Nghiên cứu thiết kế robot leo trụ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - NGUYỄN THÀNH TRUNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ ROBOT LEO TRỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ Thuật Cơ Điện Tử Mã số ngành : 60520114 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - NGUYỄN THÀNH TRUNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ ROBOT LEO TRỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ Thuật Cơ Điện Tử Mã số ngành : 60520114 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG TP HỒ CHÍ MINH, Tháng 07 Năm 2015 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Thanh Phương Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại Học Công nghệ TP HCM ngày 16 tháng 08 năm 2015 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: TT Họ tên Chức danh Hội đồng PGS.TS.Lê Hữu Sơn Chủ tịch TS Nguyễn Hùng Phản biện TS Nguyễn Duy Anh Phản biện TS Võ Hoàng Duy PGS.TS.Ngô Cao Cường Ùy viên Ùy viên, Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn sau Luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ Tịch Hội đồng đánh giá LV TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP HCM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc TP HCM, ngày … tháng… năm 20 … NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN THÀNH TRUNG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 23 / 11 /1977 Nơi sinh: Phú Thọ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Điện Tử MSHV: 1341840020 I- Tên đề tài: II- Nhiệm vụ nội dung: III- Ngày giao nhiệm vụ: …………………………………………………………… IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: V- Cán hướng dẫn: Tiến sĩ, Nguyễn Thanh Phương CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực luận văn Nguyễn Thành Trung ii LỜI CÁM ƠN Luận văn tốt nghiệp hội để sinh viên vận dụng kiến thức mà tích lũy suốt trình học quan sát thực tế Tuy nhiên, nhiều hạn chế kiến thức, kinh nghiệm thực tế thời gian nên nỗ lực, cố gắng không tránh khỏi sai sót, chưa bám sát vào thực tiễn Trong luận văn em mong nhận nhận xét, góp ý từ thầy cô bạn Để hoàn thành luận văn em xin kính gửi đến thầy TS Nguyễn Thanh Phương lòng biết ơn sâu sắc, thầy tận tình hướng dẫn em suốt thời gian thực luận văn Xin chân thành cảm ơn quý thầy khoa Cơ - Điện - Điện Tử hết lòng truyền đạt kiến thức tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn iii TÓM TẮT LUẬN VĂN Việc ứng dụng loại robot khác nhằm phục vụ người sản xuất sinh hoạt ngày thu hút quan tâm nghiên cứu nhiều nước giới Trong đề tài trình bày nghiên cứu thiết kế robot leo trụ với dạng leo liên tục bánh xe với động DC Robot thiết kế hệ thống độc lập Một hệ thống tạo lực nén với nhiệm vụ giữ robot di chuyển trụ hệ thống truyền động bánh xe để robot di chuyển trụ Cơ cấu khí thiết kế khung với ba nén đặt lệch góc 1200, tạo mặt phằng vuông góc với trụ việc phân tích tính toán lực đơn giản Bộ điều khiển PID thứ xây dựng để điều khiển lực nén cách điều khiển khoảng cách x lò xo, giúp ổn định lực nén giữ robot ổn định trụ Bộ điều khiển PID thứ điều khiển, ổn định tốc độ robot di chuyển trụ Các kết thực nghiệm việc thiết kế, chế tạo khí mạch điều khiển robot cho thấy robot leo trụ tròn, trụ côn iv ABSTRACT The application of different types of robots to serve people in production and daily life is increasingly attracting the attention of researchers