Nghiên cứu thiết kế và chế tạo Robot leo tường, trần nhà

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒ MINH PHƯƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT LEO TƯỜNG, TRẦN NHÀ NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605204 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒ MINH PHƯƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT LEO TƯỜNG, TRẦN NHÀ NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 60 52 04 Hướng dẫn khoa học: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG TP Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: HỒ MINH PHƯƠNG Giới tính: nam Ngày, tháng, năm sinh: 08/09/1983 Nơi sinh: AN GIANG Quê quán: Ấp Trung Châu, xã Mỹ Hiệp, Chợ Mới, An Giang Dân tộc: kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 78 - ấp Trung Châu, Xã Mỹ Hiệp, CM, AG Điện thoại : 0919 190 810 E-mail: phuongckm@gmail.com – phuongckm@yahoo.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Giáo viên dạy nghề: Hệ đào tạo: quy tập trung Thời gian đào tạo từ 10/2001 đến 03/2005 Nơi học : Trường sư phạm kỹ thuật Vĩnh Long Ngành học: Cơ khí chế tạo máy Đại học: Hệ đào tạo: liên thông Thời gian đào tạo từ 10/ 2005 đến 11/ 2007 Nơi học (trường, thành phố): Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM Ngành học: Cơ khí chế tạo máy Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: năm 2007 Người hướng dẫn: III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Trung Tâm dạy nghề tư thục Hoàn Nhật Tiến 2005 - 2007 Đ/C: Xã Phú Quới – Huyện Long Hồ – Tỉnh Vĩnh Long Trường CĐ nghề Đồng Tháp 2007 - 2010 Đ/C: Số – Trần Phú – Khóm – Phường – Thị Xã Sa Đéc – Tỉnh Đồng Tháp GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng i Công việc đảm nhiệm Giảng dạy Tin học A,B, Autocad, Lắp ráp cài đặt máy tính Giảng dạy khoa khí Giảng dạy lái xe mô tô hạng A1 HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng 10 năm 2012 (Ký tên ghi rõ họ tên) Hồ Minh Phương GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng ii HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà LỜI CẢM ƠN Xin chân thành gửi lời cảm ơn thầy TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG tận tình hướng dẫn giúp đỡ, tạo nhiều điều kiện thuận lợi suốt trình học viên nghiên cứu hoàn thiện luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến : + Quý Thầy Cô thuộc Khoa Cơ Khí – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh hướng dẫn truyền thụ kiến thức, kinh nghiệm thời gian học tập thực luận văn + Quý Thầy Cô thuộc Phòng Đào Tạo Sau Đại Học – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh quan tâm giúp đỡ trình học tập thực luận văn + Quý Thầy Cô, Cán Trung Tâm công nghệ cao thuộc Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM tạo điều kiện thuận lợi để tiến hành gia công, đo đạc thực nghiệm phục vụ đề tài luận văn + Thầy TS PHAN ĐỨC HUYNH nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ để học viên nghiên cứu tốt phần khí động học, học mô ANSYS + Các bạn lớp Cao Học CKCTM K2010B góp ý, giúp đỡ trình học tập Do thời gian có hạn nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót, học viên mong nhận góp ý quý giá quý Thầy Cô để học viên hoàn thiện trình nghiên cứu sau GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng iii HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong nghiên cứu thiết kế chế tạo robot di động có khả leo bám tường, trần nhà thách thức lớn đặt robot phải bám gặp tường có vết nứt khe hở nhỏ, không làm bẩn bề mặt tường, bám loại bề mặt khác Với thách thức phương pháp thường hay sử dụng như: giác hút chân không, dùng keo chất dính kết để bám, mô sinh học từ loài động vật leo trèo, dùng kỹ thuật từ tính … đáp ứng Vì mục tiêu đề tài nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường sử dụng phương pháp hút không tiếp xúc Nội dung phương pháp lấy nguồn khí cấp từ máy nén khí, qua cấu hút thiết kế để đẩy vận tốc dòng khí lên cao từ tạo vùng áp suất thấp có khả hút tường Phương pháp giải khó khăn thách thức nêu GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng iv HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà ABSTRACT In design research and manufacture of mobile robot with capable walls climbing and ceilings is the biggest challenge is set robot must be able to cling with the wall for cracks or small gaps, not make dirty walls, can stick on multiple type of the different surfaces With these challenges is the commonly used methods such as vacuum aspiration, using glue or other adhesive to stick, simulating biological from climbing animals, using techniques of magnet can not respond So the main objective of the project is to research the design and manufacture of wall climbing robots using non-contact suction method The main contents of this method using air source is supplied from the compressor, run through the suction mechanism is designed to speed up the air flow velocity is very high and thus will create low pressure areas can adhesion the wall This method can solve the problems and challenges mentioned GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng v HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà MỤC LỤC Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân Lời cam đoan Lời cảm ơn Tóm tắt Mục lục Danh sách bảng Danh sách hình Danh sách đồ thị TRANG i ii iii iv vi ix x xiii TÓM TẮT LUẬN VĂN .iv Chương .1 TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU, CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ĐÃ CÔNG BỐ 1.1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu 1.1.2 Các kết nghiên cứu nước công bố 1.1.2.1 Kết nghiên cứu nước 1.1.2.2 Kết nghiên cứu nước 1.2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI .7 1.3 NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI .7 1.3.1 Nhiệm vụ đề tài 1.3.2 Giới hạn đề tài 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chương .9 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 LÝ THUYẾT VÀ ỨNG DỤNG PHƯƠNG TRÌNH BERNOULLI 2.1.1 Phương trình Bernoulli 2.1.2 Thiết kế thử nghiệm ứng dụng phương trình Bernoulli 11 2.2 CƠ SỞ CHỌN PHẦN MỀM MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG CHO THIẾT KẾ THỬ NGHIỆM 11 2.2.1 Giới thiệu phần mềm Ansys 12.0 .11 2.2.2 Kết mô cho thiết kế thử nghiệm 12 Chương .14 GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng vi HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà THIẾT KẾ CƠ CẤU HÚT 14 3.1 CHỌN VẬT LIỆU 14 3.2 THIẾT KẾ CƠ CẤU HÚT 14 3.3 MÔ PHỎNG THIẾT KẾ Ở MỤC 3.2 VỚI PHẦN MỀM ANSYS 16 3.3.1 Mô hình hóa phân tích kiện toán 