Với sự phát triển nhanh chóng về khoa học, kĩ thuật và công nghệ thì việc ứng dụng robot thay thế con người làm việc ngày càng trở nên phổ biến. Trong ngành công nghiệp thường thấy nhất là các cánh tay robot, chúng được lập trình để thực hiện nhiều thao tác (như lắp ráp, vận chuyển, hàn,…). Ngoài ra còn có một họ robot cũng được nghiên cứu nhiều là robot di động (mobile robot). Nó là một hệ thống có khả năng di chuyển lớn trong một môi trường nhất định, với một mức độ tự hành nào đó. Khái niệm mobile robot đã xuất hiện từ những năm 1150 với những robot di động như Elsie của Grey Walter (năm 1950), Shakey của đại học Stanford (năm 1969).Cho đến nay, chúng càng khẳng định được tầm quan trọng của mình khi được nghiên cứu ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: y tế, nông nghiệp, công nghiệp, quân sự, vũ trụ… Trong đó, được sử dụng phổ biến rộng rãi là dạng robot dò line (Line Following Robot).
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ - BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
BÁO CÁO ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ
Trang 2MỤC LỤC
Danh mục hình ảnh v
Danh sách bảng vii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1
1.1 Giới thiệu 1
1.2 Tình hình nghiên cứu 2
1.2.1 An intelligent line-following robot [1] 3
1.2.1 Path planning of line follower robot [2] 3
1.2.2 Điều khiển robot dò đường sử dụng bộ điều khiển PID kết hợp phương pháp PWM [3] 4
1.2.3 Line Follower Robot Using A Sophisticated Sensor Approach [4] 5
1.2.4 Design and implementation of RGB color line following robot [5] 5
1.2.5 Robot - line follower [8] 6
1.2.6 ZUMO 6
1.2.7 Expressway 7
1.2.8 3pi 8
1.2.9 FireBall 8
1.2.10 Cuộc thi IT Car Racing 2017 9
1.2.11 Tổng hợp 10
1.3 Giới hạn đề tài 10
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 12
2.1 Lựa chọn phương án cơ khí 12
2.1.1 Lựa chọn kết cấu xe 12
2.1.2 Lựa chọn bánh bị động 14
Trang 32.2 Lựa chọn phương án điện 15
2.2.1 Lựa chọn cảm biến 15
2.2.2 Lựa chọn động cơ 17
2.3 Lựa chọn phương án điều khiển 18
2.4 Lựa chọn vi điều khiển 20
2.4.1 Xác định yêu cầu lựa chọn vi điều khiển 20
2.4.2 Lựa chọn vi điều khiển 20
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 21
3.1 Lựa chọn bánh xe 21
3.2 Tính toán công suất động cơ 22
3.3 Tính toán pin 26
3.3.1 Nguồn cho động cơ 26
3.3.2 Nguồn cấp mạch điều khiển 27
3.4 Kích thước khung xe 27
3.5 Bố trí linh kiện 29
CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH TOÁN HỌC 31
4.1 Mô hình toán học của xe 31
4.2 Hàm truyền của động cơ – Driver 34
4.2.1 Động cơ trái 34
4.2.2 Động cơ phải 38
4.3 Hàm truyền cảm biến IR 40
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 48
5.1 Yêu cầu điều khiển 48
5.2 Tín hiệu input dùng để điều khiển 48
Trang 45.3 Giải thuật điều khiển 48
5.4 Bộ điều khiển 52
5.5 Kết quả mô phỏng 52
CHƯƠNG 6: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 55
6.1 Thực nghiệm 55
6.2 Phương hướng phát triển: 57
Tài liệu tham khảo 58
Trang 5Danh mục hình ảnh
