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

Rôbôt dô* linê đước ư"ng dung rảGt nhiê=u vả* phôC biêGn trông cả"c công xướng, nhả* mả"y vớ"i vải trô* vản chuyêCn hả*ng hô"ả, vảt liêu thêô môt lô trĩ*nh đước thiêGt kêG sảWn mả* không

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO ĐO ÁN CHUYÊN NGÁNH CƠ ĐIÊN TỬ

THIẾT KẾ ROBOT DÒ LINE TẢI HÀNG

Giảng viên hướ"ng dả$n: PGS.TS Ngô Hả* Quảng Thinh Nhô"m sinh viên thưc hiên:

LƠI CÁM ƠN

ĐêC hôả*n thả*nh đô= ả"n chuyên ngả*nh Cớ Điên Tư , chu"ng êm xin gưi lớ*i cảm ớnđêGn Thả=y PGS.TS Ngô Hả* Quảng Thinh đả< tản tĩ*nh hướ"ng dả$n, giảng dảy chu"ng êmtrông suôGt quả" trĩ*nh hôc tảp, nghiên cư"u vả* rê*n luyên đêC cô" thêC thưc hiên tôGt đô= ả"n nả*y

Nhô"m cu<ng xin chản thả*nh cảm ớn đêGn cả"c thả*nh viên vả* cả"c bản trông khôả đả< cu*ng nhảu thảô luản, thu thảp tả*i liêu vả* giu"p đớ< nhảu giải quyêGt cả"c vảGn đê= nảy sinh trông quả" trĩ*nh thưc hiên đô= ả"n

MảAc du* đả< côG gảLng đêC hôả*n thả*nh bảMng cả"c kiêGn thư"c đả< hôc, nhiê=u nguô=n tả*i liêu thảm khảô đả"ng tin cảy, nhưng trông quá trình thưc hiên vả$n cô*n sư hản chêG vê= kiêGn thư"c chuyên môn cu<ng như kinh nghiêm thưc nghiêm nên không trả"nh khôi như<ng sải sô"t RảGt mông sư đô"ng gô"p bả"u cuả quy" Thả=y Cô vả* đôc giả đêC đê= tả*i đước hôả*n thiên hớn

Nhô"m xin chản thả*nh cảm ớn!

TP Hô= Chĩ" Minh, ngả*y 29 thả"ng 11 nảAm 2022

Nhô"m sinh viên thưc hiên

MỤC LỤC

Dảnh muc hĩ*nh ảnh 5

Dảnh sả"ch bảng biêCu 8

CHỬƠNG 1: TIM HIÊQU TOQNG QUÁN 9

1.1 Sớ lước vê= rôbôt dô* linê: 9

1.2 Muc tiêu thiêGt kêG: 9

1.3 Tĩ*m hiêCu vê= cả"c mả$u rôbôt dô* linê: 10

1.4 Thông tin đả=u bả*i: 16

CHỬƠNG 2: ĐÊ XUÁTT,LỬÁ CHON PHỬƠNG ÁN 17

VÁ KÊT HOÁCH TRIÊQN KHÁI THIÊTT KÊT 17

2.1 Phướng ả"n vê= cảGu tru"c xê: 17

2.2 Phướng ả"n vê= bả"nh xê 18

2.3 Phướng ả"n vê= đông cớ 19

2.4 Phướng ả"n vê= Drivêr 21

2.5 Phướng ả"n vê= cảm biêGn 22

2.6 Phướng ả"n vê= giải thuảt xư ly" tĩ"n hiêu cảm biêGn vả* bôG trĩ" cảm biêGn 25

2.7 Phướng ả"n vê= điê=u khiêCn 27

2.8 Phướng ả"n vê= cảGu tru"c điê=u triêCn 29

2.9 Lưả chôn phướng ả"n thiêGt kêG 30

CHỬƠNG 3: THIÊTT KÊT HÊ THOTNG CƠ KHI 31

3.1 Lưả chôn bả"nh xê: 31

3.2 Tĩ"nh tôả"n chôn đông cớ: 32

3.3 Tĩ"nh tôả"n kĩ"ch thướ"c xê: 35

3.4 Yêu cả=u đô= gả" đông cớ: 37

3.5 KiêCm trả bê=n cuả tảGm đêG vả* đô= gả": 39

3.6 Tĩ"nh tôả"n đô đô=ng truc cuả 2 đông cớ: 42

CHỬƠNG 4: THIÊTT KÊT HÊ THOTNG ĐIÊN 49

4.1 Cảm biêGn phôtôtrảnsistôr TCRT5000 49

4.2 Cảm biêGn lôảdcêll TLÁ 220B 58

4.4 Sớ đô= khôGi hê thôGng điên 62

CHỬƠNG 5: LÁP TRINH 66

5.1 Lưả chôn vi điê=u khiêCn: 66

5.2 Giải thuảt điê=u khiêCn: 67

CHỬƠNG 6: THIÊTT KÊT BO ĐIÊU KHIÊQN VÁ MO PHONG 69

CHỬƠNG 7: KÊTT QUÁ THỬC NGHIÊM 91

TÁI LIÊU THÁM KHÁO 95

Dảnh muc hĩ*nh ảnh

Hình 1 1: Sơ đồ sa bàn cho robot phân phối hàng hóa theo khối lượng 9

Hình 1 2: Xe tự hành ACA 11

Hình 1 3: Xe tự hành STI 11

Hình 1 4: Xe tự hành SLA 12

Hình 1 5: Mô hình Steer drive 12

Hình 1 6: Cấu tạo vô lăng khớp nối của AGV steer drive 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: Sơ đồ nguyên lí mô hình xe ba bánh 18

Hình 2 2: Bánh xe V1 18

Hình 2 3: Bánh mắt trâu 19

Hình 2 4: Bánh tự lựa 19

Hình 2 5: Động cơ DC không encoder 20

Hình 2 6: Động cơ DC gắn encoder 20

Hình 2 7: Động cơ bước 20

Hình 2 8: Driver L298N 21

Hình 2 9: Driver TB6612 22

Hình 2 10: Cảm biến Camera 22

Hình 2 11: Cảm biến TCRT5000 23

Hình 2 12: Cảm biến Loadcell 23

Hình 2 13: Cấu tạo mạch bên trong Loadcell 24

Hình 2 14: Nguyên lí hoạt động của Loadcell 25

Hình 2 15: Cảm biến lực dạng film 25

Hình 2 16: Phương pháp sấp xỉ bậc 2 và trọng số 26

Hình 2 17: Phương pháp so sánh 26

Hình 2 18: Các cách bố trí cảm biến 27

Hình 2 19: Các loại vi điều khiển thông dụng 27

Hình 2 20: Mô hình điều khiển tập trung 29

Hình 2 21: Mô hình điều khiển phân cấp 30

Hình 3 1: Bánh xe V3 85mm 31

Hình 3 2: Bánh mắt trâu 32

Hình 3 3: Các lực tác động lên bánh xe 33

Hình 3 4: Mô hình toán khi xe chuyển hướng 35

Hình 3 5: Sơ đồ bố trí trên xe 37

Hình 3 6: Gá động cơ GA25 38

Hình 3 7: Nối trục lục giác 39

Hình 3 8: Chuyển vị của tấm platform 40

Hình 3 9: Ứng suất bên trong tấm platform 40

Hình 3 11: Ứng suất trong gá động cơ 42

Hình 3 12: Mô hình độ đồng trục của hai động cơ 43

Hình 3 13: Độ lệch của hai trục động cơ theo phương Y 43

Hình 3 14: Độ lệch trục 2 động cơ theo phương X 46

Hình 3 15: Mô hình chuỗi kích thước 46

Hình 4 1: Cảm biến TCRT5000 49

Hình 4 2: Cấu hình chân TCRT5000 49

Hình 4 3: Mạch diode của cảm biến 50

Hình 4 4: Đồ thị A,V của diode 50

Hình 4 5: Đồ thị V,A và mạch phototransisto 51

Hình 4 6: Cách đặt cảm biến 51

Hình 4 7: Vùng thu phát của cảm biến TCRT5000 52

Hình 4 8: Bố trí chiều cao cảm biến 52

Hình 4 9: Đo giá trị ADC nền trắng khoảng các từ 1 tới 15mm 53

Hình 4 10: Đo giá trị ADC nền đen khoảng các từ 1 tới 15mm 53

Hình 4 11: Giá trị analog thu về khi di chuyển cảm biến ra xa nền đen 54

Hình 4 12: Giá trị analog khi cho cảm biến ra xa trên nền trắng 55

Hình 4 13: Khoảng cách vùng phát và vùng thu của 2 cảm biến không chồng lên nhau 56

