Nghiên cứu rôbốt chui, thăm dò đường ống

Cùng với sự phát triển của thế giới và xu hướng hội nhập kinh tế quốc tế,đất nước ta đang đổi mới và bước và kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa ,vừa xây dựng vật chất cơ sở kĩ thuật vừa phát triển đất nước. Điều đó đòi hỏi phải nghiên cứu và áp dụng những dây chuyền,máy móc và thiết bị hiện đại,có khả năng tự đông hóa cao để đưa công nghệ vào mọi lĩnh vực trong cuộc sống .Trong đó ngành cơ điện tử đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình phát triển của đất nước.Để đáp ứng nhu cầu to lớn của việc phát triển ngành cơ điện tử nói chung đòi hỏi phải có đội ngũ cán bộ , nhân kĩ thuật có khả năng ,đủ năng lực và trình bộ chuyên môn để kịp thời thời giải quyết mọi vấn đề liên quan đến kĩ thuật cơ khí , điện điện tử và kĩ thuật phần mềm .Từ những thực tế trên là sinh viên của ngành kĩ thuật cơ điện tử, từ những kiến thức đã được học ,nhóm tác giả chúng tôi đã lựa chọn và thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài nghiên cứu rôbốt chui, thăm dò đường ống .Việc tạo ra một rô bốt như vậy để thay thế con người trong công việc là vấn đề hết sức cần thiết.

Trang 1

MỤC LỤC

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ ROBOT DÒ ĐƯỜNG ỐNG 16

Ở V IỆT N AM , VIỆC ĐƯA VÀO SỬ DỤNG CÁC LOẠI ROBOT NÀY CŨNG ĐANG ĐƯỢC QUAN TÂM , ĐẶC BIỆT LÀ ROBOT THĂM DÒ VÀ KIỂM TRA TÌNH TRẠNG CỦA CÁC HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC GIÚP PHÁT HIỆN NHỮNG NGUY CƠ HÌNH THÀNH CÁC “ HỐ ĐEN ” TRÊN ĐƯỜNG ( ĐÃ ĐƯỢC TRIỂN KHAI Ở T HÀNH PHỐ H Ồ C HÍ M INH ) T UY NHIÊN , ROBOT CHUYÊN DỤNG LOẠI NÀY THƯỜNG ĐƯỢC MUA Ở NƯỚC NGOÀI VỚI GIÁ THÀNH RẤT CAO , ĐỒNG THỜI CHI PHÍ BẢO DƯỠNG , SỬA CHỮA RẤT TỐN KÉM H IỆN NAY , VIỆC NGHIÊN CỨU , THIẾT KẾ VÀ TRIỂN KHAI CÁC ỨNG DỤNG THỰC TẾ CỦA CÁC ROBOT NÀY CŨNG ĐANG ĐƯỢC TIẾN HÀNH Ở MỘT SỐ TRƯỜNG ĐẠI HỌC (PGS.TS.Đ ẶNG V ĂN N GHÌN , KS.V Õ A NH H UY (K HOA C Ơ KHÍ , T RƯỜNG Đ ẠI HỌC B ÁCH KHOA T HÀNH PHỐ H Ồ C HÍ M INH ) ĐÃ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THÀNH CÔNG MỘT DẠNG ROBOT THĂM DÒ ĐƯỜNG ỐNG ) V ỚI NHU CẦU PHỤC VỤ CÔNG TÁC KIỂM TRA VÀ BẢO TRÌ CÁC HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG THOÁT NƯỚC THÔNG DỤNG HIỆN NAY Đ Ề TÀI ĐƯA RA GIẢI PHÁP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HOÀN CHỈNH MỘT SẢN PHẨM ROBOT MẪU CÓ CÁC TÍNH NĂNG : DI CHUYỂN LINH HOẠT TRONG CÁC KIỂU ĐƯỜNG ỐNG THOÁT NƯỚC CÓ KÍCH THƯỚC Ø50 CM TRỞ LÊN ; CÓ KHẢ NĂNG CHỐNG THẤM , CHỐNG NHIỄU TỐT , HOẠT ĐỘNG ĐƯỢC TRONG CÁC ĐIỀU KIỆN KHÁC NHAU VỀ ĐỘ SANG , ĐỘ NGẬP NƯỚC TỐI ĐA 20 CM ; TRUYỀN HÌNH ẢNH HIỆN TRƯỜNG TRONG ĐƯỜNG ỐNG VỀ TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN ( MÁY TÍNH ) Đ ẶC BIỆT LÀ ROBOT ĐƯỢC HOÀN TOÀN ĐIỀU KHIỂN VÀ THU THẬP HÌNH ẢNH TỪ XA KHÔNG DÂY

