Robot leo cầu thang

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ Ӂ BÁO CÁO HỌC PHẦN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Đề tài Thiết kế sản phẩm cơ điện tử “Robot leo cầu thang’’ Giáo viên hướng dẫn ThS Nhữ Qu.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ -Ӂ - BÁO CÁO HỌC PHẦN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Đề tài: Thiết kế sản phẩm điện tử “Robot leo cầu thang’’ Giáo viên hướng dẫn: ThS.Nhữ Quý Thơ Sinh viên thực hiện: Hoàng Văn Đạt 2019606103 Kiều Tiến Đạt 2020608586 Nguyễn Tiến Đạt 2019604703 Hà Nội - 2022 PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM I Thơng tin chung Tên lớp: ME6061003 Khóa: 14 Tên nhóm: N04 Họ tên thành viên: - Hoàng Văn Đạt MSV:2019606103 - Kiều Tiến Đạt MSV:2020608586 - Nguyễn Tiến Đạt MSV:2019604703 II Nội dung học tập Tên chủ đề: Thiết kế sản phẩm điện tử: Robot leo cầu thang Hoạt động sinh viên Nội dung 1: Phân tích nhiệm vụ thiết kế - Thiết lập danh sách yêu cầu Nội dung 2: Thiết kế sơ - Xác định vấn đề - Thiết lập cấu trúc chức - Phát triển cấu trúc làm việc - Lựa chọn cấu trúc làm việc Nội dung 3: Thiết kế cụ thể - Xây dựng bước thiết kế cụ thể - Tích hợp hệ thống - Phác thảo sản phẩm phần mềm CAD và/hoặc vẽ phác Áp dụng cơng cụ hỗ trợ: Mơ hình hóa mơ phỏng, CAD, HIL … để thiết kế sản phẩm Sản phẩm nghiên cứu: Báo cáo thu hoạch tập lớn III Nhiệm vụ học tập Hoàn thành tập lớn theo thời gian quy định (từ ngày 16/05/2022 đến ngày 13/06/2022) Báo cáo sản phẩm nghiên cứu theo chủ đề giao trước hội đồng đánh giá IV Học liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án Tài liệu học tập: Bài giảng môn học thiết kế hệ thống điện tử tài liệu tham khảo Phương tiện, nguyên liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án (nếu có): Máy tính KHOA/TRUNG TÂM Ts Nguyễn Anh Tú GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ths Nhữ Quý Thơ Lời mở đầu Trong năm gần ngành Cơ Điện tử có bước phát triển vượt bậc, việc ứng dụng sản phẩm điện tử vào sản xuất ngày phổ biến giúp nâng cao suất lao động hạ giá thành sản phẩm Song song với q trình phát triển u cầu ngày cao độ xác, tin cậy, khả làm việc môi trường khắc nghiệt với thời gian dài hệ thống điện tử Vì việc nghiên cứu thiết kế hệ thống điện tử để đáp ứng yêu cầu việc làm cần thiết Sự phát triển hệ thống điện tử phát triển ngành kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển tự động hoá đạt nhiều tiến Học phần Thiết kế hệ thống Cơ Điện tử đưa vào giảng dạy với mục đích giúp sinh viên có kiến thức tư việc lập kế hoạch công việc theo trình tự hợp lý để thiết kế hệ thống điện tử hoạt động ổn định, tối ưu hiệu Học phần rèn luyện cho sinh viên khả tư hệ thống, kỹ làm việc nhóm kiến thức nhiều mảng khác nhau, giúp ích cho học tập cơng việc sau Sau trình học tập tự tìm hiểu học phần, nhóm sinh viên lựa chọn hoàn thành báo cáo tập lớn với đề tài: Thiết kế sản phẩm điện tử “Robot leo cầu thang” Đây đề tài hay có tính ứng dụng cao đời sống đồng thời sở cho nghiên cứu sản phẩm sau sinh viên Phần 1: Tổng quan 1.1 Robot leo cầu thang Có thể nói Robot thành tựu Cơ Điện Tử xuất từ sớm có thay đổi mạnh mẽ, thơng minh hơn, linh hoạt hơn, xác Bên cạnh việc ứng dụng cơng nghệ khơng dây vào việc truyền nhận thông tin người điều khiển Robot giúp cho Robot hoạt