NKT NKT Trường Đại Học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí Báo cáo Luận Văn Thạc sĩ HVTH: Trần Đình Phúc MSHV: 11040396 GVHD: PGS.TS Đặng Văn Nghìn NỘI DUNG BÁO CÁO NKT NKT Đặt vấn đề Giới thiệu chung Tính toán thiết kế bánh xe Mecanum Kết thiết kế chế tạo Đánh Giá Độ Chính Xác Biên Dạng Profile Bánh Xe Kết luận NKT Đặt Vấn Đề NKT Việc định hướng, di chuyển xe nâng qua không gian chật hẹp, hạn chế việc phức tạp khó khăn Một giải pháp cho vấn đề việc phát triển loại xe có khả di chuyển trực tiếp sang bên, biết đến với tên gọi xe đa hướng Nhìn chung thị trường thương mại hóa loại bánh xe đa hướng cỡ nhỏ, giá thành tương đối cao Chẳng hạn sản phẩm hãng AndyMark kích thướng đường kính bánh 200mm, giá thành lên tới 3000 đô la mỹ mà khả tải lại thấp Với yêu cầu thiết kế xe nâng tải trọng nặng lên tới tấn, đường kính bánh xe lên tới 600mm, thị trường sẵn Do đó, việc thiết kế chế tạo loại bánh xe đa hướng Mecanum cỡ lớn, có khả tải cao quan tâm NKT 1: Giới thiệu chung NKT 1.1 Khái niệm phân loại bánh xe đa hướng Khái niệm: Những xe đa hướng (Omni-directional Vehicals) dùng bánh xe đa hướng có khả di chuyển với hướng không gian 2D chúng vừa xoay lúc Hay nói cách khác, chúng có bậc tự Video NKT 1.1.2 Phân loại bánh xe đa hướng NKT a) Bánh xe dạng đặc biệt  Bánh xe Omni  Bánh xe Mecanum  Bánh xe trực giao b) Các loại bánh xe truyền thống  Bánh xe bánh lái đơn  Bánh xe bánh lái kép  Bánh xe bi cầu  Một số loại khác NKT 1.2 Phạm vi ứng dụng bánh xe Mecanum NKT Lĩnh vực quân đội Lĩnh vực công nghiệp Lĩnh vực y tế, công cộng Lĩnh vực nghiên cứu, giáo dục Lĩnh vực dịch vụ sinh hoạt NKT Chương 2: Tính toán thiết kế bánh xe Mecanum NKT 2.1 Tổng quan công thức tính toán bánh xe Mecanum NKT NKT 2.1.1 Stephen L Dickerson, control of an onmi-direcitonal robotic vehicle with mecanum wheels, Georgia Institute of Technology Atlanta, GA (1991) NKT NKT 2.1.2 D.H.Shin, Design of Mecanum Wheel for Omnidirectional Motion, Seoul City University (1997) NKT 2.1.3 Terry Cussen, Omnidirectional Transport Platform, Cybernet Systems Corporation 727 Airport Boulevard Ann Arbor(1999) NKT      R: bán kính bánh xe mecanum b: bán kính lăn mecanum : Góc lệch trục lăn trục bánh xe mecanum Chiều dài tối đa lăn Hệ tọa độ lăn: x=0, y = bán kính cục = ,z= NKT NKT 2.1.6 Kyung-Lyong Han, Design and Control of Omni-Directional Mobile Robot for Mobile Haptic Interface-International Conference on Control, Automation and Systems 2008 Oct 14-17, in COEX, Seoul, Korea (2008) NKT 2.1.7 Euther- Derivation of an algorithm for computing theprofile for a “bump-less” mecanum roller (2010) NKT y = r – a.x2 Biên dạng lăn lúc parabol NKT 2.2 So sánh phân tích phương pháp tính