Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và điều khiển ROBOT cắt cỏ

31 4.2.1 Tínhătoánădungăl ngăđi n căquyăchoăđ ngăc ăđi n truy năđ ng ..... Nh ̃ngăcôngătrốnhătiê ̣nănghiăhiê ̣nă đa ̣i, bêăthê, t aăl cătrênăm tăc nhăquanăthiênănhiênăt oănênăm tăńtăđ̣p

M C L C

Trang t a Trang

Ch ngă1 T NG QUAN 1

1.1 Nhu cầu c t c 1

1.2 Nghiên cứu trongăn c 3

1.3 Nghiên cứuăn c ngoài 3

1.4 M căđíchănghiênăcứuăđ tài 4

1.5 Nhi m v nghiên cứu củaăđ tài 5

1.6 Gi i h n củaăđ tài 5

1.7 Ph ngăphápănghiênăcứu 6

Ch ng 2 THI T K C ăKHệ 7

2.1 Quy trình c t c t i Vi t Nam 7

2.2 Thi t k h th ng cho Robot 8

2.2.1 Phân tích, ch n d ng di chuy n 8

2.2.2 Phân tích ch n k t c u chung của RBCC 10

2.2.3 S ăđ đ ng của RBCC 11

2.3 Thi t k b ph n c t 12

2.4 Thi t k b ph n thu gom 13

2.5 Thi t k b ph năkhungăđ 15

2.5.1 C u trúc t ng quát 15

2.5.2 Bánh truy năđ ng 15

2.5.3 Thi t k khung 18

2.6 Thi t k b ph năthayăđ i chi u cao c t 21

Ch ngă3 Đ NG H C,ăĐ NG L C H C,ăTệNHăTOỄNăĐ NGăC ă TRUY NăĐ NG VÀ QU Đ O DI CHUY N 22

3.1 Đ ng h c cho Robot 22

3.2 Đ ng lực h c cho Robot 24

3.3 Tínhătoánăđ ngăc truy năđ ng 27

3.4 Quỹ đ o chuy năđ ng 29

Ch ngă4 THI T K H TH NGăĐI NăVÀăĐI U KHI N 30

4.1 Gi i thi u h th ngăđi n 30

4.2 Các thi t b trong h th ngăđi n 31

4.2.1 Tínhătoánădungăl ngăđi n căquyăchoăđ ngăc ăđi n truy năđ ng 31

4.2.2 Viăđi u khi n 32

4.2.3 M ch công su t 32

4.2.4 Các thi t b c m bi n và b trí l păđặt 33

4.3 K t qu các thi t b trong h th ngăđi n 37

4.4 Gi i thi u v đi u khi n 38

4.5 Đi u khi n quỹ đ o c t 39

4.6 Đi u khi n t căđ c t 39

4.7 L pătrìnhăđi u khi n RBCC 40

Ch ngă5 CH T O, TH C NGHI M VÀ K T QU 43

5.1 Ch t oăc ăkhí 43

5.2 Ch t o h th ngăđi u khi n 43

5.3 Thực nghi m 44

5.4 K t qu thực nghi m 45

5.4.1 C ăkhí 45

5.4.2 Thực nghi m Robot ch y th ng 45

5.4.3 Thực nghi m Robot chuy năh ng 46

5.4.4 Ch tăl ng c 47

5.4.5 Th i gian c t và nhân công 49

5.4.6 Thực nghi m hi u su t c t 49

Ch ngă6 K T LU N 50

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1:C n n trong hình ph i c nhătòaănhƠătrungătơmătr ngăĐ i H căS ăPh m

Kỹ Thu t Thành Ph H Chí Minh 1

Hình 1.2: Các d ng máy c t c doăng iăđi u khi n 2

Hình 1.3: RobotăcĕtăcỏăcôngătyăKyodoăAmericaă[26] 3

Hình 2.1: Ng iălaoăđ ngăđangăc t và thu gom c 7

Hình 2.2: Quy trình c t c 8

Hình 2.3: Hai d ng chuy năđ ng của robot tự hành 9

Hình 2.4:C u trúc t ng quát của RBCC 10

Hình 2.5: S ăđ nguyên lý ho t đ ng của RBCC 12

Hình 2.6: Hình d ng của dao c t 13

Hình 2.7:C m thu gom 14

Hình 2.8: Chuy năđ ngăcóăh ng của c khi b dao c t 14

Hình 2.10: Các d ng b trí bánh xe di chuy n 16

Hình 2.11: Bánh xe s d ng cho RBCC 18

Hình 2.12:Thi t k k t c u của khung 19

Hình 2.13:Thi t k k t c u của khung 19

Hình 2.14:K t qu phân tích t i tr ngătácăđ ng lên khung 20

Hình 2.15: K t c u và hình dáng của b ph nthayăđ i chi u cao c t 21

Hình 3.1: Môăhìnhăđ ng h c của RBCC 22

Hình 3.2:H lựcătácăđ ng lên RBCC 28

Hình 3.3: Gi i pháp v quỹ đ o di chuy n 29

Hình 4.1:H th ngăđi n trong RBCC 30

Hình 4.2:S ăđ nguyên lý của m ch công su t 33

Hình 4.3:T ng th khu vực RBCC thực hi n quá trình c t c 34

Hình 4.4:H th ng c m bi n của RBCC 35

Hình 4.5: V trí của c m bi năđi nătr ng trên RBCC 36

Hình 4.6:C u t o của Encoder 37

Hình 4.7:S ăđ kh i th hi n sự truy n dữ li u giữa các thi t b trong h th ngăđi n

của RBCC 38

Hình 4.8:S ăđ kh i h th ngăđi u khi năh ng di chuy n 39

Hình 4.9: S ăđ kh i h th ngăđi u khi n t căđ củaăđ ngăc 40

Hình 4.10: L uăđ gi i thu tăđi u khi n 42

Hình 5.1: K t qu thi t k và ch t oăc ăkhí 43

Hình 5.2: B c m bi n dây 43

Hình 5.3: Các bo m ch trong b đi u khi n 44

Hình 5.4: K t qu thực nghi m của RBCC 44

Hình 5.5: Quỹ đ o lý thuy t và thực t của Robot 45

Hình 5.6:Bi uăđ giá tr tr v của la bàn theo th iăgianăkhiăđiăth ng 46

Hình 5.7:Đ th v góc l ch khi chuy n h ng 47

Hình 5.8:Đ th hi u su t c t theo s lần thực nghi m 49

DANH SÁCH CÁC B NG

B ng 5.1:Thôngăsôăkỹăthuơ ̣tăcủaăRobotăcĕtăcỏăđƣăthi t k 45

Ch ngă1

T NG QUAN 1.1 Nhu c ầu c t c

Nhuăcơuăđ ̣căsôngăvaălamăviê ̣cătrongăkhôngăgianăthiênănhiênălaănhuăcơuăcơnăthiêtăđ i v i cu c s ng củaăconăng i ngƠyănay Nh ̃ngăcôngătrốnhătiê ̣nănghiăhiê ̣nă