động có hiệu nhờ điều khiển trực tiếp từ người tình bất ngờ mà thân khơng thể xử lý được, ngồi mang đến an tồn cho người điều khiển mơi trường công việc nguy hiểm, hay cụ thể giúp người mang vác hàng hóa để từ tiết kiệm nhân cơng chi phí Robot leo cầu thang sản phẩm thiết kế để giúp người vận chuyển hàng hóa lên cầu thang cách dễ dàng nhanh chóng, giúp ta tiết kiệm sức lực, thời gian Nếu trước để vận chuyển kiện hàng cồng kềnh nặng nề lên cầu thang cần nhiều công sức, với robot leo cầu thang việc sử lí cách dễ nhanh chóng Khơng leo cầu thang robot cịn hoạt động nhiều địa hình khác tùy thuộc vào kiểu dáng thiết kế để phục vụ cho mục đích sử dụng môi trường làm việc 1.2 Một số loại robot leo cầu thang thường gặp Robot leo cầu thang giống robot vượt địa hình khác, hay nói cách khác robot leo cầu thang nhánh nhỏ robot vượt địa hình địa hình loại robot định cụ thể leo cầu thang Về việc vượt địa hình cầu thang robot sử dụng nhiều hình thức khác đo có hình thức phổ biến là: leo bánh, xích đai Robot leo bánh Robot leo xích Robot leo đai Phần 2: Nội dung thiết kế 2.1 Phân tích nhiệm vụ thiết kế Trước bắt đầu phát triển sản phẩm, cần phải làm rõ nhiệm vụ thiết kế cách chi tiết Việc phân tích nhiệm vụ thiết kế trải qua bước sau: 2.2 Thiết lập danh sách yêu cầu DANH SÁCH YÊU CẦU CHO ROBOT LEO CẦU THANG Thay D đổi W Yêu cầu Chịu tránh nhiệm Hình học D − Trọng lượng: 10-20kg D − Cao từ 80-100cm D − Bề ngang 50-80cm − Chiều dài 40-60cm Động học W − Leo cầu thang với bậc từ 20-25cm W − Độ dốc leo 18-30 độ W − Chịu tải từ 60-80kg D − Tốc độ leo ổn định D − Di chuyển không dung lắc W − Có giảm chấn D • Giúp giảm độ sóc nảy vượt địa W hình W − Chống trượt leo D − Hãm tải W − Vật liệu − Độ bền khung robot cao − Chịu va đập tốt − Đảm bảo kháng nước hiệu − Có sẵn thị trường Vận hành S W − Robot có vi sử lý • Robot vận hành theo lập trình trước điều khiển từ xa D • Robot tự sử lý gặp vật cản W D • Chuyển đổi chế điều khiển linh hoạt − Người điều khiển dễ dàng vận hành D • Người điều khiển dễ dàng khởi động D • Người điểu khiển dễ dàng thao tác với robot W • Có thể điều hướng robot dễ dàng D • Người điều khiển điều khiển robot từ xa Năng lượng W − Nguồn nạp 220V W − Nguồn lưu trữ cung cấp cho động W điều khiển 12-24v − Robot sử dụng động giảm tốc cơng suất 50-60W − Sạc liền cuộn lại Tín hiệu W − Phạm vi điều khiển 10-15m W − Có tín hiệu báo va chạm W − Có tín hiệu báo q tải W − Có tín hiệu báo sạc đầy − Có tín hiệu báo robot hết điện − Hiểu thị tốc độ trạng thái hình hiển thị Bảo trì W − Robot dẽ dàng tháo lắp D − Dễ vệ sinh D − Thiết bị dễ thay W − Dễ bảo hành sửa chữa D − Bảo hành năm An toàn D − Tự động ngắt có cố D − Tự động hãm tải có tình trạng trượt W − Tự động hãm chuyển hướng va chạm W − Có tín hiệu cảnh báo tải, va chạm, trượt W Giá thành Tri phí sản suất từ 3tr – 5tr Tri phí phát sinh từ 2-3tr 2.3 Tóm tắt để xác định vấn đề Giai đoạn 1: Loại bỏ sở thích cá nhân, bỏ qua yêu cầu không ảnh hưởng trực tiếp đến chức ràng buộc cần thiết Hình học − Trọng lượng: 10-20kg − Cao từ 80-100cm − Bề ngang 50-80cm − Chiều dài 40-60cm Động học − Leo cầu thang với bậc từ 20-25cm − Độ dốc leo 18-30 độ − Chịu tải từ 60-80kg − Tốc độ leo ổn định − Di chuyển không dung lắc − Có giảm chấn − Chống trượt leo − Hãm tải Vật liệu − Độ bền khung robot cao − Chịu va đập tốt − Đảm bảo kháng nước hiệu Vận hành − Robot có vi sử lý • Robot vận hành theo lập trình trước điều khiển từ xa • Robot tự sử lý gặp vật cản • Chuyển đổi chế điều khiển linh hoạt − Người điều khiển dễ dàng vận hành • Người điều khiển dễ dàng khởi động • Người điểu khiển dễ dàng thao tác với robot • Có thể điều hướng robot dễ dàng • Người điều khiển điều khiển robot từ xa Năng lượng − Nguồn nạp 220V − Nguồn lưu trữ cung cấp cho động điều khiển 12-24v − Robot sử dụng động giảm tốc cơng suất 50-60W Tín hiệu − Phạm vi điều khiển 10-15m − Có tín hiệu báo va chạm − Có tín hiệu báo q tải − Có tín hiệu báo sạc đầy − Có tín hiệu báo robot hết điện − Hiểu thị tốc độ trạng thái hình hiển thị Bảo trì − Robot dẽ dàng tháo lắp − Dễ vệ sinh − Thiết bị dễ thay − Dễ bảo hành sửa chữa An toàn − Tự động ngắt có cố − Tự động hãm tải có tình trạng trượt − Tự động hãm chuyển hướng va chạm − Có tín hiệu cảnh báo tải, va chạm, trượt Giá thành − Tri phí sản suất từ 3tr – 5tr Giai đoạn 2: Chuyển đổi liệu định lượng thành liệu định tính giảm chúng thành tuyên bố thiết yếu Hình học − Trọng lượng: 10-20kg − Cao từ 80-100cm − Bề ngang 50-80cm − Chiều dài 40-60cm Động học − Leo cầu thang với bậc từ 20-25cm − Độ dốc leo 18-30 độ − Chịu tải từ 60-80kg − Tốc độ leo ổn định − Có giảm chấn − Chống trượt leo − Hãm tải Vật liệu − Độ bền khung robot cao − Chịu va đập tốt Vận hành − Robot có vi sử lý − Người điều khiển dễ dàng vận hành Năng lượng − Nguồn nạp 220V − Nguồn lưu trữ cung cấp cho động điều khiển 12-24v − Robot sử dụng động giảm tốc cơng suất 50-60W Tín hiệu − Phạm vi điều khiển 10-15m − Có tín hiệu báo va chạm − Hiểu thị tốc độ trạng thái hình hiển thị 10 Bảo trì − Robot dẽ dàng tháo lắp − Dễ bảo hành sửa chữa An tồn − Tự động ngắt có cố − Tự động hãm q tải có tình trạng trượt − Có tín hiệu cảnh báo q tải, va chạm, trượt Giá thành − Tri phí sản suất từ 3tr – 5tr Giai đoạn 3: Trong mức độ định, khái quát lại kết bước trước Hình học − Trọng lượng: 10-20kg − Cao từ 80-100cm − Bề ngang 50-80cm − Chiều dài 40-60cm Động học − Leo cầu thang với bậc từ 20-25cm − Độ dốc leo 18-30 độ − Chịu tải từ 60-80kg − Tốc độ leo ổn định − Có giảm chấn − Chống trượt leo − Hãm tải Vật liệu − Độ bền khung robot cao − Chịu va đập tốt 11 Vận hành − Robot có vi sử lý − Người điều khiển dễ dàng vận hành Năng lượng − Nguồn nạp 220V − Nguồn lưu trữ cung cấp cho động điều khiển 12-24v − Robot sử dụng động giảm tốc cơng suất 50-60W Tín hiệu − Phạm vi điều khiển 10-15m − Có tín hiệu báo va chạm − Hiểu thị tốc độ trạng thái hình hiển thị Bảo trì − Robot dẽ dàng tháo lắp − Dễ bảo hành sửa chữa An toàn − Tự động ngắt có cố − Tự động hãm q tải có tình trạng trượt − Có tín hiệu cảnh báo q tải, va chạm, trượt Giá thành − Tri phí sản suất từ 3tr – 5tr Giai đoạn 4: Hình thành vấn đề theo thuật ngữ trung lập giải pháp Thiết kế robot leo cầu thang tự động bán tự động dùng để chở hàng hóa 12 2.4 Thiết kế cấu trúc chức a) Chức tổng thể − Khái quát chức tổng thể robot leo cầu thang Địa hình cầu thang Địa hình vượt qua Điện Vượt cầu thang Tín hiệu đầu vào Cơ Tín hiệu đầu 13 Tín hiệu Nút khởi động Xử lý tín hiệu Nhập liệu điều khiển Điện Báo tín hiệu Bộ sạc Tín hiệu Tốc độ Lưu trữ Hiển lượng trạng thái thị Bảo vệ mạch điện Phanh Kiểm