Báo cáo đo án chuyên ngành cơ điên tử thiết kế robot dò line tải hàng

Khả năng chuyển hướng: Xe có thể chuyển hướng quanh trung điểm trục chủ động với vận tốc góc ω = v r có thể chuyển hướng 90o , Khả năng chuyển hướng của xe là rấttốt... Tuy nhiên khi bẻ

KHOA C KHÍ Ơ

B MÔN C ĐI N T Ộ Ơ Ệ Ử

THI T K ROBOT DÒ LINE T I HÀNG Ế Ế Ả

Gi ng viên h ng d n: ả ướ ẫ PGS.TS Ngô Hà Quang Th nh ị Nhóm sinh viên th c hi n: ự ệ

Hoàng Anh Ng c ọ 1914335 Nguy n Duy Nhân ễ 1914437

Phan Tr ng Nguy n ọ ễ 1914411

Lê Sĩ Nguyên 1914374

TP.H Chí Minh, ngày 29 tháng 11 năm 2022ồ

Đ hoàn thành đ án chuyên ngành C Đi n T , chúng em xin g i l i c m ể ồ ơ ệ ử ử ờ ả

v n đ n y sinh trong quá trình th c hi n đ án ấ ề ả ự ệ ồ

M c dù đã c g ng đ hoàn thành b ng các ki n th c đã h c, nhi u ngu n ặ ố ắ ể ằ ế ứ ọ ề ồtài li u tham kh o đáng tin c y, nhệ ả ậ ưng trong quá trình th c hi n v n còn s h n ự ệ ẫ ự ạ

ch v ki n th c chuyên môn cũng nh kinh nghi m th c nghi m nên không ế ề ế ứ ư ệ ự ệtránh kh i nh ng sai sót R t mong s đóng góp báu c a quý Th y Cô và đ c gi ỏ ữ ấ ự ủ ầ ộ ả