around the world This research will present a design study describing a kind of climing robot that continuously climes a cylinder with wheels and DC motors The robot is designed with two independent systems A system will generate compressing force to keep the robot moving on the cylinder while another system is a wheel drive system that makes the robot move on the cylinder The gas distribution mechanism is designed on a frame containing three compressors put in a distance of 120 degree, creates a plane perpendicular to the cylinder This helps analyse the compressing force simpler The first PID controler is set up to control the compressing force by adjusting the distance ‘x’ of springs This will control the speed of the robot movement on the cylinder The experimental results of designing, mechenical manufacturing as well as controling board the in the research show that the robot can move on the cylinder and cone v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CÁM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH SÁCH HÌNH ẢNH x CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ROBOT LEO .1 1.1 Các khái niệm robot di động, robot leo .1 1.2 Phân loại loại robot leo trụ 1.2.1 Phân loại theo kết cấu: .1 1.2.2 Đặc điểm thiết kế, chế tạo 1.2.2.1 Robot dạng rời rạc 1.2.2.2 Robot dạng liên tục 1.2.2.3 Robot dạng rắn 1.3 Đặt vấn đề .4 1.4 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 2: .6 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cơ sở thuật toán PID: .6 2.1.1 Những kiến thức sở điều khiển PID 2.1.2 Vai trò khâu tỉ lệ, tích phân, vi phân 2.1.2.1 Khâu tỉ lệ 2.1.2.2 Khâu tích phân 2.1.2.3 Khâu vi phân 2.2 Vi điều khiển ATmega32 vi 2.2.1 Giới thiệu ATmega32 2.2.2 Các đặc tính ATmega32: 10 2.2.3 Sơ đồ chân ATmega32 11 2.3 Mạch cầu H (H-Bridge Circuit) 12 2.4 Encoder : 13 2.4.1 Cấu tạo Encoder: .13 2.4.2 Nguyên lý bản: 15 2.5 Động DC 16 2.5.1 Giới Thiệu 16 2.5.2 Cấu tạo: 16 2.5.3 Nguyên lý hoạt động: 18 2.5.4 Điều khiển tốc độ động DC: .18 CHƯƠNG 20 THIẾT KẾ TỔNG THỂ VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ 20 3.1 Yêu cầu chức robot 20 3.2 Phân tích thiết kê robot 20 3.2.1 Tính toán lực 20 3.2.2 Thiết kế tạo lực nén 22 3.2.3 Tính toán hệ thống chuyển động robot 24 3.3 Điều khiển robot .25 3.3.1 Lựa chọn phương pháp điều khiển 25 3.3.2 Xác định điều khiển hệ thống lực nén 26 3.3.2.1 Xác định hàm truyền 26 3.3.2.1 Thiết kế điều khiển 28 3.3.3 Xác định điều khiển hệ thống di chuyển 30 3.3.3.1 Xác định hàm truyền .30 3.3.3.2 Thiết kế điều khiển 32 CHƯƠNG 4: .35 CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM 35 34 - Đặc tuyến tín hiệu điều khiển Hình 3.14 Đáp ứng tín hiệu điều khiển hệ thống leo 35 CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM 4.1 Chế tạo khí 4.1.1 Bảng vẽ thiết kế Hình 4.1 Bản vẽ thiết kế hệ thống khí 4.1.2 Hình ảnh sau chế tạo Hình 4.2: Robot leo trụ 36 4.2 Thiết kế mạch điện 4.2.1 Yêu cầu Xuất phát từ nhiệm vụ mục đích đề tài thử nghiệm mẫu robot leo trụ, từ yêu cầu robot leo robot phải bám di chuyển thao tác trụ thẳng đứng Hoạt động cao nơi người không với tới nên yêu cầu điều khiển cần đảm bảo robot điều khiển từ hệ thống điều khiển từ xa Từ yêu cầu mà chức điều khiển module điều khiển cần xác, nhịp nhàng ăn khớp cách đồng bộ, có đảm bảo robot hoạt động cách an toàn tin cậy hoạt động ý người điều khiển Sơ đồ khối điều khiển thiết kế sau : Hình 4.3 Sơ đồ khối điều khiển kết nối - Khối RF : khối có chức giao tiếp robot người điều khiển thông qua thiết bị truyền phát tín hiệu mà phát máy tính tay cầm Nó có chức mã hóa, giải mã trình truyền nhận liệu robot thiết bị truyền phát - Khối vi điều khiển (MCU) : Khối có chức thu nhận tín hiệu từ truyền phát để đưa tín hiệu điều khiển trình dịch chuyển robot, đồng thời thu nhận xử lý tín hiệu từ sensor đưa 37 - Khối công suất có chức khuếch đại tín hiệu điều khiển nhỏ thành tín hiệu đủ lớn để cấp cho cấu chấp hành ổn định chế độ làm việc cho mạch điều khiển Cơ cấu chấp hành cấu chấp hành robot động chiều có chức biến đổi tín hiệu điều khiển từ điện áp khối công suất thành chuyển động quay động Động điều chỉnh tốc độ băm xung PWM đảo chiều thông qua mạch cầu H sử dụng FET 4.2.2 Thiết kế mạch điều khiển, lựa chọn linh kiện Từ nhiệm vụ, chức robot để tiện cho kiểm tra sửa chữa, linh hoạt thay đổi mạch điều khiển robot thiết kế chia làm phần : + mạch vi điều khiển + mạch công suất 4.2.2.1 Bo mạch vi điều khiển : - Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hệ thống bám trụ Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nén 38 - Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hệ thống leo Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống leo 4.2.2.2 Board mạch Arduino Hình 4.6 Bo mạch Arduino UNO 39 Bo mạch Arduino sử dụng dòng vi xử lý 8-bit megaAVR Atmel với hai chip phổ biến ATmega328 ATmega2560 Các dòng vi xử lý cho phép lập trình ứng dụng điều khiển phức tạp trang bị cấu hình mạnh với loại nhớ ROM, RAM Flash, ngõ vào digital I/O có nhiều ngõ có khả xuất tín hiệu PWM, ngõ đọc tín hiệu analog chuẩn giao tiếp đa dạng UART, SPI, TWI (I2C) Xung nhịp: 16MHz EEPROM: 1KB (ATmega328) 4KB (ATmega2560) SRAM: 2KB (Atmega328) 8KB (Atmega2560) Flash: 32KB (Atmega328) 256KB (Atmega2560) Đọc tín hiệu cảm biến ngõ vào: Digital: Các bo mạch Arduino có cổng digital cấu hình làm ngõ vào ngõ phần mềm Do người dùng linh hoạt định số lượng ngõ vào ngõ Tổng số lượng cổng digital mạch dùng Atmega328 14, Atmega2560 54 Analog: Các bo mạch Arduino có trang bị ngõ vào analog với độ phân giải 10-bit (1024 phân mức, ví dụ với điện áp chuẩn 5V độ phân giải khoảng 0.5mV) Số lượng cổng vào analog Atmega328, 16 Atmega2560 Với tính đọc analog, người dùng đọc nhiều loại cảm biến nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, ánh sáng, gyro, accelerometer… Xuất tín hiệu điều khiển ngõ ra: Digital output: Tương tự cổng vào digital, người dùng cấu hình phần mềm để định dùng ngõ digital ngõ Tổng số lượng cổng digital mạch dùng Atmega328 14, Atmega2560 54 PWM output: Trong số cổng digital, người dùng chọn số cổng dùng để xuất 40 tín hiệu điều chế xung PWM Độ phân giải tín hiệu PWM 8-bit Số lượng cổng PWM bo dùng Atmega328 6, bo dùng Atmega2560 14 PWM có nhiều ứng dụng viễn thông, xử lý âm điều khiển động mà phổ biến động servos máy bay mô hình Chuẩn Giao tiếp Serial: Đây chuẩn giao tiếp nối tiếp dùng phổ biến bo mạch Arduino Mỗi bo có trang bị số cổng Serial cứng (việc giao tiếp phần cứng chip thực hiện) Bên cạnh đó, tất cổng digital lại thực giao tiếp nối tiếp phần mềm (có thư viện chuẩn, người dùng không cần phải viết code) Mức tín hiệu cổng TTL 5V Lưu ý cổng nối tiếp RS-232 thiết bị PC có mức tín hiệu UART 12V Để giao tiếp hai mức tín hiệu, cần phải