Đang tải... (xem toàn văn)
920 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ROBOT TỰ HÀNH SỬ DỤNG CẢM BIẾN SIÊU ÂM VÀ ỨNG DỤNG VÀO LÀM SẠCH BỀ MẶT Lê Tấn Tài, Phan Trung Kiên, Lâm Minh Luân, Ngô Thành Lộc Viện Đào tạo Quốc tế, Trường Đại học Công nghệ T[.]
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ROBOT TỰ HÀNH SỬ DỤNG CẢM BIẾN SIÊU ÂM VÀ ỨNG DỤNG VÀO LÀM SẠCH BỀ MẶT Lê Tấn Tài, Phan Trung Kiên, Lâm Minh Luân, Ngô Thành Lộc Viện Đào tạo Quốc tế, Trường Đại học Cơng nghệ TP Hồ Chí Minh GVHD: TS Nguyễn Phụ Thượng Lưu TÓM TẮT Robot lau nhà coi công cụ hỗ trợ cho công việc nội trợ gia đình Nó làm bề mặt nhờ phương pháp sử dụng hệ thống khăn cuộn, gắn liền với hai motor để quay trịn làm bề mặt Khăn dễ dàng thay vệ sinh, không số robot thị trường dùng miếng khăn nhỏ Một vỏ mica cứng chống lại va đập không cần thiết bên làm cảm biến siêu âm giúp nhận dạng khơng gian để tránh vật cản Tóm lại, cảm biến siêu âm giúp cho robot trở nên thân thiện với thiết bị gia đình cấu làm cải thiện so với robot sử dụng miếng khăn dán thị trường Từ khóa: Vật cản, Robot lau nhà, làm bề mặt, hệ thống khăn cuộn, cảm biến siêu âm GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Ngày khối lượng cơng việc gia đình trẻ ngày lớn, họ khơng có nhiều thời gian dành cho việc lau, dọn nhà cửa Vì robot lau nhà lựa chọn khơng thể thiếu cho gia đình Tuy nhiên chủng loại robot lau nhà dùng miếng lau cách dán, làm cho robot trở nên thụ động làm gia chủ phải tốn thời gian để điều chỉnh miếng lau Bên cạnh robot cịn va chạm với vật dụng dừng lại cảm biến siêu âm đo lường khoảng cách làm cho robot hiểu tránh né vật cản 1.2 Đặc tính Robot hoạt động sở: Tự hành tránh vật cản làm bề mặt Robot làm số không gian định phịng Làm tương đối khơ sàn nhà Hạn chế lặp lại nơi qua 1.3 Đặc trưng Hạn chế gặp vật cản trình di chuyển Tránh vật cản di chuyển Hạn chế bỏ sót khoảng trống nhà 920 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Bài báo nghiên cứu dựa theo phương pháp sau đây: 2.1 Cơ sở lý thuyết robot tự hành cảm biến sóng âm Tìm hiểu định nghĩa robot tự hành trang báo điện tử chi tiết cần có robot tự hành Nghiên cứu cách sử dụng, kết nối chi tiết với Tìm hiểu định nghĩa cảm biến siêu âm ứng dụng nào, cách hoạt động sao, mặt lợi ích bất lợi sử dụng 2.2 Kế thừa sản phẩm có sẵn thị trường Sử dụng robot có sẵn thị trường để phân tích dựa vào tối ưu hóa cho nghiên cứu, phân tích kết cấu khung robot trịn hay vng… lựa chọn mặt lợi ích tránh mặt bất lợi từ việc rút kinh nghiệm robot có sẵn thị trường 2.3Thử nghiệm từ kết thí nghiệm để hoàn thiện sản phẩm cuối Kết thử nghiệm phản ánh chất lượng sản phẩm, tập hợp kinh nghiệm quý giá để hoàn thiện sản phẩm Sản phẩm điều chỉnh liên tục cho phù hợp với nhu cầu người dùng THỰC NGHIỆM 3.1 Thiết kế kết cấu Thiết kế thân máy thực 3D Solidwork, phần