Đồ Án Tính Toán Thiết Kế Mô Hình Xe Tự Hành Bám Đường Tránh Vật Cản

Tính Toán Thiết Kế Mô Hình Xe Tự Hành Bám Đường Tránh Vật Cản Đồ án môn học của nhóm em là tính toán và chế tạo hệ thống xe tự hành bám đường và tránh vật cản. Trong đồ án, nhóm đặt ra mục tiêu điều khiển xe di chuyển thông minh tránh các vật cản lấy, dừng đỗ đúng vị trí. Với mục tiêu đó, chúng em đã vận dụng kiến thức về cơ khí, lý thuyết điều khiển tự động để tính toán và chế tạo nên một chiếc xe tự hành. Từ đó có thể lựa chọn các thiết bị phù hợp

Lời Cảm Ơn



Trải qua 3 năm học tập tại trường Đại học Công nghệ Tp.HCM, nơi đã trang bị cho chúng em những kiến thức về chuyên môn cũng như đời sống để có được hành trang tốt nhất cho tương lai Đồ án môn học ngày hôm nay chính là những kiến thức đã được tổng hợp đầy đủ nhất mà chúng em đã tích lũy được trong thời gian học tập tại trường Qua đây, nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các thầy cô trong viện Kỹ Thuật HUTECH, bộ môn Công nghệ kỹ thuật ô tô và đặc biệt là TS Phạm Văn Thức đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ án lần này Chúng em chúc các thầy cô luôn mạnh khỏe, nhiệt huyết để dạy bảo, giúp đỡ các thế hệ sinh viên tiếp theo Cảm ơn gia đình đã luôn tin tưởng và hi vọng, là nguồn động lực lớn nhất cho chúng con

MỤC LỤC

TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN 6

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 7

1.1 Giới thiệu đề tài 7

1.2 Tổng quan về xe tự hành 8

1.2.1 Giới thiệu xe tự hành 8

1.2.2 Phân loại xe tự hành 10

1.3 Lựa chọn phương án xây dựng 16

1.4 Nhiệm vụ và phương hướng đề tài 16

1.4.1 Nhiệm vụ 16

1.4.2 Phương hướng xây dựng đề tài 17

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CƠ KHÍ VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT 18

2.1 Giới thiệu chương 18

2.2 Yêu cầu kỹ thuật 18

2.2.1 Đặt vấn đề 18

2.2.2 Yêu cầu đặt ra 19

2.3 Phân tích phương án lựa chọn 19

2.7 Nguồn điện một chiều (Pin) 32

2.7.1 Giới thiệu chung 32

2.7.2 Thông số kỹ thuật 33

2.8 Khung gầm xe HSP 34

2.8.1 Giới thiệu chung 34

2.8.2 Thông số kỹ thuật 35

2.9 Tính toán kỹ thuật 36

2.9.1 Tính toán hệ thống treo 36

2.9.2 Tính toán hệ thống dẫn động 40

2.9.3 Tính toán nguồn điện 42

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ 44

3.1 Giới thiệu chương 44

Hình 2.6: Cấu tạo của rotor động cơ 26

Hình 2.7: Stator của động cơ 27

Hình 2.8: Cổ góp và chổi than 28

Hình 2.9: Động Cơ RC Servo MG996R 31

Hình 2.10: Pin Sạc Lipo Rechargeable Battery Lion 33

Hình 2.11: HSP 1/10 Electric OnRoad Lipo 60km/h RTR 34

Hình 2 12: Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo 38

Hình 3.17: Xe khi lắp linh kiện 52

TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN

Đồ án môn học của nhóm em là tính toán và chế tạo hệ thống xe tự hành bám đường và tránh vật cản Trong đồ án, nhóm đặt ra mục tiêu điều khiển xe di chuyển thông minh tránh các vật cản lấy, dừng đỗ đúng vị trí Với mục tiêu đó, chúng em đã vận dụng kiến thức về cơ khí, lý thuyết điều khiển tự động để tính toán và chế tạo nên một chiếc xe tự hành Từ đó có thể lựa chọn các thiết bị phù hợp

Về phần cứng, nhóm xây dựng mô hình bằng vật liệu hợp kim nhôm để đảm bảo độ cứng vững cho xe khi di chuyển Hệ thống điều khiển sử dụng Arduino R3, Raspberry pi 4, Cảm biến tiệm cận, mạch cầu LM 298 kết hợp với driver L298 để điều khiển động cơ Cảm biến GM65, cảm biến vạch line và cảm biến siêu âm có nhiệm xác đinh vị trí xe, xác định đường đi và khoảng cách, báo vật cản Từ đó định hướng được hướng đi cho xe

