Thiết kế mĩ thuật công nghiệp : Máy bay nông nghiệp DJI agras t10

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY THIẾT KẾ MỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TEX 3123 – INDUSTRIAL DESIGN MÃ LỚ.

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

THIẾT KẾ MỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

TEX 3123 – INDUSTRIAL DESIGN

MÃ LỚP 125255

GVHD: THS PHAN THỊ PHƯƠNG THẢO

Nhóm sinh viên 2:

Vương Sỹ Phan 20171605

Đào Hải Nam 20186065

Đào Văn Duy 20171230

Hoàng Anh Tuấn 20164331

Nguyễn Văn Quang 20172773

Phạm Nguyễn Hải Tuyên 20171918

ĐỀ TÀI : MÁY BAY NÔNG NGHIỆP DJI AGRAS T10

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

THIẾT KẾ MỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Vương Sỹ Phan 20171605 Tìm tài liệu

Đào Hải Nam 20186065 Tìm tài liệu , thuyết trình

Đào Văn Duy 20171230 Làm slide

Hoàng Anh Tuấn 20164331 Làm slide

Nguyễn Văn Quang 20172773 Làm silde

Phạm Nguyễn Hải Tuyên 20171918 Tìm tài liệu

   UAV (unmanned aerial vehicle) là một máy bay không có phi công trên buồng lái. 

Hệ thống bao gồm một máy bay không người lái, một kiểm soát viên trên mặt đất và một hệ thống liên lạc giữa UAV

và kiểm soát viên Các chuyến bay của UAV có thể vận hành dưới sự điều khiển từ xa bởi một một người vận hành, hoặc tự động bởi máy tính dựa vào một hệ thống tự động

 AUV đang dần trở nên phổ biến hơn, và được sử dụng rộng rãi hơn cho các mục đích quân sự đặc biệt là trong các

lĩnh vực dân sự, nông nghiệp, lâm nghiệp, truyền hình, cũng như các ứng dụng khoa học thuộc lĩnh vực địa lý hoặc kỹ thuật không gian

Theo báo cáo Phân tích và xếp hạng các nhà sản xuất drone toàn cầu năm 2020 được chuyên trang Drone Industry

Insights đăng tải hồi tháng 10, DJI đang là công ty sản xuất drone thương mại lớn nhất thế giới, chiếm gần 80% thị phần toàn cầu 

Nội dung trình bày

Đề xuất phương án cải thiện sản phẩm

Nghiên cứu thương hiệu doanh nghiệp

Phần 1: Nghiên cứu thương hiệu

doanh nghiệp

Shenzhen DJI Sciences and Technologies Company Ltd

NHÀ SÁNG LẬP

Frank Wang Tao

CEO DJI

- Sinh năm 1980 tại Hàng Châu, Chiết Giang, Trung Quốc

- Tốt nghiệp Đại học Khoa học & Công nghệ Hồng Kông

- Hiện tại , Frank Wang Tao là người sáng lập kiêm Giám đốc điều hành của DJI, hãng bán máy bay không người lái lớn nhất cho người tiêu dùng

Là Tỷ phú máy bay không người lái đầu tiên trên thế giới, nằm trong danh sách 100 người giàu nhất về công nghệ của tạp chí Forbes, ở tuổi 36

Thành lập : 2006

Người sáng lập : Frank Wang Tao

Trụ sở chính : Thâm Quyến , Quảng Đông , Trung QuốcDoanh thu : 10 tỷ USD

Có 17 văn phòng trên toàn thế giới với hơn 14000 nhân viên

Lịch sử phát triển của công ty dji

2005

Sau khi tham gia các cuộc thi ABU

robocon frank đã giành toàn bộ số tiền

Cuối năm 2006

Họ nhận đc vốn đầu tư 90000usd từ

1 người bạn của gia đình frank và chỉ

2 năm sau chiếc drone đầu tiên của công ty đc phát triển

Đè bẹp các đối thủ như vũ bão

Năm 2011, công ty phát triển những bộ điều khiển cao cấp

,những bộ điều khiển này đã được giảm từ 2000 usd xuống còn

400 usd so vs mức ban đầu

Tháng 1 năm 2013 dji ra mắt phantom và chiếc máy bay này đã

tạo ra cơn sốt trên toàn thế giới

Đến năm 2016 công ty đã đạt 460 triệu USD và trở thành công ty drone thương mại lớn nhất thế giới đè bẹp tất cả mọi đối thủ như 3D ROBOTICS,LILY

ROBOTICS ,… và khiến các công ty công nghệ khác phải rất chật vật để tồn tại.