đa ̣i, bêăthê, t aăl cătrênăm tăc nhăquanăthiênănhiênăt oănênăm tăńtăđ̣păhƠiăhòaăv ă

mĕ ̣tăkiênătruc , thơnăthiê ̣năv iămôiătr ng , giúpăăchoăconăng iăluônăcoăcảmăgiacătho iămái, mát mẻ, trongălƠnhătrongăđ i s ng của mình

Nhuăcơuăcóămô ̣tăc nhăquanăthiênănhiênăbênăcacăcôngătrốnhăkiênătrucărô ̣ngăl nă

nh ătr ngăho ̣c , công viên, nhƠă …đ iăv iăth ăgi iăkhôngăcònăm iăl Tuy nhiên, đôiăv iăViê ̣tăNamăđơyălƠăv năđ đangăđ c quan tơm,ăđặc bi tălƠă ̉ăcacăkhuăcôngănghiê ̣p, khuăđôăthi ̣, thƠnhăph Hiê ̣nănay, Viê ̣tăNamăcoănhiêuăcôngătyăcơyăxanh ,ăc ăs hoa ki ng cây c nhăđ ̣căthanhălơ ̣păđểăphụcăvụăchoănhuăcơuăt o mỹ quanăđ̣p, trong lƠnh…ngayăcangătĕng Cácăcôngătrốnhăcông cô ̣ngănh ăđ ngăxa , tr ngăho ̣c, công viên, bê ̣nhăviê ̣n…ăđêuăcoăcacăcôngătrốnhăcơyăxanhăbênăca ̣nh Trong không gian thiên nhiênăơyădiê ̣nătốchăchiêmăchủăyêuălaăcỏălamănên , c n n chi m m t không gian l n

của công trình cây xanh, chúng góp phần chủ y u vào mỹ quan chung củaăc ăs h

tầng (Hình 1.1)

Hình 1.1:C n n trong hình ph i c nhătòaănhƠătrungătơmătr ngăĐ i H căS ă

Ph m Kỹ Thu t Thành Ph H Chí Minh

Chi m m t di n tích l n trên toàn b côngătrìnhănênăviê ̣căchĕmăsocăcỏăđ giữ

đ c ńtăđ̣p và sức s ng của c lƠăr t quan tr ng t vi c tr ng,ăbónăphơn,ăt iăn c choăđ n vi c c t t a Công vi cănƠyămơtănhiêuăth iăgianăvaănhơnăcông So v i các cây c nh khác c n n chi m m t di n tích l n, bên c nhăđóăt căđ sinhătr ng của

c l i nhanh nên vi c c t taăđ c t chứcăth ng xuyên kho ng 1 tháng m t lần [24].ăĐ i v i các công trình công c ng l n ph i cần nhi uălaoăđ ngăđ thực hi n

vi c c t c , bên c nhăđóăcôngăvi c c t c hầu h t di n ra ngoài tr i nên nhăh ng nhi uăđ n sức kh e của ng iălaoăđ ng Hi n nay hầu h t các công ty cây xanh vi c

c t c n năđ c thực hi n b ng các máy phát c cầm tay (Hình 1.2a), máy c t c đẩy tay ( Hình 1.2b)ădoăng iălaoăđ ng trực ti p s d ng

a C t c b ng máy c t cầm tay b C t c b ng máy c tăđẩy tay

Hình 1.2: Các d ng máy c t c doăng iăđi u khi n

Vi cădùngăcácămáyămócăđ c t c đƣăgi măđiăr t nhi u công sức củaăng i lao

đ ng so v iăph ngăphápăc t c b ng tay Tuy nhiên, công vi cănƠyăđ c thực hi n nhi u lần, lặpăđiălặp l i, không gian làm vi c ngoài tr i, v n còn s d ng nhi u lao

đ ng là con ng i.ăĐ ng th i, máy c t c t o ra nhi u tác h i trực ti pălênăng i lao

đ ngănh ăti ng n,ăđ rung, nhi tăđ , khí th i…lƠmăchoăch tăl ng s ng củaăng i laoăđ ng suy gi m, là nguyên nhân của nhi uăcĕnăb nh ti m ẩn v lâu dài Vi c h n

ch laoăđ ng làm vi c ngoài tr i là cần thi tăđ ng iălaoăđ ng không còn làm vi c trongă môiătr ngăkhóă khĕn,ă nhăh ng x uă đ n sức kh e củaăconăng i Vì v y

vi c thi t k RBCCcó th thay th conăng i là m t nhu cầu cần thi t

1.2 Nghiên c uătrongăn c

Mặc dù nhu cầu v c t c n năđ i v iăn c ta là r t cần thi t, công vi c c t c

chủ y u b ng các máy móc cầnă conă ng i trực ti p v nă hƠnh.ă Choă đ n nay, t

những thông tin thu th p qua các t p chí khoa h c và công ngh , ngu n thông tin

c p thành ph , c pănhƠăn c, vi c c t c hầu h t hi n nay là s d ng máy c t c

cầm tay, máy c t c đẩyătayăch aăcóămáyămócănƠoăthayăth ng iălaoăđ ng,ăng i laoăđ ng v n c t b ng tay hoặc các máy c t c đ c c i ti n s d ngăđi năđ gi m

b t ti ng năvƠărungăđ ngătácăđ ngălênăng iălaoăđ ng Nghiên c uătrongăn căvêăRBCC v năch aăcó.ăHi n nay, m t dự án nghiên cứu v RBCC cũngăđangăb căđầu

đ c nghiên cứu thực hi n do TS Cái Vi tăAnhăDũngăcôngătácăt iătr ng Đ i H c

S ăPh m Kỹ Thu t Thành Ph H Chí Minh thực hi n

1.3 Nghiên c uăn c ngoài

Đ iăv iăn căngoƠi ,ăđ tài v máyăc tăc ălƠăđ tài không m i, máy c t c đƣă

đ c nghiên cứu nhi u, qua th iăgianăđƣăc i ti n v i nhi u m u mã, chủng lo i và

đ căth ngăm i hóa Tuy nhiên, những nghiên cứu v Robotăcĕtăcỏă thì v n còn nhi u h n ch

Hình 1.3: Robotăcĕtăco ̉ăcôngătyăKyodoăAmericaă [26]

