Hcmute nghiên cứu chế tạo hệ thống dẫn động cơ khí robot tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ ROBOT TỰ ĐỘNG S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2012 - 26 S KC0 Tp Hồ Chí Minh, 10/2012 Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP SINH VIÊN Năm 2012 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ ROBOT TỰ ĐỘNG Mã số đề tài: SV2012 – 26 Giảng viên hướng dẫn: Thái Huy Phát Sinh viên: Nguyễn Ngọc An – MSSV:09105162 Trần Đức Nguyên – MSSV: 09105208 Trần Duy Thành – MSSV: 09105225 Tp Hồ Chí Minh – 10/2012 Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, chế tạo robot phong trào giới sinh viên (và học sinh ) Công nghệ chế tạo robot áp dụng vào thi sáng tạo robocon mà cịn có nhiều ứng dụng thực tế Năm 2002 Robocon tổ chức lần Nhật Bản Ngày Robocon ngày phát triển mạnh Những năm đầu Robocon phổ biến số trường đại học lớn đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, đại học Bách Khoa Tp.HCM, Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự, đại học Bách Khoa Hà Nội,… Nhưng năm gần Robocon ngày phát triển trường đại học dân lập, trường cao đẳng, trường trung cấp chuyên nghiệp,… Cùng với phát triển Robot ngày đẹp hơn,cơ khí chuẩn cứng cáp hơn, mạch điện tử ngày đại hơn, lập trình tốt hơn,… Robocon ngày khơng mơn học ngoại khóa, mà gần mơn học thức Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 Phần I Đặt vấn đề: I/ Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu chủ yếu sinh viên, sử giúp đỡ thầy đạo Những năm thi Robocon chủ yếu dành cho sinh viên năm thứ 3, năm thứ Nhưng năm gần phong trào Robocon phổ biến tồn thể sinh viên, khơng có sinh viên năm nhất, mà năm gần xuất bạn sinh viên nữ Sự phát triển Robocon ngày không dành cho sinh viên trường đại học, cao đẳng, trung cấp chuyên nghiệp,… Robocon cịn bạn học sinh phổ thơng nghiên cứu, tổ chức thi trường II/ Tình hình nghiên cứu ngồi nước: Những năm đầu tiên, phong trào Robocon phổ biến số nước phát triển, phát triển mạnh khu vực Châu Á Thái Bình Dương Nhật Bản, Trung Quốc, Thái Lan, Việt Nam, Malaysia,… Nhưng năm gần phong trào Robocon nước phát triển, ngồi khu vực Châu Á Thái Bình Dương tham gia Ai Cập, Ả Rập Saudi, Sri Lanka,… Khơng ngồi nước mà nước, Robocon không nghiên cứu trường đại học lớn, mà trường cao đẳng, trung cấp chuyên nghiệp,… III/ Những vấn đề tồn tại: Hầu hết đội Robocon trường (trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM) thành lập riêng rẽ, hầu hết thành viên đội học chung lớp khoa, vấn đề khó khăn làm Robot Hầu hết đội bên khoa Điện mạnh mạch điện tử lập Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 trình, khí khơng hiệu chắn Cịn đội khí khí đẹp, chắn, phần lập trình khơng tốt Các đội Robot trường năm gần tự nghiên cứu làm, hầu hết có giúp đỡ thầy đạo Kinh phí thành viên đội đóng góp nên cịn hạn hẹp Dụng cụ làm thiếu thốn, chi tiết cần xác phải đưa ngồi làm Khơng có máy móc để làm khí xác Phần II Giải vấn đề: I./ Mục đích đề tài: Các mục tiêu cụ thể đề tài: - Nghiên cứu cấu khí cho robot theo chủ đề Robocon năm 2012 - Thiết kế khí, cấu cho robot phục vụ cho thi vòng loại Robocon miền Nam 2012 II./ Phương pháp nghiên cứu: Với mục tiêu thiết kế khí, cấu cho robot để phục vụ cho thi vòng loại Robocon miền Nam 2012, nên phương pháp nghiên cứu tham khảo tài liệu làm khí Robot, chủ đề Robocon năm 2012 kết hợp với phương pháp thực nghiệm, phù hợp với nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Dựa vào nguồn tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu Robocon, tiến hành chọn lọc, phân tích, hệ thống hóa cấu, khí ứng dụng cho năm nay, Robocon 2012 Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 III./ Nội dung: A/ Giới thiệu chủ đề Robocon 2012: Nguồn gốc lịch sử: Cầu Thanh Mã [Tsing Ma] Hong Kong Hong Kong vùng có nhiều đồi núi với phong cảnh đẹp bao gồm 200 hịn đảo, nhờ mà dẫn đến cần thiết cầu đường hầm Trong số đường hầm xuyên qua vịnh (Cross