Đề tài robot bắn pháo hoa

I TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỐNG KHOA CƠ ĐIỆN ĐỀ TÀI NGHIỆN CỨU KHOA HỌC ROBOT BẮN PHÁO HOA Nhóm thực hiện: Nguyễn Vũ Quỳnh Lê Phương Long Biên Hòa, 16/06/2010 I ROBOT BẮN PHÁO HOA Lời Nói Đầu Trong những năm gần đây với những tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ và kỹ thuật, đặc biệt trong lĩnh vực robot, các robot tự hành hầu hết được thiết kế để làm việc trong môi trường bình thường, một số khác thì được thiết kế để phục vụ trong công nghiệp, trong quân sự. trong y học . Xuất phát từ ý tưởng thiết kế robot phục vụ trong lĩnh vực gi ải trí. Nhóm nghiên cứu đã thiết kế Robot Bắn Pháo Hoa để phục vụ cho các lễ hội, các hội nghị và các sự kiện quan trọng trong năm của trường Đại Học Lạc Hồng. Đề tài ‘Robot Bắn Pháo Hoa ‘ là một trong những đề tài đặc trưng của ngành Cơ – Điện Tử , vì vậy đã được chọn làm đề tài nghiên cứu khoa học. Đề tài gồm 3 phần : - Giới thiệu khái quát v ề đề tài. - Lý thuyết 1. Tổng quan về cầu thang. 2. Kiến trúc của robot 3. Hệ thống cơ của robot 4. Thiết kế hệ thống bắn pháo hoa 5. Bài toán hình học và động lực học 6. Tính toán hệ thống bánh răng theo chi tiết máy 7. Khái quát về động cơ 8. Khái quát về nguồn điện một chiều. 9. Giới thiệ u các phần tử điện trong mạch. 10. Các cảm biến 11. Truyền dẫn dữ liệu không dây II 12. Giới thiêu hệ thống điều khiển - Thi công Nhóm thực hiện Nguyễn Vũ Quỳnh , Lê Phương Long Keywords: ĐH Lạc Hồng, Robot Bắn Pháo Hoa III Lời Cảm Ơn Trước tiên, tôi muốn nói lời cảm ơn tới thầy Trần Hành hiệu trưởng trường Đại Học Lạc Hồng, ông đã giúp đỡ và động viên trong suốt quá trình làm đề tài Robot Bắn Pháo Hoa. Cảm ơn chương trình Robocon Techshow 2010 đã hỗ trợ và tạo điều kiện cho Robot Bắn Pháo Hoa được trình diễn để chào đón tất các đội trong Robocon Việt Nam 2010. Cảm ơn tất cả các bạn sinh viên đã nhiệ t tình giúp đỡ trong suốt quá trình diễn ra triển lãm và cá lễ hội tại trường Đại Học Lạc Hồng. IV Mục Lục Lời Nói Đầu I Lời Cảm Ơn III Mục Lục IV Hình Ảnh VII Bảng Biểu X Chương 1: Giới Thiệu 1 Chương 2: Cầu Thang 4 Chương 3: Khái Quát Động Cơ Điện Một Chiều 6 3.1 Giới Thiệu về Động Cơ điện một chiều và tầm quan trọng của nó: . 6 3.2 Cấu tạo của động cơ điện một chiều: 6 3.3 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều 8 3.4 Đặc tính của động cơ một chiều: 9 3.5 Nguyên tắc điều chỉnh động cơ điện một chiều . 13 3.6 Khởi động động cơ điện một chiều 13 3.7 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều . 14 Chương 4: Cảm Biến 16 4.1 Cảm biến siêu âm : . 16 4.2 Cảm biến Laser : . 16 4.3 Cảm biến Camera : . 17 4.4 Cảm biến Encoder : 17 4.5 Cảm biến La Bàn : 17 Chương 5: Hệ Thống Cơ Của Robot 18 5.1 Thiết Kế Thân Của Robot . 18 V 5.2 Mô tả Hệ Thống Cơ : 20 5.3 Thiết Kế Hệ Thống Bắn Pháo Hoa: 22 Chương 6: Thiết Kế Bộ Răng Trụ Răng Thẳng 26 6.1 Định ứng suất tiếp xúc cho phép. . 26 6.2 Ứng suất uốn cho phép. 26 6.3 Sơ bộ chọn hệ số tải trọng k=1,3. . 27 6.4 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng. . 27 6.5 Tính khoảng cách trục A. . 27 6.6 Định chính xác hệ số tải trọ ng k . 27 6.7 Xác định mô đun, số răng, góc nghiêng của răng và chiều rộng bánh răng . 27 6.8 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng : . 28 6.9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian ngắn. 28 6.10 Các thông số hình học của bánh răng [3]. 