Thiết kế và chế tạo mẫu robot di động kích thước nhỏ (MMR)

GIỚI THIỆU CHUNG

Trong điều kiện phát triển như ngày nay thì việc thay thế con người làm việc trong môi trường độc hại hay nhỏ hẹp là rất quan trọng. Các công việc như vào trong lò hạt nhân, thông cống ngầm, làm sạch các khoang tàu,…thì việc thay thế con người bằng robot là một giải pháp rất hữu hiệu và khả thi. Trong đề tài này việc nghiên cứu và chế tạo mẫu robot có kích thước nhỏ, di chuyển dễ dàng và thực hiện các thao tác linh hoạt( MRM- Mini Mobile Robot), các thao tác này có thể là: hàn, phun sơn, tháo gắp các bộ phận cần sửa chữa, loại bỏ các chi tiết thừa v.v.v…Rôbốt thông qua kết nối với máy tính bằng dây cáp sẽ được điều khiển từ xa, ngoài ra trong thực tế rôbốt phải được lắp các hệ thống camera hay sensor dẫn đường.

Việc lựa chọn kết cấu sao cho robot nhỏ, di chuyển dễ dàng và thao tác linh hoạt là điều rất quan trọng vì thế trước khi chế tạo cần phải thiết kế mô hình của robot bằng phần mềm đồ họa. SolidWorks là một phần mềm thiết kế ba chiều được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Ưu điểm của phần mềm này là rất dễ sử dụng, thân thiện với người dùng, và dễ chỉnh sửa lại bản thiết kế khi cần thay đổi.

Khởi động Solid Works và ấn tổ hợp phím Ctrl+N hay vào thanh công cụ FILE/New hình(1.2). ♦ Part (bản vẽ chi tiết): Bản vẽ được sử dụng để tạo các chi tiết riêng lẻ, và trong một bản vẽ chi tiết ta không thể tạo được hai chi tiết.Trong thiết kế cơ khí mỗi một loại máy móc ,một cơ cấu hay một robot… thường có cấu tạo từ nhiều chi tiết khác nhau ghép lại. Mỗi bản vẽ thể hiện từng chi tiết này, và sau đó chúng được lắp ghép trên một bản vẽ khác.

