Thiết kế hệ thống Robot leo cầu thang dựa trên cơ điện tử

Các thành phần chính của Robot leo cầu thang

Thành phần cơ khí: Bao gồm bánh đai, khung để giữ kết cấu của Robot, Và bộ quan trọng nhất để Robot có thể leo được cầu thang là phần cơ cấu càng để khi gặp cầu thang thì ở những bậc đầu tiên càng sẽ nâng một phần giúp robot có thể leo cầu thang dễ dàng. Thành phần điều khiển: Có vai trò điều khiển robot di chuyển theo ý muốn của con người. Thành phần điều khiển bao gồm cơ cấu truyền động dung để truyền động giữa các trục, bộ vi điều khiển giúp robot có thể giao tiếp không dây với người điều khiển, thiếp bị camera giám sát quá trình di chuyển, thiết bị định vị GPS giám sát vị trí của robot, cảm biến giám sát tốc độ di chuyển của Robot, cảm biến nhiệt độ giám sát môi trường xung quanh của Robot.

Lên ý tưởng thiết kế

Giao diện này có thể bao gồm một màn hình cảm ứng và các nút điều khiển để người điều khiển cú thể dễ dàng tương tỏc và theo dừi hoạt động của robot. - Tích hợp công nghệ thông tin: Sử dụng hệ thống định vị GPS để xác định vị trí và lập kế hoạch di chuyển. Các cảm biến hình ảnh và video sẽ được sử dụng để thu thập thông tin về môi trường xung quanh và truyền về cho người điều khiển.

- Bảo trì và sửa chữa dễ dàng: Thiết kế robot với các bộ phận có thể thay thế dễ dàng và có sẵn trên thị trường. Hướng dẫn sửa chữa chi tiết sẽ được cung cấp để người dùng có thể tự thực hiện bảo trì và sửa chữa cơ bản. - An toàn và bảo mật: Tích hợp cơ chế cảnh báo va chạm và dừng tự động để đảm bảo an toàn trong quá trình hoạt động.

- Chi phí và hiệu quả kinh tế: Tối ưu hóa thiết kế để giảm thiểu chi phí sản xuất và vận hành, đồng thời vẫn đảm bảo chất lượng và hiệu suất cao. Tính toán cẩn thận về giá trị gia tăng và lợi nhuận để đảm bảo sự cạnh tranh và thị trường chấp nhận.

Thiết lập danh sách yêu cầu

- Giao diện robot: Phát triển một giao diện người dùng thân thiện để điều khiển robot. Đồng thời, mã hóa dữ liệu và cung cấp cơ chế xác thực để bảo vệ thông tin người dùng.

Danh sách yêu cầu cho Robot leo cầu thang

Chất liệu làm khung: đảm bảo độ cứng, độ bề cao, có khả năng chịu va đập, chịu được nhiệt đô cao. Chất liệu đảm bảo độ ma sát cao, chuyển động êm, nhẹ nhàng, độ đàn hồi cao. -Cảm biến: Thu thập các thông tin hoạt động của robot và môi trường bên ngoài.

-Camera: giúp người điều khiển quan sát quá trình di chuyển của Robot và đưa ra tín hiệu điều khiển. -Màn hình: Hiển thị quá trình di chuyển của robot, các thông tin của cảm biến. -Thay thế và tháo lắp các bộ phận dễ dàng Thiết kế tối giản, dễ sử dụng, thân thiện với người dùng.