16 HÌNH 2.1: ROBOT KIỂM TRA HỆ THỐNG CỐNG (CÔNG TY TNHH THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ TPHCM) 18

HÌNH 2.2ROBOT KIỂM TRA HỆ THỐNG CỐNG 19

HÌNH 2.3 ROBOT THÔNG ĐƯỜNG ỐNG CÁC LOẠI TÀU BIỂN 21

HÌNH 2.4 ROBOT THĂM DÒ ĐƯỜNG ỐNG 22

HÌNH2.5 RROBOT MHI-MEISTER 23

HÌNH2.6 HÌNH MHI-MEISTER ĐANG CƯA MỘT ĐOẠN ĐƯỜNG ỐNG THỬ NGHIỆM 24

Trang 2

R ẤT NHIỀU NƠI TỪ CÁC NHÀ MÁY LỚN ĐẾN MỘT NGÔI NHÀ , ROBOT ĐƯỢC SỬ DỤNG ĐỂ LÀM VIỆC THAY CON NGƯỜI T UY NHIÊN ,

NHỮNG VẤN ĐỀ KHÓ KHĂN NHƯ ĐƯỜNG ỐNG BỊ XUỐNG CẤP , ĂN MÒN , XÓI MÒN , VẾT NỨT VÀ NHỮNG HƯ HỎNG DO NHỮNG NGUYÊN NHÂN KHÁC ĐÃ XẢY RA TRONG ĐƯỜNG ỐNG V Ì VẬY , BẢO DƯỠNG ĐƯỜNG ỐNG LÀ ĐIỀU CẦN THIẾT VÀ HƠN THẾ NỮA CHI PHÍ BẢO DƯỠNG ĐƯỜNG ỐNG TĂNG LÊN THEO THỜI GIAN C ÁC ĐƯỜNG ỐNG BỊ TẮT NGHẼN ĐỂ LẠI NHỮNG HẬU QUẢ NGHIÊM TRỌNG

H ẦU HẾT CÁC CHẤT LỎNG VÀ KHÍ ĐƯỢC VẬN CHUYỂN BẰNG ĐƯỜNG ỐNG VÀ ĐƯỜNG ỐNG CÒN DÙNG ĐỂ DẪN NƯỚC THẢI , BÙN ,

NƯỚC , Đ ƯỜNG ỐNG LÀ MỘT PHẦN KHÔNG THỂ THIẾU TRONG CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG ĐÔ THỊ T UY NHIÊN CÁC ĐƯỜNG ỐNG NÀY CẦN PHẢI ĐƯỢC BẢO TRÌ VÀ CHI PHÍ BẢO TRÌ TĂNG THEOTHỜI GIAN T HỰC TẾ CÓ NHIỀU NGƯỜI LÀM VIỆC TRONG MÔI TRƯỜNG RẤT KHÓ KHĂN CHẲNG HẠN NHƯ TRONG ĐƯỜNG ỐNG THIẾU KHÔNG KHÍ , DƠ BẨN , HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC ĐƯỜNG ỐNG THAY ĐỔI V Ì VẬY ROBOT ĐƯỢC COI NHƯ LÀ MỘT GIẢI PHÁP HỮU HIỆU ĐỂ THAY THẾ CON NGƯỜI LÀM VIỆC TRONG ĐƯỜNG ỐNG , HIỆN NAY

ĐÃ CÓ NHIỀU LOẠI ROBOT ĐƯỜNG ỐNG KHÁC NHAU L UẬN VĂN NÀY THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO R OBOT ĐI BÊN TRONG LÒNG CỦA ĐƯỜNG ỐNG CÓ TIẾT DIỆN DẠNG HÌNH TRÒN KHÔNG CHỈ DI CHUYỂN DỌC THEO ĐƯỜNG ỐNG , MÀ CÒN DI CHUYỂN THEO PHƯƠNG ĐỨNG ,

TRONG ĐƯỜNG ỐNG CÓ CẤU TRÚC VÀ ĐƯỜNG KÍNH THAY ĐỔI

32 HÌNH 3.1 ROBOT THĂM DÒ ĐƯỜNG ỐNG 33

HÌNH 3.2 HÌNH DÁNG ROBOT THĂM DÒ ĐƯỜNG ỐNG 41

HÌNH 4.1 BÁNH XE VÀ DÂY ĐAI ROBOT 42

HÌNH 4.2 CAMERA QUAN SÁT 44

HÌNH 4.3ĐỘNG CƠ PLANET 60W CÓ ENCODER 44

HÌNH 4.4 SƠ ĐỒ THIẾT KẾ 44

HÌNH 4.5 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ROBOT 46

HÌNH 4.6 SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH ĐIỀU KHIỂN ROBOT 48

