Nghiên cứu thiết kế và chế tạo phần truyền động và xây dựng chương trình điều khiển cho xe lăn điện

O Ụ V OT O TRƢỜN N TR N KHOA Ơ K Í PHAN NAM KHÁNH NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ T O PHẦN TRUYỀN TRÌN NG VÀ XÂY DỰN ỀU KHIỂN O XE LĂN Ồ ÁN TỐT NGHIỆP Th ng ỆN IH C Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ GVHD: TS PH M ÌN ƢƠN TRUN ỆN TỬ i N ẬN XÉT Ủ N ƢỚN ẪN Họ tên sinh viên: Phan Nam Khánh Lớp: 51CKCD Chuyên ngành: Công nghệ Cơ-điện tử Đề tài: "Nghiên cứu thiết kế chế tạo phần truyền động xây dựng chương trình điều khiển cho xe lăn điện” Số trang: 66 Hiện vật: Số chương: b o c o + CD, Tài liệu tham khảo: 16 xe lăn điện NHẬN XÉT Kết luận Nha Trang, ngày .tháng năm 2013 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) ii P ẾU N ẤT LƢỢN ỀT Họ tên sinh viên: Phan Nam Khánh Lớp: 51CKCD Chuyên ngành: Công nghệ Cơ-điện tử Đề tài: " Nghiên cứu thiết kế chế tạo phần truyền động xây dựng chương trình điều khiển cho xe lăn điện” Số trang: 66 Hiện vật: Số chương: b o c o + CD, Tài liệu tham khảo: 16 xe lăn điện N ẬN XÉT Ủ N P ẢN ỆN Kết luận Nha Trang, ngày th ng .năm iểm phản biện Bằng số Bằng chữ CÁN BỘ PHẢN BIỆN (Ký ghi rõ họ tên) _ Nha Trang, ngày th ng năm iểm chung Bằng số Bằng chữ CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ( Ký ghi rõ họ tên ) iii LỜ ẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu đề tài với nỗ lực thân với giúp đỡ tận tình thầy cô môn bạn lớp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp “Thiết kế chế tạo xe lăn điện” với thời gian quy định Em xin chân thành cảm ơn thầy tận tình giúp đỡ chúng em suốt năm qua, thầy cô trang bị cho chúng em kiến thức quý báu để làm hành trang bước vào đời Và đặc biệt em xin gửi tới thầy môn Cơ Điện Tử lời cảm ơn chân thành nhất, thầy ngày đêm miệt mài nghiên cứu, lao động để truyền đạt cho chúng em kiến thức vô quý báu Các thầy tạo cho chúng em điều kiện tốt để chúng em học tập, sử dụng thiết bị mơn để hồn thành đồ án tốt nhanh Em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm ình Trung tận tình bảo, giúp đỡ em suốt trình thực đồ n để chúng em hoàn thành đồ án với thời gian quy định Xin cảm ơn tập thể bạn lớp 51CKCD đóng góp ý kiến quý báu giúp em hoàn thành đồ án Cuối em xin chân thành cảm ơn gửi tới quý thầy cô nhà trường, bạn bè người thân giúp đỡ em suốt thời gian qua lời chúc tốt đẹp nhất! iv MỤ LỤ NHẬN XÉT CỦA CÁN B PHIẾU N ƢỚNG DẪN i ẤT LƢỢN Ề TÀI ii LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC HÌNH vii DANH MỤC CÁC BẢNG x LỜI MỞ ẦU hƣơng TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Mục đích nội dung nghiên cứu 1.2.1 Mục đích chung 1.2.2 Nội dung đề tài 1.3 Phạm vi nghiên cứu hƣơng Ơ SỞ LỰA CH N P ƢƠN NT ẾT KẾ XE LĂN ỆN 2.1 Kết cấu chung xe lăn điện 2.2 ộng điện chiều 2.3 iều khiển xe lăn điện 2.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ xe lăn điện 2.3 C c phương ph p điều khiển tốc độ xe điện 2.3 Phương ph p điều khiển xe lăn điện 11 2.4 Tình hình nghiên cứu xe lăn điện 13 2.4 Xe lăn thông minh 13 v 2.4 Xe lăn điều khiển suy nghĩ 14 2.4 Xe lăn điều khiển cần điều khiển (Joystick) 15 2.5 Một số loại xe lăn điện bán thị trƣờng 16 2.5 Xe lăn điện W-HA-1022LIFT 16 2.5 Xe lăn điện W-HA-1022 17 2.5 Xe lăn điện W-HA-1023 18 hƣơng THIẾT KẾ VÀ CHẾ T O XE LĂN ỆN 21 3.1 Phần khí 21 3.1.1 Động lực học bánh xe khái niệm trượt 21 3.1.2 Tính tốn chọn cơng suất