thiết kế và chế tạo autorobot tham dự abu robocon 2014

- Tác vụ thứ hai: Cũng tương tự như bập bênh Autorobot được đặt lên xích đu và phải giữ không để rơi khỏi xích đu khi Manualrobot thực hiện đẩy bập bênh, và tác vụ này yêu cầu phải có mộ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO AUTOROBOT THAM DỰ ABU ROBOCON 2014

Ngành: Cơ Điện Tử - Khóa 36

Cần Thơ, 05/2014

LỜI CAM ĐOAN

Cuộc thi ABU Robocon là một sân chơi bổ ích cho sinh viên ngành kỹ thuật Thể hiện sự năng động, sáng tạo của sinh viên để giải quyết một bài toán thực tế Thông qua sân chơi Robocon, kinh nghiệm thực tế của mỗi cá nhân được cải thiện phần nào Vì vậy nhóm đã chọn đề tài này để làm luận văn tốt nghiệp cho mình, vừa có thể thử sức mình vừa làm tư liệu truyền đạt kinh nghiệm cho thế hệ yêu thích Robocon sau này

Trong quá trình thực hiện đề tài, có thể còn nhiều thiếu sót do kiến thức hạn chế và kinh nghiệm chưa đủ, nhưng những nội dung trình bày trong quyển báo cáo này là những hiểu biết và thành quả của nhóm đạt được dưới

sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Thanh Nhã và một số ý kiến góp ý của các thầy trong bộ môn

Nhóm xin cam đoan rằng: những nội dung trình bày trong quyển báo cáo luận văn tốt nghiệp này không phải là bản sao chép từ bất kỳ công trình đã có trước nào Nếu không đúng sự thật, nhóm xin chịu mọi trách nhiệm trước nhà trường

Cần Thơ, ngày 09 tháng 05 năm 2014

Nhóm sinh viên thực hiện:

Huỳnh Phước Nhãn

Đồng Thanh Toàn

Trần Trọng Công Minh

LỜI CẢM ƠN

Trong cuộc sống, không có sự thành công nào mà lại không gắn liền với những

hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp Để hoàn thành Luận văn tốt nghiệp cũng vậy, ngoài sự nổ lực của bản thân, các thành viên trong nhóm còn nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ gia đình, quý thầy cô và bạn bè

Vì thế, lời đầu tiên, nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến đấng sinh thành là cha, mẹ của các thành viên trong nhóm Cám ơn cha mẹ đã có công sinh thành, nuôi dưỡng, chăm lo đời sống cho chúng con về mọi mặt, nhất là

hỗ trợ về vật chất lẫn tinh thần để chúng con có được cơ hội học tập như ngày hôm nay

Kế đến, nhóm cũng xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa Công Nghệ, Trường Đại học Cần Thơ đã tạo điều kiện cho nhóm học tập, nghiên cứu, nâng cao kiến thức trong những năm qua

Nhóm xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Thanh Nhã vì đã luôn bên cạnh theo dõi, hướng dẫn, hỗ trợ nhiều mặt và động viên tinh thần của cả nhóm trong suốt quá trình thực hiện đề tài luận văn này

Bên cạnh đó nhóm cũng xin gửi lời cảm ơn đến thầy TS Võ Minh Trí trưởng bộ môn Tự động hóa, thầy TS Ngô Quang Hiếu phó trưởng bộ môn Kỹ thuật cơ khí, thầy Nguyễn Văn Khanh, thầy Phạm Trần Lam Hải đã cho nhóm những lời tư vấn hữu ích trong suốt thời gian thực hiện đề tài Luận văn tốt nghiệp

Xin cảm ơn các thành viên của đội Robocon CT-Hunters, cảm ơn những người bạn đã giúp đỡ cho nhóm trong suốt thời gian qua, dù ít hay nhiều cũng đã góp phần làm nên thành công của nhóm khi thực hiện đề tài tốt nghiệp này

Cuối cùng, xin gửi lời chúc sức khỏe đến quý thầy cô và bạn bè, một cách chân thành và thân ái!

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Cần thơ, ngày ……tháng ……năm 2014

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Cần thơ, ngày ……tháng ……năm 2014

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Cần thơ, ngày ……tháng ……năm 2014