THIẾT KẾ SƠ BỘ

- Cảnh báo pin yếu. - Cảnh báo phạm vị hoạt động. - Cảnh báo vượt cản. - Lắp ráp kín không bị lọt bụi bẩn vào bên trong. - Hình thức sản xuất: sản xuất hành loạt. - Các bộ phận thân thiện với môi trường Bảo trì:. - Dễ dàng thao lắp, thay thế các linh kiện hỏng. Giai đoạn 2 : Chuyển đổi dữ liệu định lượng thành dữ liệu định tính và giảm chúng thành các tuyên bố thiết yếu:. - Góc nghiêng địa hình cầu thang + Năng Lượng:. - Có bình điện tích trữ năng lượng - Thời gian sạc. - Robot chịu được va đập. - Không gian xung quang trong điều kiện thiếu và đủ sáng - Môi trường. - Bộ điều khiển từ xa: Có màn hình hiển thị thông tin + An toàn:. - Cảnh báo và tự tránh vật cản. - Cảnh báo môi trường làm việc quá nhiệt và độ ẩm cho phép - Cảnh báo khi đi quá phạm vi hoạt động. - Thay thế và tháo lắp các bộ phận dễ dàng - Thiết kế tối giản, dễ sử dụng. + Quản lí chất lượng:. - Thử nghiệm các yêu cầu trong danh sách yêu cầu - Thử nghiệm tính ổn định của hệ thống theo thời gian + Lắp ráp:. - Lắp ráp kín đảm bảo cho robot không bị thấm nước khi đi vào địa hình ngập lụt hoặc thời tiết mưa. Giai đoạn 3 : Trong mức độ nhất định, khái quát lại kết quả bước trước - Vận tốc. - Bình tích điện - Thời gian hoạt động - Robot điều khiển từ xa. - Giám sát môi trường, địa hình. Giai đoạn 4 : Hình thành vấn đề theo các thuật ngữ trung lập về giải pháp Thiết kế robot leo cầu thang và thu thập dữ liệu môi trường. Thiết lập cấu trúc chức năng a) Chức năng tổng thể. - Khái quát chức năng tổng thể của Robot leo cầu thang. Đối tượng Đối tượng. Hình 2.1.Chức năng tổng thể của robot leo cầu thangHình 4.1.1-2: Chức năng tổng thể của robot leo cầu thangHình 2.1.Chức năng tổng thể của robot leo cầu thang. Sơ đồ cấu trúc chức năng tổng thể của robot leo cầu thang. Điện năng Ngắt điện khi Điện năng quá tải. Ổn định nguồn. Ổn định nguồn điện. Cơ năng Trục bánh Cơ năng. Truyền động Leo cầu thang. Giảm tốc b) Các chức năng con - Bảo vệ hệ thống điện. Các nguyên tắc làm việc được kết hợp thành các biến thể được biểu diễn như trong bảng 1.1. Cụ thể những nguyên tắc được đặt ký hiệu cùng màu sẽ tạo thành một biến thể.

Theo bảng 1.1 ta có thể thấy có ba biến thể với ba màu khác nhau được chọn ra tương ứng màu đỏ (biến thể 1), màu vàng (biến thể 2) và màu xanh (biến thể 3) Từ đây ta xét tới tính khả thi của các biến thể vừa được tạo ra. Để lựa chọn ra được biến thể phù hợp nhất, ta tiến hành xây dựng các tiêu chí để đánh giá và so sánh các biến thể. Tuy nhiên độ phức tạp và quan trọng của các tiêu chí để đánh giá là khác nhau, vì thế để có thể bao quát và 25.

Số điểm bên trái (W) là độ quan trọng của tiêu chí với tổng hệ thống. Kết luận: Qua quá trình đánh giá ta thấy biến thể số 3 có số điểm đánh giá cáo nhất và xếp hạng tổng thể tốt nhất. Điều đó cơ bản chứng tỏ biến thể 3 được tối ưu tốt nhất đối với các tiêu chí đề ra.

Biến thể 3 do đó đại diện cho một giải pháp nguyên tắc tốt để bắt đầu giai đoạn thiết kế cụ thể.

THIẾT KẾ CỤ THỂ

Xây dựng các bước thiết kế cụ thể 1. Tạo sơ đồ hệ thống

Mạch cảm biến góc nghiêng Tilt Switch SW520 được sử dụng để phát hiện góc nghiêng (tilt) hoặc rung động (vibration) của ROBOT, cảm biến xuất tín hiệu dạng Digital với biến trở điểu chỉnh độ nhạy cảm biến rất dễ sử dụng. Tên sản phẩm: Cảm biến góc nghiêng Tilt Switch SW520. Tín hiệu đầu ra Digital TTL. Chức năng điều khiển a) Tay cầm điều kiển.