(2.5) (2.7) Trongăđóμă kh iăl ng bùn trong tr c vít h s c n c a bùn chi u dài tr c vít
Hình 2.4. Công sỐ ỏ c n c a bùn
V y h s sau khi tra b ng là .
Cơng su t t ng c a tr c vít:
T ng cơng su t tr căvítăđ căxácăđnh theo công th c:
(2.8) T ng moment xo n cho tr c vít là: (2.9) H ăth ngăđi n S ăđ kh i: Ngu nă24V PLC Vanăth yă l c C măbi n ngătínăhi uă ngăngu n
Các thành ph n c a h th ngăđi n: a. Van Van 4/3 DSG-03 NSX Yuken (12V, 24V, ho c 100V) Áp su t: 120 bar L uăl ng: 66.67 l/ph. b. Contactor và relay:
Contactor LS GMC ậ32ăđóngăng t m chăđi n chính.
Contactor LS GMC ậ22ăđóngăng t m chăđi n v i ngu n thu l c. R le MY4_MY4N_Omron. Thông s LS GMC ậ 32 LS GMC ậ 22 i n áp ho t đ ng Dòngăđi n S pha c. Encoder
Encorder Omron E6B2-CWZ6C - i n áp ho tăđ ng 5 - 24VDC. - Dòng tiêu th l n nh t 80mA - T n s đápă ng; 100kHz - D i t căđ : 0 - 3000rpm
- S xung trên m t vòng quay: 1000. d. PLC
PLC MITSUBISHI FX3G, Module FX3U-4AD
Thông s các thi t b đi u khi n
B ng 2.3. Thông s các thi t b đi u khi n
Thi t b S l ng Dòngăđi n c căđ i i năápăđ u vào T ng c ng
Van th y l c 6 1.57(A) 24(V) 226W
PLC FX3G 1 0.8(A) 24(V) 19W
Encoder 2 0.008(A) 24(V) 0.384W
Máy phát đi n
220VAC
Ngu n 24VDC
Ngu n 5VDC
Driver b m ch y đai cao su 1Driver đ ng c Driver xi lanh đi n 1 Driver xi lanh đi n 2 Driver đ ng c ch y ch i M ch đ m 2
B m ng c ch y đai cao su 1
Driver đ ng c ch y đai cao su 2
ng c ch y đai
cao su 2 Xi lanh đi n 1 Xi lanh đi n 2 ng c ch y ch i
Vi đi u khi n M ch đ m 1 M ch đ m 3 M ch đ m 4 M ch đ m 5 M ch đ m 6 Tay c m đi u khi n N T à Encoder đ ng c
ch y đai cao su 1 ch y đai cao su 2Encoder đ ng c Bi n tr xi lanh đi n 1 Bi n tr xi lanh đi n 2
Ngu n 48VDC B ch nh l u B ch nh l u B ch nh l u B ng 2.4. NgỐ n c p cho roboỏ húỏ bùn STT B ph n Công su t i n áp vào Dòng vào i n áp ra Dòng ra Thi t b 1 B m 3,4 KW 80ậ300VAC 50/60Hz 18.5A 48VDC 80 A BST-400 2 D năđ ng xích, xilanh và ch i 2 KW 200-240VAC 50/60Hz 16 A 24 VDC 100 A RSP-2400-24 3 Encorder và vi đi u khi n 4,53W
100-264VAC
50/60 Hz 0.11A 5 VDC 2 A
5V-2A Meanwell 4 Driveră đi u
khi năb m 3 KW 48 VDC 80 A 5 VDC 35mA HEB48401X
5 Driveră đi u
khi n ch i 400 W 24 VDC 25A n = 0 ậ 3000 v/ph ZPLD.C20- 800LR 6 Driveră đi u
khi n xích 750 W 28VDC 35A n = 0 ậ 3000 v/ph EV-
VNH7040AY 7 Driveră đi u khi n xi lanh nâng h 30 W 24 VDC 5 A 30 VDC 10A SRD-05 VDC-SL-C
2.3. Gi iăphápd năbùnăchoăb ăch aăn călƠmămátăNhƠămáyă măCƠăMau:
Doăđ căđi m k t c u c a b ch aăn călƠmămátăcóăt ng cao 5 m bao kín và có h th ng c t ch ngăđ ph n thân tháp làm mát nên robot không th di chuy n m t cách t doăđ hút bùn trong b .