có chuyển mức, ví dụ chip MAX232 Số lượng cổng Serial cứng Atmega328 Atmega2560 Với tính giao tiếp nối tiếp, bo Arduino giao tiếp với nhiều thiết bị PC, touchscreen, game console… USB: Các bo Arduino tiêu chuẩn có trang bị cổng USB để thực kết nối với máy tính dùng cho việc tải chương trình Tuy nhiên chip AVR cổng USB, bo Ardunino phải trang bị thêm phần chuyển đổi từ USB thành tín hiệu UART Do máy tính nhận diện cổng USB cổng COM cổng USB tiêu chuẩn SPI: Đây chuẩn giao tiếp nối tiếp đồng có bus gồm có dây Với tính bo Arduino kết nối với thiết bị LCD, điều khiển video game, điều khiển cảm biến loại, đọc thẻ nhớ SD MMC… TWI (I2C): Đây chuẩn giao tiếp đồng khác bus có hai dây Với tính này, bo Arduino giao tiếp với số loại cảm biến thermostat CPU, tốc độ quạt, số hình OLED/LCD, đọc real-time clock, chỉnh âm lượng cho số loại loa… Môi trường lập trình bo mạch Arduino 41 Thiết kế bo mạch nhỏ gọn, trang bị nhiều tính thông dụng mang lại nhiều lợi cho Arduino, nhiên sức mạnh thực Arduino nằm phần mềm Môi trường lập trình đơn giản dễ sử dụng, ngôn ngữ lập trình Wiring dễ hiểu dựa tảng C/C++ quen thuộc với người làm kỹ thuật Và quan trọng số lượng thư viện code viết sẵn chia sẻ cộng đồng nguồn mở lớn 4.2.2.3 Khối công suất : 4.2.2.3.1 Optocoupler-NPN OpTo hay gọi cách ly quang linh kiện tích hợp có cấu tạo gồm Led photo Diode hay Phôto Transitor Được sử đụng để cách ly khối chênh lệch điện hay công suất nh− khối công suất nhỏ (dòng nhỏ, điện áp 5V ) với khối điện áp lớn cỡ hàng ampe vài chục ampe Hình 4.7 Sơ đồ nguyên lý Opto Nguyên lý hoạt động: Khi có dòng nhỏ qua hai đầu Led có opto làm cho Led phát sáng Khi led phát sáng làm thông cực Photo Transitor hay Photo Điode mở cho dòng điện chạy qua 42 4.2.2.2 Rờ le Role thiết bị bảo vệ hệ thống hoặt động nguyên lý đóng cắt Nó có vai trò khoá Kí hiệu cấu tạo: Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý Rờ le Nguyên tắc hoạt động : biến đổi dòng điện thành từ trường thông qua cuộn dây , Từ trường lại tạo thành lực học thông qua lực hút để thực động tắc khí nh− đóng mở hành trình thiết bị tự động Hình 4.9 Sơ đồ nguyên lý điều khiển động DC 43 4.2.2.3 IC L298 ợp nguyên khối k gồm mạch cầuu H bên tro ong Với IC L2298 mộtt IC tích hợ điiện áp làm tăng công suất đầu raa từ 5V – 47V , dòngg lên đến 4A A, L298 rấất thích hợ ợp nhhững ứng dụng d công suất nhỏ n động DC loại vvừa Chứcc chân L298: L - chhân INPUT T: IN1, IN22, IN3, IN4 nối vớ ới chân n 5, 7, 10, 122 L2988 Đây cáác chân nhhận tín hiệu u điều khiểnn - chhân OUTPU UT: OUT1, OUT2, OUT3, O OUT T4 (tương ứ ứng với chân NPUT) đượ ợc nối với chân 2, 3, 13, 14 L298 Các chân đượ ợc nối với IN độộng - Hai chân c ENA ENB duung để điều u khiển cácc mạch cầuu H L298 L Nếu v nguồn 5V) cho o phép mạcch cầu H hooạt động, n mức mức logic “1” (nối với h động loogic “0” thìì mạch cầuu H không hoạt - Khi ENA E = 0: Động Đ khhông quay với v đầầu vào - Khi EN NA = 1: ØIINT1 = 1; INT2 = 0: động quay q thuân ØIINT1 = 0; INT2 = 1: động quay q nghịchh ØIINT1 = IN NT2: động c dừng ng gay tức Hình 4.110 Sơ đồ nguyên lý điều đ khiển động đ DC C dùng L2 298 44 4.2.3 Lưu đồ điều khiển robot Hình 4.11 Lưu đồ điều khiển Robot 45 4.2.4 Robot sau chế tạo Hình 4.12 Robot leo trụ Hình 4.13 Điều khiển nén robot Hình 4.14 Điều khiển leo robot 46 4.2.5 Kết thực nghiệm Hình 4.15 Robot thực leo trụ Đánh giá kết thực