đ đ tài để ề ư c hoàn thi n h n.ợ ệ ơ

Nhóm xin chân thành c m n!ả ơ

TP H Chí Minh, ngày 29 tháng 11 năm 2022ồ

Nhóm sinh viên th c hi nự ệ

Danh m c hình nhụ ả 5

Danh sách b ng bi uả ể 8

CHƯƠNG 1: TÌM HI U T NG QUANỂ Ổ 9

1.1 S l c v robot dò line:ơ ượ ề 9

1.2 M c tiêu thi t k :ụ ế ế 9

1.3 Tìm hi u v các m u robot dò line:ể ề ẫ 10

1.4 Thông tin đ u bài:ầ 16

CHƯƠNG 2: Đ XU T,L A CH N PHỀ Ấ Ự Ọ ƯƠNG ÁN 17

VÀ K HO CH TRI N KHAI THI T KẾ Ạ Ể Ế Ế 17

2.1 Ph ng án v c u trúc xe:ươ ề ấ 17

2.2 Ph ng án v bánh xe.ươ ề 18

2.3 Ph ng án v đ ng c ươ ề ộ ơ 19

2.4 Ph ng án v Driver.ươ ề 21

2.5 Ph ng án v c m bi n.ươ ề ả ế 22

2.6 Ph ng án v gi i thu t x lý tín hi u c m bi n và b trí c m bi nươ ề ả ậ ử ệ ả ế ố ả ế 25

2.7 Ph ng án v đi u khi nươ ề ề ể 27

2.8 Ph ng án v c u trúc đi u tri n.ươ ề ấ ề ể 29

2.9 L a ch n ph ng án thi t k ự ọ ươ ế ế 30

CHƯƠNG 3: THI T K H TH NG C KHÍẾ Ế Ệ Ố Ơ 31

3.1 L a ch n bánh xe:ự ọ 31

3.2 Tính toán ch n đ ng c :ọ ộ ơ 32

3.3 Tính toán kích th c xe:ướ 35

3.4 Yêu c u đ gá đ ng c :ầ ồ ộ ơ 37

3.5 Ki m tra b n c a t m đ và đ gá:ể ề ủ ấ ế ồ 39

3.6 Tính toán đ đ ng tr c c a 2 đ ng c :ộ ồ ụ ủ ộ ơ 42

CHƯƠNG 4: THI T K H TH NG ĐI NẾ Ế Ệ Ố Ệ 49

4.1 C m bi n phototransistor TCRT5000ả ế 49

4.2 C m bi n loadcell TLA 220Bả ế 58

4.3 Ngu n c pồ ấ 60

4.4 S đ kh i h th ng đi nơ ồ ố ệ ố ệ 62

5.1 L a ch n vi đi u khi n:ự ọ ề ể 66

5.2 Gi i thu t đi u khi n:ả ậ ề ể 67

CHƯƠNG 6: THI T K B ĐI U KHI N VÀ MÔ PH NGẾ Ế Ộ Ề Ể Ỏ 69

CHƯƠNG 7: K T QU TH C NGHI MẾ Ả Ự Ệ 91

TÀI LI U THAM KH OỆ Ả 95

Hình 1 1: S đ sa bàn cho robot phân ph i hàng hóa theo kh i l ng ơ ồ ố ố ượ 9

Hình 1 2: Xe t hành ACA ự 11

Hình 1 3: Xe t hành STI ự 11

Hình 1 4: Xe t hành SLA ự 12

Hình 1 5: Mô hình Steer drive 12

Hình 1 6: C u t o vô lăng kh p n i c a AGV steer drive ấ ạ ớ ố ủ 13

Hình 1 7: Mô hình quad drive 13

Hình 1 8: Mô hình differential drive 14

Hình 1 9: Mô hình xe fireball 15

Hình 1 10: Mô hình xe Usain Volt 2.0 15

Hình 2 1: S đ nguyên lí mô hình xe ba bánh ơ ồ 18

Hình 2 2: Bánh xe V1 18

Hình 2 3: Bánh m t trâu ắ 19

Hình 2 4: Bánh t l a ự ự 19

Hình 2 5: Đ ng c DC không encoder ộ ơ 20

Hình 2 6: Đ ng c DC g n encoder ộ ơ ắ 20

Hình 2 7: Đ ng c b c ộ ơ ướ 20

Hình 2 8: Driver L298N 21

Hình 2 9: Driver TB6612 22

Hình 2 10: C m bi n Camera ả ế 22

Hình 2 11: C m bi n TCRT5000 ả ế 23

Hình 2 12: C m bi n Loadcell ả ế 23

Hình 2 13: C u t o m ch bên trong Loadcell ấ ạ ạ 24

Hình 2 14: Nguyên lí ho t đ ng c a Loadcell ạ ộ ủ 25

Hình 2 15: C m bi n l c d ng film ả ế ự ạ 25

Hình 2 16: Ph ng pháp s p x b c 2 và tr ng s ươ ấ ỉ ậ ọ ố 26

Hình 2 17: Ph ng pháp so sánh ươ 26

Hình 2 18: Các cách b trí c m bi n ố ả ế 27

Hình 2 19: Các lo i vi đi u khi n thông d ng ạ ề ể ụ 27

Hình 2 20: Mô hình đi u khi n t p trung ề ể ậ 29

Hình 2 21: Mô hình đi u khi n phân c p ề ể ấ 30

Hình 3 1: Bánh xe V3 85mm 31

Hình 3 2: Bánh m t trâu ắ 32

Hình 3 3: Các l c tác đ ng lên bánh xe ự ộ 33

Hình 3 4: Mô hình toán khi xe chuy n h ng ể ướ 35

Hình 3 5: S đ b trí trên xe ơ ồ ố 37

Hình 3 6: Gá đ ng c GA25 ộ ơ 38

Hình 3 7: N i tr c l c giác ố ụ ụ 39

Hình 3 8: Chuy n v c a t m platform ể ị ủ ấ 40

Hình 3 9: ng su t bên trong t m platform Ứ ấ ấ 40

Hình 3 10: Chuy n v c a gá đ ng c ể ị ủ ộ ơ 41

Hình 3 12: Mô hình đ đ ng tr c c a hai đ ng c ộ ồ ụ ủ ộ ơ 43

Hình 3 13: Đ l ch c a hai tr c đ ng c theo ph ng Y ộ ệ ủ ụ ộ ơ ươ 43

Hình 3 14: Đ l ch tr c 2 đ ng c theo ph ng X ộ ệ ụ ộ ơ ươ 46

Hình 3 15: Mô hình chu i kích th c ỗ ướ 46

Hình 4 1: C m bi n TCRT5000 ả ế 49

Hình 4 2: C u hình chân TCRT5000 ấ 49

Hình 4 3: M ch diode c a c m bi n ạ ủ ả ế 50

Hình 4 4: Đ th A,V c a diode ồ ị ủ 50

Hình 4 5: Đ th V,A và m ch phototransisto ồ ị ạ 51

Hình 4 6: Cách đ t c m bi n ặ ả ế 51

Hình 4 7: Vùng thu phát c a c m bi n TCRT5000 ủ ả ế 52

Hình 4 8: B trí chi u cao c m bi n ố ề ả ế 52

Hình 4 9: Đo giá tr ADC n n tr ng kho ng các t 1 t i 15mm ị ề ắ ả ừ ớ 53

Hình 4 10: Đo giá tr ADC n n đen kho ng các t 1 t i 15mm ị ề ả ừ ớ 53

Hình 4 11: Giá tr analog thu v khi di chuy n c m bi n ra xa n n đen ị ề ể ả ế ề 54

Hình 4 12: Giá tr analog khi cho c m bi n ra xa trên n n tr ng ị ả ế ề ắ 55

Hình 4 13: Kho ng cách vùng phát và vùng thu c a 2 c m bi n không ch ng lên nhau ả ủ ả ế ồ 56

Hình 4 14: Tín hi u c m bi n khi ch a đ c calib ệ ả ế ư ượ 57

Hình 4 15: Loadcell 5kg 58

Hình 4 16: S đ n i dây ơ ồ ố 59

Hình 4 17: B chuy n đ i HX711 ộ ể ổ 59

Hình 4 18: L p đ t test c m bi n Loadcell ắ ặ ả ế 60

Hình 4 19: Giá tr Loadcell sau khi calib tr v ị ả ề 60

Hình 4 20: S đ kh i h th ng đi n ơ ồ ố ệ ố ệ 63

Hình 4 21: Đ th gi a %PWM và RPM v n t c quay c a đ ng c ồ ị ữ ậ ố ủ ộ ơ 64

Hình 4 22: Đ th gi a %PWM và RPM v n t c quay c a đ ng c ồ ị ữ ậ ố ủ ộ ơ 64

Hình 5 1: S đ kh i chung b đi u khi n ơ ồ ố ộ ề ể 66

Hình 5 2: S đ chân vi đi u khi n PIC18F4550 ơ ồ ề ể 67

Hình 5 3: Sa bàn đ bài ề 67

Hình 5 4: L u đ gi i thu t chính ư ồ ả ậ 68

Hình 6 1: Mô hình đ ng h c c a mobile platform ộ ọ ủ 69

Hình 6 2: Sa bàn di chuy n ể 73

Hình 6 3: Sai s quá trình di chuy n ố ể 74

Hình 6 4: V n t c robot và t c đ 2 bánh ậ ố ố ộ 74

Hình 6 5: Sa bàn di chuy n ể 75

Hình 6 6: Sai s quá trình di chuy n ố ể 75

Hình 6 7: V n t c robot và t c đ 2 bánh ậ ố ố ộ 76

Hình 6 8: Sa bàn di chuy n ể 77

Hình 6 9: Sai s quá trình di chuy n ố ể 77

Hình 6 10: V n t c robot và t c đ 2 bánh ậ ố ố ộ 78

Hình 6 11: Sa bàn di chuy n ể 79

Hình 6 12: V n t c robot và t c đ 2 bánh ậ ố ố ộ 79

Hình 6 14: Sa bàn di chuy n ể 81

Hình 6 15: Sai s quá trình di chuy n ố ể 81

Hình 6 16: V n t c robot và t c đ 2 bánh ậ ố ố ộ 81

Hình 6 17: Sa bàn di chuy n ể 82

Hình 6 18: Sai s quá trình di chuy n ố ể 82

Hình 6 19: V n t c robot và t c đ 2 bánh ậ ố ố ộ 83

Hình 6 20: Sa bàn di chuy n ể 84

Hình 6 21: Sai s quá trình di chuy n ố ể 84

Hình 6 22: V n t c robot và t c đ 2 bánh ậ ố ố ộ 85

Hình 6 23: Sa bàn di chuy n ể 85

Hình 6 24: Sai s quá trình di chuy n ố ể 86

Hình 6 25: V n t c robot và t c đ 2 bánh ậ ố ố ộ 86

Hình 6 26: Đáp ng đ ng c trái theo th i gian ứ ộ ơ ờ 87

Hình 6 27: Đáp ng đ ng c ph i theo th i gian ứ ộ ơ ả ờ 87

Hình 6 28: Đ th đ ng cong đáp ng c a h b c nh t ồ ị ườ ứ ủ ệ ậ ấ 88

Hình 6 29: S đ kh i h Driver - Đ ng c ơ ồ ố ệ ộ ơ 88

Hình 6 30: Mô hình b đi u khi n PID trái ộ ề ể 89

Hình 6 31: Đáp ng c a đ ng c trái sau khi s d ng b đi u khi n PID ứ ủ ộ ơ ử ụ ộ ề ể 89

