báo cáo đề tài mobile flatform

Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh Trường Đại Học Bách Khoa ĐỀ TÀI: MOBILE FLATFORM GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến I TỔNG QUAN Ngày nay, với phát triển khoa học-kỹ thuật sức lao động người dần thay thiết bị tự động Con người từ việc vận chuyển hàng hóa tay chân đến việc sử dụng sức loài gia súc, phát triển sử dụng phương tiện vận chuyển người trực tiếp điều khiển xe kéo, xe đẩy hàng Tuy nhiên, môi trường công nghiệp, công việc có tính chất lặp lặp lại công việc yêu cầu độ xác cao, mang tính dây chuyền, đòi hỏi suất lớn với hình thức vận chuyển khó đáp ứng yêu cầu Trước yêu cầu trên, thiết bị có khả tự di chuyển, mang hàng hóa từ nơi đến nơi khác, theo lộ trình cho trước làm công việc đặc thù người lập trình sẵn dần đời Nhằm đáp ứng yêu cầu trên, nội dung báo cáo thực việc nghiên cứu thiết kế loại Mobile Platform có khả mang hàng hóa từ nơi đến nơi khác quỹ đạo định sẵn Một số sản phẩm nghiên cứu giới : - Xe chở hàng AVG - Xe kéo hàng INDEVA - Xe chở hàng Weasel SSI Schaefer  Xe chở hàng AVG • Tải trọng chở: 200 ~ 250 Kg • Trọng lượng xe: 100 Kg • Kích thước xe : 620x265x785mm • Kích thước xe bên :620x1015x942mm • Vận tốc: 0,5 m/s • Gồm bánh chủ động, bánh tự lựa • Bộ điều khiển: Atmega 128-16AU • Cảm biến dò đường: sử dụng cảm biến quang • Nguồn: sử dụng nguồn DC 24v • Góc xoay : 90 tùy kết cấu   Với yêu cầu công việc xoay góc < , dùng cấu cặp bánh chủ động   Với yêu cầu công việc xoay góc > , dùng cấu cặp bánh chủ động Có thể thay đổi tốc độ nhận tín hiệu điều khiển trạm, thông qua việc đọc mã vạch từ cảm biến Sơ đồ nguyên lý Xe kéo hàng INDEVA • Dùng động DC Brushless • Khả kéo lớn nhất: 750kg • Lực kéo đạt tốc độ lớn nhất: 350 N • Dùng hệ thống dường line từ phủ lớp bảo vệ • Bán kính cong nhỏ nhất: 600mm • Tốc độ lớn nhất: 0,83 m/s • Có thể dừng trước vật cản: ±30mm • Kích thước: 950mm x 544mm x 1500mm • Sử dụng cảm biến: SICK LaserScan zones Các đường dẫn làm từ dán cố định sàn nhà linh hoạt việc thay đổi đường dẫn làm từ nơi yêu cầu phải dừng lại để thực dán sàn nhà 10 Thiết kế phần điện Vi điều khiển để điều khiển driver bánh xe - Nhận lệnh điều khiển từ vi điều khiển trung tâm (vận tốc mong muốn bánh xe) - Điều khiển vận tốc bánh xe để đạt giá trị mong muốn Ta cần dung port, chuyền nhận liệu với driver nhận liệu từ xử lí - Nhận tín hiệu trả từ encoder để biết vận tốc xác Ta cần chân I/O - Có module PWM hỗ trợ điều khiển động Chọn vi điều khiển PIC 16F877A MICROCHIP trung tâm Driver động - Sử dụng mạch cầu H với IC1 L298 : gồm 14 chân - Diver sử dụng IC TC4424 : IC gồm chân - HB-25 Motor controller : module điều khiển động DC cách liên tục, tương thích với vi điều khiển tạo xung servo, điều khiển thông qua xung để làm giảm số chân sử dụng cho vi điều khiển Ngoài ra, sử dụng đế tải nhiệt cho diver, nhằm nâng cao khả khả điều khiển mà không cần dùng thêm làm mát  Theo ưu điểm trên, nhóm chọn driver cho động HB-25 motor controller Cảm biến Chọn loại cảm biến cảm ứng từ MGS1600 - Mạch dò line dùng cảm biến cảm ứng từ có ưu điểm chống nhiễu tốt môi trường công nghiệp, việc sử dụng cảm biến tiệm cận giúp cho mạch bị ảnh hưởng yếu tố bên - Có khả phát báo cáo vị trí , sử dụng băng từ để hướng dẫn đường sàn nhà nên dễ sửa đổi đường - Với việc sử dụng băng từ bụi bẩn điều kiện ánh sáng nhà máy, kho không ảnh hưởng tới hoạt động cảm biến - Và xu hướng lựa chọn cho việc dò đường AGV giới Khối nguồn   Yêu cầu: khối nguồn phải cung cấp đủ dòng điện áp cho vi điều khiển , driver , sensor động Các khối tiêu thụ điện: - động motor mount and wheel kit 12VDC, 1.5A - encoder VDC , 3.0mA - Sensor MGS1600 12V ; 20mA - module diver HB - 25 12V ; 80mA Vì vi điều khiển mạch driver có sử dụng nguồn 5V nên ta dùng thêm mạch chuyển đổi: Sơ đồ điện Thiết kế phần điều khiển Vi điều khiển nhận liệu từ sensor Vi điều khiển trung tâm Vi điều khiển điều khiển tốc độ động IV Mô nhận xét Yêu cầu xe: Thông số Giá trị Đơn vị Bề rộng xe 350 mm Chiều dài xe 700 mm Bán kính bánh xe 75 mm Khoảng cách bánh xe 350 mm Bề rộng line 50 mm Bán kính cong 2500 mm Vận tốc 0,9 m/s Khoảng cách sensor tới tâm xe 150 mm Kết mô Góc định hướng xe góc tiếp tuyến line Hình 3.3.7: Sai số Vận tốc bánh trái phải • Nhận xét kết mô phỏng: - Xe chạy tốt bán kính cong 2,5m - Tốc độ lớn xe đạt 135rpm nằm khoảng đáp ứng động 150rpm Nhược điểm vào góc cua thay đổi tốc độ bánh trái phải lớn khoảng thời gian nhỏ - Sai số tối đa tracking point so với tâm line 3,5mm thỏa điều kiện sai số 10mm yêu cầu [...]