Ví dụ: Luyện tập: Robot cơ bản

Ví dụ: Luyện tập: Robot cơ bản

Giới thiệu

Trong chương 2, chúng ta đã tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các bộ phận cơ bản của robot. Bài học hôm nay sẽ giúp các em củng cố kiến thức thông qua các ví dụ luyện tập cụ thể. Các em sẽ được thực hành phân tích và mô tả hoạt động của robot từng bước một, từ đó hiểu sâu hơn về cách robot thực hiện nhiệm vụ.

Lý thuyết cần nhớ

Trước khi đi vào ví dụ, các em cần nắm vững các khái niệm sau:

• Robot cơ bản gồm ba phần chính: cảm biến (thu thập thông tin), bộ điều khiển (xử lý thông tin) và cơ cấu chấp hành (thực hiện hành động).
• Cảm biến giúp robot nhận biết môi trường xung quanh, ví dụ: cảm biến ánh sáng, cảm biến chạm, cảm biến siêu âm.
• Bộ điều khiển (thường là vi điều khiển) xử lý tín hiệu từ cảm biến và đưa ra lệnh cho cơ cấu chấp hành.
• Cơ cấu chấp hành thực hiện các hành động như di chuyển, quay, nâng hạ tay robot.

Ví dụ minh họa từng bước

Ví dụ 1: Robot tự động tránh vật cản

Một robot di động được trang bị cảm biến siêu âm phía trước. Robot có nhiệm vụ di chuyển thẳng cho đến khi phát hiện vật cản trong khoảng cách nhỏ hơn 20 cm thì dừng lại và rẽ trái.

1. Bước 1: Robot bắt đầu di chuyển — Cảm biến siêu âm phát sóng và đo khoảng cách đến vật phía trước. Khoảng cách đo được là 50 cm (lớn hơn 20 cm).
2. Bước 2: Bộ điều khiển xử lý tín hiệu — Bộ điều khiển nhận tín hiệu từ cảm biến và so sánh với ngưỡng 20 cm. Vì 50 > 20, nên bộ điều khiển quyết định tiếp tục cho robot chạy thẳng.
3. Bước 3: Robot duy trì hành động — Cơ cấu chấp hành (động cơ bánh xe) nhận lệnh và robot tiếp tục di chuyển thẳng.
4. Bước 4: Phát hiện vật cản — Robot tiến lại gần vật cản. Lúc này, cảm biến siêu âm đo được khoảng cách 15 cm (nhỏ hơn 20 cm).
5. Bước 5: Bộ điều khiển ra lệnh thay đổi — Bộ điều khiển nhận tín hiệu mới, thấy khoảng cách nhỏ hơn 20 cm, nên ra lệnh dừng động cơ và rẽ trái.
6. Bước 6: Robot thực hiện rẽ — Cơ cấu chấp hành dừng bánh xe phải, quay bánh xe trái. Robot quay sang trái một góc 90 độ.

Kết quả: Robot đã tránh được vật cản và tiếp tục di chuyển theo hướng mới.

Ví dụ 2: Robot nhặt đồ vật

Robot có tay gắp (gripper) và cảm biến chạm ở đầu ngón tay. Robot được lập trình để gắp một hộp nhỏ khi cảm biến chạm phát hiện tiếp xúc.

1. Bước 1: Robot di chuyển tay — Bộ điều khiển gửi lệnh cho cơ cấu chấp hành (khớp tay robot) đưa tay lại gần hộp.
2. Bước 2: Cảm biến chạm kích hoạt — Khi đầu ngón tay robot chạm vào hộp, cảm biến chạm gửi tín hiệu "1" (có tiếp xúc) về bộ điều khiển.
3. Bước 3: Bộ điều khiển xử lý — Bộ điều khiển nhận tín hiệu, xác định đã chạm hộp, nên ra lệnh đóng tay gắp.
4. Bước 4: Tay gắp đóng lại — Cơ cấu chấp hành điều khiển tay gắp siết chặt, giữ hộp.
5. Bước 5: Robot nhấc hộp lên — Bộ điều khiển tiếp tục gửi lệnh nâng tay robot lên cao.
6. Bước 6: Hoàn thành nhiệm vụ — Robot giữ hộp ở vị trí đã định.

Kết quả: Robot đã gắp và nhấc hộp thành công nhờ sự phối hợp giữa cảm biến chạm và cơ cấu tay gắp.

Ghi nhớ

• Robot hoạt động theo một vòng lặp: cảm biến thu thập dữ liệu → bộ điều khiển xử lý → cơ cấu chấp hành thực hiện hành động.
• Mỗi hành động của robot đều dựa trên tín hiệu từ cảm biến và quyết định của bộ điều khiển.
• Trong luyện tập, cần xác định rõ từng bước: cảm biến đo gì, bộ điều khiển so sánh thế nào, cơ cấu chấp hành làm gì.

Bài tập gợi ý

Các em hãy thử mô tả hoạt động của robot trong tình huống sau theo từng bước:

1. Robot có cảm biến ánh sáng, di chuyển về phía nguồn sáng mạnh hơn.
2. Robot có cảm biến nhiệt độ, khi nhiệt độ vượt quá 40 độ C thì bật quạt làm mát.

Hướng dẫn: Với mỗi bài tập, các em hãy điền vào các bước như: cảm biến đo được giá trị nào, bộ điều khiển so sánh với ngưỡng nào, cơ cấu chấp hành thực hiện hành động gì.