Cấu trúc chức năng ghi hình ảnh...21Bảng 2 Cấu trúc làm việc...23Bảng 3 Đánh giá các biến thể...24Bảng 4 Nhóm bộ phận...31LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây ngành Cơ Điện tử có những bư
Lịch sử phát triển của Robot
Một bước di chuyển ngắn của robot đồng nghĩa với một bước phát triển lớn về tri thức của nhân loại Sáng tạo ra robot là niềm vinh hạnh của con người Chủng loại robot hiện nay khá phong phú, chúng thực hiện được rất nhiều chức năng: từ thăm dò chinh phục vũ trụ, hỗ trợ thầy thuốc chẩn đoán bệnh, giúp đỡ người khuyết tật, cho đến vận chuyển đồ vật và tham vui chơi cùng với trẻ em Các nhà nghiên cứu châu Âu và
Mỹ đã phóng nhiều robot lên sao Hoả, nhằm khám phá, thăm dò và chinh phục Hành tinh này Theo kế hoạch đã định, tàu vũ trụ Mars Express của châu Âu, sau khi vượt qua chặng đường 485 triệu km đã thực hiện động tác cho Robot Beagle-2 tiếp "đất" sao Hoả vào đêm Noel năm 2003 Về phần mình, NASA đã cho 2 robot cơ động(Rovers) hạ cánh xuống bề mặt Hành tinh Đỏ vào tháng Giêng năm 2004 Mục tiêu của các robot này không nhỏ: tìm kiếm dấu vết của nước và có thể là dấu vết của sự sống, đã từng tồn tại trên hành tinh láng giềng của Trái đất Nếu vượt qua được thách thức này, thì robot quả thật đã thực hiện được một cuộc thám hiểm vũ trụ kỳ diệu.
Tổng quan về Robot leo cầu thang
Cùng với sự phát triển của rất nhiều loại robot phục vụ cho các nhu cầu khác nhau của con người, robot vượt địa hình cũng là loại hình robot được rất nhiều nước quan tâm nghiên cứu và sản xuất nhờ vào các ứng dụng rộng rãi của nó đối với đời sống hàng ngày Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, sức khỏe và tính mạng của mỗi một con người ngày càng được coi trọng Chính vì thế, trong những điều kiện làm việc độc hại hoặc nguy hiểm, robot điều khiển từ xa vượt địa hình sẽ được sử dụng đến để thay cho con người
Cùng với Nhật Bản, Hoa Kỳ là nước đi tiên phong trong việc ứng dụng robot vào đời sống hàng ngày Công ty I-robot là công ty sản xuất robot lớn của Hoa Kỳ, chuyên nghiên cứu và cung cấp các loại robot vượt địa hình phục vụ các nhu cầu khác nhau của con người
Dưới đây là một số mẫu robot của công ty:
Robot này chuyên làm nhiêm vụ xâm nhập, do thám vào những vùng nguy hiểm Chẳng hạn như vào trong một tòa nhà đang cháy để tìm người bị nạn thay cho lực lượng chữa cháy hoặc được dung trong những vụ giải cứu con tin của cảnh sát, với camera truyền hình ảnh trực tiếp về người điều khiển, ta có thể biết được vị trí của tội phạm cũng như con tin.
Các thành phần chính của Robot leo cầu thang
Robot leo cầu thang gồm 2 phần chính
Thành phần cơ khí: Bao gồm 2 bánh trước, khung để giữ kết cấu của Robot, Và bộ phận để Robot có thể leo được cầu thang là phần cơ cấu xilanh điện để khi gặp cầu thang thì ở những bậc đầu tiên càng sẽ nâng một phần giúp robot có thể leo cầu thang dễ dàng
Thành phần điều khiển: Có vai trò điều khiển robot di chuyển theo ý muốn của con người Thành phần điều khiển bao gồm cơ cấu truyền động dung để truyền động giữa các trục, bộ vi điều khiển giúp robot có thể giao tiếp không dây với người điều khiển,thiếp bị camera giám sát quá trình di chuyển, thiết bị định vị GPS giám sát vị trí của robot, cảm biến giám sát tốc độ di chuyển của Robot, cảm biến nhiệt độ giám sát môi trường xung quanh của Robot.