RBCC của nhà sáng ch Fabrizio Bernini [14], sáng ch nƠyăđƣăđ c s n xu t

b i công ty Kyodo America (Hình 1.3) Robot ho tăđ ng dựaăvƠoănĕngăl ng t Pin

12 V - 24 V.ăL i c tăđ c l p trực ti păvƠoăđ ngăc ăđi n, chuy năđ ng c t xoay tròn, không có máng thu gom nên c phần c b c t không thoát ra ngoài mà b c t thành nhi uămƣnhăr iăxu ng th m c đƣăc t làm c n tr sự sinhătr ng của c Robot di chuy n b ng 4 bánh truy năđ ngănênătínhăc ăđ ng của Robot th p khi

r trái ph i K t c u của Robot nh , gầm Robot th p nên lực c n gây ra trên Robot

l n làm h n ch sự chuy năđ ngăvƠătiêuăhaoănĕngăl ng.ăH ng di chuy năđ c xác

đ nh dựaăvƠoăđ cao của c đƣăc tăvƠăch aăc t nh vào các c m bi năđ căđặtăd i thân Robot Tuy nhiên, khi c t, c n m kh păn iănênăd làm cho Robot không xác

đ nhăđ căh ngăđi.ăRobotăđ c thi t k v i công su t nh nên phù h p v i nhu

cầu h giaăđìnhăvƠăth m c có m tăđ và chi u cao c th p

RBCC của nhà sáng ch ThomasăM.ăMessinaă[17]ăăđ c thi t k s d ngănĕngă

l ng t b ngu n pin Robot di chuy n b ng hai bánh truy năđ ng phía sau và hai bánh tự lựaăphíaătr c, tuy nhiên b năbánhăkhôngăcóăc ăc uăđ m b o b n bánh ti p xúc v i n n làm cho Robot khó di chuy n.ăL i dao c t của Robot xoay tròn d ng thanh đ c l p trực ti păvƠoăđ ngăc ăphíaăd i thân Robot Robot có k t c u nh , Robotăđ c thi t k v i công su t nh nên khó di chuy n, phù h p v i nhu cầu h giaăđìnhăvƠăth m c có m tăđ và chi u cao c th p

RBCC của nhà sáng ch RaymondăJ.ăRafaelsă[20]ăđ c thi t k v i hai bánh truy năđ ng phía sau và hai bánh tự lựaăphíaătr c, tuy nhiên b năbánhăkhôngăcóăc ă

c uăđ m b o b n bánh ti p xúc v i n n làm cho Robot khó di chuy n.ăNĕngăl ng

c t và di chuy n s d ng ngu năđi n DC t pin.ăL i dao c t nh đ c l p vào cán dao xoay tròn nh vào b truy năđai.ăV i thi t k này, vi c c t c d b xót l i n u

t căđ dao c t và t căđ di chuy n của Robot không h p lý và m i lầnăRobotăđiăquaăthì c s b l i c t ch điăquaăhaiălần Robot di chuy n nh vào h th ng d năh ng

b ngăph ngăphápăsự ngĕn c n tia h ng ngo i của c ngĕnăquáătrìnhătruy n nh n giữaăđầuăphátăvƠăđầu thu V i thi t k này, h th ng d năh ng r tăđ b c đƣăc t

ch n l i tia h ng ngo i vì trong quá trình c t c nĕmăkh păn i,ăcóăkhiăv ng vào đầu phát và thu nên vi căđi u khi năh ngăđiăb ngăph ngăphápănƠyăkhóăđ tăđ c

đ chính xác

1.4 M căđíchănghiênăc uăđ tài

V i Vi t Nam, nhu cầu v RBCC r t cần thi t,ăch aăcóănghiênăcứu nào v RBCC.ăĐ i v iăn c ngoài, các k t qu nghiên cứu củaăn c ngoài v n còn h n ch Kíchăth c Robot nh nên ch ph c v đ c cho nhu cầu c t các lo i c có kích

th că vƠă đ cao th p,ă đ i v i c có m tă đ dày, r m r p thì vi c di chuy n của

Robotă khóă khĕn;ă K t c uă c ă khíă ch aă đ m b o t t cho kh nĕngă diă chuy n của Robot, tr ngăl ng th p nên Robot d dàng b đ iăh ngădoătácăđ ng của các ngo i

lực trong quá trình ho tăđ ng; M t s Robot không có b ph n thu gom nên khi c

c t xong làm gi m sự sinhătr ng của c ; Công su t còn th p nên không th c t

nhữngăn iănh ăcôngăviên,ătr ng h c, công s …

Đ tƠiăđ c thực hi n v i m căđíchănghiênăcứu, thi t k , ch t oăvƠăđi u khi n RBCC nh m thay th conăng i thực hi n công vi c c t c , kh c ph c các h n ch

v kíchăth c, công su t c t, gi i pháp d năh ng củaăcácăđ tƠiăđƣănghiênăcứu, góp

phần vào vi c nghiên cứu RBCC đ đápăứng nhu cầuătrongăn c

1.5 Nhi m v nghiên c u c aăđ tài

Đ thực hi năđ c m căđíchăcủaăđ tài, RBCC cần ph iăđ c nghiên cứu và thi t k các b ph năc ăkhíăđ thực hi năđ c các chứcănĕngămƠăng iălaoăđ ng c t

c thực hi n.ăĐơyăchínhălƠăcácăc ăc u ch p hành thực hi n các công vi cănh ăc t c , thuăgom…thayăth conăng i Khi thi t k c ăkhí đƣăhoƠnăthƠnh,ăRBCC cầnăđ c nghiên cứu h th ngă đi nă vƠă đi u khi n Trong nhi m v này, cầnă đ aă raă đ c

ph ngăánăgi i h n vùng c c t,ăđ aăraăđ căph ngăánăxácăđ nhăh ng di chuy n

và x lýăđ d năh ng cho Robot di chuy n theo m t quỹ đ o,ăkhiăđóăRobotăm i có

th c t h t di n tích bên trong vùng gi i h n Sau khi hoàn thành thi t k phầnăc ăkhí và phầnăđi u khi n ta cần ti n hành thực nghi măđ ki m chứng k t qu đƣăthi t

k t, t đóăcóăc ăs đ đánhăgiáămứcăđ đ tăđ c của m căđích đ tài

1.6 Gi i h n c aăđ tài

Vi c c t c đ c thực hi n v i nhi u m că đíchăvƠăđi u ki n làm vi c khác nhauănh :ăc t c ph c v cho s n xu t nông nghi p, c t c ph c v cho vi c t o thành mỹ quană môiă tr ng,ă choă cácă khuă vuiă ch i,ă th thao…,ă c t c trong môi

tr ng ẩmă t,ăkhôăráo,ăđ i d c…ăB căđầu nghiên cứuănênăđ tài không nghiên

cứuăđ Robot thực hi n h t t t c yêu cầu làm vi c mà gi i h năđ tài nghiên cứu là RBCCđ c thi t k đ ph c v cho vi c c t c n n,ătrongămôiătr ng khô ráo, b ng

ph ng,ăkhôngăcóăcácăch ng ng i v t trong vùng c t c

Qua các tài li u, kinh nghi m củaăcácăcôngătyăchĕmăsócăcơyăc nh [24], công

vi c xén, t a c n n là công vi c cần thi tăvƠăđ nh kỳ đ duyătrố m t th m c b năđ̣p,

