Tính toán động cơ 2 bánh dẫn động:
F = M × g × µ𝑚𝑠 (N) (2.1)
- Trong đó:
M: Tổng khối lượng của robot (kg) g = 9.81 (m/𝑠2) : Gia tốc trọng trường
µ𝑚𝑠 : ma sắt lăn giữa bánh xe và bề mặt chuyển động. Momen xoắn T của từng động cơ để robot có thể di chuyển:
T = 𝐹 ×𝑅𝑏
2 × 𝑖 × ƞ (Nm)
(2.2) - Trong đó:
GVHD: TS. Trương Công Tuấn 30
- Trong đó:
F: lực cản
v: vận tốc lớn nhất của robot (m/s2) Số vòng quay của động cơ:
RPM = 60 × 𝑣
𝜋 × 𝐷 (vòng/phút)
(2.4) - Trong đó:
RPM: số vòng quay của động cơ (vòng/phút) v: là vận tốc lớn nhất của robot (m/𝑠2)
D: đường kính của bánh chủ động (m)
Kí hiệu Đại lượng Giá trị
M Tổng khối lượng (Kg) 20 i Tỉ số truyền 1 D Đường kính bánh chủ động (m) 0.085 Rb Bán kính bánh chủ động (m) 0.0425 v Vận tốc lớn nhất (m/s) 0.5 ƞ Hiệu suất 0.9
Bảng 2.1: Bảng thông số của robot
Từ bảng 2.1 thông số của robot ta sẽ có được: - Lực cản:
GVHD: TS. Trương Công Tuấn 31
F = M×g×µ𝑚𝑠 = 20 × 9.8 × 0.4 = 78.4 (N) - Mômen xoắn động cơ:
T = 𝐹 ×𝑅𝑏 2 × 𝑖 × ƞ=
78.4×0.0425
2×1×0.9 = 1.85 (Nm) - Công suất của động cơ:
P = 𝐹 × 𝑣
2 =
147 ×0.5
2 = 19.6 (W) - Số vòng quay của động cơ:
RPM = 60 × 𝑣 𝜋 × 𝐷 =
60 × 0.5
𝜋 ×0.085= 112,3 (vòng/phút)
Từ các giá trị tính được ở trên, chúng ta phải chọn động cơ DC giảm tốc đáp ứng các yêu cầu sau:
• Momen xoắn đủ lớn.
• Đáp ứng yêu cầu về vận tốc, khả năng tăng tốc cũng như khả năng hãm động cơ. • Phù hợp với điện áp sử dụng.
• Thích hợp với môi trường làm việc, làm việc chính xác, hoạt động yên tĩnh. • Giá thành phù hợp.
Từ những yêu cầu trên lựa chọn mẫu Động Cơ DC Servo JGB37-545 12VDC, được mô tả ở hình 2.5 và kích thước được thể hiện ở hình 2.6 ở dưới.
GVHD: TS. Trương Công Tuấn 32
Hình 2.6: Kích thước bên ngoài của động cơ
Hình 2.7: Các chân đầu nối của encoder
Hình 2.7 mô tả các chân đấu nối vào Encoder như sau: • Chân 1 (dây đỏ): DC+
• Chân 2 (dây đen): DC-
• Chân 3 (dây lục): GND encoder
• Chân 4 (dây lam): VCC encoder (5 VDC) • Chân 5 (dây vàng): Kênh A
• Chân 6 (dây trắng): Kênh B
GVHD: TS. Trương Công Tuấn 33
Thông số Giá trị
Điện áp hoạt động 6 – 12 VDC
Công suất 20 W
Điện áp cung cấp cho Encoder 5 VDC Tốc độ không tải ở 12V 208 RPM Dòng không tải ở 12V 200 mA Dòng có tải ở 12V 5000 mA Momen xoắn ở 12V 15 kg.cm Tỷ số truyền 1:30 Đường kính trục 6 mm
Bảng 2.2: Thông số kĩ thuật của động cơ
Động Cơ DC Servo JGB37-545 12VDC sử dụng encoder từ trường, đây là một encoder có một nam châm vĩnh cửu cố định vào trục của động cơ. Trong quá trình động cơ quay, nam châm vĩnh cửu quay cùng với trục, tạo ra một từ trường với hai cực bắc – nam thay đổi liên tục. Chuyển động của hai cực này sẽ được lấy mẫu để xác định góc quay của động cơ. Có 2 kênh AB lệch nhau giúp xác định chiều quay và vận tốc của động cơ, đĩa Encoder trả ra 16 xung/1 kênh/ 1 vòng (nếu đo tín hiệu đồng thời của cả hai kênh sẽ thu được tổng 32 xung / 1 vòng quay của Encoder). Với động cơ GB37 – 545 encoder có độ phân giải sau hộp giảm tốc là 480 xung trên một vòng quay.