16 3.3.2 Các bước tiến hành mô với phần mềm Ansys [5], [6] .17 3.4 CẢI TIẾN THIẾT KẾ CHO CƠ CẤU HÚT 21 3.4.1 Phân tích cải tiến tính công nghệ 21 3.4.2 Cải tiến kết cấu, hình dáng cho cấu hút .25 3.4.2.1 Phương án 1: thay đổi vị trí đặt miệng vòi theo phương đứng vị trí .25 3.4.2.2 Phương án 2: thay đổi vị trí đặt miệng vòi theo phương ngang vị trí 27 3.4.2.3 Phương án 3: thay đổi hình dáng miệng vòi 29 3.4.2.4 Nhận xét, phân tích kết luận 30 Chương .33 THIẾT KẾ ROBOT LEO TƯỜNG .33 4.1 CHỌN HỆ THỐNG BÁNH DẪN GIÚP ROBOT DI CHUYỂN 33 4.1.1 Bánh xe tiêu chuẩn (Standard Wheels) .33 4.1.2 Bánh xe đa hướng (Omnidirectional Wheels) 34 4.1.3 Một số ký hiệu loại bánh xe 34 4.1.4 Những phương án bố trí hệ thống bánh dẫn ứng dụng thực tế 35 4.1.5 Phân tích chọn hệ thống bánh dẫn cho robot leo tường 38 Vậy ta chọn đai có ký hiệu100-S3M-363, với thông số sau: 40 4.2 CHỌN BỘ TRUYỀN ĐỘNG CHO TRỤC BÁNH XE .40 4.3 PHƯƠNG ÁN LẮP ĐẶT CƠ CẤU HÚT VÀO THÂN ROBOT 42 4.4 CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG CHO TRỤC BÁNH XE 43 4.4.1 Tính công suất động : 43 4.4.2 Tính số vòng quay mô men xoắn cho động 46 4.5 THIẾT KẾ CƠ CẤU QUÉT TƯỜNG .47 4.5.1 Thiết kế hình dáng, kết cấu 47 4.5.2 Tính chọn động dẫn động cấu chổi quét 48 Chương .50 PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC ROBOT 50 5.1 PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CỦA ROBOT 50 5.2 SỰ TRƯỢT CỦA BÁNH ĐAI (XÍCH) KHI ROBOT CHUYỂN HƯỚNG .54 Chương .56 GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng vii HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN .56 6.1 CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN VÀ XÁC ĐỊNH CHỨC NĂNG CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN .56 6.2 THIẾT KẾ MẠCH 60 6.2.1 IC SM6136 60 6.2.2 IC SM 6135 .61 6.2.3 Cách kiểm tra IC Phát mã lệnh (SM6136) IC chấp hành (SM6135) 62 6.2.4 Mạch phát sóng vô tuyến điều khiển năm chức 63 6.2.5 Mạch thu sóng vô tuyến điều khiển năm chức 64 6.2.6 Hoạt động cầu khuếch đại dùng để cấp dòng cho motor DC .66 6.3 LẮP MẠCH VÀ KIỂM TRA 68 Chương .69 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 69 7.1 KẾT LUẬN 69 7.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC 73 PHỤ LỤC 74 PHỤ LỤC 75 PHỤ LỤC 76 PHỤ LỤC 77 GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng viii HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 1.1 Các thông số đặc trưng robot City-Climber 14 Bảng 2.1: Kết mô đĩa hút 25 Bảng 3.1: Kết mô cấu hút 32 GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng ix HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1 Người giúp việc lau cửa kính tòa nhà Hình 1.2 Công nhân sơn tường cho tòa nhà Hình 1.3 Robot lau kính nhà cao tầng Hình 1.4 Các kiểu kế Robot City-Climber Hình 1.5 Robot stickybot Hình 1.6 Robot Rise Hình 1.7 Robot ROCR Hình 1.8: Bốn kiểu robot Amir Shapiro thiết kế Hình 2.1: Không khí chuyển động ống dẫn Hình 2.2: Hình dáng, kích thước đĩa hút 11 Hình 3.1: Cơ cấu hút cấp khí vào từ mặt bên 16 Hình 3.2: Mô hình hóa thể kết cấu bên cấu hút 17 Hình 3.3: Mô hình hóa lưu chất bên cấu hút 18 Hình 3.4: Cửa sổ workbench cho phép chọn mô đun làm việc 18 Hình 3.5: Chia lưới cho khối lưu chất bên cấu hút 19 Hình 3.6: Cửa sổ khai báo thuộc tính chất lưu 19 Hình 3.7: Cửa sổ khai báo áp suất