Về phần mềm, nhóm sử dụng Solidworks và AutoCad để thiết kế mô hình, sử dụng phần mềm Arduino IDE để điều khiển chuyển động của xe Dùng phần mềm matlab, proteus để mô phỏng Nhóm khi tiếp nhận đề tài nhận thấy rằng: đề tài thiết kế hệ thống xe tự hành là một đề tài hay, có tính ứng dụng thực tiễn cao và phù hợp với sinh viên cơ điện tử và ô tô Tuy nhiên đề tài khá lớn và phức tạp, nên có nhiều thách thức với nhóm do kiến thức của mỗi thành viên trong nhóm còn nhiều hạn chế Nên đề tài của nhóm chỉ dừng lại ở mô hình nhỏ, thuật toán còn khá đơn giản Điều kiện về kinh phí còn hạn chế nên chỉ đạt được một phần Hi vọng sau đồ án này, nhóm sẽ có những nghiên cứu và phát triển thêm để đạt được mục tiêu đã đưa ra Qua đồ án này, chúng em học được nhiều kiến thức trong việc sử dụng các thiết bị điện tử và động cơ Ngoài ra còn trao dồi cho bản thân kỹ năng lập trình điều khiển

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Giới thiệu đề tài

Cùng với sự mở rộng của các nhà máy được tự động hóa và cơ khí hóa, các vấn đề về việc vận chuyển, bốc dỡ và tích trữ hàng hóa trở nên ngày càng quan trọng hơn Theo xu hướng gia tăng sự tự động hóa trong các lĩnh vực sản xuất, các hệ thống vận chuyển bên trong các nhà máy dưới dạng “hệ thống máy dẫn đường tự động” ngày càng chiếm một vị trí quan trọng trong toàn bộ lĩnh vực xử lý vật liệu Xe được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ:

- Cung cấp và chuyên chở ở các khu vực sản xuất và kho Khu vực này bao gồm nhiều ứng dụng khác nhau trong toàn bộ luồng vật liệu từ khi nhập hàng hóa, qua kho và vùng sản xuất đến khi chuyển đi

- Ứng dụng tích hợp sản xuất của xe tự hành chở hàng như một bệ nền lắp ráp

- Ứng dụng này dựa trên cơ sở ý tưởng rằng quy trình sản xuất có thể được cấu trúc theo cách linh hoạt hơn với hệ thống vận chuyển này

- Cung ứng và chuyên chở trong các khu vực đặc biệt, như ở bệnh viện và di chuyển tài liệu trong các văn phòng, trong các khu sản xuất diện tích lớn

Trong tất cả các ứng dụng trên, người ta thấy rằng xe tự hành làm cho kế hoạch sản xuất linh hoạt hơn, giảm thiểu nhu cầu nhân lực, hữu ích cho việc phát triển công nghệ 4.0

- Cung cấp sắp xếp linh kiện tại khu vực kho và sản xuất

- Vận chuyển hàng giữa các trạm sản xuất, trong khu vực sản suất - Phân phối, cung ứng sản phẩm, đặc biệt trong bán buôn

- Cung cấp, sắp xếp trong các lĩnh vực đặc biệt như bệnh viên, siêu thị, văn phòng

- Qua tất cả các ứng dụng trên, đã thể hiện rất rõ hiệu quả của như: Giúp giảm thiệt hại trong kiểm kê, sắp xếp sản xuất linh hoạt hơn, giảm thiểu nguồn nhân lực v.v…

Ngoài ra, xe tự hành còn giúp giảm chi phí chế tạo, tăng hiệu quả sản xuất Chúng có thể chế tạo để chuyển hàng, kéo hàng, nâng hoàng cấp phát cho một số vị trí làm việc nhất định

Lịch sử phát triển của xe tự hành

Hệ thống xe dẫn hướng tự động (AGVS) đã tồn tại từ năm 1953 bới Barrett Electronics of Northbrook, bang Illinois – USA, nay là Savant Automation of Walker, bang Michigan – USA Một nhà phát minh với một giấc mơ sáng chế ra một phương pháp tự động hoá con người trên chiếc xe tải kéo mà đã được sử dụng trong các nhà máy trong nhiều năm Lúc đầu chỉ là một chiếc xe kéo nhỏ chạy theo một đường dẫn Hệ thống hướng dẫn đầu tiên được tạo ra khi xuất hiện các cảm biến dò theo một từ trường AGV tồn tại ở mức này giữa năm bảy mươi Công nghệ lúc này đã điều khiển các hệ thống để mở rộng khả năng và tính linh hoạt Xe không chỉ còn được dùng để kéo rơ moóc trong kho, mà còn được sử dụng trong quá trình sản xuất, làm việc, và các hệ thống lắp ráp ô tô