50

HÌNH 4.7 ĐIỀU KHIỂN QUAN SÁT ROBOT BANG MÁY TÍNH 50

HÌNH 4.8 HÌNH ẢNH MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM 52

HÌNH 4.9 LƯU ĐỒ CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH 54

Trang 3

HÌNH 4.10 GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN 56

Trang 4

THƯ MỤC HÌNH ẢNH

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ ROBOT DÒ ĐƯỜNG ỐNG 16

Ở V IỆT N AM , VIỆC ĐƯA VÀO SỬ DỤNG CÁC LOẠI ROBOT NÀY CŨNG ĐANG ĐƯỢC QUAN TÂM , ĐẶC BIỆT LÀ ROBOT THĂM DÒ VÀ KIỂM TRA TÌNH TRẠNG CỦA CÁC HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC GIÚP PHÁT HIỆN NHỮNG NGUY CƠ HÌNH THÀNH CÁC “ HỐ ĐEN ” TRÊN ĐƯỜNG ( ĐÃ ĐƯỢC TRIỂN KHAI Ở T HÀNH PHỐ H Ồ C HÍ M INH ) T UY NHIÊN , ROBOT CHUYÊN DỤNG LOẠI NÀY THƯỜNG ĐƯỢC MUA Ở NƯỚC NGOÀI VỚI GIÁ THÀNH RẤT CAO , ĐỒNG THỜI CHI PHÍ BẢO DƯỠNG , SỬA CHỮA RẤT TỐN KÉM H IỆN NAY , VIỆC NGHIÊN CỨU , THIẾT KẾ VÀ TRIỂN KHAI CÁC ỨNG DỤNG THỰC TẾ CỦA CÁC ROBOT NÀY CŨNG ĐANG ĐƯỢC TIẾN HÀNH Ở MỘT SỐ TRƯỜNG ĐẠI HỌC (PGS.TS.Đ ẶNG V ĂN N GHÌN , KS.V Õ A NH H UY (K HOA C Ơ KHÍ , T RƯỜNG Đ ẠI HỌC B ÁCH KHOA T HÀNH PHỐ H Ồ C HÍ M INH ) ĐÃ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THÀNH CÔNG MỘT DẠNG ROBOT THĂM DÒ ĐƯỜNG ỐNG ) V ỚI NHU CẦU PHỤC VỤ CÔNG TÁC KIỂM TRA VÀ BẢO TRÌ CÁC HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG THOÁT NƯỚC THÔNG DỤNG HIỆN NAY Đ Ề TÀI ĐƯA RA GIẢI PHÁP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HOÀN CHỈNH MỘT SẢN PHẨM ROBOT MẪU CÓ CÁC TÍNH NĂNG : DI CHUYỂN LINH HOẠT TRONG CÁC KIỂU ĐƯỜNG ỐNG THOÁT NƯỚC CÓ KÍCH THƯỚC Ø50 CM TRỞ LÊN ; CÓ KHẢ NĂNG CHỐNG THẤM , CHỐNG NHIỄU TỐT , HOẠT ĐỘNG ĐƯỢC TRONG CÁC ĐIỀU KIỆN KHÁC NHAU VỀ ĐỘ SANG , ĐỘ NGẬP NƯỚC TỐI ĐA 20 CM ; TRUYỀN HÌNH ẢNH HIỆN TRƯỜNG TRONG ĐƯỜNG ỐNG VỀ TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN ( MÁY TÍNH ) Đ ẶC BIỆT LÀ ROBOT ĐƯỢC HOÀN TOÀN ĐIỀU KHIỂN VÀ THU THẬP HÌNH ẢNH TỪ XA KHÔNG DÂY

16 HÌNH 2.1: ROBOT KIỂM TRA HỆ THỐNG CỐNG (CÔNG TY TNHH THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ TPHCM) 18

HÌNH 2.2ROBOT KIỂM TRA HỆ THỐNG CỐNG 19

HÌNH 2.3 ROBOT THÔNG ĐƯỜNG ỐNG CÁC LOẠI TÀU BIỂN 21

HÌNH2.5 RROBOT MHI-MEISTER 23

HÌNH2.6 HÌNH MHI-MEISTER ĐANG CƯA MỘT ĐOẠN ĐƯỜNG ỐNG THỬ NGHIỆM 24

R ẤT NHIỀU NƠI TỪ CÁC NHÀ MÁY LỚN ĐẾN MỘT NGÔI NHÀ , ROBOT ĐƯỢC SỬ DỤNG ĐỂ LÀM VIỆC THAY CON NGƯỜI T UY NHIÊN ,

NHỮNG VẤN ĐỀ KHÓ KHĂN NHƯ ĐƯỜNG ỐNG BỊ XUỐNG CẤP , ĂN MÒN , XÓI MÒN , VẾT NỨT VÀ NHỮNG HƯ HỎNG DO NHỮNG NGUYÊN NHÂN KHÁC ĐÃ XẢY RA TRONG ĐƯỜNG ỐNG V Ì VẬY , BẢO DƯỠNG ĐƯỜNG ỐNG LÀ ĐIỀU CẦN THIẾT VÀ HƠN THẾ NỮA CHI PHÍ