♦ Assembly(bản vẽ lắp):Bản vẽ này liên kết các chi tiết trong bản vẽ lắp lại với nhau, tạo thành một cụm chi tiết hoặc một sản phẩm hoàn chỉnh. ♦ Drawing (bản vẽ kĩ thuật ): khi đã có bản vẽ chi tiết hay bản vẽ lắp ta chọn Drawing để biểu diễn các hình chiếu các mặt cắt từ bản vẽ chi tiết hay bản vẽ lắp đã có ở trên các file này có phần mở rộng là. Để thiết kế các chi tiết 3D trước hết phải có các bản vẽ phác thảo, thông thường Solid Works mặc định mặt Front làm bản vẽ phác thỏa, tùy vào kết cấu của chi tiết thiết kế mà ta tạo ra các mặt phác thảo khác nhau. Để bắt đầu vẽ phác thảo phải khởi động thanh menu Sketch trên thanh công cụ. Khi đó giao diện màn hình như sau:. Đồ án tốt nghiệp Tính toán chuyển động chương trình và thiết kế robot MMR. Khi đó ta có thể sử dụng các công cụ vẽ trên mặt phẳng của Solid Works:. o Công cụ Centerpoint Arc :Vẽ cung tròn có tâm xác định. o Công cụ Tangent Arc :Vẽ cung tròn tiếp tuyến. o Công cụ Spline : Vẽ đường cong tự do. Ta có thể chỉnh sửa hình phác thảo bằng các công cụ tương tự như trong Auto CAD:. o Công cụ Mirror : Lấy đối xứng các đối tượng qua đường Centerline. o Công cụ Trim : Được dùng để xén một đoạn của đường thẳng, hoặc đường tròn. o Công cụ Offset : Tạo một đối tương mới có các biên dạng song song và cách đều các biên dạng tương ứng cả đối tượng cũ một khoảng cách cho trước. o Công cụ Extend : Được dùng để kéo dài đối tượng cho tới khi gặp đối tượng khác. o Công cụ Linear Step and Repeat : Công cụ này được dùng để sao chép đối tượng từ đối tượng gốc thành nhiều đối tượng khác và các đối tượng đó được xắp xếp theo hàng hoặc cột. o Công cụ Circular Step and Repeat : Giống như lệnh trên nhưng quỹ đạo sao chép các đối tượng là đường tròn. Các công cụ tạo mối quan hệ giữa các đối tượng :. o Công cụ Dimension : Tạo kích thước cho đối tượng. o Công cụ Add Relation : Tạo quan hệ hình học cho các đối tượng như song song, vuông góc, trùng nhau, tiếp xúc…. Sau khi tạo hình dáng xong rồi ta sử dụng các công cụ tạo khối 3D để vẽ:. o Công cụ Extrude Base/Boss : Nó có chức năng kéo dài đối tượng vẽ phác thành vật thể khối. o Công cụ Extrude Cut : Có chức năng khoét vật thể khối theo biên dạng đã vẽ phác. Đồ án tốt nghiệp Tính toán chuyển động chương trình và thiết kế robot MMR. o Công cụ Revolve Base/Boss : Có chức năng tạo một khối Base hoặc Boss tròn xoay quanh đường Centerline. o Công cụ Sweep : Tạo các khối cơ sở, khối dựng đứng ,khoét bằng phương pháp di chuyển biên dạng trên mặt phẳng vẽ phác dọc theo một đường dẫn. o Công cụ Linear Pattens : Có chức năng sao chép một đặc điểm của mô hình thành nhiểu đăc điểm và được xắp xếp theo hàng hoặc cột. o Công cụ Circular Pattern : Có chức năng sao chép một đặc điểm của mô hình thành nhiều đặc điểm và được xắp xếp theo một đường tròn. Các công cụ hiệu chỉnh:. o Công cụ Fillet : Chức năng bo tròn các cạnh hoặc các đỉnh của đối tượng. o Công cụ Chamfer : Vát mép cạnh hoặc đỉnh của đối tượng. b) Bản vẽ lắp(Assembly). Sau khi đã thiết kế xong tất cả các chi tiết thì cần phải ghép chúng lại với nhau thành một chi tiết hay thành một máy công cụ.

Công cụ Mate : Cho phép ta tạo các ràng buộc hạn chế một bậc tự do tương đối giữa các chi tiết với nhau tức ghép các chi tiết theo một ràng buộc cụ thể theo cơ cấu và máy cụ thể. Từ mô hình cơ bản trên chúng em đã thiết kế từng khâu, trong quá trình thiết kế cơ khí của robot MMR em đã được giao trách nhiệm quan trọng nhất là thiết kế phần xe. Khung xe (hình 2.3) được ghép với nhau bởi các thanh nhôm. Để liên kết các thanh nhôm này lại với nhau ta dùng vít hoặc định tán. a) Tấm bọc ở gầm xe được làm từ tôn chiều dày của loại tôn đã chọn là 0.3mm. Đồ án tốt nghiệp Tính toán chuyển động chương trình và thiết kế robot MMR. Ta ghép phần khung xe và tấm bọc ngoài này vào như hình 2.5 và được lắp chặt nhờ đinh tán. Đồ án tốt nghiệp Tính toán chuyển động chương trình và thiết kế robot MMR. Đồ án tốt nghiệp Tính toán chuyển động chương trình và thiết kế robot MMR. d)Bánh : Sau khi đã nắp xong các chi tiết của xe ta phải đi lắp các bánh.

Để điều khiển xe chạy theo các hướng thì ta bố trí 2 động cơ bước gắn trực tiếp vào 2 bánh lớn và lắp vào xe (hình 2.11). Khi các chi tiết của xe đã thiết kế và lắp đặt xong thì phần khoảng trống trong xe là nơi đặt các thiết bị điều khiển (hình 2.13).