Đang tải... (xem toàn văn)
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Khoa Cơ khí
GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN ROBOT DI ĐỘNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Khoa Cơ khí 🙐🙐🙐 BÁO CÁO THỰC HÀNH ROBOT DI ĐỘNG ĐỀ TÀI : MOBILE ROBOT BÁNH CHỦ ĐỘNG Giáo viên hướng dẫn: Th.s Nguyễn Xuân Thuận Sinh viên thực :Nguyễn Văn Quân : 2019607860 Nguyễn Mạnh Hùng : 2019607950 Hoàng Trung Kiên : 2019608047 Lớp : CĐ - ĐH CĐT1 - K14 Hà Nội 20/04/2021 GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN Chương : 1.1 ROBOT DI ĐỘNG Tổng Quan Robot Lịch sử hình thành Robot 1.1.1 Định nghĩa Robot Robot hay gọi “Người máy" loại máy thực công việc cách tự động điều khiển máy tính vi mạch điện tử lập trình Robot tác nhân khí, nhân tạo, ảo, thường hệ thống khí-điện tử Từ ngữ "robot" thường hiểu với hai nghĩa: robot khí phần mềm tự hoạt động Do đa dạng mức độ tự động hệ thống điện tử mà ranh giới phân chia robot với phần cịn lại khơng rõ ràng, thể quan niệm định nghĩa robot Về lĩnh vực Robot, Mỹ Nhật Bản nước đầu giới lĩnh vực Hầu hết robot sử dụng động điện, chủ yếu động DC chổi thay không chổi than dùng robot di động động AC dùng robot cong nghiệp máy CNC Chúng thích hợp hệ thống nhẹ tải, dạng chuyển động chủ yếu chuyển động quay GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN 1.2 ROBOT DI ĐỘNG Tình hình phát triển Robot tổng hợp có khoa học công nghệ Để thiết kế chế tạo robot, ta cần có tri thức tốn học, học, vật lý, điện tử, lý thuyết điều khiển, khoa học tính tốn nhiều tri thức khác Để ứng dụng robot, ta cần biết rõ đối tượng ứng dụng Robot sản phẩm tích hợp khoa học cơng nghệ với độ phức tạp cao Robot có tiến đáng kể nửa kỷ qua Robot ứng dụng công nghiệp vào năm 60 để thay người làm công việc nặng nhọc, nguy hiểm môi trường độc hại Do nhu cầu cần sử dụng ngày nhiều trình sản xuất phức tạp nên robot cần có khả thích ứng linh họat thơng minh Ngày nay, ứng dụng sơ khai ban đầu robot chế tạo máy ứng dụng khác y tế, chăm sóc sức khỏe, nơng nghiệp, đóng tàu, xây dựng, an ninh quốc phịng gia đình có nhu cầu gia tăng động lực cho robot địa hình robot dịch vụ phát triển Có thể kể đến số loại robot quan tâm nhiều thời gian qua là: tay máy robot, robot di động, robot sinh học robot cá nhân ( Tay máy robot bao gồm loại robot công nghiệp, robot y tế robot trợ giúp người tàn tật Robot di động nghiên cứu nhiều xe tự hành mặt đất AGV, robot tự hành nước AUV, robot tự hành không UAV robot vũ trụ Với robot sinh học, nghiên cứu thời gian qua tập trung vào loại robot robot dáng người.Bên cạnh đó, loại robot sinh học nước robot cá, cấu trúc chuyển động theo sinh vật biển nhiều nhóm nghiên cứu phát triển 1.3 Ứng dụng Robot GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN ROBOT DI ĐỘNG Robot đời giúp dây chuyền sản xuất tổ chức lại, suất hiệu sản xuất tăng lên rõ rệt.Trong ngành khí Robot sử dụng nhiều công nghệ Đúc, công nghệ hàn cắt kim loại, sơn, phun phủ kim loại, tháo lắp vận chuyển phôi lắp ráp sản phẩm Ngay xuất nhiều dây chuyền sản xuất tự động gồm máy CNC với Robot cơng nghiệp, dây chuyền đạt mức độ tự động hóa cao, hoạt động linh hoạt… Chương : Giới thiệu Robot Tự Hành GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN 2.1 ROBOT DI ĐỘNG Giới thiệu Robot tự hành Xe tự hành tránh vật cản hay xe di động định nghĩa loại xe có khả tự di chuyển, tự vận động (có thể lập trình lại được) điều khiển tự động để thực thành công công việc giao.Theo lý thuyết mơi trường hoạt động xe tự hành đất, nước, khơng khí, khơng gian vũ trụ hay tổ hợp chúng Địa hình bề mặt xe di chuyển phẳng thay đổi lồi lõm Theo phận thực chuyển động ta chia robot tự hành thành lớp: chuyển động