Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot tự hành AGV

Nghiên cứu KHCN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT TỰ HÀNH NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN PGS TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Nguyễn Hữu Thành Minh 1711040377 17DCKB1 Nguyễn Phan Anh Tuấn 1711040473 17DCKB1 Nguyễn Đức Thắng 1711770041 17DCKB1 TP HCM, ngày 05 tháng 09 năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT TỰ HÀNH NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN PGS T.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT TỰ HÀNH NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Hữu Thành Minh 1711040377 17DCKB1 Nguyễn Phan Anh Tuấn 1711040473 17DCKB1 Nguyễn Đức Thắng 1711770041 17DCKB1 TP HCM, ngày 05 tháng 09 năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT TỰ HÀNH NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Hữu Thành Minh 1711040377 17DCKB1 Nguyễn Phan Anh Tuấn 1711040473 17DCKB1 Nguyễn Đức Thắng 1711770041 17DCKB1 TP HCM, ngày 05 tháng 09 năm 2021 LỜI CẢM ƠN Được đồng ý ủng hộ Khoa Kỹ thuật khí, Trường Đại Học Cơng Nghệ TP HCM hướng dẫn Thầy giáo PGS, TS Nguyễn Thanh Phương chúng em thực đề tài: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo Robot tự hành AGV” Để hoàn thành đề tài nghiên cứu chúng em xin xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS, TS Nguyễn Thanh Phương hướng dẫn tận tình, chu đáo từ ngày bắt đầu Thầy nhiệt huyết theo dỗi bước chúng em Cuối chúng em xin cảm ơn thầy cô giáo viện Kỹ thuật Hutech giúp đỡ, góp ý, ủng hộ động viên để chúng em hoàn thành tốt nghiên cứu Trong qua trình nghiên cứu chúng em vấp phải nhiều khó khăn, hạn chế kiến thức non kinh nghiệm nên chúng em tránh khỏi thiếu sót định mà thân chưa thấy Chúng em mong nhận góp ý quý thầy cô để đề tài chúng em hoàn chỉnh Chúng em xin chân thành cảm ơn! Tp HCM, ngày 01 tháng 09 năm 2021 Nhóm sinh viên MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Khái niệm 1.2 Ứng dụng robot đời sống .3 1.2.1 Ứng dụng công nghiệp 1.2.2 Robot ứng dụng đời sống 1.3 Vai trò robot 1.4 Khái quát chung CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2.1 Robot AGV 2.2 Phân loại .8 2.2.1 Phân loại theo chức 2.2.2 Phân loại theo dạng đường 10 2.3 Thành phần cấu tạo xe AGV 11 2.4 Quy trình hoạt động: .12 2.5 Thực trạng 12 2.6 Giải pháp .13 2.7 Ưu điểm nhược điểm 13 2.7.1 Một số ưu điểm xe tự hành AGV: 13 2.7.2 Một số nhược điểm xe tự hành AGV 15 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 16 3.1 Phương pháp giải tối ưu 16 3.2 Ưu điểm nhược điểm xe nâng AGV .16 3.2.1 Ưu điểm: 16 3.2.2 Nhược điểm: 17 CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ 18 4.1 Sơ đồ khối nguyên lý hệ thống 18 4.2 Chức khối 19 4.2.1 Giới thiệu Arduino 19 4.2.2 Arduino Atmega328 23 4.3 Acquy Và Khối Nguồn 5V .25 4.4 Khối cảm biến 26 4.5 Khối động 28 4.5.1 Chọn động 28 4.5.2 Khối Driver Điều Khiển Động Cơ .30 4.5.3 Phương pháp điều chỉnh: 30 4.6 Xây dựng lưu đồ thuật toán 31 4.6.1 Đặc điểm công nghệ 31 4.6.2 Bảng địa .32 