Tầm nhìn chiến lược

Trong tương lai: DJI hướng tới việc nghiên cứu và phát triển máy bay không

người lái với đáp ứng những yêu cầu:

- Kích thước nhỏ hơn,cơ động hơn.

- Thông minh hơn với sự hỗ trợ của A.I trí tuệ nhân tạo- Được sử dụng

trong nhiều lĩnh vực hơn và có các chức năng phù hợp với từng ngành cụ

thể.

Sứ mệnh

Trở thành :

- Một công ty công nghệ tiếp tục thúc đẩy sự tiến bộ của con người.

- Người tiên phong trong kỉ nguyên trí tuệ không gian.

- Đem lại trải nghiệm và chất lượng tốt nhất đến với người dùng.

Giá trị cốt lõi

Sáng tạo là trọng tâm của mọi ước mơ Mọi ý tưởng, mọi bước đột phá thay đổi thế giới của chúng ta đều bắt đầu từ tầm nhìn của những nhà sáng tạo tài năng Tại DJI, chúng tôi cung cấp cho những người sáng tạo này những công cụ cần thiết để biến ý tưởng của họ thành hiện thực

Lịch sử phát triển sản phẩm của DJI

Sản phẩm DJI AGRAS T10

Ý tưởng

Trung Quốc là một nước có nền nông nghiệp rất phát triển đặc biệt là nông

nghiệp lúa nước và trông trọt, tuy nhiên việc ứng dụng cộng nghệ và trang thiết

bị hiện đại của Trung Quốc cũng như các nước ĐNA chưa đc chú trọng nhiều,

hiểu được điều đó DJI đã cho trình làng nhiều mẫu máy bay nông nghiệp : đó là

các dòng agras mg-1p,các dòng T,

Phun thuốc chính xác, đồng đều

Máy bay phun thuốc bảo vệ thực vật DJI Agras T10 sử dụng thiết kế 4 vòi phun với lưu lượng phun 2,4 lít/phút

Được trang bị bình phun 10 lit : chiều r ng phun có ô thể đạt tới 5 mét và hiệu suất hoạt động hơn 6,5 ha/giờ

Radar tránh vật chướng ngại v t đa hướng â hình cầu, không có điểm mù khi bay  

FPV phía trước và phía sau, cho chuyển động tiến và lùi

DJI Agras T10 được trang bị camera FPV kép, tầm nhìn phía trước và phía sau rõ ràng và có thể quan sát trạng thái chuyến bay trong nháy mắt mà không cần quay đầu

Mô-đun điều khiển sử dụng cấu trúc hoàn toàn khép kín với ba lớp bảo vệ cho các thành phần cốt lõi và cấp độ bảo vệ của toàn bộ máy là IP67

Màn hình sáng điều khiển từ xa đ sáng ô cao, nâng cấp trải nghiệm tương tác  

Đặc điểm thiết kế

kỹ thuật

Bộ khung

-Dji agras T10 được thiết kế với bộ khung

cacbon nhẹ tiết kiệm diện tích tối ưu cho máy bay

- Bộ khung được thiết kế giúp tối ưu hóa lực nâng, giảm lực cản để trang bị thêm

hệ thống vòi phun.

Bo mạch giao tiếp 1 phần modul điều khiển của agras t10

MẠCH ĐIỀU KHIỂN

MOTOR CÁNH QUẠT VÀ ESC

Motor

3 pha không chổi than cực khỏe với kv( số vòng trên phút) thấp để đảm bảo độ ổn định cao

ESC(electric spell control)

Đã được dji thiết kế nhỏ gọn dưới phần đế thay vì để trong thân giúp giảm

thiểu diện tích bộ khung ,tuy rằng nhỏ gọn nhưng vẫn chịu được dòng điện cao

.