nghiệm - Robot leo trụ tròn côn - Bộ điều khiển PID hệ thống nén, điều khiển khoảng cách x lò xo đạt kết ổn định, bám theo giá trị đặt Vì robot giữ ổn định trụ qua trình leo - Bộ điều khiển PID tốc độ leo động leo chưa ổn định, ảnh hưởng đến đồng tốc động ( đặt biệt Robot di chuyển xuống) 47 TỔNG KẾT 5.1 Kết đạt  Tính toán lực Robot dạng tổng quát  Tính toán công suất động  Mô hệ thống nén, leo Robot  Thiết kế khí thi công chế tạo Robot  Thiết kế mạch điện điều khiển Robot  Thiết lập sở lý thuyết lưu đồ giải thuật điều khiển Robot  Kết thực nghiệm, Robot leo trụ tròn côn 5.2 Kết chưa đạt  Chế tạo thủ công chưa có độ xác, làm ảnh hưởng đến điều khiển Robot  Mô Matlab chưa thể hết trực quan Robot  Chưa tìm vật liệu có ma sát thích hợp cho Robot 5.3 Hướng phát triển  Phát triển phần phân tích động lực học để khắc phục phần sai, chưa hợp lý, sở lý thuyết để khảo sát vấn đề liên quan đến điều khiển robot leo tương lai  Song song với việc phát triển kết mô việc lấy liệu từ mô hình thực nghiệm so sánh Kết từ mô thực nghiệm áp dụng từ sở lý thuyết giống cho thấy tính đắn sở lý thuyết  Điều khiển robot theo trụ có đường kính thay đổi đột ngột, trụ cong 48 TÀI LIỆU KHAM KHẢO TREEBOT: AN AUTONOMOUS TREE CLIMBING ROBOT UTILIZING FOUR BAR LINKAGE SYSTEM, B.C.Widanagamage1, T.N.Gallege1, S.Salgado1, J.Wijayakulasooriya2 Novel Climbing Method of Pruning Robot, Haruhisa Kawasaki1, Suguru Murakami2 Design and Fabrication of Coconut Harvesting Robot, Mani A, Jot hilingam Giáo trình Truyền động điện,NXBKHKT , Bùi Quốc Khánh (2002) Giáo trình Cơ sở điều khiển tự động, TS Đặng Hoài Bắc System Dynamics, William J palm III Sensor technology handbook edited by JON WILSON ứng dụng MATLAB điều khiển TS Võ Tường quân http://www.thietkemay.com/ 10 http://www.tamagawa-seiki.com/english/servo/tredc 11 https://www.arduino.cc/ [...]... loại robot leo trụ 1.2.1 Phân loại theo kết cấu: Một trong những chức năng của kết cấu cơ robot leo là kết hợp được lực bám dính để gắn robot vào trụ chắc chắn và di chuyển linh hoạt Theo nghiên cứu thì hiện có 3 dạng robot leo - Robot leo di chuyển dạng rời rạc - Robot leo di chuyển dạng liên tục - Robot leo di chuyển dạng rắn 2 1.2.2 Đặc điểm thiết kế, chế tạo 1.2.2.1 Robot dạng rời rạc Robot được thiết. .. 1.1 Robot leo của SAITM Research Symposium on Engineering Advancements 2014 3 1.2.2.2 Robot dạng liên tục Robot được thiết kế leo liên tục trên trụ bằng các bánh xe Các bánh xe được bám vào trụ nhờ kết cấu bao xung quanh trụ và ép các bánh xe vào trụ, bánh xe sẽ làm 2 nhiệm vụ là vừa giữ robot trên trụ và vừa di chuyển robot trên trụ Ưu khuyết điểm : - Thiết hợp cho các trụ tròn, cây … - Có thể leo. .. Hình 1.4 Robot rắn của Đại học Carnegie Mellon 1.3 Đặt vấn đề Với mục tiêu thiết kế robot leo trụ tròn, trụ côn và với các phân tích các dạng Robot leo trên, việc chế tạo một robot leo trụ có tính linh hoạt, di chuyển nhanh, chính xác và tin cậy, không gây tốn nhiều năng lượng, không đòi hỏi sự phức tạp khi lập trình và thiết kế mạch điều khiển Tôi chọn phương án leo liên tục để chế tạo robot leo trụ Với... đồ nguyên lý điều khiển động cơ DC dùng L298 43 Hình 4.11 Lưu đồ điều khiển Robot 44 Hình 4.12 Robot leo trụ 45 Hình 4.13 Điều khiển nén của robot 45 Hình 4.14 Điều khiển leo của robot 45 Hình 4.15 Robot thực hiện leo trụ 46 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ROBOT