TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN CƠ ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MOBILE ROBOT DẠNG BỐN BÁNH VẬN CHUYỂN SẢN PHẨM TRONG NHÀ MÁY Giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn A Tên.
lOMoARcPSD|2935381 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ - - BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN CƠ ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MOBILE ROBOT DẠNG BỐN BÁNH VẬN CHUYỂN SẢN PHẨM TRONG NHÀ MÁY Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn A Tên thành viên nhóm: Trần Văn A 20170000 Lê Minh B 20170000 Nguyễn Văn C 20170000 Hà Nội 2020 Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 MỤC LỤC Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MOBILE ROBOT 1.1- LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 1.1.1- LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN XE AGV 1.1.2- PHÂN LOẠI XE AGV 1.2- MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1.3- PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC AGV BÁNH 2.1- TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC 2.2- TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN MỘT SỐ KẾT CẤU CƠ KHÍ QUAN TRỌNG… 3.1- BỘ TRUYỀN VIT ME ĐAI ỐC……………………………………………… 3.1.1- VẬT LIỆU VIT ME ĐAI ỐC…………………………………………… 3.1.2- CHỌN BẠC DẪN HƯỚNG VÀ KHỚP NỐI LÒ XO………………… CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4.1- BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM ARDUINO MEGA 2560 4.2- MẠCH CẦU H ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 4.3- MODULE LM 2596 4.4- BỘ NGUỒN CHƯƠNG 5: ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH XE AGV 5.1- CỤM BÁNH ĐỘNG LỰC 5.2- CỤM NÂNG 5.3- KHUNG VÀ VỎ MƠ HÌNH AGV 5.2- CỤM ĐẨY Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 BẢNG KÝ HIỆU VIẾT TẮT ST T Kí hiệu Chú thích Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) Đơn vị lOMoARcPSD|2935381 q Ma trận vị trí θ Góc robot so với phương ngang Rad ϑ Vận tốc tuyến tính robot m/s Vận tốc bánh phải, trái m/s vR , vL ω Vận tốc góc robot Rad/s R Bán kính bánh xe mm L Nửa khoảng cách bánh xe mm K tt Động tịnh tiến thân xe J Kb Động quay bánh xe J 10 vt Vận tốc dài xe m/s 11 v wR , v wL Vận tốc dài bánh phải, trái m/s 12 J wR , J wR Momen quán tính bánh 13 mb Khối lượng bánh xe Kg 14 mt Khối lượng thân xe Kg 15 M dc Momen động N.m 16 M mst Momen hao tổn trục N.m 17 u Hệ số tổn thất trục động 18 M msl Momen ma sát lăn 19 k Hệ số ma sát bánh xe mặt đường 20 g Gia tốc trọng trường m/ s 21 φ´ Vận tốc góc bánh Rad/s 22 φ´ Gia tốc góc bánh rad/ s 23 a Gia tốc dài m/ s 24 V a ,V b Vận tốc điểm đầu A, điểm cuối B m/s 25 t Thời gian xe di chuyển s 26 Pdc Công suất động W 27 ξ Ma trận vị trí robot 28 d Đường kính trục vít me mm 29 u Bước vít me mm 30 d ,d Đường kính bánh 1, mm Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) Kg/ m2 N.m lOMoARcPSD|2935381 31 Z1 , Z2 Số bánh 1, 32 x Số mắt xích CÁC TỪ VIẾT TẮT AGV : Autonomous Guided Vehicles – Xe tự hành Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MOBILE ROBOT LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU Lịch sử phát triển xe AGV Robot đời từ kỷ trước công nguyên Chu Mục Vương (Trung Quốc) người Yan Shi phác thảo ý tưởng máy tự động khí Đến năm 1927, robot điện tử lần xuất phim ảnh Năm 1948, nguyên lý tảng robot tự động hóa đời, tạo tiền đề cho robot học sau Cho tới năm 1961, Mobile Robot điện tử giới đời, đặt tên Unimate.Trong loại Mobile Robot áp dụng lĩnh vực công nghiệp, Robot tự hành mặt đất AGV( Autonomous Guided Vehicles) giới quan tâm đến Hệ thống xe tự hành (AGV) tồn từ năm 