Thiết lập danh sách yêu cầu
Bảng 1 Danh sách yêu cầu
Nhóm 2 Danh sách yêu cầu cho Robot leo cầu thang
Chiều cao: 200 – 250 mm Chiều rộng: 300 – 350 mm Chiều dài: 300 - 500 cm Trọng lượng robot: < 10 kg Độ dày vỏ Robot: Độ dày: 1.5 - 2,2mm Động lực học:
Tốc độ di chuyển đi đường bằng:< 20km/hTốc độ di chuyển khi leo cầu thang: 150W
Thời gian hoạt động: >4h Điện áp làm việc 12-24V
Nguồn tích điện có thể thay đổi dễ dàng
Nhựa cách nhiệt và chống va đập
Hoạt động ở độ ẩm: 10% - 95% Độ cứng vỏ robot: > 40 HRC
Robot điều khiển từ xa
Phạm vi điều khiển: < 1km
Chụp ảnh không gian xung quanh 340 - 360 0
Truyền thông tin thu thập về máy chủ có độ trễ 68 W, tốc độ quay n > 60v/p chúng em lựa chọn động cơ DC 24v có sẵn hộp giảm tốc.
STT Đặc tính Mô tả
4 Số vòng quay Max: 80 vòng/phút
Mạch điều khiển động cơ DC Motor Driver XY-160D được sử dụng để điều khiển 2 động cơ DC với công suất tối đa 160W mỗi động cơ (nếu chạy liên tục xin chỉ sử dụng 70% công suất tôi đa, khoảng 115W 1 động cơ và mắc thêm cầu chì bảo vệ quá tải).
STT Đặc tính Mô tả
2 Dòng điện làm việc 3 - 11 mA
4 Tín hiệu điều khiển Mức cao: 3 –
5 Nhiệt độ hoạt động -25 ~ 85 o C b Xilanh điện
Chọn xylanh điện có thông số sau:
⁺ Hành trình làm việc : 300 mm
⁺ Tốc độ không tải : 10mm/s
Hình 19 Mạch điều khiển động cơ DC Motor Driver XY-160D
Truyền thông
Hình 20 Module thu phát RF 2.4Ghz
STT Đặc tính Mô tả
2 Dòng điện làm việc < 140 mA
6 Giao tiếp UART b Cảm biến siêu âm:
STT Đặc tính Mô tả
2 Dòng điện làm việc tối đa 50 mA
3 Phạm vi phát hiện 28 – 450 cm
Hình 21 Cảm biến siêu âm
5 Tần số làm việc 40K ± 1.0KHZ
Hệ thống camera
STT Đặc tính Mô tả
Hình 22 Module camera b Thu tín hiệu hình ảnh: Để tương thích với camera thì chúng em chọn module thu hình ảnh có màn hình như hình dưới đây:
Hình 23 Module thu hình ảnh 5.8Ghz
STT Đặc tính Mô tả
2 Màn hình hiển thị tỉ lệ 16:9/4:3
3 Thời gian đáp ứng 10ms
5 Hỗ trợ thẻ nhớ SD 32G
Hệ thống điện-điều khiển
STT Đặc tính Mô tả
3 Giao tiếp I2C b Màn hình trên robot:
Do không cần hiển thị màu nên chọn màn hình LCD 128x64 để giảm chi phí.
STT Đặc tính Mô tả
3 Giao tiếp SPI c Đèn chiếu sáng:
STT Đặc tính Mô tả
3 Ánh sáng Vàng ấm d Vi điều khiển:
Robot xử dụng 5 vi điều khiển Trong đó 1 MCU cho điều khiển từ xa, 4 MCU cho robot MCU master, MCU slave #1,#2 và MCU trong điều khiển từ xa sử dụng stm32f103c8t6 MCU slave #3, #4 do không cần nhiều các chân kết nối nên chọn stm8s003f3p6.
Hình 27 Module vi điều khiển stm32f103c8t6
STT Đặc tính Mô tả
2 Tốc độ tối đa 72Mhz
4 Bộ nhớ 64 kbytes bộ nhớ
5 Giao tiếp 2 I2C, 3 UART, 2 SPI, 1 CAN,
Hình 28 Module vi xử lý stm8s003f3p6
STT Đặc tính Mô tả
2 Tốc độ tối đa 16Mhz
4 Bộ nhớ 8 kbytes bộ nhớ Flash
5 Giao tiếp 2 I2C, 3 UART, 2 SPI, 1 CAN,
Nguồn điện
a Pin: Để đảm bảo hệ thống có thể hoạt động liên tục trong 3h trở lên chúng ta cần chọn nguồn cấp có dung lượng lớn hơn 21Ah như tính toán ở trên.
Vì vậy chúng em lựa chọn pin có dung lượng 30Ah như hình bên dưới.
STT Đặc tính Mô tả
4 Dòng sạc 15A b Bảo vệ pin: Để bảo vệ pin cần có 1 mạch bảo vệ tương ứng.
STT Đặc tính Mô tả
3 Điện áp sạc tối đa 25.5 VDC
Hình 30 Mạch bảo vệ cell pin 6S 24V c Sạc:
STT Đặc tính Mô tả
1 Điện áp đầu vào AC 100-240V 50/60HZ
2 Điện áp đầu ra DC 24 V