mềm vẽ Catia Chúng tơi có hình dạng tổng thể khung kích thước tổng thể khung robot Khung robot có nhiệm vụ nâng tồn robot, mặt khác hình dạng robot Theo yêu cầu kỹ thuật kế hoạch thiết kế, kích thước sau: 320 x 320 x 65 mm, làm tròn góc với bán kính 45 mm Khung robot địi hỏi tính thẩm mỹ hình dạng robot Khung robot chọn hình trịn tối ưu khơng gian, mang tính thẩm mỹ cao, nhỏ, gọn cho người sử dụng, chịu lực cao tối ưu hóa chi tiết robot Do đó, q trình thi cơng phần khung phải đảm bảo thiết kế theo kích thước kiểu dáng Tránh lỗi việc xây dựng kế hoạch thành cơng Hình 1: Khung robot thiết kế phần mềm 921 3.2 Vật liệu Tấm mica loại nhựa dẻo, dùng để thay thủy tinh có tên gọi phổ biến Acrylic mica Tấm mica biết đến loại chất liệu acrylic, mica suốt thường so sánh với thủy tinh (kính) Nó có tỷ trọng ½ so với thủy tinh, cho khoảng 98% ánh sáng xuyên qua (đối với mica có độ dày mm) Nó bị đốt cháy 460 oC (860 oF) Các ưu điểm mica việc làm khung robot: – Mica tính chất bóng óng ánh, bề mặt phẳng mịn, sáng bóng – Có tính xun sáng tốt – Màu sắc đa dạng – Mica có đặc tính dẻo nên dễ dàng gia cơng lắp ghép, uốn, ép theo ý muốn – Chịu nhiệt độ cao, chống ăn mịn – Khơng dẫn điện, nhiệt – Khơng thấm nước – Dễ dàng việc tạo hình sản phẩm – Giá thành dễ tiếp cận 3.3 Chọn động Robot trang bị hai động 12V DC với mơ-men xoắn lớn, kích thước nhỏ gọn, có hộp số giúp cho robot chịu tải trọng tốt cho tốc độ đạt yêu cầu thiết kế ban đầu Motor cho tiếng ồn Hình 2: Động 12V Động DC màu vàng lý tưởng cho khăn lau mạnh nên tạo lực đủ lớn để làm bề mặt, đạt dược tiêu theo yêu cầu nghiên cứu Hình 3: Động DC 922 3.4 Nguồn cấp cho robot Pin Lipo chọn cho robot có dịng xả cao, khỏe, ổn định, bền bỉ, đánh giá dòng pin tốt Hơn nữa, pin Lipo có dung lượng vơ tốt, nên giúp cho robot có thời gian sử dụng lâu Thông số kỹ thuật: – Dung lượng: 5200 mAh – Dịng xả: 50c – Áp 12V-3S – Kích Thước: Dài 110 mm x Rộng 35 mm x Cao 25 mm – Khối Lượng: 190 g Hình 4: Pin Lipo 12 V 3.5 Cảm biến Đầu dò siêu âm cảm biến siêu âm loại cảm biến âm chia thành ba loại chính: máy phát, máy thu máy thu phát Máy phát chuyển đổi tín hiệu điện thành siêu âm, máy thu chuyển đổi siêu âm thành tín hiệu điện máy thu phát vừa truyền nhận siêu âm Theo cách tương tự radar sonar, đầu dò siêu âm sử dụng hệ thống đánh giá mục tiêu cách giải thích tín hiệu phản xạ Ví dụ, cách đo thời gian việc gửi tín hiệu nhận tiếng vang, khoảng cách đối tượng tính tốn Cảm biến siêu âm thụ động micro phát tiếng ồn siêu âm có số điều kiện định Hình 5: Cảm biến sóng siêu âm 923 3.6 Vi mạch điều khiển Arduino UNO sử dụng vi điều khiển bit bit: ATmega8, ATmega168, ATmega328 Bộ não xử lý tác vụ đơn giản điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lý tín hiệu cho phương tiện từ xa, tạo trạm đo nhiệt độ độ ẩm hiển thị hình LCD, v.v Hình 