có sức s ng t t Th i gian c t xén c tùy thu c vào t ng lo i c , th i ti t, v i những

lo i c có t căđ sinhătr ng nhanh thì th i gian c t kho ng 10 ậ 15 ngày c t m t

lần, v i những lo i c có t căđ sinhătr ng ch m thì th i gian c t kho ng 20 ậ 45 ngày c t m t lần Tùy theo m căđíchăs d ng và sức s ng của c t i th iăđi m c t

mà chi u cao c t khác nhau Ví d th m c sân golf chi u cao c 1 ậ 2 cm, c trên sân bóng 2 ậ 3 cm, c công viên 3 ậ 4ăcm.ăRobotăđ c ch t o gi i h n chi u cao

c t t 10 ậ 80 mm Theo quan sát, kinh nghi m củaăng i thực hi n c t c khi s

d ng máy c t c đẩy tay, t că đ di chuy n t iă đaă 20ă ậ 30 m/phút.ă Trongă đ tài RBCC đ c thi t k v i t că đ t iă đaă 30ă m/ă phút.ă Đ tài k th a các thành qu nghiên cứu v các máy c t c đƣăcóănh ăđ ngăc ,ăăl i dao c t Do v yăkíchăth c

gi i h n của RBCC đ c thi t k là 1500 x 1000 x 800 mm

1.7 Ph ngăphápănghiênăc u

Ph ngăphápănghiênăcứuăchínhăđ c s d ngătrongăđ tài là nghiên cứu thực nghi m K t qu thực nghi m cung c p thông tin phân tích các y u t nhăh ng

đ n RBCCph c v cho quá trình tính toán, thi t k vƠăđánhăgiáăk t qu thực hi n

V i sự phát tri n m nh m v công ngh thông tin, máy vi tính cho phép s d ng

r t nhi u công c h tr trongătínhătoánăcũngănh ătrong mô ph ng, l i nhanh chóng

th hi n k t qu quaăđ h a, cho phép ta quan sát và thu th p k t qu nhanhăh n.ăDoă

v y vi c s d ng kh nĕngăcủa máy tính có th rút ng n th i gian kh o sát, mặt khác thu ḥp vùng kh o sát thực nghi m.ăTrongăđ tƠiănƠyăđ ph c v cho quá trình thi t k , tính toán, mô ph ng RBCCđ c tính toán và thi t k trên các phần m m AutoCAD, Inventor

đ ng s d ng ch i quét thu gom phần c b đứt l i v i nhau Công vi c này cần

ph i khéo léo và nḥ tay n u không lá c s b ch iăḱoăt aăthƠnhăs i, có thân c đanăxen vào nhau lƠmăđ cao th m c khôngăđ u, thu gom ph i s ch,ătránhătr ng

h p c còn sót l iălƠmăđèălênăc đƣăc t làm ng p úng, gi m quá trình quang h p làm

ch măquáătrìnhăsinhătr ng của c Sau khi côngăđo n thu gom hoàn thành, c s

đ c thu l iăvƠăđemăđiăx lý.Quy trình c t c đ c trình bày b ngăs ăđ Hình 2.2

Nh ăv y v c ăb n quy trình c t c g mă4ăgiaiăđo n: d n v sinhătr c khi c t,

c t c , làm s ch và v n chuy n Trongăđó, giaiăđo n c t c lƠăgiaiăđo n chính trong quy trình và m t nhi u công sức nh t Do v y, nhi m v trongă đ tàilà thi t k RBCC đ thực hi năcôngăđo n c t c trong quy trình c t c hi n nay

C t c là m t trong những khâu quan tr ng trong quy trình c t c , khâu này

c tăđiăphần thân c quá cao so v i yêu cầu, c tăđiăphần thân c khô,ăvƠngăúa,ăđ ng

th i t oăđi u ki n cho mầm c m i phát tri năđ luôn giữ đ căńtăxanhăt iătrênă

th m c C sau khi c t cầnăđ m b o các yêu cầu:ăkhôngăđ c d p nát sau khi c tăđ

đ m b o cho c sinhă tr ngă bìnhă th ng, không b tróc g c sau khi c t,thân c không b cu n vào nhau, chi u cao c sau khi c t ph i b ng nhau so v i n n

đ t,toàn b di n tích c ph iăđ c c t h t, tránh hi năt ng ch c t và ch không,

phần c c tăđiăcần ph iăđ căthuăgomăđ t oăđi u ki n cho c còn l i quang h p, sinhătr ng, không b ng p úng

2.2 Thi t k h th ng cho Robot

th l p trình l iăđ c)ăd i sự đi n khi n tự đ ngăđ thực hi n thành công các công

a Chuy năđ ng b ng chân b chuy năđ ng b ng bánh

Hình 2.3: Hai d ng chuy năđ ng của robot tự hành

Chuy năđ ng b ng chân là chuy năđ ngăcóăđ c nh cácăchơnăc khí b tăch c chuy năđ ng củaăconăng iăvƠăđ ng v t Robot lo i này có th di chuy n r t t t trên cácăđ a hình l i lõm, phức t p Tuy nhiên, k t c uăc ăkhíăphức t p, cách ph i h p cácăchơnăcũngănh v năđ giữvững thĕngăb ng,ăt ăth là công vi căkhóăkhĕn.ă

Chuy năđ ng b ng bánh xe là lo i chuy năđ ng mà robot s d ng các bánh xe

đ mang robot di chuy n nh vào chuy năđ ngălĕnăcủaăbánhătrênăđ a hình Lo i này

ph bi năvƠăđ c s d ng nhi u trong các thi t k Robot tự hành Chúng có th làm

vi c t t trên hầu h tăcácăđ a hình,ăđ năđ nh v đ cao so v i mặt n n t tăh nădiăchuy n b ng chân.ăĐi u khi n robot di chuy n b ngăbánhăcũngăđ năgi năh nănhi u,

b o đ m tính năđ nh cho robot Lo i này có th chia làm 3 lo i robot: Lo i chuy n

đ ng b ng bánh xe, lo i chuy năđ ng b ng bánh xíchvà lo i h n h p bánh xe và xích

Ti mănĕngăứng d ng của robot tựhành h t sức r ng l n Có th k đ n: robot

v n chuy n v t li u, hàng hóa trong các tòa nhà, nhà máy, c a hàng, sân bay và

th vi n; Robot ph c v quét d năđ ng ph , khoang chân không; Robot ki m tra trongămôiătr ng nguy hi m;Robot canh gác, do thám;Robot khám phá không gian,

di chuy n trên hành tinh;RobotăhƠn,ăs nătrongănhƠămáy;Robotăxeălĕnăph c v ng i khuy t t t; Robot ph c v sinh ho tăgiaăđìnhăv.v

