Thiết kế và chế tạo robot lau chùi mặt kính pin năng lượng mặt trời

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT LAU CHÙI MẶT KÍNH PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Người hướng dẫn: TS VÕ NHƯ THÀNH Người duyệt: TS ĐẶNG PHƯỚC VINH Sinh viên thực hiện: NGUYỄN QUANG TUẤN PHẠM THÀNH ĐẠT Số thẻ sinh viên : 101140168 101140133 Lớp: 14CDT1 Đà Nẵng, 6/2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên Số thẻ SV Nguyễn Quang Tuấn 101140168 14CDT1 Cơ điện tử Phạm Thành Đạt 101140133 14CDT1 Cơ điện tử STT Lớp Ngành Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT LAU CHÙI MẶT KÍNH PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Nội dung phần thuyết minh tính tốn: a) Phần chung: STT Họ tên sinh viên Nguyễn Quang Tuấn Nội dung - Phạm Thành Đạt - Tìm hiểu số loại cấu thực tế để đưa ý tưởng tốt Đưa nguyên lí, lựa chọn cấu phù hợp để thiết kế Chế tạo hệ thống b) Phần riêng: STT Họ tên sinh viên Phạm Thành Đạt Nguyễn Quang Tuấn Nội dung Thiết kế hệ thống Solidworks, hồn thành thuyết minh Lập trình code điều khiển, gia cơng cấu khí Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): a) Phần chung: Họ tên sinh viên STT Nguyễn Quang Tuấn Phạm Thành Đạt Nội dung - Bản vẽ tổng thể 1A0 b) Phần riêng : STT Họ tên sinh viên Nguyễn Quang Tuấn Phạm Thành Đạt Nội dung - Bản vẽ sơ đồ thuật toán 1A0 - Bản vẽ chi tiết Bản vẽ sơ đồ mạch điện 3A0 1A0 - Bản vẽ sơ đồ động 1A0 Họ tên người hướng dẫn: TS Võ Như Thành Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 01/02/2019 Ngày hoàn thành đồ án: Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019 Trưởng Bộ môn Cơ điện tử Người hướng dẫn TS Võ Như Thành Thiết kế chế tạo robot lau chùi mặt kính pin lượng mặt trời LỜI NĨI ĐẦU Trải qua cách mạng công nghiệp giai đoạn thịnh vượng cách mạng công nghiệp thứ 4, giới chuyển mãnh liệt cho thấy khả ngoạn mục người việc khám phá, nghiên cứu phát minh thành tựu to lớn tất lĩnh vực, Cơ khí nói chung Cơ điện tử nói riêng khơng nằm ngồi chơi Tuy nhiên, khoa học ngày phát triển, thiết bị hệ thống cũ trở nên lạc hậu khơng đáp ứng q trình phát triển nhanh chóng ngành liên quan Để giúp cho sinh viên nắm vững kiến thức môn học giúp cho họ làm quen với nhiệm vụ thiết kế chương trình đào tạo, đồ án tốt nghiệp yêu cầu thiếu sinh viên kết chương trình đại học Đồ án tốt nghiệp có vị trí quan trọng chương trình đào tạo kỹ sư cán kĩ thuật thiết kế,chế tạo loại máy thiết bị khí phục vụ ngành kinh tế nơng nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải, điện lực …vv Sau thời gian tìm hiểu với giúp đỡ, bảo tận tình thầy giáo TS Võ Như Thành đến chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong trình thiết kế tất nhiên có sai sót thiếu thực tế kinh nghiệm thiết kế, mong bảo thông cảm quý thầy cô để thực tế sau hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, tháng Nguyễn Quang Tuấn i năm 2019 Phạm Thành Đạt CAM ĐOAN Chúng xin cam đoan nội dung đồ án chép đồ án hay cơng trình có trước Mọi giúp đỡ cho việc thực đồ án cảm ơn, thơng tin trích dẫn đồ án ghi nguồn gốc rõ ràng phép cơng bố Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Quang Tuấn ii Phạm Thành Đạt MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU i CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH HÌNH VẼ v MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Lý chọn đề tài .3 1.3 Cấu trúc đồ án .5 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ 2.1 Lựa chọn phương án thiết kế cấu bánh xe di chuyển 2.2 Lựa chọn phương án thiết kế truyền động .10 2.3 Lựa chọn phương án thiết kế cấu chấp hành 14 2.5 Tính tốn truyền chọn động .16 Tính tốn cụm bánh xe .16 2.6 Tính tốn thơng số truyền cấu chấp hành 18 18 2.6.1 Chuyển động quay quanh trục Y .18 2.6.2 Chuyển động quay quanh trục Z 20 2.6.3 Tính tốn điểm đặt xi lanh thơng số khác cấu chấp hành 21 iii 2.7 Tính tốn cấu điều hướng .23 Lựa chọn phương án 23 2.8 Tính tốn truyền bánh 25 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ BỘ PHẬN ĐIỀU KHIỂN 26 3.1 Arduino Mega 2560 R3 .26 3.2 Driver VNH3SP30-E cho động quay trục bánh xe .28 3.3 Driver TB6560 điều khiển động bước 30 3.4 Cảm biến siêu âm SRF05 .31 3.5 Cơng tắc hành trình HY – R704C 33 3.6 Động Micro Servo SG90 .34 3.7 Mạch giảm áp LM2596 .36 3.8 Mạch cầu H 37 3.9 OPTO PC817 38 3.10 Chọn acquy 39 3.11 Sơ đồ mạch tổng thể 40 3.12 Lưu đồ thuật toán điều khiển 41 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 44 4.1 