Trang 49
Học xong bài này em sẽ:
- Biết lập trình sử dụng cảm biến dò đường để dẫn đường tự động cho robot.
Khởi động
Theo em làm thế nào để robot có thẻ tự di chuyển đúng đường đi đã vạch sẵn?
1. Xác định tín hiệu của mắt trong cảm biên dò đường
| Hoạt động 1: Xác định tín hiệu của mắt trong cảm biến dò đường. Đọc, thảo luận về nguyên tắc hoạt động và câu lệnh xác định tín hiệu của mắt trong cảm biến dò đường. |
Trong Bài 3, các em đã được học cảm biến dò đường là loại cảm biến cho phép phát hiện bề mặt phản xạ hay bề mặt hấp thụ ánh sáng ở khoảng cách gần. Các cảm biến dò đường đều phải có ít nhất hai mắt tín hiệu song song với nhau và nhìn về cùng 1 hướng. Mỗi mắt của cảm biến sẽ có hai giá trị tín hiệu: bằng 1, nếu bề mặt phản xạ màu sáng; bằng 0 nếu bề mặt phản xạ màu tối.
Cảm biến dò đường hai mắt được lắp phía dưới thân robot hướng nhìn thẳng xuống mặt đường.
Hình 11.1. Vị trí của mắt trái và mắt phải
Mắt dò đường phải
Mắt dò đường trái
Hướng của robot
Trang 50
Lệnh nhận giá trị tín hiệu của mắt trong cảm biến dò đường hai mắt được mô tả trong Bảng 11.1
Bảng 11.1. Lệnh nhận giá trị tín hiệu của mắt
| Lệnh | Tham số | Mô tả ý nghĩa |
| Tín hiệu dò đường (mắt, cổng) | mắt = "trái”, "phải" là vị trí mắt trái hay phải của cảm biến. cổng = vị trí cổng I/O kết nối cảm biến dò đường. | Lệnh trả lại giá tị tín hiệu của mắt <mắt> (trái hoặc phải) trong cảm biến dò đường kết nối tại cổng <cổng>. Giá trị trả lại có ý nghĩa như sau: 1 - mắt trên vùng đường sáng (vùng sáng) 0 - mắt trên vùng đường tối (vùng tối) |
2. Dẫn đường với cảm biến dò đường hai mắt
| Hoạt động 2: Lập trình dẫn đường với cảm biên đò đường hai mắt Đọc, thảo luận cách thức dẫn đường tự động cho robot với cảm biến dò đường, hai mắt |
Cảm biến dò đường dùng để phân biệt bề mặt sáng hay tối, vì thế đường mà cảm biến di chuyển qua cần phải tuân thủ các nguyên tắc sau:
- Độ rộng của đường phải rộng khoảng cách giữa hai mắt cạnh nhau của cảm biến.
- Đường phải có màu tương phản với phần xung quanh đường, ví dụ đường màu đen thì xung quanh là màu trắng hoặc ngược lại. Do vậy, nên tránh điều khiển dẫn đường cho robot dưới trời nắng chói.
Tương ứng với hai mắt của cảm biến sẽ có bốn trường hợp cần xử lí khi lập trình. Ví dụ minh hoạ trong Hình 11.2.
Hình 11.2. Minh hoạ vị trí cảm biến dò đường so với đường di chuyển
Trường hợp 1
Trường hợp 2
Trường hợp 3
Trường hợp 4
Trang 51
Bảng 11.2 Các trường hợp của cảm biến dò đường hai mắt
| Trường hợp | Mắt trái | Mắt phải | Xử lí dò đường |
| Hai mắt tín hiệu cùng nằm ở vùng tối. | 0 | 0 | Robot cần đi thẳng. |
| Mắt trái nằm trên mặt tối, mắt phải nằm trên vùng sáng. | 0 | 1 | Robot cần rẽ trái |
| Mắt trái nằm trên vùng sáng, mắt phải nằm trên vùng tối | 1 | 0 | Robot cần rẽ phải |
| Cả hai mắt đều nằm trên vùng sáng. | 1 | 1 | Đối với từng trường hợp đường đi cụ thể có thể xử lí một trong các động tác sau: xoay trái, xoay phải, đi lùi để về đường di chuyển hoặc dừng lại để dừng tại điểm kết thúc. |
Ví dụ: Nếu chúng ta có một sa bàn đơn giản với một đường đi tối màu khép kín (Hình 11.3) để điều khiển robot tự động dò đường đi hết sa bàn thì chương trình có thể như sau:
Khởi động chương trình
forever
if Tín hiệu dò đường("trái",cổng) =0 and Tín hiệu dò đường ("phải",cổng) =0
Đi thẳng (100)
if Tín hiệu đò đường("trái",cổng)=0 and Tín hiệu dò đường( "phải",cổng) =1
Xoay trái (70)
if Tín hiệu đò đường("trái",cổng) =1 and Tín hiệu dò đường( "phải",cổng) =0
Xoay phải (70)
if Tín hiệu dò đường("trái",cổng) =1 and Tín hiệu dò đường ("phải ",cổng) =1
Xoay trái (70)
Hình 11.3. Mô hình sa bàn
Trang 52
Câu hỏi
Vì sao các cảm biến dò đường thường được lắp ghép với robot ở dưới gầm của robot tự hành, ngay sát phía trước?