tính toán NKT Ưu điểm Nhược điểm Andrew McCandless - Nguyên lý đơn giản - Trình bày chi tiết lý thuyết đường lối thiết kế bánh - Chưa mô tả hết thông số hình học bánh xe Mecanum Terry Cussen - Trình bày đường lối lập trình, mô thiết kế bánh xe - Thuật toán phức tạp, cần trợ giúp máy tính Euther - Thuật toán lập trình với độ xác cao - Biên dạng tương đối đặc biệt -Do biên dạng parabol nên việc tiếp xúc không đảm bảo - Thuật toán phức tạp Ioan Doroftei, -Nguyên lý thiết kế đơn giản - Mang tính thực tế cao - Chưa mô tả hết thông số hình học bánh xe Mecanum Kyung-Lyong Han -Trình bày chi tiết thông số hình học bánh xe - Mang tính khả thi thiết kế cao - Công thức phức tạp D.H.Shin Trình bày chi tiết thông số hình học bánh xe -Một số thông số hình học không cần thiết NKT Đường lối tính toán thiết kế NKT R.sinη R R Các thông số đầu vào:: Số lăn: n =6 (Góc chia) Góc lệch trục quay lăn trục bánh xe : η =45 Bán kính bánh Mecanum: Rwheel Bánh kính lớn lăn : rrol = r(X) = z(X) –h Góc khuất lăn kế tiếp: θt NKT 2.4 Kết tính toán, thiết kế NKT Chọn số lăn: Đường kính bánh xe: D=2.340= 680mm Góc lệch trục: η = 450 a=R=340mm b= Rsin η ≈ 480mm Lw= 340mm Lr= 480mm NKT 2.5 Kết cấu bánh xe Mecanum NKT a, Con lăn Mecanum d, Cánh Con lăn Mecanum c, Đùm bánh xe b, Trục Con lăn Mecanum NKT Chương 3: Kết NKT 3.1 Kết thiết kế 3.2 Sản phẩm chế tạo lắp ráp NKT NKT Chương 4: Đánh Giá Độ Chính Xác Biên Dạng Profile Bánh Xe Mecanum 4.1 Mục đích trình làm thí nghiệm  Thu thập liệu điểm  Quy hoạch thực nghiệm  Hồi quy phương trình bậc  Xác định sai số biên dạng thực biên dạng lý thuyết  NKT NKT 4.2 Nội dung trình tự làm thí nghiệm xử lý liệu Quá trình thực thí nghiệm sau:  Gá đặt lăn lên đồ gá chống tâm  Điều chỉnh lăn cho đảm bảo độ đảo hợp lý  Tiến hành calip, lấy điểm gốc tọa độ máy  Thực lấy dẫn bước cho đầu dò (set điểm đầu điểm cuối)  Tiến hành cho máy chạy tự động dọc theo biên dạng lăn  Xuất file liệu tọa độ dạng file text  Quy hoạch thực nghiệm  Xác định so sánh độ xác biên dạng so với biên dạng lý thuyết  Đưa kết luận tìm nguyên nhân sai số biên dạng lăn 4.3 Tính toán sai số biên dạng NKT NKT x 105.0000 y 153.0000 153.0575 153.2625 104.6040 153.1310 153.1890 153.3885 104.1325 153.2930 153.3430 153.5510 103.6555 153.4530 153.5005 153.7045 … 8.7900 … 169.8020 … 169.5950 … 169.7165 stt x Giá trị y lý thuyết Giá trị y quy hoạch s2 105.0000 152.8671 153.2517 0.147917 104.6040 153.0033 153.3799 0.141828 104.1325 153.1646 153.5319 0.134909 103.6555 153.3268 153.6850 0.128307 103.1790 153.4880 153.8371 0.121871 102.7060 153.6471 153.9875 0.115872 … 197 … … … … 8.7900 169.8859 169.6520 0.054709 4.3 So sánh sai số biên dạng dạng parabol dạng elip NKT NKT ( Theo