Trang 5

BẢO DƯỠNG ĐƯỜNG ỐNG TĂNG LÊN THEO THỜI GIAN C ÁC ĐƯỜNG ỐNG BỊ TẮT NGHẼN ĐỂ LẠI NHỮNG HẬU QUẢ NGHIÊM TRỌNG

H ẦU HẾT CÁC CHẤT LỎNG VÀ KHÍ ĐƯỢC VẬN CHUYỂN BẰNG ĐƯỜNG ỐNG VÀ ĐƯỜNG ỐNG CÒN DÙNG ĐỂ DẪN NƯỚC THẢI , BÙN ,

NƯỚC , Đ ƯỜNG ỐNG LÀ MỘT PHẦN KHÔNG THỂ THIẾU TRONG CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG ĐÔ THỊ T UY NHIÊN CÁC ĐƯỜNG ỐNG NÀY CẦN PHẢI ĐƯỢC BẢO TRÌ VÀ CHI PHÍ BẢO TRÌ TĂNG THEOTHỜI GIAN T HỰC TẾ CÓ NHIỀU NGƯỜI LÀM VIỆC TRONG MÔI TRƯỜNG RẤT KHÓ KHĂN CHẲNG HẠN NHƯ TRONG ĐƯỜNG ỐNG THIẾU KHÔNG KHÍ , DƠ BẨN , HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC ĐƯỜNG ỐNG THAY ĐỔI V Ì VẬY ROBOT ĐƯỢC COI NHƯ LÀ MỘT GIẢI PHÁP HỮU HIỆU ĐỂ THAY THẾ CON NGƯỜI LÀM VIỆC TRONG ĐƯỜNG ỐNG , HIỆN NAY

ĐÃ CÓ NHIỀU LOẠI ROBOT ĐƯỜNG ỐNG KHÁC NHAU L UẬN VĂN NÀY THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO R OBOT ĐI BÊN TRONG LÒNG CỦA ĐƯỜNG ỐNG CÓ TIẾT DIỆN DẠNG HÌNH TRÒN KHÔNG CHỈ DI CHUYỂN DỌC THEO ĐƯỜNG ỐNG , MÀ CÒN DI CHUYỂN THEO PHƯƠNG ĐỨNG ,

TRONG ĐƯỜNG ỐNG CÓ CẤU TRÚC VÀ ĐƯỜNG KÍNH THAY ĐỔI

32 HÌNH 3.1 ROBOT THĂM DÒ ĐƯỜNG ỐNG 33

HÌNH 3.2 HÌNH DÁNG ROBOT THĂM DÒ ĐƯỜNG ỐNG 41

HÌNH 4.1 BÁNH XE VÀ DÂY ĐAI ROBOT 42

HÌNH 4.2 CAMERA QUAN SÁT 44

HÌNH 4.3ĐỘNG CƠ PLANET 60W CÓ ENCODER 44

HÌNH 4.4 SƠ ĐỒ THIẾT KẾ 44

HÌNH 4.5 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ROBOT 46

HÌNH 4.6 SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH ĐIỀU KHIỂN ROBOT 48

50

HÌNH 4.7 ĐIỀU KHIỂN QUAN SÁT ROBOT BANG MÁY TÍNH 50

HÌNH 4.8 HÌNH ẢNH MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM 52

HÌNH 4.9 LƯU ĐỒ CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH 54

HÌNH 4.10 GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN 56

Trang 7

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

………

Trang 8

………

Nhận xét của giáo viên phản biện ………

………

Trang 9

………

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của thế giới và xu hướng hội nhập kinh tế quốc tế,đất nước ta đang đổi mới và bước và kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa ,vừa xây dựng vật chất cơ sở kĩ thuật vừa phát triển đất nước Điều đó đòi hỏi phải nghiên cứu và áp dụng những dây chuyền,máy móc và thiết bị hiện đại,có khảnăng tự đông hóa cao để đưa công nghệ vào mọi lĩnh vực trong cuộc sống Trong đó ngành cơ điện tử đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình phát triển của đất nước.Để đáp ứng nhu cầu to lớn của việc phát triển ngành cơ điện tử nói chung đòi hỏi phải có đội ngũ cán bộ , nhân kĩ thuật có khả

năng ,đủ năng lực và trình bộ chuyên môn để kịp thời thời giải quyết mọi vấn

đề liên quan đến kĩ thuật cơ khí , điện điện tử và kĩ thuật phần mềm

Từ những thực tế trên là sinh viên của ngành kĩ thuật cơ điện tử, từ những kiến thức đã được học ,nhóm tác giả chúng tôi đã lựa chọn và thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài nghiên cứu rôbốt chui, thăm dò đường ống Việc tạo ra

Trang 10

một rô bốt như vậy để thay thế con người trong công việc là vấn đề hết sức cần thiết.