Hình 11.4. Sơ đồ đường đi của robot
3. Dẫn đường với cảm biến dò đường bốn mắt
Hoạt động 3: Dẫn đường với cảm biến dò đường bốn mắt.
Đọc, thảo luận nhóm về câu lệnh lập trình cảm biến dò đường bốn mắt và cách thức dẫn đường cho robot với cảm biến bốn mắt.
a) Câu lệnh nhận tín hiệu mắt trong cảm biến dò đường bốn mắt
Cảm biến dò đường bốn mắt sẽ có bốn mắt tín hiệu được đánh số thứ tự 1, 2, 3, 4 từ trái sang phải theo hướng nhìn của robot.
Cảm biển dò đường bốn mắt giúp phát hiện được đường di chuyển có ngã ba hoặc ngã tư, do vậy robot có thể dò đường chính xác hơn.
Lệnh nhận giá trị tín hiệu của mắt trong cảm biến dò đường bồn mắt cũng tương tự như với cảm biến đò đường hai mắt.
Bảng 11.3. Lệnh nhận giá trị tín hiệu của mắt
| Lệnh | Tham số | Mô tả ý nghĩa |
| Tín hiệu dò đường (mắt, cổng) | mắt (1, 2, 3, 4 - vị trí của mắt trên cảm biến tính từ trái sang phải) | Lệnh trả lại giá tị tín hiệu của mắt <mắt>(1, 2, 3, 4) trong cảm biến dò đường kết nối tại cổng <cổng>. Giá trị trả lại có ý nghĩa như sau: 1 - mắt trên mặt đường sáng (vùng sáng). 0 - mắt trên mặt đường tối (vùng tối). |
b) Dẫn đường cho robot với cảm biến bốn mắt
Mỗi mắt tín hiệu của cảm biến dò đường bốn mắt có hai giá trị tín hiệu bằng 0 và 1. Do đó tổng cộng chúng ta có 2
= 16 trường hợp các tổ hợp giá trị tín hiệu từ bốn mắt. Mỗi tổ hợp có dạng (
, 
, 
, 
), với 
bằng 0 hoặc 1 là giá trị tín hiệu của mắt thứ k trong cảm biến. Hình 11.6 mô tả bốn trường hợp điển hình của các trạng thái cảm biến đò đường bốn mắt trên thực địa khi gặp ngã ba, ngã tư. Ví dụ (1, 0, 0, 1) tương ứng với trạng thái mắt 2 và 3 nằm ở vùng tối, mắt 1 và 4 ở vùng sáng - robot chuyển động thẳng theo đường; (0,0,0,1) - mắt 4 ở vùng sáng, các mắt còn lại ở vùng tối, robot chuyển động rẽ trái,...
Trang 53
Hình 11.6. Bốn trường hợp của các trạng thái cảm biến dò đường bốn mắt
Trường hợp 1 (1, 0, 0, 1)
Trường hợp 2 (0, 0, 0, 1)
Trường hợp 3 (0, 0, 0, 0)
Trường hợp 4 (1, 0, 0, 0)
Đối với cảm biến dò đường bốn mắt, tùy vào từng trường hợp cụ thể chúng ta sẽ có cách xử lí khác nhau tương ứng theo sa bàn, mục tiêu của người lập trình và yêu cầu của đề bài.
Câu hỏi
Em hãy giải thích ý nghĩa của tổ hợp tín hiệu từ cảm biến dò đường 4 mắt trong các trường hợp sau:
a) (0, 1, 1, 1)
b) (1, 1, 1, 0)
LUYỆN TẬP
1. Em hãy viết chương trình điều khiển robot đi từ vị trí A đến vị trí B (trong sa bàn ở Hình 11.4) thì dừng lại
2. Em hãy viết đoạn chương trình robot dò đường trong trường hợp tổ hợp tín hiệu từ cảm biến dò đường là (0, 0, 0, 1), gặp ngã ba robot sẽ rẽ trái.
3. Em hãy viết chương trình sử dụng câu lệnh cảm biến dò đường hai mắt cho trường hợp: khi robot đi hết phần đường màu đen và gặp phần đường màu trắng thì quay đầu lại
4. Em hãy viết chương trình điều khiển robot đò đường, đi từ điểm A đến vị trí B thì rẽ trái, đi đến C thì dừng ại (Hình 11.6). Robot có trang bị cảm biến dò đường bốn mắt
Hình 11.6. Sơ đồ sa bàn cho robot dò đường 4 mắt
VẬN DỤNG
1. Em hãy tìm cách thay đổi các câu lệnh của chương trình dò đường ở Mục 2 sao cho robot vẫn di chuyển đúng như chương trình hiện có.
2. Em hãy kể tên các robot dò đường tự động trong đời sống mà em biết.