động 22 3.1.3 Thiết kế truyền động cho động 25 Chọn ổ bi 28 3.1.5 Vật liệu chế tạo xe lăn điện 28 3.1.6 Chế tạo khung xe 29 3.2 Phần điều khiển 32 3.2.1 Cần điều khiển 32 3.2.2 Mạch điều khiển 33 3.2.3 Sơ đồ khối 58 3.2.3 Giải thuật điều khiển 58 hƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 59 4.1 Thử nghiệm kiểm tra kết cấu khí 59 4.2 Thử nghiệm kiểm tra tính xe 59 4.2.1 Chuẩn bị 59 4.2.2 Chạy thử nghiệm 60 vi 4.2.3 Bảng thông số sau thử nghiệm 64 hƣơng KẾT LUẬN V Ề XUẤT 65 5.1 Kết luận 54 5.1.1 Kết đạt 65 5.1.2 Kết chưa đạt 65 5.2 ề xuất 66 Đề xuất phần cứng 66 Đề xuất phần mềm 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC vii N MỤ ÌN Hình 1.1a Xe lăn tay thường Hình 1.1b Xe lăn tay lắc Hình a Xe lăn điện chỗ ngồi Hình b Xe lăn điện hai chỗ ngồi Hình 2.1 Cấu tạo chung xe lăn điện Hình 2.2 Động điện chiều Hình 2.3 Pha Hình 2.4 Pha Hình 2.5 Pha Hình 2.6 Đồ thị vận tốc thay đổi ứng với điện áp Hình 2.7 Xung p điều khiển tốc độ xe lăn điện 11 Hình 2.8 Xe lăn thơng minh 13 Hình 2.9 Xe lăn thông minh GS.TS Võ Văn Tới chế tạo 14 Hình 2.10 Xe lăn điều khiển suy nghĩ 15 Hình 2.11 Xe lăn điện W-HA-1022LIFT 16 Hình 2.12 Xe lăn điên W-HA-1022 17 Hình 2.13 Xe lăn điện W-HA-1023 19 Hình 3.1 Mơ hình động lực học bánh xe 21 Hình Mơ hình động lực học b nh xe đơn giản hóa 21 Hình Sơ đồ truyền động 22 Hình 3.4 Bộ truyền động b nh trục vít 25 Hình 3.5 Ổ bi 28 viii Hình 3.6 Vật liệu thép 28 Hình 3.7 Mơ hình phần khung 30 Hình 3.8 Mơ hình phần khung 30 Hình 3.9 Bánh tự lựa trước 31 Hình 3.10 Bánh sau 31 Hình Cơ cấu giảm xóc 31 Hình 3.12 Vị trí g đặt động hộp số 32 Hình 3.13 Mơ hình tổng thể xe lăn 32 Hình 3.14 Cần điều khiển Troysticks 33 Hình Sơ đồ nguyên lý nguồn 5V 33 Hình 3.16 LM7805 34 Hình 3.17 Cấu tạo bên LM7805 34 Hình 3.18 Cấu tạo Diode 35 Hình 3.19 Hình dạng kí hiệu điện trở 36 Hình 3.20 Hình dạng kí hiệu tụ điện 37 Hình Sơ đồ nguyên lý nguồn 12V 37 Hình 3.22 LM7812 38 Hình 3.23 Ắc quy 12V-20Ah 39 Hình Sơ đồ nguyên lý khối Vi điều khiển 40 Hình 3.25 Giao diện Vi điều khiển AVR 41 Hình 3.26 ATmega16 45 Hình 3.27 LCD 2x20 46 Hình Sơ đồ chân LCD 47 Hình 3.29 Layout khối Vi điều khiển kết hợp khối nguồn 5V 49 ix Hình 3.30 Sơ đồ nguyên lý mạch kích 50 Hình 3.31 Opto 51 Hình 3.32 Transistor C1815 52 Hình 3.33 Transistor A1015 52 Hình 3.34 Tip142 53 Hình 3.35 Mạch layout khối mạch kích nguồn 12V 54 Hình 3.36 Sơ đồ nguyên lý mạch công suất 55 Hình 3.37 IRF540 56 Hình 3.38 Relay 56 Hình 3.39 Layout khối mạch cơng suất 57 Hình 3.40 Sơ đồ khối 58 Hình 3.41 Giải thuật điều khiển 58 Hình 4.1 Kiểm tra nguồn ắc quy 59 Hình 4.2 Kiểm tra mạch 60 Hình 4.3 Chạy thử nghiệm đường 61 Hình 4.4 Chạy thử nghiêm lên dốc 61 Hình 4.5 Chạy thử nghiệm xuống dốc 62 Hình 4.6 Chạy cua trái, phải 63 Hình 4.7 Thử khả lùi xe 63 ... suất động cơ, thiết kế truyền động cho xe lăn điện - Nghiên cứu phương ph p điều khiển động điện chiều, điều khiển tốc độ quay động điện chiều - Nghiên cứu vi điều khiển Atmega16, thiết kế mạch điều. .. Cơ -điện tử Đề tài: "Nghiên cứu thiết kế chế tạo phần truyền động xây dựng chương trình điều khiển cho xe lăn điện? ?? Số trang: 66 Hiện vật: Số chương: b o c o + CD, Tài liệu tham khảo: 16 xe lăn điện. .. Cơ -điện tử Đề tài: " Nghiên cứu thiết kế chế tạo phần truyền động xây dựng chương trình điều khiển cho xe lăn điện? ?? Số trang: 66 Hiện vật: Số chương: b o c o + CD, Tài liệu tham khảo: 16 xe lăn