phương trình parabol tác giả Euther) y’ = 170 - 0.1648 x2 ( Theo phương trình elip lý thuyết) Giá trị biên dạng elip Giá trị biên dạng Parabol 5.1 Những vấn đề đạt NKT NKT     Tìm hiểu xây dựng đường lối thiết kế tính toán biên dạng lăn Mecanum So sánh ưu nhược điểm phương pháp thiết kế biên dạng lăn Thiết kế chế tạo bánh xe Mecanum dùng cho xe nâng Đo lường đánh giá độ xác biên dạng lăn qua đưa kết luận nguyên nhân sai số biên dạng lăn NKT Bài báo Khoa học NKT Báo cáo hội nghị Cơ Điện Tử lần thứ – VCM 2012  Hội nghị Cơ Học Toàn quốc lần thứ -2012 “ Tính toán thiết kế biên dạng lăn bánh xe Mecanum dùng cho xe Nâng”  Hội nghị Cơ Điện Tử lần thứ VCM 2012 “ Thiết kế chế tạo bánh xe Mecanum dùng cho xe Nâng”  Hội Nghị Cơ Khí Toàn quốc 2013 “ Đánh giá sai số biên dạng lăn bánh xe Mecanum”  Tạp Chí Cơ Khí số tháng 12/2012 5.2 Kiến nghị hướng phát triển đề tài NKT NKT     Phân tích ảnh hưởng vật liệu đến khả tiếp xúc đa hướng linh hoạt loại bánh xe Nghiên cứu ảnh hưởng kết cấu lăn đến tính bền bánh xe Nghiên cứu mô động lực bánh xe phần mềm ADAM ABAQUS Nghiên cứu cải tiến vật liệu sử dụng chế tạo lăn Mecanum nhằm tăng khả tải cho bánh xe NKT NKT [...]... Điện Tử lần thứ 6 – VCM 2012  Hội nghị Cơ Học Toàn quốc lần thứ 9 -2012 “ Tính toán thiết kế biên dạng con lăn bánh xe Mecanum dùng cho xe Nâng  Hội nghị Cơ Điện Tử lần thứ 6 VCM 2012 “ Thiết kế và chế tạo bánh xe Mecanum dùng cho xe Nâng  Hội Nghị Cơ Khí Toàn quốc 2013 “ Đánh giá sai số biên dạng con lăn bánh xe Mecanum  Tạp Chí Cơ Khí số tháng 12/2012 5.2 Kiến nghị và hướng phát triển của đề... trục bánh xe : η =45 Bán kính bánh Mecanum: Rwheel Bánh kính lớn nhất của con lăn : rrol = r(X) = z(X) –h Góc khuất giữa 2 con lăn kế tiếp: θt NKT 2.4 Kết quả tính toán, thiết kế NKT Chọn số con lăn: Đường kính bánh xe: D=2.340= 680mm Góc lệch trục: η = 450 a=R=340mm b= Rsin η ≈ 480mm Lw= 340mm Lr= 480mm NKT 2.5 Kết cấu bánh xe Mecanum NKT a, Con lăn Mecanum d, Cánh Con lăn Mecanum c, Đùm bánh xe b, Trục... tích ảnh hưởng của vật liệu đến khả năng tiếp xúc đa hướng linh hoạt của loại bánh xe này Nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu con lăn đến tính bền của bánh xe Nghiên cứu và mô phỏng động lực của bánh xe bằng phần mềm ADAM hoặc ABAQUS Nghiên cứu cải tiến vật liệu sử dụng chế tạo con lăn Mecanum nhằm tăng khả năng tải cho bánh xe NKT NKT ... dạng Parabol 5.1 Những vấn đề đạt được NKT NKT     Tìm hiểu và xây dựng đường lối thiết kế tính toán biên dạng con lăn Mecanum So sánh ưu nhược điểm của các phương pháp thiết kế biên dạng con lăn Thiết kế và chế tạo bánh xe Mecanum dùng cho xe nâng Đo lường và đánh giá độ chính xác biên dạng con lăn qua đó đưa ra kết luận về nguyên nhân sai