Hình 6 32: Mô hình b đi u khi n PID ph i ộ ề ể ả 90

Hình 6 33: Đáp ng c a đ ng c ph i sau khi s d ng b đi u khi n PID ứ ủ ộ ơ ả ử ụ ộ ề ể 90

Hình 7 1: Xe dò line sau khi l p ráp ắ 91

Hình 7 3: Xe d ng khu v c t i hàng ừ ở ự ả 91

Hình 7 4: T i ngã 3 t i 1kg ớ ả 92

Hình 7 5: T i 1 kg rẽ lên ả 92

Hình 7 6: Xe đi h t sa bàn, d ng l i k t thúc ế ừ ạ ế 93

Hình 7 7: T i ngã 3 t i 2 kg ớ ả 93

Hình 7 8: T i 2 kg rẽ xu ng ả ố 94

Hình 7 9: Xe đi h t sa bàn, d ng l i k t thúc ế ừ ạ ế 94

Danh sách b ng bi u ả ể

B ng 2 2: So sánh gi a các đ ng c ả ữ ộ ơ 21

B ng 2 3: So sánh các lo i c m bi n dò line ả ạ ả ế 23

B ng 2 4: So sánh c m bi n cân n ng ả ả ế ặ 25

B ng 2 5: So sánh các ph ng pháp x lý tín hi u c m bi n ả ươ ử ệ ả ế 26

B ng 2 6: Thông s các lo i vi đi u khi n ả ố ạ ề ể 28

B ng 3 1: Thông s đ u vào cho tính toán ch n đ ng c ả ố ầ ọ ộ ơ 32

B ng 3 2: Các thi t b có trên khung xe ả ế ị 37

B ng 4 1: Thông s c a c m bi n TCRT5000 ả ố ủ ả ế 49

B ng 4 2 ả : Ph ng trình calib c a 7 c m bi n ươ ủ ả ế 58

B ng 4 3: Thông s c a c m bi n loadcell 5kg ả ố ủ ả ế 58

B ng 4 4 ả : Thông s b chuy n đ i HX711 ố ộ ể ổ 59

B ng 4 5: So sánh gi a pin lithium và pin lipo ả ữ 61

B ng 4 6: Các thi t b dùng ngu n đi u khi n ả ế ị ồ ề ể 61

B ng 4 7: Các thi t b dùng ngu n đ ng l c ả ế ị ồ ộ ự 62

B ng 5 1: Thông s vi đi u khi n Pic18F4550 ả ố ề ể 66

CH ƯƠ NG 1: TÌM HI U T NG QUAN Ể Ổ

1.1 S l ơ ượ ề c v robot dò line:

Robot dò line là m t lo i robot có th đi theo đ ng vẽ có s n ho c các v t ộ ạ ể ườ ẵ ặ ậ

c n, b n đ đ robot có th nh n bi t và di chuy n nh m m c đích đ n v ả ả ồ ể ể ậ ế ể ằ ụ ế ịtrí đ ra Robot dò line đ c ng d ng r t nhi u và ph bi n trong các công ể ượ ứ ụ ấ ề ổ ế

x ng, nhà máy v i vai trò v n chuy n hàng hóa, v t li u theo m t l trình ưở ớ ậ ể ậ ệ ộ ộ

đ c thi t k s n mà không yêu c u s tham gia c a con ng i ượ ế ế ẵ ầ ự ủ ườ

Hi n nay, có r t nhi u thi t k c khí đ c thi t k đ c i thi n kh năng diệ ấ ề ế ế ơ ượ ế ế ể ả ệ ảchuy n c a robot dò line nh đáp ng t c đ , đ chính xác bám line, và các ể ủ ư ứ ố ộ ộ

ki u k t c u ph bi n hi n nay nh là : c u trúc hai bánh, ba bánh, b n ể ế ấ ổ ế ệ ư ấ ốbánh, bánh xích,

1.2 M c tiêu thi t k : ụ ế ế

Thi t k robot bám đ ng có kh năng bám đ ng v i đ n đ nh t t và ế ế ườ ả ườ ớ ộ ổ ị ốhoàn thành sa bàn đúng yêu c u v i th i gian ng n nh t có thầ ớ ờ ắ ấ ể

1.2.1 V xe: ề

+ T c đ di chuy n t i thi u c a robot: 0,1m/số ộ ể ố ể ủ

+ Kh i l ng t iố ượ ả t i thi uố ể robot có th mang là ể 2 kg

+ Sai s bám đ ng d n (tính t mép trái ho c mép ph i c a line): ± 3 ố ườ ẫ ừ ặ ả ủmm

+ Sai s v trí d ng cu i đ ng d n là ± 5 mmố ị ừ ố ườ ẫ

+ Trên robot ph i đ c thi t k h th ng c m bi n đ có th phát hi n ả ượ ế ế ệ ố ả ế ể ể ệ

ra v ch line có b r ng ạ ề ộ 26mm và có th di chuy n theo line n đ nhể ể ổ ị Cũng nh trang b c m bi n nh n di n đ c kh i l ng đ có th ư ị ả ế ậ ệ ượ ố ượ ể ểhoàn thành yêu c u đ bài.ầ ề

1.2.2 V sa bàn: ề

Hình 1 1: S đ sa bàn cho robot phân ph i hàng hóa theo kh i l ng ơ ồ ố ố ượ

V i v n t c t i thi u: 0,1m/s, th i gian t i đa là 64,09sớ ậ ố ố ể ờ ố

Ta nh n th y sẽ có ậ ấ 2 lo i chuy n đ ng khác nhau trên sa bàn ạ ể ộ :

- Chuy n đ ng th ng: h u h t các k t c u c khí đ u phù h p ể ộ ẳ ầ ế ế ấ ơ ề ợ

- Chuy n đ ng cong (tròn): Chuy n đ ng ch u nh h ng b i l c quánể ộ ể ộ ị ả ưở ở ựtính li tâm Xe sẽ d b tr t kh i đ ng đi do thi u l c ma sát h ng ễ ị ượ ỏ ườ ế ự ướtâm, công th c c a l c ma sát Fms= N Đ tăng l c ma sát cho xe ứ ủ ự μ ể ựkhông b tr t, ta có th thay đ i h s b ng cách mua các lo i bánh ị ượ ể ổ ệ ố ằ ạ

xe có đ bám cao (bánh có rãnh, bánh có gai), ho c thi t k xe có tr ngộ ặ ế ế ọ

l ng l n (đ xe thi t k b ng kim lo i).ượ ớ ế ế ế ằ ạ

Xe đ c d n đ ng b ng t tính có u đi m n đ nh, giá thành th p h n các ượ ẫ ườ ằ ừ ư ể ổ ị ấ ơ

ph ng pháp khác B khung đ c gia công t m , c ng v ng t v t li u có cươ ộ ượ ỉ ỉ ứ ữ ừ ậ ệ ơtính t t và tu i th cao ố ổ ọ

