• Chế tạo hoàn thiện được robot gieo hạt tự động • Thiết kế được mạch Driver điều khiển động cơ • Nhóm em được tiếp xúc với khá nhiều dụng cụ hỗ trợ làm cơ khí: máy cắt tay, máy cắt sắt(nhôm) có công suất lớn, máy hàn TIG và máy hàn que, máy khoan... • Biết cách chọn bánh răng, dây dai cho phù hợp với nhu cầu của mình và cách chọn vật liệu như thế nào cho phù hợp • Biết thêm về cách sử dụng và lập trình Arduino Mega 2560R3 và nguyên lí hoạt động của động cơ DC , động cơ servo và công tắc hành trình.. • Ngoài ra còn được làm việc với phần mềm solidworks 2016 tối ưu hơn, và thiết kế được bản vẻ khá hoàn thiện với phần mềm đó.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH ROBOT GIEO HẠT TỰ ĐỘNG Sinh viên thực : LÊ VĂN VŨ NGUYỄN XUÂN ẤT Ngành : CƠ ĐIỆN TỬ Niên khóa : 2013 – 2017 Tháng 06 năm 2017 NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH ROBOT GIEO HẠT TỰ ĐỘNG Tác giả LÊ VĂN VŨ NGUYỄN XUÂN ẤT Khóa luận đề để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành Cơ điện tử Giáo viên hướng dẫn: Ths NGUYỄN LÊ TƯỜNG Ths VÕ QUANG THU Tháng 06 năm 2017 LỜI CẢM ƠN Chúng em xin trân trọng cảm ơn tất quý Thầy Cô trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM, q Thầy Cơ khoa CƠ KHÍ – CƠNG NGHỆ quý Thầy Cô môn CƠ ĐIỆN TỬ giúp đỡ trang bị cho chúng em kiến thức quý báu thời gian học tập trường để chúng em thực đề tài cách tốt Chúng em xin bày tỏ biết ơn chân thành Cô Nguyễn Lê Tường Thầy Võ Quang Thu tận tình hướng dẫn chúng em suốt trình thực đề tài Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô hội đồng dành thời gian để nhận xét góp ý cho đề tài chúng em hoàn thiện Cuối cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến người thân bạn bè động viên, ủng hộ tạo điều kiện cho chúng em suốt q trình hồn thành đề tài nghiên cứu Thành Phố Hồ Chí Minh, Ngày , Tháng Sinh Viên Thực Hiện Lê Văn Vũ Nguyễn Xuân Ất , Năm 2017 TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu : “ Nghiên cứu, thiết kế chế mơ hình robot gieo hạt tự động” tiến hành Công Ty QUYẾT THẮNG Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM, thời gian từ tháng 03 đến tháng 06 năm 2017 - Kết thu : • Chế tạo hồn thiện robot gieo hạt tự động • Thiết kế mạch Driver điều khiển động • Nhóm em tiếp xúc với nhiều dụng cụ hỗ trợ làm khí: máy cắt tay, máy cắt sắt(nhơm) có cơng suất lớn, máy hàn TIG máy hàn que, máy khoan • Biết cách chọn bánh răng, dây dai cho phù hợp với nhu cầu cách • chọn vật liệu cho phù hợp Biết thêm cách sử dụng lập trình Arduino Mega 2560R3 ngun lí hoạt động động DC , động servo công tắc hành trình • Ngồi cịn làm việc với phần mềm solidworks 2016 tối ưu hơn, thiết kế vẻ hoàn thiện với phần mềm MỤC LỤC Trang DANH SÁCH CÁC HÌNH DANH SÁCH CÁC BẢNG DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT IDE Integrated Development Environment AMF American Machine and Foundry Company NASA .National Aeronautics