Hình 4 14: Tín hiệu cảm biến khi chưa được calib 57

Hình 4 15: Loadcell 5kg 58

Hình 4 16: Sơ đồ nối dây 59

Hình 4 17: Bộ chuyển đổi HX711 59

Hình 4 18: Lắp đặt test cảm biến Loadcell 60

Hình 4 19: Giá trị Loadcell sau khi calib trả về 60

Hình 4 20: Sơ đồ khối hệ thống điện 63

Hình 4 21: Đồ thị giữa %PWM và RPM vận tốc quay của động cơ 64

Hình 4 22: Đồ thị giữa %PWM và RPM vận tốc quay của động cơ 64

Hình 5 1: Sơ đồ khối chung bộ điều khiển 66

Hình 5 2: Sơ đồ chân vi điều khiển PIC18F4550 67

Hình 5 3: Sa bàn đề bài 67

Hình 5 4: Lưu đồ giải thuật chính 68

Hình 6 1: Mô hình động học của mobile platform 69

Hình 6 2: Sa bàn di chuyển 73

Hình 6 3: Sai số quá trình di chuyển 74

Hình 6 4: Vận tốc robot và tốc độ 2 bánh 74

Hình 6 5: Sa bàn di chuyển 75

Hình 6 6: Sai số quá trình di chuyển 75

Hình 6 7: Vận tốc robot và tốc độ 2 bánh 76

Hình 6 8: Sa bàn di chuyển 77

Hình 6 9: Sai số quá trình di chuyển 77

Hình 6 10: Vận tốc robot và tốc độ 2 bánh 78

Hình 6 11: Sa bàn di chuyển 79

Hình 6 13: Vận tốc robot và tốc độ 2 bánh 80

Hình 6 14: Sa bàn di chuyển 81

Hình 6 15: Sai số quá trình di chuyển 81

Hình 6 16: Vận tốc robot và tốc độ 2 bánh 81

Hình 6 17: Sa bàn di chuyển 82

Hình 6 18: Sai số quá trình di chuyển 82

Hình 6 19: Vận tốc robot và tốc độ 2 bánh 83

Hình 6 20: Sa bàn di chuyển 84

Hình 6 21: Sai số quá trình di chuyển 84

Hình 6 22: Vận tốc robot và tốc độ 2 bánh 85

Hình 6 23: Sa bàn di chuyển 85

Hình 6 24: Sai số quá trình di chuyển 86

Hình 6 25: Vận tốc robot và tốc độ 2 bánh 86

Hình 6 26: Đáp ứng động cơ trái theo thời gian 87

Hình 6 27: Đáp ứng động cơ phải theo thời gian 87

Hình 6 28: Đồ thị đường cong đáp ứng của hệ bậc nhất 88

Hình 6 29: Sơ đồ khối hệ Driver - Động cơ 88

Hình 6 30: Mô hình bộ điều khiển PID trái 89

Hình 6 31: Đáp ứng của động cơ trái sau khi sử dụng bộ điều khiển PID 89

Hình 6 32: Mô hình bộ điều khiển PID phải 90

Hình 6 33: Đáp ứng của động cơ phải sau khi sử dụng bộ điều khiển PID 90

Hình 7 1: Xe dò line sau khi lắp ráp 91

Hình 7 3: Xe dừng ở khu vực tải hàng 91

Hình 7 4: Tới ngã 3 tải 1kg 92

Hình 7 5: Tải 1 kg rẽ lên 92

Hình 7 6: Xe đi hết sa bàn, dừng lại kết thúc 93

Hình 7 7: Tới ngã 3 tải 2 kg 93

Hình 7 8: Tải 2 kg rẽ xuống 94

Hình 7 9: Xe đi hết sa bàn, dừng lại kết thúc 94

Bảng 2 1: So sánh bánh bị động 19

Bảng 2 2: So sánh giữa các động cơ 21

Bảng 2 3: So sánh các loại cảm biến dò line 23

Bảng 2 4: So sánh cảm biến cân nặng 25

Bảng 2 5: So sánh các phương pháp xử lý tín hiệu cảm biến 26

Bảng 2 6: Thông số các loại vi điều khiển 28

Bảng 3 1: Thông số đầu vào cho tính toán chọn động cơ 32

Bảng 3 2: Các thiết bị có trên khung xe 37

Bảng 4 1: Thông số của cảm biến TCRT5000 49

Bảng 4 2: Phương trình calib của 7 cảm biến 58

Bảng 4 3: Thông số của cảm biến loadcell 5kg 58

Bảng 4 4: Thông số bộ chuyển đổi HX711 59

Bảng 4 5: So sánh giữa pin lithium và pin lipo 61

Bảng 4 6: Các thiết bị dùng nguồn điều khiển 61

Bảng 4 7: Các thiết bị dùng nguồn động lực 62

Bảng 5 1: Thông số vi điều khiển Pic18F4550 66

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU TỔNG QUAN

1.1 Sơ lược về robot dò line:

Rôbôt dô* linê lả* môt lôải rôbôt cô" thêC đi thêô đướ*ng vê< cô" sảWn hôảAc cả"c vảt cản, bản đô= đêC rôbôt cô" thêC nhản biêGt vả* di chuyêCn nhảMm muc đĩ"ch đêGn vi trĩ" đêC rả Rôbôt dô* linê đước ư"ng dung rảGt nhiê=u vả* phôC biêGn trông cả"c công xướng, nhả* mả"y vớ"i vải trô* vản chuyêCn hả*ng hô"ả, vảt liêu thêô môt lô trĩ*nh đước thiêGt kêG sảWn mả* không yêu cả=u sư thảm giả cuả côn ngướ*i

Hiên nảy, cô" rảGt nhiê=u thiêGt kêG cớ khĩ" đước thiêGt kêG đêC cải thiên khả nảAng di chuyêCn cuả rôbôt dô* linê như đả"p ư"ng tôGc đô, đô chĩ"nh xả"c bả"m linê, vả* cả"c kiêCu kêGt cảGu phôC biêGn hiên nảy như lả* : cảGu tru"c hải bả"nh, bả bả"nh, bôGn bả"nh, bả"nh xĩ"ch,

ThiêGt kêG rôbôt bả"m đướ*ng cô" khả nảAng bả"m đướ*ng vớ"i đô ôCn đinh tôGt vả* hôả*n thả*nh sả bả*n đu"ng yêu cả=u vớ"i thớ*i giản ngảLn nhảGt cô" thêC

1.2.1 Về xe:

+ TôGc đô di chuyêCn tôGi thiêCu cuả rôbôt: 0,1m/s

+ KhôGi lướng tải tôGi thiêCu rôbôt cô" thêC mảng lả* 2 kg

+ Sải sôG bả"m đướ*ng dả$n (tĩ"nh tư* mê"p trả"i hôảAc mê"p phải cuả linê): ± 3 mm

+ Sải sôG vi trĩ" dư*ng cuôGi đướ*ng dả$n lả* ± 5 mm

+ Trên rôbôt phải đước thiêGt kêG hê thôGng cảm biêGn đêC cô" thêC phả"t hiên rả vảch linê cô" bê= rông 26mm vả* cô" thêC di chuyêCn thêô linê ôCn đinh Cu<ng như trảng bi cảm biêGn nhản diên đước khôGi lướng đêC cô" thêC hôả*n thả*nh yêu cả=u đê= bả*i

1.2.2 Về sa bàn:

Hình 1 1: Sơ đồ sa bàn cho robot phân phối hàng hóa theo khối lượng

+ Mả*u sảLc sả bả*n: TrảLng

+ Mả*u sảLc đướ*ng linê: Đên

+ Bê= rông đướ*ng dả$n: 26mm

+ Sả bả*n lả* mảAt phả\ng

1.2.3 Phân tích sa bàn:

Đô dả*i tướng đôGi Rôbôt cả=n đi:

2000 + 500 + 500π + 800 × 2 × π6 + 1500 = 6409 mm

Vớ"i vản tôGc tôGi thiêCu: 0,1m/s, thớ*i giản tôGi đả lả* 64,09s

Tả nhản thảGy sê< cô" 2 lôải chuyêCn đông khả"c nhảu trên sả bả*n :

- ChuyêCn đông thả\ng: hả=u hêGt cả"c kêGt cảGu cớ khĩ" đê=u phu* hớp

- ChuyêCn đông công (trô*n): ChuyêCn đông chiu ảnh hướng bới lưc quả"n tĩ"nh li tảm Xê sê< dê$ bi trướt khôi đướ*ng đi dô thiêGu lưc mả sả"t hướ"ng tảm, công thư"c cuả lưc mả sả"t Fms=μ.N ĐêC tảAng lưc mả sả"t chô xê không bi trướt, tả cô" thêC thảy đôCi hê sôG bảMng cả"ch muả cả"c lôải bả"nh xê cô" đô bả"m cảô (bả"nh cô" rả<nh, bả"nh cô" gải), hôảAc thiêGt kêG xê cô" trông lướng lớ"n (đêG xê thiêGt kêG bảMng kim lôải)

1.3 Tìm hiểu về các mẫu robot dò line:

1.3.1 Trong công nghiệp:

Xê cô" thêC đảt tôGc đô tôGi đả 0,75 m/s vả* cô" thêC mảng hả*ng lên tớ"i 300kg nên rảGtphu* hớp sư dung đêC vản chuyêCn vảt tư, hả*ng hô"ả trông cả"c nhả* mả"y, xĩ" nghiêp

Hình 1 2: Xe tự hành ACA

b Xe vận chuyển hàng tự động STI-AGV.

STI lả* lôải rôbôt tư hả*nh đước cảGu tảô tư* cả"c thiêGt bi đước nhảp khảCu tư* Đư"c vả* Nhảt Cảm biêGn Sick ản tôả*n 360 đô kêGt hớp vớ"i hê thôGng phả"t hiên vảt cản ÁGV cô" khả nảAng kêGt nôGi vớ"i cả"c hê thôGng quản ly" nhả* mả"y, KêG hôảch sê< đước truyê=n xuôGng ÁGV thông quả cả"c lênh đêC thưc hiên

STI cô" thêC mảng khôGi lướng hả*ng tôGi đả lên tớ"i 350kg vả* đảt tôGc đô tôGi đả 0,6m/s nên hôả*n tôả*n cô" khả nảAng đảm bảô vảGn đê= chuyêCn hả*ng hô"ả trông cả"c

nhả* khô, xĩ" nghiêp.