đ t hi u qu t iă u,ătaăchiaătoƠnăb di nătíchăđáyăb c a tháp làm mát ra thành nh ng vùng nh h nălà nh ng khu v c d n bùn hình ch nh tăđ c gi i h n b i các chân c t c aăthápănh ăhìnhăbên d i. Yêu c u bùn ph iăđ căb măraăngoƠiă quaăt ngăcaoăh năđáy b là 4 m t iăđi m t p k t phía sau h nên ta t n d ng k t c u c a h có s năt ng và c tăđ l păcácăđ u ch .ăCácăđ u ch này s k t n i v iăđ u ra c aărobotăđ chuy n bùn ra ngoài Robotăđiătrongăm iăvùngănƠyăđ hút bùn, sau khi h t qu đ o c a m t vùng di n tích đóăthìăcơng nhân v n hành s chuy năđ i ng n i,
đi u khi n robot qua vùng ti pătheoăđ ti p t c cơng vi c cho t i khi hồn thành. V đi u khi n s d ng GPSăđ xácăđ nh to đ c a robot đ xácăđ nhăđúngă
kho ng cách và v n t c di chuy n c a robot, c n chuy năđ i tín hi u t t aăđ GPS sang h to đ Descartes nh vào la bàn s đ theo dõi và hi u ch nh qu đ o c a robot trong su t q trình th c hi n cơng vi c
2.4. Saăđ ăchoăb ăch aăn căthápălƠmămátăNhƠămáyă măcƠăMau: Xơyăd ngăsaăđ (qu ăđ o):
Vi c xây d ngăsaăđ hay qu đ o cho robot nh măđ m b o tính hi u qu v th i gian và công su t d năbùnăđ ng th iăđ m b o an toàn cho k t c u b t c là robot không va ch m v i c tăvƠăt ng,ărobotătránhăđ c 3 h sơuălƠăđ u
vƠoăcácăb măn căđiălƠmămátă ph nătr c b . Theo k t c u b ta d ng thành
2ăsaăđ c ăb nănh ăhìnhăbênăd i. Tính m tăcáchăt ngăđ i, saăđ 1 robot d n bùn trong m t di n tích hình ch nh t 7 x 9 = 63 (m2). Th i gian th c hi n h t qu đ o này g m các khâu chu n b và k t thúc là 20 phút ậ 25 phút.ăSaăđ 2 có ph n tránh các h sơuălƠăđ uăvƠoăb măn căđiălƠmămát,ăph n này có kích
th c 13 x 5 (m2) + 7 x 4 (m2) = 93 (m2). Th i gian th c hi n h t qu đ o này g m các khâu chu n b và k t thúc là 30 ậ 32 phút. Nh ăv yăđ d n h t bùn thô trong b thì c n 16 gi làm liên t c,ăt ngăt choăb c hút bùn tinh, v y robot th c hi năhaiăb c công vi c bao g m các khâu chu n b an toàn, ki m tra thi t b,ăcácăđ năv ki m tra c n 36 ậ 40 gi .ăB c cịn l i cơng nhân d n s ch các v trí chân c t, rãnh, khe h pămƠărobotăkhơngăđiăt iăđ c cho tồn b b c n 16 gi . T ng th i gian kho ng 56 gi t ngăđ ngă6ăngƠyălƠmăvi c trong th i gian b oăd ng Nhà máy, v th i gian rút ng năđ că4ăngƠyăđ n 6 ngày so v iăph ngăphápăd bùn th công. V nhân s ,ăph ngăánăc nă4ăng i
ậ5ăng i h tr nên s laoăđ ng tr c ti p gi m cịnăítăh nă1/3.