Cánh quạt

Sử dụng cánh các bon với độ nghiêng khí động đã được tính toán và mô phỏng đề giúp máy bay ổn định cao

PIN VÀ TRẠM SẠC

- Chu kỳ pin 1000 lần

- Được trang bị một trạm sạc hoặc một b sạc, có thể hoàn thành sạc cực ô nhanh trong 7 phút

- Pin Lipo thông minh T10, dung lượng pin 9.500mAh với dòng xả cao.

- Được sạc trên mặt đất mà không cần làm mát Có khả năng chống thấm nước

và chống ăn mòn.

- B sạc thông minh T10 với công suất 3600W, sạc siêu nhanh trong 7 phút ô

- Sạc an toàn hơn với 2 cổng.

- Tích hợp vừa là bộ sạc vừa là máy phát điện

Vòi phun

Hệ thống vòi phun tụ động được gắn cảm biến vào máy bay kết nối vào bo mạch chủ giúp chúng ta nhận được đầy đủ thông tin về lượng nước còn lại trọng bình và có thể điều chỉnh tốc độ phun.

Đối tượng sử dụng

Nông dân có mảnh ruộng vừa và nhỏ bởi vì sản phẩm có những đặc điểm :

• Bền, nhẹ nên nhiều nông dân không chỉ phun thuốc cho cánh đồng nhà mình mà còn

cho cả những người hàng xóm

Chức năng •

Phun thuốc chính xác đồng đều

• Có khả năng thực hiện các hoạt động rải với nhiều kịch bản như bón phân, rải hạt giống và thức ăn chăn nuôi

• Giúp cho việc gieo sạ ở các vùng núi vốn có địa hình phức tạp và khó khăn khi gieo truyền thống thông thường trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn

Phần 2:Hình thành ý tưởng thiết kế DJI

Agras T10

Xác định yêu cầu thiết kế • Nhiệm vụ chính là phục vụ cho nông nghiệp như : phun thuốc trừ sâu, dải

hạt, bón phân

• Thiết kế đủ bền , có thể mang vác được khối lượng lớn

• Sử dụng đơn giản, tính tự động cao

Kế hoạch thực hiện

Khác với mavic,do yêu cầu là 1 loại máy nông nghiệp nên

chúng ta cần chọn 1 bộ khung cơ khí chịu lưc tốt có độ bền,

nhẹ

Sau khi chọn được bộ khung cơ khí có chiều dài phù hợp , khoảng cách giữa 2 cánh quạt đối diện phải từ 1,5m,phần khung chúng ta có thể gia công từ các xưởng cơ khí hoặc có thể đặt trực tiếp từ các cửa hàng

Sau khi chọn khung cơ khí chúng ta sẽ chọn loại motor phù hợp

Tiếp theo sẽ là bước nghiên cứu động cơ điện : muốn động cơ hoạt động

ổn định không rung lắc thì cần gia công motor có kv từ 300->400 ( quay cầng

chậm thì càng ổn định để giảm thiểu moment quán tính) tuy nhiên do vậy loại

cánh chọn cx phải là loại vánh to có góc nghiêng lớn

Tuy nhiên chúng ta chỉ biết được góc nghiêng của cánh,muốn biết lực nâng của từng từng loại cánh cần thử nghiệm gắn vào động cơ và máy đo lực nâng

Những loại mạch này đã được gắn 1 số cảm biến và phù hợp các thiết bị cầm tay của dji

Tiếp theo là đến mạch kết nối ,dji đã phát triển rất nhiều mạch kết nối lập

trình sẵn dưới dạng cube

Tiếp theo là tối ưu hóa không gian và bay thử : các bộ mạch dưới dạng

cube sẽ được bỏ bớt các phần dây kết nối và được gộp làm 1 để giảm thiểu tối

đa diện tích ,lắp motor và cánh quạt đã được tính toán trong phòng tn và cho

thêm vật nặng ở trọng tâm máy bay (tạ hoặc bình nước được quấn chặt ) và

sau đó là bay thử nghiệm

Sau khi thử nghiệm thành công sẽ tiến hành vẽ lại khung động cơ

Motor

Đưa vào dây chuyền sản xuất

Thành phẩm Gắn thêm và lập trình thêm các cảm

biến

+ Sản phẩm giúp người nông dân hạn chế tiếp xúc với hóa chất , đảm bảo cho

sức khỏe cho người sử dụng.