SLÁM ÁGV sư dung hê dả$n đông vi sải hải bả"nh hôảAc bả"nh lả"i ôCn đinh, vả* đước

thảm chiêGu đinh vi vả* phướng phả"p tĩ"nh tôả"n phu trớ mả< hô"ả vả* đinh vi quê"t đả=u lảsêr đước ả"p dung Điê=u nả*y lả*m chô đô chĩ"nh xả"c đinh vi cảô hớn, khôngcô" bảGt ky* cớ sớ hả tả=ng nả*ô (như gướng phản xả, đinh tư*, v.v.)

SLÁM cô" thêC mảng tải lên đêGn 500kg vả* tôGc đô tôGi đả 1 m/s.Nô" đước thiêGt kêG chô cả"c ư"ng dung vản chuyêCn pảllêt vả* lả* môt trớ thu đảLc lưc chô viêc vản chuyêCn pảllêt lưu trư<

Hình 1 4: Xe tự hành SLA

1.3.2 Phương án thiết kế

Trông thiêGt kêG vê= xê rôbôt chớ hả*ng, cô" 3 phướng thư"c thiêGt kêG chĩ"nh

Steer drive:

Hình 1 5: Mô hình Steer drive

Tảm dich lả* vô lảAng đớn thướ*ng đước chiả thả*nh cả"c mô hĩ*nh bả bả"nh, lả* thiêGtkêG hê thôGng truyê=n đông phôC biêGn nhảGt Nô" chu yêGu dưả vả*ô môt vô lảAng dả$n đông khớ"p nôGi ớ phĩ"ả trướ"c cuả ÁGV như môt bả"nh lả"i vớ"i hải bả"nh xê tiêGp thêô trông cảGu hĩ*nh tảm giả"c Bả"nh trướ"c duy nhảGt đước sư dung đêC vư*ả đả"nh lả"i vư*ả di chuyêCn xê CảGu tru"c truyê=n đông vô lảAng cuả vô lảAng đớn giản vả* chi phĩ" thảGp Vĩ* nô" lả* môt ôC đĩ<ả môt bả"nh, không cả=n phải xêm xê"t sư phôGi hớp cuảđông cớ CảGu tru"c bả bả"nh cô" đô bả"m tôGt hớn vả* yêu cả=u thảGp hớn trên mảAt đảGt, vĩ* vảy nô" phu* hớp chô cả"c dip môi trướ*ng sư dung chung Tuy nhiên, sư nhảnh nhên cuả nô" yêGu hớn môt chu"t, vả* sê< cô" bả"n kĩ"nh quảy vô*ng trông tảy lả"i, cô" thêC đảt đước cả"c chuyêCn đông đớn giản Trông thiêGt kêG nả*y cung cảGp đu khả nảAng cớ đông chô hả=u hêGt cả"c ư"ng dung ÁGV / ÁMR

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

QUAD DRIVE:

Hình 1 7: Mô hình quad drive

Mô hĩ*nh bôGn bả"nh, lả* thiêGt kêG hê thôGng truyê=n đông rảGt phôC biêGn Sư dung 2 đông cớ lả"i vả* 2 đông cớ truyê=n đông ớ phĩ"ả trướ"c vả* sảu dôc phĩ"ả thản xê cuảÁGV Hải bả"nh hải bên tảô nên sư ôCn đinh chô xê

Nô" cu<ng cưc ky* cớ đông, nhưng phư"c tảp hớn cả"c cảGu hĩ*nh ôC đĩ<ả khả"c ChiêGc xêcu<ng cô" thêC chô phê"p xê di chuyêCn thêô hướ"ng bảGt ky*.ĐiêCm chĩ"nh giư<ả cuả xê luôn ớ chĩ"nh giư<ả đướ*ng dả$n hướ"ng ChuyêCn đông 360 ° thêô bảGt ky* hướ"ng nả*ô Mư"c đô cớ đông cảô nhảGt

DIFFERENTIAL DRIVE:

Hình 1 8: Mô hình differential drive

Cu<ng lả* mô hĩ*nh bôGn bả"nh, lả* thiêGt kêG hê thôGng truyê=n đông cu<ng rảGt phôC biêGn Diffêrêntiảl Drivê điê=u khiêCn xê bảMng cả"ch sư dung tôGc đô vi sải vả* hướ"ng cuả

2 bả"nh lả"i Chu"ng bảô gô=m hải đông cớ giảm tôGc chô cả"c bả"nh xê truyê=n đông.Nô" cưc ky* cớ đông vĩ* nô" cô" thêC xôảy tải tảm cuả truc, chuyêCn đông tiêGn vả* lu*i, chuyêCn đông 360 ° ,thêô bảGt ky* hướ"ng nả*ô nhưng đinh vi gô"c cảnh kê"m chĩ"nh xả"c hớn

Hôảt đông tôGt trông cả"c hê thôGng lảAp lải

Quả tĩ*m hiêCu sớ bô vê= cả"c hê thôGng truyê=n đông cuả xê chớ hả*ng (ÁGV) trên, nhản thảGy rảMng đô phư"c tảp vê= kêGt cảGu, cu<ng như viêc điê=u khiêCn cuả 2

phướng thư"c QUÁD & DIFFÊRÊNTIÁL khả" lả* đả"ng kêC sô vớ"i phướng thư"c SINGLÊ Khi vả*ô cuả thĩ* 2 phướng thư"c QUÁD & DIFFÊRÊNTIÁL cô" thêC đi vả*ô vớ"i tôGc đô nhảnh vả* vớ"i bả"n kĩ"nh công nhô lả* nưả thản xê, điê=u đô" hôả*n tôả*n ngước lải vớ"i phướng thư"c SINGLÊ

Vớ"i đảAc điêCm tiêGp xu"c mảAt đướ*ng cuả phướng thư"c SINGLÊ lả* 3 tiêGp xu"c

đướ*ng, thêô đinh ly" 3 điêCm tảô thả*nh 1 mảAp phả\ng thĩ* đô ôCn đinh cuả SINGLÊ sê< hớn 2 phướng thư"c QUÁD & DIFFÊRÊNTIÁL

ĐêC phu* hớp vớ"i tả*i chĩ"nh vả* trông cả"ch điê=u khiêCn, nhô"m sê< chôn hê thôGng truyê=n đông 3 bả"nh nhưng cô" cải biêGn lải đô" lả* 2 đông cớ truyê=n đông ớ phĩ"ả sảu vả* bả"nh phu ớ phĩ"ả trướ"c, sư dung phướng phả"p điê=u khiêCn vi sải

1.3.3 Trong các cuộc thi:

a Xe Fireball.