Hình 2.7. Sa đ cho ỏoàn b b ch a n c làm máỏ Nhà máy m Cà maỐ ; b) Sa đ
L uăđ ăth căhi n:
B tăđ u
Nh năbƠnăgiaoăb ăch aă n călƠmămátă(T21101) aărobotăhútăthôăvƠăcácăthi tăb ă h ătr ăvƠoăT21101 Hút bùn thô Ki mătra Hút bùn tinh D năth ăcông Ki mătra
Nghi măthuă- Bàn giao K tăthúc
t
t
Ki mătra, k tăn iărobotăv iă ngă đ uăraăbùn Ki mătra t t Khôngăđ t i năn căvƠoăb ă 0.3m ậă0.5m Khôngăđ t i năn c vƠoăb ă0.3m Khôngăđ t
2.5. Gi iăthíchăcácăb cătrongăl uăđ :
B c 1: Nh n bàn giao b ch aăn c làm mát T21101:
X ng ph tr NhƠămáyăxưăn c trong b basin t i m căn c còn l i cao 0.35m. Cô l p và cách ly công ngh , ki mătraăcácăđi u ki năanătoƠnăvƠăđánhăgiáăr iăroăkhiă
th c hi n công vi c. Th c hi n các bi năphápăt ngăc ng an tồn n u c n
B că2μă aărobotăhútăbùnăthơăvƠăcácăthi t b h tr vào b T21101
Nhà máy h tr ph ngăti n t i và c uăđ aărobotăhútăbùnăthôăvƠăcácăthi t b ph tr nh ăđ ng ng, thi t b đi n vào b basin
B că3μă aărobotăhútăthôăậ robot hút tinh và các thi t b h tr vào T21101 m b o Robot ho tăđ ng năđ nh,ăđápă ng cơng vi c. Phịng an toàn c a Nhà máy s ki mătraăanătoƠnăchoăđi năvƠăanătoƠnăchoăng i v n hành, an toàn cho k t c u b basinătr c khi robot ho tăđ ng
B c 4: hút bùn thô
Theoăsaăđ đ c l p s n cho b basin,ărobotăhútăbùnăđiătheoă16ăph n di n tích c a n a sau c a h ,ăsauăđóăđiăti p theo 16 ph n di n tích c a n aătr c. Do ph n n a
tr c c aăđáyăb có 4 h n călƠăđ u vào c aă4ăb măđ aăn căđiălƠmămátănênăsaăđ
cho robot phúc t păh n.
Sau khiărobotăhútăbùnăthôăđiătheoăh tăsaăđ đ c l p s n, công vi c hút bùn thơ hồn t t,ăđ năv giám sát c a Nhà máy s ki mătraăđánhăgiáăk t qu d aăvƠoăđ s ch
vƠăl ng bùn còn l i trong b .
B c 5: Hút bùn tinh
S d ng robot hút bùn bán tinh (robot làm s ch) th c hi n công vi cătheoănh ăsaă đ c a robot hút bùn tinh.
Sauăkhiărobotăhútăbánătinhăđiătheoăh tăsaăđ đ c l p s n, cơng vi c hút bán tinh hồn t t,ăđ năv giám sát c a Nhà máy s ki mătraăđánhăgiáăk t qu d aăvƠoăđ s ch c a b .
B c 6: D n th công
Sau khi robot hút bán tinh th c hi n xong cơng vi c thì bùn v n cịn l i các v trí chân c t,ăchơnăt ng, các rãnh, khe h p.ă làm s ch bùn hoàn toàn nh ng v trí này thì c n kho ng 3 ho c 4 nhân công v i d ng c v sinh th c hi n trong m t ngày.
B c 6: Nghi m thu - bàn giao
năv giám sát c a Nhà máy ki mătraăđ s ch toàn b b m tăđáyăb vƠăđ m b o l păs năch ng th m c a b khơng b bong tróc hay hu h ng do q trình ho t
CH NGă3ă
MỌăHỊNHă NGăH Că
1. C ăS ăLụăTHUY T:
Robotădiăđ ng bánh xích là m t trong nh ng lo i robot có nhi uătínhăn ngăv t tr i, Lo i robot này có ti t di n ti p xúc v i m tăđ t l n mang l i l i th trong nh ng môi
tr ngătr nătr t, b m t di chuy n g gh . Xeăăbánhăxíchăđ c sáng ch l năđ u tiên vƠoăn mă1770ăb iăRichardăL.ăEdgeworthăvƠăđ c hoàn thi năchoăđ n nay [12]. Trên
c ăs đó,ămơăhìnhăđ ng h căđi u khi n cho robot hút bùn v i góc lái c aărobotăđ c
đi u khi năt ngăt nh ăbánhăd n vi sai t c là b ngăcáchăđi u khi n t căđ khác nhau cho bánh xích bên trái và bánh xích bên ph i.