Hình 1.1 Ví dụ mô hình robot dò line [6] 1
Hình 1.2 Ứng dụng robot dò line trong phòng bệnh nhân [7] 2
Hình 1.3 Giá trị trả về của cảm biến trước (trái) và sau (phải) sau khi calibration[1] 3
Hình 1.4 Sơ đồ khối ứng dụng giải thuật PID vào robot dò đường [3] 4
Hình 1.5 Sơ đồ khối của mô hình robot dò line đề xuất [4] 5
Hình 1.6 Mặt dưới của xe dò line [8] 6
Hình 1.7 ZUMO [9] 7
Hình 1.8 Xe dò line Expressway [10] 7
Hình 1.9 Xe 3pi [11] 8
Hình 1.10 FireBall [12] 9
Hình 1.11 Xe dò đường [13] 9
Hình 1.12 Sa bàn thi đấu 10
Hình 2.1 Bánh tự lựa 15
Hình 2.2 Hình minh họa bánh mắt trâu 15
Hình 2.3 Các loại cảm biến dò line: a) camera; b) Cảm biến hồng ngoại; c) Cảm biến quang trở 16
Hình 2.4 Sơ đồ điều khiển tập trung 18
Hình 2.5 Sơ đồ điều khiển phân tán 19
Hình 3.1 Cơ cấu thiết kế 21
Hình 3.2 Bánh xe chủ động 21
Hình 3.3 Bánh cầu 22
Hình 3.4 Mô hình toán bánh xe 22
Hình 3.5 Động cơ DC servo GA25 V1 25
Trang 6Hình 3.6 Mô hình toán khi xe chuyển hướng 28
Hình 4.1 Mô hình động học của xe 31
Hình 4.2 Mô hình sai số của xe bám theo line 33
Hình 4.3 Đồ thị %PWM - tốc độ 35
Hình 4.4 Đồ thị tín hiệu PWM cấp cho động cơ 36
Hình 4.5 Đáp ứng của tốc độ động cơ trái 37
Hình 4.6 Đồ thị %PWM - tốc độ 39
Hình 4.7 Đáp ứng của động cơ phải 40
Hình 4.8 Kích thước của cảm biến TCRT5000 40
Hình 4.9 Cảm biến TCRT5000 41
Hình 4.10 Vùng hoạt động của cảm biến 41
Hình 4.11 Điều kiện để cảm biến không bị nhiễu bởi cảm biến khác 42
Hình 4.12 Vị trí cảm biến ứng với trọng số của cảm biến 44
Hình 4.13 Hàm xấp xỉ trung bình trọng số và sai số thực 46
Hình 5.1 Chương trình chính 49
Hình 5.2 Chương trình con hiệu chuẩn giá trị cảm biến 50
Hình 5.3 Chương trình con đọc giao lộ 51
Hình 5.4 Chương trình con bám line 51
Hình 5.5 Quỹ đạo xe mô phỏng 53
Hình 5.6 Vận tốc góc hai bánh xe trái (xanh) – phải (đỏ) 53
Hình 5.7 Đồ thị vận tốc dài của xe 54
Hình 6.1 Quỹ đạo robot dò line trên thực nghiệm 55
Hình 6.2 Vận tốc dài của robot thực nghiệm 56
Hình 6.3 Tốc độ 2 bánh của xe thực nghiệm 56
Trang 7Danh sách bảng
Bảng 2.1 Phương án kết cấu xe 12
Bảng 2.2 So sánh cảm biến 16
Bảng 3.1 Thông số của xe 23
Bảng 3.2 Thông số động cơ 25
Bảng 3.3 Tổng hợp linh kiện 29
Bảng 4.1 Tốc độ động cơ theo % PWM 34
Bảng 4.2 Tốc độ động cơ theo % PWM 38
Bảng 4.3 Dữ liệu calib cảm biến 46
Trang 8Hình 1.1 Ví dụ mô hình robot dò line [6]
Robot dò line là một dạng robot di động (mobile robot) Nó có khả năng dò tìm và
di chuyển bám theo đường line Thông thường, đường line được xác định trước và có thể nhìn thấy như vạch đường đen được kẻ/ dán/ vẽ trên nền trắng hoặc không thấy được như một đường từ trường Nguyên lý cơ bản ở đây là việc sử dụng hệ cảm biến quang gắn trước mũi xe để phát hiện sự sai lệch khỏi vạch đường Tín hiệu sau đó sẽ được gửi
Trang 9cứ khi nào bệnh nhân cần Qua đó, có thể thấy rằng robot dò line là một cơ sở quan trọng đối với thiết kế và chế tạo robot thuộc các lĩnh vực khác nhau Bên cạnh đó, với tổng chi phí thấp từ giá thành linh kiện cho đến phí gia công, nó tạo điều kiện để sinh viên học tập và tiếp cận với một hệ thống điều khiển tự động thực tế