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 3

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1 4

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2 5

MỤC LỤC 6

DANH MỤC HÌNH ẢNH 8

DANH MỤC BẢNG 10

TÓM TẮT 11

ABSTRACT 12

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 13

1.1 LỊCH SỬ CUỘC THI ABU ROBOCON 13

1.2 CUỘC THI ABU ROBOCON 2014 15

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CƠ KHÍ 20

2.1 PHẦN MỀM SỬ DỤNG THIẾT KẾ 20

2.2 THIẾT KẾ AUTOROBOT 21

2.2.1 Yêu cầu và nhiệm vụ 21

2.2.2 Thiết kế chi tiết các bộ phận của Autorobot 22

2.3 MỘT SỐ BỘ PHẬN PHỤ KHÁC 42

2.3.1 Bộ phận dùng để kẹp Autorobot 42

2.3.2 Bộ phận ngắt ống dẫn khí 42

2.4 MỘT SỐ THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 43

2.4.1 Bình tích khí 43

2.4.2 Ống dẫn khí nén, ống nối 44

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 46

3.1 MẠCH VI ĐIỀU KHIỂN ARDUINO 46

3.1.1 Khối nguồn của board 48

3.1.2 Khối vi điều khiển ATmega328 48

3.1.3 Khối giao tiếp IC FT232RL 49

3.3 MẠCH ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN 51

3.3.1 Van đảo chiều 5/2 điều khiển bằng điện 52

3.4 CHUẨN TRUYỀN THÔNG UART VÀ GIAO TIẾP GIỮA HAI ROBOT 53

3.4.1 Chuẩn truyền thông UART 53

3.4.2 Giao tiếp giữa Manualrobot và Autorobot 55

3.5 MỘT SỐ LINH KIỆN KHÁC 56

3.5.1 Công tắc hành trình (CTHT) 56

3.5.2 Công tắc chọn sân 58

3.5.3 Chổi quét 58

3.5.4 Encoder 59

3.6.1 Pin Lipo 59

CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH CHO AUTOROBOT 61

4.1 CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA MỘT CHƯƠNG TRÌNH ĐƯỢC VIẾT BẰNG ARDUINO IDE 62

4.2 QUY ƯỚC VÀ ĐỊNH NGHĨA 63

4.2.1 Quy ước 63

4.2.2 Định nghĩa 65

4.3 CÁC CHƯƠNG TRÌNH ĐƯỢC DÙNG TRONG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN AUTOROBOT 69

4.3.1 CHƯƠNG TRÌNH CON KHỞI TẠO 69

4.3.2 CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH 70

4.3.3 CHƯƠNG TRÌNH CON XỬ LÝ TÍN HIỆU XUNG ENCODER 72

4.3.4 CHƯƠNG TRÌNH CON ĐIỀU KHIỂN MOTOR GUỒNG TAY 73

4.3.5 CÁC CHƯƠNG TRÌNH CON THỰC THI TRỰC TIẾP 75

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 80

5.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 80

5.1.1 Kết quả thử nghiệm 80

5.1.2 Kết quả thi đấu 80

5.2 KIẾN NGHỊ 80

PHỤ LỤC 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Khu vực bập bênh 16

Hình 1.2 Khu vực xích đu 17

Hình 1.3 Khu vực đi bộ trên cột 17

Hình 1.4 Khu vực leo thang vận động 18

Hình 2.1 Giao diện Solidwork 2012 20

Hình 2.2 Khối lập phương giới hạn 21

Hình 2.7 Thông số cơ bản của khung 24

Hình 2.8 Cấu tạo tay kẹp 25

Hình 2.9 Tay kẹp thực tế 25

Hình 2.10 Xi lanh tác dụng lực 26

Hinh 2.11 Xi lanh trên tay kẹp 26

Hình 2.12 Vị trí tay kẹp khi đưa vào bập bênh 28

Hình 2.13 Vị trí tay kẹp khi đưa vào xích đu 28

Hình 2.14 Một số thông số cơ bản của tay phụ chống nghiêng 29

Hình 2.15 Tay phụ trợ lực 29

Hình 2.16 Nhựa PP 30

Hình 2.17 Kích thước cầu thang theo luật thi 31

Hình 2.18 Nguyên lí hoạt động của cơ cấu hình bình hành 32

Hình 2.19 Khoảng trượt xống ở bậc thang cuối khi leo thang 32

Hình 2.20 Chấu tĩnh bám bậc thang 33

Hình 2.21 Thanh truyền cơ cấu hình bình hành 33

Hình 2.22 Hai thanh truyền 34

Hình 2.23 Cơ cấu chấu động 34

Hình 2.24 Chấu động thực tế 35

Hình 2.25 Kích thước chấu động 35

Hình 2.26 Chấu động khi bám vào bậc thang 36

Hình 2.27 Cấu tạo bộ truyền động xích một cấp 37

Hình 2.28 Sơ đồ truyền động xích hai cấp trên robot 38

Hình 2.29 Thân Robot lên cao lúc leo thang 39

Hình 2.30 Thân robot được nâng lên khi leo thang 39

Hình 2.31 Động cơ Planet 40

Hình 2.32 Kích thước, thông số Động cơ DC Planet 30W 41

Hình 2.33 Động cơ lắp trên giá đỡ 41

Hình 2.34 Nơi kẹp Autorobot 42

Hình 2.35 Cơ cấu ngắt ống dẫn khí 43

Hình 2.36 Bình tích khí nén 43

Hình 2.38 Ống dẫn khí nén 44

Hình 3.1 Sơ đồ mạch điện điều khiển Autorobot 46

Hình 3.2 Board arduino nano V3.0 47

Hình 3.3 Arduino Nano Pin Layout 48

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lí khối nguồn Arduino nano 48

Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lí khối vi điều khiển 49

Hình 3.6 IC giao tiếp 50

Hình 3.7 Mạch PID (mặt sau – mặt trước) 50

Hình 3.8 Sơ đồ mô phỏng điều khiển động cơ 51

Hình 3.9 Sơ đồ mô tả quy trình điều khiển khí nén 52

Hình 3.10 van khí nén 5/2 van đơn 52

Hình 3.11 Mạch khí nén (2 mặt) 53

Hình 3.12 Tín hiệu tương đương của UART và RS232 53

Hình 3.13 Truyền 8 bit theo phương pháp song song (a) và nối tiếp (b) 54

Hình 3.14 Sơ đồ giao tiếp giữa manual robot và auto robot 55

Hình 3.15 LED Rx, Tx trên board arduino 56

Hình 3.16 Công tắc hành trình 56

Hình 3.17 Công tắc hành trình trên tay phụ 57

Hình 3.18 Vị trí công tắc chiến thuật 58

Hình 3.19 Chổi quét ( Sau – Trước) 58

Hình 3.20 Encoder từ cấu tạo & thực tế 59

Hình 3.21 Pin Lipo Turnigy 60

Hình 4.1 Trình biên dịch Arduino IDE (giao diện của phiên bản 1.0.5) 61

Hình 4.2 Quy ước cấu tạo của Autorobot 63

Hình 4.3 Quy ước tay kẹp trái/phải trên Autorobot 64

Hình 4.4 Quy ước móc sau 64

Hình 4.5 Quy ước móc trước 64

Hình 4.6 Phân nhóm các loại chương trình được sử dụng trong phần mềm điều khiển Autorobot 69

Hình 4.7 Lưu đồ giải thuật chương trình xử lý chính 71

Hình 4.8 Lưu đồ giải thuật chương trình con xử lý tín hiệu xung encoder 72

Hình 4.10 Lưu đồ giải thuật chương trình con điều khiển motor guồng tay 74

Hình 4.12 Lưu đồ giải thuật chương trình con Chơi xích đu 77

Hình 4.13 Lưu đồ giải thuật chương trình con Đi bộ trên cột 78

Hình 4.14 Lưu đồ giải thuật chương trình con leo thang vận động 79

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Lịch sử ABU Robocon qua các năm: 13

Bảng 2 Xi lanh tiêu chuẩn 45

Bảng 3 Đơn vị dùng trong hệ thống khí nén 45

Bảng 4 Bảng sự thật trạng thái motor 51

Bảng 5 Phân bố công tắc hành trình 57

Bảng 6 Định nghĩa các giá trị thường sử dụng 65

Bảng 7 Tập lệnh giao tiếp giữa Autorobot và Manualrobot: 67

Bảng 8 Định nghĩa các ngõ điều khiển: 68

Bảng 9 Tham số đầu vào: 73

Bảng 10 Chức năng chi tiết của từng chương trình con: 75

TÓM TẮT

Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu, thiết kế và chế tạo Robot tự động (ChildRobot hay Autorobot) để tham dự Cuộc thi sáng tạo Robot Việt Nam Robocon 2014, theo yêu cầu của luật thi do Ấn Độ, nước chủ nhà ABU Robocon