Những kết đạt được: 44 4.2 Những hạn chế tồn tại: 44 4.3 Hướng phát triển đề tài: 44 PHỤ LỤC 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 iv DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Tình trạng nhiễm khơng khí Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 1.2: Sự khó khăn việc vệ sinh pin Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định Hình 1.3: Robot lau chùi pin mặt trời Vương quốc Anh……………………… Hình 1.4: Robot lau chùi pin mặt trời Nhật Bản… Hình 2.1: Sơ đồ động học phương án dùng động truyền mô men cho bánh xe thông qua truyền bánh răngLỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 2.2: Sơ đồ động học phương án dùng động truyền mô men cho bánh xe không thông qua truyền ngồi Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 2.3: Sơ đồ động học phương án dùng động truyền mô men cho hai bánh xe không thông qua truyền bánh Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định Hình 2.4: Bộ truyền đai .Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định v Hình 2.5: Bộ truyền xích Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 2.6: Bộ truyền bánh .Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định Hình 2.7: Bộ truyền trục vít bánh vít Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 2.8: Bộ truyền lựa chọn Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 2.9: Sơ đồ động học cấu tọa độ Decac Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 2.10: Sơ đồ động học cấu tọa độ cầu Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 2.11: Sơ đồ động học cấu hệ hai trục tọa độ YZZ bậc tự Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định Hình 2.12: Cụm bánh xe Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 2.13: Động quay bánh xe .Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 2.14: Tổng quan cấu chấp hành .Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định Hình 2.15: Cơ cấu xoay quanh trục Y Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 2.16: Động điều khiển quay đĩa .Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 2.17: Hai chuyển động quanh trục Z Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định Hình 2.18: Minh họa hoạt động cấu chấp hành Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 2.19: 1Biểu diễn hình học cấu chấp hành Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 2.20: Sơ đồ động cấu vít me đai ốcLỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 2.21: Cơ cấu điều hướng vít me truyền động động bước robot Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 2.22: Động bước Nema 17 Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định Hình 2.23: Cơ cấu truyền động bánh Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 3.1: Arduio Mega 2560 .Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định Hình 3.2: Các thành phần Arduino Mega Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 3.3: Driver VNH3SP30-E Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định Hình 3.4: Sơ đồ chân driver .Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 3.5: Driver điều khiển động bước TB6560 Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 3.6: Cảm biến siêu âm SRF05 Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định Hình 3.7: Sơ đồ chân Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 3.8: Cơng tắc hành trình HY – R704C Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định vi Hình 3.9: Động Servo SG90 Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 3.10: Sơ đồ kích thước SG90 .Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định Hình 3.11: LM2596 .Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 3.12: Hướng dẫn nối dây cho LM2596 Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định Hình 3.13: Mạch cầu H .Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 3.14: PC817 Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định Hình 3.15: Sơ đồ chân PC817 .39 Hình 3.16,: Sơ đồ mạch điện tổng thể………………………………………….…… 41 Hình 3.17, 3.18,3.19: Lưu đồ thuật tốn……… ……………………………42,43,44 Hình 4.1: Hình ảnh thực tế robot…………………………………………………… 45 vii Thiết kế chế tạo robot lau chùi mặt kính pin lượng mặt trời pinMode(CT2, INPUT_PULLUP); pinMode(sta, INPUT_PULLUP); pinMode(sto, INPUT_PULLUP); attachInterrupt(4, stopp, LOW); } void loop() { k1=a(); k2=b(); k3=c(); k4=d(); if(digitalRead(sta)==0) { rl=0; if ((k3>10&&k310&&k410&&k110&&k210&&k110&&k210&&k310&&k4