M c dù có nhi u l i th v kh n ngăc ăđ ngănh ngărobotăbánhăxíchăth ng có nguy c ăb tr tătheoăh ng d căvƠăh ngăngang.ă c bi t khi ph i di chuy n trong
đáyăb tháp làm mát, cácăch ng ng i v t là k t c u c a b nh μăt ng, c t, h sâu là nh ng m i nguy cho robot trong v n hành. Chính vì th mà vi c l pămơăhìnhăđ ng h căđi u khi n cho robot và thu t toán bám sát qu đ oăđưăchoălƠăm t y u t quan tr ng mang l i hi u qu và an toàn cho thi t b .
2. THI TăK ăB ă I UăKHI N: 2.1. Mơăhìnhăđ ngăh c: H tr c to đ là h tr c to đ c đ nh trên m t ph ng chuy n đ ng nh ăhìnhăbênăd i: , , 1 2 3
Trongăđóμ i m : Tr ng tâm robot. i m : i m dị line. : Góc quay c a robot . : Góc quay mong mu n μăGócătr t . tr t trái và ph i. : các sai s dị v trí , : sai s dịăđ ng theo góc quay (°). V i r là bán kính bánh xe d năđ ng, là v n t c góc, đ tr t c a bánh xích trái
vƠăđ tr t c a bánh xích ph i [10]:
(3.1)
(3.2)
V i Kho ng cách hai dãy xích .
V i v n t c quay bánh trái và ph i đ c tính t các cơng th c:
(3.3) (3.4) (3.4) V i v n t c th c c a robot tính theo cơng th c [11]:
(3.5) (3.6) (3.7)
Mơăhìnhăđ ng h c c a robot hai bánh xích di chuy n trên m t ph ng [10]:
cos sin tan (3.8)
sin cos tan (3.9)
(3.10)
đ aămơăhìnhăt đi m dò line đ năđi m mong mu n l păph ngătrìnhă
sai s :
ng h c sai s c a mơ hình:
cos
cos tan
cos
sin (3.12) V i , là moment quán tính c a mơ hình , là kh i
l ng c a robot
H đ t tr ng thái năđ nh theo tiêu chu n Lyapunov:
(3.13) V i là các h s đi u khi n mang giá tr d ng.
2.2. nhăv ăvƠăđi uăkhi năchoărobotăđiătheoăqu ăđ o:
S d ng thi t b GPSăđ xácăđnh to đ th c t c aăRobot,ăđ xácăđ nhăđúngă
kho ng cách và v n t c di chuy n c a robot, trong h to đ Descartes ta dùng c m bi n la bàn s , Encoder thu tính hi u t căđ t hai bánh xích qua b đi u khi năđ đi u khi nărobotăđiătheoăsaăđ đưăl p..ăS ăđ kh i các thi t b đi u khi nănh ăsauμ
Hình 3.2. S đ kh i các ỏhành ph n đi Ố khi n roboỏ húỏ bùn
Thi tăb ăGPS:
S d ng thi t b GNSS C099 ậFλPăđ xácăđ nh v trí c a Robot. GNSS C099-
FλPăđ c tích h p v i chip ZED-F9P k t h p v iăRTKăđ kh oăsátăđ chính xác c a thi t b GPS này b ng cách tính kho ng cách c a m tăđi m t đ ng d năđ c xác
đ nhătr c. C099-FλPăchoăphépăđánhăgiáăhi u qu v ZED-F9P, mơ-đunăđ nh v đ
chính xác cáo U-Blox. Mơ-đunăZED-F9P cung c păđ nh v GNSS nhi uăb ngăt n và
choăng i dùng. B thu GPS h tr RTK,ăđ c g iălƠăắrover”,ăđ căcƠiăđ t trên Robot hút bùn ho c các máy t hành khác. M ng GPS-RTKăc ngăbaoăg m b thuăđ ng yên,
đ c g i là tr măắbase”,ăvƠăliênăk t vô tuy n gi a tr m base và rover
Hình 3.3. S đ kh i C099-F9P Các thơng s chình c a C099-F9P nh ăsauμ
B ng 3.1. Các ỏhơng s chính c a ỏhi ỏ b GPS C099-F9P
Power supply 2.1 mm plug 6 V-12 V DC, USB connection or LiPO cell JST connector