Hình 1.2 Ứng dụng robot dò line trong phòng bệnh nhân [7]
1.2 Tình hình nghiên cứu
Do tính hữu ích và tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp mà nhiều nghiên cứu về robot dò line đã được thực hiện để ngày càng nâng cao năng suất và tính hiệu quả của chúng Trong số các nghiên cứu về Robot dò line, nhóm chọn tham khảo và phân tích một số bài báo nghiên cứu sau:
Trang 10Chương 1: Tổng quan
1.2.1 An intelligent line-following robot [1]
Một quy trình hiệu chuẩn tự động cho các cảm biến quang phản xạ sử dụng các kỹ thuật điều chế độ rộng xung được đề xuất và xác minh Các toán khác nhau về phát hiện dòng như bình quân gia quyền và nội suy bậc hai cũng được mô tả và thử nghiệm so sánh bằng cách sử dụng nền tảng tuyến tính theo quy trình hiệu chuẩn Bài báo cho thấy rằng rằng thuật toán tìm đường dẫn bằng bình quân gia quyền là tốt nhất
Ưu điểm:
- Áp dụng tốt kĩ thuật calibration cho cảm biến quang dò line Calibration là tinh chỉnh khoảng cách giữa cảm biến quang và mặt đường, đồng thời củng điều chỉnh khoảng trống giữa 2 cảm biến quang
- Giá thành rẻ
- Vận tốc trung bình của robot khá nhanh: 1.3 m/s
Hình 1.3 Giá trị trả về của cảm biến trước (trái) và sau (phải) sau khi
calibration[1]
1.2.1 Path planning of line follower robot [2]
Sử dụng vi điều khiển LM3S811 làm bộ điều khiển để phản ứng đối với dữ liệu nhận được từ cảm biến đường hồng ngoại để mang lại chuyển động nhanh, trơn tru,
Trang 11Nhược điểm:
- Chạy theo đường chậm, mức tiêu thụ năng lượng nhiều
1.2.2 Điều khiển robot dò đường sử dụng bộ điều khiển PID kết hợp phương pháp PWM [3]
Bài báo này giới thiệu phương pháp điều khiển robot dò đường bằng sự kết hợp giữa giải thuật điều khiển vi tích phân tỉ lệ với phương pháp điều chế độ rộng xung
sử dụng vi điều khiển P89V51RD2 [3] Tốc độ động cơ được thay đổi bằng cách giữ nguyên điện áp nhưng thay đổi thời gian đặt điện áp vào động cơ kết hợp với giải thuật điều khiển PID
000000000000000000000
Hình 1.4 Sơ đồ khối ứng dụng giải thuật PID vào robot dò đường [3]
Ưu điểm:
Trang 121.2.3 Line Follower Robot Using A Sophisticated Sensor Approach [4].
Đa số các mô hình robot dò line trong các nghiên cứu trước đây đều gặp phải vấn
đề về tốc độ trong khâu dò tìm vạch đường và thực hiện lệnh Trong bài báo này, tác giả
đã đề xuất một mô hình mới của robot dò line Mô hình này tốt hơn tất cả mô hình khác
ở điểm đưa vào sử dụng cảm biến màu phức tạp đồng thời với cảm biến quang, đem lại khả năng dò tìm vạch đường trong khoảng thời gian tối ưu nhất, đạt đến vài nano giây
e
Hình 1.5 Sơ đồ khối của mô hình robot dò line đề xuất [4]
1.2.4 Design and implementation of RGB color line following robot [5]
Mục đích là ứng dụng track các loại màu khác nhau trong kho hang bằng sử dụng cảm biến Light Dependent Resistor (LDR) và 3 đèn led đỏ, xanh dương và xanh lá Cảm biến LDR nhận biết sự phản ánh màu dưới nền để di chuyển Hạn chế của mô hình này là khả năng xử lí ánh sáng còn khó khăn, tốc độ di chuyển thấp 0.082 m/s