Trong thời gian thực hiện đề tài , nhóm tác giả đã nhận được sự giúp đỡ của quý thầy cô và các bạn ,đặc biệt là sự quan tâm giúp đỡ tận tình của thầy giáo

BÙI THANH LÂM để nhóm có thể hoàn thành đề tài một cách tốt nhất

Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn ! Việc hoàn thành đề tài này sẽ khồng tránh được những sai lầm thiếu sót Nhóm rất mong được sự phê bình, đánh giá của các thầy cô để nhóm có thể rút ra được kinh nghiệm cũng như phát triển thêm đề tài

Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội ,ngày tháng năm 2015

Nhóm tác giả thực hiện:

Nguyễn Xuân Đạt

Lã Văn Hà

Trang 11

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Đặt vấn đề

Khoa học robot ( robotic) là một trong những lĩnh vực khoa học công nghệ được quan tâm nghiên cứu và đạt được nhiều thành tựu to lớn Robot đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, nó đã đem lại hiệu quả to lớn trong sản xuất công nghiệp, trong quốc phòng, y tế, xã hội, thám hiểm vũ trụ…

Hiện nay, hầu hết các công trình trong công nghiệp và phục vụ sinh hoạt dân sinh đềi có sử dụng hệ thống đường ống Vấn đề đặt ra là các hệ thống này cần phải được kiểm tra , bảo trì định kì để có thể đảm bảo tính an toàn ổn định

và hoạt động liên tục Cùng với sự phát triển của xã hội và nền kinh tế , vấn

đề này càng cần được giải quyết thỏa đáng Trước nhu cầu cấp thiết đó nhóm tác giả đề xuất hướng nghiên cứu chế tạo rô bốt được điều khiển từ xa không

Trang 12

dây, truyền hình ảnh hiện trường về trung tâm và có khả năng giải quyết tại chỗ một số tình huống đơn giản trong đường ống với giá thành vừa phải với các tính năng như các sản phẩm đã có Qua đó nhóm tác giả tạo tiền đề phát triển và chế tạo những dòng rô bốt chuyên dụng dành riêng cho các lĩnh vực hẹp hơn và đỏi hỏi những yêu cầu khắt khe hơn.

Robot thăm dò đường ống có nhiệm vụ thay thế con người di chuyển trong các hệ thống đường ống để quan sát, kiểm tra và khắc phục những hư hỏng

mà con người khó có thể tới được Việc nghiên cứu và chế tạo robot loại này giúp phát hiện sớm việc hình thành các “hố tử thần” trên đường do các ống thoát nước bị rò rỉ hoặc vỡ gây ra

1.2 Mục tiêu đề tài

Mục tiêu của chúng tôi là đưa ra phương án giải quyết, thiết kế rô bốt thăm dò đường ống Để giải quyết được vấn đề quan sát, kiểm tra và khắc phục những hư hỏng mà con người khó có thể tới được Việc nghiên cứu và chế tạo robot loại

này giúp phát hiện sớm việc hình thành các “hố tử thần” trên đường do các ống thoát nước bị rò rỉ hoặc vỡ gây ra

Trang 13

Phục vụ nhu cầu kiểm tra, sửa chữa các vết nứt, hư hỏng của hệ thống ống dẫn giúp tiết kiệm thời gian và tiền của Ví dụ, các chuyên gia Đại học Irvine (Mỹ) đang phát triển robot có khả năng len lỏi vào những đường ống nước hư

cũ và tiến hành sửa chữa; các loại robot thăm dò và kiểm tra các hệ thống thoát nước, cống ngầm cũng được chú trọng triển khai và đẩy mạnh phát triển

1.3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu lí thuyết bài toán động học,động lực học của mobile robot

- Nghiên cứu các module cảm biến giúp xe xác định đường đi , quan sátđược các vết nứt ,các chỗ hư hỏng trên đường ống

- Nghiên cứu cách thức hoạt động cấu tạo rô bốt để có thể thiết kế chính xác

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết: Dùng lý thuyết động học, động lực học mobile robot để tính toán robot

- Nghiên cứu thực nghiệm: Mô hình hóa phần cơ khí, mô phỏng hóa phần điện, tối ưu hóa trước khi chế tạo

Trang 14

Do robot hoạt động trong môi trường hoạt động đặc thù là nơi ẩm ướt và có nhiều chướng ngại vật như: rác thải, đất cát, trên địa hình gồ ghề nên các cơ cấu của robot phải chống thấm nước và di chuyển được trên những địa hình phức tạp của đường ống Do đó, robot được nghiên cứu chế tạo theo hình dáng xe tăng với bánh xe được bao bằng đai cao su Động cơ, bộ truyền động,mạch điện tử và nguồn điện được đặt bên trong phần thân của robot, cách ly với môi trường bên ngoài.

