Các tiêu chí lựa chọn động cơ cho Robot di động: Công suất động cơ, tốc độ, kích thước, cân nặng sao cho phù hợp với mô hình xe. Giả thiết bỏ qua sự biến dạng của bánh xe và lực cản của không khí trong quá trình di chuyển.
Các thông số của robot là:
• Khối lượng ước tính 1-2 (kg)
• Khối lượng tối đa 2 (kg)
• Đường kính bánh xe 2r=85 (mm)
• Tốc độ tối đa của xe 1,2 (m/s)
• Tỉ số bộ truyền ước tính là 1:1
Trong đó :
• M1,M2 là momen của động cơ tác động lên các bánh (N/m);
• N1,N2 là phản lực của mặt sàn (N);
• P1, P2 là trọng lực tác động vào các bánh xe (N).
• Fms1, Fms2 là lực ma sát sinh ra trong quá trình chuyển động (N);
• Fw1, Fw2 là lực ma sát sinh ra trong quá trình chuyển động (N);
38 Gỉa sử chuyển động của robot là chuyển động thẳng. Tốc độ quay của bánh xe là:
𝑛 = 60.1000𝑣
2𝜋𝑟 = 60.1000.1,2
85.π = 269,63(𝑟𝑝𝑚)
Tốc độ quay của động cơ qua bộ truyền là :
𝑛𝑑𝑐 = 269,63.1
1= 269,63(𝑟𝑝𝑚)
Phương trình cân bằng lực tác động lên một bánh: 𝐹𝑤1
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +𝐹𝑚𝑠1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + 𝑁1⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +𝑃1⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝑚1. 𝑎
Với a là gia tốc của xe, khi xe chuyển động đề vận tốc không đổi với v=1,2
(m/s), a=0 (m/s2). Khi đó:
𝑁1 = 𝑚𝑔
3 =2.9,8
3 = 6,53(𝑁)
Lực kéo sinh ra do momen của bánh động lực là: 𝐹𝑤1 = 𝐹𝑀𝑆1 = 𝜇. 𝑁1 = 0,05.6,53 = 0.33(𝑁)
(Với hệ số ma sát lăn 𝜇𝑙 = 0,05 khi xe di chuyển trên sàn bê tông)
Do các con lăn được bố trí 45 độ so với bánh xe nên lực kéo sinh ra do moment của bánh động lực khi chuyển động chéo là:
𝐹𝑑𝑐 = 0,33
cos 45° = 0,47(𝑁) Lực kéo của động cơ qua bộ truyền là:
𝐹𝑑𝑐 = 0,47.1
1 = 0,47(𝑁)
Công suất cần thiết để xe di chuyển ổn định với vận tốc 1,2 (m/s) là: 𝑃1 = 𝐹𝑑𝑐. 𝑣 = 0,47.1,2 = 0,56(𝑤)
− Khi xe tăng tốc: Xe tăng tốc với gia tốc 𝑎 = 0,7 𝑚/𝑠2 , lực kéo sinh ra do momen của bánh động lực là:
𝐹𝑤1 = 𝐹𝑀𝑆1 + 𝑚1. 𝑎 = 𝜇. 𝑁1+ 𝑚1. 𝑎 = 0,8.6,53 +2
39 Với hệ số ma sát tĩnh 𝜇𝑛 = 0,8. Do các con lăn được bố trí 45 độ so với bánh xe nên lực kéo sinh ra do moment của bánh động lực khi chuyển động chéo là:
𝐹𝑑𝑐 = 5,7
cos 45° = 8,06(𝑁)
Lực kéo cần thiết của động cơ qua bộ truyền là: 𝐹𝑑𝑐 = 8,06.1
1 = 8,06(𝑁)
Momen xoắn cần thiết của động cơ để xe tăng tốc là: 𝑀1=𝐹𝑑𝑐. 𝑟 = 8,06.0,0425 = 0,342(𝑁𝑚)
Công suất cần thiết của động cơ để xe tăng tốc lên 1,2 (m/s) là: 𝑃1 = 𝐹𝑑𝑐. 𝑣 = 8,06.1,2 = 9,67(𝑤)
Từ kết quả trên suy ra momen xoắn cần thiết của động cơ là 0,342(N.m) và
công suất động cơ cần thiết là 9,67(W). Vì vậy chọn động cơDC Servo Giảm Tốc
GA25 sử dụng điện áp 12 (VDC) có công suất 13,2 (W), tốc độ không tải qua hộp giảm tốc là 320 rpm.
40
Hình 3.2.4 Động cơ sử dụng
3.2.2.3 Phân tích chân của hệ thống điều khiển và truyền nhận tín hiệu 3.2.2.4 Arduino Uno