4.6.3 Các lưu đồ thuật toán .33 4.7 Mơ hình thực nghiệm .39 4.7.1 Khung robot AGV .39 4.7.2 Bánh xe 40 4.7.3 Thiết kế cấu nâng hạ hàng 40 4.7.4 Cảm biến 41 4.7.5 Mạch cầu Đôi (kết hợp từ cầu H) 41 4.7.6 Thi công mạch điện 42 CHƯƠNG 5: THI CÔNG 44 CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 46 6.1.Kết luận 46 6.2 Hướng phát triển .46 PHỤ LỤC 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO .58 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cánh tay robot công nghiệp Hình 1.2 Robot vận chuyển Hình 1.3 Robot y học Hình 1.4 Robot lau nhà Hình 1.5 Robot nhà bếp Hình 2.1 Robot AGV chở hàng nhà xưởng Hình 2.2 Robot AGV kéo hàng Hình 2.3 Robot AGV chở hàng Hình 2.4 Robot AGV đẩy 10 Hình 2.5 Robot AGV nâng hàng .10 Hình 2.6 Loại chạy không theo đường .10 Hình 2.7 Loại chạy theo đường dẫn 11 Hình 2.8: Hệ thống line quy trình hoạt động xe AGV 12 Hình 3.1: Sản phẩm thực tiễn nhóm hướng tới 16 Hình 4.8 Mạch Arduino 19 Hình 4.9 Giao diện vào Ports (COM&LPT) 21 Hình 4.10 Giao diện Arduino .22 Hình 4.11 Giao diện Arduino-hướng dẫn 22 Hình 4.12 Atega328P 24 Hình 4.13 Ac quy 12V /6A 25 Hình 4.14 Pin cell 18650 26 Hình 4.15 Mạch dò line 26 Hình 4.16 Sơ đồ nguyên lý 27 Hình 4.10 Nguyên lý hoạt động 27 Hình 4.11 Các chân HC_SRF04 .27 Hình 4.12 Động Planet 30 Hình 4.13 Cấu trúc điều khiển tốc độ động 31 Hình 4.14: Thiết kế khung 39 Hình 4.15: Khung đỡ nâng hàng hóa 40 Hình 4.16: Cơ cấu nâng 40 Hình 4.17 Mạch dị line 41 Hình 4.18 Mạch cầu Đôi 41 Hình 4.19 Cách kết nối chân 41 Hình 4.20: Thi công mạch điện 42 Hình 4.21: Mơ hình thiết kế .43 Hình 5.1: Mơ hình xe tự động AGV 44 Hình 5.2: Mơ hình xe tự động AGV 45 DANH MỤC BẢNG VÀ LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT Bảng 4.1: Bảng thông số ki thuật Atmega328P 25 Bảng 4.2: Bảng dịa .32 Lưu đồ 1: Lưu đồ thuật toán điều khiển động nâng hạ 33 Lưu đồ 2: Lưu đồ thuật toán di chuyển trạng thái Robot lưu đồ thuật toán khối cảnh báo [6] 34 Lưu đồ 3: Lưu đồ thuật toán đoc line lưu đồ thuật tốn vị trí line lệnh [6] 35 Lưu đồ 4: Lưu đồ thuật tốn tính độ lệnh line [6] 36 Lưu đồ 5: Lưu đồ thuật toán điều khiển AGV [6] 37 Lưu đồ 6: Lưu đồ thuật toán điều khiển động .38 LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đất nước ta giai đoạn cơng nghiệp hóa đại hóa Để tiến kịp nước khu vực giới, công nghiệp nước nhà cần tiếp cận công nghệ thiết bị đại Các cán kĩ thuật cần trang bị kiến thức mới, đẩy nhanh trình phát triển đất nước Kĩ thuật robot ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực nhiều nước, đem lại hiệu to lớn sản xuất công nghiệp, quốc phòng, y tế, xã hội, thám hiểm vũ trụ Tuy nhiên, tình hình sử dụng robot sản xuất hoi Việc ứng dụng robot cơng nghiệp cịn lĩnh vực mẻ công nghiệp nước nhà Trong xu hướng phát triển chung việc nghiên cứu khoa học sử dụng robot Việt nam chắn phát triển Hiện nay, hầu hết ngành công nghiệp nước ta có quy mơ lớn chất lượng chưa cao hạn chế khoa học kĩ thuật, máy móc thiết bị cịn thơ sơ nên suất lao động đạt mức trung bình, lợi nhuận thấp phải sử dụng lượng công nhân lớn