- Sau khi đã hoạt động ổn định và chính xác thì ứng dụng chế tạo robot

- Thiết kế thi công mô hình robot, đánh giá kết quả đạt được

1.6 Kế hoăch thực hiện

- Thu thập, chọn lọc và nghiên cứu tài liệu liên quan

Trang 15

- Ứng dụng logic và phương pháp điều khiển cho robot

- Xây dựng các hệ thống điều khiển và các phương pháp liên quan đang áp dụng trong nước và trên thế giới để điều khiển robot hiệu quả nhất Từ đó so sánh ưu nhược điểm của các mô hình này

- Xây dựng và đưa ra giải thuật điều khiển cho robot

- Mô phỏng phương pháp điều khiển bằng phần mềm Matlab

- Thiết kế và thi công mô hình Pipeline robot - Nhận xét đánh giá kết quả

Trang 16

năng chống thấm, chống nhiễu tốt, hoạt động được trong các điều kiện khác nhau về độ sang, độ ngập nước tối đa 20 cm; truyền hình ảnh hiện trường trong đường ống về trung tâm điều khiển (máy tính) Đặc biệt là robot được hoàn toàn điều khiển và thu thập hình ảnh từ xa không

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ ROBOT DÒ ĐƯỜNG ỐNG

2.1 Giới thiệu về một số rô bốt thăm dò đường ống

2.1.1 Giới thiệu chung

Ở Việt Nam, việc đưa vào sử dụng các loại robot này cũng đang được quan tâm, đặc biệt là robot thăm dò và kiểm tra tình trạng của các hệ thống thoát nước giúp phát hiện những nguy cơ hình thành các “hố đen” trên đường (đã được triển khai ở Thành phố Hồ Chí Minh) Tuy nhiên, robot chuyên dụng loại này thường được mua ở nước ngoài với giá thành rất cao, đồng thời chi phí bảo dưỡng, sửa chữa rất tốn kém.Hiện nay, việc nghiên cứu, thiết kế và triển khai các ứng dụng thực tế của các robot này cũng đang được tiến hành ở một số trường đại học (PGS.TS.Đặng Văn Nghìn, KS.Võ Anh Huy (Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa

Trang 17

Thành phố Hồ Chí Minh) đã thiết kế và chế tạo thành công một dạng robot thăm dò đường ống) Với nhu cầu phục vụ công tác kiểm tra và bảotrì các hệ thống đường ống thoát nước thông dụng hiện nay Đề tài đưa ragiải pháp thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh một sản phẩm robot mẫu có các tính năng: di chuyển linh hoạt trong các kiểu đường ống thoát nước có kích thước Ø50 cm trở lên; có khả năng chống thấm, chống nhiễu tốt, hoạt động được trong các điều kiện khác nhau về độ sang, độ ngập nước tối đa 20 cm; truyền hình ảnh hiện trường trong đường ống về trung tâm điều khiển (máy tính) Đặc biệt là robot được hoàn toàn điều khiển và thuthập hình ảnh từ xa không dây.

2.1.2Robot kiểm tra hệ thống cống

Trang 18

Hình 2.1: Robot kiểm tra hệ thống cống (Công ty TNHH thoát nước đô thị

TPHCM)

http://khoahoc.tv/robot-phat-hien-hong-hoc-trong-duong-cong-30138

Cấu tạo robot gồm bánh xe di chuyển, đèn chiếu sáng, camera và mô tơ để đi lại Một máy phát điện từ trung tâm điều khiển đặt trên xe chuyên dụng sẽ cấpđiện cho robot Từ trên xe, nhân viên kỹ thuật sẽ điều khiển cho robot di chuyển, thao tác trong lòng hệ thống cống Tất cả những thứ trong lòng