Xe có th đ t t c đ t i đa 0,75 m/s và có th mang hàng lên t i 300kg nên ể ạ ố ộ ố ể ớ

r t phù h p s d ng đ v n chuy n v t t , hàng hóa trong các nhà máy, xí ấ ợ ử ụ ể ậ ể ậ ưnghi p.ệ

Hình 1 2: Xe tự hành ACA

b Xe v n chuy n hàng t đ ng STI-AGV ậ ể ự ộ

STI là lo i robot t hành đ c c u t o t các thi t b đ c nh p kh u t Đ cạ ự ượ ấ ạ ừ ế ị ượ ậ ẩ ừ ứ

và Nh t C m bi n Sick an toàn 360 đ k t h p v i h th ng phát hi n v t ậ ả ế ộ ế ợ ớ ệ ố ệ ậ

c n AGV có kh năng k t n i v i các h th ng qu n lý nhà máy, K ho ch sẽ ả ả ế ố ớ ệ ố ả ế ạ

đ c truy n xu ng AGV thông qua các l nh đ th c hi n ượ ề ố ệ ể ự ệ

STI có th mang kh i l ng hàng t i đa lên t i 350kg và đ t t c đ t i đaể ố ượ ố ớ ạ ố ộ ố 0,6 m/s nên hoàn toàn có kh năng đ m b o v n đ chuy n hàng hóa trong ả ả ả ấ ề ểcác nhà kho, xí nghi pệ

Hình 1 3: Xe tự hành STI

c Xe t hành AGV SLAM BFQ960-500 ự

SLAM AGV s d ng h d n đ ng vi sai hai bánh ho c bánh lái n đ nh, và ử ụ ệ ẫ ộ ặ ổ ị

đ c áp d ng cho c nh v i nh ng thay đ i môi tr ng nh và đi u ki n m tượ ụ ả ớ ữ ổ ườ ỏ ề ệ ặ

đ t t ng đ i t t Các đ ng vi n trong môi tr ng đ c s d ng đ tham ấ ươ ố ố ườ ề ườ ượ ử ụ ểchi u đ nh v và ph ng pháp tính toán ph tr mã hóa và đ nh v quét đ u ế ị ị ươ ụ ợ ị ị ầ

laser đ c áp d ng Đi u này làm cho đ chính xác đ nh v cao h n, không có ượ ụ ề ộ ị ị ơ

b t kỳ c s h t ng nào (nh g ng ph n x , đinh t , v.v.) ấ ơ ở ạ ầ ư ươ ả ạ ừ

SLAM có th mang t i lên đ n 500kg và t c đ t i đa 1 m/s.Nó đ c thi t kể ả ế ố ộ ố ượ ế ếcho các ng d ng v n chuy n pallet và là m t tr th đ c l c cho vi c v n ứ ụ ậ ể ộ ợ ủ ắ ự ệ ậchuy n pallet l u tr ể ư ữ

Hình 1 4: Xe tự hành SLA

1.3.2 Ph ươ ng án thi t k ế ế

Trong thi t k v xe robot ch hàng, có 3 ph ng th c thi t k chínhế ế ề ở ươ ứ ế ế

Steer drive:

Hình 1 5: Mô hình Steer drive

T m d ch là vô lăng đ n th ng đ c chia thành các mô hình ba bánh, là ạ ị ơ ườ ượthi t k h th ng truy n đ ng ph bi n nh t Nó ch y u d a vào m t vô ế ế ệ ố ề ộ ổ ế ấ ủ ế ự ộlăng d n đ ng kh p n i phía tr c c a AGV nh m t bánh lái v i hai bánh ẫ ộ ớ ố ở ướ ủ ư ộ ớ

xe ti p theo trong c u hình tam giác Bánh tr c duy nh t đ c s d ng đ ế ấ ướ ấ ượ ử ụ ể

v a đánh lái v a di chuy n xe C u trúc truy n đ ng vô lăng c a vô lăng đ n ừ ừ ể ấ ề ộ ủ ơ

gi n và chi phí th p Vì nó là m t đĩa m t bánh, không c n ph i xem xét s ả ấ ộ ổ ộ ầ ả ự

ph i h p c a đ ng c C u trúc ba bánh có đ bám t t h n và yêu c u th p ố ợ ủ ộ ơ ấ ộ ố ơ ầ ấ

h n trên m t đ t, vì v y nó phù h p cho các d p môi tr ng s d ng chung ơ ặ ấ ậ ợ ị ườ ử ụTuy nhiên, s nhanh nh n c a nó y u h n m t chút, và sẽ có bán kính quay ự ẹ ủ ế ơ ộvòng trong tay lái, có th đ t đ c các chuy n đ ng đ n gi n Trong thi t k ể ạ ượ ể ộ ơ ả ế ếnày cung c p đ kh năng c đ ng cho h u h t các ng d ng AGV / AMR.ấ ủ ả ơ ộ ầ ế ứ ụ

Hình 1 6: Cấu tạo vô lăng khớp nối của AGV steer drive

QUAD DRIVE:

Hình 1 7: Mô hình quad drive

Mô hình b n bánh, là thi t k h th ng truy n đ ng r t ph bi n S d ng 2 ố ế ế ệ ố ề ộ ấ ổ ế ử ụ

đ ng c lái và 2 đ ng c truy n đ ng phía tr c và sau d c phía thân xe ộ ơ ộ ơ ề ộ ở ướ ọ

c a AGV Hai bánh hai bên t o nên s n đ nh cho xe ủ ạ ự ổ ị

Nó cũng c c kỳ c đ ng, nh ng ph c t p h n các c u hình đĩa khác Chi c ự ơ ộ ư ứ ạ ơ ấ ổ ế

xe cũng có th cho phép xe di chuy n theo h ng b t kỳ.Đi m chính gi a c aể ể ướ ấ ể ữ ủ

xe luôn chính gi a đ ng d n h ng Chuy n đ ng 360 ° theo b t kỳ ở ữ ườ ẫ ướ ể ộ ấ

h ng nào M c đ c đ ng cao nh t.ướ ứ ộ ơ ộ ấ

DIFFERENTIAL DRIVE:

Hình 1 8: Mô hình differential drive

Cũng là mô hình b n bánh, là thi t k h th ng truy n đ ng cũng r t ph ố ế ế ệ ố ề ộ ấ ổ

bi n Differential Drive đi u khi n xe b ng cách s d ng t c đ vi sai và ế ề ể ằ ử ụ ố ộ

h ng c a 2 bánh lái Chúng bao g m hai đ ng c gi m t c cho các bánh xe ướ ủ ồ ộ ơ ả ốtruy n đ ng.ề ộ

