Từ xa xưa khát vọng chinh phục tự nhiên luôn thôi thúc con người tìm tòi, nghiên cứu khoa học. Đến nay con người đă đạt được các thành tựu khoa học to lớn trong nhiều lĩnh vực, kể cả chinh phục các khoảng không gian mà trong giới hạn của con người không cho phép, bằng việc chế tạo ra các robot thông minh có thể hoạt động một cách độc lập và linh hoạt trong các môi trường khắc nghiệt, nguy hiểm nhất.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT TỰ HÀNH HỖ TRỢ CHỮA CHÁY VÀ CỨU NẠN Hà Nội – 2023 BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Họ tên sinh viên: Bùi Quốc Cường Hoàng Văn Đạt Mã SV: 2019606998 Mã SV: 2019606103 Lớp: COĐT Lớp: COĐT Khóa:14 Khóa:14 Bùi Lê Hiếu Mã SV: 2019606084 Lớp: COĐT Khóa:14 Hồ Sỹ Hóa Mã SV: 2019602228 Lớp: COĐT Khóa:14 Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế robot tự hành hỗ trợ chữa cháy cứu nạn Mục tiêu đề tài: - Nghiên cứu đặc tính làm việc robot tự hành hỗ trợ chữa cháy cứu nạn - Nghiên cứu thuật toán tự hành hỗ trợ chữa cháy cứu nạn - Mơ hình hóa hệ thống robot tự hành hỗ trợ chữa cháy cứu nạn - Thiết kế, xây dựng lập trình điều khiển robot tự hành hỗ trợ chữa cháy cứu nạn Kết dự kiến - Bản vẽ chế tạo khí và, vẽ hệ thống điều khiển - Mơ hình hóa mô robot tự hành hỗ trợ chữa cháy cứu nạn - Mơ hình thực tế robot tự hành hỗ trợ chữa cháy cứu nạn Thời gian thực hiện: từ 06/03/2023 đến 07/05/2023 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA CƠ KHÍ (Ký ghi rõ họ tên) TS Bùi Thanh Lâm PGS.TS Hoàng Tiến Dũng NỘI DUNG THỰC HIỆN 1.Bố cục thuyết minh đề tài: Nội dung nghiên cứu SV thực Chương 1: Giới thiệu chung robot 1.1 Lịch sử nghiên cứu Bùi Lê Hiếu 1.2 Các vấn đề đặt Hồ Sỹ Hóa 1.3 Đối tượng nghiên cứu Bùi Quốc Cường 1.4 Phương pháp thực Hoàng Văn Đạt 1.5 Dự kiến kết đạt Bùi Lê Hiếu Chương 2: Cơ sở lý thuyết robot 2.1 Bài toán động học, động lực học robot Hồ Sỹ Hóa 2.2 Hệ thống chữa cháy cứu nạn xe tự hành Bùi Quốc Cường 2.3 Hệ thống cảm biến đo lường xử lý tín hiệu Hồng Văn Đạt 2.4 Mơ hình mơ điều khiển hệ thống Bùi Lê Hiếu 2.5 Kết luận chương Hồ Sỹ Hóa Chương 3: Tính tốn thiết kế robot 3.1 Tính tốn, thiết kế hệ thống khí robot Bùi Quốc Cường 3.2 Tính tốn, thiết kế hệ thống điện điều khiển truyền thông 3.3 Xây dựng chương trình điều khiển 3.4 Kết luận chương Hoàng Văn Đạt Bùi Quốc Cường Bùi Lê Hiếu Chương 4: Xây dựng mơ hình đánh giá hoạt động hệ thống 4.1 Xây dựng mơ hình hệ thống khí điều khiển Hồ Sỹ Hóa 4.2 Kết nối, truyền thông xây dựng giao diện Bùi Quốc Cường 4.3 Đánh giá hoạt động hệ thống Bùi Quốc Cường 4.4 Kết luận chương Hồ Sỹ Hóa Kết luận chung hướng phát triển Bùi Lê Hiếu Bản vẽ TT Tên vẽ Bản vẽ hệ thống khí Khổ Số giấy A3 lượng SV thực Bùi Quốc Cường Bản vẽ hệ thống điều khiển A3 Hoàng Văn Đạt Lưu đồ thuật toán điều khiển A3 Bùi Lê Hiếu Hồ Sỹ Hóa Mơ hình/ sản phẩm (nếu có) Nội dung công việc Chế tạo, lắp ráp hệ thống khí SV thực Bùi Quốc Cường Hồ Sỹ Hóa Lắp ráp mạch điều khiển Hồng văn Đạt Bùi Lê Hiếu Lắp ráp mạch động lực Bùi Quốc Cường Hồng Văn Đạt Trình bày ngắn gọn thơng số kỹ thuật mơ hình/ sản phẩ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, ngày … tháng … năm 2023 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Hà Nội, ngày … tháng … năm 2023 Giáo viên chấm phản biện LỜI NÓI ĐẦU Từ xa xưa khát vọng chinh phục tự nhiên thơi thúc người tìm tịi, nghiên cứu khoa học Đến người đă đạt thành tựu khoa học to lớn nhiều lĩnh vực, kể chinh phục khoảng không gian mà giới hạn người không cho phép, việc chế tạo robot thơng minh hoạt động cách độc lập linh hoạt môi trường khắc nghiệt, nguy hiểm Là sinh viên theo học khối kỹ thuật nói chung ngành Cơ Điện Tử nói riêng, học thừa hưởng kiến thức khoa học mà hệ trước để lại, việc phải nắm vững kiến thức sẵn có thơng qua việc học lí thuyết, sinh viên kỹ thuật cịn phải đưa kiến thức vào thực tiễn thông qua việc tự tạo mô hình khoa học có khả ứng dụng vào thực tiễn Vì đồ án tốt nghiệp hội tốt cho chúng em sử dụng kiến thức học trường Có thể nói Robot thành tựu Cơ Điện Tử đă 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 cơng việc nguy hiểm Từ đó, chúng em chọn đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế robot tự hành hỗ trợ chữa cháy cứu nạn” cho thục tập tốt nghiệp Robot điều khiển thơng qua app điện thoại Tuy cố gắng tìm tịi, nghiên cứu sử dụng kiến thức thân hạn chế mặt kiến thức mà khoa học Robot lại rộng lớn nên chúng em tránh thiếu sót hay mặt cơng nghệ cịn lạc hậu Vì chúng em mong nhận bảo tận tình thầy khoa giúp chúng em bổ sung nắm vững vốn kiến thức Chúng em xin cảm ơn hướng dẫn tận tình TS Bùi Thanh Lâm thầy khoa Cơ khí giúp chúng em hoàn thành đồ án MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ROBOT 1.1 Lịch sử nghiên cứu 1.2 Các vấn đề đặt 1.3 Đối tượng nghiên cứu 10 1.4 Phương pháp thực .11 1.5 Dự kiến kết đạt 11 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ROBOT 12 2.1 Bài toán động học, động lực học robot 12 2.2 Bài toán động lực học robot 14 2.3 Hệ thống chữa cháy cứu nạn xe tự hành 16 2.4 Hệ thống cảm biến đo lường sử lý tín hiệu .17 2.5 Mơ hình hóa mơ điều khuyển hệ thống 20 2.6 Kết luận chương .23 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ ROBOT .24 3.1 Tính tốn thiết kế hệ thống khí robot .24 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống điều khuyển truyền thông 46 3.3 Xây dựng chương trình điều khuyển 55 3.4 Kết luận chương .58 CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG 59 4.1 Xây dựng mơ hình hệ thống khí điều khuyển 59 4.2 Kết nối, truyền thông xây dựng giao diện .59 4.3 Đánh giá hoạt động hệ thống 61 4.4 Kết luận chương .62 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC 1-DANH MỤC KÝ HIỆU TOÁN HỌC 66 PHỤ LỤC 2- CODE ĐIỀU KHIỂN 70 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1:Tay máy SCARA Hình 1.2: Hệ thóng xe AGV nhà máy Hình 1.3: Robot tuần tra Hình 2.1: Mơ hình hố robot bốn bánh xích 12 Hình 2.2: Phân tích chuyển động theo phương tịnh tiến 12 Hình 2.3: Phân tích chuyển động rẽ hướng 13 Hình 2.4: Phân tích chuyển động nâng hạ 14 Hình 2.5: Sơ đồ cảm biến hồng ngoại 18 Hình 3.1: Phần mềm Solidworks .24 Hình 3.2: Hệ thống khung máy 25 Hình 3.3: Cơ cấu truyền động cho cánh tay robot 27 Hình 3.4: Hệ thống truyền động xích 27 Hình 3.5: Động FC555-12V 29 Hình 3.6: Cấu tạo số thông số ổ bi đỡ dãy 29 Hình 3.7: Trị số hệ số kể đến ảnh hưởng đặc tính tải trọng 30 Hình 3.8: Gối đỡ trục P08 31 Hình 3.9: Bộ truyền xích 32 Hình 3.10: Bộ truyền cho cụm xích di chuyển robot 38 Hình 3.11: chi tiết cần gia công 43 Hình 3.12: Ngun cơng 43 Hình 3.13: Ngun cơng tơi .46 Hình 3.14: Nguyên công ram .46 Hình 3.15: Node MCU ESP32 47 Hình 3.16: Sơ đồ chân Node MCU 48