IO voltage 3.3V
USB Micro USB port for GNSS data and power suppl Protocols NMEA, UBX, RTC
Receiver type 184-channel u-blox F9 engine
GPS L1C/A L2C, GLO L1OF L2OF, GAL E1B/C E5b, BDS B1I B2I, QZSS L1C/A L1S L2C, SBAS L1C/A
Nav. update rate RTK up to 20 Hz1 Sensitivity Tracking & Nav -167 dBm
Cold starts -148 dBm Hot starts -157 dBm Reacquisition 160 dBm Serial interfaces 2 UART
1 SPI 1 USB
1 DDC (I2C compliant) Digital I/O Configurable timepulse
EXTINT input for wakeup RTK fix status
GEOFENCE status
Timepulse Configurable: 0.25 Hz to 10 MHz
Protocols NMEA, UBX binary, RTCM v. 3.3, SPARTN v. 2.0 Supply voltage 2.7 V to 3.6 V
Power consumption 68 mA at 3.0 V (continuous) Backup supply 1.65 V to 3.6 V
Thi tăb ăCompass sensor:
S d ng c m bi n la bàn s HMC5883L
C m bi n la bàn s HMC5883Lăcóăkíchăth c nh g n s d ng giao ti p I2C,
đ cădùngăđ đoăt tr ng c aătráiăđ t nh măxácăđ nhăph ngăh ng v iăđ chính
xácălênăđ n 1 ho că2ăđ , c m bi năcóăcáchăđoăriêngăbi t cho t ng tr c và có th k t h p l iăđ tính tốn 3D
Thơng s c a c m bi n la bàn s :
B ng 3.2. Thông s c a c m bi n la bàn s
c tính Conditions Min Typ Max Units
Power Supply Supply Voltage VDD Referenced to AGND VDDIO Referenced to DGND 2.16 1.71 2.5 1.8 3.6 VDD+ 0.1 Volts Volts Average Current Draw
Idle Mode Measurement Mode (7.5 Hz ODR;
No measurement average, MA1:MA0 = 00) VDD = 2.5V,
VDDIO = 1.8V (Dual Supply) VDD = VDDIO = 2.5V (Single Supply) - - 2 100 - - A A
Field Range Full scale (FS) -8 +8 gauss Mag
Dynamic Range
3-bit gain control ±1 ±8 gauss
Sensitivity (Gain) VDD=3.0V, GN=0 to 7, 12-bit ADC 230 1370 LSb/gauss Digital Resolution VDD=3.0V, GN=0 to 7, 1-LSb, 12-bit ADC 0.73 4.35 milli-gauss Noise Floor (Field Resolution) VDD=3.0V, GN=0, No
measurement average, Standard Deviation 100 samples
(See typical performance graphs below)
2 milli-gauss
Linearity ±2.0 gauss input range 0.1 ±% FS Hysteresis ±2.0 gauss input range ±25 ppm
Cross-Axis Sensitivity
Test Conditions: Cross field = 0.5 gauss, Happlied = ±3 gauss
±0.2% %FS/gauss Output Rate
(ODR)
Continuous Measurment Mode Single Measurement Mode
0.75 75 160 Hz Hz Measuremen t Period
From receiving command to data ready
6 ms
Turn-on Time
Ready for I2C commands Analog Circuit Ready for Measurements 200 50 s ms Gain Tolerance
All gain/dynamic range settings ±5 % I2C Address 8-bit read address
8-bit write address
0x3D 0x3C
hex hex I2C Rate Controlled by I2C Master 400 kHz I2C
Hysteresis
Hysteresis of Schmitt trigger inputs on SCL and SDA - Fall
(VDDIO=1.8V) Rise (VDDIO=1.8V) 0.2*V DDIO 0.8*V DDIO Volts Volts
Self Test X & Y Axes Z Axis
±1.16 ±1.08 ±1.08 ±1.08
gauss
X & Y & Z Axes (GN=5)