V i tính ch t của công vi c c t c lƠăđ cao của c ph iăđ u nhau nên RBCC

cầnăđ c thi t k ph i đ m b o năđ nh kho ng cách t l i c tăđ n n năđ t, đ a hình di chuy n liên t c trên th m c ,ăđòiăh iătínhăc ăđ ng cao nêntrongăđ tài, di chuy n b ng bánh xe đ c ch nă đ lƠmă c ă c u di chuy n cho RBCC.Di chuy n

b ng bánh xe, trong quá trình di chuy n thân robot luôn luôn song song v i n n c , giúpărobotăđ m b oăđ cao của c b ng nhau sau khi c t

2.2.2 Phân tích ch n k t cấu chung c a RBCC

V iăph ngăánădiăchuy n b ngăbánhăxe,ăRBCCănh ăm t chi c xe có kh nĕngă

tự đi u khi n chuy năđ ng và mang dao c t c điăđ n v trí cần c t Do v y k t c u

c ăkhíăcủa RBCC gần gi ngănh ăk t c u của m t chi c xe bao g m các b ph nănh ă

đ ngăc ,ăb truy năđ ng, bánh xe truy năđ ng, bánh lái, khung gầm…Hình 2.4 trình bày c u trúc t ng quát của RBCC

thì trên xe tự hành cầnăđ c l p thêm các b ph n có th thực hi n công vi c c t c Khiăđóărobotătự hành này m i th t sự đ c g i là RBCC Trên c u trúc t ng quát, RBCC đ c trang b thêm b ph n c tăcóăđ thay th conăng i thực hi n chức nĕngăc t,ăđ c trang b b ph năthuăgomăđ thay th choăconăng i thực hi n công

vi c thu gom c

Trong c u trúc t ng quát của RBCC,banăđầu, c ch aăc tăcóăđ cao v t quá yêu cầu cho phép đ căđ aăvƠoăb ph n c t giaiăđo n này, quá trình c đ c c t

đ đ t yêu cầu mong mu năđ c thực hi n Sau khi c t xong, phần c b c tăđ c

b ph n thu gom thu gom l i, còn l i là c đƣăc tăđ t yêu cầu B ph n c t và b

ph năthuăgomăđ c l p và b ph n khung của robot Trong quá trình thực hi n c t

c , hai b ph nătiêuăthuănĕngăl ng nhi u nh t đóălƠăb ph n khung (thực hi n vi c

di chuy n) và b ph n c t (thực hi n công vi c c t c ) Do v y, ngu nănĕngăl ng

đ c cung c p liên t c cho hai b ph n này

M t b ph n không th thi u trong m tărobotăđóălƠăb ph năđi u khi n.ăĐơyă

đ că coiă nh ă lƠă b nƣo,ă lƠă trungă tơmă đi u khi n t t c các ho tă đ ng của robot Trong RBCC b ph năđi u khi n có hai nhi m v chínhăđóălƠăđi u khi n quá trình

c tăvƠăđi u khi năquáătrìnhăđi u khi n quỹ đ o chuy năđ ng của RBCC Đi u khi n quá trình c t tứcălƠăđi u khi n t căđ c t và chi u cao của c đ tăđ c sau khi c t

Đi u khi n quỹ đ o chuy nă đ ng tứcă lƠă đi u khi nă ph ng,ă chi u và t că đ di chuy n của robot đ thực hi n chuy năđ ng mang dao c t điăh t di n tích th m c

2.2.3 S ăđ đ ng c a RBCC

S ăđ đ ng của RBCC đ c th hi n trên Hình 2.5 RBCC bao g m: dao c t

c d ngăthanhăđ c l p trực ti p vào tr c chính củaăđ ngăc ăc t c ,ăđ c che ch n

b i máng thu gom Khi c t, máng thu gom có nhi m v ngĕnăcácăv t c n l n vào vùng c t,ăđ ng th i thu gom c đƣăc tăthoátăraăngoƠiăvƠăđ m b o an toàn cho môi

tr ngăxungăquanh.ăMángăthuăgom,ăđ ngăc ăc t và dao c tăđ c l p chặt v i nhau

và liên k t v iăc ăc uăthayăđ iăđ cao c t đ đi u ch nhăđ cao c t c ăC ăc u thay

đ iăđ cao c tg m tr căvítăcóărenăng c nhau haiăđầu,ăđ c liên k t v i các tay nâng h tr c và sau qua các liên k tăbulong.ăHaiătayănơngăđ c liên k t v i máng

thu gom qua kh p xoay, liên k t v iăkhungăđ quaăcácărƣnhătr t Khi xoay tr c vít, mángă thuă gomă đ c nâng h mang theo dao nâng h lên xu ng B khung của Robotăđ c l p trên b n bánh xe Hai bánh xe truy năđ ngăphíaăsauă(bánhăxeăđẩy)

và hai bánh xe tự lựaăphíaătr c.ăHaiăbánhăxeăđẩyăđ căđi u khi n b iăhaiăđ ngăc ă

s d ngăđi n DC qua b truy n xích

Hình 2.5: S ăđ nguyên lý ho t đ ng của RBCC 2.3 Thi t k b ph n c t

ch t o,ăđi u ch nhăđ căđ cao c t B ph n c t bao g măđ ngăc ăc t,ăl i c t Dao

c tălƠăc ăc u ch p hành trực ti p thực hi n quá trình c t c , nh năđ c truy năđ ng

c t t đ ngăc ăc t c

B ph n c t là b ph nătiêuăhaoănĕngăl ng nhi u nh t trên RBCC.ăĐ có th

c t c v i công su t l n thì ta không th dùngănĕngăl ngăbìnhăđi n vì v i công su t

c t l n làm cho k t c u của b ph n c t không c i thi năđ c máy so v iăđ ngăc ă

đ t trong, tuy nhiên làm cho k t c u ngu nănĕngăl ng ho tăđ ng cho Robot l n,

c ng k nh Mặc khác, hi n nay, có nhi u công ty s n xu tăđ ngăc ăđ t trong, lo i có công su t nh t 1ăKWăđ n 6 KW chuyên ph c v cho vi c c t c nên k th a các thành qu đƣăcó,ăđ ngăc ăc t của RBCC đ c ch năđ thi t k lƠăđ ngăc ăđ t trong

MT110VL-3A [19] Đ ngă c MT110VL-3Aă lƠă đ ngă c ă haiă thì,ă ch y b ngă xĕng,ăcông su t 2,9 kw, s vòng quay t iăđaă3700ăvòng/phút,ăkh iăl ng 20 kg

