C(q, qk)qlC1 C2 C3 C4 C5 C6T Cj Ký hiệu (k,l,j) = (+ ) 3.1.5. Thế năng, lực thế 12 3456 ; g 0 g 0 1 m1 ghc1 ; 2 m2 ghc2
3.1.6. Lực suy rộng của các lực không thế
Qj = )
3.2. Chọn sản phẩm3.2.1. Các động cơ sevor 3.2.1. Các động cơ sevor
1. MG 90S.
MG90S là động cơ servo siêu nhỏ với bánh răng kim loại. Servo nhỏ và
nhẹ này có công suất đầu ra cao, lý tưởng cho các máy bay điều khiển, Fly-cam (Quadcopter) hoặc cánh tay Robot.
Hình 3.3. Động cơ sevor MG 90S
Mô tả dây kết nối của MG 90S
Số dây Màu dây Mô tả
1 Màu nâu Dây nối đất của hệ thống
2 Màu đỏ Dây cấp nguồn 5V
3 Màu cam Tín hiệu PWM được đưa vào qua dây này để điều khiểnđộng cơ
Các thông số của MG 90S
Điện áp hoạt động: 4,8V đến 6V (Thường là 5V)
Momen xoắn: 1,8 kg / cm (4,8V)
Momen xoắn cực đại: 2,2 kg / cm (6V)
Tốc độ hoạt động là 0,1s / 60 ° (4,8V)
Loại bánh răng: Kim loại
Góc xoay: 0 ° -180 °
Trọng lượng của động cơ: 13,4gm
Package gồm bánh răng và ốc vít
2. MG 966R.
Động cơ RC Servo MG996 là loại thường được sử dụng nhiều nhất trong các thiết kế Robot hoặc dẫn hướng xe. Động cơ RC Servo MG996 có lực kéo mạnh, các khớp và bánh răng được làm hoàn toàn bằng kim loại nên có độ bền cao, động cơ được tích hợp sẵn driver điều khiển động cơ bên trong theo cơ chế phát xung - quay góc nên rất dễ sử dụng.
Hình 3.4. Động cơ sevor MG 966R
Thông số kỹ thuật:
Chủng loại: Analog RC Servo.
Điện áp hoạt động: 4.8~6.6VDC
Lực kéo:
o 3.5 kg-cm (180.5 ozin) at 4.8V-1.5A o 5.5 kg-cm (208.3 ozin) at 6V-1.5A
Tốc độ quay:
o 0.17sec / 60 degrees (4.8V no load) o 0.13sec / 60 degrees (6.0V no load)
Kích thước: 40mm x 20mm x 43mm
Trọng lượng: 55g
3. TD – 8120.
Các đặc điểm của TD – 8120.
Bề mặt Anodized để tản nhiệt tốt, tăng cường độ cứng của vỏ, đảm bảo rằng động cơ servo có thể hoạt động tốt.
Nhiều lớp chống thấm nước phù hợp với các điều kiện hoạt động khác nhau. Sử dụng ổ lăn nhập khẩu và bánh răng kim loại, độ chính xác cao, tiếng ồn thấp và quay trơn tru.
Chiết áp nhập khẩu tích hợp (Tuổi thọ trên 1 triệu lần quay), nội địa hóa chính xác.
Máy chủ IC sử dụng ASIC tiên tiến để xử lý tín hiệu, với độ phân giải cao hơn, phản hồi nhanh, mô-men xoắn mạnh và góc quay mượt mà.
Hình 3.5. Động cơ sevor TD – 8120
Các thông số kĩ thuật:
Điện áp hoạt động: 4.8V – 6.6V
Tốc độ: 0,18ces / 60° - 0,14ce / 60°
Kích thước: 40mm x 20mm x 40,5mm
Trọng lượng: 65G
3.2.2. Arduino Uno R3
Arduino Uno R3 được sử dụng vi điều khiển ATmega328, tương thích với hầu hết các loại Arduino Shield trên thị trường, có thể gắn thêm các module mở rộng để thực hiện thêm các chức năng như điều khiển motor, kết nối wifi hay các chức năng khác.
Sử dụng ngôn ngữ lập trình C,C++ hoặc Arudino, một ngôn ngữ bắt nguồn từ C,C++ trên phần mềm riêng cho lập trình Arduino IDE.
Các chân nguồn:
Arduino Uno R3 được cấp nguồn 5V qua cáp usb hoặc cấp nguồn ngoài thông qua Adaptor chuyển đổi , với điện áp khuyên dùng là khoảng 6-9V. Có thể cấp nguồn từ máy tính qua cổng usb về.
Các chân 5V, 3.3V là chân dùng để cấp nguồn đầu ra cho các thiết bị chứ không phải chân cấp nguồn vào.
Vin(Voltage Input): Dùng để cấp nguồn ngoài cho Arduino Uno, nối dương cực vào chân nà và cực âm vào chân GND.
GND(Ground): Cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino Uno. Khi sử dụng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì phải nối các chân này.