ngõ vào, cường độ rối đường kính thủy lực 20 Hình 3.8: Cửa sổ khai báo áp suất ngõ ra, cường độ rối đường kính thủy lực 20 Hình 3.9: Cửa sổ khai báo số bước lặp giải toán 20 Hình 3.10: Trường phân bố áp suất mặt đối xứng 21 Hình 3.11: Trường phân bố vận tốc mặt đối xứng 21 Hình 3.12: Sản phẩm cấu hút sau gia công 22 Hình 3.13: Thử nghiệm cấu hút 22 Hình 3.14: Cấu tạo cấu hút 23 Hình 3.15: Cấu tạo cấu hút cải tiến 24 GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng x HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà Hình 3.16: Phân bố áp suất mặt đối xứng 25 Hình 3.17: Phân bố véc tơ vận tốc mặt đối xứng 26 Hình 3.18: Phương án thay đổi vị trí đặt chốt điều chỉnh theo phương đứng 28 Hình 3.19: Phương án thay đổi vị trí đặt miệng vòi theo phương ngang 29 Hình 3.20: Phương án thay đổi hình dáng miệng vòi 31 Hình 3.21: Cơ cấu hút sử dụng cho robot leo tường 33 Hình 4.1: kiểu bánh xe tiêu chuẩn 35 Hình 4.2: biểu diễn kiểu bánh xe đa hướng 36 Hình 4.3: giả định hệ thống bánh dẫn cho robot 37 Hình 4.4: Phân tích lực robot leo tường 40 Hình 4.5: Phân tích lực robot leo tường 42 Hình 4.6: Minh họa truyền trục vít – bánh vít 43 Hình 4.7: Hình dáng thân Robot 43 Hình 4.8: Mặt thân Robot 43 Hình 4.9: Cơ cấu hút tường 44 Hình 4.10: Thanh kẹp cấu 45 Hình 4.11: Thân robot lắp cấu hút 45 Hình 4.12: Sơ đồ hệ dẫn động cho robot 45 Hình 4.13: Sơ đồ phân tích lực robot leo tường 46 Hình 4.14: Cơ cấu quét tường lắp vào thân robot 50 Hình 4.15: Sơ đồ hệ dẫn động cho cấu quét tường 50 Hình 5.1: Phân tích động học Robot 54 Hình 5.2: Vận tốc bên trái bên phải 55 Hình 5.3: Phương chiều vận tốc trượt đai (xích) 58 Hình 6.1: Remote điều khiển từ xa tia hồng ngoại 60 Hình 6.2: Điều khiển từ xa sóng RF tắt/mở 12 thiết bị 62 Hình 6.3: Sơ đồ khối chức IC SM6136 mã hóa chức 63 Hình 6.4: Sơ đồ khối chức IC SM6135 giải mã chức 64 Hình 6.5: Cách kiểm tra IC thu phát chức 65 Hình 6.6: Mạch phát sóng vô tuyến điều khiển chức 66 Hình 6.7: Mạch thu sóng vô tuyến điều khiển chức 68 GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng xi HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà Hình 6.8: Mạch khuyếch đại cấp dòng điều khiển motor quay qua trái 70 Hình 6.9: Mạch khuyếch đại cấp dòng điều khiển motor quay qua phải 71 Hình 6.10: Hình dáng kết cấu Robot leo tường 72 Hình 6.11: Robot leo tường lần chạy thử 72 Hình 6.12: Robot chạy mặt bàn lần chạy thử 72 Hình PL5.1: Biểu diễn trình máy nén khí bơm lên đạt áp suất kgf/ cm3 82 Hình PL5.2: Biểu diễn trình xả khí qua cấu hút để áp suất tuột xuống 4kg/ cm3 82 GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng xii HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà DANH SÁCH CÁC ĐỒ THỊ ĐỒ THỊ TRANG Đồ thị 2.1: Phân bố áp suất bề mặt đĩa 13 Đồ thị 3.1: Lưu lượng lực hút sinh cấu hút với thiết kế ban đầu sau cải tiến tính công nghệ kết cấu 27 Đồ thị 3.2: Lưu lượng lực hút sinh cấu hút với phương án thay đổi vị trí đặt chốt điều chỉnh theo phương đứng 28 Đồ thị 3.3: Kết mô lực hút kiểu đặt vòi theo phương ngang 30 Đồ thị 3.4: Kết mô lưu lượng kiểu đặt vòi theo phương ngang.30 Đồ thị 3.5: Lưu lượng lực hút sinh cấu hút với phương án thay đổi hình dáng miệng vòi 32 Đồ thị 3.6: Giá trị lực hút khoảng hở tường khác 33 Đồ thị 3.7: Giá trị lực hút khoảng hở tường khác 34 GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng xiii HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà Chương TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU, CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ĐÃ CÔNG BỐ 1.1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu Ngày nay, Robot nghiên cứu nhiều để phần thay sức lao động người Tuy nhiên có vấn đề đặt thách thức người làm Robot, phải thiết kế Robot leo tường, leo trần nhà để quét dọn lau chùi (thường vào dịp lễ, tết cổ truyền nhà nhà phải quét ván nhện, lau la phông, lau trần nhà) Công việc từ trước đến người phải thực tay công việc vất vả, đứng sàn nhà mà ngước mặt nhìn lên để Hình 1.1 Người giúp việc lau cửa kính tòa nhà quét dọn thời gian dài mõi cổ, mõi mắt dễ bị chóng mặt Trước yêu cầu thách thức người ta cố tìm giải pháp để thiết kế Robot thay người thực công việc Về lĩnh vực làm robot nghiên cứu nhiều nhà nghiên cứu trường cao đẳng, đại học Tuy nhiên, lĩnh vực robot leo tường trần nhà vấp phải số khó khăn định mà trở ngại lớn cấu bám tường, bên cạnh trọng lượng robot phương thức điều khiển quan tâm Trọng lượng robot phải thiết kế gọn nhẹ tốt, GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà phương thức điều khiển di chuyển robot đòi hỏi phải có chiến lược đường tốt có khả tránh vật cản quạt, đèn Nhìn chung lĩnh vực nghiên cứu robot leo tường, bám trần nhà tương đối mẽ có nhiều khó khăn thách thức Nếu nghiên cứu thành công kết nghiên cứu ứng dụng vào sống cách thiết thực chẳng hạn như: robot thay người để sơn tường, để lau cửa kính nhà cao tầng, để quét dọn trần nhà, để leo lên cao quan sát… Hình 1.2 Công nhân sơn tường cho tòa nhà 1.1.2 Các kết nghiên cứu nước công bố 1.1.2.1 Kết nghiên cứu nước ROBOT Lau kính nhà cao tầng: Sở Khoa học - công nghệ vừa tổ chức nghiệm thu đề tài nghiên cứu chế tạo robot lau kính nhà cao tầng Đề tài nhóm giảng viên Trường đại học dân lập Lạc Hồng thực với kinh phí 120 triệu đồng Bắt đầu triển khai từ cuối năm 2004, sau gần hai năm thiết kế chế tạo, phần trình diễn nhóm tác giả buổi nghiệm thu Hội đồng Hình 1.3 Robot lau kính nhà cao tầng khoa học tỉnh đánh giá thành công Robot lau kính nhóm giảng viên Trường ĐHDL Lạc Hồng nghiên cứu chế tạo GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà 1.1.2.2 Kết nghiên cứu nước  Robot City-Climber Jizhong Xiao and Ali Sadegh thuộc trường đại học City Hoa Kỳ dựa nguyên lý tảng khí động lực học chế tạo thành công robot leo tường có hình dáng Hình 1.4 Hình 1.4 Các kiểu kế Robot City-Climber Bảng 1.1 Các thông số đặc trưng robot City-Climber [4] Speed Payload capacity Step Endurance (9,5v NiCd) Height 10 [m/min] 4,2 [kg] 0,01 [m] 30 [min] 0,15 [m]  Việc phát triển cấu bám dính, đánh dấu bước phát triển đột phá việc bắt chước động vật leo trèo Nghiên cứu bàn chân tắc kè nguồn cảm hứng cho việc phát triển robot leo bao gồm phiên đầu Mecho-gecko phát triển từ GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà  Irobot kết hợp với UC berkely phòng thí nhiệm PEDA, Wallbot phát triển đại học Carnegie gần Stickybot đại học Stanford Những robot lấy bàn chân tắc kè làm cảm hứng có thành công định ứng dụng leo trèo Hình 1.5 Robot stickybot Hình 1.6 Robot Rise Robot Rise lấy cảm hứng từ dán với móc ngón chân sắc nhọn di chuyển tường lỗi lõm, loại bề mặt nhẵn robot không di chuyển được, mặt khác di chuyển chậm robot phải đảm bảo chân phải bám chặt vào gờ tường GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà  Một robot leo tường khéo léo với nhiều ứng dụng tiềm tàng chế tạo Mỹ ROCR công trình sáng tạo chuyên gia thuộc Đại học Utah Robot sử dụng hai mấu, động đuôi đong đưa lắc đồng hồ để leo lên tường phủ thảm cao 2,4 mét 15 giây, vận động viên leo núi chuyên nghiệp khỉ đánh đu từ cành sang cành khác Hình 1.7 Robot ROCR  Một nhà khoa học có tên Amir Shapiro, anh làm việc trường Đại học Ben-Gurion, Israel loại robot anh thiết kế leo tường thẳng đứng, chí di chuyển qua góc tường ấn tượng không bị rơi Con robot thứ (Hình 1.8a), Shapiro lấy cảm hứng từ ốc sên (khi di chuyển tạo vệt nhầy), sử dụng keo dính lỏng để giúp bám lên mặt tường nhà Với robot thứ hai (Hình 1.8b), có phương thức leo trèo giống mèo hay động vật có móng vuốt, "chân" gồm móng vuốt sắc nhọn, giúp bám chặt vào tường hay cối Trong robot thứ (Hình 1.8c), gần giống robot thứ nhất, dùng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà chất dính để giúp bám vào tường (chỉ áp dụng nơi có bề mặt nhẵn) Con robot cuối (Hình 1.8d) sưu tập robot leo tường Shapiro có bánh nam châm, leo bề mặt có từ tính dễ dàng Với robot này, Shapiro cho biết ý tưởng, nguồn cảm hứng thiết kế cho robot trinh thám hay robot làm nhiệm vụ đặc biệt tương lai (a) (b) (d) (c) Hình 1.8: Bốn kiểu robot Amir Shapiro thiết kế GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng HVTH: Hồ Minh Phương S K L 0 [...].. .Nghiên cứu thiết kế và chế tạo robot leo tường, trần nhà DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 1.1 Các thông số đặc trưng của robot City-Climber 14 Bảng 2.1: Kết quả mô phỏng đĩa hút 25 Bảng 3.1: Kết quả mô phỏng cơ cấu hút 32 GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng ix HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế và chế tạo robot leo tường, trần nhà DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH... vực nghiên cứu robot leo tường, bám trần nhà cũng còn tương đối mới mẽ và có nhiều khó khăn thách thức Nếu được nghiên cứu thành công thì kết quả nghiên cứu sẽ được ứng dụng vào cuộc sống một cách thiết thực chẳng hạn như: robot thay con người để sơn tường, để lau cửa kính nhà cao tầng, để quét dọn trần nhà, để leo lên cao quan sát… Hình 1.2 Công nhân đang sơn tường cho một tòa nhà 1.1.2 Các kết quả nghiên. .. nhóm tác giả tại buổi nghiệm thu đã được Hội đồng Hình 1.3 Robot lau kính nhà cao tầng khoa học của tỉnh đánh giá thành công Robot lau kính do nhóm giảng viên Trường ĐHDL Lạc Hồng nghiên cứu chế tạo GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng 2 HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế và chế tạo robot leo tường, trần nhà 1.1.2.2 Kết quả nghiên cứu ngoài nước  Robot City-Climber được Jizhong Xiao and Ali Sadegh thuộc... tạo robot leo tường, trần nhà Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU, CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ĐÃ CÔNG BỐ 1.1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu Ngày nay, Robot được nghiên cứu rất nhiều để phần nào có thể thay thế sức lao động của con người Tuy nhiên có một vấn đề được đặt ra và đang là thách thức đối với người làm