Dao c t c có hình d ngănh ăHìnhă2.6a.ăĐơyălƠădaoăc t,ăcóă2ăl i c t, phía sau haiăl i c t là cánh t o dòng khí xoáy đ thu gom c đƣăc t, chi u dài dao 500 mm, chi u r ng 50 mm, có ch năsóngănênăđ cứng vững r tăcaoăđ m b o dao không b daoăđ ng theoăph ngăd c tr c l p dao khi có lực c tătácăđ ng trong quá trình c t, dao có hai l b t vào tr c l pădaoănênăđ m b o hi u su t truy n momen c t cao, tháo

l p d dàng Kh iăl ng của dao là 0.5 kg V i các dao c t này, trong quá trình c t, dao v a là d ng c c t v a là cánh qu t s t o ra dòng khí chuy năđ ngăcóăh ng,

c đƣăc tătheoăh ng này ra kh i vùng c t nên t căđ thu gom nhanh, s ch không nhăh ngăđ n vùng c đangăb c t Nh vào các ch n củaădao,ăl iădaoănh ăm t cánh qu t t oăraădòngăkhíăh ng lên (Hình 2.6b),ăkhiăl i c tăđiăquaăphần c b c t theoădòngăkhíănƠyăđiălênăgiúpăchoăc còn l i s ch và không b chèn ép, d p nát

a Hình d ng của dao c t b C b đẩy lên trên khi b c t

Hình 2.6: Hình d ng của dao c t

Trong quá trình RBCC ho tăđ ng, v n t c c t c t nhăh ng r t l năđ n ch t

l ng của c còn l i sau khi c t Tùy theo t ng lo i c , m tăđ c …mƠătaăch n v n

t c c t h p lý Mặc khác, v n t c c t c ítăđ căđi u ch nh, th ngăđ căđi u ch nh

tr c khi b tăđầu c t, do v yătrongăđ tài RBCC khôngăđ c thi t k h th ngăđi u khi n cho v n t c c t mà nó s đ căng i s d ngăđi u ch nhătr c khi c t

2.4 Thi t k b ph n thu gom

B ph n thu gom thực hi n chứcănĕngăthuăgom:ăvi c thu gom c cũngăquană

tr ng, quy tăđ nhăđ n sự phát tri n của c sau khi c t Vì v y, b ph năthuăgomăcũngă

cần có những yêu cầu v t căđ thuăgomănhanhăđ tránh ùn t c c cho b ph n c t, làm s chăđ căl i c t trong quá trình thu gom, tránh hi năt ng c sau khi c t vĕngăkh păn i, thu gom còn sót l i hoặc c bám dính vào các b phần khác làm c n

tr sự chuy năđ ng của RBCC B ph năthuăgomăđ c thi t k nh ăHìnhă2.7

Hình 2.7:C m thu gom

B ph n thu gom g m tr c d năh ngăđ c đ nh c m thu gom vào khung máyăvƠămángăthuăgomăđ gom c khi c t,ăđ m b o an toàn xung quanh khu vực làm

vi c C măthuăgomăđ c làm b ng thép t m CT3 có kh iăl ng 11 kg K t h p v i các dòng khí t o ra t dao c t nên dao c t và máng thu gom t o ra m t không gian

tr ng phía trên v i các dòng khí xoáy mang c v a b c t th i ra kh iăvùngăđangăc t lƠmăchoăvùngăđangăc t c đ c chính xác, ít t nănĕngăl ng do không ph i c t l i

phần c b c tăđiă(Hình 2.8)

a Dòng khí di chuy n cóăh ng của c b Dòng khí xoáy trong máng thu gom

Hình 2.8: Chuy năđ ngăcóăh ng của c khi b dao c t

Ngoài nhi m v trên, máng thu gom còn giữ vai trò b o v vùng c t,ă ngĕnă

chặn các v tănh ăcơy,ăđá…vƠoăvùngăc t gây h iăchoăl i c t, t o thành l p v bao

b căvùngăl i c tăđ t oăanătoƠnăchoămôiătr ng xung quanh trong quá trình máy c t

ho tăđ ng

2.5 Thi t k b ph n khung đ

2.5.1 C ấu trúc t ng quát

B ph năkhungăđ đóngăvaiătròălƠăx ngăs ng của robot, giữ vai trò trong vi c

di chuy n robot trong su t quá trình c t ĐơyălƠăb ph năđ c l p t t c các b ph n khác của Robot Do v y, b ph năkhungăđ ch u t t c các t i tr ng khi Robot ho t

đ ngănênăđòi h iăđ cứng vững cao, k t c u phù h păđ d dàng tháo l p các b

ph n khác Hình 2.9 trình bày c u trúc t ng quát của b ph năkhungăđ

BÁNH TRUY Nă

Đ NG

KHUNG

Đ NGăC ă TRUY Nă

Đ NG NĔNGăL NG

B ăPH NăĐI Uă KHI N

Nĕngăl ng Tínăhi u Truy năđ ng

Hình 2.9:C u trúc t ng quát của b ph năkhungăđ

Do thực hi n các chứcănĕngădiăchuy n, chứcănĕngăch u lực chính của robot nên

b ph năkhungăđ bao g m:ăđ ngăc ătruy năđ ng, bánh truy năđ ng, khung

n n sinh ra nhi u lực ma sát ch ng l i chuy năđ ng gây ra nhi u v t trên th m c và làm d p nát c , nhăh ngăđ n thẩm mỹ và sự sinhătr ng của th m c

V i bánh tròn, khi robot di chuy n trên n n c , thân c ítăbámăvƠoăbánhănh ălƠăbánh xích Do ma sát giữa bánh xe và th m c lƠămaăsátălĕnănênăv tăđ l i trên n n

c nh vƠăít,ăđ m b o đ c mỹ quan và sự sinhătr ng của c Vì v yătrongăđ tài Robotăđ c thi t k v i bánh di chuy n là bánh tròn Tuy nhiên, vi c b trí bánh tròn trên robot tự hƠnhăcũngăcóăph ngăánăb trí

Chuy năđ ng di chuy n của RBCC là các chuy năđ ng t nh ti n theo ph ngă

ox, oy trên mặt ph ng th m c và chuy năđ ngăxoayăđ thực hi n r trái, r ph i Do

v y s b c tự do chuy năđ ng của RBCC là 3 Đ đ m b o 3 b c tự do này của RBCC thì cần ít nh tă3ăbánhăxeăđ c b trí cho h th ng di chuy n Trongăđ tài chúng tôi phân tích m t s ph ngăánb trí bánh xe phù h p cho vi c c t c nh ătrên Hình 2.10

