III. Kết luận
2. Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu và giải quyết
- Kết cấu cơ khí: robot hiện tại sử dụng kết cấu vỏ dạng tròn, vỏ chịu lực và đỡ các bộ phân trong thân robot; kết cấu này làm kích thước bề rộng của robot khá lớn, đồng thời việc lắp ráp robot cũng khó khăn hơn kết cấu dựa trên trục.
Khắc phục: Nghiên cứu kết cấu cơ khí dựa trên trục, rút gọn các chi tiết thành phần để giảm kích thước cho robot
- Nghiên cứu thêm các giải pháp vệ sinh: như truyền động đầu công tác bằng trục mềm, hay sử dụng khí nén,… MCU Module driver DRV8000 LED test Nguồn 5V-3.3V Module CAN ADC
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM
123
- Mạch điện chưa thử nghiệm bộ cảm biến IMU, chưa thử nghiệm mạch control đọc lệnh điều khiển thông qua gamepad.
Nguyên nhân: Thời gian hạn hẹp.
Khả năng tự nghiên cứu còn kém.
- Chưa lập trình điều khiển cho robot, mạch điều khiển chỉ mới chạy không tải, cần lập trình giải thuật điều khiển đáp ứng phù hợp với những thay đổi về tải khi robot hoạt động.
Nguyên nhân: Thời gian hạn hẹp.
Chưa chế tạo được mô hình thực tế. - Chưa thiết kế lắp đặt camera quan sát.
Nguyên nhân: Thời gian hạn hẹp.
Khắc phục: bằng giải pháp thay đổi kết cấu cơ khí dựa trên trục, lắp đặt camera trên đầu trục và có thể đi dây trong lòng trục rỗng.
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM
121
CHƯƠNG 5:
THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM I. MÔ HÌNH THIẾT KẾ MÔ PHỎNG ROBOT:
Để tài thực hiện mô hình 3D robot trên Solidworks để bố trí, kiểm tra không gian lắp ráp các thành phần của robot; đồng thời mô phỏng chuyển động của robot trong đường ống để kiểm tra hoạt động của robot, khắc phục chỉnh sửa các cơ cấu, tối ưu hoạt động của robot.
Mô hình thiết kế như sau:
1. Mô hình 3D tổng thể robot:
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM
122
2. Cụm chi tiết chân:
Hình 5.2: mô hình Solidworks mô phỏng cụm bánh xe.
3. Cụm chi tiết cam:
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM
123
4. Cụm đảo chiều:
Hình 5.4: mô hình Solidworks mô phỏng cụm đảo chiều.
5. Bố trí vị trí tương quan các cụm chi tiết:
Tay đánh => (bánh cam chân trước) => (bộ đảo chiều) => (bánh cam chân sau)
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM
124
II. MẠCH ĐIỆN THỬ NGHIỆMTHỰC TẾ:
Chế tạo thử nghiệm các mạch điện theo thiết kế, để đánh giá khả năng làm việc để có thay đổi phù hợp với yêu cầu hoạt động của robot.
1. Mạch nguồn:
- Sử dụng nguồn độc lập: tiến hành thử nghiệm chạy tải trên một bộ nguồn độc lập, ta có kết quả thực tế như bảng sau:
Điện áp vào Điện áp ra Tải thử nghiệm Dòng tải Nhiệt độ IC 25V-31,5V 24V±0,5% Động cơ 100W-24V, chạy không
tải 0,43A 40
oC 25V-31,5V 24V±0,5% Động cơ 100W-24V, giữ động cơ
không quay 2,94A 75
oC 25V-31,5V 24V±0,5% Động cơ 6W-24V điều khiển chân
robot, không tải 0,07A 33
oC 25V-31,5V 24V±0,5% Động cơ 6W-24V điều khiển chân
robot, giữ động cơ không quay 0,67A 43
oC 24V±0,5% 5V Mạch Slave điều khiển động cơ
chân robot 0,03A 31
oC - Nối song song 2 bộ nguồn 24V với nhau:
Điện áp vào Điện áp ra Tải thử nghiệm Dòng tải Nhiệt độ IC 25V-31,5V 24V±0,5% Động cơ 100W-24V, chạy không
tải 0,42A 37
oC 25V-31,5V 24V±0,5% Động cơ 100W-24V, giữ động cơ
không quay 2,95A 64
oC - Kết quả thử nghiệm cho thấy, mạch nguồn hoạt động ổn định.
Hình 5.6: Mạch nguồn thử nghiệm.
Nguồn ổn áp 24V-3A Nguồn hạ áp
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM
125
2. Mạch Slave điều khiển động cơ:
- Giao tiếp CAN: truyền nhận tốt. - Giao tiếp RS232: truyền nhận tốt. - ADC: hoạt động tốt.
- Driver điều khiển động cơ:
+ Thử nghiệm quá tải: Thử nghiệm với động cơ điều khiển động cơ chân, giữ chặt động cơ không quay, duty 100%, dòng tải 0,71A, nhiệt độ IC driver lên 45oC. Mạch vẫn hoạt động ổn định.
+ Thử nghiệm đáp ứng động cơ: thử nghiệm với động cơ KM3448A-GGM 6W-24V, encoder 256p/r; điều khiển vận tốc động cơ, gây nhiễu bằng cách dùng kìm kẹp trục động cơ. Kết quả được trả về matlab qua chuẩn truyền RS232 và biểu diễn trên đồ thị sau với thời gian lấy mẫu 0,06s:
Hình 5.7: Đồ thị đáp ứng vận tốc module điều khiển động cơ.