Robot, đó là phải thiết kế một con Robot leo. .. lớn nhất là cơ cấu bám tường, bên cạnh đó trọng lượng robot và phương thức điều khiển cũng rất được quan tâm Trọng lượng robot thì phải thiết kế làm sao càng gọn nhẹ càng tốt, GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng 1 HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế và chế tạo robot leo tường, trần nhà còn phương thức điều khiển di chuyển robot thì đòi hỏi phải có những chiến lược đường đi tốt và có khả năng tránh vật... phát triển các robot leo bao gồm phiên bản đầu Mecho-gecko được phát triển từ GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng 3 HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế và chế tạo robot leo tường, trần nhà  Irobot kết hợp với UC berkely của phòng thí nhiệm PEDA, Wallbot đã được phát triển ở đại học Carnegie và gần đây hơn là Stickybot ở đại học Stanford Những robot này lấy bàn chân tắc kè làm cảm hứng và đã có những... tường nhà Với chú robot thứ hai (Hình 1.8b), nó có phương thức leo trèo giống như mèo hay động vật có móng vuốt, 4 "chân" gồm các móng vuốt sắc nhọn, giúp bám chặt vào tường hay cây cối Trong khi đó chú robot thứ 3 (Hình 1.8c), gần giống con robot thứ nhất, cũng dùng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng 5 HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế và chế tạo robot leo tường, trần nhà chất dính để giúp bám vào tường... leo trèo Hình 1.5 Robot stickybot Hình 1.6 Robot Rise Robot Rise lấy cảm hứng từ con dán với các móc ngón chân sắc nhọn di chuyển trên tường lỗi lõm, các loại bề mặt nhẵn thì robot này không di chuyển được, mặt khác nó di chuyển chậm do robot phải đảm bảo các chân phải bám chặt vào các gờ trên tường GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng 4 HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế và chế tạo robot leo tường, trần. .. kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố 1.1.2.1 Kết quả nghiên cứu trong nước ROBOT Lau kính nhà cao tầng: Sở Khoa học - công nghệ vừa tổ chức nghiệm thu đề tài nghiên cứu chế tạo robot lau kính nhà cao tầng Đề tài này do nhóm giảng viên Trường đại học dân lập Lạc Hồng thực hiện với kinh phí 120 triệu đồng Bắt đầu triển khai từ cuối năm 2004, sau gần hai năm thiết kế và chế tạo, phần trình... thời gian dài thì rất mõi cổ, mõi mắt và dễ bị chóng mặt Trước yêu cầu và thách thức như vậy thì người ta đang cố tìm ra giải pháp để thiết kế Robot có thể thay thế con người thực hiện công việc này Về lĩnh vực làm robot thì cũng được nghiên cứu rất nhiều bởi các nhà nghiên cứu cũng như các trường cao đẳng, đại học Tuy nhiên, về lĩnh vực robot leo tường và trần nhà thì đang vấp phải một số khó khăn ... thiện trình nghiên cứu sau GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng iii HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong nghiên cứu thiết kế chế tạo robot di... Trường ĐHDL Lạc Hồng nghiên cứu chế tạo GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng HVTH: Hồ Minh Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà 1.1.2.2 Kết nghiên cứu nước  Robot City-Climber Jizhong... Phương Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot leo tường, trần nhà THIẾT KẾ CƠ CẤU HÚT 14 3.1 CHỌN VẬT LIỆU 14 3.2 THIẾT KẾ CƠ CẤU HÚT 14 3.3 MÔ PHỎNG THIẾT KẾ Ở MỤC