Cảm biến và Cơ cấu chấp hành

Cảm biến là thiết bị "thu thập" thông tin từ môi trường (ví dụ: nhiệt độ, ánh sáng, khoảng cách) và chuyển thành tín hiệu điện. Cơ cấu chấp hành là thiết bị "hành động", nhận tín hiệu điện và tạo ra chuyển động hoặc một dạng năng lượng khác (ví dụ: động cơ quay, đèn LED phát sáng). Nôm na, cảm biến là "giác quan", còn cơ cấu chấp hành là "cơ bắp" của robot.

Động cơ Servo cho phép điều khiển chính xác vị trí góc quay. Điều này cực kỳ quan trọng cho các khớp của cánh tay robot, bánh lái của xe, hoặc bất kỳ bộ phận nào cần di chuyển đến một vị trí cụ thể và giữ yên ở đó, thay vì chỉ quay liên tục như động cơ DC thông thường.

Nó hoạt động giống như con dơi. Cảm biến phát ra một sóng âm tần số cao (siêu âm). Sóng này di chuyển, đập vào vật cản và phản xạ lại. Cảm biến đo thời gian từ lúc phát đến lúc nhận lại sóng phản xạ, từ đó tính toán ra khoảng cách đến vật cản.

Cả hai đều cho phép điều khiển vị trí chính xác. Động cơ Servo sử dụng một hệ thống phản hồi (feedback) để quay đến một góc tuyệt đối. Động cơ Bước di chuyển theo từng "bước" góc rất nhỏ và không có phản hồi; nó giả định rằng nó đã di chuyển đúng số bước được yêu cầu. Động cơ bước rất tốt cho việc lặp lại các chuyển động chính xác, như trong máy in 3D.

Robot sử dụng các cảm biến dò line (line sensor), thường là cảm biến hồng ngoại. Cảm biến này bao gồm một cặp LED phát và thu hồng ngoại. Bề mặt màu trắng phản xạ nhiều ánh sáng hơn bề mặt màu đen. Bằng cách đọc giá trị từ các cảm biến này, robot có thể biết được vị trí của nó so với vạch đen và điều chỉnh động cơ để đi theo vạch.

IMU là một cảm biến phức hợp, thường bao gồm một gia tốc kế (accelerometer) để đo gia tốc và một con quay hồi chuyển (gyroscope) để đo tốc độ góc. IMU giúp robot xác định được hướng, độ nghiêng và sự thay đổi trong chuyển động của nó, rất quan trọng cho robot tự cân bằng hoặc drone.

Đúng vậy. Bất cứ thứ gì tạo ra một hành động vật lý đều là cơ cấu chấp hành. Ví dụ bao gồm: đèn LED (phát sáng), còi (tạo âm thanh), nam châm điện (tạo lực từ), xi lanh khí nén/thủy lực (tạo chuyển động thẳng), và thậm chí cả màn hình hiển thị (thay đổi hình ảnh).

Bạn có thể điều khiển tốc độ của động cơ DC bằng cách thay đổi điện áp cấp cho nó. Với Arduino, cách phổ biến nhất là sử dụng kỹ thuật PWM (thông qua hàm `analogWrite()`) kết hợp với một mạch cầu H (H-Bridge) hoặc một transistor để xử lý dòng điện lớn hơn mà động cơ yêu cầu.

PIR là viết tắt của Passive Infrared (Hồng ngoại thụ động). Đây là loại cảm biến có thể phát hiện bức xạ hồng ngoại (thân nhiệt) phát ra từ các vật thể sống như người và động vật. Nó thường được sử dụng trong các hệ thống báo trộm, đèn tự động bật sáng khi có người di chuyển vào vùng cảm ứng.

Có, đó chính là thế mạnh của Arduino. Một board Arduino Uno có 14 chân digital và 6 chân analog input, cho phép bạn kết nối đồng thời nhiều cảm biến và cơ cấu chấp hành. Nếu cần nhiều chân hơn, bạn có thể sử dụng các board lớn hơn như Arduino Mega hoặc các kỹ thuật mở rộng chân.