Hình.1.2: Một trong những mẫu xe đầu tiên

Qua nhiều năm, khi công nghệ trở nên tinh vi hơn, thì ngày nay các xe chủ yếu được định vị bởi hệ thống Lazer LGV (Lazer Guided Vehicle) Trong quá trình tự hành, LGV được lập trình để giao tiếp với các robot khác nhằm đảm bảo sản phẩm được chuyển qua các trạm, kho nơi mà sau đó chúng được giữ lại hoặc chuyển đến một vị trí khác Ngày nay, LGV đóng vai trò quan trọng trong thiết kế các nhà máy và nhà kho, đưa hàng hóa đến đúng địa điểm một cách an toàn

1.2.2 Phân loại xe tự hành

●Phân loại theo chức năng

*) Xe kéo (Towing Vehicle)

Xe kéo xuất hiện đầu tiên và bay giờ vẫn còn thịnh hành Loại này có thể kéo được nhiều loại toa hàng khác nhau và chở được từ 8000 đến 60000 pounds

Ưu điểm của hệ thống xe kéo: - Khả năng chuyên chở lớn

- Có thể dự đoán và lên kế hoạch về tính hiệu quả của việc chuyên chở cũng như đảm bảo an toàn

- Tăng tính an toàn

Hình.1.3: Mô hình xe kéo

*) Xe chở (Unit Load Vehicle)

Xe chở được trang bị các tầng khay chứa có thể là các nâng, hạ chuyền động bằng băng tải, đai hoăc xích Loại này có ưu điểm:

- Tải trọng được phân phối và di chuyển theo yêu cầu - Thời gian đấp ứng nhanh gọn

- Giảm hư hại sản - Đường đi linh hoạt

- Giảm thiểu các tắc nghẽn giao thông chuyên chở - Lập kế hoạch hiệu quả

Hình.1.4: Mô hình xe chở

*) Xe đẩy (Cart Vehicle)

Xe đẩy được cho là có tính linh hoạt cao và rẻ tiền Chúng được sử dụng để chuyên chở vật liệu và các hệ thống lắp giáp

Hình.1 5: Mô hình xe đẩy

*) Xe nâng (Fork Vehicle)

Có khả năng nâng các tải trọng đặt trên sàn hoặc trên các bục cao hay các khối hàng đặt trên giá

Hình.1.6: Mô hình xe nâng

●Phân loại theo dạng đường đi

*) Loại chạy không chạy theo đường dẫn (Free path navigation)

Có thể di chuyển đến các vị trí bất kỳ trong không gian hoạt động Đây là loại xe AGV có tính linh hoạt cao được định vị vị trí nhờ các cảm biến con quay hồi chuyển (Gyroscop sensor) để xác định hướng di chuyển, cảm biến laser để xác định vị trí các vật thể xung quanh trong quá trình di chuyển, hệ thống định vị cục bộ (Local navigation Location) để xác định tọa độ tức thời,… Việc thiết kế loại xe này đòi hỏi công nghệ cao và phức tạp hơn so với các loại xe khác

*) Loại chạy theo đường dẫn (Fixed path navigation)

Xe AGV thuộc loại này được thiết kế chạy theo các đường dẫn định sẵn gồm các

loại đường dẫn như sau:

- Đường dẫn từ: Là loại đường dẫn có cấu tạo là dây từ (Magnetic wire) chôn ngầm dưới nền sàn Khi di chuyển, nhờ có các cảm biến cảm ứng từ mà xe có thể di chuyển theo đường dây dẫn Loại đường dẫn này không nằm bên trên mặt sàn nên có mỹ quan tốt, không ảnh hưởng đến các công việc vận hành khác Tuy nhiên khi sử dụng phải tiêu tốn năng lượng cho việc tạo từ tính trong dây, đồng thời đường dẫn là cố định và không thể thay đổi được

- Đường ray dẫn: Xe tự hành được chạy trên các ray định trước trên mặt sàn Loại này chỉ sử dụng đối với những hệ thống chuyên dụng Nó cho phép thiết kế xe đơn giản hơn và có thể di chuyển với tốc độ cao nhưng tính linh hoạt thấp

- Đường băng kẻ trên sàn: Xe AGV di chuyển theo các đường băng kẻ sẵn trên sàn nhờ các loại cảm biến nhận dạng vạch kẻ Loại này có tính linh hoạt cao vì trong quá trình sử dụng người ta có thể thay đổi đường đi một cách dễ dàng nhờ kẻ lại các vạch dẫn Tuy nhiên khi sử dụng, các vạch dẫn có thể bị bẩn hay hư hại gây khó khăn cho việc điều khiển chính xác xe