Từ đồ thị ta thấy vận tốc động cơ điều khiển khá ổn định, dao động trong khoảng ±2vòng/phút so với vận tốc yêu cầu, đáp ứng khá nhanh.
Kết quả thu được cho thấy mạch chạy khá ổn định. Tùy theo bài toán và tải điều khiển thực tế của robot có thể áp dụng các giải thuật điều khiển để đáp ứng tốt yêu cầu đặt ra.
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM
126
Hình 5.8: Mạch Slave điều khiển động cơ thử nghiệm.
II. KẾT LUẬN:
1. Các vấn đề đã giải quyết:
- Nghiên cứu cải tiến đường ống cho phù hợp với hoạt động của robot. - Thiết kế robot vệ sinh đường ống phù hợp với yêu cầu đặt ra.
- Thiết kế hệ thống điều khiển, mạch điện phù hợp với yêu cầu làm việc và bố trí trong robot đã thiết kế cơ khí.
- Thử nghiệm mạch nguồn ổn áp, mạch Slave điều khiển động cơ, giao tiếp CAN hoạt động ổn định.
2. Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu và giải quyết:
- Kết cấu cơ khí: robot hiện tại sử dụng kết cấu vỏ dạng tròn, vỏ chịu lực và đỡ các bộ phân trong thân robot; kết cấu này làm kích thước bề rộng của robot khá lớn, đồng thời việc lắp ráp robot cũng khó khăn hơn kết cấu dựa trên trục.
Khắc phục: Nghiên cứu kết cấu cơ khí dựa trên trục, rút gọn các chi tiết thành phần để giảm kích thước cho robot
- Nghiên cứu thêm các giải pháp vệ sinh: như truyền động đầu công tác bằng trục mềm, hay sử dụng khí nén,… MCU Module driver DRV8000 LED test Nguồn 5V-3.3V Module CAN ADC
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM
127
- Mạch điện chưa thử nghiệm bộ cảm biến IMU, chưa thử nghiệm mạch control đọc lệnh điều khiển thông qua gamepad.
Nguyên nhân: Thời gian hạn hẹp.
Khả năng tự nghiên cứu còn kém.
- Chưa lập trình điều khiển cho robot, mạch điều khiển chỉ mới chạy không tải, cần lập trình giải thuật điều khiển đáp ứng phù hợp với những thay đổi về tải khi robot hoạt động.
Nguyên nhân: Thời gian hạn hẹp.
Chưa chế tạo được mô hình thực tế. - Chưa thiết kế lắp đặt camera quan sát.
Nguyên nhân: Thời gian hạn hẹp.
Khắc phục: bằng giải pháp thay đổi kết cấu cơ khí dựa trên trục, lắp đặt camera trên đầu trục và có thể đi dây trong lòng trục rỗng.
PHỤ LỤC
A
Phụ lục 1: S-2322.983-52.235-200 của hãng Maxon – Thụy Sĩ:
Bảng thông số kĩ thuật của kiểu động cơ S-2322.983-52.235-200.
Kiểu động cơ Công suất (W) Điện thế (V) Tốc độ quay (vg/ph)
S-2322.983-52.235-200 6 24 7190
Hộp giảm tốc GP 22-C đi kèm với động cơ.
Bảng thông số kĩ thuật của hộp giảm tốc GP 22-C. Moment liên tục max
(Nm)
Moment gián đoạn max (Nm)
Tỉ số truyền
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo:
[1] Trịnh Chất & Lê Văn Uyển, (2009). Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí - Tập 1 & 2. Nhà xuất bản Giáo Dục.
[2] Nguyễn Hữu Lộc, (2004). Cơ sở thiết kế máy. Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp.HCM
[3] Nhóm tác giả Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt. sổ tay công nghệ chế tạo máy. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thaut65.
[4] Ninh Đức Tốn. Dung sai và lắp ghép. Nhà xuất bản Giáo Dục.
Luận văn tốt nghiệp tham khảo:
[5] Th.S Võ Anh Huy. Thiết kế và chế tạo mô hình robot đường ống. Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ. Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM.
Bài báo đăng trong tạp chí:
[6] PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến & Trần Đức Quang, (2011). Nghiên cứu thiết kế robot ệ sinh đường ống. Hội nghị Khoa học trẻ Kỹ thuật Cơ khí lần 2, pp.39-42.
[7] Ngo Manh Dung et al, (2007). Two-Wheeled Welding Mobile Robot for Tracking a Smooth Curved Welding Path Using Adaptive Sliding-Mode Control Technique.
International Journal on Control, Automation and System,pp. 283-294.
[8] Jong-Hoon Kim (2008). Design of a fully autonomous mobile pipeline exploration robot (FAMPER) – M.S. Thesis.
[9] Se-gon Roh and Hyouk Ryeol Choi (2005). Differential-Drive In-Pipe Robot for Moving Inside Urban Gas Pipelines. IEEE transactions on robotics, Vol. 21.
Trang Web tham khảo:
[10] Skf.com.vn [11] www.arm.vn [12] http://www.hocavr.com/ [13] http://www.picvietnam.com/ [14] http://bkit4u.com [15] http://www.dientuvietnam.net [16] http://vietbao.vn/Khoa-hoc/Dung-robot-kiem-tra-cong-thoat-nuoc/10905861/188/ [17] http://www.pcworld.com.vn/pcworld/printArticle.asp?atcl_id=5f5e5c595d595b [18] http://vnexpress.net/gl/xa-hoi/2010/11/3ba22c67/ [19] http://www.baomoi.com/Hieu-qua-tu-san-xuat-phan-bon-hon-hop-NPK-thung-quay- dung-hoi-nuoc/50/3441867.epi