2014 công bố Đề tài được thực hiện bởi đội Robocon CT-Hunters thuộc Bộ môn

Tự Động Hóa, Khoa Công Nghệ, Trường Đại học Cần Thơ

Theo luật thi Robocon năm 2014, mỗi đội thi phải sử dụng 2 robot để thi đấu, đó là: Manualrobot (Robot điều khiển bằng tay) và Autorobot (Robot tự động) Trong mỗi trận thi đấu 3 phút, Autorobot phải phối hợp cùng với Manualrobot để thực hiện 4 nhiệm vụ: chơi bập bênh (Seesaw), chơi xích đu (Swing), đi bộ trên cột (Pole Walk) và leo thang vận động (Jungle Gym) Autorobot sẽ là robot trực tiếp ghi điểm

Để thực hiện đề tài, đội đã sử dụng Inox 201 làm vật liệu chính để thiết kế và chế tạo các chi tiết cơ khí của Autorobot Sử dụng board mạch Arduino Nano V3.0

là thành phần xử lý trung tâm Song song đó, đội cũng đã dùng trình biên dịch Arduino IDE phiên bản 1.0.5 để xây dựng và thử nghiệm phần mềm điều khiển Autorobot

Kết quả đạt được, đội đã chế tạo và thử nghiệm thành công Autorobot với thành tích là 4 phút 47 giây khi phối hợp cùng Manualrobot để hoàn thành tất cả các phần thi trong một trận đấu Tại vòng loại Cuộc thi sáng tạo Robot Việt Nam Robocon

2014, thành tích tốt nhất đạt được là trận thắng trước đội SPK-CBG của Trường Đại học Sư Phạm Kĩ Thuật TPHCM

According to the 2014 Robocon Game Rules, each team have to use 2 robots to play a Robocon match, the 2 robots are: Manual Robot and Automatic Robot In every 3-minutes-match, the Automatic Robot has to work with the Manual Robot to complete 4 tasks: play the seesaw, play the swing, walk on the poles, climb the Jungle Gym The Automatic Robot will score the points directly

Performing this project, we used the 201 Stainless Steel as the main mechanical material to design and create Automatic Robot By using the Arduino Nano V3.0 as the Central Processing Unit, we built and tested Controller Software on the Arduino IDE compiler, version 1.0.5

As a results, the Automatic Robot was successfully made and tested, within 4 minutes and 47 seconds while working with the Manual Robot to complete all game tasks At the 2014 Vietnam Robocon qualified-round, we won the SPK - CBG Robocon team from Ho Chi Minh city University of Technical Education

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 LỊCH SỬ CUỘC THI ABU ROBOCON

Robocon là một từ ghép của tiếng Anh: Robot và Contest (Tạm dịch là: Cuộc thi

Robot), là tên cuộc thi chế tạo robot dành cho sinh viên các trường Đại học, Cao đẳng khối kỹ thuật của các nước trong khu vực Châu Á Thái Bình Dương do Hiệp hội Phát Thanh và truyền hình Châu Á-Thái Bình Dương (Asia-Pacific Broadcasting Union - viết tắt là ABU) tổ chức mỗi năm

Robocon là cuộc thi sáng tạo được khởi xướng tại Nhật Bản từ năm 2002 Từ đây, nó đã trở thành cuộc thi thường niên của Hiệp hội Phát Thanh và truyền hình Châu Á - Thái Bình Dương tổ chức tại các nước thành viên và được lấy tên gọi chính thức là ABU Robocon và là sân chơi sáng tạo cho sinh viên Cuộc thi nhằm

cỗ vũ sự sáng tạo, năng động, khích lệ sự tìm tòi học hỏi và vượt khó qua nhiều thử thách cho sinh viên Các nước thành viên được cử một đội được chọn ra từ vòng thi quốc gia do đài truyền hình tổ chức để tham dự, riêng đối với nước tổ chức thì được

cử hai đội tham dự Giờ đây Robocon ngày càng được sự quan tâm của sinh viên các trường và là cơ hội để sinh viên ngành kỹ thuật áp dụng các kiến thức đã học đã tích lũy, từ đó phát triển ra các ý tưởng riêng góp phần nâng cao kinh nghiệm thực

tế mà trong giảng dạy chưa bồi đắp được (Nguồn wikipedia)

Bảng 1 Lịch sử ABU Robocon qua các năm:

Tri ân đấng sinh thành

1.2 CUỘC THI ABU ROBOCON 2014

Cũng như mọi năm chủ đề và luật thi Robocon sẽ thay đổi tùy vào nước tổ chức, thông thường chủ đề sẽ lấy từ nền đặc trưng văn hóa riêng của nước tổ chức năm đó, trên cơ sở đó sẽ phát triển thành những ý tưởng, những yêu cầu thiết kế để ban bố luật thi và những quy định Các đội tham dự dựa vào chủ đề và luật thi để đưa ra ý tưởng, thiết kế thành robot thực hiện những chức năng mà yêu cầu đặt ra Với chủ đề “Tri Ân Đấng Sinh Thành” (A Salute To Parenthood), cuộc thi sáng tạo Robocon châu Á Thái Bình Dương năm 2014 được giới chuyên môn đánh giá khá cao, luật thi đấu mang màu sắc mới lạ

Một trong những điểm hấp dẫn nhất của Robocon 2014 chính là việc nước chủ nhà Ấn Độ đã giới thiệu đề thi hấp dẫn với nhiều thử thách đối với các bạn sinh

viên Điểm đặc biệt nữa là chủ đề và luật thi năm nay lấy ý tưởng gia đình Robot, một đề thi không chỉ có nhiều nét mới mà còn mang cho các đội tuyển nhiều cảm hứng từ chủ đề rất gần gũi là “Gia đình”

Tóm tắt luật thi đấu:

- Mỗi trận đấu kéo dài 3 phút và diễn ra trên sân thi đấu hình vuông có chiều dài mỗi cạnh là 12 mét