-Điều hướng bằng Laser: LGV (Laser Guided Vehicle), đây là một trong những hệ thống điều hướng phổ biến nhất, nó được dùng cho các phương tiện dẫn đường bằng laser Công nghệ điều hướng laser guided được sử dụng rộng rãi trong xe nâng tự động, được sử dụng trong các ứng dụng nhà kho Công nghệ điều hướng laser guided điều khiển một hệ thống robot đến vị trí mục tiêu bằng laser Nó được thực hiện bằng cách chiếu ánh sáng laser, xử lý hình ảnh giao tiếp để cải thiện độ chính xác của sự điều hướng Điều hướng laser bao gồm các lĩnh vực robot, thị giác máy tính, giao diện người dùng, trò chơi video, giao tiếp và công nghệ nhà thông minh

+Ưu điểm: dễ dàng cài đặt, định vị chính xác, không tốn chi phí bảo trì cài đặt

+Nhược điểm: LGV có giá tương đối cao, dễ sửa đổi chương trình theo dõi AGV nhưng chỉ có các kỹ sư của nhà cung cấp mới có thể thực hiện

-Điều hướng GPS, RTLS: các vệ tinh, beacon được dùng để xác định vị trí AGV (thích nghi với môi trường ngoài trời, độ chính xác thấp và không thể sử dụng bên trong)

1.3 Lựa chọn phương án xây dựng

- Xe tự hành dẫn hướng bằng vạch kẽ đường

- Các bộ phận dẫn động và điều khiển: Động cơ 550, mạch điều khiển, cảm biến… - Khay chứa linh kiện: Được thiết kế tùy theo loại xe và yêu cầu sử dụng

- Nguồn năng lượng: Pin Lithium 3s, pin sạc dự phòng

- Các hệ thống định vị và truyền thông: Camera pi version 2, cảm biến siêu âm…

1.4 Nhiệm vụ và phương hướng đề tài 1.4.1 Nhiệm vụ

Xe tự hành trong đề tài nghiên cứu là xe chở người, vận chuyển hàng hóa trong đời sống Đặc biệt hướng tới các hàng hóa trong ngành công nghiệp thương mại, có kích thước vài tải trọng nhỏ đòi hỏi thay đổi liên tục Trong khuôn khổ của một đồ án môn học với kinh phí và khả năng hạn hẹp, nên để đề tài có tính khả thi cao, nhóm chúng em đã đề ra các nhiệm vụ trong việc thiết kế và chế tạo xe tự hành như sau:

Chế tạo kết cấu cơ khí cho xe là loại xe chở người và hàng hóa có kích thước nhỏ và đa dạng về hình dáng với tải trọng tối đa là 10kg (bao gồm tải trọng của xe) Đảm bảo được được độ vững chắc của xe và hàng hóa trong quá trình di chuyển, tạo sự ổn định và thuận lợi cho phần điều khiển

Thiết kế được mạch điện tử cho xe hoạt động ổn định, có nhiều cổng vào ra, thực hiện các chức năng như: điều khiển các động cơ của xe, kết nối với cảm biến, …

Lập trình điều khiển cho xe di chuyển đến đúng vị trí và thực hiện đúng thao tác yêu cầu với tốc độ ổn định 10m/phút Sai lệch dừng lớn nhất là 10mm và sai lệch góc nhỏ

hơn 3 độ Thiết kế cho hệ thống xe tự hành có khả năng phát hiện được vật cản trong quá trình di chuyển đồng thời đưa ra cảnh báo và định hướng di chuyển

Tìm hiểu và thiết kế cơ khí cho xe Sử dụng năng lượng là nguồn điện một chiều

1.4.2 Phương hướng xây dựng đề tài

Từ những nhiệm vụ ở trên, nhóm chúng em đã thảo luận và đưa ra được những phương hướng cụ thể để bắt tay vào thực hiện đề tài như sau:

Tìm kiếm tài liệu về xe tự hành thông qua nhiều nguồn khác nhau như: tài liệu trên mạng internet, các bài giảng của các thầy cô giáo trong trường cũng như giáo trình của một số trường đại học khác, các đồ án hoặc công trình nghiên cứu về AGV…

Đưa ra đề xuất thiết kế chế tạo xe mang tính khả thi nhất, có tham khảo ý kiến nhận xét của thầy hướng dẫn để hoàn thiện ý tưởng thiết kế

Tiếp theo tiến hành thiết kế mô hình hóa cho kết cấu cơ khí, tính toán tải trọng để lựa chọn động cơ và chế tạo trục bánh xe Đồng thời thiết kế được mạch điều khiển đáp ứng được khả năng điều khiển cho xe