Harbour Tunnel) liên kết Cửu Long (Kowloon) đảo Hong Kong xuyên qua Vịnh Victoria (Victoria Harbour), cầu Thanh Mã (Tsing Ma) hệ thống cầu treo đường xe lửa (road-and-rail) dài giới kết nối tới đảo Lạn Đầu (Lantau) Nhờ hệ thống cầu đường hầm, Hong Kong ngày tự hào có mạng lưới giao thơng phát triển Ở Trường Châu (Cheung Chau), số đảo nhỏ Hong Kong, lễ hội Jiao tiếng 100 năm Trường Châu bị tàn phá dịch bệnh vào cuối triều đại nhà Thanh; người dân địa phương lập bàn thờ trước đền Pak Tai để cầu xin bình yên Cuối dịch bệnh Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 kết thúc sau tiến hành nghi lễ Kể từ đó, người dân Trường Châu tổ chức Lễ hội bánh bao hàng năm để bày tỏ biết ơn họ Những lễ nghi tồn qua nhiều hệ người dân Biểu ngữ lễ diễu hành – Thời gian, gió mưa Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 Múa sư tử Trong thời gian lễ hội dịp để người dân trình diễn nghề dân gian họ, làm hình nộm giấy, tạo giàn tre núi bánh bao, làm nhiều bánh bao (làm tay) để chuẩn bị cho lễ hội bánh bao Nó làm phong phú thêm biểu diễn nghệ thuật dân gian âm nhạc, diễu hành, múa sư tử, múa lân (qilin) đánh trống Năm qua năm khác, người lớn tuổi với cháu họ tham gia vào hoạt động lễ hội, qua kinh nghiệm truyền từ hệ qua hệ khác Đối với khách du lịch lễ hội ngày hội dành cho họ, thu hút hàng nghìn khách du lịch tồn giới Lễ hội Jiao (Jiao-festival) Trường Châu liệt kê di sản văn hóa phi vật thể cấp nhà nước Trung Quốc Peng on bun Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 Tuần lễ hội cao điểm diễu hành lớn đường phố với đứa trẻ mặc y phục đứng cà kheo cao, theo múa lân Cuộc diễu hành di chuyển qua đường phố hẹp bật tháp tre to lớn, đính bánh bao màu trắng nơi phần lễ hội diễn Các đấu thủ người kiểm tra trước trèo phải đảm bảo an toàn dây thừng bảo hiểm, trèo lên đỉnh tháp để lấy bánh bao Xe rước lễ diễu hành Trẻ em đóng kịch câu chuyện tiếng lịch sử Trung Quốc, Hồng đế Huyền Tơng đời Đường Dương Quý Phi Vào lúc nửa đêm, đấu thủ tranh leo lên tháp đua trí tuệ lẫn thể lực để túm lấy bánh bao "may mắn nhất" cao theo truyền thống giành "Peng on Dai Gat", có nghĩa Hồ bình Thịnh vượng Cuộc thi lấy bánh bao thu hút khách du lịch nước, biết đến với tên khác "Bun Mountain Festival" Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 Opera truyền thống biểu diễn lễ hội Hong Kong thành phố chủ nhà thi Robot ABU lần thứ 11 năm 2012 Bởi vậy, sinh viên từ khu vực Châu Thái Bình Dương tập hợp Hong Kong, điều khiển robot qua cầu đường hầm, đổ lên đảo, leo lên tháp bánh bao, lấy bánh bao may mắn giành ''Peng On Dai Gat'' Ai người chiến thắng thi Robot Châu Thái Bình Dương ABU 2012 Hãy chờ xem!!! Cảnh ban đêm vịnh Victoria Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van 41 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van 42 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 B/ Giới thiệu Robot thiết kế: Tổng quát Robot thiết kế: Robot tự động dẫn động động DC đặt phía sau, tự lựa bánh trước Đây Robot tự động Được thiết kế giống xe hơi, dẫn động hai bánh sau bẻ lái kiểu xe Sử dụng cấu nâng hình bình hành để nâng quà cao lên để đặt sân Có cấu lật, lật sang bên trái phải để phù hợp với vị trí đặt quà sân thi đấu Xanh Đỏ, thay đổi vị trí đặt Robot bên sân thi đấu Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van 43 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 Phần đế Robot: Được liên kết nhôm ống loại 25x50, 25x25, nhôm ly, nhôm 2ly, nhôm ly rưỡi, phíp ly… Cách liên kết nhơm lại dung nhơm ly rưỡi phíp 2ly, bắn đinh tán nhôm Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van 44 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 Cách liên kết dạng tròn khoét lỗ , nhét nhựa tròn vào ống bề dày từ 25 – 40 mm ( tùy độ cứng ) Các khớp xoay trượt ,đây vấn đề thiết kế Robot , tơi thích sử dụng nhựa khối PE tương đối dễ gia cơng, bề mặt bong khoan hay phay thích hợp làm cấu giảm chấn, xoay trược ,với ổ bi bạn cần chúý