chân bánh Trong đề tài nghiên cứu xe tự hành chuyển động bánh, xe tự hành chuyển động bánh làm việc tốt hầu hết địa hình người tạo Điều khiển di chuyển bánh đơn giản nhiều, gần đảm bảo tính ổn định Lớp chuyển động bánh chia làm loại: loại chuyển động bánh xe, loại chuyển động vịng xích loại hỗn hợp bánh xe vịng xích.Tiềm ứng dụng xe tự hành lớn, kể đến robot vận hành vật liệu, hàng hóa tịa nhà, nhà máy, cửa hàng, sân bay hay thư viện… robot xe lăn phục vụ người khuyết tật,… Mặc dù nhu cầu ứng dụng cao, hạn chế chưa giải robot tự hành chi phí chế tạo cao không cho phép chúng ứng dụng rộng rãi Ngồi cịn phải kể thêm nhược điểm robot tự hành thiếu tính linh hoạt thích ứng làm việc vị trí khác 2.1.1 Sự Phát Triển Ngày nay, Robot học đạt thành tựu to lớn sản xuất cơng nghiệp Những cánh tay robot có khả làm việc với tốc độ cao, xác liên tục làm tăng suất lao động tăng nhiều lần Chúng làm việc mơi trường độc hại hàn, phun sơn, nhà máy hạt nhân, hay lắp ráp linh kiện điện tử tạo điện thoại, máy tính…một cơng việc địi hỏi tỉ mỉ, xác cao Tuy nhiên robot có hạn chế chung GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN ROBOT DI ĐỘNG hạn chế không gian làm việc Không gian làm việc chúng bị giới hạn số bậc tự tay máy vị trí gắn chúng.Ngược lại, Robot tự hành laị có khả hoạt động cách linh hoạt môi trường khác 2.1.2 Ưu điểm, nhược điểm robot tự hành Ưu điểm Không gây ô nhiễm, sử dụng pin sạc, sac Sử dụng không gian hiệu quả, đa nhà máy xí nghiệp Giá thành khơng đắt Nhược điểm Khơng thể leo bậc thang có chiều cao hạn chế 2.2 Cấu trúc nguyên lí hoạt động Robot 2.2.1 Cấu trúc: Do thiết kế đặc biệt gồm lăn nhỏ xếp xung quanh vành bánh, tạo nên khả di chuyển đặc biệt bánh xe, làm cho bánh xe có khả di chuyển song song với quanh trục bánh Bánh xe có đường kính ngồi 125mm làm từ nhựa ABS Bánh xe gồm lăn nhỏ xếp vành bánh xe Bên lăn làm từ cao mềm để tăng ma sát tiếp xúc với mặt phẳng, bên làm từ nhựa cứng đảm bảo độ bền sử dụng, đường kính lăn 14mm Ở lăn gắn bạc đạn nhằm giảm ma sát tối đa chuyển động Tổng khối lượng bánh xe 0.2kg.Ngồi ra, cịn lắp ráp nhiều loại bánh lại với Bánh xe Omni trở nên thơng dụng cho phép robot di chuyển đến vị trí mặt phẳng mà quay trước Hơn nữa, chuyển động tịnh tiến dọc theo quỹ đạo thẳng kết hợp với chuyển động quay làm cho robot di chuyển tới vị trí mong muốn với góc định hướng xác GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN ROBOT DI ĐỘNG Phần cứng bao gồm thành phần sau: Board xử lý trung tâm: Arduino Mega 2560 Bộ thu phát RF: Module RF C1101 Bộ điều khiển động cơ: L298N-Motor-Driver-Module Động cơ: Motor 25GA370 Bánh xe: omni wheel Bộ nhận dạng vị trí: Cảm biến siêu âm HC-SR04 Bộ nhận dạng góc quay:La bàn số HMC5883L 2.3 Nguyên lí hoạt động Nguyên lý hoạt động omni wheeled mobile robot :ba bánh robot bố trí tiếp tuyến với với bán kính R lệch góc 120 độ cảm biến hồng ngoại đặt dây cung đường trịn bố trí lệch góc 120 độ Robot tịnh tiến theo 12 hướng quay chỗ theo hai chiều Việc điều khiển yêu cầu đơn giản phần mềm không làm tính linh GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN ROBOT DI ĐỘNG hoạt di chuyển đến vị trí mặt phẳng cách kết hợp hướng chuyển động xoay tịnh tiến thời gian ngắn, phát huy mạnh robot Nguyên lý hoạt động mạch:Sensor cảm biến SR04 tiến hành đo khoảng cách theo hướng bên trái, bên phải, phía trước,phía sau gửi kết đo đạc tới trung tâm điều khiển Nguyên lý đo khoảng cách cảm biến siêu âm SR04:SR04 sử dụng nguyên lý phản xạ sóng để đo khoảng cách Khi muốn đo khoảng cách SR04 phát xung với tần số 40KHz sau chờ đợi xung phản xạ Thời gian từ lúc xung xung dễ dàng tính khoảng cách từ SR04 tới vật cản Khi phát xung chờ xung phản xạ về, chân