29 Chương 7: Giới Thiệu Lý Thuyết Về Mạch Điều Khiển Từ Xa Của Thiết Bị 30 7.1 T ổng quan . 30 7.2 Cấu trúc bộ nhớ và cổng vào ra 32 7.3. Cổng vào ra 36 7.4 Bộ định thời của AT mega8 [1] . 38 7.5 Cấu trúc ngắt của ATmega8 . 44 7.6 Các bộ phận ngoại vi khác 50 7.7 Bộ truyền dữ liệu nối tiếp USART 53 7.8 Hệ thống xung CLOCK và lập trình bộ nhớ ON – CHIP . 55 7.9 Ngôn Ngữ C cho AVR . 56 7.10 Cấu trúc lựa chọn Switch 68 7.11 Phương pháp và phần mềm nạp cho ATmega8 74 7.12 Phần mềm nạp 80 7.13 Thiết kế mạch điều khiển từ xa cho chip AVR ATMEGA8 84 VI Chương 8: Kết Quả 87 8.1 Kết quả nghiên cứu: 87 8.2 Hướng phát triển đề tài: 87 Tài Liệu Tham Khảo 88 Appendix 89 VII Hình Ảnh Hình 1-1. Robot dò tìm .1 Hình 1-2. Robot điều khiển giao thông .2 Hình 1-3. Robot bắn pháo hoa .3 Hình 1-4. Robot bắn pháo hoa .3 Hình 3-1. Cấu tạo của động cơ điện một chiều 7 Hình 3-2. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều .9 Hình 5-1. Robot di chuyển bằng chân 18 Hình 5-2. Robot di chuyển bằng bánh xe .19 Hình 5-3. Robot di chuyển bằng xích .19 Hình 5-4. Robot di chuyển bằng bánh xích 20 Hình 5-5. Robot di chuyển bằng bánh răng hành tinh 20 Hình 5-6. Hệ thống cơ của robot bắn pháo hoa 21 Hình 5-7. Nguyên lý ăn khớp .21 Hình 5-8. Ổ đỡ thân chính của robot 22 Hình 5-9. Thân trụ chính của robot 23 Hình 5-10. Cách lắp thân trụ chính và động cơ kéo 23 Hình 5-11. Ổ đỡ dẫn hướng 76*76 .24 Hình 5-12. Cách lắp thân trụ chính nâng hạ 50*50 24 Hình 5- 13. Cách lắp thân trụ chính nâng hạ 38*38 .25 Hình 5-14. Cách lắp bệ bắn pháo hoa .25 Hình 7-1 Hình ảnh các loại AVR .31 Hình 7-2 Sơ đồ khối cấu trúc vi điêu khiển AVR 32 Hình 7-3 Tổng quan chế độ hoạt động boot loader .33 Hình 7-4 . Thanh ghi EEAR 34 Hình 7-5 . Thanh ghi EEDR 35 Hình 7-6 . Thanh ghi EECR 35 Hình 7-7 . Bản đồ bộ nhớ Atmega128 .36 Hình 7-8 . Thanh ghi DDRA .37 Hình 7-9 . Thanh ghi PORTA .38 VIII Hình 7-10 . Thanh ghi PINA .38 Hình 7-11 Sơ đồ bộ định thời 1 .39 Hình 7-12. Sơ đồ ngõ ra khối 41 Hình 7-13 Sơ đồ khối bộ định thời 0 .42 Hình 7-14. Sơ đồ khối bộ định thời 2 43 Hình 7-15 Các Ngắt Lồng Nhau 47 Hình 7-16. Thanh ghi EICRA .48 Hình 7-17. Thanh ghi EICRB 49 Hình 7-18. Thanh ghi EIMSK .49 Hình 7-19. Thanh ghi EIFR .49 Hình 7-20. Thanh ghi MCUCR .50 Hình 7-21 Sơ đồ giản lượt của bộ so sánh tương tự 50 Hình 7-22 Sơ đồ khối đơn giản bộ ADC .52 Hình 7-23 Sơ đồ ngõ vào vi sai [5] 53 Hình 7-24 Sơ đồ khối bộ USART .55 Hình 7-25. Sơ đồ hệ thống xung clock cho Atmega8 .56 Hình 7-26. Chương trình lập trình ATmega8 71 Hình 7-27 Giao diện lập trình của phần mềm CodeVisionAVR .72 Hình 7-28 Các tạo một project trên CodeVision .72 Hình 7-29 Các Bước Thực Hiện 72 Hình 7-30. Các bước thực hiện 73 Hình 7-31 Cách chọn loại AVR 73 Hình 7-32 Các bước thực hiện .74 Hình 7-33. Hiển thị nhận khi cắm mạch nạp .75 Hình 7-34 Các bước cài đặt .76 Hình 7-35 Các bước cài đặt .77 Hình 7-36 Các bước cài đặt .77 Hình 7-37. Thoát cài đặt 77 Hình 7-38. Cài đặt xong chương trình .78 Hình 7-39. Setup cổng COM .78 Hình 7-40. Cách setup cổng COM 79 Hình 7-41. Cách hiệu chỉnh port .79 Hình 7-42. Cách setup cổng COM 3 .80 IX Hình 7-43. AVR program 81 Hình 7-44. Hiệu chỉnh bits 82 Hình 7-45. Lỗi khi nạp 82 Hình 7-46. Lỗi khi nạp 83 Hình 7-47. Sơ đồ mạch ATmega8 trên Capture (phần mềm Orcad) .84 Hình 7-48. Sơ đồ mạch in trên layout, Hình 7-49. Mạch thực tế 85 Hình 7-50. Bộ thu (phát) từ xa của thiết bị .85 Hình 7-51. Sơ đồ mạch động lực 86