đường cống mà robot thấy được qua máy quay phim mang trên mình sẽ

truyền về hai màn hình ở trung tâm điều khiển

Trang 19

Hình 2.2Robot kiểm tra hệ thống cống

http://khoahoc.tv/robot-phat-hien-hong-hoc-trong-duong-cong-30138

Cũng dựa vào màn hình mà nhân viên kỹ thuật điều khiển robot làm việc theo

ý muốn Khi phát hiện những điểm nghi ngờ trong lòng cống, nhân viên kỹ thuật sẽ điều khiển robot đi chậm lại, hoặc dừng rồi hướng camera cận cảnh vào những điểm khả nghi.Vì thế, có thể khẳng định mọi khuyết tật trong lòng cống đều được phơi bày trước robot cũng như trước nhân viên kỹ thuật thông qua màn hình ở trung tâm điều khiển.Camera ở robot được thiết kế với hai khớp (trục) để dễ dàng ghi nhận hình ảnh ở mọi góc độ Một hệ thống đèn chiếu sáng nhỏ nhưng mạnh lắp trên robot cũng hỗ trợ tăng cường độ sáng hình ảnh cho camera

Trang 20

2.1.3 Robot thông đường ống

Robot này được điều khiển điện tử với thiết kế nhỏ gọn, có thể đi vào những đường ống có kích thước tối thiểu về chiều cao là 24cm, chiều ngang 30cm (ảnh)

Robot có thể chui vào đường ống, chạy tới chạy lui dùng chổi để làm sạch bụibẩn, chất bám dính trong các đường ống của tàu Người điều khiển robot có thể dùng camera trên thiết bị điều khiển để biết được mức độ bụi trong các đường ống và “chỉ đạo” robot các điểm cần lưu ý làm sạch với quãng đường thông đến 15m

Trước đây, việc thông đường ống các loại tàu biển tại VN đều do công nhân phải thực hiện định kỳ với cách làm thủ công là tháo rời các bộ phận của đường ống

Trang 21

Hình 2.3 Robot thông đường ống các loại tàu biển

http://khoahoc.tv/che-tao-thanh-cong-robot-thong-duong-ong-42765

2.1.4 Robot kiểm tra ống

Trang 22

Hình 2.4 Robot thăm dò đường ống

http://www.nguoiduatin.vn/sinh-vien-che-tao-robot-nguoi-hung-duong-cong-a57848.html

Robot này có khả năng hoạt động trong những ống cống có bán kính từ 0,6m trở lên Robot cống ngầm thực chất là một chiếc xe điều khiển có gắn camera hồng ngoại để ghi lại hình ảnh trong lòng cống ở bất kể mọi điều kiện ánh sáng Hình ảnh ghi từ camera này sẽ được truyền về một màn hình trên mặt đất Nhờ sự theo dõi của camera, người công nhân cầu đường có thể dễ dàng kiểm tra được tình trạng hư hỏng trong lòng cống

Trang 23

Robot có cấu tạo linh hoạt và thân chống thấm nước nên vẫn di chuyển rất tốt

và tránh được nhiều chướng ngại vật trên đường đi, và di chuyển dưới nhiều góc độ khác nhau

2.1.5 Robot MHI-MEISTeR-robot thăm dò từ Mitsubishi

Hình2.5 Rrobot MHi-MEISTeR

MHI-MEISTeR thực ra được phát triển từ một nghiên cứu robot tiền thân của MHI để phục vụ cho việc xử lý hậu quả của thảm họa hạt nhân.Quá trình pháttriển nghiên cứu này được thực hiện sau một sự cố xảy ra vào năm 1999 Vào thời điểm đó, MHI đã phối hợp với Viện Nghiên Cứu Năng Lượng Nguyên

Trang 24

Tử Nhật Bản để xây dựng một robot 2 tay có tên Rabot, mà sau này chính là phần thân trên của MEISTeR Sau đó công ty tiếp tục phát triển một robot di động với tên gọi MARS-D, chính là bộ phận di chuyển sau này.MHI cho biết,công ty đã nâng cao tính cơ động trong điều khiển từ xa của robot và sử dụng các biện pháp cần thiết để tránh ô nhiễm/ nhiễm xạ trong các bộ phận của robot.

Hình2.6 Hình MHI-MEISTeR đang cưa một đoạn đường ống thử nghiệm http://tech.vietfuji.com/2013/07/robot-tai-fukushima-daiichi-mhi-meister-

robot-tham-do-tu-mitsubishi-45/

Cánh tay của MHI-MEISTeR được thiết kế để có thể gập lại linh hoạt như taycủa con người, với bảy bậc tự do và có thể nâng được trọng lượng lên tới

Trang 25

15kg (33 pounds) Các loại công cụ khác nhau có thể được gắn dễ dàng vào

chóp của cánh tay, ví dụ như cưa, búa, khoan- cho phép nó có thể cắt các đường ống, tay vịn hoặc giữ các đối tượng khi lấy mẫu xét nghiệm Công ty Mitsubishi cho biết rằng, họ đã phát triển một công cụ đặc biệt để lấy mẫu xétnghiệm từ tường và sàn bê tông trong khu vực ô nhiễm với độ sâu lên tới 70mm (~2.5in)