... trên đều được sử dụng để vận chuyển hàng trong mô hình các nhà xưởng  Vận tốc trung bình dao dông trong khoảng : 0,5 -> 1 m/s  Có 1 cặp bánh chủ động và các bánh tự lựa hướng (1,2,4 bánh)  Có khả năng tự di chuyển trên 1 đường line cho trước  Khối lượng hàng chở(kéo) được :35 kg -> 750 kg  Bán kính cong có thể đi được : 1000mm, góc xoay có thể thực hiện được : 0->360, tùy kết cấu 16 1.4 đặt đề bài... là L750xH300xW350, nên phương án 2 bánh khó đảm bảo được điều kiện đứng vững • 3 bánh: khả năng đứng vững cao hơn 2 bánh, nhưng với kích thước kiện hàng như đề bài, khó đảm bảo đứng vững được • 4 bánh: khả năng đứng vững tốt, đảm bảo được yêu cầu đề bài, nhưng với chiều dài kiện hàng là L700, bánh kính cong rẽ là 1m, khối lượng hàng là m=40 kg, thì rẽ sẽ khó khăn • 6 bánh (2 bánh chủ động, 4 bánh tự... 37kg Dòng không tải 1,5 A Encode 144 pulse/rev Bộ driver điều khiển HB-25 motor controller Chuẩn giao tiếp UART Mô hình hóa Hệ thống tọa độ mô tả động học   Moblie flatform sử dụng 2 bánh dẫn động và 4 bánh dẫn hướng Yêu cầu đặt ra: moblie flatform bám theo một đường dẫn được biết trước Phương trình động học của xe: Phương trình động học tại điểm đặt cảm biến :     Phương trình động học tại điểm R ta... toán đặt ra 18 Sơ đồ nguyên lý Phương án điện • - Lựa chọn động cơ Động cơ bước : khả năng chịu tải tương đối, nhưng dễ bị trượt vì vậy khó điều khiển chính xác được vị trí và khó đảm bảo được sai số đề bài đưa ra - Động cơ DC chổi than : khả năng tải lớn, có thể điều khiển chính xác vị trí nhờ encode Tuy nhiên, vì là xe chở hàng trong nhà xưởng nên thời gian hoạt động lâu (8h/ngày) nên sẽ mau mòn... số: khả năng dò đường và di chuyển theo một quỹ đạo cho trước tốt, tuy nhiên đòi hỏi giải thuật phức tạp, thường được sử dụng để dò line phức tạp, thích hợp cho những bài toán tránh vật cản Với yêu cầu đề bài là di chuyển trong nhà xưởng, bằng phẳng, không có vật cản, sử dụng camera là không cần thiết  Led hồng ngoại : độ nhạy tốt, tuy nhiên Độ nhiễu lớn, cần được che chắn tốt và dùng phần mềm để giảm... lớn hơn điều khiển tập trung  Dựa vào những ưu điểm dễ bảo trì, giải thuật đơn giản nên nhóm chọn phương án điều khiển phân cấp III TÍNH TOÁN-THIẾT KẾ A Thiết kế cơ khí Thiết kế khung xe Căn cứ vào đề bài đặt ra, ta cần chở một khối hàng hóa có kích thước L700xH300xW350 Vì vậy, ta thiết kế xe với kích thước tương ứng với kiện hàng nói trên, cụ thể: xe có chiều dài L=750 mm, chiều rộng W =350 mm Sử... line cho trước  Khối lượng hàng chở(kéo) được :35 kg -> 750 kg  Bán kính cong có thể đi được : 1000mm, góc xoay có thể thực hiện được : 0->360, tùy kết cấu 16 1.4 đặt đề bài  Giả sử ta cần thiết kế 1 mobile plat form có công dụng di chuyển, chở hàng trong 1 nhà xưởng, với đoạn đường như sau : Yêu cầu : - Chở được khối hàng kích thước L750xH300xW500, m= 40kg - Vận tốc di chuyển : 0,9 m/s - Bán kính ... việc đặc thù người lập trình sẵn dần đời Nhằm đáp ứng yêu cầu trên, nội dung báo cáo thực việc nghiên cứu thiết kế loại Mobile Platform có khả mang hàng hóa từ nơi đến nơi khác quỹ đạo định sẵn... -> 750 kg  Bán kính cong : 1000mm, góc xoay thực : 0->360, tùy kết cấu 16 1.4 đặt đề  Giả sử ta cần thiết kế mobile plat form có công dụng di chuyển, chở hàng nhà xưởng, với đoạn đường sau :... vững • bánh: khả đứng vững cao bánh, với kích thước kiện hàng đề bài, khó đảm bảo đứng vững • bánh: khả đứng vững tốt, đảm bảo yêu cầu đề bài, với chiều dài kiện hàng L700, bánh kính cong rẽ 1m,