- Sân đấu được chia thành hai khu vực, một dành cho đội đỏ, một dành cho đội xanh

- Mỗi đội phải tự thiết kế và chế tạo một Manualrobot (được điều khiển bằng tay)

và một Autorobot (điều khiển tự động) để tham dự cuộc thi

- Người điều khiển Manualrobot điều khiển Manualrobot có mang Autorobot từ

khu vực xuất phát đến khu bập bênh để thực hiện nhiệm vụ đầu tiên

Nhiệm vụ bập bên:

Manualrobot đặt Autorobot ngồi lên cầu bập bênh và rời khỏi Autorobot, Autorobot phải ngồi trên ghế của cầu bập bênh Autorobot được phép chạm vào ghế ngồi và phần tay cầm cạnh ghế để ngồi vững trên cầu bập bênh Manualrobot phải di chuyển đến đầu đối diện của cầu bập bênh và không được ngồi lên cầu bập bênh, nó phải chơi với Autorobot và hoàn thành 3 lần bập bênh liên tục Kết thúc nhiệm vụ Manualrobot đón lại Autorobot Trong 3 lần bập bênh thì ghế ngồi của cầu bập bênh của Autorobot và chỗ ngồi đối diện phải chạm vào mặt sàn một lần cho mỗi lần bập bênh Hoàn thành nhiệm vụ này sẽ đạt được 10 điểm

Hình 1.1 Khu vực bập bênh

- Nhiệm vụ thứ hai, hai đội chơi có thể chọn thi đấu ở khu đi trên cột hay khu xích

đu trước tùy theo chiến thuật của đội

Nhiệm vụ xích đu:

Manualrobot đặt Autorobot lên ghế xích đu của đội mình và rời khỏi

Manualrobot có thể đẩy ghế xích đu đung đưa lần thứ nhất mà không chạm vào Autorobot, 2 lần đung đưa tiếp theo do Autorobot tự thực hiện Tuy nhiên, Manualrobot có thể hỗ trợ Autorobot ngừng đung đưa Manualrobot đón lại Autorobot Trong 3 lần đung đưa thì phải có ít nhất một bộ phận của Autorobot chạm vào lá cờ cắm trước xích đu

Hình 1.2 Khu vực xích đu

Nhiệm vụ đi bộ trên cột:

Manualrobot đặt Autorobot lên cột đầu tiên của đội mình và rời khỏi Autorobot Autorobot thực hiện nhiệm vụ di chuyển từ cột thứ nhất đến cột thứ

tư của khu này, và hợp lệ khi Autorobot chạm vào tất cả các dĩa trên từng cột Manualrobot đến đón lại Autorobot

Hình 1.3 Khu vực đi bộ trên cột

- Trong hai nhiệm vụ trên, nhiệm vụ nào hoàn thành trước được 20 điểm, hoàn thành sau sẽ được 50 điểm

- Người điều khiển Manualrobot điều khiển Manualrobot có mang theo Autorobot

di chuyển đến khu cuối cùng – khu leo thang vận động

Nhiệm vụ leo thang vận động (phải hoàn thành 3 nhiệm vụ: bập bênh, xích

đu, đi bộ trên cột):

Manualrobot chuyển Autorobot đến chính xác hoặc gần vị trí bậc thang đầu tiên của cầu thang và Autorobot không được phép chạm vào bậc thang thứ ba, sau khi đặt Autorobot vào đúng vị trí cầu thang thì Manualrobot rời khỏi Autorobot Autorobot leo lên cầu thang mà không được phép chạm vào 2 thành cầu thang và Autorobot phải nằm hoàn toàn trên đỉnh của cầu thang vân động Sau khi leo đến đỉnh cầu thang, Autorobot phải vẫy lá cờ được đặt sẵn bên trong robot Đội nào vẫy được lá cờ trước trong thời gian 3 phút sẽ dành được chiến thắng tuyệt đối và chiến thắng này được gọi là chiến thắng “SHABASSH” Chiến thắng tuyệt đối sẽ được điểm tối đa là 300 điểm

Hình 1.4 Khu vực leo thang vận động

- Nếu không có đội nào giành được chiến thắng tuyệt đối, trong vòng 3 phút đội nào

có tổng số điểm cao hơn sẽ giành chiến thắng Trường hợp hai đội có số điểm bằng nhau sẽ tính đến thời gian hoàn thành nhiệm vụ

Chi tiết cụ thể của luật thi đấu xin mời xem chi tiết tại địa chỉ:

- Thực hiện việc leo thang vận động tại khu leo thang để chiến thắng tuyệt đối

- Ngoài ra autorobot cần phải giao tiếp tốt với manual robot để phối hợp trong quá trình thi đấu

Chính vì thế autorobot phải hết sức linh hoạt, tính cơ động, nhanh nhẹn và chính xác để thực hiện hết các tác vụ do luật thi đấu đặt ra

Để đạt được những mục tiêu đặt ra cần phải có những phương pháp nghiên cứu

kỹ lưỡng và hiệu quả như: áp dụng quy trình thiết kế hệ thống cơ điện tử và một số

cơ cấu phải khảo sát từ thực nghiệm

Từ những quy định và mục tiêu đặt ra cho đề tài dẫn đến một số giới hạn như sau:

- Về vật liệu, linh kiện, thiết bị, khí cụ sử dụng trong đề tài phải dựa trên thực

tế trên thị trường

- Về thời gian thực hiện đề tài hạn chế trong năm tháng

Vì thế việc thiết kế ra autorobot thì phải dựa vào những gì đã xác định trước đó (yêu cầu, nhiệm vụ, giới hạn…)

Một robot chính là một hế thống cơ điện tử đặc thù bao gồm: hệ thống cơ khí, hệ thống mạch điện và chương trình điều khiển, sau đây chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu

rõ hơn về thiết kế hệ thống cơ khí, hệ thống mạch điện và chương trình điều khiển cho autorobot

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CƠ KHÍ

Mỗi năm đề thi Robocon sẽ khác nhau do đó việc thiết kế Cơ khí mỗi năm cũng khác tùy theo yêu cầu của đề và luật thi đặt ra Như chúng ta đã biết Cơ khí là nền tảng của tất cả các ngành kỹ thuật, và nó cũng đóng vai trò vô cùng quan trọng trong các hệ thống máy Khi chúng ta có một ý tưởng tốt, một thiết kế cơ khí tốt thì chúng ta sẽ có khả năng giành phần thắng cao hơn, vì vậy cần phải dành nhiều thời gian thiết kế, mô phỏng để tránh sai xót xảy ra nhằm tối ưu hóa cơ cấu của robot