+ Rẻ hơn so với việc thuê người phun thủ công, giải quyết bài toán nhân công

+ Phun tưới đều,hiệu quả

PHẢN HỒI THỊ TRƯỜNG

Phần 3: Tổng kết về thiết kế sản phẩm

Các yếu tố thiết kế

Hình dáng

Tổng quan: được thiết kế dạng hình hộp chữ nhật

vs các đường cong trên thân để tăng đặc tính khí động của máy bay

Khi máy bay di chuyển ngang các đường dường cong với biên độ tối ưu sẽ làm giảm lực gió giúp máy bay di chuyển nhanh và tạo ra sự kháng gió

Màu sắc

- Màu đen của máy bay và màu trắng của sắc trời là 2 màu tương phản vì vậy người nông dân dễ dàng quan sát trong môi trường nắng gắt dễ gây lóa,

- Nắp canopy màu xám được sơn thêm lớp sơn tĩnh điện màu cảm ở đầu các cánh quạt viền thân máy bay gợi lên

sự hầm hố của 1 thiết bị công nghệ cao

- Bình phun nhựa có màu trắng trong suốt giúp chúng ta quan sát được lượng nước trong bình khi máy bay hạ cánh mà không cần phải mở bình ra

Kích thước

- Sản phẩm có kích thước gọn nhẹ, được tối ưu hóa để sử dụng trong thời gian dài với công suất lớn nhất có thể

- Sự nhỏ, gọn, dễ dàng thu lại và di chuyển là một lợi thế rất lớn trong thiết kế của thiết bị

Chất liệucomposite là vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau tạo nên vật liệu mới có tính chất vượt trội hơn hẳn so với các vật liệu ban đầu, 

- Vật liệu composite được sử dụng rất nhiều trong ngành công nghiệp như : thiết kế nội thất, thiết kế dân dụng,… và đặc biệt là các ngành ô tô, hàng không VD: Hơn 50% vật liệu để sản xuất các loại máy bay boeing là composite

- Phần cánh máy bay cũng được thiết kế bằng sợ carbon, bền, nhẹ và mạnh mẽ

Do tính ứng dụng cao nên các công ty hàng không trong đó có dji sử dụng vật liệu composite trong các sản phẩm của mình là điều hiển nhiên

Phần càng và phần giá đỡ dùng cacbon dạng thanh pha kim loại có độ bền cao và nhẹ.

Phần bình phun cũng là 1 loại composite được trộn từ nhựa và phần cốt là thủy tinh được sử dụng phương pháp dập nóng để gia công ( dùng nhiệt độ cao ép phần nhựa đã được pha với sợi thủy tinh để tạo thành hình)

Thân máy được làm bằng vật liệu composite sợi carbon, có trọng lượng nhẹ và đảm bảo độ bền cũng như sự an toàn của thiết bị trong suốt quá trình hoạt đông

Máy bay sử dụng tối ưu tất cả mọi

ra ngoài mà được bảo vệ bởi nắp đậy

chống nước chống bụi ,đây là điểm

cộng rất lớn của dji vì máy bay của họ

có thể hoạt động trong điều kiện mưa

nhỏ và chống bụi tuyệt đối

Cấu trúc gấp gọn của máy bay giúp chúng ta dễ dàng vận chuyển

Các bố cục trong thiết kế sản phẩm

Cân Bằng

Đặc biệt ở loại máy bay nông nghiệp 6 và 8 cánh khi 1 động cơ bị chết những động cơ còn lại sẽ lập tức được lập trình để cân

bằng và giúp máy bay trở về an toàn

Tóm lại nếu không có sự cân bằng trong thiết kế và sản suất gần như là tuyệt đối thì các máy bay nông nghiệp sẽ ko thể bay

hoặc dẫn đến tình trạng mất kiểm soát

Đây là 1 sản phẩm minh họa cho sự cân bằng hoàn hảo trên bầu trời

Đầu tiên chúng ta sẽ nói về 3 trục cân bằng của máy bay

Để máy bay có thể di chuyển thì khoảng cách các thanh động cơ đến thân phải bằng nhau và khi