Trang 13Chương 1: Tổng quan
1.2.5 Robot - line follower [8]
Xe sử dụng 2 bánh truyền động đồng trục và một bánh tự lựa phía trước Xe dò line bằng 9 cảm biến hồng ngoại được sắp xếp như hình
Hình 1.6 Mặt dưới của xe dò line [8]
Ưu điểm:
Sử dụng nhiều cảm biến, hiệu quả dò theo đường dẫn cao
Sử dụng chỉ 2 bánh xe truyền động, giúp làm việc điều khiển động cơ đơn giản hơn
Nhược điểm:
Số lượng cảm biến nhiều khiến thuật toán nhận diện tìn hiệu trở nên phức tạp
1.2.6 ZUMO
Zumo là xe dò line được thiết kế dạng xe tăng Nó được trang bị 2 động cơ DC
và 2 cảm biến dò line 2 bên
Ưu điểm:
Di chuyển ổn định trên địa hình gồ ghề Tốc độ tương đối
Nhược điểm:
Khó nhận dạng vạch đường dẫn đến rẽ sai Dẫn động phức tạp
Trang 15Fireball từng thắng giải Bot Bowl 2010 ở Pioria và ChiBot’s Fall 2010 Xe gồm
4 bánh dẫn động được điều khiển bởi 4 động cơ Maxon
Trang 17 Dãy cảm biến đặt không quá gần xe để có thời gian tính toán xử lý
Cảm biến có thể dùng cảm biến hồng ngoại hoặc quang
Dùng thuật toán PID xuất tín hiệu PWM để điều khiển
Vật liệu làm khung xe là mica đảm bảo độ chắc và nhẹ
(START) A B C D E F C G A C E (END)
Nền trắng và đường line đen
Bề rộng line: 26 mm
Địa hình chạy: bằng phẳng (mặt sàn nhà, mặt đất, )
Trang 18Chương 1: Tổng quan
Tốc độ trung bình: 0.7 m/s
Đường kính bánh xe: d ≤ 200 mm
Kích thước tối đa của Robot (dài x rộng x cao): 300mm x 220mm x 300mm
Tải trọng: tối thiểu 2kg, có kích thước tối đa 200mm x 100mm x 300mm
Sai số: Dãy cảm biển và xe không lệch hoàn toàn ra khỏi line
Thời gian hoàn thành tối đa: 20s
Trang 19Chương 2: Lựa chọn phương án
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
Trong chương này, nhóm nghiên cứu và trình bày về các phương án và cách lựa chọn phương án thiết kế Thông thường ta cần quan tâm đến một số vấn đề sau khi thiết kế xe dò line:
Phần cơ khí: kết cấu xe, loại bánh xe
Phần điện: động cơ, cảm biến
Phần điều khiển: Cơ cấu điều khiển
2.1 Lựa chọn phương án cơ khí
2.1.1 Lựa chọn kết cấu xe
Bảng 2.1 Phương án kết cấu xe
Phương án 1: 2 bánh chủ
động phía sau có động cơ
riêng và 1 bánh tự lựa phía
trước
- Luôn đồng phẳng
- Kết cấu đơn giản
- Rẽ hướng đơn giản hơn 4 bánh
- Bánh tự lựa dễ bị lệch khỏi đường dẫn khi chịu lực
- Dễ lật khi cua khi mang tải nặng
- Không đảm bảo khoảng cách từ cảm biến tới bề mặt
Trang 20Chương 2: Lựa chọn phương án
Phương án 2: 2 bánh chủ
động phía sau có động cơ
riêng và 2 bánh tự lựa phía
trước
- Đảm bảo khoảng cách của cảm biến tới bề mặt đường tốt hơn chỉ 1 bánh tự lựa
- Khắc phục hiện tượng trượt
- Kết cấu phức tạp hơn 3 bánh
- Bộ điều khiển phức tạp
- Khó đồng phẳng 4 bánh
Phương án 4: 4 bánh, 2
bánh chủ động nối với cơ
cấu vi sai, 2 bánh tự lựa
được nối bằng cơ cấu
truyền động (có cơ cấu bẻ
lái)
- Giúp xe giữ cân bằng, bám đường tốt
- Bẻ lái dễ dàng, giảm trượt của bánh xe
-Kết cấu cơ khí phức tạp (cần bộ vi sai phía sau và
cơ cấu bẻ lái phía trước)