and Space Administration LIRMM Laboratoire d'Informatique, de Robotique et de Microélectronique de Montpellier USB Universal Serial Bus AVR Auto Voltage Regulator ARM Advanced RISC Machine BASIC BeginnerWindowss All-Purpose Symbolic Instruction Code CPU Central Processing Unit Mhz Megahertz LED Light Emitting Diode PLC Programmable Logic Controller GND Gemeinsame NormDatei TIG Tungsten Inert Gas GUI Graphical User Interfaces MATLAB MATrix LABoratory Chương MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Nước ta nước nông nghiệp sản xuất nơng nghiệp cịn lạc hậu chủ yếu sử dụng sức lao động phổ thông Nền sản xuất nông nghiệp suất thấp nước ta nước phát triển cịn nhiều khó khăn Trong năm gần với mở cửa kinh tế nước ta bước phát triển lên Với chủ trương sách nhà nước phát triển nơng nghiệp đại hóa giới hóa thay dần sức lao động thử cơng máy móc tự động Đi với chủ trương đại hóa nơng nghiệp nhà nước thành lập viện nghiên cứu nông nghiệp, trung tâm nghiên cứu trồng Trung tâm sản xuất thiết bị nông nghiệp để phục vụ cho công việc sản xuất nông nghiệp đáp ứng nhu cầu nước xuất nông sản Ngày với tiến khoa học kỹ thuật ngành điện tử, tự động hóa phát triển mạnh áp dụng vào thực tế đời sống nhiều Với phát triển nhiều máy móc phục vụ cho đời sống đời để phục vụ cho cơng việc giới hóa sản xuất nông nghiệp Trong đời sống nông thôn ngày xu hướng nguồn nhân lực rời bỏ quê hương để làm ăn xa phổ biến dẩn đến thiếu thốn nguồn lao động cho địa phương Cho nên việc giới hóa nên nơng nghiệp cần thiết Theo khảo sát chúng em biết có vùng chuyên canh rau lớn Lâm Đồng…đòi hỏi nguồn lao động lớn khâu gieo ươm hạt giống Đây khâu quan trọng đòi hỏi xác tốn nhiều thời gian nhân cơng lao động gieo phương pháp thủ công sử dụng sức lao động người Hơn vùng chuyên canh rộng lớn nên nhu cầu giống phải đáp ứng liên tục Qua trình khảo sát chúng em biết nhu cầu cần thiết bị gieo hạt tự động cần thiết Từ chúng em định đến nghiên cứu chế tạo mơ hình máy gieo hạt giống tự động sử dụng cho vườn ươm đáp ưng nhu cầu người dân Sau thời gian vào nghiên cứu, chế tạo sản phẩm thực nghiệm cho kết hoạt động tốt Với máy gieo hạt tự động thay người lao động làm công việc gieo hạt, máy gieo hạt tự động làm liên tục vài đồng hồ 1.2 Tầm quan trọng đề tài: • • • • • Góp phần vào việc giới hóa nơng nghiệp nước ta Giải nhu cầu nguồn lao động Đáp ứng nhu cầu giống cho địa phương Tiết kiệm chi phí sản xuất Nâng cao suất hiệu sản xuất 1.3 Mục tiêu đề tài: Thiết kế, tính tốn chế tạo khung phần cứng cấu robot gieo hạt Thiết kế mạch Driver điều khiển động planet như: + Điều khiển xe di chuyển tới, lùi + Điều khiển cấu gieo, gieo hạt + Điều khiển cấu cày lấp đất lên, xuống • Viết chương trình điều khiển mơ hình robot gieo hạt tự động • Khảo nghiệm chế độ hoạt động mơ hình • • 1.4 Nội dung đề tài: - Khảo sát mô hình robot gieo hạt tự động có thực tế - Thiết kế chế tạo mơ hình robot