động cơ quay với lực như nhau thì máy bay sẽ bay thẳng theo phương Uz

Các động cơ đối diện luôn chuyển động ngược chiều nhau để moment hướng vào tâm máy bay (trọng tâm luôn là điểm chính giữa phần thân ) và chỉ cần động cơ nào quay nhẹ hơn 1 chút thì máy bay sẽ chuyển động theo hướng đó

Ergonomic – Công Thái Học còn gọi là yếu tố con người, là nghiên cứu và thiết kế các sản phẩm giúp giảm căng thẳng

và tạo sự thoải mái cho người dùng, giúp tăng năng suất làm việc

Thiết kế công thái học ergonomic

An toàn đối với người

nông dân

Máy bay sử dụng vật liệu nhẹ từ cacbon hợp kim và khớp cao su chống rung lắc hạn chế tối đa sự va đập ,trong trường hợp máy bay rơi từ độ cao vừa phải ( từ 10 ->15m) cũng hạn chế sự hỏng hóc

Do sử dụng các khớp nối cao su nên ó thể dễ dàng tháo lắp và bảo trì

Máy bay tự động ngắt nguồn điện khi rơi nên tình trang cháy nổ cũng được hạn chế.

Cảm Biến

Tại sao cảm biến chính lại được đặt ở đầu motor?

Vị trí đầu của mối khớp nối là 1 vị trí thích hợp để đặt cảm biến giúp cảm biến có bán kính nhận diện tối đa ,nó như 1 loại đèn tín hiệu giúp máy bay nhận biết chuyển động không chỉ của người

mà còn của vật nuôi các loại chim đang bay

1 đặc điểm nữa của cảm biến này là sẽ tự động ngắt nguồn điện máy bay ở trên mặt đất khi có chyển động lại gần ->không cần bảo vệ cánh vẫn an toàn tuyệt đối đối vs người nông dân trên mặt đất

Hiệu quả năng suất nâng cao

giúp người nông dân

Các phương pháp phun truyền thống

Qua các hình ảnh trên ta các phương pháp truyền thống ko còn phù hợp:

- Đối vs lúa nước: người nông dân luôn phải vác bình phun nặng sau lưng -> lâu dần dễ gây bệnh về cột sống ,đối vs những tấm ruộng lớn việc xuống đồng phun vô tình đạp lên lúa -> hạn chế năng suất , tốn time phun khi phải di chuyển lâu

- Đối vs các loại cây ăn quả : máy và hệ thống tưới tiêu không thể phun được lên tầng lá cao-> sâu bệnh

có thể vẫn hoạt động được

Giải pháp ưu việt: Máy bay nông nghiệp

Dùng sóng 4G kết hợp vs phương pháp lidar ( quét hình ảnh và dựng thành bản đồ 3d ) lấy hình ảnh từ vệ tinh hoặc các thiết bị chụp ảnh khác của dji để dựng bản đồ trực tiếp đến thiết bị di động

Khi đã có bản đồ thì việc phun thuốc trở lên vô cùng dễ dàng người nông dân chỉ việc ngồi chơi rắn săn mồi ( chạm tay trên thiết bị di động để máy bay bay đến mọi nơi trên bản đồ )

Đèn và camera có thể hoạt động được ban đêm giúp chúng ta có thể phun thuốc vào ban đêm

Phần 4: Đề xuất phương án cải thiện

sản phẩm

Cải tiến kỹ thuật

Cải tiến mỹ thuật

Cải tiến bán hàng, quảng bá sản phẩm

Nội dung cải tiến

1

2

3

Cải tiến kỹ thuật

So với việc sử dụng 4

cánh quạt như trước,

ta cải tiến lên hệ

thống 8 cánh quạt

Sử dụng nhiều động cơ

Nâng cấp bộ điều khiển để có

thể điều khiển đồng thời

nhiều máy bay , tăng hiệu quả

so với việc điều khiển đơn

máy bay

Nâng cấp bộ điều khiển