Trang 21Chương 2: Lựa chọn phương án
Dựa vào các phân tích ưu nhược điểm trên và yêu cầu đề bài, nhóm chọn kết cấu xe
2 bánh dẫn động sau và một bánh bị động trước Hệ thống đơn giản dễ điều khiển, chế tạo nhưng vẫn đáp ứng tốt tiêu chí đề ra
2.1.2 Lựa chọn bánh bị động
Có 2 loại bánh tự do thông dụng hiện nay là: bánh tự lựa và bánh cầu
Bánh tự lựa
Bánh tự lựa được chia làm 2 loại là: Standard Wheels và Castor Wheels
Standard Wheels là loại bánh có trục xoay đi qua trục quay của bánh xe nên khi chuyển hướng bánh không gây lệch so với vị trí cần chuyển Tuy nhiên, có những trường hợp, với góc xoay nhất định, chuyển động của 2 bánh đặt sau sẽ không đủ tạo moment làm chuyển hướng của bánh
Loại Castor Wheels có trục xoay cách một khoảng xác định so với trục bánh xe Khi chuyển hướng, điểm tiếp xúc của bánh xe với đất vô tình đã trở thành tâm xoay tức thời làm khung xe xoay quay trục đi qua tâm xoay và sẽ làm lệch hướng cần chuyển
Trang 22Chương 2: Lựa chọn phương án
Hình 2.1 Bánh tự lựa
Bánh cầu
Khắc phục sự hạn chế về số bậc tự do của bánh tự lưa, việc sử dụng cầu làm tăng tính linh hoạt của xe khi chuyển hướng mà không phải chịu một tác dụng phụ nào ảnh hưởng đến chất lượng của việc chuyển hướng Tuy nhược điểm của bánh cầu là dễ bị kẹt bởi bụi cát, nhưng do địa hình di chuyển tương đối sạch và phẳng nên yếu tố này có thể bỏ qua
Hình 2.2 Hình minh họa bánh mắt trâu Kết luận: Dựa vào phân tích trên nhóm chọn bánh cầu
2.2 Lựa chọn phương án điện
2.2.1 Lựa chọn cảm biến
Các yêu cầu lựa chọn cảm biến:
- Khả năng đáp ứng nhanh sự thay đổi màu sắc giữa trắng và đen
- Có khả năng nhận biết những đoạn line gấp khúc đột ngột
- Ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu
Trang 23Chương 2: Lựa chọn phương án
- Dễ tìm trên thị trường, giá cả hợp lí
Đối với cảm biến dò line, thường dùng 2 loại cảm biến để dò line là:
- Camera
- Phototransitor kết hợp led thường
- Phototransitor kết hợp led hồng ngoại
- Giá thành rẻ
- Cần che chắn để chống nhiễu
- Dễ bị ảnh hưởng bởi ánh sáng ngoài trời
Hình 2.3 Các loại cảm biến dò line: a) camera; b) Cảm biến hồng ngoại; c) Cảm biến
quang trở
Trang 24Chương 2: Lựa chọn phương án
Đối với đường line chạy trong đồ án này có độ tương phản cao (line màu đen, nền trắng) nên chọn Phototransitor kết hợp LED hồng ngoại
- Tốc độ thường chậm, nếu hoạt động với tốc độ cao dễ xảy ra trượt bước
- Không phù hợp với các ứng dụng có tải thay đổi và các ứng dụng cần tốc độ cao
Dựa vào những đặc tính, ưu điểm và nhược điểm của từng động cơ kết hợp với yêu cầu của đồ án ta sử dụng 2 động cơ DC Servo Hai động cơ DC Servo được sử dụng cho hai bánh xe chủ động ở phía sau
Trang 25Chương 2: Lựa chọn phương án
2.3 Lựa chọn phương án điều khiển
Có 2 loại điều khiển thông dụng hiện nay là điều khiển tập trung và điều khiển phân tán
Điều khiển tập trung:
Hình 2.4 Sơ đồ điều khiển tập trung
Ưu điểm:
- Chỉ cần dùng 1 VĐK sử dụng cho toàn bộ hệ thống
- Mạch điện nhỏ gọn và tiết kiệm chi phí
- Lập trình không cần giao tiếp với vi điều khiển khác
Nhược điểm:
- Yêu cầu tốc độ xử lí vi điều khiển cao
- Khó lập trình và sửa lỗi đối với hệ thống lớn
Trang 26Chương 2: Lựa chọn phương án
Điều khiển phân tán:
Hình 2.5 Sơ đồ điều khiển phân tán
Ưu điểm:
- VĐK chỉ cần có module làm nhiệm vụ chuyên môn
- Dễ dàng sửa lỗi, lập trình với các hệ thống phức tạp
Nhược điểm:
- Phải giao tiếp giữa các VĐK
- Hệ thống gồm nhiều VĐK, cần tránh xảy ra nhiễu khi giao tiếp
Hệ thống điều khiển xe dò line không quá lớn hay phức tạp, không yêu cầu xử lí quá cao, lập trình khá đơn giản Bên cạnh đó, yêu cầu giá thành thấp nên nhóm lựa chọn phương
án điều khiển tập trung
Trang 27Chương 2: Lựa chọn phương án
2.4 Lựa chọn vi điều khiển
2.4.1 Xác định yêu cầu lựa chọn vi điều khiển
Dựa trên phương án thiết kế đã lựa chọn cho Robot, vi điều khiển có nhiệm vụ thu thập tín hiệu từ các cảm biến, sau đó tiến hành tính toán, điều chỉnh và truyền tín hiệu đến các động cơ
Hiện nay trên thị trường có nhiều dòng vi điều khiển, mỗi dòng có nhưng đặc tính và khả năng khác nhau Tuy nhiên, ta cần lựa chọn dòng vi điều khiển thích hợp để đảm bảo đáp ứng các yêu cầu đặt ra cho Robot, cụ thể:
Số lượng cảm biến tối thiểu đã lựa chọn là 7 nên đọc cảm biến cần có ít nhất 7 ngõ vào Analog
Có hỗ trợ điều chế xung PWM để điều khiển tốc độ động cơ
Có bộ ngắt để đọc tín hiệu Encoder
Bộ điều khiển phân cấp nên phải có hỗ trợ các giao tiếp SPI, I2C hoặc RS232…
2.4.2 Lựa chọn vi điều khiển
Từ những yêu cầu trên, chọn vi điều khiển Arduino Nano CH340 (vi xử lý ATmega368) với đặc điểm:
8 ngõ vào Analog
14 chân Digital, trong đó có 6 chân có PWM
Hỗ trợ giao tiếp I2C, UART, RS232
Có 2 bộ ngắt
Tần số xung clock 16Mhz cho thời gian chu kì lệnh nhanh (62,5ns) hơn thời gian đọc xung encoder bằng ngắt ngoài nên không có hiện tượng trượt xung khi đọc
Trang 28Chương 2: Lựa chọn phương án
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
Như đã trình bày ở trên, nhóm chọn cơ cấu thiết kế sau:
Hình 3.1 Cơ cấu thiết kế
3.1 Lựa chọn bánh xe
Chọn bánh xe chủ động bằng nhựa lốp cao su, bánh bị động là bánh đa hướng
Hình 3.2 Bánh xe chủ động Thông số bánh chủ động:
- Chất liệu: Nhựa, cao su
- Đường kính: 80 mm
- Độ rộng bánh: 30 mm
Trang 29Chương 2: Lựa chọn phương án
Hình 3.3 Bánh cầu Thông số bánh bị động:
- Chất liệu: thép
- Đường kính bánh xe: 12 mm
- Tổng chiều cao chân đế: 15 mm
3.2 Tính toán công suất động cơ
Vận tốc max mong muốn: v = 1m/s
Gia tốc mong muốn: a = 0.5 m/s2
Bán kính bánh xe: R = 4 cm
=> Vận tốc góc bánh xe: ω = 𝑣
𝑅 = 10.04 = 25 rad/s
=> Gia tốc góc bánh xe: ε = 𝑎
𝑅 = 0.50.04 = 12.5 rad/s2
Hình 3.4 Mô hình toán bánh xe
Trang 30Chương 2: Lựa chọn phương án
Momen quán tính của bánh xe đối với tâm bánh xe: I = 1
2𝑚𝑅2 (3.1) Phương trình Định luật II Newton:
Trang 31Chương 2: Lựa chọn phương án
Vậy, momen của động cơ thỏa: τ = 0.312 Nm
Công suất mỗi động cơ là: P = ω
Trang 32Chương 2: Lựa chọn phương án
Hình 3.5 Động cơ DC servo GA25 V1 Bảng 3.2 Thông số động cơ