Hình 2.10: Các d ng b trí bánh xe di chuy n

Ph ngă án 2.10a, robotă đ c di chuy n v i hai bánh chủ đ ng phía sau và

đ c l p chung v i nhau trên m t tr c Hai bánh chủ đ ngănƠyăđ c truy năđ ng

v i nhau qua b vi sai đ gi m ma sát trong quá trình r ăPhíaătr c là m t bánh d n

h ng có nhi m v d năh ng cho robot di chuy n b i vi căđi u khi n góc xoay

củaăbánhătr c quanh tr c th ngăđứng V i cách b tríănƠyăRBCCăluônăluônăđủ s

b c tự do cho chuy năđ ng Tuy nhiên, thi t k này h th ng truy năđ ng phía sau

s d ng b vi sai làm cho k t c u của robot cong k nh, kh nĕngăc ăđ ng th pdo s

d ng bánh lái (m t m t vòng cung đ iăh ng) Mặc khác, v i thi t k 3 bánh, 2 bánh sau chủ đ ng và m tăbánhătr c b đ ngăđi u khi năh ng di chuy n thì tr ng

l ng robot phân b t pătrungăvƠoăbánhătr c nhi u h n Khi di chuy n, do n n c

s có nhi uăch ng ng i v t,ănh ăđá,ăh nh ,ăđ tălún…s làm h n ch kh nĕngă

v tăch ng ng i v tăvƠăđ đứng vững không cao d m t cân b ng cho robot

Ph ngăán 2.10b, robotăđ c di chuy n v i hai bánh b đ ng phía sau và m t bánh chủ đ ngăphíaătr c v a làm nhi m v truy năđ ng di chuy n v a làm nhi m

v d năh ng B tríănƠyăcóăcácăđặcăđi mănh ăb tríăb.ăThêmăvƠoăđó,ăvi c b trí bánhătr c là bánh chủ đ ng làm cho kh nĕngăḱoăcủaăbánhătr c th p do di n tích

ti p xúc của bánh chủ đ ng ít, lực bám th p, r t d tr t khi di chuy n trên th m c

Ph ngă án 2.10c, robotă đ c di chuy n v i hai bánh chủ đ ng phía sau và

đ c l p chung v i nhau trên m t tr c, hai bánh b đ ngăphíaătr căcũngăđ c l p trên m t tr c, hai bánh b đ ngăđ c l păđ c l păđ gi m ma sát khi chuy năh ng Hai bánh b đ ngă phíaă tr c làm hai bánh d nă h ng b i vi că đi u khi nă đ nghiêng của tr c bánh b đ ng so v i bánh chủ đ ng chi u lên n n c V i cách b trí này, k t c u của b truy n c ng k nh, bánh b đ ng lái d năh ng nên kh nĕngă

c ăđ ng th p,ăđ đứng vững không quá cao do di n tích mặtăchơnăđ b thayăđ i nh

h năkhiăchuy năh ng

Ph ngăán 2.10dălƠăhìnhărobotăđ c di chuy n v i hai bánh chủ đ ngăđ c l p phía sau, hai bánh tự lựaăphíaătr c Hai bánh chủ đ ngăđ c l p phía sau v aăđóngăvai trò là bánh chủ đ ng và v aăđóngăvaiătròălƠăbánhăd năh ng Vi căđi u khi n

h ngăđ c thực hi n b i sự trên l ch v v n t c của bánh chủ đ ng,ăkhiăđóăbánhătự lựa s tự thíchănghiăđ thayăđ iăh ng di chuy n V i cách b tríănƠyărobotăcóăđ đứng vững cao, kh nĕngăv tăch ng ng i v t t tăh năb trí ba bánh Đ ng th i cách b trí này kh nĕngă c ă đ ng cao, có th nhanhă chóngă thayă đ iă ph ngă diăchuy n t i v trí b t kỳ nào V i cách b trí này, so v iăđi u ki n làm vi c của robot trên th m c , chúng tôi nh n th y r ng đơyălƠăcácăb trí phù h p cho thi t k RBCC RBCC làm vi cătrongămôiătr ng có nhi u v t c n,đ a hình nh p nhô nhi u,

đ t ẩm, n đ t m m nên d lún Do v y, cần ph i ch n bánh xe truy năđ ng cóăđ bám cao và di n tích ti p xúc l năđ có th di chuy n RBCC Dựa vào yêu cầu v

đ maăsát,ăđi u ki n ti păxúc,ăRobotăđ c thi t k s d ngăăbánhăxeăđẩy b ng cao su

(Hình 2.11a)ăcóăkíchăth căđ ngăkínhăbánhăxeă250ămm,ăđ r ng bánh xe 60 mm,

t i tr ng t iăđaăm i bánh xe có th ch uăđựng là 200 kg, kh iăl ng bánh xe 0,5 kg

T ngătự bánh xe chủ đ ng ta ch năbánhătr c là bánh cao su cóăc ă c u tự lựa (Hình 2.11b)ăcóăkíchăth căđ ngăkínhăbánhăxeă130ămm,ăđ r ng bánh xe 40 mm,

t i tr ng t iăđaăm i bánh xe có th ch uăđựng là 100 kg, kh iăl ng bánh xe 1 kg

a Bánh truy năđ ng b Bánh xe tự lựa

Hình 2.11: Bánh xe s d ng cho RBCC 2.5.3 Thi t k khung

Khung là m t phần của b ph năkhungăđ , là b ph n ch u lực chủ y u trên thân robot Trong quá trình ho tăđ ng, lựcătácăđ ng lên khung bao g m tr ngăl ng

của b n thân robot, ch u tác d ng của lựcădoărungăđ ng của máy c t t o ra, lực tác

đ ng của ngo i lực lên robot Do v y khung cần ph iăđ c thi t k saoăchoăđ cứng

vững cao, k t c uăđ năgi năđ có th d dàng tháo l p các b ph n khác khi có nhu

cầu thay th hay s a chữa RBCCăđ c thi t k v i b n bánh xe di chuy n nên k t

c u khung cần ph iăđ m b oăđ c b n bánh luôn luôn ti p xúc v i mặt n n N n c luônăluônăcóăđ nh p nhô, n u k t c u khung l p b n bánh có k t c uăkhôngăđ m

b o sự ti p xúc giữa bánh và n n c thì có lúc m t trong b n bánh s b caoăh năsoă

v i mặt n n N u bánh không ti p xúc là bánh tự lựaătr c thì làm lực t p trung vào bánh tự lựa còn l i làm cho bánh d lún, c n tr sự di chuy n củaărobot.ăT ngătự,

n u bánh không ti p xúc là bánh truy năđ ng thì vi c di chuy n củaărobotăcũngăb

c n tr đặc bi t là lúc r trái và ph i robot s không di chuy năđ c DoăRBCCăđi u khi n di chuy năvƠăh ng tùy thu c vào sự thay đ i v n t c của hai bánh truy n

