Arduino. Nó có các phiên bản cho các hệ
điều hành như MAC, Windows, Linux và chạy trên nền tảng Java đi kèm với
các chức năng và lệnh có sẵn đóng vai trị quan trọng để gỡ lỗi, chỉnh sửa và
biên dịch mã trong mơi trường. Có rất nhiều các module Arduino như
Arduino Uno, Arduino Mega, Arduino Leonardo, Arduino Micro và nhiều
module khác, mỗi module chứa một bộ vi điều khiển trên bo mạch được lập
trình và chấp nhận thơng tin dưới dạng mã. Mã chính, cịn được gọi là sketch,
được tạo trên nền tảng IDE sẽ tạo ra một file hex, sau đó được chuyển và tải
lên trong bộ điều khiển trên bo. Môi trường IDE chủ yếu chứa hai phần cơ
16



bản: Trình chỉnh sửa và trình biên dịch, phần đầu sử dụng để viết mã được
yêu cầu và phần sau được sử dụng để biên dịch và tải mã lên module Arduino.
Môi trường này hỗ trợ cả ngôn ngữ C và C++ .

Hình 1.10. Giao diện phần mềm arduino

17


CHƯƠNG 2: LINH KIỆN, LÁP RÁP
2.1. Arduino Uno R3
Arduino Uno là một board mạch vi điều khiển được phát triển bởi
Arduino.cc, một nền tảng điện tử mã nguồn mở chủ yếu dựa trên vi điều
khiển AVR Atmega328P. Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3.

Hình 2.1. Arduino Uno R3
Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8,
ATmega168, ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như
điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm
một trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,… hay những
ứng dụng khác.
Arduino Uno R3 được kết nối trực tiếp với máy tính thơng qua USB để
giao tiếp với phần mềm lập trình IDE, tương thích với Windows, MAC hoặc
Linux Systems. Tuy nhiên, Windows thích hợp hơn để sử dụng. Các ngơn ngữ
lập trình như C và C++ được sử dụng trong IDE.

18



Vi điều khiển
Điện áp hoạt động
Tần số hoạt động
Dòng tiêu thụ
Điện áp vào khuyên dùng
Điện áp vào giới hạn
Số chân Digital I/O
Số chân Analog
Dòng tối đa trên mỗi chân I/O
Dòng ra tối đa (5V)
Dịng ra tối đa (3.3V)
Bộ nhớ flash
SRAM
EEPROM
Kích thước
Khối lượng

ATmega328 họ 8bit
5V DC (chỉ được cấp qua cổng
USB)
16 MHz
khoảng 30mA
7-12V DC
6-20V DC
14 (6 chân hardware PWM)
6 (độ phân giải 10bit)
30 mA
500 mA
50 mA
32 KB (ATmega328) với 0.5KB

dùng bởi bootloader
2 KB (ATmega328)
1 KB (ATmega328)
68.6×53.4mm
25 gram

Bảng 2.1. Thơng số kĩ thuật Arduino Uno R3

Hình 2.2. Sơ đồ chân Arduino Uno R3

GND (Ground)
Vin (Voltage Input)

Cực âm của nguồn điện cấp cho
Arduino UNO. Khi bạn dùng các
thiết bị sử dụng những nguồn điện
riêng biệt thì những chân này phải
được nối với nhau.
Để cấp nguồn ngoài cho Arduino
UNO, bạn nối cực dương của nguồn
với chân này và cực âm của nguồn
19


với chân GND.

5V

Cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa
cho phép ở chân này là 500mA.


3.3V

Cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối
đa cho phép ở chân này là 50mA.
Điện áp hoạt động của vi điều khiển
trên Arduino UNO có thể được đo ở
chân này. Và nó ln là 5V. Mặc dù
vậy cũng không được lấy nguồn 5V
từ chân này để sử dụng vì chức năng
của nó khơng phải là cấp nguồn.
Việc nhấn nút Reset trên board để
reset vi điều khiển tương đương với
việc chân RESET được nối với GND
qua 1 điện trở 10KΩ.

IOREF

RESET

Bảng 2.2. Thông số các chân năng lượng

20


2.2. Module điều khiển động cơ L293D
Module Điều Khiển Động Cơ L293D - Arduino Motor Control Shield
là một phần board mở rộng cho các board Arduino, dùng để điều khiển các
loại động cơ DC, động cơ nước và động cơ servo. Arduino Motor Shield được
thiết kế gọn gàng, đẹp mắt và tương thích hồn tồn với các board Arduino:

Arduino uno r3, Arduino leonardo, Arduino mega2560, giúp bạn có thể sử
dụng và điều khiển một cách dễ dàng và nhanh chóng.
Module điều khiển động cơ L293D – Arduino Motor Control Shield sử
dụng 2 IC cầu H L293D hoàn chỉnh với các chế độ bảo vệ và 1 IC logic
74HC595 để điều khiển các động cơ.
Arduino Motor Shield có thể điều khiển nhiều loại motor khác nhau
như step motor, servo motor, motor DC, với mức áp lên đến 36V, dòng tối đa
600mA cho mỗi kênh điều khiển.

Hình 2.3. Module điều khiển động cơ L293D
Thông số kĩ thuật :
− 2 jack cắm điều khiển 2 động cơ RC servo.
− 4 ngõ ra điều khiển đến 4 động cơ DC độc lập.
− 2 động cơ step motor loại đơn cực (unipolar) hoặc lưỡng cực
(bipolar)
− Mạch tích hợp điện trở nối GND giúp cho khơng tự chạy khi
khởi động board.

Các chân trên Shield được kết nối với board Arduino như sau:
21


− điều khiển 2 servo kết nối với chân số 9 và 10. Nguồn nuôi lấy
−
−
−
−
−

trực tiếp từ board Arduino (nguồn 5V).

Motor 1 nối với chân 11
Motor 2 nối với chân 3
Motor 3 nối với chân 5
Motor 4 nối với chân 6
Chân 4, 7, 8, 12 dùng điều khiển motor thơng qua IC 74HC595.

2.3. Module Bluetooth HC05

Hình 2.4. Module Bluetooth HC05
Bluetooth là chuẩn truyền thông không dây để trao đổi dữ liệu ở
khoảng cách ngắn. Chuẩn truyền thông này sử dụng sóng radio ngắn (UHF
radio) trong dải tần số ISM (2.4 tới 2.485 GHz). Khoảng cách truyền của
module này vào khoảng 10m. Module HC-05 sử dụng truyền thông này,
module này được thiết kế dựa trên chip BC417.
Ở chế độ SLAVE: bạn cần thiết lập kết nối từ smartphone, laptop, usb
bluetooth để dị tìm module sau đó pair với mã PIN là 1234. Sau khi pair
thành cơng, bạn đã có 1 cổng serial từ xa hoạt động ở baud rate 9600.
Ở chế độ MASTER: module sẽ tự động dị tìm thiết bị bluetooth khác
(1 module bluetooth HC-06, usb bluetooth, bluetooth của laptop…) và tiến
hành pair chủ động mà không cần thiết lập gì từ máy tính hoặc smartphone.

22


2.4. Bộ pin Lion Lipo 2S, 7.4V
Pin Lion Lipo 2S 7.4V là loại pin ổn định, ít bị phù trong q trình sử
dụng.

Hình 2.5. Pin Lion Lipo 2S, 7.4V
Loại pin

Cơng suất
Điện áp
Dịng xả tối đa
Kích thước
Khối lượng
Màu
Chất liệu

lithium polymer
2200mAH
7.4v/2s
25x2200/1000=55A
33x18x105mm
100gram
xanh
kim loại
Bảng 2.3. Thông số Bộ pin Lion Lipo 2S, 7.4V

Tuy nhiên, để tiết kiệm kinh phí thì nhóm chúng em đã sử dụng pin có
sẵn là loại Pin Li-ion CGR18650CE:

Hình 2.6. Pin Li-ion CGR18650CE
Pin 18650 cung cấp hiệu suất của một pin lithium-ion công suất khoảng
1800mAh đến khoảng 3500mAh và công suất 3,7V, pin có kích thước
18x65mm, dịng xả 10A, điện thế 3,7V, khi sạc đầy có thể đạt tới 4,2V.

23


2.5. Bộ khung xe robot 4 bánh Omni Mecanum

Bộ khung sử dụng 4 bánh xe mecanum giúp di chuyển đa hướng theo
nhiều phương: Đi thẳng, đi ngang, đi theo phương chéo và xoay tròn..., xe
được thiết kế đẹp mắt, khung kim loại chắc chắn, dễ dàng sử dụng.
Bộ khung xe bao gồm:
−
−
−
−
−

4 động cơ DC vàng: điện áp 6-9V;
4 bánh xe mecanum: đường kính 60mm;
1 khung xe: kim loại, dài x rộng: 25.5 x 15cm;
Ốc vít lắp đặt;
Trọng lượng: 300g.

Hình 2.7. Bộ khung xe robot omni mecanum
2.6. Dây kết nối mạch và động cơ
Sử dụng dây nối 40P 7 màu dài 10cm. Dây Nối 40P với lõi dây đồng độ
dẫn nhiệt cao, mối tiếp xúc chắc chắn, dây cắm với các đầu kim cứng,
tiếp xúc tốt, kết nối siêu nhanh cho Breadboard và các board phát triển như
Arduino giúp dễ dàng thao tác, tiết kiệm thời gian so với các dây rắn tự chế.

Hình 2.8. Dây nối 40P 7 màu

24


2.7. Phần mềm điều khiển Bluetooth Arduino


Hình 2.9. Giao diện App điều khiển
Sơ đồ khối chức năng chạy có điều khiển:

Hình 2.10. Chức năng chạy có điều khiển

25