2.1 PHẦN MỀM SỬ DỤNG THIẾT KẾ

Với sự phát triển của công nghệ, đặc biệt là máy tính kết hợp sự hỗ trợ của các phần mềm vẽ cơ khí thì công đoạn thiết kế trở nên đơn giản, chính xác, nhanh chóng và đảm bảo cho quá trình gia công được thuận tiện và dễ dàng hơn, với giao

diện thuận tiện và thân thuộc của Solidwork 2012 dùng vào việc thiết kế chi tiết 3D

đã được chọn lọc trong quá trình thảo luận đưa ra ý tưởng chung, nhóm đã sử dụng phần mềm tiện ích này để thiết kế ý tưởng trước khi đưa vào gia công thực

Hình 2.1 Giao diện Solidwork 2012

Hình 2.2 Khối lập phương giới hạn

Về trọng lượng thì không có yêu cầu cụ thể cho Autorobot tuy nhiên có quy định tổng khối lượng của 2 robot bao gồm Manualrobot và Autorobot không vượt quá 40kg, nhưng không vì thế mà ta không quan tâm đến khối lượng của Autorobot

vì Autorobot cần phải di chuyển linh hoạt, chính xác và tốc độ nên yêu cầu đặt ra là Autorobot càng nhỏ gọn càng nhẹ thì càng hiệu quả

Yêu cầu kỹ thuật

Việc di chuyển của Autorobot năm 2014 khác với mọi năm là không được sử dụng bánh xe, con lăn hay bất kỳ hình thức tương tự để di chuyển, đây cũng là một yếu tố gây khó khăn cho việc thiết kế Autorobot năm nay Phải thực hiện tốt các tác

vụ sau:

- Ngồi trên cầu bập bênh để thực hiện bập bênh 3 lần

- Ngồi trên ghế xích đu để đung đưa xích đu 3 lần

- Di chuyển qua từng cột tại khu đi bộ trên cột

- Leo thang nhanh nhẹn, chính xác tại khu leo thang vận động

2.2.1.2 Nhiệm vụ

- Tác vụ thứ nhất: Autorobot phải được đặt lên bập bênh và giữ ổn định trên bập bênh khi Manualrobot thực hiện nhúng bập bênh ba lần và không để rơi xuống sân thi đấu

- Tác vụ thứ hai: Cũng tương tự như bập bênh Autorobot được đặt lên xích đu và phải giữ không để rơi khỏi xích đu khi Manualrobot thực hiện đẩy bập bênh, và tác

vụ này yêu cầu phải có một bộ phận nào đó của Autorobot chạm vào cột cờ

- Tác vụ thứ ba: Autorobot phải di chuyển trên 4 cột có đường kính cột là Ф50mm và phải chạm vào đĩa trên từng cột

- Tác vụ cuối cùng: Autorobot được đặt vào bậc thang thứ nhất của cầu thang và Autorobot phải leo lên từng bậc thang, mỗi bậc thang cách nhau 250 mm, riêng khoảng bậc thang cuối cùng cách một khoảng gần 210 mm khi Autorobot leo lên sàn cao nhất của cầu thang thì phải thực hiện vươn cờ “Shabassh” để kết thúc nhiệm

vụ

Với yêu cầu như trên thì Autorobot phải hết sức linh hoạt và thích ứng với nhiều tác vụ theo nhiều phương khác nhau, đồng thời phải chính xác và có tốc độ nhanh

2.2.2 Thiết kế chi tiết các bộ phận của Autorobot

Phần cơ khí của Autorobot bao gồm nhiều bộ phận thực hiện nhiều chức năng kết hợp với nhau, việc kết hợp các bộ phận này lại là điều vô cùng khó khăn, bởi vì mỗi bộ phận làm một nhiệm vụ riêng biệt và đòi hỏi không ảnh hưởng đến hoạt

Bộ phận này tuy không thực hiện chức năng chính nhưng có nhiệm vụ làm giá

đỡ để lắp ghép và kết nối các bộ phận còn lại tạo nên hình dáng của Autorobot, ở phần này có cấu tạo đơn giản tuy nhiên cần phải đảm bảo độ cứng vững chắc chắn

Theo công ty cổ phần đầu tư xuất nhập khẩu thương mại Smart Việt Nam có so sánh giữa inox 201 và 304 thì Inox 201 là lựa chọn chủ yếu, vì Inox 201 có giá cả thấp và ổn định, do dùng Magan để thay thế cho Niken Chính điều này làm cho Inox 201 có nhiều tính chất tương tự Inox 304 và có được bề ngoài giống như Inox

304

Như đã biết, Inox là một loại thép có chứa hơn 11% Chrom, chính vì điều này đã tạo cho Inox một lớp màng tự bảo vệ chống lại sự ăn mòn Còn Niken được biết đến như là yếu tố chính mang lại sự ổn định cho pha Austenitic và khả năng gia công tuyệt vời cho Inox

Trong Inox 201, thì người ta sử dụng Magan như là nguyên tố chính để thay thế Niken theo tỉ lệ 2:1 Chúng ta có thể thấy theo thành phần hóa học như sau:

+ Inox 201: 4.5% Niken và 7.1% Mangan

+ Inox 304: 8.1% Niken và 1% Mangan

a Độ bền và khả năng gia công

Khối lượng riêng của Inox 201 thấp hơn nhưng độ bền của Inox 201 cao hơn 10% so với Inox 304

Do cùng khả năng dãn dài so với Inox 304, nên Inox 201 thể hiện được tính chất tương tự như 304 trong quá trình uốn, tạo hình và dát mỏng

b Khả năng chống ăn mòn

Tuy có nhiều ưu điểm hơn so với Inox 304 nhưng khi so sánh thành phần hóa học của inox 201 và Inox 304 thì ta thấy hàm lượng Chrom của Inox 201 thấp hơn Inox 304 khoảng 2% Chính vì điều này mà Inox 201 có khả năng chống ăn mòn thấp hơn Inox 304