soát tốc hãm độ Chuyển đổi điện- Dẫn động Giảm chấn Địa hình (Cầu thang) Nhận dạng địa hình Bộ phận Vượt địa nâng đỡ hình 14 Địa hình (Cầu thang) \ b) Chức − Nhập liệu Tín hiệu điều khiển Xử lý tín hiệu điều khiển Tín hiệu tác động Nhập tín hiệu điều khiển Truyền tín hiệu đầu vào từ điều khiêrn − Xử lý tín hiệu điều khiển Tín hiệu điều Tín hiệu từ điều khiển Nhận tín hiệu từ điều khiển Truyền tín Xử lý tín hiệu hiệu điều khiển Tín hiệu phản hồi 15 khiển − Bộ sạc Xử lý tín hiệu điều khiển Điện Tín hiệu hiển thị Lấy điện Truyền điện Tín hiệu Kết nối với robot Lưu trữ lượng − Bảo vệ mạch điện Xử lý tín hiệu điều khiển Điện Mạch ổn áp Báo tín hiệu Đo điện áp Điện Ngắt nguồn vào Phanh hãm 16 − Dẫn động Cơ Truyền động Kết nối Dẫn hướng Cơ − Phanh hãm Tín hiệu Xử lý tín hiệu điều khiển Ngắt nguồn động Phanh Động dừng Truyền động dừng − Kiểm soát tốc độ Xử lý tín hiệu điều khiển Cơ Đo tốc độ Điều chỉnh tốc độ − Giảm chấn 17 Tín hiệu Xử lý tín hiệu điều khiển Cơ Tín hiệu Cảm biến Bộ giảm chấn Báo tín hiệu − Nhận dạng địa hình Xử lý tín hiệu điều khiển Tín hiệu Tín hiệu vào Cảm biến Địa hình Quét địa hình − Bộ phận nâng đỡ Cơ Cơ Kết nối Nâng đỡ 18 2.5 Tìm nguyên tắc làm việc Giải pháp Công tắc gạt Công tắc nhấn Aptomat Chức Nút khởi động Nhập tín hiệu vào Nút bấm Nhập liệu Dây cap Truyền tín hiệu từ xa đến xử Màn cảm ứng Ăng ten Quang học Bluetooth Ăng ten Quang Bluetooth Arduino Pic lý Nhận tín hiệu từ Xử lý tín điều khiển từ xa hiệu điều Xử lý tín hiệu Plc Truyền tín hiệu Dây điện khiển Lấy điện Bộ sạc 10 Kết nối với robot Lưu trữ lượng Acquy Mạch ổn áp 11 12 13 Truyền điện Bảo vệ mạch Đo điện áp vào điện Tự động ngắt nguồn Dây cáp Phích cắm Phích cắm chân chân Loại dây Dây hàn trực tiếp Loại dây Socket cắm Pin cell Acquy kiểu xung kiểu xung dùng dùng IC transistor Vôn kế Pic Aptomat role 19 Socket vít trí pin lithium ion Mạch tắt động Truyển đổi điện- 15 tốc 16 17 Động giảm Kết nối Dẫn động 18 Động 775 Truyền Trục khuỷu Trục thẳng Bánh Dẫn hướng Bánh Xích Đai 19 Phanh 23 24 nam châm Phanh điện Bộ hãm 21 Ngắt nguồn Đo tốc độ Kiểm soát tốc độ Điều chỉnh tốc độ Giảm chấn 25 Aptomat Điếm số vòng quay Mạch điều chỉnh Ic Encoder Nhận dạng Cảm biến Cảm biến điện Cảm điện dung Cảm biến tải Cảm biến lực nén Cảm biến va Cảm biến tiệm chạm cận Quét Camera Quang học Loa Loa gốm Thạch anh Đen Led Sợi đốt Led LCD Bằng mối hàn Bằng bulon-ốc Bằng vít khớp Hiện thị Kết nối đỡ 32 Tốc kế điện tử Khí nén Báo tín hiệu Bộ phận nâng Thủy lực 29 31 Mạch tắt động Lò xo 27 30 truyền động Bộ giảm chấn địa hình 28 Cơ cấu ngắt Biến tần trở biến dạng 26 servo Khớp nối cứng Khớp nối mềm Phanh 20 Động Nâng đỡ Bằng Bằng kim loại kim loại 20 Âm 21 22 ... loại robot leo cầu thang thường gặp Robot leo cầu thang giống robot vượt địa hình khác, hay nói cách khác robot leo cầu thang nhánh nhỏ robot vượt địa hình địa hình loại robot định cụ thể leo cầu. .. định cụ thể leo cầu thang Về việc vượt địa hình cầu thang robot sử dụng nhiều hình thức khác đo có hình thức phổ biến là: leo bánh, xích đai Robot leo bánh Robot leo xích Robot leo đai Phần 2: Nội... vận chuyển kiện hàng cồng kềnh nặng nề lên cầu thang cần nhiều công sức, với robot leo cầu thang việc sử lí cách dễ nhanh chóng Khơng leo cầu thang robot cịn hoạt động nhiều địa hình khác tùy