đ ng nên khi m t trong hai bánh truy nă đ ng không ti p xúc v i mặt n n th m

c thì robot không th thay đ iăh ng di chuy n đ c Thi t k k t c u của khung

đ c trình bày trên Hình 2.12

Hình 2.12:Thi t k k t c u của khung

Khi robot ho tăđ ng, khung ch u tác d ng của các lực: các tr ngăl ng của b

ph n c t,ămángăthuăgomăđ c phân b trên b n rãnh của khung, tr ngăl ng của bìnhăđi n, các lực do b ph n c t sinh ra khi c t, lực c n của n n c tácăđ ng lên khung khi robot di chuy n Hình 2.13 trình bày các t i tr ngătácăđ ng lên khung

tr ng thái khung ch u lực l n nh t trong quá trình ho tăđ ng

Hình 2.13:Thi t k k t c u của khung

V i sự h tr tính toán của phần m m thi t k Inventor ta có k t qu tính toán

kh nĕngăch u lực củaăkhungăđ c trình bày trên Hình 2.14

Hình 2.14a trình bày k t qu v ứng su t t ng củaăkhungăd iătácăđ ng của

lực Giá tr k t qu cho ta th y, ứng su t l n nh tăđ c t o ra v i k t c u của khung

s d ng v t li u là thép CT3 là 22.22 MPa Hình 2.14b trình bày k t qu v đ

chuy n v củaăkhung.ăĐ chuy n v l n nh t của khung gần b ng 0,07 mm Hình 2.14b trình bày k t qu v h s an toàn v kh nĕngăch u lực của khung ứng v i t i

tr ngăđặt vào khung K t qu cho th y h s an toàn nh nh t củaăkhungălƠă3.ăNh ă

v y v i thi t k trên kh nĕngăch u lực củaăkhungăđ t yêu cầu

a)

b)

c) Hình 2.14:K t qu phân tích t i tr ngătácăđ ng lên khung

2.6 Thi t k b ph năthayăđ i chi u cao c t

B ph năthayăđ i chi u cao c tăđ c thi t k đ nâng h b ph n thu gom và

b ph n c t nh măđi u ch nhăđ cao c t c Đ cao c t c r tăítăđ căđi u ch nh trong quá trình c t c ,ăđ cao c t c đ căđi u ch nhătr c khi b tăđầu thực hi n c t

c Tùy theo yêu cầu c tă mƠăng iălaoăđ ngăđi u ch nh m tăđ caoăxácăđ nh và

đ c giữ nguyên trong su t quá trình c tăđ đ m b oăđ cao của c b ng nhau trên toàn b th m c Vì v yăRBCCăđ c thi t k b ph năthayăđ i chi u cao c t có k t

c u đ c trình bày trên Hình 2.15

Hình 2.15: K t c u và hình dáng của b ph nthayăđ i chi u cao c t

B ph nthayăđ i chi u cao c tđ c thi t k bao g m: c m tr c vít nâng h ,

c măthanhănơngătr c và c m thanh nâng sau C m thanh nâng g m hai tay nâng, đầu củaăhaiătayănơngăđ c l p con lĕn, lĕnăvƠătr tătrênăcácărƣnhătr t của khung robot Phần thân củaăcácătayănơngăđ c liên k t v i máng thu gom qua kh p xoay Hai tay nâng này s thực hi n nâng h máng thu gom b i vi c quay tr c vít nâng h

của c m tr c vít nâng h Tr c vít nâng h đ c thi t k haiăđầu l p v iăhaiăđaiăócă

l păvƠoăhaiăthanhănơngăvƠăcóărenăng c chi u nhau Khi tr c vít nâng h xoay thì haiăđaiăócăchuy năđ ng t nh ti n gần hoặc xa nhau nâng mángăthuăgomăvƠăc ăc u c t nâng lên hoặc h xu ng

Sau khi thi t k t t c các b ph n, ta có t p b n v thi t k c ăkhíăđ c trình bày trong ph l c 1

C u trúc củaRBCC bao g m: khung robot, hai bánh chủđ ng (bánh truy n

đ ng)n m phía sau xe, hai bánh chủ đ ngăđ căđi u khi năđ c l p b ngăhaiăđ ng

c ăđi n m t chi u, hai bánh b đ ng d ng tự lựaăh ngăđiătheoăhaiăbánhăchủ đ ng

n m phíaăătr c xe, hai bánh b đ ng giúp cho xe cân b ng Gi thi t r ng, hai bánh chủ đ ng có cùng bán kính r và cách nhau m t kho ng là 2b, tr ng tâm của RBCC n m đi m C là tâm hình h c của RBCC, tâm quay của RBCC t iăđi m P là giao của m t đ ng th ngăđiăqua giữarobottheoăph ng t tr c đ n sau và tr c

của hai bánh lái xe, kho ng cách giữaăhaiăđi m C và P đ c ký hi u d, Pa là m t

đi m theo dõi g n li n v i RBCC có t a đ (Xa,Ya) cáchăđi m P m t kho ng La

V trí củaRBCC trong h t aă đ toàn c c XOY đ că quyă đ nh b i vector =

� � ∅ ăTrongăđóă �, � là t a đ của đi m P trong h t a đ toàn c c và� là

h ng của h t aăđ c c b X0PY0 g n v i mặt sàn RBCC

Xem xét m t h th ng Robot có không gian c u hình n chi u v i m t vector

t aăđ t ng = � � ∅ và Robot có m ràng bu c của công thức sau:

= 0 (3.1) Trongăđó:

∈ x là ma tr n liên quan v i các các ràng bu c nonholonomic

∈ x ( − ) đ căđ nhănghĩaălƠăm t ma tr n x p h ng,ăđ c hình thành

b i m t t p h p củaăcácătr ng h păvectorătr nătruăvƠătuy nătínhăđ c l p, bao trùm không gian giá tr của

Nh ăv y, k t qu của phép nhân các ma tr n có th đ c vi tănh ăsau:

V i:

=2

c hai quá trình chuy năđ ngăvƠăđi u khi năh ng V trí củaărobotădiăđ ng trong t o

đ toàn c c là XOY có th đ căxácăđ nh b i v trí của tr ng tâm kh iăl ng của RBCC, ký hi u là C, hoặc có th đ căxácăđ nh b i v trí P và góc ∅

Đ ngănĕngătoƠnăb của RBCC đ c xácăđ nh ra b i ph ngătrìnhăsau:

K =� + � + � + � (3.12) Trongăăđó:

� :lƠăđ ngănĕngăcủa chuy năđ ng th ng của RBCC

� :lƠă đ ngă nĕngă của chuy nă đ ng quay của RBCC khi chuy n

h ng

� :lƠăđ ngănĕngăcủa chuy năđ ng quay của hai bánh xe truy n

đ ng và roto củaăđ ngăc ăDC

� :lƠăđ ngănĕngăcủa chuy năđ ng xoaycủa tr căđ ngăc ăc t và dao

M: là kh iăl ng của Robot

��: là momen quán tính của Robot v m t tr c th ngăđứng qua tâm P

� : là momen quán tính của m i bánh xe c ng v i các roto củaăđ ngăc ă

T đóăsuyăra:

= 2 � + � ∅ − ∅ � ∅ (3.20) =

2. � + � � ∅ − ∅ ∅ (3.21)

Th t t c các công thứcă (3.13)ă đ n (3.21) vào công thức (3.12) ta có t ng

đ ngănĕngăcủaăRBCCăđ c tính theo công thức sau