Robot này nặng 440kg (970 pounds), chiều cao 130cm, rộng 70cm và dài

125cm Nó có thể di chuyển với vận tốc lên tới 2km/h (1.24mph) Nó có thể vượt qua được các bề mặt không bằng phẳng bao gồm cả các bậc thang với độcao 22cm nhờ vào bốn bánh dây xích độc lập.Các cử động của robot đều được điều khiển từ xa với thời gian hoạt động dự tính khoảng 2 giờ

2.2 Lựa chọn thiết kế của nhóm

2.2.1 Thông số kĩ thuật

Trang 26

- Trong đề tài này, nhóm chúng em đã nghiên cứu, chế tạo ra robot chui

thăm dò đường ốngvới các thông số kỹ thuật:

Độ dốc bên trong đường ống <=

Vật liệu cấu tạo Thép

Đường kính bánh xe 150 mm

2.2.2 Cấu tạo

Cấu tạo robot gồm bánh xe di chuyển, đèn chiếu sáng, camera và mô tơ để đilại Một máy phát điện từ trung tâm điều khiển đặt trên xe chuyên dụng sẽ cấp

Trang 27

điện cho robot Từ trên xe, nhân viên kỹ thuật sẽ điều khiển cho robot dichuyển, thao tác trong lòng hệ thống cống Tất cả những “bí mật” trong lòngđường cống mà robot “thấy” được qua máy quay phim mang trên mình sẽtruyền về hai màn hình ở trung tâm điều khiển.

2.2.3Yêu cầu kỹ thuật

Do robot hoạt động trong môi trường hoạt động đặc thù là nơi ẩm ướt và có nhiềuchướng ngại vật như: rác thải, đất cát, trên địa hình gồ ghề nên các cơ cấu của robotphải chống thấm nước và di chuyển được trên những địa hình phức tạp của đườngống Do đó, robot được nghiên cứu chế tạo theo hình dáng xe tăng với bánh xeđược bao bằng đai cao su Động cơ, bộ truyền động, mạch điện tử và nguồn điệnđược đặt bên trong phần thân của robot, cách ly với môi trường bên ngoài Robotđược thiết kế có tính năng thu thập dữ liệu hình ảnh và điều khiển từ xa qua quachuẩn TCP/IP của mạng wireless (như Hình 1) Hình ảnh được robot thu nhận từmột camera quan sát có thể điều chỉnh được góc nhìn, phóng to và thu nhỏ; tín hiệuđiều khiển camera và dữ liệu hình ảnh được điều khiển bằng một chương trình trênmáy tính (Control And Data Acquisition - CADA) Mạch điều khiển của robot(Robot Controller-RC) đảm nhận nhiệm vụ giao tiếp với CADA từ xa thông quachuẩn TCP/IP, từ đó kiểm soát các hoạt động của robot như: điều khiển di chuyển

Trang 28

tới/lui, qua trái/qua phải, thu thập dữ liệu về quãng đường đi, tắt/mở đèn và cácthao tác khác CADA giao tiếp với robot từ xa (không dây thông qua mạngwireless) có chức năng thu thập dữ liệu hình ảnh từ một camera quan sát gắn trênrobot, truyền hình ảnh hiện trường xung quanh cũng như các trạng thái di chuyển

và hoạt động của robot, giúp người điều khiển dễ dàng vận hành các hoạt động chorobot Chương trình trên còn được lập trình các chức năng điều khiển hoạt độngcủa robot như chạy tới, lui, qua trái, qua phải một cách linh động nhờ một taygame gắn vào máy tính qua ngõ USB hoặc thông qua thao tác trên chuột và bànphím Bên cạnh đó, chương trình này còn có các tiện ích bổ sung, nâng cao như:báo tình trạng kết nối, tốc độ di chuyển, quãng đường đã đi được (bằng tín hiệu từencoder); cho phép người điều khiển quan sát hiện trạng xung quanh robot bằnghình ảnh mà robot truyền về

2.2.4 Nguyên lý hoạt động

Nhóm tác giả chúng tôi đã nghiên cứu robot theo hình dáng xe tăng với bánh

xe được bao bằng đai cao su Động cơ, bộ truyền động, mạch điện tử vànguồn điện được đặt bên trong phần thân của robot, cách ly với môi trườngbên ngoài

Nhóm chúng tôi đã dựa trên con robot thăm dò đường ống đã được chế tạo

để từ đó nghiên cứu kĩ và cải tiến thêm để hoàn thiện

Định dạng
Số trang	56
Dung lượng	1,68 MB