Tiến hành chế tạo, lắp ráp cơ khí cho xe Thử khả năng tải trọng của xe và động cơ có đáp ứng được yêu cầu theo tính toán hay không Nếu đáp ứng thì tiến hành kết nối mạch điều khiển với xe Lắp ráp các modul lại với nhau…

Tiếp theo là lập trình điều khiển cho xe dựa vào những phần mềm có sẵn, nhằm đáp ứng được với các mục tiêu được đề ra Trong quá trình vận hành nếu xảy ra sai sót thì tiến hành sửa chữa, điều chỉnh sao cho hệ thống xe hoạt động chính xác, ổn định Cuối cùng đưa ra đánh giá nhận xét và đề xuất hướng phát triển của đề tài

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CƠ KHÍ VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT

2.1 Giới thiệu chương

Khi lên ý tưởng về một chiếc xe hay robot thì điều quan trọng và không thể thiếu là phần thiết kế phần cơ khí Trong chương này em sẽ giới thiệu quy trình để thiết kế cơ khí hình thành lên một con xe tự hành cơ bản Bao gồm: tính toán thiết kế, mô hình hóa các chi tiết, tính chọn động cơ và kiểm nghiệm độ bền hệ thống

2.2 Yêu cầu kỹ thuật

- Phân phối, cung ứng sản phẩm, đặc biệt trong bán buôn

- Cung cấp, sắp xếp trong các lĩnh vực đặc biệt như bệnh viên, siêu thị, văn phòng Qua tất cả các ứng dụng trên, Xe tự hành thể hiện rất rõ hiệu quả của mình như:

Giúp giảm thiệt hại trong kiểm kê, sắp xếp sản xuất linh hoạt hơn, giảm thiểu nguồn nhân lực v.v…

Giúp giảm chi phí chế tạo, tăng hiệu quả sản xuất Chúng có thể được chế tạo để chuyển hàng, kéo hàng, nâng hoàng cấp phát cho một số vị trí làm việc nhất định

Mang đến nhiều lợi ích khác nhau cho các công ty khi giúp giảm số lượng nhân công, tăng hiệu suất làm việc mà không cần phải tăng chi phí, giảm thiểu tai nạn

và nâng cao an toàn trong quá trình sản xuất Thấy được những lợi ích mà nó mang lại thì việc thiết kế và điều khiển một con xe tự hành là rất cần thiết Phát triển nhiều tính

năng mới và hoạt động một cách mượt mà hơn Sử dụng nhiều tính năng định hướng giúp xe hoạt động thông minh hơn và đa dạng hóa nhiều hơn

2.2.2 Yêu cầu đặt ra

● Xe tự hành hoạt động ở chế độ: Phát hiện và xử lý khi có vật cản, đọc vị trí và điều khiển tới đúng vị trí dừng đỗ

● Di chuyển trên địa hình bằng phẳng, trong phòng, ngoài sân

● Đảm bảo độ cứng vững và chịu tải trọng: 7KG (bao gồm cả trọng lượng xe) ● Tốc độ tối đa khi ổn định 10m/phút (ổn định khi có tải)

● Gia tốc tối đa 0,25𝑚/𝑠2

● Sai lệch dừng lớn nhất 10mm

● Sai lệch góc tại mỗi vị trí nhỏ hơn 3 độ ● Định hướng di chuyển và giảm nhiễu

● Hàng hóa có kích thước tải trọng tối đa 10kg-H/W/L:135/200/420(mm)

2.3 Phân tích phương án lựa chọn

Phương án 1: Cơ cấu di chuyển bằng 2 bánh

- Nhược điểm:

● Xe mang tải nặng hoặc kích thước lớn sẽ khiến xe dễ lật ● Khó mất cân bằng ma sát khi mang tải dễ lệch hướng

Phương án 2: Cơ cấu di chuyển bằng 4 bánh

Hình 2.2: Cơ cấu xe 4 bánh

- Ưu điểm:

● Xe có kết cấu đơn giản

● Xe có 4 bánh nên khi mang tải nặng, kích thước lớn qua cua dễ dàng ● Dễ điều khiển

- Nhược điểm:

● Khó đảm bảo 4 bánh luôn đồng phẳng

● Góc lái 2 bánh ở phía trước nhỏ nên khó qua cua

Qua nhưng phân tích và tham khảo những phương án trên em quyết định chọn phương án thiết kế cơ cấu xe 4 bánh: 2 bánh lái và chủ động phía trước, 2 bánh chủ động phía sau

Hình 2.3: Cơ cấu xe lựa chọn

- Phù hợp với di chuyển trên địa hình bằng phẳng

Phương án lựa chọn loại bánh xe cao su – kim loại đường kính 64mm có thể chịu tải trọng 10KG

