Địa hình làm việc của robot là địa hình phẳng, giả thiết bỏ qua sự biến dạng của bánh xe, bỏ qua lực cản của không khí trong quá trình robot di chuyển.
Các thông số của robot:
• Khối lượng ước tính: M = 15 (kg).
• Khối lượng hàng hoá tối đa: 18 (kg).
• Chọn bánh xe có đường kính: 2r = 150 (mm).
• Chọn tốc độ tối đa là: 0,5 (m/s).
• Thông số cơ bản của bánh xe là: đường kính 150 (mm), bề rộng của
bánh xe là 30 (mm), tải trọng tối đa 43 (kg).
Phân tích lực tác động lên một bánh xe chủ động gồm 4 lực tác dụng như sau:
Hình ảnh 25: Phân tích các lực xe di chuyển
- Fmsn là lực ma sát nghỉ giữa bánh xe và bề mặt sàn.
- Fwlà lực kéo sinh ra do momen của động cơ.
- Nlà phả lực của mặt sàn.
- P1 là một nửa trọng lực của xe, 1 2
P
P =
. (13)
- M1là momen xoắn cho động cơ.
- m1 là một nửa tổng trọng lượng của robot và hàng, 1
2
m
m =
. (14) Chọn phương án chuyển động của robot là chuyển động thẳng, Hai bánh dẫn
động di chuyển cùng tốc độ về phí trước với 𝑣 = 0,5 (m/s). Tốc độ quay của bánh xe
là: 𝑛 = 60.1000.𝑣 2𝜋𝑟 =60.1000.0,5 𝜋.150 = 63,69 (rpm) (15) Phương trình cân bằng lực: w 1 1 msn F +F +N+P =m a (16)
Với a là gia tốc của xe.
Khi xe chuyển động đều
Vận tốc không đổi 𝑣 = 0,5 (m/s), nên gia tốc a=0(m/s2). Khi đó:
𝑁 =𝑃1
2 =𝑚1𝑔
2 =42,2𝑥9,8
2 = 206,7 (N) (17)
Lực kéo sinh ra do momen của động cơ là:
𝐹𝑤 = 𝐹𝑚𝑠𝑛 = 𝜇𝑙. 𝑁 = 0,015𝑥206,7 = 3,1 (N) (18) Với hệ số ma sát lăn l =0,015khi di chuyển trên sàn bê tông.
𝑃1 = 𝐹𝑤. 𝑣 = 3,1𝑥0,5 = 1,55 (W) (19)
Khi xe tăng tốc
Xe tăng tốc với gia tốc 𝑎 = 0,5(𝑚/𝑠2) để hàng không rơi. Lực kéo sinh ra do momen của động cơ là:
𝐹𝑤 = 𝐹𝑚𝑠𝑛 + 𝑚1. 𝑎 = 𝜇𝑛. 𝑁 + 𝑚1. 𝑎 = 1𝑥206,7 + 42𝑥0,5 = 228 (N) (20) Với hệ số ma sát tĩnh là 1 =1.
Momen xoắn cần thiết để xe tăng tốc là:
𝑀1 = 𝐹𝑤. 𝑟 = 228𝑥0,035 = 7,98 (Nm) (21) Công suất cần thiết để tăng tốc lên 0,5 (m/s) là:
𝑃1 = 𝐹𝑤. 𝑣 = 228𝑥0,5 = 114 (W) (22) Từ (15) và (22) suy ra công suất động cơ cần thiết là 114 (W) và tốc độ vòng
yêu cầu là 63 (rpm). Chọn động cơ giảm tốc với tốc độ 70 rpm sử dụng điện áp 24V
công suất 120W.
Hình ảnh 26: Động cơ giảm tốc Planet