Vì không yêu cầu về khả năng chống ăn mòn cao và nhận thấy Inox 201 có nhiều ưu điểm cần cho thiết kế chế tạo Robot nên sự lựa chọn Inox 201 là hợp lí Phần khung này cần thiết kế một cách gọn nhẹ mà phải đảm bảo cứng vững nên nhóm lựa chọn Inox vuông 12mm x 12mm, và bulông kết nối cũng là Inox 201 Ф6mm

c Kích thước:

Theo yêu cầu thiết kế cho khoảng cách của tâm hai tay kẹp phải bằng với

khoảng cách của hai cột để thực hiện việc đu cột, do đó chiều dài khung phải bằng 500mm và chiều cao phải đủ để lắp đặt mạch điện, mạch khí nén và đủ để kẹp Autorobot nên chiều cao khung được thiết kế cho phù hợp

Trên hình 2.3 là kích thước cơ bản của khung sườn:

Hình 2.7 Thông số cơ bản của khung

- Cột: Autorobot được xoay 900 và tay kẹp đầu tiên được đặt vào cột thứ nhất

và kẹp lại, Autorobot xoay cơ cấu và tay kẹp còn lại chạm vào cột thứ hai, thực hiện kẹp chặt lại và thả tay kẹp đầu tiên ra, cứ thế mà di chuyển đến cột cuối cùng, đây là phần phức tạp để tính toán cho cơ cấu tay kẹp này

b Kích thước và cấu tạo:

Hình 2.8 Cấu tạo tay kẹp

Hình 2.9 Tay kẹp thực tế Một phần không thể thiếu trên tay kẹp đó là xi lanh tác dụng lực, mỗi tay kẹp được lắp 2 xi lanh, mỗi xi lanh được lắp trên một bên của tay kẹp, do yêu cầu của tay kẹp là chỉ cần tác dụng lực khi kẹp còn khi trả về không cần lực lớn do đó đặc điểm của xi lanh này là chỉ cần một ngỏ tác dụng lực còn khi trở về trạng thái mở

tay kẹp thì dùng lò xo là đủ để trả về Khi hai xi lanh tác dụng lực lên hai khớp bản

lề sẽ tạo ra lực kẹp và cùng với trọng lực do Autorobot tạo nên sẽ giúp Autorobot bám chặt trên cột

Với xi lanh được chọn thì bình thường tay kẹp sẽ có góc mở là 1600 và khi kẹp tối đa sẽ có góc là 900 Với góc mở 1600 thì khoảng cách giữa hai ngàm kẹp là 70mm, đủ để đưa vào kẹp cột với đường kính cột là Ф 50 mm

Hình 2.10 Xi lanh tác dụng lực

Hinh 2.11 Xi lanh trên tay kẹp

c Thiết kế cơ cấu tay kẹp khi đu cột

Do trong số 4 tác vụ, tác vụ đu cột thì tay kẹp được sử dụng là cơ cấu chính để

di chuyển trên 4 cột, chính vì thế việc thiết kế tay kẹp sẽ dựa trên tác vụ này làm chuẩn để thi công cơ cấu tay kẹp này

Nhận thấy khi đu cột thì tay kẹp chính sẽ kẹp chặt vào cột, còn tay kẹp phụ sẽ tựa vào cột để giảm độ võng trong lúc di chuyển, ngoài ra trên các ngón tay còn được trang bị lớp cao su nhằm tăng hệ số ma sát

Theo yêu cầu về kích thước của tay kẹp phải đảm bảo trong khi quay tròn khi di chuyển lên thang không được vướn vào các bậc thang để có thể di chuyển được và theo như thông số các xi lanh thực tế có bán trên thị trường thì nhóm đã lựa chọn thông số xi lanh được dùng như sau:

- Đường kính xi lanh: 16 mm

- Đường kính cần pittông: 6 mm

- Tổng chiều dài khi xilanh chưa hoạt động: 130 mm

- Tổng chiều dài khi xi lanh duỗi ra: 170 mm

- Hành trình hoạt động của pittông: 40 mm

- Áp suất hoạt động: 6 bar

Để xi lanh hoạt động thì khí nén cũng là phần quan trọng

Ngày nay trong lĩnh vực cơ khí thì khí nén ngày càng phát triển với những ưu điểm nổi trội:

- Về số lượng: Có sẵn ở khắp mọi nơi nên có thể sử dụng với số lượng vô hạn

- Về vận chuyển: Khí nén có thể vận chuyển dễ dàng trong các đường ống, với một khoảng cách nhất định Các đường ống dẫn về không cần thiết vì khí nén sau khi sử dụng sẽ được cho thoát ra ngoài môi trường sau khi đã thực hiện xong công tác

- Về lưu trữ: Máy nén khí không nhất thiết phải sử dụng liên tục Khí nén có thể được lưu trữ trong các bình chứa để cung cấp khi cần thiết

- Về nhiệt độ : Khí nén ít thay đổi theo nhiệt độ

- Về phòng chống cháy nổ: Không một nguy cơ nào gây cháy bởi khí nén, nên không mất chi phí cho việc phòng cháy Không khí nén thường hoạt động với áp suất khoảng 6 bar nên việc phòng nổ không quá phức tạp

- Về tính vệ sinh: Khí nén được sử dụng trong các thiết bị đều được lọc các bụi bẩn, tạp chất hay nước nên thường sạch, không một nguy cơ nào về phần vệ sinh Tính chất này rất quan trọng trong các ngành công nghiệp đặc biệt như: thực phẩm,vải sợi, lâm sản và thuộc da

- Về cấu tạo thiết bị : Đơn giản nên rẻ hơn các thiết bị tự động khác

- Về vận tốc: Khí nén là một dòng chảy có lưu tốc lớn cho phép đạt được tốc

độ cao (vận tốc làm việc trong các xi lanh thường 1-2 m/s)

- Về tính điều chỉnh: Vận tốc và áp lực của những thiết bị công tác bằng khí nén được điều chỉnh một cách vô cấp

Khuyết điểm của tay kẹp khi dùng cho các tác vụ:

Đối với tác vụ bập bênh: Do kích thước của tay nắm chữ pi trên bập bênh tương

đối nhỏ và khoảng cách giữa 2 ngón tay kẹp trên cùng một bên tay nhỏ hơn khoảng

hở của chữ pi rất ít, vì vậy để kẹp vào tay nắm này thì cần phải điều chỉnh góc độ chính xác do đó sẽ tốn nhiều thời gian dành cho tác vụ này