Echo SR04 kéo lên mức cao(echo =1) có xung phản xạ chân Echo kéo xuống thấp sau 30us khơng có xung phản xạ Trung tâm điều khiển vào kết đo đạc cảm biến SR04 tiến hành xử lý định điều khiển động hay động Đo hoảng cách với SR04 đo thời gian chân Echo mức cao.Khi muốn đo khoảng cách ta kích hoạt chân Trigger, xung tối thiểu 10ms sau đợi chân echo lên mức cao Kích hoạt timer đợi chân Echo xuống mức thấp, chân Echo xuống mức thấp dừng timer tính tốn giá trị từ timer để suy khoảng cách GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN 2.4 ROBOT DI ĐỘNG Thiết kế Phần Cứng Vẽ phần mềm NX Bản vẽ 3D Mobile Robot GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN ROBOT DI ĐỘNG Bản vẽ 2D thân Robot GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN ROBOT DI ĐỘNG GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN ROBOT DI ĐỘNG GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN ROBOT DI ĐỘNG Bản vẽ 2D bánh xe Robot (x3 Bánh xe ) GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN ROBOT DI ĐỘNG GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN ROBOT DI ĐỘNG GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN 2.5 ROBOT DI ĐỘNG Thông số kỹ thuật: Công suất động cơ: Trục D: 180W Trục Đơn ( Tròn ): 288W Trục Kép ( Tròn ) : 288W Tốc độ: 7600 Vòng/ phút (12V); 12000 Vòng/ phút (24V) Điện áp: 12-24V (7 -10A) Trọng lượng: 350g GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN ROBOT DI ĐỘNG Cấu Tạo Động Cơ 775 Động chế máy khoan 775 (hay mô tơ điện) cấu tạo gồm phần: Phần ứng hay rơ to Cổ góp Chổi than Trục mô tơ Miếng nam châm tạo từ trường Bộ phận cung cấp dòng chiều Nguyên Lý Hoạt Động Của Động Cơ 775 Phần động điện 775 gồm phần đứng yên stator phần chuyển động rotor Chúng quấn nhiều vòng dây dẫn hay có nam châm vĩnh cửu Khi vịng dây rotor stator nối với nguồn điện, xung quanh xuất từ trường Sự tương tác từ trường rotor stator tạo chuyển động quay rotor quanh trục hay moment GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN 2.6 ROBOT DI ĐỘNG Ứng dụng Ứng dụng công nghiệp ommi wheeled mobile robot di chuyển để trở hàng phân loại hàng hóa nhẹ Tự động di chuyển xưởng nhà máy công ty mang vác đồ vật hàng hóa nặng trách vật cản trình di chuyển Trong lĩnh vựa quân mang vác đồ vật cho binh lĩnh ,chở binh lính bị thương địa hình nhiêug vật cản nhiều chướng ngại vật môi trường phức tạp nhờ di chuyển linh động bánh xe xoay theo hướng Trong lĩnh vựa y tế ommi wheeled mobile robot áp dụng việc kết hợp để tạo xe lăn thông minh di động cho người khuyết tật di chuyển linh động Trong lĩnh vực thăm tìm kiếm vũ trụ cần robot bánh chủ động vũ trụ nguy hiểm địa hình nguy hiểm người khó tiếp cận Có thể chế tạo để thánh xe nâng hàng tự động cỡ lớn Trong lĩnh vựa đời sống hàng ngày chế tạo robot phương tiện di chuyển thông minh cho người để di chuyển qua địa hình phức tạp chỗ đơng dân cư ,mật độ người dân đơng ,tập trung nhiều tịa nhà cao tầng Có thể phương tiện thám thám thính dám sát hoạt động có gắn thêm camera hành trình ,các camera theo dõi để hoạt động dám sát tiện lợi không tốn thời gian Robot sử dụng máy hút bụi thông minh gắn thêm phận hút bụi nhờ việc di chuyển linh hoạt phát vật cản robot di chuỷen ngóc nghách phịng làm tiện dụng thay người giúp việc GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN ROBOT DI ĐỘNG Trong lĩnh vựa thể thao tạo robot để người trọng tài sân bao quát trận đấu thu thập thông tin Tạo sản phẩm đồ chơi cho trẻ em…… Hình 1: Robot hút bụi bánh chủ động Hình 2: Robot spinga Goliath CNC Hình 3: Robot lau nhà Hình 4:Robot tự hành dụng để nâng hàng GVHD: NGUYỄN XUÂN THUẬN Hình 5: Robot tự hành NASA ROBOT DI ĐỘNG Hình 6: robot cơng nghiệp chế tạo tô Hỏa