Hình 2.4: Bánh xe

- Xử lý nhanh khi vào cua

- Phù hợp hoàn cảnh kinh tế sinh viên

Hình 2.5: Bánh xe dẫn hướng

2.5 Động cơ

2.5.1 Giới thiệu chung

Cấu tạo của động cơ gồm stator, rotor và hệ thống chổi than-vành góp Stator bao gồm vỏ máy cực từ chính, cực từ phụ, dây quấn phần cảm (dây quấn kích thích) bao gồm các bối dây được đặt trong rãnh của lõi sắt Đối với các động cơ có công suất nhỏ người ta có thể kích từ bằng nam châm vĩnh cửu

Hình 2.6: Cấu tạo của rotor động cơ

Rotor (còn gọi là phần ứng) gồm các lá thép kỹ thuật cách điện lại có rãnh để đặt các phần tử của dây quấn phần ứng Lõi thép có hình trụ tạo thành từ việc ghép nhiều lá thép kỹ thuật điện đã phủ lớp vecni cách điện để giảm tổn hao gây bởi dòng điện xoáy Chung quanh lá thép được dập các rãnh để khi ghép lại sẽ tạo thành rãnh của phần ứng để đặt bộ dây quấn Giữa lá thép có dập lỗ để lắp trục và chốt chêm dọc Ngoài ra, trên lá thép còn được dập một số lỗ thông gió để làm mát Thân máy, cực từ và lõi thép phần ứng hợp thành mạch từ của máy điện một chiều

Dây quấn được tạo thành từ nhiều phần tử dây quấn, mỗi phần tử gồm nhiều vòng dây được xếp trong các rãnh của lõi thép Hai đầu phần tử nối với với 2 phiến góp, 2 cạnh tác dụng của mỗi phần tử được xếp trong 2 rãnh nằm dưới 2 cực khác tên

Phần ứng được bắt chặt trên trục thép, hai đầu trục có gắn bạc đạn Nắp máy giữ cố định hai bạc đạn và được bắt chặt vào thân máy bằng bulông xuyên

Hình 2.7: Stator của động cơ

Stator còn gọi là phần cảm có nhiệm vụ tạo ra từ thông chính trong máy, thường được chế tạo bằng gang hay thép đúc Stator là mạch từ cũng vừa là vỏ máy bao bọc các bộ phận bên trong Phía mặt trong của stator có gắn các cực từ, phần cuối cực từ được làm loe ra tạo thành đầu cực từ, trên thân cực từ có gắn cuộn dây quấn kích từ

Hình 2.8: Cổ góp và chổi than

Cổ góp tạo thành từ việc ghép nhiều phiến góp bằng đồng thành một hình trụ tròn, sau đó gắn vào trục rotor, giữa các phiến góp có cách điện với nhau và được cách điện với trục bằng lớp mica mỏng Một đầu phiến góp được xẻ rãnh để hàn với đầu dây của phần tử dây quấn phần ứng

Chổi than còn gọi là chổi điện làm từ than graphit và được đặt trong giá đỡ hình hộp Chổi than có thể di chuyển dọc theo trục giá đỡ, giá đỡ được cách điện và bắt chặt vào nắp máy Một đầu chổi than tì sát lên bề mặt cổ góp, đầu còn lại có lò xo ép chặt Chức năng của chổi than – vành góp là để đưa điện áp một chiều vào cuộn dây phần ứng và đổi chiều dòng điện trong cuộn dây phần ứng.Số lượng chổi than bằng số lượng cực từ(một nửa có cực tính dương, một nửa có cực tính âm)

2.5.2 Thông số kỹ thuật

* THÔNG SỐ KĨ THUẬT:

- Điện áp định mức: DC 12V - Dòng điện không tải: 2A - Công suất định mức: 50W

- Tốc độ không tải: 22000 vòng/phút

- Điện áp áp dụng: 6-12V (11000 - 22000 vòng/phút) - Trọng lượng: 220gram

+ Khoảng cách lỗ bắt vít: khoảng 25mm

2.6 Động cơ SERVO MG996R

2.6.1 Giới thiệu chung

Động cơ RC Servo MG996 là loại thường được sử dụng nhiều nhất trong các thiết kế Robot hoặc dẫn hướng xe Động cơ RC Servo MG996 có lực kéo mạnh, các khớp và bánh răng được làm hoàn toàn bằng kim loại nên có độ bền cao, động cơ được tích hợp sẵn driver điều khiển động cơ bên trong theo cơ chế phát xung - quay góc nên rất dễ sử dụng