Hình 2.12 Vị trí tay kẹp khi đưa vào bập bênh

Đối với tác vụ xích đu: Tương tự bập bênh, tác vụ này cũng cần điều chỉnh góc

độ để tay kẹp kẹp vào tấm gỗ xích đu

Hình 2.13 Vị trí tay kẹp khi đưa vào xích đu

Ngoài ra tay kẹp còn có thêm bộ phận hỗ trợ khi thực hiện tác vụ đu cột, để chống độ nghiêng do Momen uốn của khối lượng của Autorobot gây nên khi đu cột thì cơ cấu tay kẹp này được trang bị thêm bộ phận đỡ ở trên và phía dưới tay kẹp để chịu lực nhằm chống nghiêng khi đu cột Bộ phận này sẽ quay cùng lúc với tay kẹp chính nghĩa là trục của tay kẹp cũng là trục quay của bộ phận phụ này

Hình 2.14 Một số thông số cơ bản của tay phụ chống nghiêng

Hình 2.15 Tay phụ trợ lực Nhìn vào bộ phận này ta thấy phần cung tròn chính là phần trực tiếp tiếp xúc với cột, do luật thi đấu quy định về đường kính của cột là Ф 50 mm nên cung tròn này

cũng được gia công là Ф 50 mm để áp sát vào bề mặt của cột, và nó được gia công

từ nhựa PP có độ dày là 10 mm Nhựa PP( Polypropylen ) được sử dụng phổ biến

trong lĩnh vực gia dụng và kỹ thuật, theo công ty Huy Hoàng Minh Co.,LTD chuyên bán các loại cao su, nhựa dùng trong kỹ thuật thì nhựa PP có các đặc tính

kỹ thuật sau:

- Tính bền cơ học cao (bền xé và bên kéo đứt), khá cứng vững, không mềm dẻo như PE, không bị kéo dãn dài do đó được chế tạo thành sợi Đặc điểm khả năng bị xé rách dễ dàng khi có một vết cắt hoặc một vết thủng nhỏ

- Độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ

- PP màu có màu trắng đục, không mùi, không vị, không độc PP cháy sáng với ngọn lửa màu xanh nhạt, có dòng chảy dẻo, có mùi cháy gần giống mùi cao su

Chịu được nhiệt độ cao hơn 100oC Tuy nhiên nhiệt độ hàn dán mí (thân) bao

bì PP (140oC), cao so với PE - có thể gây chảy hư hỏng màng gép cấu trúc bên ngoài, nên thường ít dùng PP làm lớp trong cùng

2.2.2.3 Tay leo thang

a Nhiệm vụ

Từ tên gọi là ta đã hình dung ra được nhiệm vụ của tay leo thang là gì, nói rõ hơn là nó chỉ dùng duy nhất cho việc leo thang, cơ cấu gồm 2 thanh khâu truyền động của cơ cấu hình bình hành nối từ tay kẹp 1 đến tay kẹp 2, có lắp thêm các chấu bám trên đó và lắp trên khung sườn của robot để thực hiện việc leo thang, khoảng cách và kích thước của các chấu này được thiết kế dựa trên kích thước cấu tạo thang của đề thi, thang được cấu tạo như trên hình 2.13

Hình 2.17 Kích thước cầu thang theo luật thi

(Nguồn Roboconindia) Như vậy khoảng cách giữa các bậc thang là 250 mm chỉ có khoảng cách của bậc cuối cùng thì ngắn hơn so với các khoảng cách các bậc còn lại và bị lệch vào trong, chính điều này đã gây khó khăn cho robot khi leo, ngoài ra thực hiện tác vụ này robot ngoài việc leo thang còn phải di chuyển trên sàn ngang sao cho không còn bất

kỳ bộ phận nào của robot còn chạm vào bậc thang cuối cùng và trong lúc di chuyển không để bất cứ phần nào chạm vào hai thành của thang

Nguyên lí hoạt động của cơ cấu hình bình hành này là dựa trên ý tưởng buồng gặt của máy gặt đập liên hợp sử dụng trong nông nghiệp, vì vậy các chấu bám lúc nào cũng hướng song song với nhau

Hình 2.18 Nguyên lí hoạt động của cơ cấu hình bình hành

Khi động cơ truyền động đồng thời với cùng tốc độ và Momen đến 2 trục quay

A và B, thì 2 thanh C và D có chiều dài là 125 mm (liên kết với nhau bằng thanh truyền) quay cùng tốc độ góc, trên thanh truyền động này có lắp các chấu bám với khoảng cách cố định trùng với khoảng cách 2 bậc của thang, như vậy các chấu này

sẽ có chuyển động tương đối là vừa tịnh tiến vừa quay, các chấu bám này sẽ bám vào các bậc thang và nhờ có chuyển động tịnh tiến nên thân robot sẽ di chuyển từng bậc, mỗi vòng quay của thanh C và D thì thân robot sẽ di chuyển được 250 mm tương đương với một bậc thang Tuy nhiên đến bậc cuối cùng thì khoảng cách của

nó so với bậc áp cuối nhỏ hơn 250 mm vì vậy chấu bám trên thân robot tại thời điểm thân robot chạm vào thang sẽ cao hơn so với bậc thang cuối, nghĩa là nó chưa tiếp xúc nhau, khi thanh truyền tiếp tục di chuyển lên thì thân robot lúc này sẽ bị trượt xuống một khoảng để chấu bám trên thân robot này chạm vào bậc thang cuối,

và như vậy nó đã giải quyết được vấn đề khó khăn đã nói trước đó, cứ như thế robot leo hết các bậc thang và lên sàn, khi lên sàn thì di chuyển của robot lúc này có thể gọi là trườn đi, và cứ thế mà di chuyển đến khi hết độ dài của sàn và các chấu bám không còn chạm vào bậc thang cuối

Hình 2.19 Khoảng trượt xống ở bậc thang cuối khi leo thang

b Cấu tạo tay leo thang

 Chấu bám

Hình 2.20 Chấu tĩnh bám bậc thang

Ta nhìn thấy đầu của chấu này được bo thành một cung tròn, cung tròn này có tác dụng khi đặt vào bậc thang thì chấu có thể dễ dàng lướt vào mà không bị chấn động mạnh, chấu này được làm từ vật liệu hợp kim của sắt nên không dễ bị giòn gãy, với việc bo cung tròn nên vấn đề va đập cũng giảm đáng kể, do đó ít gây biến dạng chấu trong lúc leo