Automated Guided Vehicle (AGV) loại robot sử dụng nước ngồi ngành cơng nghiệp dùng để chuyên chở tự động Tuy nhiên Việt Nam cơng nghệ chưa áp dụng nhiều thực tế Nắm bắt tình hình , tiếp thu kiến thức giáo dục nhà trường mong muốn nâng cao suất lao động cho ngành công nghiệp nước nhà thực nghiên cứu chế tạo Robot AGV với chi phí chế tạo thấp kết cấu đơn giản mang lại hiệu cao Từ ưu điểm robot AGV, nhóm định thực đề tài:“Nghiên cứu thiết kế chế tạo Robot tự hành AGV” digitalWrite(in4,0); analogWrite(12,gia_tri_dong_co); analogWrite(11,gia_tri_dong_co - 5); } void quayphai () { digitalWrite(in1,1); digitalWrite(in2,0); digitalWrite(in3,0); digitalWrite(in4,1); analogWrite(12,gia_tri_dong_co); analogWrite(11,gia_tri_dong_co - 5); } void dung () { digitalWrite(in1,0); digitalWrite(in2,1); digitalWrite(in3,0); digitalWrite(in4,1); analogWrite(12,5); analogWrite(11,3); delay(30); analogWrite(12,0); analogWrite(11,0); } 56 void di_thang () { digitalWrite(in1,1); digitalWrite(in2,0); digitalWrite(in3,1); digitalWrite(in4,0); analogWrite(12,gia_tri_dong_co); analogWrite(11,gia_tri_dong_co);} 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO https://maysanxuattudong.com/robot-tu-hanh-lagi/?fbclid=IwAR0ZrEGBRNhhybolmapKzmEMiUQ3snolhJm2-yzcNRUx77pybXbHK26PFw https://smartfactoryvn.com/smart-factory/ai-robot/thi-truong-agv-xe-codan-huong-tu-dong-va-amr-robot-di-dong-tu-dong-co-hoi-tri-gia-14-tydo/ Kỹ thuật năm 2003 Giáo trình Lập Trình C NXB KHOA HỌC : NXB KHOA HỌC, Kỹ thuật năm 2003 http://softwarereview4u2c.com/automated-guided-vehicle/automatedguided-vehicles-agc-agv-systems-by-creform-corporation/ Trần Hữu Quế (chủ biên) 2007 “Vẽ kỹ thuật khí (tập 1,tập 2)” Nxb Giáo dục, 2007 www.dientuvietnam.net 58 14 200 310 23 Trục Nâng Inox 22 Khớp Nối Inox 21 Đai Ôc Thép CT3 20 Tấm lõi Nhựa Mica 19 Tấm Khung Nhựa Mica 18 Tấm Khung Nhựa Mica 17 Pin Nhựa 16 Tấm Liên Kết 2 Thép C45 15 Thanh Trượt Inox 14 Tấm Khung Đỡ Nhựa Mica 13 Tấm Khung Đỡ Nhựa Mica 12 Tấm Đỡ Nhựa Mica 11 Cơ Cấu Nâng Thép CT3 10 Tấm Liên Kết Thép C45 Con Trượt Nhựa PVC Thanh Trượt Inox Tấm Khung Trong Nhựa Mica Tấm Khung Trong Nhựa Mica Tấm Khung Trong Nhựa Mica Bánh Xe Thép Bọc Cao su Bát Kẹp Nhựa Mica Động Cơ Planet Thép C45 Tấm Đáy Xe Nhựa Mica Vị trí Tên gọi Số lượng Vật liệu Đơn vị Tổng Khối lượng Ghi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT TỰ HÀNH Tr.nhiệm Họ tên Ký Ngày ROBOT TỰ HÀNH H.dẫn N.T.Phương Duyệt Thiết kế N.P.A.Tuấn 10/08 BẢN VẼ LẮP Tỷ lệ Kích thước 1:2 300 x 300 x 80 Trường ĐH Công Nghệ Tp.HCM Khoa: Viện kỹ thuật HUTECH Lớp: 17DCKB1 18 17 16 15 14 13 12 11 10 18 Tấm khung đỡ Nhựa Mica 17 Thanh trượt k Inox 16 Tấm liên kết Nhựa Mica 15 Cơ cấu nâng Inox 14 Con trượt 13 Tấm khung Nhựa Mica 12 Tấm khung Nhựa Mica 11 Động GA25 10 Bánh xe Tấm đáy xe Nhựa Mica Bát kẹp Nhựa Mica Tấm liên kết Nhựa Mica Tấm khung Nhựa Mica Pin Thanh trượt Inox Tấm khung Nhựa Mica 2 Tấm khung đỡ Nhựa Mica Tấm đỡ Nhựa Mica STT TÊN CHI TIẾT VẬT LIỆU SL Người vẽ N.H.T.Minh Kiểm tra N.T.Phương 13/8/2021 Trường Đại học Công Nghệ TP.HCM Khoa: Viện kỹ thuật Hutech Lớp: 17DCKB1 BẢN VẼ PHÂN RÃ MÁY Tỉ lệ: 1:2 Ø12 27 Ø65 Ø4 Yêu cầu kỹ thuật: +Kích thước gia cơng có sai số ± 0.1mm Thiết kế: Nguyễn Phan Anh Tuấn 10/8 Bánh Xe Duyệt: Trường Đại Học Công Ngệ TP.HCM Vật liệu: Nhựa Mica Tỷ lệ: 1:1 Tờ số: 11 R13 33 Ø8 Ø3x2 33 14 R3x2 Ø10 Ø26 Ø4x4 u cầu kỹ thuật: +Kích thước gia cơng có sai số ± 0.1mm +Độ nhám bề mặt Rz 40 Thiết kế: Nguyễn Phan Anh Tuấn 10/8 Bát Kẹp Duyệt: Trường Đại Học Công Ngệ TP.HCM Vật liệu: Nhựa Mica Tỷ lệ: 1:1 Tờ số: 03 R30 Ø8 Ø8 Ø8 R10 R10 80 70 169 Yêu cầu kỹ thuật: +Kích thước gia cơng có sai số ± 0.1mm Thiết kế: Nguyễn Phan Anh Tuấn 10/8 Cơ Cấu Nâng Duyệt: Trường Đại Học Công Ngệ TP.HCM Vật liệu: Nhựa Mica Tỷ lệ: 1:1 Tờ số: 11 Ø24 Ø7 Ø4 28 20 Ø2x2 9 Yêu cầu kỹ thuật: +Kích thước gia cơng có sai số ± 0.1mm 50 Thiết kế: Nguyễn Phan Anh Tuấn 10/8 Động Cơ Planet Duyệt: Trường Đại Học Công Ngệ TP.HCM Vật liệu: Nhựa Mica Tỷ lệ: 1:1 Tờ số: 11 25 20 80 26 14 160 30 300 55 25 20 80 16 lỗ Ø4 300 Yêu cầu kỹ thuật: +Kích Thước gia cơng có sai số ± 0.1mm Thiết kế: Nguyễn Phan Anh Tuấn 10/8 Tấm Đáy Duyệt: Trường Đại Học Công Ngệ TP.HCM Vật liệu: Nhựa Mica Tỷ lệ: 1:1 Tờ số: 01 93 30 lỗ Ø8 Ø7 lỗ Ø2 20 80 44 93 91 55 55 88 88 u cầu kỹ thuật: +Kích Thước gia cơng có sai số ± 0.1mm Thiết kế: Nguyễn Phan Anh Tuấn 10/8 Tấm Khung Trong Duyệt: Trường Đại Học Công Ngệ TP.HCM Vật liệu: Nhựa Mica Tỷ lệ: 1:1 Tờ số: 07 80 310 Yêu cầu kỹ thuật: +Kích thước gia cơng có sai số ± 0.1mm +Độ nhám bề mặt Rz 40 Thiết kế: Nguyễn Phan Anh Tuấn 10/8 Cơ Cấu Nâng Duyệt: Trường Đại Học Công Ngệ TP.HCM Vật liệu: Nhựa Mica Tỷ lệ: 1:1 Tờ số: 17 45 R10 20 24 Ø4x4 21 18 35 34 Ø8 90 Yêu cầu kỹ thuật: +Kích thước gia cơng có sai số ± 0.1mm +Độ nhám bề mặt Rz 40 Thiết kế: Nguyễn Phan Anh Tuấn 10/8 Tấm Liên Kết Duyệt: Trường Đại Học Công Ngệ TP.HCM Vật liệu: Nhựa Mica Tỷ lệ: 1:1 Tờ số: 10 100 20 25 30 200 85 60 25 35 30 30 70 30 70 35 300 Yêu cầu kỹ thuật: +Kích thước gia cơng có sai số ± 0.1mm +Độ nhám bề mặt Rz 40 Thiết kế: Nguyễn Phan Anh Tuấn 10/8 Tấm Khung Giữa Duyệt: Trường Đại Học Công Ngệ TP.HCM Vật liệu: Nhựa Mica Tỷ lệ: 1:2 Tờ số: 06 300 101 101 89 60 25 Ø8 30 25 80 R15 10 30 60 Yêu cầu kỹ thuật: +Kích thước gia cơng có sai số ± 0.1mm +Độ nhám bề mặt Rz 40 30 60 Thiết kế: 30 Nguyễn Phan Anh Tuấn 10 10/8 Tấm Khung Bên Duyệt: Trường Đại Học Công Ngệ TP.HCM Vật liệu: Nhựa Mica Tỷ lệ: 1:2 Tờ số: 08 ... nghiên cứu chế tạo Robot AGV với chi phí chế tạo thấp kết cấu đơn giản mang lại hiệu cao Từ ưu điểm robot AGV, nhóm định thực đề tài:? ?Nghiên cứu thiết kế chế tạo Robot tự hành AGV? ?? Mục đích nghiên. .. TS Nguyễn Thanh Phương chúng em thực đề tài: ? ?Nghiên cứu thiết kế chế tạo Robot tự hành AGV? ?? Để hoàn thành đề tài nghiên cứu chúng em xin xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS, TS Nguyễn... động người Phương pháp nghiên cứu • Nắm bắt quy trình vận hành robot AGV , từ làm tảng cho nhóm phát triển nghiên cứu AGV • Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành thiết kế, chế tạo thử nghiệm, thử nghiệm