Có rất nhiều chủng loại Động cơ RC Servo MG996 được bán trên thị trường với nhiều mức giá khác nhau, loại chất lượng tốt, phù hợp để làm Robot có các đặc điểm như sau: 1 Loại chất lượng tốt luôn có hộp số được làm hoàn toàn bằng kim loại, có đầy đủ bộ phụ kiện như hình: (tròn, sao, chữ thập, 4 cánh, loại chất lượng không tốt có rất ít phụ kiện)

2 Loại chất lượng tốt luôn có độ gì nặng khi bạn thử nghiệm bằng cách quay trục, thử nghiệm bằng cách gắn 1 trong các phụ kiện là các khớp nhựa vào động cơ, không cấp điện và quay bằng tay, loại chất lượng tốt có độ gì nặng, loại không tốt quay rất nhẹ nên cũng rất yếu

3 Loại chất lượng tốt có dây dẫn cứng hơn loại chất lượng kém do sử dụng dây dẫn nhiều lõi hơn

Hình 2.9: Động Cơ RC Servo MG996R

2.6.2 Thông số kỹ thuật

• Servo MG996R có momen xoắn lớn

• Lực kéo ở 6V: 11kg

• Đây là bản nâng cấp từ servo MG995 về tốc độ, lực kéo và độ chính xác

• Phù hợp với máy bay cánh quạt loại 50 -90 methanol và máy bay cánh cố định xăng 26cc-50cc

• So với MG946R, MG996R nhanh hơn, nhưng hơi nhỏ hơn

• Tên sản phẩm: MG996R

• Trọng lượng sản phẩm: 55g

• Kích thước sản phẩm: 40.7 * 19.7 * 42.9mm

• Lực kéo: 9.4kg / cm (4.8V), 11kg / cm (6V)

• Tốc độ xoay: 0.17 giây / 60 độ (4.8 v) 0.14 giây / 60 độ (6 v)

• Điện áp làm việc: 4.8-7.2V

• Nhiệt độ hoạt động: 0 ℃ -55 ℃

• Dòng điện không tải: ~0.15A

• Vật liệu bánh răng: Kim loại

• Các mô hình thích hợp: Máy bay cánh cố định 50 – 90 methanol và máy bay cánh động cơ xăng 26cc-50cc

2.7 Nguồn điện một chiều (Pin)

2.7.1 Giới thiệu chung

Pin sạc Lipo rechargeable battery Lion Power 11.1VDC 2200mAh 3S 35C XT60 thường được sử dụng để cấp nguồn cho các thiết bị sử dụng công suất cao như máy bay mô hình, xe tự hành, xe đua RC, pin có cấu tạo gồm 3 cell pin Lipo mắc nối tiếp (3S) dung lượng 2200mAh với dòng xả lên đến 35C và chuẩn kết nối XT60

Lưu ý quan trọng:

• Không để điện áp của các cell pin dưới mức quy định 3.6VDC có thể gây hư, phồng pin, để theo dõi và báo điện áp pin dưới mức quy định xin mua bộ báo và kiểm tra pin Lipo và thiết lập mức điện áp cảnh báo cho từng cell pin từ 3.7VDC trở lên

• Không sử dụng, sạc pin khi pin bị phồng có thể gây cháy nổ

• Vì pin có dòng xả lớn tối đa có thể lên đến 77A (2200mAh x 35C) nên cần cực kỳ lưu ý khi sử dụng, kết nối không để xảy ra chập chạm sẽ rất nguy hiểm

• Nên sử dụng các loại sạc cân bằng (balance charger) như Lipo HotRC B3 20W hoặc sạc IMAX B6AC 80W để sạc giúp bảo vệ và tăng độ bền của pin tối đa

Hình 2.10: Pin Sạc Lipo Rechargeable Battery Lion

2.7.2 Thông số kỹ thuật

Thông số kỹ thuật:

• Model: Lion Power Lipo Battery 11.1VDC 2200mAh 3S 35C XT60

• Loại pin: Lithium Polimer

• Gồm 3 cell pin Lipo mắc nối tiếp (3S)

• Dung lượng trung bình: 2200mAh

• Dòng xả tối đa: 77A (35C x 2200mAh)

• Điện áp trung bình mỗi cell pin: 3.7~4.2VDC

• Điện áp trung bình của pin: 11.1~12.6VDC

2.8.1 Giới thiệu chung

Là loại khung gầm xe đua RC Chất liệu sản phẩm có độ bền cao, chống va đập mạnh nên rất nhẹ và khó bể, thân thiện với môi trường Khung làm bằng hợp kim nhôm rắn chắc, độ bền cao Lớp chất liệu cao su chống trơn trượt và mài mòn tốt Chế độ điều chỉnh giảm sốc thủy lực Sự gắn nối chặt chẽ giữa bộ giá đỡ khung xe và các khớp nối càng tăng thêm sức mạnh cho chiếc xe Bộ truyền động: gồm 2 bộ tự động Động cơ mạnh mẽ với 15 bộ động cơ được trang bị bộ chế hòa khí trượt Điều khiển từ xa sử dụng sóng radio tần số 2.4 GHz, 2 kênh thông minh, dễ điều khiển xe về phía trước và lùi về phía sau, rẽ trái và bên phải Chức năng: chạy đua với vận tốc lớn, tiến về phía trước/ lùi phía sau, rẽ trái/ phải…