Hình 1 9: Mô hình xe fireball

Thông sôG ky< thuảt:

+ Cảm biêGn: 8 bô cảm biêGn hô=ng ngôải

+ 4 bả"nh chu đông - 4 đông cớ DC

+ Phả=n trung tảm cuả xê lả* vi điê=u khiêCn Pảrảllảx Prôpêllêr

Hình 1 10: Mô hình xe Usain Volt 2.0

Thông sôG ky< thuảt:

+ Dả$n đông bảMng hải đông cớ riêng biêt bới 2 bả"nh sảu

+ Cảm biêGn: thảnh cảm biêGn hô=ng ngôải 2QTR – 3RC

+ Vản tôGc trung bĩ*nh : 1.1 m/s

 Ửu điêCm: Khả nảAng bả"m linê tôGt, khả nảAng lảt khi vả*ô cuả thảGp, kêGt cảGu đớn giản, dê$ chêG tảô.

 Nhước điêCm: TiêGp xu"c vớ"i mảAt đướ*ng không tôGt (khi đướ*ng chảy không bảMng phả\ng), khô" cuả hớn sô vớ"i xê cuả bảMng hải bả"nh trướ"c nên bả"m đướ*ng kê"m hớn

Tư* như<ng thông tin vê= tôCng quản vả* yêu cả=u tư* đê= bả*i, nhô"m đả< tiêGn hả*nh thiêGt

kêG xê dô* linê vớ"i thông sôG bản đả=u sảu :

+ KhôGi lướng vảt nảAng tôGi thiêCu xê cô" thêC tải đước: 2kg

+ Vản tôGc tôGi thiêCu đảt đước: 0.1 m/s

+ Bả"n kĩ"nh công tôGi thiêCu: 500 mm (thêô sả bả*n)

+ Sải sôG bả"m đướ*ng dả$n (tĩ"nh tư* mê"p trả"i hôảAc mê"p phải cuả linê): ± 3 mm

+ Sải sôG vi trĩ" dư*ng cuôGi đướ*ng dả$n lả* ± 5 mm

+ Thớ*i giản hôả*n thả*nh tôGi đả lả* 70s

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT,LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

VÀ KẾ HOẠCH TRIỂN KHAI THIẾT KẾ

2.1 Phương án về cấu trúc xe:

2.1.1 Xe 4 bánh chủ động:

Trên đướ*ng thả\ng: vản tôGc dả*i cuả xê sê< bảMng vản tôGc dả*i cuả mô$i bả"nh :

𝑣0 =𝑣Trên đướ*ng công:

Khả nảAng chuyêCn hướ"ng: cớ cảGu 4 bả"nh chu đông cô" khả nảAng quảy quảnhtảm cưc tôGc bảMng cả"ch điê=u khiêCn tôGc đô gô"c vả* chiê=u quảy chô mô$i bả"nh =>Khả nảAng chuyêCn hướ"ng tôGt

Đô ôCn đinh khi chuyêCn hướ"ng: Vĩ* cả bôGn bả"nh xê đê=u truyê=n lưc như nhảu,thảy vĩ* chĩ cô" hải bả"nh truyê=n lưc nên tải trông trên mô$i lôGp xê sê< giảm đi =>Cô" thêC sư dung lưc quảy vô*ng cuả cả"c lôGp cô" hiêu quả => Sư quảy vô*ng rảGt ôCnđinh

Xe có th chuy n h ng quanh trung i m tr c ch ng v i v n t c gócể ể ướ đ ể ụ ủ độ ớ ậ ố

ω = v r có th chuy n h ng 90ể ể ướ o , Kh n ng chuy n h ng c a xe là r t t t.ả ă ể ướ ủ ấ ố

K t lu nế ậ : Ch n ph ng án 3 bánh ( 2 bánh ch ng sau và m t bánh b ng tr c)ọ ươ ủ độ ộ ị độ ướ

Hình 2 1: Sơ đồ nguyên lí mô hình xe ba bánh

2.2 Phương án về bánh xe.

2.2.1 Lựa chọn bánh chủ động:

Bả"nh chu đông lả* bô phản trưc tiêGp lả*m xê chuyêCn đông Bả"nh xê phải cô" khảnảAng bả"m đướ*ng tôGt, không trớn trướt, chiu tải ôCn đinh, dê$ thả"ô lảLp vả* thảy thêG

Tư* như<ng yêu cả=u trên, tả cô" thêC sư dung bả"nh xê V1-V3 đêC lả*m bả"nh chu đông chô xê

Hình 2 2: Bánh xe V1

2.2.2 Lựa chọn bánh bị động:

Có hai lo i bánh ạ đượ ử ục s d ng : bánh m t trâu và bánh t l a.ắ ự ự

Bánh m t trâu : c u t o là kh i c u ắ ấ ạ ố ầ đượ đặc t trong rãnh c u có khe h ầ ở Đượclàm t v t li u kim lo i nên b n, bên trong có bi nên di chuy n tr n tru Tuy ừ ậ ệ ạ ề ổ ể ơnhiên bánh này có nh c i m là ch ch y ượ đ ể ỉ ạ được trong môi tr ng ít b i, cát vì ườ ụchúng có th bám vào khe h trong làm k t ho c h bánh.ể ở ổ ẹ ặ ư

Hình 2 3: Bánh mắt trâu

Bánh t l a : Có c i m di chuy n n nh Tuy nhiên khi b lái v n t cự ự đặ đ ể ể ổ đị ẻ ở ậ ố

l n, b lái nhi u l n ho c khi xe kh i ng v i v n t c l n, bánh xe không áp ớ ẻ ề ầ ặ ở độ ớ ậ ố ớ đ

ng k p chi u c a xe s gây hi n t ng tr t, nh h ng n h ng chuy n ng

c a xe.ủ

Hình 2 4: Bánh tự lựa

Bả"nh mảLt trảu Bả"nh tư lưả

- Chiu ảnh hướng bới điê=u kiên

sả bả*n

- KêGt cảGu nhô gôn

- It chiu ảnh hướng bới điê=u kiên

2.3.1 Động cơ DC không có Encoder

ng c i n m t chi u là lo i ng c c dùng r ng rãi trong các h th ng

truy n ng i n ch t l ng cao, d i công su t ng c m t chi u t vài W n ề độ đ ệ ấ ượ ả ấ độ ơ ộ ề ừ đếvài MW ây là lo i ng c a d ng linh ho t, có th áp ng yêu c u momen, Đ ạ độ ơ đ ạ ạ ể đ ứ ầ

t ng t c, và hãm v i t i tr ng n ng.ă ố ớ ả ọ ặ

Hình 2 5: Động cơ DC không encoder

Hình 2 7: Động cơ bước

Ửu NhướcĐông cớ DC

không êncôdêr Dễ thay đổi tốc độ động cơ, có khả năng kéo tải lớn, … Phát ra tiếng ồn, tia lửa điện, nhiễu caoĐông cớ DC cô"

êncôdêr Tốc độ chính xác cao, giá thànhthấp, kích thước nhỏ, dễ điều khiển

Có thể nhiễu tín hiệu encoder, gây ra điều khiển không chính xácĐông cớ bướ"c Điều khiển vòng hở chính xác trong khoảng

moment cho phép

Kích thước lớn, điều khiển có thể bị trượt bước

- th tuy n tính c a xung PWM và t c quay c a ng c t tuy n tính th p.Đồ ị ế ủ ố độ ủ độ ơ đạ ế ấ

- Dòng ra t ng i áp ng ươ đố đ ứ được ngu n dòng ng c tiêu th khi quá t i và kh ồ độ ơ ụ ả ả

- Tuy n tính gi a xung PWM và t c quay c a ng c t tuy n tính caoế ữ ố độ ủ độ ơ đạ độ ế

- Dòng u ra quá nh ,khi ng c quá t i Driver có th s b cháyđầ ỏ độ ơ ả ể ẽ ị

phả"t vả* xư ly"tĩ"n hiêu tư* đướ*ng chảy.Cả"c sênsôr cô" thêC tĩ"ch hớp thả*nh dả<y hôảAcđêC rớ*i.

Hình 2 11: Cảm biến TCRT5000

Cảmêrả Độ chính xác cao và ít bị

xử lý phải nhanh nếu không

sẽ giảm tốc độ của xe Giá thành đắt.

Cảm biêGn hô=ng ngôải Giả" thả*nh rê, giải thuảt

xư ly" đớn giản

Dễ bị nhiễu Tốc độ đáp ứng chậm

( 40𝑢𝑠).

Sai số lớn

Bảng 2 3: So sánh các loại cảm biến dò line

2.5.2 Cảm biến xác định khối lượng

a Loadcell.

Hình 2 12: Cảm biến Loadcell

Cảm biêGn cản nảAng lôảdcêll lả* cảm biêGn cô" thêC chuyêCn đôCi môt lưc, trông lướng thả*nh môt tĩ"n hiêu điên Giả" tri tả"c dung tĩ lê vớ"i sư thảy đôCi điên trớ cảm ư"ng trông cả=u điên trớ, dô đô" trả vê= tĩ"n hiêu điên ả"p tĩ lê Lôảdcêll điên

trớ lả*m viêc dưả vả*ô nguyên ly" ả"p lưc – trớ khả"ng Khi môt tải trông, môt lưc tả"c đông lên cảm biêGn sê< lả*m trớ khả"ng thảy đôCi Sư thảy đôCi trớ khả"ng nả*y dả$n đêGn dư thảy đôCi điên ả"p đả=u rả khi điên ả"p đả=u vả*ô đước cảGp.

Lôảdcêll đước cảGu tảô bới hải thả*nh phả=n lả*: Strảin gảugê vả* Lôảd Strảin gảugê lả* môt điên trớ đảAc biêt, cô" điên trớ thảy đôCi khi bi nê"n hảy kê"ô dả<n vả* đước nuôi bảMng môt nguô=n ôCn đinh Lôảd lả* môt thảnh kim lôải cô" tĩ"nh đả*n hô=i

R = Lρ STrông đô":

R = Điên trớ strảin gảugê (Ohm)

L = Chiê=u dả*i cuả sới kim lôải strảin gảugê (m)

Á = TiêGt diên cuả sới kim lôải strảin gảugê (m2)

ρ = Điên trớ suảGt vảt liêu cuả sới kim lôải strảin gảugê

Khi dảy kim lôải bi lưc tả"c đông sê< thảy đôCi điên trớ

Khi dảy bi lưc nê"n, chiê=u dả*i strảin gảugê giảm, điên trớ sê< giảm xuôGng.Khi dảy bi kê"ô dả<n, chiê=u dả*i strảin gảugê tảAng, điên trớ sê< tảAng lên

Điên trớ thảy đôCi ty lê vớ"i lưc tả"c đông

Nguyên ly" hôảt đông:

Hình 2 13: Cấu tạo mạch bên trong Loadcell

Môt điên ả"p đước cung cảGp chô ngô< vả*ô lôảdcêll (2 gô"c (1) vả* (4) cuả cả=u điên trớ Whêảtstônê) vả* điên ả"p tĩ"n hiêu rả đước đô giư<ả hải gô"c khả"c

Tải trảng thả"i cản bảMng (trảng thả"i không tải), điên ả"p tĩ"n hiêu rả lả* sôG không hôảAc gả=n bảMng không khi bôGn điên trớ đước gảLn phu* hớp vê= giả" tri Khi cô" tải trông hôảAc lưc tả"c đông lên thản lôảdcêll lả*m chô thản lôảdcêll bi biêGn dảng (giả<n hôảAc nê"n), dả$n đêGn sư thảy đôCi vê= chiê=u dả*i vả* tiêGt diên cuả cả"c sới kim

lôải cuả điên trớ strảin gảugê -> thảy đôCi giả" tri điên trớ -> thảy đôCi điên ả"p đả=u rả.