1953 Barrett Electronics Of Northbrook, bang Illinois – USA, Savant Automation of Walker, bang Michigan – USA Một nhà phát minh sáng chế phương pháp tự động hoá người xe tải kéo mà sử dụng nhà máy nhiều năm nhờ vào giấc mơ Robot tự hành AGV chế tạo để vận chuyển phôi gia công vào năm 70, vấn đề định hướng xe tự hành vấn đề quan trọng Ban đầu AGV xe kéo nhỏ chạy theo đường dẫn Công nghệ năm 70 điều khiển hệ thống để nâng cao khả tính linh hoạt xe AGV, xe không dùng để kéo, đẩy hàng kho, mà cịn có chức trung gian , kết nối trình sản xuất, lắp ráp, phân loại hàng hóa Trải qua nhiều năm, cơng nghệ phát triển mạnh hơn, trình tự hành, AGV lập trình để giao tiếp với robot khác nhằm đảm bảo sản phẩm chuyển qua trạm, kho nơi mà sau chúng giữ lại chuyển đến vị trí khác Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 Phân loại xe AGV Xe AGV sử dụng với mục đích chung để chuyển hàng nhà máy, kho chứa sản phẩm Hình 1.1- Sơ đồ vận hành xe AGV nhà máy Ngày nay, xe AGV có nhiều dòng sản phẩm khác thị trường Các sản phẩm AGV bao gồm: Xe kéo (Towing Vehicle) Xe kéo xuất dòng xe AGV thịnh hành thị trường Loại kéo nhiều toa hàng khác trở từ 8000 đến 60000 pounds Ưu điểm hệ thống xe kéo: Khả chun chở lớn Có thể dự đốn lên kế hoạch tính hiệu việc chuyên chở việc đảm bảo an toàn Tính an tồn tốt Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 Hình 1.2- Xe AGV kéo hàng Xe chở ( Unit Load Vehicle) Xe chở trang bị tâng khay chứa nâng, hạ chuyênr động băng tải, đai xích Ưu điểm xe chở: Tải trọng phân phối di chuyển theo yêu cầu Thời gian đáp ứng nhanh gọn Giảm hư hại tài sản Đường linh hoạt Giảm thiếu tắc nghẽn giao thông chuyên chở Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 chưa tốt đưa sân (khơng phải vạch trắng) để chụp lại nút khác, lại thử đưa vào vạch trắng để xem kết có ok khơng, ok nhấn nút mode để khỏi chương trình setup lưu kết lại vào eeprom thấy led đơn chạy từ Ngoài chế độ nhạy bạn tổ hợp nút mode + nút nút mode + nút để vào chế độ setup độ nhạy modul giảm bớt đi, sau bước thao tác trên, dấu hiệu phân biệt chế độ : mode nhấn xong khơng có led sáng mode + nút nhấn tổ hợp có led sáng mode + nút nhấn tổ hợp có led sáng Tín hiệu trả MCU: Các chân tín hiệu từ -> module chuyển đổi tương ứng với kênh từ -> module dò line Khi kênh không phát line trắng chân tương ứng mức (5V) Ngược lại kênh phát line trắng chân tương ứng với kênh kéo xuống mức (0V) 4.6- HỆ THỐNG TRÁNH VẬT CẢN Hình 4.9- Cảm biến vật cản hồng ngoại DS30c4 40 Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 Thông số kỹ thuật: Nguồn điện cung cấp: ~ 36VDC Khoảng cách phát hiện: ~ 30cm Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở Dịng kích ngõ ra: 300mA Ngõ dạng NPN cực thu hở giúp tùy biến điện áp ngõ ra, trở treo lên áp tạo thành điện áp ngõ nhiêu Chất liệu sản phẩm: nhựa Có led hiển thị ngõ màu đỏ Kích thước: 1.8cm (D) x 7.0cm (L) 41 Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 CHƯƠNG 5: ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH XE AGV 5.1 CỤM BÁNH ĐỘNG LỰC Yêu cầu đặt bánh động lực cần phải chịu tải tốt, ma sát bánh với mặt xưởng phải thật lớn để tránh bị trượt di chuyển, gây không ổn định xe q trình làm việc Vì nhóm đề xuất sử dụng cụm bánh động lực sau: Hình 5.1- Cụm bánh động lực STT TÊN CHI HÌNH ẢNH VẬT LIỆU 42 Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) PHƯƠNG PHÁP GIA lOMoARcPSD|2935381 TIẾT Tấm gá động Động CÔNG Thép CT3 Cắt lazer, khoan, taro 5.2 CỤM NÂNG - Yêu cầu module phải nâng, hạ khối lượng hàng hóa định, tối đa 50 kg - Đảm bảo vững để hàng hóa an tồn q trình vận chuyển - Khả nâng hạ trơn chu để thuận tiện