Hình 2.11: HSP 1/10 Electric OnRoad Lipo 60km/h RTR

Truyền Động 2 cầu 4 bánh chủ động toàn phần (4WD) toàn bộ láp truyền động (Dog Bone Shaft Driver) bằng thép cứng Main-Shaft bằng nhôm giữ bánh nhông truyền động chính được nằm gọn giữa 2 tầng Chassis chắc chắn

Visai (Diff) Xe được trang bị 2 bộ visai trước-sau kèm bạc đạn Visai (Diff) với 8 nhông vệ tinh chất lượng cao giúp xe vận hành nhẹ nhàng và linh hoạt Đây cũng là ưu thế của hãng HSP khi làm bộ phận cơ khí này rất tốt và siêu bền

Phuộc Nhún Phuộc dầu kiểu Piston kèm lò xo nhún (bao gồm các miếng chêm phuộc, nếu cần bạn có thể tăng gầm xe cao lên thêm đến 8mm bằng cách tăng phuộc nhún cao lên, giúp xe chạy được ở những đường không bằng phẳng

2.9 Tính toán kỹ thuật

2.9.1 Tính toán hệ thống treo

Hệ thống treo phải đảm bảo được các yêu cầu cơ bản sau đây:

- Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo (đặc trưng bởi độ võng tĩnh ft và hành trình động fđ) phải đảm bảo cho xe có độ êm dịu cần thiết khi chạy trên đường tốt và không bị va đập liên tục lên các ụ hạn chế khi chạy trên đường xấu không bằng phẳng với tốc độ cho phép Khi xe quay vòng, tăng tốc hoặc phanh thì vỏ xe không bị nghiêng, ngửa hay chúc đầu

- Đặc tính động học, quyết định bởi bộ phận dẫn hướng, phải đảm bảo cho xe chuyển động ổn định và có tính điều khiển cao, cụ thể là:

+ Đảm bảo cho chiều rộng cơ sở và góc đặt các trụ quay đứng của bánh xe dẫn hướng không đổi hoặc thay đổi không đáng kể;

+ Đảm bảo sự tương ứng động học giữa các bánh xe và truyền động lái, để tránh gây ra hiện tượng tự quay vòng hoặc dao động các bánh xe dẫn hướng xung quanh trụ quay của nó

- Giảm chấn phải có hệ số dập tắt dao động thích hợp để dập tắt dao động được hiệu quả và êm dịu

- Có khối lượng nhỏ, đặc biệt là các phần không được treo - Kết cấu đơn giản, dễ bố trí Làm việc bền vững, tin cậy

Lực cản tạo ra bởi giảm chấn phụ thuộc vào tốc độ dịch chuyển của piston giảm chấn trong xi lanh (bởi vậy phụ thuộc tốc độ dao động tương đối giữa bánh xe và khung vỏ), theo quan hệ hàm sau:

Qg = KgVm

Kg- Hệ số cản của giảm chấn;

Vg- Tốc độ dịch chuyển của piston giảm chấn;

m - Số mũ, phụ thuộc kích thước lỗ tiết lưu, độ nhớt chất lỏng và kết cấu các van Giá trị m dao động trong giới hạn từ 1,0 đến 2,0, khi tính toán có thể thừa nhận

- Tác dụng một chiều (Kn= 0, Kt > 0);

- Tác dụng hai chiều đối xứng (Kn = Kt > 0); - Tác dụng hai chiều không đối xứng (Kn < Kt)

Hiện nay phổ biến nhất là loại giảm chấn tác dụng hai chiều có đặc tính không đối xứng

và có van giảm tải Tỷ số Kt/Kn = 2 5 Hệ số cản nén được làm nhỏ hơn nhằm mục

đích giảm lực truyền qua giảm chấn lên khung khi bánh xe gặp chướng ngại vật Đặc tính đàn hồi là quan hệ giữa phản lực pháp tuyến (Z) tác dụng lên bánh xe và độ biến dạng của hệ thống treo (f) đo ngay tại trục bánh xe, tức là quan hệ hàm Z = g(f) Đặc tính đàn hồi thường được xây dụng với giả thiết: