báo cáo đồ án môn cơ điện tử nghiên cứu thiết kế mobile robot dạng bốn bánh vận chuyển phôi trong nhà máy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ - - BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN CƠ ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MOBILE ROBOT DẠNG BỐN BÁNH VẬN CHUYỂN PHÔI TRONG NHÀ MÁY Giáo viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Văn Trường Tên thành viên nhóm: Trần Văn Linh 2017600551 Lê Minh Hùng 2017600190 Nguyễn Văn Hiệu 2017601118 Hà Nội 2020 download by : skknchat@gmail.com NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN download by : skknchat@gmail.com MỤC LỤC download by : skknchat@gmail.com bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MOBILE ROBOT 1.1 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU .7 1.1.1 Lịch sử phát triển xe AGV .7 1.1.2 Phân loại xe AGV 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 11 1.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 11 CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC MOBILE ROBOT BÁNH 13 2.1 TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC .13 2.2.TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC .16 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN .20 3.1.BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM ARDUINO MEGA 2560 20 3.2.MẠCH CẦU H ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 22 3.3.MODULE LM 2596 23 3.4.BỘ NGUỒN 23 CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH XE AGV 29 4.1 CỤM BÁNH ĐỘNG LỰC .29 4.2 CỤM NÂNG 31 4.3 KHUNG VÀ VỎ MƠ HÌNH AGV 34 bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may download by : skknchat@gmail.com bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may MỤC LỤC HÌNH Hình 1: Sơ đồ vận hành xe AGV nhà máy Hình 2: Xe AGV kéo hàng .9 Hình 3: Xe AGV chở hàng .9 Hình 4: Xe AGV nâng hàng 10 YHình 1: Hệ tọa độ Robot .13 Hình 2: Mơ hình phân tích lực bánh sau robot [6] 16 Y Hình 1: Arduino Mega 2560 20 Hình 2: Mạch cầu H dung IR2184 22 Hình 3: Module LM2596 23 Hình 4: Ác quy 12V 24 Hình 5: Pin Lipo 25 Hình 6: Cảm biến dị line LED 25 Hình 7: Module dị line 26 Hình 8: Module đọc ADC 26 Hình 9: Cảm biến vật cản hồng ngoại DS30c4 28 Hình 1: Module cụm bánh động lực .29 Hình 2: Module cụm nâng .32 Hình 3:Khung mơ hình AGV 34 bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may download by : skknchat@gmail.com bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may BẢNG KÝ HIỆU VIẾT TẮT ST T 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Kí hiệu Chú thích q Ma trận vị trí Góc robot so với phương ngang Vận tốc tuyến tính robot Vận tốc bánh phải, trái Vận tốc góc robot Bán kính bánh xe Nửa khoảng cách bánh xe Động tịnh tiến thân xe Động quay bánh xe Vận tốc dài xe Vận tốc dài bánh phải, trái Momen quán tính bánh Khối lượng bánh xe Khối lượng thân xe Momen động Momen hao tổn trục Hệ số tổn thất trục động Momen ma sát lăn Hệ số ma sát bánh xe mặt đường Gia tốc trọng trường Vận tốc góc bánh Gia tốc góc bánh Gia tốc dài Vận tốc điểm đầu A, điểm cuối B Thời gian xe di chuyển Công suất động Ma trận vị trí robot Đường kính trục vít me Bước vít me Đường kính bánh 1, Số bánh 1, Số mắt xích θ ϑ vR , vL ω R L K tt Kb vt v wR , v wL J wR , J wR mb mt M dc M mst u M msl k g φ´ φ´ a V a ,V b t Pdc ξ d u d ,d Z1 , Z2 x bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may download by : skknchat@gmail.com Đơn vị Rad m/s m/s Rad/s mm mm J J m/s m/s Kg/ m Kg Kg N.m N.m N.m m/ s Rad/s rad/ s m/ s m/s s W mm mm mm bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may CÁC TỪ VIẾT TẮT AGV : Autonomous Guided Vehicles bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may download by : skknchat@gmail.com bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may 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 bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may download by : skknchat@gmail.com bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may Phân loại xe AGV Xe AGV sử dụng với mục đích chung để chuyển hàng nhà máy, kho chứa sản phẩm Hình 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 chuyên chở lớn  Có thể dự đốn lên kế hoạch tính hiệu việc chuyên chở việc đảm bảo an toàn  Tính an tồn tốt bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may download by : skknchat@gmail.com bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may Hình 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 thơng chun chở Hình 3: Xe AGV chở hàng bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may download by : skknchat@gmail.com bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may Hệ tọa độ tương đối ( hệ tạo độ robot) hệ tọa độ gắn liền với robot biểu thị (Xr,Yr) Gốc hệ tọa độ robot P Vị trí robot so với hệ tọa độ robot xác định ma trận vị trí q  x y  T (2-1) Để chuyển đổi vị trí robot từ hệ tạo độ tương đối (PxrYr) sang hệ tọa độ tuyệt đối (OXY) ta sử dụng ma trận chuyển đổi R xác định sau:  R    R (2-2) Trong R(θ) ma trận quay robot quanh trục thẳng đứng 13 bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may download by : skknchat@gmail.com bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may  cos  R     sin    sin   cos    (2-3) Vận tốc tuyến tính robot hệ tọa độ trung bình vận tốc tuyến tính hai bánh xe theo hệ tọa độ robot v v   L v  R L R R 2 (2-4) Vận tốc góc robot là:  vR  vL    L R R 2 (2-5) Các vận tốc robot hệ tọa độ biểu diễn dạng vận tốc điểm trung tâm P khung robot sau:  R   L  r  x R  p   r y p 0      L   R R  (2-6) Suy ra:  x  q   y   r Với r p r p r  R          R 2L R     R       R L  2L R=0.15 bán kính bánh xe robot L=0.3 : khoảng cách bánh xe φ´ R , φ´ L=0.4 : vận tốc bánh phải, trái robot bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may Thay vào ta được: download by : skknchat@gmail.com (2-7) bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may 14 0.15   0.15   0.06     0.4   r      q     0.4    0.15  0.15  0.2          0.3 by2 : 0.3 download skknchat@gmail.com bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may Ma trận vận tốc theo hệ tuyệt đối thể sau:  x lP   x Pr      q l  y pl  R    y Pr   l  r      Với R  cos   R   sin  2   R  L R  cos      R  R sin       L   R  L  (2-8) R=0.15 bán kính bánh xe robot L=0.3 : khoảng cách bánh xe φ´ R , φ´ L=0.4 : vận tốc bánh phải, trái robot θ =0: góc quay bánh xe Thay vào ta được: 0.15  0.15  cos   cos  0.06   0.4   0.15 0.15 l    sin sin      q    0.4    0.15   0.2  0.15    0.3    0.3 Ma trận q´ l thể theo vận tốc dài v vận tốc ω theo công thức sau: 15 bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may download by : skknchat@gmail.com bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may  cos    v q l  sin  0      bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may download by : skknchat@gmail.com (2-9) bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may 16 bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may download by : skknchat@gmail.com bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may 2.2.TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC Phương pháp tiếp cận động Lagrange phương pháp phổ biến để xây dựng phương trình chuyển động cho động Phương pháp phát minh Lagrange Phương trình Lagrange viết dạng sau: d  K  dt   qi  K P   Qi    qi  qi Trong đó: K: động hệ P: hệ ¿ Q i : ngoại lực bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may download by : skknchat@gmail.com (2-10) bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may Hình 2: Mơ hình phân tích lực bánh sau robot [6] Cấu trúc chuyển động hệ gồm bánh sau dẫn động bánh omni phía trước dẫn hướng Vì chuyển động robot phụ thuộc vào việc điều khiển vận tốc bánh sau v wR v wL Ta có tổng động robot: 17 bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may download by : skknchat@gmail.com bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may K K tt   K b (2-11) Động tịnh tiến thân xe: K tt  mt vt2 (2-12) Trong đó: K tt : động tịnh tiến thân xe m t : khối lượng thânxe v t : vận tốc dài xe vt  1  v R  v L   R   R   L  2 (2-13) Động bánh xe: K b   mbv 2R  mbv 2 L  J R 2R  J L 2 L  (2-14) Trong đó: K b : động bánh xe J wR , J wL : momen quán tính bánh xe Coi bánh xe đĩa trịn mỏng thì: J   m bR 2 (2-15) R: bán kính bánh xe m b : khối lượng bánh xe v wR , v wL : vận tốc dài bánh xe Với v wR=0.5 m/s v wL =0.5 m/s m t=10 kg bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may 18 download by : skknchat@gmail.com bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may m b=0.5 kg Thay vào công thức (2-12),(2-13), (2-14),(2-15) ta được: vt   0.5  0.5 0.5 m / s 1.8 km / h K tt  10 1.8  16.2  kN  bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may J   0.50.0752 1.410  kNm  download by : skknchat@gmail.com bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may 2   0.5   0.5   3    1.4 10 K b   0.50.52  0.5 0.52   1.410       0.37 kN  0.075   0.075     Suy ra: Tổng động robot là: K K tt   K b 16.2  0.37 16.57  kN  Thế robot Xét robot chạy mặt phẳng nên Ngoại lực robot 1  Qi  M dc  M mst  M msl  M dc  M dc u  Rgk  mt  mb  4  Trong đó: M dc : momen động sinh M mst : momen hao tổn trục M msl : momen ma sát lăn R: bán kính bánh xe G: gia tốc trọng trường K: hệ số ma sát bánh xe với mặt đường m t : khối lượng thân xe 19 bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may download by : skknchat@gmail.com (2-16) bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may m b : khối lượng bánh xe u: hệ số tổn thất trục động Thay vào phương trình Lagrange Với φ´ wR= φ´ wL= φ´ w ta được: K 0  Với v wR = v wL=v mà v =R φ´ Suy ra: K  R 2mt   3R 2mb    (2-17) Nên Q*i  d  K  2     R mt   3R mb  dt     Thay (2-16) vào (2-18) ta được: bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may download by : skknchat@gmail.com 1       R 2mt  3R 2mb  Rgk  m t m b  4  (2-18) bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may M dc   t  b  g  4 t b   1 u (2-19) Với:   a V  Va a b t R Trong φ´ w : gia tốc góc bánh xe (rad/ s ) a: gia tốc dài (m/ s ) V b ,V a : vận tốc điểm A,B (m/s) t: thời gian di chuyển từ A đến B (s) Thay số vào ta tính : 20 bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may download by : skknchat@gmail.com bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may M dc 0.25  kN m CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Trong trình tìm hiểu nghiên cứu, nhóm đồ án biết ưu, nhược nhiều loại thiết bị khác từ đưa lựa chọn thiết bị phù hợp cho đồ án Dưới thiết bị đó: 3.1.BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM ARDUINO MEGA 2560 Arduino mega 2560 sản phẩm tiêu biểu cho dịng mạch mega, dịng mạch có nhiều cải tiến so với Arduino Uno Đặc biệt nhớ Flash Mega tăng lên cách đáng kể, gấp lần so với phiên cũ Uno R3 Cùng với việc trang bị timer cổng interput khiến cho bo mạch Mega hồn tồn giải nhiều tốn khó, sử dụng nhiều động xử lý song song nhiều luồng liệu số tương tự bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may download by : skknchat@gmail.com bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may bao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.maybao.cao.do.an.mon.co.dien.tu.nghien.cuu.thiet.ke.mobile.robot.dang.bon.banh.van.chuyen.phoi.trong.nha.may