LEO 1.1 Các khái niệm về robot di động, robot leo Robot di động là loại robot có thể di chuyển để thực hiện các chức năng đề ra Thông thường để thực... CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ TỔNG THỂ VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ 3.1 Yêu cầu và chức năng robot Robot thực hiện chức năng di chuyển thẳng đứng trên trụ tròn, trụ côn Phải tạo ra lực để giữ robot ổn định trên trụ và một hệ thống truyền động để robot di chuyển trên trụ Do đó robot phải có hệ thống với chức năng riêng biệt và có tính độc lập Một hệ thống tạo ra lực nén F với chức năng giữ Robot thăng bằng trên trụ và một... để chế tạo robot leo trụ Với lựa chọn thiết kế robot leo liên tục trên trụ, mục tiêu đặt ra là phải điều khiển được Robot giữ liên tục trên trụ và điều khiển được tốc độ di chuyển ổn định 5 trên trụ Do đó robot sẽ được thiết kế trên hai hệ thống độc lập, một hệ thống tạo ra lực nén và được điều khiển để luôn luôn tạo ra 1 lực F đủ lớn để giữ robot đứng yên trên trụ và một hệ thống các bánh xe chuyển... để bám giữ robot trên trụ, khung kẹp còn lại sẽ được hệ thống truyền động khác nâng di chuyển trên trụ Cứ như thế Robot sẽ được di chuyển trên trụ một cách rời rạc Ưu khuyết điểm : - Robot leo có khả năng đối phó và thích nghi được nhiều bề mặt khác nhau trên trụ, leo được trên trụ, trên cây… - Robot có khả năng vận chuyển được khối lượng lớn - Tốc độ chậm và tiêu hao nhiều năng lượng - Kết cấu cơ... đồng tốc để đưa robot di chuyển đều trên trụ Mục tiêu của đề tài là thiết kế robot bằng 2 hệ thống độc lập Điều khiển lực nén và điều khiển tốc độ Cụ thể: - Thiết kế hệ thống cơ khí robot, tính toán các lực cần thiết để nén và di chuyển robot - Xây dựng các hàm truyền động học cho hệ thống - Xây dựng, lập trình thuật toán PID để điều khiển động cơ DC, điều khiển hệ thống - Tìm hiểu cách kết nối, điều... khiển PID cho hệ thống leo 32 Hình 3.12 Đáp ứng G(s) của hệ thống leo 33 Hình 3.13 Đáp ứng khi có bộ điều khiển PID của hệ thống leo 33 Hình 3.14 Đáp ứng điều khiển của hệ thống leo 34 Hình 4.1 Bản vẽ thiết kế hệ thống cơ khí 35 Hình 4.2 Robot leo trụ 35 Hình 4.3 Sơ đồ khối bộ điều khiển và kết nối 36 Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nén 37 Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống leo 38 Hình 4.6 Bo mạch... và một hệ thống truyền động để di chuyển robot trên trụ Mục tiêu của thiết kế là di chuyển ổn định trên trụ tròn côn, cơ cấu cơ khí đơn giản, nhẹ, các bánh xe dẫn động có ma sát tốt và tiêu hao ít năng lượng 3.2 Phân tích thiết kê robot 3.2.1 Tính toán lực Khung robot được thiết kế bằng hình lục giác, ba hệ thống có chức năng tạo lực nén và chuyển động trên trụ được đặt cố định chắc chắn trên khung ... loại robot leo trụ 1.2.1 Phân loại theo kết cấu: Một chức kết cấu robot leo kết hợp lực bám dính để gắn robot vào trụ chắn di chuyển linh hoạt Theo nghiên cứu có dạng robot leo - Robot leo di... khiển Robot 44 Hình 4.12 Robot leo trụ 45 Hình 4.13 Điều khiển nén robot 45 Hình 4.14 Điều khiển leo robot 45 Hình 4.15 Robot thực leo trụ 46 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ROBOT LEO 1.1 Các khái niệm robot. .. 1.2.2.2 Robot dạng liên tục Robot thiết kế leo liên tục trụ bánh xe Các bánh xe bám vào trụ nhờ kết cấu bao xung quanh trụ ép bánh xe vào trụ, bánh xe làm nhiệm vụ vừa giữ robot trụ vừa di chuyển robot