số biên dạng con lăn NKT Bài báo Khoa học NKT Báo cáo tại... của bánh xe Mecanum Kyung-Lyong Han -Trình bày khá chi tiết các thông số hình học của bánh xe - Mang tính khả thi thiết kế cao - Công thức khá phức tạp D.H.Shin Trình bày rất chi tiết các thông số hình học của bánh xe -Một số thông số hình học không cần thiết NKT 2 Đường lối tính toán thiết kế NKT R.sinη R R Các thông số đầu vào:: Số con lăn: n =6 (Góc chia) Góc lệch giữa trục quay con lăn và trục bánh. .. đường lối thiết kế bánh - Chưa mô tả hết thông số hình học của bánh xe Mecanum Terry Cussen - Trình bày đường lối lập trình, mô phỏng thiết kế bánh xe - Thuật toán phức tạp, cần sự trợ giúp của máy tính Euther - Thuật toán lập trình với độ chính xác cao - Biên dạng tương đối đặc biệt -Do biên dạng là parabol nên việc tiếp xúc không đảm bảo - Thuật toán phức tạp Ioan Doroftei, -Nguyên lý thiết kế đơn giản... 340mm Lr= 480mm NKT 2.5 Kết cấu bánh xe Mecanum NKT a, Con lăn Mecanum d, Cánh Con lăn Mecanum c, Đùm bánh xe b, Trục Con lăn Mecanum NKT Chương 3: Kết quả NKT 3.1 Kết quả thiết kế 3.2 Sản phẩm chế tạo và lắp ráp NKT NKT Chương 4: Đánh Giá Độ Chính Xác Biên Dạng Profile Bánh Xe Mecanum 4.1 Mục đích của quá trình làm thí nghiệm  Thu thập dữ liệu điểm  Quy hoạch thực nghiệm  Hồi quy về phương trình... tâm  Điều chỉnh con lăn sao cho đảm bảo độ đảo hợp lý  Tiến hành calip, lấy điểm gốc tọa độ máy  Thực hiện lấy dẫn bước cho đầu dò (set điểm đầu và điểm cuối)  Tiến hành cho máy chạy tự động dọc theo biên dạng con lăn  Xuất file dữ liệu tọa độ dưới dạng file text  Quy hoạch thực nghiệm  Xác định và so sánh độ chính xác biên dạng so với biên dạng lý thuyết  Đưa ra kết luận và tìm ra nguyên nhân... số lượng con lăn Mecanum; φ: góc chia Chiều dài con lăn: Bề rộng bánh xe Mecanum: NKT NKT 2.1.6 Kyung-Lyong Han, Design and Control of Omni-Directional Mobile Robot for Mobile Haptic Interface-International Conference on Control, Automation and Systems 2008 Oct 14-17, in COEX, Seoul, Korea (2008) NKT 2.1.7 Euther- Derivation of an algorithm for computing theprofile for a “bump-less” mecanum roller (2010) ... Omni  Bánh xe Mecanum  Bánh xe trực giao b) Các loại bánh xe truyền thống  Bánh xe bánh lái đơn  Bánh xe bánh lái kép  Bánh xe bi cầu  Một số loại khác NKT 1.2 Phạm vi ứng dụng bánh xe Mecanum. .. “ Tính toán thiết kế biên dạng lăn bánh xe Mecanum dùng cho xe Nâng  Hội nghị Cơ Điện Tử lần thứ VCM 2012 “ Thiết kế chế tạo bánh xe Mecanum dùng cho xe Nâng  Hội Nghị Cơ Khí Toàn quốc 2013... hiểu xây dựng đường lối thiết kế tính toán biên dạng lăn Mecanum So sánh ưu nhược điểm phương pháp thiết kế biên dạng lăn Thiết kế chế tạo bánh xe Mecanum dùng cho xe nâng Đo lường đánh giá độ