 Hai thanh truyền cơ cấu hình bình hành

Hình 2.21 Thanh truyền cơ cấu hình bình hành

Hình 2.22 Hai thanh truyền

Do đặc điểm của cơ cấu này là chịu kéo cao nên cơ cấu này được làm từ inox

201 với độ bền cơ học cao và đáp ứng được khối lượng mong đợi Trên hai thanh này thì chấu bám được kết dính bằng cách tán đinh tán, vừa chắc chắn vừa giảm được khối lượng

Hai thanh truyền này được gắn động với tay kẹp và cách tâm xoay tay kẹp một khoảng bằng 125 mm, khoảng này cũng được làm từ thanh inox vuông 12 mm, thanh này được cố định với tay kẹp đồng thời cũng là chỗ để lắp đặt bộ phận đỡ độ võng khi đu cột

 Chấu động

Vì luật thi đấu đặt ra góc của thang so với mặt sàn là 700, vì vậy robot không thể

tự bám vào thang trong lúc di chuyển do độ cao cộng với khối lượng của robot đồng thời tốc độ di chuyển khá nhanh gây ra va đập làm robot có xu hướng ngã ra khỏi thang, vì vậy yêu cầu đặt ra là phải thiết kế một cơ cấu giữ chặt vào từng bậc thang khi di chuyển, vì vậy nhóm gọi tên là chấu động

Hình 2.23 Cơ cấu chấu động

Hình 2.25 Kích thước chấu động

Hình 2.26 Chấu động khi bám vào bậc thang

c Thông số xi lanh đẩy ra:

Tương tự như xi lanh cho tay kẹp, ta cũng lựa chọn theo kích thước thiết kế và trên thực tế thị trường có bán

Thông số xi lanh dùng cho cơ cấu này:

- Đường kính xi lanh: 10 mm

- Đường kính cần pittông: 4 mm

- Tổng chiều dài khi xi lanh chưa hoạt động: 130 mm

- Tổng chiều dài khi xi lanh duỗi ra: 180 mm

- Hành trình hoạt động của pittông: 50 mm

- Áp suất hoạt động: 6 bar

Tương tự như chấu động trên thanh truyền động, chấu động trên sườn của robot cũng có cấu tạo tương tự, chỉ khác hành trình do kích thước hạn chế

Xi lanh được dùng trong trường hợp này có thông số sau:

- Đường kính xi lanh: 16 mm

- Đường kính cần pittông: 6 mm

- Tổng chiều dài khi xilanh chưa hoạt động: 120 mm

- Tổng chiều dài khi xi lanh duỗi ra: 150 mm

- Hành trình hoạt động của pittông: 30 mm

- Áp suất hoạt động: 6 bar

2.2.2.4 Bộ phận truyền động

Để robot có thể di chuyển thì bộ phận truyền động đóng vai trò chủ đạo, có thể

di chuyển theo phương pháp dùng xi lanh khí nén (chủ yếu di chuyển tịnh tiến) hoặc dùng động cơ, theo ý tưởng thiết kế thì chuyển động của robot chủ yếu là chuyển

động theo quỹ đạo tròn do đó phương pháp thiết kế là dùng động cơ

Động cơ dùng trong trường hợp này là động cơ điện một chiều DC có bộ giảm tốc, việc tính toán để chọn động cơ sẽ dựa trên sự di chuyển của robot ở tác vụ cầu thang, vì tại tác vụ này động cơ sẽ chịu tải trọng nặng nhất vì vậy công suất hoạt động sẽ lớn nhất

a Chọn phương pháp truyền động

Do yêu cầu về lực lớn trong lúc di chuyển tại tác vụ leo thang nên nhóm đã lựa chọn phương pháp truyền động xích, ngoài yêu cầu đó thì truyền động xích còn có một số ưu điểm quan trọng cần cho phương án truyền động:

- Có thể truyền động giữa hai trục song song cách nhau tương đối xa;

- Khuôn khổ kích thước nhỏ gọn hơn truyền động đai cùng công suất;

- Không có hiện tượng trượt, tỷ số truyền trung bình ổn định;

- Hiệu suất cao, có thể đạt 98% nếu được chăm sóc tốt

b Cấu tạo của bộ truyền động xích [2]

Cấu tạo chính của bộ truyền xích gồm: đĩa dẫn 1, đĩa bị dẫn 2 và xích 3

Ngoài ra, có thể có thêm bộ phận căng xích, bộ phận bôi trơn, hộp che Có khi dùng một xích để truyền động từ một đĩa dẫn sang nhiều đĩa bị dẫn

Hình 2.27 Cấu tạo bộ truyền động xích một cấp

Áp dụng cho Autorobot thì từ một trục truyền động chính sẽ truyền động qua 2 trục của tay kẹp để đảm bảo tốc độ 2 tay kẹp tương đối giống nhau và lực truyền động lớn hơn, và bộ truyền động này có 2 cấp nghĩa là từ trục của động cơ sẽ truyền đến một cấp trung gian rồi từ cấp trung gian đó mới truyền động đến 2 trục của tay kẹp

Hình 2.28 Sơ đồ truyền động xích hai cấp trên robot

Tỉ số truyền của bộ truyền động xích từ Z1 đến Z4:

Ta có i = = ≈ 3.1 (1)

Với:

i là tỉ số truyền của bộ truyền động xích;

Z1 là số răng của đĩa xích trên trục của động cơ;

Z2 là số răng của đĩa xích cấp trung gian lớn;

Z3 là số răng của đĩa xích cấp trung gian nhỏ;

Z4 là số răng của đĩa xích trên trục tay kẹp

Như vậy với bộ truyền xích này thì 3 vòng quay của trục động cơ sẽ ứng với 3.1 vòng quay của trục tay kẹp

c Tính toán lựa chọn động cơ

Việc tính toán chọn động cơ DC dựa vào lúc robot thực hiện tác vụ leo thang

Hình 2.29 Thân Robot lên cao lúc leo thang

Hình 2.30 Thân robot được nâng lên khi leo thang

Ta có công thức tính công suất theo momen và tốc độ góc sau: