Thiết kế robot vệ sinh mặt hồ sử dụng năng lượng mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN DUY UY THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI S K C 0 9 NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - - LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN DUY UY THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DUN ̣ G NĂNG LƯƠN ̣ G MĂT ̣ TRỜI NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 TP Hồ Chí Minh, tháng 05/2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - - LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN DUY UY THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605204 Hướng dẫn khoa học: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG TP Hồ Chí Minh, tháng 05/2013 THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ tên: Nguyễn Duy Uy Ngày, tháng, năm sinh: 06 – 10 – 1985 Quê quán: Hải Hƣng Giới tính: Nam Nơi sinh: Hải Hƣng Dân tộc: Kinh Địa liên lạc: 30/4, Châu Văn Liêm, Tổ 2, KP4, P Xuân Thanh, Thị xã Long Khánh, tỉnh Đồng Nai Điện thoại riêng: 0982.37.65.47 E-mail: Duyuykt85@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo: 10/2005 – 10/2010 Chính quy Nơi học: Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ khí Chế Tạo Máy Tên luận văn tốt nghiệp: Thiết kế chế tạo máy bóc vỏ hạt cà phê Bảo vệ luận án tốt nghiệp: Năm 2010 Ngƣời hƣớng dẫn: TS Trần Ngọc Hào III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Nơi công tác Thời gian 03/2010 – 06/2011 07/2011 – đến Công ty Lilama 45.4 Jsc Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG Công việc đảm nhiệm Kỹ sƣ giám sát Học viên HVTH: NGUYỄN DUY UY i THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu kết luận văn trung thực.Ngoài phần tham khảo từ tài liệu, phần thân tự nghiên cứu chƣa công bố công trình khác Tp.Hồ Chí Minh, ngày… tháng 04 năm 2013 NGUYỄN DUY UY GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY ii THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn tri ân: Tiến sĩ HUỲNH NGUYỄN HOÀNG tận tình giảng dạy, hƣớng dẫn khoa học giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Quý Thầy Cô Phòng đào tạo tất quý Thầy Cô Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, Khoa Điện, quý Thầy Cô giảng dạy suốt trình học tập Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Gia đình, anh em, bạn học viên lớp ngƣời thân giúp đỡ, đóng góp ý kiến, động viên suốt thời gian học tập Trân trọng! Tp.Hồ Chí Minh, ngày… tháng 04 năm 2013 NGUYỄN DUY UY GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY iii THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn thiết kế robot vệ sinh mặt hồ sử dụng lƣợng mặt trời Robot đƣợc thiết kế nhằm thực thi công việc vệ sinh mặt hồ bơi, hệ thống chấp hành robot gồm guồng gạt thu rác, guồng gạt đẩy nƣớc, bánh xe chân vịt để chuyển hƣớng robot, pin Mặt Trời nhƣng có chung hệ thống điều khiển Robot chủ yếuhoạt động bể bơi gia đình, khách sạn, bể bơi dịch vụ công cộng,…Với kích thƣớc bể bơi đƣợc xếp bố trí theo sơ đồ thiết kế Robot di chuyển mặt nƣớc nhờ hai đế phao, guồng gạt phía trƣớc có tác dụng thu gom rác kéo robot di chuyển, guồng gạt phía sau có tác dụng đẩy robot di chuyển nhƣng đồng thời giúp robot không bị kẹt rác, góc robot đƣợc bố trí bánh xe nhằm chống va đập thân robot vào thành bể bơi, bánh trƣớc quay để chuyển hƣớng robot vào góc bể bơi.Phía sau robot đƣợc lắp đặt hệ thống bánh láiđể chuyển hƣớng robot.Phía trƣớc robot đƣợc đặt cảm biến quang nhằm phát vật có kích thƣớc lớn.Phía thân robot có đặt cảm biến quang trở để robot nhận biết ban ngày - đêm điều giúp robot chọn chế độ hoạt động làm việc Tấm pin Mặt Trời đƣợc đặt thân robot nhằm cung cấp nƣợng cho robot hoạt động.Ngoài ra, dùng điều khiển từ xa để điều khiển robot thông qua kết nối không dây sóng RF Ứng dụng vi điều khiển PIC 18F4431 làm xử lý trung tâm để điều khiển hoạt động robot Lập trình điều khiển robot ngô ngữ C với trình biên dịch PIC C Compiler.Kiểm tra kết thực nghiệm robot thực công việc đạt đƣợc yêu cầu đặt GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY iv THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ABSTRACT Dissertation on designing robotic pool cleaner using the solar power Robotic is designed to carry out the work pool cleaning, system of robotic includes front paddlewheel, rear paddlewheel, bumper wheels, screw propeller, solar panels but share of control system Robotic primarily operates in homes, hotels, public pools, etc with dimension pool is sorted and arranged according to the diagram designer Robotic moves on surface water by float; Front paddlewheel collect leaves, dust, pollen, etc and propulsion; Rear paddlewheel of robotic is for propulsion and help the unit the reverse to back away from the obstacle; corners of robotic is placed bumper wheels, thing is going to follow the edge of the pool, any time the unit collides with a wall of the pool and they are particularly good at casing the vessle to a hard right or a hard left turn each time it encounters a wall of the pool, casing the vessle to quickly maneuver out of corners and around obstacles.Behind the robotic is placed a screw propeller to change way of the unit In front of the robotic is placed an optical sensor to detect the things large Top site of the unit is placed a resistance optical detector to identify light or dark and the thing help it to choose mode when the unit works The solar panels are placed on top site of the robotic is feeding source power to the unit Also, we can use the remote to control the robotic via wireless connection using RF waves PIC 18F4431 microcontroller applications central processor to control the operation of the robotic.Robotic controller programming in C language with the PIC C compiler The experimental results robots the work to achieve the requirements set out GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY v THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt luận văn iv Mục lục vi Danh sách hình x Danh sách bảng xiii Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu nƣớc công bố 1.1.1.Giới thiệu chung lĩnh vực nghiên cứu 1.1.2.Phân loại robot 1.1.3.Một số dạng điều khiển 1.1.4.Các kết nghiên cứu nƣớc công bố 1.2.Mục tiêu, khách thể đối tƣợng nghiên cứu đề tài 11 1.3.Nhiệm vụ đề tài phạm vi nghiên cứu 11 1.4.Phƣơng pháp nghiên cứu 12 GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY vi THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.Điều kiện ổn định vật chất lỏng 13 2.1.1.Định luật Archimede 13 2.1.2.Điều kiễn ổn định vật rắn ngập chất lỏng 13 2.2 Thiết kế cấu thu gom rác 14 2.2.1 Các nguyên lý thu gom rác 14 2.2.2 Lực tác động lên vật ngập chất lỏng chuyển động 17 2.2.3.Mô hình động học 19 2.3 Pin mă ̣t trời 20 2.3.1.Cấ u ta ̣o và nguyên lý hoạt động pin mặt trời 20 2.3.2 Các đặc trƣng pin Mặt Trời 20 2.4 Vi điều khiển 24 2.4.1.Giới thiệu vi điều khiển PIC 18F4431 24 2.4.2 Chức chân 25 2.4.3 Ngắt (interrupts) 27 2.5 Lý thuyết phần mềm – chƣờng trình điều khiển robot 27 2.5.1 Các khâu trình hoạt động robot 27 2.5.2 Phƣơng pháp điều khiển 28 Chƣơng 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO ROBOT 3.1 Thiết kế khí 31 3.1.1 Đế phao di chuyển 32 3.1.2 Áp lực thủy tĩnh lên thành phẳng phao robot chuyển động ma sát đế phẳng thân robot 33 3.1.3 Cơ cấu thu rác Robot 35 3.1.4 Tính toán công suất guồng cánh gạt 36 GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY vii THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 3.1.5 Tính toán lực tác động lên bánh lái moment trục bánh lái 41 3.1.6 Phần điều hƣớng bánh lái robot sử dụng vitme – đai ốc 44 3.1.7 Bộ phận đổi hƣớng chống va chạm robot sử dụng bánh xe cao su 49 3.2 Thiết kế điều khiển lập trình cho robot 50 3.2.1 phần cứng 50 3.2.2 Lập trình điều khiển robot 61 3.3 Tính toán diện tích pin mặt trời khả tích trữ acquy 64 3.3.1 Diện tích pin Mă ̣t Trời 64 3.3.2 Khả tích trữ Acquy 65 3.3.3 Sơ đồ hệ thống pin Mặt Trời 65 Chƣơng 4: KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 4.1 Kết cấu khí 66 4.1.1 Đế phao di chuyển 66 4.1.2 Guồng cánh gạt thu rác 66 4.1.3 Guồng cánh gạt đẩy nƣớc 67 4.1.4 Bánh lái 68 4.1.5 Bánh xe chuyển hƣớng 68 4.1.6 Khay chứa rác 69 4.2 Mạch điều khiển sử dụng robot 70 4.2.1 Mạch điều khiển robot 70 4.2.2 Khối cách ly động lực 70 4.2.3 Cảm biến IR 70 4.2.4 Cảm biến quang trở 71 4.2.5 Bộ điều khiển RF 72 GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY viii THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 4.3 Các bƣớc tiến hành thực nghiệm 73 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận 76 5.2 Hƣớng phát triển cho tƣơng lai 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC 79 GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY ix THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1 – Robot hình ngƣời hình dáng động vật Hình 1.2 – Robot không Hình 1.3 – Robot dƣới nƣớc Hình 1.4 – Robot di chuyển dạng bánh xích bánh đa hƣớng Hình 1.5 - Robot làm hồ bơi Hình 1.6 - Mô hình máy dọn rác mặt nƣớc Hình 1.7 - iRobot Verro 500 PowerScrub Hình 1.8 - Swimming pool cleaning robots – Surrey Hình 1.9 - Solar Breeze Robot Hình 1.10 - Bể bơi dịch vụ-gia đình Hình 2.1 – Các trạng thái vật chất lỏng 13 Hình 2.2 – Vị trí tâm đẩy Archimede tâm khối vật 14 Hình 2.3 - Cơ cấu gom rác theo nguyên lý nhặt rác 15 Hình 2.4 - Cơ cấu gom rác theo nguyên lý cào rác 16 Hình 2.5 - Cơ cấu gom rác theo nguyên lý sàng cát để tách rác đƣa vào thùng chứa 17 Hình 2.6 – sơ đồ lực tác dụng lên vật ngập chất lỏng 17 Hình 2.7 – Mô hình động học 19 Hình 2.8 – Nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng của pin Mă ̣t Trời 20 Hình 2.9 - Sơ đồ tƣơng đƣơng của pin Mă ̣t Trời (a) đƣờng đặc trƣng sáng pin Mặt Trời (b) 21 Hình 2.10 - Sơ đồ khố i ̣ nguồ n pin Mă ̣t Trời đơn giản 23 GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY x THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Hình 2.11 - Sơ đồ chức chân PIC 18F4431 25 Hình 2.12 - Sơ đồ cấu trúc hoạt động robot 28 Hình 2.13 - Điều khiển chu kỳ xung PWM 29 Hình 3.1 – Không gian làm việc Robot 31 Hình 3.2 - Sơ đồ lực tác dụng lên đế phao robot 32 Hình 3.3 - Sơ đồ lực tác động lên thân trƣớc robot 33 Hình 3.4 – chuyển động masát đế thành bên robot 34 Hình 3.5- Cơ cấu thu rác Robot 35 Hình 3.6 – Đế phao robot 35 Hình 3.7 – Sơ đồ lực tác dụng lên bánh lái 41 Hình 3.8 - Đồ thị xác định hệ số lực moment thủy động bánh lái 42 Hình 3.9 – Cơ cấu điều hƣớng bánh lái robot 44 Hình 3.10 – Bánh xe chuyển hƣớng chống va chạm robot 48 Hình 3.11 – Khay chứa rác 49 Hình 3.12 – Mô hình thiết kế robot đƣợc lắp ráp 49 Hình 3.13 - Sơ đồ khối hoạt động robot 50 Hình 3.14 – Sơ đồ nguyên lý mạch vi điều khiển PIC18F4431 51 Hình 3.15 – Sơ đồ nguyên lý mạch vi điều khiển PIC16F887 52 (vi điều khiển phát tín hiệu) Hình 3.16 – Sơ đồ nguyên lý mạch vi điều khiển PIC16F887 53 ( vi điều khiển nhận tín hiệu) Hình 3.17 – Sơ đồ nguyên lý mạch kiểm tra dòng áp 54 Hình 3.18 – Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị đèn báo bảng điều khiển 54 Hình 3.19 – Sơ đồ nguyên lý mạch đèn báo trạng thái 54 Hình 3.20 - Sơ đồ nguyên lý mạch động lực robot 55 GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY xi THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Hình 3.21 – Sơ đồ nguyên lý mạch thu phát cảm biến IR loại 56 Hình 3.22 – Sơ đồ nguyên lý mạch thu phát cảm biến IR loại 56 Hình 3.23 – Sơ đồ nguyên lý mạch phát vật cản 57 Hình 3.24 – Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến quang trở 57 Hình 3.25 – Sơ đồ nguyên lý mạch thu phát nRF24L01+ 58 Hình 3.26 – Sơ đồ khối nRF24L01+ 59 Hình 3.27 – Sơ đồ chân nRF24L01+ 60 Hình 3.28 – Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình 61 Hình 3.29 – Sơ đồ khối hệ thống pin Mặt Trời 65 Hình 4.1 – Guồng cánh gạt thu rác 67 Hình 4.2 – guồng cánh gạt đẩy nƣớc 67 Hình 4.3 – Cơ cấu bánh lái 68 Hình 4.4 – Bánh xe chuyển hƣớng 69 Hình 4.5 - Khay chứa rác 69 Hình 4.6 – Mạch điều khiển robot 70 Hình 4.7 – Cảm biến IR (hồng ngoại) 71 Hình 4.8 – Cảm biến quang trở 71 Hình 4.9 – Bộ thu – phát RF 72 Hình 4.10 – Pin Mặt Trời 72 Hình 4.11 – Các bƣớc thực thu gom rác robot 74 GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY xii THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 3.1 - Bảng tính lực tác động lên bánh lái moment trục bánh lái 43 GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY xiii THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI Chƣơng TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu nƣớc công bố: 1.1.1.Giới thiệu chung lĩnh vực nghiên cứu Robot có bước tiến đáng kể nửa kỷ qua Robot ứng dụng ngành công nghiệp vào năm 60 để thay người làm công việc nặng nhọc, nguy hiểm môi trường độc hại Do nhu cầu cần hòa nhập ngày nhiều với trình sản xuất phức tạp nên robot cần có khả thích ứng linh hoạt thông minh Ngày nay, ứng dụng chế tạo máy ứng dụng y tế, chăm sóc sức khỏe, nông nghiệp, đóng tàu, xây dựng, an ninh quốc phòng gia đình có nhu cầu gia tăng động lực cho robot địa hình robot dịch vụ phát triển Hình dạng robot xuất Mỹ, loại robot tay máy chép hình dùng phòng thí nghiệm vật liệu phóng xạ Vào năm 50 kỷ trước, bên cạnh tay máy chép hình khí, tay máy thương mại có chung nhược điểm thiếu di động Các tay máy cố định hoạt động không gian bị giới hạn quanh vị trí Ngược lại, mobile robot loại robot di động di chuyển từ không gian tới không gian khác cách độc lập hay có điều khiển từ xa, tạo nên không gian hoạt động linh hoạt lớn Mặc dù cấu trúc loại robot có khác nghiên cứu hướng ứng dụng dịch vụ hoạt động robot môi trường tự nhiên Với phát triển xã hội trình đại hóa nước phát triển nhiều dịch vụ hình thành làm thay đổi quan điểm robot từ robot phục vụ công nghiệp sang robot phục vụ cho nhu cầu xã hội nhu cầu cá nhân người GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 1.1.2.Phân loại robot Trong công nghiệp người ta sử dụng đặc điểm khác robot để giúp cho việc phân loại chúng dễ dàng Có yếu tố để phân loại robot sau: Theo hình dạng hình học không gian hoạt động, theo hệ robot, theo điều khiển, theo nguồn dẫn động Tuy nhiên giới hạn đề tài đề cập đến lĩnh vực nghiên cứu robot di động dùng phục vụ Robot di động hệ robot có khả thực nhiệm vụ nhiều vị trí khác với khả dịch chuyển bánh xe, xích hay chân phụ thuộc vào địa hình Đối với robot di chuyển nước, nước hay không ta cần có động cánh quạt, guồng cánh gạt, chân vịt hay động phản lực để tạo chuyển động cho robot Khả di động làm robot có nhiều ứng dụng đòi hỏi phải giải nhiều vấn đề Một vấn đề chung cần nghiên cứu loại robot di động khả xác định phương hướng robot Robot di động phân loại cách:  Phân loại theo môi trường mà chúng di chuyển:  Robot trời robot nhà Thông thường, chúng lắp bánh xe, có loại robot có chân (gồm nhiều chân) robot hình người, robot hình dạng động vật côn trùng Hình 1.1 – Robot hình người hình dáng động vật GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI  Robot không thường dùng cho phương tiện không, phương tiện không người lái Hình 1.2 – Robot không  Robot nước dùng cho phương tiện hoạt động nước, chúng hoạt động độc lập Hình 1.3 – Robot nước  Phân loại theo phương pháp di chuyển:  Robot có chân, chân giống người hay chân giống động vật - Ưu điểm lớn loại robot thích nghi di chuyển địa hình gồ ghề Hơn chúng đí qua vật cản hố, vết nứt sâu cách dễ dàng - Nhược điểm loại robot chế tạo phức tạp Chân robot kết cấu nhiều bậc tự do, nguyên nhân làm tăng trọng lượng robot, đồng thời giảm tốc độ di chuyển Các kỹ cầm, nắm hay nâng tải nguyên nhân làm giảm tốc độ cứng vững robot Robot loại linh hoạt chi phí chế tạo cao GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI  Robot di chuyển bánh xe Hình 1.4 – Robot di chuyển dạng bánh xích bánh đa hướng Bánh xe cấu chuyển động sử dụng rộng rãi công nghệ robot tự hành Các loại bánh xe có bản: + Bánh xe tiêu chuẩn: bậc tự do, quay quanh trục bánh xe điểm tiếp xúc + Bánh lái: bậc tự do, quay xung quanh khớp lái + Bánh Sweddish: bậc tự do, quay đồng thời xung quanh trục bánh xe, trục lăn điểm tiếp xúc  Robot di chuyển bánh xe kiểu guồng gạt nước hệ thống chân vịt Loại bánh xe dùng cho robot di chuyển mặt nước điều hướng hệ thống chân vịt, di chuyển nước việc điều khiển khó xác lực quán tính  Robot di chuyển bánh xích Loại robot chuyển động bánh có lắp xích xe tăng, phù hợp di chuyển địa hình phức tạp Để đổi hướng thay đổi tốc độ quay bánh xích chủ động Tuy nhiên, chuyển động xích đổi hướng xảy tượng trượt, khó điều khiển xác Một số vấn đề loại robot dễ làm hỏng bề mặt nền, đặc biệt chuyển hướng GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 1.1.3.Một số dạng điều khiển Robot điều khiển từ xa tay với phận có cần điều khiển thiết bị điều khiển khác Thiết bị điều khiển gắn trực tiếp vào robot Robot điều khiểu từ xa tự bảo vệ có khả phát tránh chướng ngại vật điều khiển giống robot điều khiển từ xa tay Có robot dùng đơn lẻ điều khiển từ xa tự bảo vệ Một vài robot tự động robot theo lộ trình Chúng theo đường sơn khắc sàn, trần nhà,… Đa số robot hoạt động theo thuật toán đơn giản giữ lộ trình xử lý trung tâm, chúng vòng qua trướng ngại vật, chúng dừng lại có vật cản đường chúng Rất nhiều mẫu loại robot bày bán FMC, EGEMIN, HK system,… Robot hoạt động độc lập với chuyển động ngẫu nhiên, chuyển động nhảy bật lên tường, tường cảm nhận cản trở mặt vật lý máy hút bụi Roomba, với cảm biến điện tử máy cắt cỏ Friendly Robotic 1.1.4.Các kết nghiên cứu nƣớc công bố Trong đề tài tập trung nghiên cứu robot vệ sinh bể bơi nên phần giới thiệu nghiên cứu có liên quan đến robot vệ sinh bể bơi  Một số nghiên cứu nƣớc: -Robot vệ sinh đáy hồ: Hình 1.5 - Robot làm hồ bơi GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY [...]... HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY xii THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 3.1 - Bảng tính lực tác động lên bánh lái và moment của trục bánh lái 43 GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY xiii THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và...THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 3.1.5 Tính toán lực tác động lên bánh lái và moment của trục bánh lái 41 3.1.6 Phần điều hƣớng bánh lái của robot sử dụng vitme – đai ốc 44 3.1.7 Bộ phận đổi hƣớng và chống va chạm của robot sử dụng bánh xe cao su 49 3.2 Thiết kế bộ điều khiển và lập trình cho robot 50 3.2.1 phần cứng... về robot từ robot phục vụ công nghiệp sang robot phục vụ cho các nhu cầu xã hội và nhu cầu cá nhân của con người GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY 1 THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 1.1.2.Phân loại robot Trong công nghiệp người ta sử dụng những đặc điểm khác nhau cơ bản nhất của robot để giúp cho việc phân loại chúng được dễ dàng Có 4 yếu tố chính để phân loại robot. .. nguyên nhân làm tăng trọng lượng của robot, đồng thời giảm tốc độ di chuyển Các kỹ năng như cầm, nắm hay nâng tải cũng là nguyên nhân làm giảm tốc độ cứng vững của robot Robot loại này càng linh hoạt thì chi phí chế tạo càng cao GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY 3 THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI  Robot di chuyển bằng bánh xe Hình 1.4 – Robot di chuyển bằng dạng... đề nữa là loại robot này rất dễ làm hỏng bề mặt của nền, đặc biệt là khi chuyển hướng GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY 4 THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 1.1.3.Một số dạng điều khiển Robot điều khiển từ xa bằng tay với các bộ phận có cần điều khiển hoặc những thiết bị điều khiển khác Thiết bị điều khiển có thể được gắn trực tiếp vào trong robot Robot điều khiểu... chân (gồm 2 hoặc nhiều chân) như robot hình người, robot hình dạng động vật hoặc côn trùng Hình 1.1 – Robot hình người và hình dáng động vật GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY 2 THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI  Robot trên không thường dùng cho các phương tiện trên không, phương tiện không người lái Hình 1.2 – Robot trên không  Robot dưới nước dùng cho các phương... khiển sử dụng trong robot 70 4.2.1 Mạch điều khiển robot 70 4.2.2 Khối cách ly và động lực 70 4.2.3 Cảm biến IR 70 4.2.4 Cảm biến quang trở 71 4.2.5 Bộ điều khiển RF 72 GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY viii THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 4.3 Các bƣớc tiến hành thực nghiệm 73 Chƣơng 5: KẾT LUẬN... 5.1 Kết luận 76 5.2 Hƣớng phát triển cho tƣơng lai 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC 79 GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY ix THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1 – Robot hình ngƣời và hình dáng động vật 2 Hình 1.2 – Robot trên không 3 Hình 1.3 – Robot dƣới nƣớc 3 Hình 1.4 – Robot. .. tác dụng lên vật ngập trong chất lỏng 17 Hình 2.7 – Mô hình động học 19 Hình 2.8 – Nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng của pin Mă ̣t Trời 20 Hình 2.9 - Sơ đồ tƣơng đƣơng của pin Mă ̣t Trời (a) và đƣờng đặc trƣng sáng của pin Mặt Trời (b) 21 Hình 2.10 - Sơ đồ khố i hê ̣ nguồ n pin Mă ̣t Trời đơn giản 23 GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY x THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT... mạch hiển thị đèn báo trên bảng điều khiển 54 Hình 3.19 – Sơ đồ nguyên lý mạch đèn báo trạng thái 54 Hình 3.20 - Sơ đồ nguyên lý mạch động lực của robot 55 GVHD: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG HVTH: NGUYỄN DUY UY xi THIẾT KẾ ROBOT VỆ SINH MẶT HỒ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Hình 3.21 – Sơ đồ nguyên lý mạch thu phát cảm biến IR loại 1 56 Hình 3.22 – Sơ đồ nguyên lý mạch thu phát cảm biến IR loại 2 56 Hình 3.23 –