IOREF: Điện áp hoạt động của Arduino, có mức điện áp là 5V. Không được sử dụng để lấy nguồn từ chân này.
RESET: Việc nhấn nút RESET trên mạch arduino tương tự như khi nối chân RESET với GND qua điện trở 10KΩ.
Các chân vào/ra của Arduino Uno R3:
Arduino Uno R3 có 14 chân digital dùng để đọc ghi dữ liệu. Chúng chỉ hoạt động ở 2 mức điện áp 0V và 5V với các dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40 mA.
Thông số kỹ thuật
Vi điều khiển ATmega328
Điện áp hoạt động 5V(cấp qua cổng usb)
Điện áp khuyến nghị 6-9V
Số chân digital I/O 14 chân( 6 chân PWM)
Số chân analog 6 chân
Dòng ra tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA
Dòng ra tối đa (5V) 500mA
Dòng ra tối đa(3.3V) 50mA
bởi bootloader
SRAM 2 KB(ATmega328)
EEPROM 1 KB(ATmega328)
Giao động của thạch anh 16 MHz
Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật của Arduino R3
3.2.3. Các bộ nguồn
1. Nguồn 5V - 12A.
Các đặc điểm:
Sử dụng cho các mạch công suất.
Biến đối điện áp xoay AC chiều thành điện áp một chiều DC.
Thường thì sử dụng cho hệ thống tủ điều khiển tự động, trong các mạch led hoặc hệ thống camera …
Thông số kỹ thuật:
Điện áp vào: AC 110-240V (50-60HZ)
Điện áp ra: DC 5V - 12A
2. Nguồn 5V – 10A
Nguồn tổ ong 5V 10A được thiết kế để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay
chiều 180VAC-240VAC thành nguồn một chiều 5VDC. Nguồn tổ ong này là một trong những bộ nguồn được sử dụng rộng rải trong các thiết bị điện dân dụng và công nghiệp.
Hình 3.8. Nguồn tổ ong 5V-10A
Thông số của Nguồn tổ ong 5V 10A:
Công suất: 50W
Dòng đầu ra tối đa: 10A
Nhiệt độ làm việc: -10 ~ 60 độ C
3.2.4. Băng tải
Do là mô hình trong phòng thí nghiệm nên ta chỉ cần chọn cái nhỏ để mô phỏng gắp vật.
Ta sẽ chọn băng tải với kích thước là 60×50mm và động cơ tải là 48rmp 24v.
3.3. Nguyên lý hoạt động 3.3.1. Sơ đồ khối Sơ đồ: Động cơ servo Băng tải Arduino Dừng khẩn cấp Nguồn điện Cảm biến Nút nhấn Start và Stop
3.3.2. Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.9. Sơ đồ nguyên lý
Mạch hoạt động theo nguyên lý: Sau khi ấn Start, băng tải sẽ chạy cho đến khi cảm biến phát hiện có vật đến thì dừng, cánh tay robot sẽ gắp sản phẩm vào khay đựng rồi trở về vị trí ban đầu, sau đó băng tải tiếp tục chạy. Khi ấn stop, nếu cánh tay đang trong quá trình gắp sản phẩm thì hệ thống sẽ dừng sau khi cánh tay hoàn thành xong việc gắp, thả sản phẩm và trở về vị trí ban đầu.
3.3.3. Mạch điện hoàn chỉnh
3.3.4. Sản phẩm hoàn thiện
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 4.1. Kết luận
Sau khoảng thời gian 2 tháng nghiên cứu, đồ án đạt được một số nội dung như sau:
Về mặt sản phẩm : Ưu điểm:
- Hoàn thiện xong mô hình Robot
- Thiết kế được cánh tay Robot mô phỏng những cử chỉ cơ bản nhất của con người
- Các khớp, khuỷu của Robot chạy đúng yêu góc yêu cầu
Nhược điểm:
- Thiết kế tạo hình Robot chưa đạt tính thẩm mĩ cao do thiếu kinh phí thực hiện đề tài.
- Lúc mới ấn khởi động cánh tay gắp vật còn hơi dung lắc nhẹ.
- Do kết cấu cơ khí chưa đạt độ cứng vứng nên quá trình chuyển động còn rung lắc.
Về mặt kiến thức:
Xây dựng thành công mô hình cánh tay Robot 6 bậc tự do ứng dụng trong phòng thực hành, phòng thí nghiệm.
Kết nối thành công để cánh tay Robot 6 bậc tự do hoạt động trơn tru.
Viết chương trình điều khiển Robot 6 bậc tự do.
4.2 Hướng phát triển đề tài
Do còn hạn chế về mặt thời gian nên chưa phát triển đề tài được nhiều. Nhưng với các thiết bị có sẵn như vậy em xin đề ra một số hướng phát triển cho đề tài như sau:
Ứng dụng các bài toán lập trình trong thực hành.
Cải thiện cách tay Robot gắp vập được chính xác và trơn tru hơn.
Phát triển mô hình thành một sản phẩm thực tế có thể làm việc chất lượng hơn.