Thiết kế hệ thống Cơ điện tử Robot vượt địa hình phục vụ trong quân sự

Giới thiệu robot vượt địa hình

Robot là một loại máy có thể thực hiện công việc một cách tự động bằng sự điều khiển của máy tính hoặc các vi mạch điện tử được lập trình. Robot được lập trình sẵn theo một trình tự nhất định và sử dụng mục đích phục vụ công việc lắp ráp, sản xuất hoặc chế biến sản phẩm. Robot hỗ trợ rất nhiều cho con người, đặc biệt là trong những môi trường khắc nghiệt, độc hại và nguy hiểm.

Trong đó, Robot vượt địa hình có nhiều lợi ích trong quân sự, trong nghiên cứu. Nó có khả năng thăm dò những khu vực mà con người không đến được thậm chí trong khám phá vũ trụ. Cộng với nhu cầu con người ngày càng cao, tiềm năng ứng dụng của robot địa hình quân sự càng rộng lớn.

- Kiểm tra trong các môi trường nguy hiểm, khắc nhiệt những nơi nhiễm khí độc, môi trường nước, các đường ống ngầm…. - Một ưu điểm khác của robot địa hình quân sự phải kể đến là tính linh hoạt và thích nghi khi làm việc ở những vị trí và địa hình khác nhau, điều này mở ra cho robot vượt địa hình quân sự có thêm nhiều ứng dụng mới.

Lên ý tưởng thiết kế

Đảm bảo rằng giá thành sản xuất và vận hành robot là hợp lý và cạnh tranh trên thị trường. Tìm hiểu về giá trị gia tăng mà robot có thể mang lại cho khách hàng và tính toán kỳ vọng về lợi nhuận để đảm bảo rằng sản phẩm có thể được thị trường chấp nhận và mang lại lợi ích kinh tế.

Thiết lập danh sách yêu cầu

- Thay thế và tháo lắp các bộ phận dễ dàng - Thiết kế tối giản, dễ sử dụng. - Thử nghiệm các yêu cầu trong danh sách yêu cầu - Thử nghiệm tính ổn định của hệ thống theo thời gian.

THIẾT KẾ CỤ THỂ

Bố trí hình học không gian là một bước quan trọng để hình thành lên các bước phía sau, bước này cũng giống như phác thảo lên hình dạng, kích thước tổng thể của sản phẩm. Mạch điện được thiết kế theo sơ đồ như hình, bao gồm mạch nguồn, mạch điều khiển, mạch công suất, cảm biến, mạch truyền thông,…. - Cảm biến siêu âm HC sử dụng sóng siêu âm để quét các vật cản phía trước và phản hồi lại tín hiệu tới Arduino để tránh va chạm với các vật cản, đồng thời đo khoảng cách tới vật thể phía trước.

- Module GPS chứa chip GPS phát tín hiệu tới vệ tinh nhằm phát đi tín hiệu về vị trí tới thiết bị thông minh, giúp xác định vị trí của robot nhằm dễ dàng tìm kiếm và định vị vật thể. - Module Bluetooth dựa trên công nghệ Bluetooth giúp truyền tín hiệu giữa các thiết bị có kết nối với nhau, giúp kết nối robot và các thiết bị có thể sử dụng kết nối bluetooth khác như smartphone, tay cầm thông minh, giúp điều khiển robot dễ dàng và linh hoạt. Và arduino có nhiệm vụ kết nối các linh kiện và phân chia nhiệm vụ cùng với xử lý các câu lệnh cho từng linh kiện khác nhau.

Trong kỹ thuật, bản vẽ 3D biểu diễn đối tượng là không thể thiếu, nó thể hiện một cách trực quan nhất thông tin về kích thước, hình dáng của sản phẩm. Điểm tích hợp của module này có thể kết nối và sử dụng được với các thiết bị thông minh như smartphone, tay cầm thông minh. Module Bluetooth thu phát HC-05 được thiết kế nhỏ gọn ra chân tín hiệu giao tiếp cơ bản và nút bấm để vào chế độ AT COMMAND, mạch được thiết kế để có thể cấp nguồn và giao tiếp qua 3.3VDC hoặc 5VDC, thích hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau: Robot Bluetooth, điều khiển thiết bị qua Bluetooth,….

Vậy nên module có thể ghép nối giữa các thiết bị cho phép sử dụng Bluetooth như Smartphone, tay cầm chơi game thông minh. Mạch OV7670 Camera Module chứa cảm biến hình ảnh dạng CMOS OV7670 giúp thu hình ảnh từ môi trường và truyền đến Vi điều khiển qua giao tiếp Serial Camera Control Bus (SCCB) để thực hiện các ứng dụng như chụp hình, quay video, xử lý ảnh,.., cảm biến có thế lưu hình ảnh với tốc độ 30fps. Động cơ servo SG90 có kích thước nhỏ, là loại được sử dụng nhiều nhất để làm các mô hình nhỏ hoặc các cơ cấu kéo không cần đến lực nặng, có thể dễ dàng điều khiển góc quay bằng phương pháp điều độ rộng xung PWM.

Module Định Vị GPS, với độ nhạy cao, tiêu thụ điện năng thấp, kích thước nhỏ, độ nhạy theo dừi cao lớn của nú lớn to lớn vị trớ của nú bao phủ, nơi mụ-đun bỡnh thường GPS không định vị, chẳng hạn như ngày đô thị chật hẹp rỗng, dày đặc Môi trường rừng rậm, có thể được định vị với độ chính xác cao. Module Định Vị GPS kích thước nhỏ gọn, thích hợp cho xe hãng, thiết bị cầm tay như PDA, giám sát phương tiện, video máy ứng dụng và hệ thống định vị di động khác. Để đảm bảo hệ thống có thể hoạt động liên tục trong 3h trở lên chúng ta cần chọn nguồn cấp có dung lượng lớn hơn 21Ah như tính toán ở trên.

Trong đề tài robot hoạt động ở chế độ điều khiển bằng tay, người dùng có thể dùng điều khiển và giám sát vị trí của robot trên màn hình. Người dùng gửi tín hiệu điều khiển đến robot, nếu có vật cản robot sẽ không di chuyển và chờ lệnh tiếp theo cảu người dùng.