gieo hạt tự động - Điều khiển robot gieo hạt hoạt động hồn chỉnh 1.5 Đối tượng nghiên cứu +Tìm hiểu board mạch vi xử lý Arduino +Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình Arduino phần mềm IDE +Tìm hiểu driver điền khiển động DC 12V +Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động cách điều khiển động DC +Tìm hiểu xích bánh 10 Hình 4.22: Mạch driver điều khiển động thực tế 4.10 Kết khảo nghiệm: Nội dung: • • Loại hạt: hạt đậu nành Đưa vào khay, khay 150 hạt, khoảng 25gam (2 khay đối xứng tổng 300 hạt đậu nành) • Kích thước hạt: – mm • Tỉ lệ kích thước hạt đều: 95% (nhìn mắt) 62 VẤN ĐỀ Số hàng gieo (hàng) Số hạt cần gieo (hạt) Số hạt gieo (hạt) Số hạt thiế u (hạt) Phần trăm gieo hạt (%) 36 216 180 36 83.3 Vì khay thứ bị kẹt hạt từ đầu 36 216 212 98.1 Cơ cấu gieo chạy tốt 36 216 208 96.3 Cơ cấu gieo chạy tốt 36 216 214 99.1 Cơ cấu gieo chạy tốt 34 204 200 98 Cơ cấu gieo chạy tốt 36 216 214 99.1 Cơ cấu gieo chạy tốt 32 192 186 96.9 Cơ cấu gieo chạy tốt 30 180 166 14 92.2 Do bị vướng hạt với sàn gieo 34 204 202 99 Cơ cấu gieo chạy tốt 10 34 204 196 96.1 Cơ cấu gieo chạy tốt SỐ LẦN Trung bình GHI CHÚ 95.8 Bảng 4.1: Bảng khảo nghiệm độ xác cấu gieo Ghi chú: số hàng gieo dao động từ 30 – 34 động chạy không ổn - định • Số hàng gieo là: số hàng robot gieo với quãng đường 10m • Số hạt cần gieo : số hạt theo tính tốn trước= số lần gieo(i)*6 (số hàng) • Số hạt gieo được: số hạt thực tế sau lần gieo với quãng đường s=10m -Cách tính: • • • • Số hạt phải gieo(i)= Số lần gieo hạt(i)* (số hàng) Số hạt gieo được(i) = Số hạt phải gieo(i) – số hạt thiếu (i) Phần trăm(i) = (Số hạt gieo(i) * 100) / Số hạt phải gieo (i) Khoảng cách hạt đo được: 200 – 250mm 63 • Khoảng cách khảo nghiệm 10m Hình 4.23: Biểu đồ so sánh số hạt cần gieo số hạt gieo Kết luận: • Sự chênh lệch số hạt phải gieo số hạt gieo khơng đáng kể Và có tình trạng kẹt hạt kích thước hạt khơng • Sau 10 lần gieo thử nghiệm máy chạy ổn định, tỉ lệ hạt gieo trung bình 95,81% • Cơ cấu gieo hoạt động tăng, giảm khoảng cách hạt điều chỉnh nhịp nhàng 64 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận - Sau thời gian thực hiện, đề tài hoàn thành thời hạn đạt số kết sau: • Đã thiết kế, tính tốn chế tạo khung robot gieo hạt • Đã thiết kế mạch Driver điều khiển động planet như: + Điều khiển xe di chuyển tới, lùi + Điều khiển cấu gieo, gieo hạt + Điều khiển cấu cày lấp đất lên, xuống • Đã viết chương trình điều khiển mơ hình robot gieo hạt tự động • Đã khảo nghiệm chế độ hoạt động mơ hình 5.2 Đề nghị - Xây dựng khung robot có khả chịu tải trọng cao, inox hơn, giúp - robot nhẹ Nghiên cứu động cơ, sử dụng loại động có momen lớn để tải tải trọng - lớn Thiết kế mái che cho robot khỏi nắng giúp linh kiện, phận robot có - tuổi thọ cao Ngoài giúp robot hoạt động trời mưa Xây dựng khung cứng hơn, để chế tạo lưỡi cày có khả cày - đất cứng, sỏi Xây dựng mô hình hồn thiện để đưa vào sản xuất đại trà, giúp trình gieo hạt đỡ thời gian, chi phí TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 - - Tài liệu tham khảo: • Nguyễn Trọng Khải, Trịnh Kim Ngân, 2007 Robot công nghiệp Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 214 trang • Nguyễn Tấn Phúc, 2011 Tài liệu mơn học điện tử, 63 trang • Nguyễn Hữu Lộc, 2014 Cơ sở thiết kế máy Nhà xuất ĐHQG Các website tham khảo: • • Quốc Hưng, Hải Dương: Anh nông dân sáng chế robot gieo hạt, tháng 11 năm 2015, truy cập ngày 30 tháng năm 2017 66 PHỤ LỤC Bảng 1: Lựa chọn bước xích Pc theo cơng suất P Bảng 2: Áp suất cho phép [Pc] Bảng 3: Bảng số hiệu loại đai thang 67 Code arudino cho cấu gieo hoat động void setup() { // put your setup code here, to run once: //DC1 pinMode(7, OUTPUT); pinMode(33, OUTPUT); //DC2 pinMode(6,OUTPUT); pinMode(31,OUTPUT); //DC3 pinMode(5,OUTPUT); pinMode(29,OUTPUT); //DC4 pinMode(4,OUTPUT); pinMode(27,OUTPUT); //DC GIEO pinMode(3,OUTPUT); pinMode(25,OUTPUT); //CTGIEO pinMode(38,OUTPUT); pinMode(40,OUTPUT); } 68 void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: tien(); } void tien(){ analogWrite(7, 0); digitalWrite(33,HIGH); analogWrite(6, 0); digitalWrite(31, HIGH); analogWrite(5, 0); digitalWrite(29, HIGH); analogWrite(4, 0); digitalWrite(27, HIGH); while (digitalRead(38)== LOW){ analogWrite(3,50); digitalWrite(25,HIGH); } analogWrite(3,255); digitalWrite(25,LOW); delay(100); while (digitalRead(40)==LOW){ analogWrite(3,50); digitalWrite(25,LOW); } 69 analogWrite(3,255); digitalWrite(25,HIGH); delay(100); } Code arudino cho động lưỡi cày lấp đất (code cày lấp) #include #define SERVO_PIN 10 Servo gServo; void setup() { pinMode(42,OUTPUT); pinMode(44,OUTPUT); pinMode(2,OUTPUT); pinMode(23,OUTPUT); Serial.begin(9600); gServo.attach(SERVO_PIN); } void loop() { lencang(); delay(6000); xuongcang(); while(1); 70 } void lencang(){ gServo.write(30); while(digitalRead(44)==LOW) { analogWrite(2,50); digitalWrite(23,HIGH); } gServo.write(18); analogWrite(2,255); digitalWrite(23,HIGH); } void xuongcang(){ gServo.write(18); while(digitalRead(44)==LOW) { analogWrite(2,50); digitalWrite(23,HIGH); } gServo.write(30); while(digitalRead(42)==LOW) { analogWrite(2,250); digitalWrite(23,LOW); } analogWrite(2,255); digitalWrite(23,HIGH); 71 } 72 ... nghiệm chế độ hoạt động mơ hình • • 1.4 Nội dung đề tài: - Khảo sát mô hình robot gieo hạt tự động có thực tế - Thiết kế chế tạo mơ hình robot gieo hạt tự động - Điều khiển robot gieo hạt hoạt động. .. gieo hạt tự động cần thiết Từ chúng em định đến nghiên cứu chế tạo mơ hình máy gieo hạt giống tự động sử dụng cho vườn ươm đáp ưng nhu cầu người dân Sau thời gian vào nghiên cứu, chế tạo sản phẩm... chọn lọc thiết bị vật liệu phù hợp với robot • Tham khảo intrenet robot gieo hạt tự động có nước nước ngồi • Tìm hiểu cấu gieo hạt phù hợp Về thực nghiệm: • Chế tạo robot gieo hạt tự động • Tiến