Hình 2 14: Nguyên lí hoạt động của Loadcell

Lôảdcêll Giả" thả*nh rê, dê$ lảp trĩ*nh KêGt cảGu lớ"n hớn cảm

biêGn dảng film, dê$ bi nhiê$u

ĐôGi vớ"i cả"c lôải cảm biêGn quảng, tĩ"n hiêu tướng tư tư* cảm biêGn sê< đước hiêu chuảCn vả* xư lĩ" bảMng cả"c giải thuảt sô sả"nh hôảAc xảGp xĩ đêC tĩ*m rả vi trĩ" tướng đôGicuả rôbôt dô* linê vớ"i tảm đướ*ng linê.

2.6.1 Giải thuật xử lí tín hiệu:

a Phương pháp xấp xỉ

XảGp xĩ rả vi trĩ" cuả xê sô vớ"i tảm đướ*ng linê tư* cả"c tĩ"n hiêu tướng tư tư* cảm biêGn Cô" 3 giải thuảt xảGp xĩ đước giớ"i thiêu đô" lả* xảGp xĩ thêô bảc 2, tuyêGn tĩ"nh vả* thêô trông sôG (Hĩ*nh 1.8) vớ"i sải sôG dô* linê khả"c nhảu ĐảAc điêCm cuả

phướng phả"p nả*y lả* phu thuôc chu yêGu vả*ô thớ*i giản đôc ÁDC tảGt cả cả"c

sênsôr cuả vi điê=u khiêCn, dô đô" thớ*i giản xư ly" sê< lảu hớn phướng phả"p sô sả"nh

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

b Phương pháp so sánh

Du*ng bô sô sả"nh đêC xả"c đinh trảng thả"i đô"ng/ngảLt cuả cả"c sênsôr, sảu đô" suy

rả vi trĩ" xê thêô môt bảng trảng thả"i đả< đinh sảWn Vớ"i phướng phả"p nả*y, sải sôG dô* linê sê< phu thuôc vả*ô thông sôG cuả sênsôr đước sư dung, hảy khôảng cả"ch giư<ả cả"c sênsôr Phướng phả"p nả*y cô" đảAc điêCm phu thuôc chu yêGu vả*ô mư"c ngướ<ng sô sả"nh cuả cả"c sênsôr, dô đô" tôGc đô xư ly" rảGt nhảnh

Hình 2 17: Phương pháp so sánh

Sô sả"nh Tốc độ xử lí nhanh Độ chính xác thấp hơn hơn

XảGp xĩ Độ chính xác cao hơn Tốc độ xử lí không bằng giải thuật so sánh

Bảng 2 5: So sánh các phương pháp xử lý tín hiệu cảm biến

2.6.2 Bố trí cảm biến dò line

Cả"ch bôG trĩ" cảm biêGn sê< tu*y vả*ô hê thôGng mả* sê< cô" 3 phướng phả"p sảLp xêGp:ĐêC điê=u hướ"ng thả*nh công thĩ* sôG lướng cảm biêGn đước sư dung khả" lả* quản trông Cô" nhiê=u cả"ch sảLp xêGp khả thi đước xêm xê"t vả* thưc hiên như sảu

- Thêô đướ*ng thả\ng

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

- Thêô kiêCu mả trản

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

- Thêô kiêCu chư< V

Vớ"i kiêCu bôG trĩ" cảm biêGn nả*y, giu"p chô rôbôt phả"t hiên đước đướ*ng giảônhảu môt cả"ch sớ"m nhảGt, nhưng trông khi lảp trĩ*nh khi vả*ô cuả sê< bi nhiê$u vả* khô" ôCn đinh

Hình 2 18: Các cách bố trí cảm biến

2.7 Phương án về điều khiển

2.7.1 Bộ điều khiển

Hình 2 19: Các loại vi điều khiển thông dụng

a Vi điều khiển:

TôGc đô tôGi đả 12 Clôck cyclê 4 Clôck cyclê 16 Clôck cyclê 1 Clôck cyclê

Bô nhớ" ÊPPROM,

FLÁSH, RÁM

ÊPPROM, FLÁSH, RÁM

ÊPPROM, FLÁSH, RÁM

ÊPPROM, FLÁSH, RÁMĐiên nảAng tiêu

PIC16f88xPIC18fxx8PIC32Mxx

MSP430x1xxMSP430x2xxMSP430x3xx

LPC2148ÁRM Côrtêx M0 đêGn M7

Bảng 2 6: Thông số các loại vi điều khiển

2.7.2 Phương pháp điều khiển

a Phương pháp ON-OFF

BảMng cả"ch cảGp nảAng lướng chô đông cớ (ON) thĩ* đông cớ sê< hôảt đông môtcả"ch tư đông thêô thiêGt kêG tư* trướ"c Khi ngảLt nguô=n nảAng lướng (OFF) đông cớsê<

ngư*ng hôảt đông ĐôGi vớ"i phướng phả"p điê=u khiêCn nả*y cô" ưu điêCm lả* thiêGt kêG điê=u

khiêCn môt cả"ch dê$ dả*ng Tuy vảy nhước điêCm cuả phướng phả"p nả*y lả* tảô chuyêCn

đông đôt ngôt, khô" thiêGt kêG giớ"i hản hả*nh trĩ*nh cuả cả"c đông cớ, không thêC điê=u khiêCn chĩ"nh xả"c.

b.Phương pháp PI,PD,PID

M t ph ng pháp vi tích phân t l (ph ng pháp PID- Proportional Integralộ ươ ỉ ệ ươ

Derivative) là m t c ch ph n h i vòng i u khi n (b i u khi n) t ng quát ộ ơ ế ả ồ đ ề ể ộ đ ề ể ổ đượ s c ử

d ng r ng rãi trong các h th ng i u khi n công nghi p – ph ng pháp PID làụ ộ ệ ố đ ề ể ệ ươ

ph ng pháp ươ đượ ử ục s d ng nhi u nh t trong các b i u khi n ph n h i Ph ngề ấ ộ đ ề ể ả ồ ươ

pháp PID s tính toán giá tr "sai s " là hi u s gi a giá tr o thông s bi n i vàẽ ị ố ệ ố ữ ị đ ố ế đổ

giá tr t mong mu n Tuy nhiên, t ị đặ ố để đạ đượ ếc k t qu t t nh t, các thông s PID sả ố ấ ố ửd ngụtrong tính toán ph i i u ch nh theo tính ch t c a h th ng, ph thu c vào kinhả đ ề ỉ ấ ủ ệ ố ụ ộ nghi m ệ

c a ng i thi t k ủ ườ ế ế

Ph ng pháp PID bao g m 3 thông s riêng bi t, do ó ôi khi nó còn ươ ồ ố ệ đ đ được

g i là i u khi n ba khâu: các giá tr t l , tích phân và o hàm, vi t t t là P, I, và D.ọ đ ề ể ị ỉ ệ đạ ế ắ Giá

tr t l xác nh tác ng c a sai s hi n t i, giá tr tích phân xác nh tác ngị ỉ ệ đị độ ủ ố ệ ạ ị đị độ c a t ng ủ ổcác sai s quá kh , và giá tr vi phân xác nh tác ng c a t c bi n iố ứ ị đị độ ủ ố độ ế đổ sai s B ng ố ằcách i u ch nh 3 h ng s trong gi i thu t c a ph ng pháp PID, ápđ ề ỉ ằ ố ả ậ ủ ươ đ ứng c a tín hi u ủ ệ

u ra c i u ch nh sao cho áp ng c t t nh t v i tín hi u

gian xác l p c ng nh sai s so v i tín hi u mong mu n.ậ ũ ư ố ớ ệ ố

c Phương pháp Fuzzy (Điều khiển mờ)

Ph ng pháp i u khi n m là ph ng pháp i u khi n b t ch c quá trìnhươ đ ề ể ờ ươ đ ề ể ắ ướ

x lý thông tin không rõ ràng và ra quy t nh i u khi n c a con ng i Ph ngử ế đị đ ề ể ủ ườ ươ

pháp này được xây d ng trên lý thuy t t p m th c hi n l p lu n m t cách x p xự ế ậ ờ để ự ệ ậ ậ ộ ấ ỉthay

vì l p lu n chính xác theo lôgic v t c i n Lôgic m cho phép liên thu cậ ậ ị ừ ổ đ ể ờ độ ộ có giá tr ịtrong kho ng óng 0 và 1, và hình th c ngôn t , các khái ni m khôngả đ ở ứ ừ ệ chính xác nh ư

"h i h i", "g n nh ", "khá là" và "r t" C th , nó cho phép quan hơ ơ ầ ư ấ ụ ể ệthành viên không

y gi a thành viên và t p h p Tính ch t này có liên quan n

thông quả cả"c biêGn điê=u khiêCn lả* vản tôGc gô"c ω vả* vản tôGc dả*i v ĐêC xả"c đinh

tĩ"nh ôCn đinh cuả phướng phả"p nả*y tả du*ng kê*m thêô tiêCu chuảCn ôCn đinh Lyảpunôv chô hê phi tuyêGn

2.8 Phương án về cấu trúc điều triển.

2.8.1 Điều khiển theo kiểu tập trung

Mảch chĩ sư dung môt vi điê=u khiêCn đảm nhản tảGt cả cả"c chư"c nảAng nhớ* vả*ô đô" mả* phả=n cư"ng đớn giản Tuy nhiên, không cô" sư chuyên biêt hô"ả nên khô" chô viêc kiêCm trả lô$i chướng trĩ*nh, cả"c chư"c nảAng (tĩ"nh tôả"n rả vản tôGc 2 bả"nh

xê vả* điê=u khiêCn đông cớ đảt vản tôGc mông muôGn) không đước thưc hiên đô=ngthớ*i, khi chư"c nảAng nả*y đảng thưc hiên thĩ* chư"c nảAng khả"c phải đới

Hình 2 20: Mô hình điều khiển tập trung

2.8.2 Điều khiển theo kiểu phân cấp:

Mảch điê=u khiêCn phản cảGp sư dung nhiê=u vi điê=u khiêCn, mô$i vi điê=u khiêCn đảmnhản môt chư"c nảAng riêng Nhớ* đô" cô" sư chuyên biêt hô"ả, mô$i vi điê=u khiêCnchĩ đảm nhản môt công viêc giu"p viêc kiêCm trả lô$i chướng trĩ*nh dê$ dả*ng, cả"cchư"c nảAng đước thưc hiên đô=ng thớ*i, không cả=n phải đới hôảAc bô quả cả"c tả"c

vu ngảLt Tuy nhiên cảGu tru"c phả=n cư"ng phư"c tảp vả* cả=n đảm bảô tĩ"n hiêu giảôtiêGp giư<ả cả"c vi điê=u khiêCn tuyêt đôGi chĩ"nh xả"c, không bi nhiê$u

Hình 2 21: Mô hình điều khiển phân cấp

2.9 Lựa chọn phương án thiết kế.

T các xu t trên, nhóm ti n hành l a ch n ph ng án phù h p.ừ đề ấ ế ự ọ ươ ợ

- S nguyên lý: robot 2 bánh ch ng + 1 bánh b ng.ơ đồ ủ độ ị độ

- Bánh xe ch ng: bánh gi m t c V3ủ độ ả ố

- Bánh xe b ng: bánh m t trâuị độ ắ

- C m bi n dò line: b LED h ng ngo i - Phototransistor (TCRT5000), b ả ế ộ ồ ạ ốtrí theo ki u ể đường th ng và s d ng gi i thu t so sánh tìm ra v trí ẳ ử ụ ả ậ để ị

c a robot so v i ủ ớ đường line

- C m bi n xác nh kh i l ng: Loadcell YZC-133ả ế đị ố ượ

- Động c : ng c DCơ độ ơ có g n encoder (GA25)ắ

- Driver: TB6612

- C u trúc i u khi n: ấ đ ề ể B i u khi n ộ đ ề ể t p trungậ

- Gi i thu t bám line: Ph ng pháp Lyapunovả ậ ươ

- Ổ địn nh t c ng c : Ph ng pháp PIDố độ độ ơ ươ

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ

phướng trĩ*nh đông hôc cuả xê ĐêC trả"nh hiên tướng nả*y vả* tản dung đước đảAc điêCm cuả sớ đô= nguyên ly", bả"nh mảLt trảu đước lưả chôn lả*m bả"nh bi đông

Hình 3 2: Bánh mắt trâu

Thông sôG ky< thuảt:

- ChảGt liêu vô: thê"p

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

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