Nó c c kỳ c đ ng vì nó có th xoay t i tâm c a tr c, chuy n đ ng ti n và ự ơ ộ ể ạ ủ ụ ể ộ ếlùi, chuy n đ ng 360 ° ,theo b t kỳ h ng nào nh ng đ nh v góc c nh kém ể ộ ấ ướ ư ị ị ạchính xác h n.ơ

v i t c đ nhanh và v i bán kính cong nh là n a thân xe, đi u đó hoàn toàn ớ ố ộ ớ ỏ ử ề

ng c l i v i ph ng th c SINGLE.ượ ạ ớ ươ ứ

V i đ c đi m ti p xúc m t đ ng c a ph ng th c SINGLE là 3 ti p xúc ớ ặ ể ế ặ ườ ủ ươ ứ ế

đ ng, theo đ nh lý 3 đi m t o thành 1 m p ph ng thì đ n đ nh c a ườ ị ể ạ ặ ẳ ộ ổ ị ủ

SINGLE sẽ h n 2 ph ng th c QUAD & DIFFERENTIAL.ơ ươ ứ

Đ phù h p v i tài chính và trong cách đi u khi n, nhóm sẽ ch n h th ng ể ợ ớ ề ể ọ ệ ốtruy n đ ng 3 bánh nh ng có c i bi n l i đó là 2 đ ng c truy n đ ng phíaề ộ ư ả ế ạ ộ ơ ề ộ ởsau và bánh ph phía tr c, s d ng ph ng pháp đi u khi n vi sai.ụ ở ướ ử ụ ươ ề ể

 Nh c đi m: b n đ ng c nên t n kém v m t chi phí, khi cua d x y ra ượ ể ố ộ ơ ố ề ặ ễ ả

hi n t ng tr t bánh, gi i thu t đi u khi n ph c t p.ệ ượ ượ ả ậ ề ể ứ ạ

b Xe Usain Volt 2.0.

Hình 1 10: Mô hình xe Usain Volt 2.0

Thông s kỹ thu t: ố ậ

+ D n đ ng b ng hai đ ng c riêng bi t b i 2 bánh sau ẫ ộ ằ ộ ơ ệ ở

+ C m bi n: thanh c m bi n h ng ngo i 2QTR – 3RC ả ế ả ế ồ ạ

+ V n t cậ ố trung bình : 1.1 m/s

 Ưu đi m: Kh năng bám line t t, kh năng l t khi vào cua th p, k t c u ể ả ố ả ậ ấ ế ấ

đ n gi n, d ch t oơ ả ễ ế ạ

 Nh c đi m: Ti p xúc v i m t đ ng không t t (khi đ ng ch y không ượ ể ế ớ ặ ườ ố ườ ạ

b ng ph ng), khó cua h n so v i xe cua b ng hai bánh tr c nên bám ằ ẳ ơ ớ ằ ướ

đ ng kém h n.ườ ơ

1.4 Thông tin đ u bài: ầ

T nh ng thông tin v t ng quan và yêu c u t đ bài, nhóm đã ti n hành ừ ữ ề ổ ầ ừ ề ếthi tế

k xe dò line v i thông s ban đ u sau :ế ớ ố ầ

+ Kh i l ng v t n ng t i thi u xe có th t i đ c: 2kgố ượ ậ ặ ố ể ể ả ượ

+ V n t c t i thi u đ t đ c: 0.1 m/sậ ố ố ể ạ ượ

+ Bán kính cong t i thi u: 500 mm (theo sa bàn)ố ể

+ Sai s bám đ ng d n (tính t mép trái ho c mép ph i c a line): ± 3 ố ườ ẫ ừ ặ ả ủmm

+ Sai s v trí d ng cu i đ ng d n là ± 5 mmố ị ừ ố ườ ẫ

+ Th i gian hoàn thành t i đa là 70sờ ố

Kh năng chuy n h ng: c c u 4 bánh ch đ ng có kh năng quay quanhả ể ướ ơ ấ ủ ộ ảtâm c c t c b ng cách đi u khi n t c đ góc và chi u quay cho m i bánh =>ự ố ằ ề ể ố ộ ề ỗ

Kh năng chuy n h ng t t.ả ể ướ ố

Đ n đ nh khi chuy n h ng: Vì c b n bánh xe đ u truy n l c nh nhau,ộ ổ ị ể ướ ả ố ề ề ự ưthay vì ch có hai bánh truy n l c nên t i tr ng trên m i l p xe sẽ gi m đi =>ỉ ề ự ả ọ ỗ ố ả

Có th s d ng l c quay vòng c a các l p có hi u qu => S quay vòng r t ể ử ụ ự ủ ố ệ ả ự ấn

Kh năng chuy n h ng: Xe có th chuy n h ng quanh trung đi m tr cả ể ướ ể ể ướ ể ụ

ch đ ng v i v n t c góc ủ ộ ớ ậ ố ω = v r có thể chuyển hướng 90o, Kh năng ả

tốc của xe bằng với vận tốc tâm mỗi bánh xe chủ động

Khả năng chuyển hướng:

Xe có thể chuyển hướng quanh trung điểm trục chủ động với vận tốc góc

ω = v r có thể chuyển hướng 90o , Khả năng chuyển hướng của xe là rấttốt

Kết luận: Chọn phương án 3 bánh ( 2 bánh chủ động sau và một bánh

năng bám đ ng t t, không tr n tr t, ch u t i n đ nh, d tháo l p và thay ườ ố ơ ượ ị ả ổ ị ễ ắ

làm từ vật liệu kim loại nên bền, bên trong có ổ bi nên di chuyển trơn tru Tuy nhiên bánh này có nhược điểm là chỉ chạy được

trong môi trường ít bụi, cát vì chúng có thể bám vào khe hở trong

ổ làm kẹt hoặc hư bánh

Hình 2 3: Bánh mắt trâu

Bánh tự lựa : Có đặc điểm di chuyển ổn định Tuy nhiên khi bẻ lái

ở vận tốc

lớn, bẻ lái nhiều lần hoặc khi xe khởi động với vận tốc lớn, bánh

xe không đáp ứng kịp chiều của xe sẽ gây hiện tượng trượt, ảnh hưởng đến hướng chuyển động của xe

Động cơ điện một chiều là loại động cơ được dùng rộng rãi trong các hệ thống

truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ một

chiều từ vài W đến vài MW Đây là loại động cơ đa dạng linh hoạt,

có thể đáp ứng yêu cầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng

Hình 2 5: Động cơ DC không encoder

quá lớn so với yêu cầu của xe, nếu gặp vật cản có thể sẽ bị trượt bước gây sai số.

