Kinh nghiệm làm robocon

thanlan

18 Tháng chín 2006 - #1

Kinh nghiệm làm robocon
(Lượt xem: 1,563)

KINH NGHIEM LAM ROBOT .
Có lẽ về cơ bản thì ai cũng biết là để làm robot tham gia cuộc thi Robocon thì cũng phải có sự phân công lao động một cách hợp lý trong 3 lĩnh vực: mạch điện tử, cơ khí, lập trình. Mỗi lĩnh vực có những đặc thù riêng, cần những kiến thức rất khác nhau. Trong khi sinh viên hiện nay được đào tạo theo các chuyên ngành, và đã học về điện tử thì thường là không biết nhiều về cơ khí, học cơ khí thì lại không biết về lập trình. Vậy yêu cầu đặt ra với mỗi đội nếu muốn giành chiến thắng đó là phải có được sự kết hợp. Các thành viên trong đội nên là những người có am hiểu trong các lĩnh vực khác nhau mà quan trọng nhất là cơ khí và điện tử, còn lập trình thì chỉ cần một người khá về tin học là có thể học được trong một thời gian khoảng 2, 3 tháng. Đây là điều kiện đầu tiên để có thể giành chiến thắng. Nếu không thì chỉ gọi là làm được thôi chứ không thể làm tốt để vô địch. Tôi xin lấy ví dụ trong năm 2004. Ở ĐHBKHN ban đầu có một phong trào rất mạnh, rất nhiều đội đang ký tham dự nhưng đa số lại là những người cùng lớp trong 1 đội vì vậy một tất yếu là mỗi đội chỉ làm tốt được một phần cơ khí hoặc mạch điện. Chỉ có đội BKHTSI ngay từ đầu được đánh giá là khả quan nhất với sự góp mặt của Sơn-lập trình + mạch và Thanh - cơ khí. Hai người đều là những người đã có rất nhiều kinh nghiệm từ trước. Vậy điều đầu tiên phải xem xét là vấn đề lựa chọn thành viên.

Về lập trình thì không có nhiều phức tạp mà chỉ cần chọn ngôn ngữ cho phù hợp, thường là Asembly và turbo C: Asembly thì lập trình gần với ngôn ngữ máy nên dung lượng nhỏ hơn nhiều so với bộ nhớ của vi điều khiển 89c51.

Các bạn có thể lập trình thoải mái cũng chỉ đến 1 K bộ nhớ, trong khi bộ nhớ của vi điều khiển 89c51 là 4K).

- Ngôn ngữ C thì là ngôn ngữ lập trình bậc cao hơn nên lập trình dễ hơn nhng lại tốn bộ nhớ hơn. Các bạn nên dùng chương trình Reads51 (download tại www.rigelcorp.com). Chương trình này hỗ trợ cả Assembly và C, nó lại có khả năng giả lập các cổng vào/ra của họ IC 89c51 , nến rất thuận tiện cho việc lập trình mà không cần mạch điện. Nên dùng cảm biến đếm vạch riêng, cảm biến bám vạch riêng để việc lập trình được rõ ràng và khó bị lẫn.

Về cơ khí thì tốt nhất các bạn hãy học theo cách làm của các đội đi trước, xem cách họ gắn động cơ vào xe, các trục quay... Nếu các bạn không có điều kiện xem trực tiếp của các đội đi trước thì tôi xin có 1 số ý kiến thế này:

Khi bắt các thanh nhôm không nên dùng ke mà cưa 4 góc của thanh nhôm rồi bẻ ra để bắt vào nhau. Không dùng vít mà dùng đinh tán. Để gắn chặt bánh vào động cơ nên dùng vít chí (loại này có thể thuê các cửa hàng cơ khí làm hộ - dọc đường Đê La Thành - Hà Nội).

- Gắn động cơ vào robot không nên bằng cách chỉ buộc động cơ vì khi tải nặng sẽ làm nghiêng bánh dẫn đến xe di chuyển không chuẩn. Ở đây có một vật liệu rất đặc biệt đó là các cục nhựa (mua Ở Hàng Bông hoặc chợ Trời - Hà Nội). Ta đem nhựa đi cưa thành hình hộp và khoan lỗ để bắt vào khung xe, đồng thời khoan lỗ to để cho vòng bi vào, xuyên trục bánh xe qua 2 bộ vòng bi rồi mới dùng vít chí để gắn vào trục động cơ như vậy thì động cơ không hề phải chịu lực ấn nào mà chỉ có bánh xe tì lên 2 vòng bi + khối nhựa.

- Nhựa ở trên ta còn có thể làm một bộ phận rất quan trọng đó là các lô cuốn. Ta đem đi tiện thành hình trụ có vành ở ngoài giống như lõi chỉ và khoan lỗ ở trục vừa bằng trục động cơ, dùng vít chí hoặc đơn giản là que sắt để gắn chặt vào trục động cơ, buộc dây cố định vào lô cuốn. Như vậy khi động cơ quay ta sẽ cuốn dây để kéo vật hay làm chuyển động các bộ phận.

Về mạch điện:

* Thiết kế mạch:

- Các mạnh cơ bản dùng cho robot các bạn có thể tìm trong sách hoặc trên mạng vì vậy tôi không trình bày kỹ mà tôi chỉ khuyên hãy chia ra thành 3 module riêng là:

+ Mạch của vi điều khiển.
+ Mạch của sensor (cảm biến nhận biết vạch trắng)
+ Mạch của động cơ.

Có một hiện tượng rất hay gặp đó là khi xe chạy được một lúc thì vi điều khiển bị treo. Lý do là có các xung mạnh đánh ngược về nguồn nuôi của vi điều khiển làm cho nguồn nuôi không còn ổn định ở 5V, dẫn đến bị treo. Cách xử lý triệt để hiện tượng này có nhiều bước:

+ Trước hết cứ giữ nguyên mạch của bạn và bổ sung thêm một hệ thống các tụ (chỉ cần tụ loại 1 03 là đủ), các tụ này bạn đặt chặn ở trước tất cả các nguồn nuôi, song song với các công tắc hành trình, đầu ra của mạch sensor, đầu vào của công tắc hành trình... nói chung là ở bất kỳ điểm nào thường xuyên xảy ra những thay đổi đột biến về mức điện áp.

+ Thứ nữa là nên dùng mạch động cơ theo kiểu cầu H, sử dụng Transistor trường, tuyệt đối tránh dùng các Rơ le trong mạch.

+ Sử dụng bộ cách ly, thiết kế mạch làm sao để phần mạch lực (nguồn nuôi động cơ, Transistor đóng mở động cơ, các trở liên quan) và phần mạch điều khiển (các trở, các bộ đảo, bộ logic... linh kiện nối trực tiếp với vi điều khiển ) phải tách biệt thành 2 khu, chỉ nối với nhau qua bộ cách ly.

Để đảm bảo không có hiện tượng có 2 Transistor thẳng hàng cùng mở dẫn đến nối tắt mạch thì phải sử dụng IC logic (ví dụ 74HCOO: thực ra là 4 NAND bạn tìm cách tổ hợp để trong 4 đầu ra của nó có 2 cặp luôn không cùng một mức logic).

Trong mạch vi điều khiển chú ý là phải để dây dẫn từ thạch anh đến chân của vi điều khiển là ngắn nhất. Tức là xếp thạch anh càng gần chân 1 9,20 của vi điều khiển thì càng tốt.

- Độ rộng dây của phần điều khiển nên để nhỏ (khoảng 20 đối với đơn vị inchs) vì chạy trên nó toàn là các tín hiệu, còn phần mạch lực phải để rộng (khoảng 70-90 inchs) vì nó chịu dòng lớn.

- Sau cùng của phần thiết kế là một vấn đề nhỏ nhưng không kém phần quan trọng đó là nên chia toàn bộ mạch của ta ra thành các module riêng hay thiết kế cho tất cả vào một bo mạch.

+ Nếu các bạn không tự làm mạch in đượcc thì nên chia thành các module riêng vì sẽ thuận lợi trong việc đi đặt mạch in, và với mỗi con robot ta lại cần số lượng các module khác nhau (ví dụ mỗi robot thường là 1 bo vi điều khiển, 1 bo sensor, nhưng có con chỉ cần 3 bo động cơ trong khi con phức tạp cần tới 6 - 7 bo động cơ). Tuy vậy, nhược điểm là giữa các bo ta phải nối bằng dây và giắc cắm nên có khả năng phát sinh nhiễu và lẫn lộn các dây.

+ Nếu các bạn có thể tự làm mạch in thì nên gộp chung vào một bo sẽ khắc phục được nhiễu và nhiều dây cắm. Nhưng sẽ có khó khăn là việc đi dây sẽ rất khó, mà nhiều khi buộc phải câu dây hoặc dùng loại mạch in 2 lớp.

Làm mạch in:

Nếu ai mới bắt đầu làm robot thì thường tập trung vào việc dùng bo cắm để thử mạch rồi khi thấy tốt rồi sẽ mang đi thuê thợ làm mạch in. Tuy nhiên, các bạn sẽ thấy sự bất tiện của nó, không chủ động, chờ lâu, vì đắt nên ngại thay đổi thường phải đặt nhiều thì mới àm... và cả sự khó chịu khi gặp phải ông thợ nào khó tính. Tôi khuyên các bạn nên

tìm hiểu ngay cách tự làm mạch in vì nó khắc phục được tất cả các nhược điểm trên mà lại rẻ hơn rất nhiều. Qua tham khảo nhiều cách làm thì tôi xin giới thiệu một cách mà tôi thấy là dễ, rẻ và tiện lợi nhất chỉ 5.OOOĐ cho 1 dm2:

- Bước 1: Thiết kế bằng Protel, Orcad ta sẽ có được kích thước của các chân linh kiện sau đó đem in (cách này nếu không có máy in ở nhà thì khó vì ít cửa hàng in nào có Protel và Orcad). Cách khác cho người chưa thạo dùng Protel, Orcad thì tìm cách xuất sang rle Autocad, Corel Draw để chỉnh sửa đường di dây trực quan như mình đang vẽ sau đó cũng đem in. Nếu là cũng không thạo cả 2 chương trình trên thì dùng cách chụp ảnh màn hình rồi dùng Paint để chỉnh sửa vì chủ yếu là ta cân khoảng cách các chân linh kiện. Hai cách sau thì việc in dễ hơn vì nó là những định dạng file quen thuộc.

- Bước 2: Việc in ra thì vẫn dùng máy in bình thường nhưng vấn đề đặc biệt quan trọng là dùng giấy loại gì.

Quan tham khảo cách làm của nhiều nơi, tôi đã làm theo và thấy rằng cách rẻ nhất là dùng giấy thủ công cao cấp Hồng Hà ( loại 2000 - 2500đ đợc 1 chục tờ A4). Ta sẽ in lên mặt có mầu. Kết hợp với việc dùng Paint hay Word, Autocad ta có thể sắp xếp nhiều bản vẽ vào một trang in để tận dụng tối đa một lần in.
Bước 3: Mua Fíp đồng về, đặt áp mặt có mầu vào mặt đồng rồi dùng bàn là ủi 4 cạnh trước rồi ủi vào giữa đến khi thấy mực in thấm ra sau thì được (có một số người cũng ủi như vậy nhưng không thấy mực in thấm ra sau mà vẫn được và cũng không cần thiết phải để bàn là ở chế độ nóng nhất).

Bước 4: Cho tấm đồng vừa ủi xong vào nước lã, dùng bàn chải hay giẻ lau để làm sạch phần không dính mực in.

- Bước 5: Cho tấm đồng vào dung dịch ăn mòn. Có thể dùng dung dịch Fecl3 Còn tôi dùng dung dịch với tỉ lệ sau:

HCL 35% = 1 phần - H2O2 = 1 phần - H2O = 5 phần (chú ý khi pha sẽ có khói bốc lên mùi khó chịu và dùng kẹp để thao tác vì có axít). Chỉ sau vài phút là được.

Bước 6: Dùng giấy giáp loại 1000 hoặc giẻ lau để đánh hết mực in, ta sẽ có được kết quả.

Bước 7: Cũng nên chú ý đến vấn đề tẩm, phủ cho mạch in được bền đẹp:

+ Thứ nhất: Mua một lọ sơn bóng Ai 0 giá 14.000Đ xịt lên bề mặt sau khi khoan và đánh giấy ráp. Sau đó dùng Aceton lau ở những lỗ hàn. Ai0 có độ bóng cao, không dẫn điện, chịu đợc nhiệt độ khoảng 180 - 2000C. Đảm bảo mạch rất đẹp.

+ Thứ hai: Mua 1 chai Aceton (16.000Đ/1) sau đó chonhựa thông vào, chú ý chỉ lấy khoảng 5cc cho 1000G nhựa thông bạn sẽ có một dung dịch dạng keo có thể bảo vệ mạch rất tốt hơn nữa khi hàn chì sẽ không bị loang, mạch sẽ rất đẹp. Để tìm hiểu chi tiết hơn các bạn có thể lên mạng tham khảo tại địa chỉ: http://www.ttvnol.com/dtvy425748.ttvn

Khoan lỗ:

Đương nhiên là không nên dùng các loại khoan to mà tìm mua miền Bắc không có, chỉ trong Nam) hoặc tự chế bằng cách mua mô tơ 10 nghìn ở chợ rồi gắn mũi khoan 1 ly vào (Hình kèm theo).


(Bài này của tác giả Quang Hưng trên TCTDHNN)