tới thơng số đường kính ,cuối loại ray trượt, ray bi cao cấp vitme bi , loại tìm mua dể bải rác công nghiệp Xử lý nhôm dạng Nếu bạn có ý định dùng nhơm dạng để liên kết tơi có vài lời khun, nên dùng loại nhơm dày từ 1,5 – mm nhẹ tốn yêu cầu độ cứng bạn gấp mép 90 độ be dọc theo chiều dài ý đường chịu lực (đường cắt ,cần nối lại ) đường gấp mép không song song với độ cứng dược cải thiện đáng kể, chi tiết chịu đàn hồi kết hợp nhơm 1,5 mm với Phíp mm ( ổn định ) Độ đồng phẳng Đây gần vấn đề quan trọng tiến hành lắp ráp khung đế Robot, bạn biết, làm Robot với bánh xe chẳng cần phải quan tâm đến điều nhiều,vì bánh ln nằm mặt phẳng, muốn chế tạo khung đế có nhiều bánh ( bánh ) vấn đề đặt cho bánh phải nằm mặt phẳng Đó không đơn giản việc canh phằng cho mà “giữ” cho ln phẳng ,vì bạn biết địa hình di chuyển Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van 45 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 khác ( kể tren sân thi đấu Robocon ) khơng phải chế tạo thật phẳng di chuyển sân phẳng Đó vấn đề khó khơng phải khơng có cách giải ,giải pháp mà tơi hay dùng “cầu cân bằng” , giới thiệu vài dạng để bạn tham khảo: bánh với cầu cân nằm thân Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van 46 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 bánh với cầu cân nằm trục nối bánh chủ động (được sử dụng vào Robot thiết kế) bánh với cầu cân nằm giửa thân – truyền động nằm Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van 47 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 bánh với cầu cân nằm trục bánh Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van 48 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 bánh với cầu cân nằm thân ( xe tự hành NASA ) Cơ cấu robot a Phần truyền động: Sử dụng động điện chiều 24V để chạy Động DC: Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van 49 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 Bánh xe Robot: Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van 50 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van 51 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở b MS: SV2012-26 Cơ cấu bẻ lái: Lợi dụng thay đổi tốc độ động bánh sau , dẫn động bánh trước đa hướng Phần III: Kết luận đề nghị Sau thời gian thực đề tài thành cơng với mục đích đề ban đầu nghiên cứu thiết kế cấu khí cho Robot Và thiế kế Robot cho thi vòng loại Robocon miền Nam 2012 Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van 52 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 TÀI LIỆU THAM KHẢO Kinh nghiệm làm Robot năm trước Tham khảo tài liệu Internet Tham khảo chủ đề Robocon 2012 tổ chức Hong Kong Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van 53 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở MS: SV2012-26 Mục lục Lời nói đầu Phần I: Đặt vấn đề I Đối tượng nghiên cứu II Tình hình nghiên cứu nước III Những vấn đề tồn Phần II: Giải vấn đề .3 I Mục đích đề tài II Phương pháp nghiên cứu III Nội dung A Giới thiệu chủ đề Robocon 2012 Nguồn gốc lịch sử chủ đề thi Luật thi cấu trúc sân B Giới thiệu Robot thiết kế 43 Tổng quát Robot thiết kế .43 Phần đế Robot 44 Cơ cấu Robot 49 a Phần truyền động 49 b Cơ cấu bẻ lái .52 Phần III: Kết luận đề nghị 52 Tài liệu tham khảo 53 Mục lục 54 Nghiên cứu thiêt kế cấu khí cho Robot Luan van 54 Luan van ... mà Robot tự động đặt trước vùng Robot tay 4.4 Khu vực khởi động Robot tự động (Automatic Robot Starting Point (A)) (Sau Robot tự động rời khỏi khu vực khởi động Robot tự động) 4.4.1 Nếu Robot tự. .. KỸ THUẬT TP HCM ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP SINH VIÊN Năm 2012 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ ROBOT TỰ ĐỘNG Mã số đề tài: SV2012 – 26 Giảng viên hướng dẫn: Thái Huy Phát Sinh... ví dụ ốc vít kim loại 10.5 Robot tự động 10.5.1 Robot tự động phải thực nhiệm vụ cách tự động sau khởi động 10.5.2 Trong khu vực khởi động Robot tự động (A), Robot tự động phải có kích thước không