Đ ng c b cộ ơ ướ Điều khiển vòng hở chính xác trong khoảng

moment cho phép

Kích thước lớn, điều khiển có thể bị trượt bước

Bảng 2 2: So sánh gi a các đ ng c ữ ộ ơ

2.4 Ph ươ ng án v Driver ề

2.4.1 Driver L298N

- Nguồn áp vào: 12V

- Nguồn dong ra của một cầu là: 2A

- Đồ thị tuyến tính của xung PWM và tốc độ quay của động cơ đạttuyến tính thấp

- Dòng ra tương đối đáp ứng được nguồn dòng động cơ tiêu thụ khi quá tải và khả năng tuyến tính vẫn có thể đáp ứng tốt cho động cơ hoạt động ổn định

Hình 2 8: Driver L298N

2.4.2 Driver TB6612

- Nguồn áp vào: 12V

- Nguồn dòng đầu ra lớn nhất: 1.2A

- Tuyến tính giữa xung PWM và tốc độ quay của động cơ đạt độ tuyến tính cao

- Dòng đầu ra quá nhỏ,khi động cơ quá tải Driver có thể sẽ bị cháy

Hình 2 10: Cảm biến Camera

b C m bi n h ng ngo i: ả ế ồ ạ

Led h ng ngo i sẽ gi m n i tr khi có b c x h ng ngo i chi u vào B c xồ ạ ả ộ ở ứ ạ ồ ạ ế ứ ạ

h ng ngo i t led phát g p màu đen c a đ ng line sẽ ph n chi u l i đ c ồ ạ ừ ặ ủ ườ ả ế ạ ượled thu t o ra tín hi u đi n áp, k t h p nhi u c p led h ng ngo i thu phát và ạ ệ ệ ế ợ ề ặ ồ ạ

x lý tín hi u đi n áp đ c v ta bi t đ c v trí t ng đ i c a xe so v i ử ệ ệ ọ ề ế ượ ị ươ ố ủ ớ

đ ng line.ườ

M t s lo i c m bi n th ng dùng: Các c m bi n TSOP382, TSOP384, …độ ố ạ ả ế ườ ả ế ểthu sóng IR, các module QTRX-HD-07, QTR-8, QTR-1, TCRT5000, ….có th thuểphát và x lýtín hi u t đ ng ch y.Các sensor có th tích h p thành dãy ử ệ ừ ườ ạ ể ợ

ho c đ r i.ặ ể ờ

Hình 2 11: Cảm biến TCRT5000

Camera Độ chính xác cao và ít bị

nhiễu Cần xử lý nhiều, đòi hỏi bộ

xử lý phải nhanh nếu không

sẽ giảm tốc độ của xe Giá thành đắt.

C m bi n h ng ngo iả ế ồ ạ Giá thành r , gi i thu t ẻ ả ậ Dễ bị nhiễu

C m bi n cân n ng loadcellả ế ặ  là c m bi n có th chuy n đ i m t l c, tr ng ả ế ể ể ổ ộ ự ọ

l ng thành m t tín hi u đi n Giá tr tác d ng t l v i s thay đ i đi n tr ượ ộ ệ ệ ị ụ ỉ ệ ớ ự ổ ệ ở

c m ng trong c u đi n tr , do đó tr v tín hi u đi n áp t l Loadcell đi n ả ứ ầ ệ ở ả ề ệ ệ ỉ ệ ệ

tr làm vi c d a vào nguyên lý áp l c – tr kháng Khi m t t i tr ng, m t l c ở ệ ự ự ở ộ ả ọ ộ ựtác đ ng lên c m bi n sẽ làm tr kháng thay đ i S thay đ i tr kháng này ộ ả ế ở ổ ự ổ ở

d n đ n d thay đ i đi n áp đ u ra khi đi n áp đ u vào đ c c p.ẫ ế ự ổ ệ ầ ệ ầ ượ ấ

Loadcell đ c c u t o b i hai thành ph n là: Strain gauge và Load.ượ ấ ạ ở ầ Strain gauge là m t đi n tr đ c bi t, có đi n tr thay đ i khi b nén hay kéo dãn và ộ ệ ở ặ ệ ệ ở ổ ị

đ c nuôi b ng m t ngu n n đ nh.ượ ằ ộ ồ ổ ị Load là m t thanh kim lo i có tính đàn ộ ạ

h i.ồ

R = Lρ STrong đó:

R = Đi n tr strain gauge (Ohm)ệ ở

L = Chi u dài c a s i kim lo i strain gauge (m)ề ủ ợ ạ

A = Ti t di n c a s i kim lo i strain gauge (mế ệ ủ ợ ạ 2)

ρ = Đi n tr su t v t li u c a s i kim lo i strain gaugeệ ở ấ ậ ệ ủ ợ ạ

Khi dây kim lo i b l c tác đ ng sẽ thay đ i đi n trạ ị ự ộ ổ ệ ở

Khi dây b l c nén, chi u dài strain gauge gi m, đi n tr sẽ gi m xu ng.ị ự ề ả ệ ở ả ốKhi dây bi kéo dãn, chi u dài strain gauge tăng, đi n tr sẽ tăng lênề ệ ở

Đi n tr thay đ i t l v i l c tác đ ng.ệ ở ổ ỷ ệ ớ ự ộ

Nguyên lý ho t đ ng:ạ ộ

Hình 2 13: Cấu tạo mạch bên trong Loadcell

M t đi n áp đ c cung c p cho ngõ vào loadcell (2 góc (1) và (4) c a c u ộ ệ ượ ấ ủ ầ

đi n tr Wheatstone) và đi n áp tín hi u ra đ c đo gi a hai góc khác ệ ở ệ ệ ượ ữ

T i tr ng thái cân b ng (tr ng thái không t i), đi n áp tín hi u ra là s khôngạ ạ ằ ạ ả ệ ệ ố

ho c g n b ng không khi b n đi n tr đ c g n phù h p v giá tr Khi có ặ ầ ằ ố ệ ở ượ ắ ợ ề ị

t i tr ng ho c l c tác đ ng lên thân loadcell làm cho thân loadcell b bi n ả ọ ặ ự ộ ị ế

d ng (giãn ho c nén), d n đ n s thay đ i v chi u dài và ti t di n c a các ạ ặ ẫ ế ự ổ ề ề ế ệ ủ

s i kim lo i c a đi n tr strain gauge -> thay đ i giá tr đi n tr -> thay đ i ợ ạ ủ ệ ở ổ ị ệ ở ổ

Hình 2 15: Cảm biến lực dạng film

Loadcell Giá thành r , d l p trình.ẻ ễ ậ K t c u l n h n c m ế ấ ớ ơ ả

bi n d ng film, d b ế ạ ễ ịnhi u.ễ

X p x ra v trí c a xe so v i tâm đ ng line t các tín hi u t ng t t c m ấ ỉ ị ủ ớ ườ ừ ệ ươ ự ừ ả

bi n Có 3 gi i thu t x p x đ c gi i thi u đó là x p x theo b c 2, tuy n ế ả ậ ấ ỉ ượ ớ ệ ấ ỉ ậ ếtính và theo tr ng s (Hình 1.8) v i sai s dò line khác nhau Đ c đi m c a ọ ố ớ ố ặ ể ủ

ph ng pháp này là ph thu c ch y u vào th i gian đ c ADC t t c các ươ ụ ộ ủ ế ờ ọ ấ ảsensor c a vi đi u khi n, do đó th i gian x lý sẽ lâu h n ph ng pháp so ủ ề ể ờ ử ơ ươsánh