cho điều khiển lấy hàng - Phù hợp với kích thước khung xe Nhóm đề xuất mơ hình cụm module nâng hàng sau: 43 Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 Hình 5.2- Cụm nâng ST T TÊN CHI TIẾT HÌNH ẢNH 44 Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) VẬT LIỆU PHƯƠN G PHÁP GIA CÔNG lOMoARcPSD|2935381 Mặt nâng Thép CT3 Cắt lazer Nhơ m định hình Nhơ m Cắt 45 Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 Trục dẫn hướn g Thép CT3 Cán Kẹp trục Thép CT3 Đúc Bạc trượt Thép CT3 Đúc 46 Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 Vit me Thép CT3 Cán Tấm nâng Thép Cắt lazer CT3 5.3- KHUNG VÀ VỎ MƠ HÌNH AGV - Khung xe u cầu phải có khả chịu tải trọng cao, dễ dàng lắp ráp với module bánh, cảm biến, module mạch, hệ thống nút điều khiển xe 47 Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 - Kích thước phù hợp với chức không gian làm việc - Đảm bảo an tồn hàng hóa q trình di chuyển - Có bền có tính thẩm mỹ Nhóm để xuất mơ hình vỏ AGV sau: Hình 5.3- Khung mơ hình AGV 5.4 CỤM ĐẨY HÀNG ST T TÊN CHI HÌNH ẢNH 48 Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) VẬT LIỆU PHƯƠN G PHÁP lOMoARcPSD|2935381 TIẾT GIA CÔNG Trục vit me Thép CT3 Cán Bạc trượt Thép CT3 Đúc Tấm giá bạc Thép Cắt lazer CT3 49 Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 Kẹp trục chữ T Nhô m Trục dẫn hướn g Thép CT3 Gá động Thép CT3 50 Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) Đúc Cán Cắt Lazer lOMoARcPSD|2935381 Tay gạt Thép CT3 Cắt Lazer LỜI KẾT Trên báo cáo đồ án môn học Thiết kế robot tự hành vận chuyển hàng hóa chúng em Đây đề tài có tính thực tế cao, thời đại cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, ngày phát triển với cạnh tranh không ngừng từ nước giới Đòi hỏi suất chất lượng phải cải thiện nhờ dây chuyền máy móc đại thay lao động thủ công người Như đồ án môn học chúng em tìm hiểu cách xây dựng mơ hình mày gieo hạt nơng nghiệp, từ tính tốn thiết kế hệ thống khí đến lập trình điều khiển hoạt động Cơng việc hồn thành bao gồm: 51 Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 - Tổng quan máy gieo hạt nông nghiệp, phương pháp gieo hạt theo luống - Xây dựng kết cấu 2D cho xe tự hành phần mềm AutoCad - Dựng mơ hình 3D Solidworks - Tính tốn thơng số khí - Tìm hiểu ngun lí hoạt động vận dụng số linh kiện điện tử - Xây dựng sơ đồ khối sơ đồ nguyên lí mạch điều khiển - Lập trình điều khiển xe tự hành hoạt động Qua đề tài em biết cách vận dụng kiến thức chuyên môn đào tạo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội thời gian qua vào với thực tế sống với công nghiệp Không qua đồ án chúng em học nhiều kĩ làm việc nhóm, giải vấn đề, tìm tài liệu, viết báo cáo có ích cho sau Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy … thầy mơn Cơ Điện Tử giúp chúng em hồn thành đề tài Do giới hạn thời gian kiến thức đồ án này, chúng em giải số vấn đề việc thiết kế máy gieo hạt nông nghiệp.Tuy nhiên, ngồi cịn nhiều vấn đề cần phải giải khắc phục để trở thành sản phẩm hoàn thiện áp dụng tốt, phục vụ tốt sống nói chung ngành nơng nghiệp nước nhà nói riêng chúng em vui mừng mong muốn quý thầy cô bạn đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! 52 Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo trình, giảng 53 Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 Nguyễn Trọng Hiệp, “Chi tiết máy” Nhà xuất giáo dục, 2006 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển “Tính tốn, thiết kế hệ thống dẫn động khí” Nhà xuất giáo dục Việt Nam Agricultủal Machinery Nguồn Internet Continuous track Nguồn Internet 54 Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009@gmail.com)