Trang 64
Học xong bài này em sẽ:
Điều khiển được robot chuyển động trên sa bàn sử dụng cảm biến kết hợp với các phụ kiện tiếp nhận điều khiển khác.
Nội dung dự án
Học sinh thiết kế và lập trình robot có sử dụng các cảm biến và phụ kiện tiếp nhận điều khiển để thực hiện dự án: Robot vận chuyển hàng hoá trên sa bàn. Robot xuất phát từ vị trí Bắt đầu, di chuyển theo đường màu đen và dừng lại tại vị trí Kết thúc. Trong quá trình di chuyển, robot cần xử lí và vượt qua được các vật cản có trên sa bàn. Vật cản và hàng hoá là những khối gạch xốp được chuẩn bị sẵn.
Để thực hiện các nhiệm vụ của bài thực hành nảy, em cần tiếp tục sử dụng sa bàn đã được chuẩn bị ở Bài 12.
Hình 14.1. Hình ảnh sa bàn
Hình thức thực hiện: Theo nhóm.
Quy trình thực hiện: Các nhóm tiến hành thảo luận, thiết kế mô hình, lập trình. Sau đó, các nhóm trình bày về mô hình robot của nhóm đã thiết kế trước lớp và cho robot hoạt động trực tiếp trên sa bàn.
Để hoàn thành dự án, các em cản lần lượt thực hiện các nhiệm vụ sau:
- Nhiệm vụ 1: Thiết kế, lập trình mô hình robot vận chuyển hàng hoá, tự động dừng lại và bật còi báo hiệu khi gặp vật cản.
- Nhiệm vụ 2: Lập trình để robot dọn dẹp vật cản sau khi bật còi báo hiệu và tiếp tục vận chuyển hàng hoá.
Trang 65
- Nhiệm vụ 3: Lập trình để robot dừng lại tại vị trí Kết thúc khi vận chuyển hàng hoá thành công và phát các nốt nhạc theo thứ tự: Đô, Rê, Mi, Đô, Rê, Mi ở quãng 4 trong 1/2 nhịp để chúc mừng.
Sau đây là phần tham khảo hướng dẫn cơ bản thực hiện các nhiệm vụ đề hoàn thành dự án:
Nhiệm vụ 1
Thiết kế, lập trình mô hình robot vận chuyển hàng hoá, tự động dừng lại và bật còi báo hiệu khi gặp vật cản
Phân tích: Để thực hiện nhiệm vụ 1, các em cần thiết kế mô hình robot có chức năng vận chuyển hàng hoá và lập trình cho robot hoạt động. Có thể tham khảo Hình 14.2 minh hoạ mô hình robot có chức năng vận chuyển hàng hoá.
Hình 14.2. Robot vận chuyển hàng hoá
Chuẩn bị: Sa bàn và khối hàng hoá, robot có gắn còi, động cơ, cảm biến dò đường, cảm biến siêu âm và cơ cấu vận chuyển hàng hoá.
Thực hiện: Cần vận dụng các kiến thức đã học về cảm biến dò đường hai mắt và cảm biến siêu âm để lập trình cho robot tự động di chuyển chính xác theo đường đi trên sa bàn và tự động phát hiện được có vật cản phía trước. Khi phát hiện có vật cản thì robot dừng lại và bật còi báo động.
Hướng dẫn (Minh hoạ lập trình thực tế bằng phẫn mềm GaraBlock)
Bước 1. Sử dụng câu lệnh lập trình cảm biến dò đường hai mắt tương ứng với bốn trường hợp xử lí đã được học ở Bài 11 đề robot có thể tự động nhận biết và di chuyển
chính xác theo đường trên sa bàn (Hình 14.3).
Hình 14.3. Chương trình điều khiển robot tự động dò đường
Trang 66
Bước 2. Sử dụng câu lệnh lập trình cảm biến siêu âm để robot có thể phát hiện vật cản trên sa bàn. Ví dụ robot cản dừng lại nếu phát hiện vật cản trong khoảng 5 cm. Sử dụng câu lệnh "Lặp cho đến khi", robot dừng lại khi phát hiện vật cản phía trước cho đến khi điều kiện của câu lệnh "Lặp cho đến khi" là đúng, nghĩa là khoảng cách từ cảm biến siêu âm đến vật cản lớn hơn 5 cm (Hình 14.4).
Hình 14.4. Chương trình điều khiển robot tự động dừng lại khi gặp vật cản
Bước 3. Sử dụng câu lệnh điều khiển còi báo động. Khi robot dừng lại thì bật còi trong 1 giây và tắt còi sau 1 giây (Hình 14.5).
Hình 14.5. Chương trình điều khiển bật, tắt còi báo động khi robot gặp vật cản
Bước 4. Chương trình thực hiện yêu cầu nhiệm vụ 1 hoàn chỉnh bằng cách kết hợp các chương trình ở các bước 1, 2, 3 như trong Hình 14.6.
Hình 14.6. Chương trình hoàn thiện để robot thực hiện nhiệm vụ 1
Trang 67
Bước 5. Kết nối robot với máy tinh và nạp chương trình đã lập trình vào robot.