Hình 2 16: Phương pháp sấp xỉ bậc 2 và trọng số

b Ph ng pháp so sánh ươ

Dùng b so sánh đ xác đ nh tr ng thái đóng/ng t c a các sensor, sau đó suy ộ ể ị ạ ắ ủ

ra v trí xe theo m t b ng tr ng thái đã đ nh s n V i ph ng pháp này, sai sị ộ ả ạ ị ẵ ớ ươ ố

dò line sẽ ph thu c vào thông s c a sensor đ c s d ng, hay kho ng cáchụ ộ ố ủ ượ ử ụ ả

gi a các sensor Ph ng pháp này có đ c đi m ph thu c ch y u vào m c ữ ươ ặ ể ụ ộ ủ ế ứ

ng ng so sánh c a các sensor, do đó t c đ x lý r t nhanh.ưỡ ủ ố ộ ử ấ

Hình 2 17: Phương pháp so sánh

So sánh Tốc độ xử lí nhanh Độ chính xác thấp hơn hơn

X p xấ ỉ Độ chính xác cao hơn Tốc độ xử lí không bằng giải thuật so sánh

Bảng 2 5: So sánh các ph ng pháp x lý tín hi u c m bi n ươ ử ệ ả ế

2.6.2 B trí c m bi n dò line ố ả ế

Cách b trí c m bi n sẽ tùy vào h th ng mà sẽ có 3 ph ng pháp s p x p:ố ả ế ệ ố ươ ắ ế

Đ đi u h ng thành công thì s l ng c m bi n đ c s d ng khá là quan ể ề ướ ố ượ ả ế ượ ử ụ

tr ng Có nhi u cách s p x p kh thi đ c xem xét và th c hi n nh sau.ọ ề ắ ế ả ượ ự ệ ư

- Theo đ ng th ng ườ ẳ

Hai cảm biến ở giữa với mục đích hướng dòng hai cảm biến 2 bên với mục đích phát hiện đường giao nhau Đạt được hai yêu cầu chính và sử dụng ít cảm biến

- Theo ki u ma tr n ể ậ

Là phương pháp khả thi để đạt mục đích hướng dòng và phát hiện đường giao nhau Nhưng ở đây sử dụng quá nhiều cảm biến và không thực sự cần thiết

- Theo ki u ch V ể ữ

V i ki u b trí c m bi n này, giúp cho robot phát hi n đ c đ ng ớ ể ố ả ế ệ ượ ườgiao nhau m t cách s m nh t, nh ng trong khi l p trình khi vào cua sẽ ộ ớ ấ ư ậ

Đ r ng BUSộ ộ 8 Bit 8/16/32 Bit 16 Bit 32/64 Bit

T c đ t i đaố ộ ố 12 Clock cycle 4 Clock cycle 16 Clock cycle 1 Clock cycle

B nhộ ớ EPPROM,

FLASH, RAM

EPPROM, FLASH, RAM

EPPROM, FLASH, RAM

EPPROM, FLASH, RAM

Đi n năng tiêuệ

PIC16f88xPIC18fxx8PIC32Mxx

MSP430x1xxMSP430x2xxMSP430x3xx

LPC2148ARM Cortex M0 đ n M7ế

Bảng 2 6: Thông s các lo i vi đi u khi n ố ạ ề ể

2.7.2 Ph ươ ng pháp đi u khi n ề ể

phương pháp được sử dụng nhiều nhất trong các bộ điều khiển phản hồi Phương

pháp PID sẽ tính toán giá trị "sai số" là hiệu số giữa giá trị đo thông số biến đổi và

giá trị đặt mong muốn Tuy nhiên, để đạt được kết quả tốt nhất, các thông số PID sử dụng trong tính toán phải điều chỉnh theo tính chất của

hệ thống, phụ thuộc vào kinh nghiệm của người thiết kế

Phương pháp PID bao gồm 3 thông số riêng biệt, do đó đôi khi nó còn được

gọi là điều khiển ba khâu: các giá trị tỉ lệ, tích phân và đạo hàm, viết tắt là P, I, và D Giá trị tỉ lệ xác định tác động của sai số hiện tại, giá trị tích phân xác định tác động của tổng các sai số quá khứ, và giá trị vi phân xác định tác động của tốc độ biến đổi sai số Bằng cách điều chỉnh 3 hằng số trong giải thuật của phương pháp PID, đáp ứng của tín hiệu đầu ra được điều chỉnh sao cho đáp ứng được tốt nhất với tín hiệumong muốn về thời gian xác lập cũng như sai số so với tín hiệu mong muốn

c Ph ng pháp Fuzzy (Đi u khi n m ) ươ ề ể ờ

Phương pháp điều khiển mờ là phương pháp điều khiển bắt chước quá trình

xử lý thông tin không rõ ràng và ra quyết định điều khiển của con người Phương

pháp này được xây dựng trên lý thuyết tập mờ để thực hiện lập luận một cách xấp xỉ thay vì lập luận chính xác theo lôgic vị từ cổ điển Lôgic mờ cho phép độ liên thuộc có giá trị trong khoảng đóng 0 và 1,

và ở hình thức ngôn từ, các khái niệm không chính xác như "hơi hơi",

"gần như", "khá là" và "rất" Cụ thể, nó cho phép quan hệ thành viên không đầy đủ giữa thành viên và tập hợp Tính chất này có liên quan đến tập mờ và lý thuyết xác suất

d Ph ng pháp Lyapunov ươ

B đi u khi n này xem xét 3 sai s c a robot và line theo ph ng ti p tuy n,ộ ề ể ố ủ ươ ế ếtheo ph ng pháp tuy n và theo góc l ch gi a robot v i line đ đi u khi n ươ ế ệ ữ ớ ể ề ểrobot

thông qua các bi n đi u khi n là v n t c góc ế ề ể ậ ố ω và v n t c dài ậ ố v Đ xác đ nh ể ịtính n đ nh c a ph ng pháp này ta dùng kèm theo ti u chu n n đ nh ổ ị ủ ươ ể ẩ ổ ịLyapunov cho h phi tuy n.ệ ế

2.8 Ph ươ ng án v c u trúc đi u tri n ề ấ ề ể

2.8.1 Đi u khi n theo ki u t p trung ề ể ể ậ

M ch ch s d ng m t vi đi u khi n đ m nh n t t c các ch c năng nh vào ạ ỉ ử ụ ộ ề ể ả ậ ấ ả ứ ờ

đó mà ph n c ng đ n gi n Tuy nhiên, không có s chuyên bi t hóa nên khó ầ ứ ơ ả ự ệcho vi c ki m tra l i ch ng trình, các ch c năng (tính toán ra v n t c 2 ệ ể ỗ ươ ứ ậ ốbánh xe và đi u khi n đ ng c đ t v n t c mong mu n) không đ c th c ề ể ộ ơ ạ ậ ố ố ượ ự

hi n đ ng th i, khi ch c năng này đang th c hi n thì ch c năng khác ph i ệ ồ ờ ứ ự ệ ứ ả

đ i.ợ

Hình 2 20: Mô hình điều khiển tập trung

2.8.2 Đi u khi n theo ki u phân c p: ề ể ể ấ

M ch đi u khi n phân c p s d ng nhi u vi đi u khi n, m i vi đi u khi nạ ề ể ấ ử ụ ề ề ể ỗ ề ể

đ m nh n m t ch c năng riêng Nh đó có s chuyên bi t hóa, m i vi đi uả ậ ộ ứ ờ ự ệ ỗ ềkhi n ch đ m nh n m t công vi c giúp vi c ki m tra l i ch ng trình dể ỉ ả ậ ộ ệ ệ ể ỗ ươ ễdàng, các ch c năng đ c th c hi n đ ng th i, không c n ph i đ i ho c bứ ượ ự ệ ồ ờ ầ ả ợ ặ ỏqua các tác v ng t Tuy nhiên c u trúc ph n c ng ph c t p và c n đ m b oụ ắ ấ ầ ứ ứ ạ ầ ả ảtín hi u giao ti p gi a các vi đi u khi n tuy t đ i chính xác, không b nhi u.ệ ế ữ ề ể ệ ố ị ễ

Hình 2 21: Mô hình điều khiển phân cấp

- Cảm biến xác định khối lượng: Loadcell YZC-133

- Động cơ: động cơ DC có gắn encoder (GA25)

- Driver: TB6612

- Cấu trúc điều khiển: Bộ điều khiển tập trung

- Giải thuật bám line: Phương pháp Lyapunov

- Ổn định tốc độ động cơ: Phương pháp PID

tr c quay và tr c bánh gây ra hi n t ng shopping-cart làm nh h ng đ n ụ ụ ệ ượ ả ưở ế

ph ng trình đ ng h c c a xe Đ tránh hi n t ng này và t n d ng đ c ươ ộ ọ ủ ể ệ ượ ậ ụ ượ

đ c đi m c a s đ nguyên lý, bánh m t trâu đ c l a ch n làm bánh b ặ ể ủ ơ ồ ắ ượ ự ọ ị

đ ng.ộ

Để xe chuyển động được, động cơ có vai trò cung cấp moment cho bánh xe.

Quá trình xe chuyển động chịu ảnh hưởng của khối lượng xe, lực ma sát giữa bánh xe

Thời gian tăng tốc mong muốn 2 s

Khối lượng tải ước lượng 3 kg

Bảng 3 1: Thông số đầu vào cho tính toán chọn động cơ

Các lực tác động lên bánh xe chủ động:

Hình 3 3: Các lực tác động lên bánh xe

Gia tốc của xe là:

Gia tốc góc:

Moment quán tính bánh xe gần đúng theo công thức:

Phương trình định luật 2 Newton theo phương ngang

Phương trình cân bằng moment quanh tâm bánh xe:

Ta tính được moment tác dụng lên mỗi bánh xe:

Số vòng quay của động cơ:

Vận tốc góc:

Công suất động cơ cần cung cấp :

: công suất động cơ

Dựa vào công suất và số vòng quay của động cơ đã tính được, ta lựa chọn động cơ JGA25 với

Thông số kĩ thuật của động cơ JGA25-280 :

- Điện áp cấp cho động cơ hoạt động: 3-12 V

- Điện áp cấp cho encoder hoạt động: 3.3 V

- Đĩa encoder 11 xung, hai kênh A-B

- Tỉ số truyền qua hộp giảm tốc: 1:21.3

- Đường kính động cơ: 25mm

- Chiều dài động cơ: 52mm

3.3.Tính toán kích thước xe:

a) Chiều cao trọng tâm xe:

Để xe không bị lật khi ôm cua do tác dụng của lực li tâm

Hình 3 4: Mô hình toán khi xe chuyển hướng

Mô hình toán khi xe chuyển hướng:

: lực li tâm

: trọng lực

: lực ma sát

: trọng tâm xe

: tâm quay khi xe bị lật

: chiều cao trọng tâm xe

: bán kính cong nhỏ nhất

Để xe không bị lật, moment do lực li tâm phải nhỏ hơn moment sinh ra do trọng lực quanh tâm quay :

Với tổng chiều dài hai động cơ là

Chọn sơ bộ khoảng cách giữa 2 tâm bánh xe là

Ta tính được:

Tỉ lệ chiều rộng / dài vào khoảng: 0.38-0.6

Ta chọn chiều dài thân xe là 245 mm

b) Kích thước khung xe:

Mặt đế có kích thước

STT Tên thiết bị Số lượng Kích thước

Bảng 3 2: Các thiết bị có trên khung xe

Sơ đồ bố trí trên xe:

Hình 3 5: Sơ đồ bố trí trên xe

3.4.Yêu cầu đồ gá động cơ:

Kích thước chi tiết gá lựa chọn theo kích thước mặt bích động cơ

Chọn vật liệu là nhôm

Gá động cơ GA25 trên thị trường:

Hình 3 6: Gá động cơ GA25

- Mối ghép giữa đồ gá và mặt bích động cơ:

Là mối ghép cố định, cần bảo đảm độ định tâm Chi tiết ghép có khối lượng nhỏ

nên ta chọn kiểu lắp giữa mặt bích động cơ với đồ gá là kiểu lắp trung gian Mối lắp trung gian được sử dụng đối với mối ghép cố định nhưng chi tiết cần tháo lắp và đảm bảo độ định tâm tốt các chi tiết lắp ghép

- Mối ghép giữa trục động cơ và nối trục:

Đây là mối ghép cần độ chính xác đồng tâm và có chi tiết kẹp phụ, ta chọn kiểu lắp lỏng

Hình 3 7: Nối trục lục giác

3.5.Kiểm tra bền của tấm đế và đồ gá:

a) Kiểm tra bền của mặt đế :

Kích thước mặt đế:

Vật liệu: mica

Tải phân bố 30N (bằng khối lượng lớn nhất của xe đã đặt ra)

Nội dung mô phỏng: kiểm tra độ biến dạng với tiêu chí biến dạng không vượt quá 0.5mm và ứng suất