6: Arduino UNO R3 Bảng 1: Thông số kỹ thuật Đây chắn mở rộng lái động servo, động DC động bước Tất bạn cần làm cắm khiên vào bảng Uno Mega2560 Nó cung cấp hai nguồn - kết nối với bảng điều khiển, cung cấp đầu bảng; để lái động có dịng điện lớn, bạn kết nối nguồn cung cấp bên ngồi cho Motor Driver Shield bảng điều khiển Có đèn LED điều khiển Khi không sử dụng, bạn tắt nguồn chắn cơng tắc khơng ảnh hưởng đến việc sử dụng bảng điều khiển Điện áp làm việc 6,5 V – 12 V 924 Hình 7: Motor driver shield 3.7 Mạch điện Hình 8: Sơ đồ mạch điện 3.8 Lưu đồ thuật tốn Hình 9: Lưu đồ thuật tốn 3.9 Thành phẩm a) b) Hình 10: Robot thành phẩm: a) mặt dưới; b) mặt 925 KẾT LUẬN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 4.1 Phần kết luận Chủ đề nghiên cứu phương pháp điều khiển thiết kế sản xuất robot tự hành dùng làm bề mặt dựa nhu cầu thực tế, dùng cảm biến sóng âm giúp cho robot trở nên thơng minh hạn chế va đập với vật dụng nhà làm hư hại Cơ cấu lau nhà hoạt động cách hiệu làm tốt bề mặt, dễ dàng thay thế, giặt, dễ khô Mơ hình hồn thành bao gồm thiết kế khí, mạch điện tử chương trình điều khiển Nghiên cứu ứng dụng vi điều khiển thành công việc điều khiển làm bề mặt 4.2 Kết đạt yêu cầu – Hạn chế va chạm robot với vật dụng gia đình – Giúp gia chủ thoải mái không cần lo việc làm khăn cung cấp nước cho khăn – Robot làm bề mặt 4.3 Kết không đạt yêu cầu – Robot hạn chế hoạt động nhấp nhô – Lặp lại khu vực làm việc – Robot tự sạc – Tiếng ồn motor lớn 4.4 Đề xuất Với điều kiện thực tế, muốn đề xuất số hướng phát triển chủ đề sau: – Robot nên nâng cấp để tự sạc nguồn cạn kiệt – Robot cần phát triển thêm khả nhận dạng không gian – Robot nên trang bị cảm biến để tránh chướng ngại vật tốt – Robot nên trang bị cảm biến bụi để hoạt động tốt – Cần phát triển cấu bơm dung dịch tự động LỜI CẢM ƠN Trong thời gian tháng thực đề tài nghiên cứu mình, nhận nhiều quan tâm, động viên từ gia đình, bạn bè người thân, hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn để hoàn thành luận văn nghiên cứu khoa học Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Phụ Thượng Lưu, người theo sát, tận tình bảo, định hướng, giải thắc mắc gợi mở vướng mắc cho nhóm hồn thành đề tài nghiên cứu 926 ... 3.5 Cảm biến Đầu dò siêu âm cảm biến siêu âm loại cảm biến âm chia thành ba loại chính: máy phát, máy thu máy thu phát Máy phát chuyển đổi tín hiệu điện thành siêu âm, máy thu chuyển đổi siêu âm. .. PHÁP NGHIÊN CỨU Bài báo nghiên cứu dựa theo phương pháp sau đây: 2.1 Cơ sở lý thuyết robot tự hành cảm biến sóng âm Tìm hiểu định nghĩa robot tự hành trang báo điện tử chi tiết cần có robot tự hành. .. hành Nghiên cứu cách sử dụng, kết nối chi tiết với Tìm hiểu định nghĩa cảm biến siêu âm ứng dụng nào, cách hoạt động sao, mặt lợi ích bất lợi sử dụng 2.2 Kế thừa sản phẩm có sẵn thị trường Sử dụng