Bước 6. Sau khi nạp chương trình thành công, em đặt robot vào đường đã có trên sa bàn sao cho cả hai mắt của cảm biến dò đường đều nằm trên đường màu đen. Sau đó bấm nút chuyển đến chế độ lập trình với máy tính (vòng đèn LED màu trắng) trên mạch điều khiển của robot và quan sát kết quả.
Nhiệm vụ 2
Lập trình robot dọn dẹp vật cản sau khi bật còi báo hiệu và tiếp tục vận chuyển hàng hoá
Phân tích: Nhiệm vụ 2 là công việc tiếp theo giúp robot dọn dẹp vật cản được phát hiện ở nhiệm vụ 1 và tiếp tục vận chuyển
hàng hoá. Các em cần thiết kế thêm cơ cấu dọn dẹp vật cản cho mô hình robot và lập trình cho cơ cấu gạt vật cản ra khỏi sa bàn. Có thể tham khảo Hình 14.7 minh hoạ mô
hình robot sử dụng động cơ servo làm cơ cấu dọn dẹp vật cản.
Hình 14.7. Robot sử dụng động cơ servo làm cơ cấu dọn dẹp vật cản
Chuẩn bị: Cần chuẩn bị robot như ở nhiệm vụ 1 và gắn thêm thành phần động cơ Servo, cơ cấu dọn dẹp vật cản.
Thực hiện: Về lập trình, các em hiệu chỉnh lại chương trình lập trình tổng quát của nhiệm vụ 1 và kết hợp với câu lệnh điều khiển động cơ servo đã học ở Bài 9 để lập trình robot tự động gạt vật cản ra khỏi sa bàn.
Hướng dẫn (Minh hoạ lập trình thực tế trên phần mẻm GaraBlock)
Bước 1. Sử dụng lại chương trình ở Hình 14.3 và bổ sung thêm câu lệnh xoay động cơ servo vào phía sau câu lệnh khởi động chương trình ở Hình 14.8.
Hình 14.8. Chương trình minh hoạ
Trang 68
Bước 2. Sử dụng lại chương trình ở Hình 14.5 và bổ sung thêm câu lệnh xoay động cơ servo để gạt vật cản ra khỏi sa bàn sau khi có báo hiệu còi. Chú ý, có thể bỏ câu lệnh đợi 1 giây phía sau lệnh tắt còi ở Hình 14.5 để chương trình tối ưu hơn. Chương trình ví dụ trong Hình 14.9.
Hình 14.9. Chương trình điều khiển động cơ servo gạt vật cản ra khỏi sa bàn
Bước 3. Kết hợp các chương trình ở các bước 1, 2 chúng ta có chương trình thực hiện yêu cầu nhiệm vụ 2 hoàn chỉnh ở Hình 14.10.
Hình 14.10. Chương trình hoàn chỉnh để robot thực hiện nhiệm vụ 2
Bước 4. Nạp chương trình vào robot, cho robot hoạt động trên sa bàn và quan sát kết quả.
Trang 69
Nhiệm vụ 3
Lập trình robot dừng lại tại vị trí kết thúc khi vận chuyển hàng hoá thành công và phát các nốt nhạc theo thứ tự: Đô, Rê, Mi, Đô, Rê, Mi ở quãng 3 trong 1/2 nhịp để chúc mừng
Phân tích: Nhiệm vụ 3 là công việc cuối cùng khi robot đã vận chuyển hàng hoá thành công về vị trí Kết thúc trên sa bàn. Các em cần hiệu chỉnh lại chương trình tổng quát của nhiệm vụ 2 và kết hợp với câu lệnh phát các nốt nhạc đã học ở Bài 13.
Chuẩn bị: Các em có thể sử dụng lại robot ở nhiệm vụ 2 để thực hiện nhiệm vụ 3.
Hướng dẫn (Minh hoạ lập trình thực tế trên phân mềm GaraBlock)
Bước 1. Hiệu chỉnh lại chương trình ở Hình 14.8 như sau: thay đổi câu lệnh Xoay trái với tốc độ (70) ở trường hợp 4 thành câu lệnh dừng lại và bồ sung thêm câu lệnh phát nốt nhạc như ở Hình 14.11.
Hình 14.11. Chương trình minh hoạ
Bước 2. Kết hợp các chương trình ở các bước 1 và chương trình ở Hình 14.9 chúng ta có chương trình thực hiện yêu cầu nhiệm vụ 3 hoàn chỉnh như Hình 14.12.
Trang 70
Hình 14.12. Chương trình hoàn thiện thực hiện nhiệm vụ 3
Bước 3. Nạp chương trình vào robot, cho robot hoạt động trên sa bàn và quan sát kết quả.
Như vậy, sau khi hoàn thành ba nhiệm vụ trên thì robot đã có thể thực hiện được dự án robot vận chuyển hàng hoá.
LUYỆN TẬP
Em hãy hiệu chỉnh lại chương trình của nhiệm vụ 1 để robot gặp vật cản thì dừng lại, bật còi và đổi màu đèn LED báo hiệu.
VẬN DỤNG
Em hãy hiệu chỉnh lại chương trình của nhiệm vụ 3 để robot dừng lại tại vị trí Kết thúc, phát các nốt nhạc theo thứ tự: Đô, Rê, Mi, Pha, Đô, Rê, Mi, Pha ở quãng 4 trong 1/2 nhịp và đổi màu đèn LED báo hiệu.
