a. Bộ phận phát động
Ta sử dụng động cơ điện một chiều điện áp 24V.
Động cơ điện một chiều gồm có ba phần chính :
+ Stator là phần cảm sinh ra từ trường, Stato của động cơ điện một chiều thường là hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện tạo thành.
+ Rotor là phần ứng bao gồm các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều.
+ Cổ góp, chổi than là bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của Rotor là liên tục.
Hình 1.41: Cấu tạo của động cơ DC
Nguyên tắc hoạt động:
Phần cảm tạo ra từ trường đi trong mạch từ, xuyên qua các vòng dây quấn của phần ứng. Khi có dòng điện chạy trong mạch phần ứng, các thanh dẫn phần ứng sẽ chịu tác động bởi các lực điện từ theo phương tiếp tuyến với mặt trụ rôto, làm cho rôto quay. Chính xác hơn, lực điện từ trên một đơn vị chiều dài thanh dẫn là tích có hướng của vectơ mật độ từ thông B và vectơ cường độ dòng điện I.
Dòng điện phần ứng được đưa vào rôto thông qua hệ thống chổi than và cổ góp. Cổ góp sẽ giúp cho dòng điện trong mỗi thanh dẫn phần ứng được đổi chiều khi thanh dẫn đi đến một cực từ khác tên với cực từ mà nó vừa đi qua (điều này làm cho lực điện từ được sinh ra luôn luôn tạo ra mômen theo một chiều nhất định).
Hình 1.42: Nguyên tắc hoạt động của động cơ DC
Dòng điện chạy qua động cơ được tính theo biều thức sau:
Ru Vđ Vn I I: Dòng điện chạy qua động cơ. Vn: Điện áp nguồn.
Vđ: Điện áp phần điện động. Ru: Điện trở phần ứng.
Công suất cơ mà động cơ đưa ra được, được tính bằng:
P = I (Vđ)
P: Công suất của động cơ. I: Dòng điện qua động cơ. Vđ : Điện áp phần ứng.
Một số động cơ điện một chiều sử dụng trong Robot:
Động cơ điện một chiều KM3448:
Hình 1.43: Động cơ DC KM3448
Đây là loại động cơ được sản xuất tại Hàn Quốc, có kích thước như trên hình 1.43. Loại động cơ này có các thông số kỹ thuật như sau:
+ Nguồn cấp 24 VDC.
+ Tốc độ 5000 vòng/phút (chưa qua hộp giảm tốc). + Công suất 17 W.
+ Momen xoắn cực đại 2.5N.m. + Khối lượng 250g.
+ Đường kính trục 6 mm. + Hệ số giảm tốc là 50:1.
+Bánh răng hộp giảm tốc bằng thép, tuyệt đối không có hiện tượng bị bể bánh bánh răng, không có hiện tượng bị gãy trục.
Với các thông số như trên thì động cơ này có thể dùng cho cơ cấu nâng, kẹp, trượt, hoặc có thể dùng để chạy bánh cho những Robot tự động đòi hỏi có tốc độ không cao.
Động cơ gạt nước: Hình1.44: Động cơ gạt nước Các thông số chính: + Nguồn cấp 24 VDC. + Công suất 30 W. + Tốc độ 140 rpm. + Khối lượng 500 g .
+ Tải trọng nâng được 10kg/0.5m/s.
+ Hộp giảm tốc trục vit - bánh vít có độ tự hãm rất cao.
Với các thông số trên thì động cơ này rất phù hợp để sử dụng cho các cơ cấu nâng hạ cánh tay, hay cơ cấu chịu tải trọng và nhất là những cơ cấu cần tự hãm cao. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b. Cơ cấu truyền động
Các bộ truyền động thường được dùng trong cuộc thi Robocon: Bộ truyền xích:
- Cấu tạo của một bộ truyền xích gồm một đĩa dẫn 1, một đĩa bị dẫn 2, và xích 3 như trong hình 1.45. Xích bao gồm nhiều mắt xích được nối với nhau bằng khớp bản lề.
- Bộ truyền xích có thể truyền chuyển động giữa các trục tương đối lớn. Khoảng cách lớn nhất là 8m.
- Bộ truyền xích không xảy ra hiện tượng trượt. Có thể truyền chuyển động một lúc cho nhiều trục.
- Bộ truyền động xích thường được dùng trên Robot để truyền chuyển động đến cơ cấu chấp hành phải chịu tài lớn nhưng với vận tốc trung bình và thấp như bánh xe, cơ cấu xoay trụ, nâng hạ…
Hình 1.45: Một bộ nhông, đĩa và xích - Công thức tính tỉ số truyền: Bánh răng Tốc độ quay Bánh dẫn 1 Z1 N1(Vòng/phút) Bánh bị dẫn 2 Z2 N2(Vòng/phút)
Tỉ số truyền được xác định bởi công thức: 2 1 1 2 Z Z n n i Bộ truyền đai:
- Bộ truyền động đai hoạt động theo nguyên lý ma sát. Công suất của bánh chủ động 1 truyền cho bánh bị động 2 nhờ vào ma sát sinh ra giữa dây đai 3 và hai bánh đai.
Hình 1.46: Bộ truyền đai
- Bộ truyền động đai có thể truyền giữa các trục cách xa nhau (khoảng cách truyền tối đa là 15m).
- Bộ truyền động đai làm việc êm, không gây ồn ào, có thể tryền động với vận tốc lớn, kết cấu vận hành đơn giản.
- Tỉ số truyền được xác định bằng công thức:
Đường kính Tốc độ quay Bánh dẫn 1 D1 N1(Vòng/phút) Bánh bị dẫn 2 D2 N2(Vòng/phút) 2 1 1 2 Z Z n n i
- Bộ truyền đai thường được dùng trên Robot để truyền động đến cơ cấu chấp hành phải chịu tải lớn như bánh xe chủ động, cơ cấu trượt…
2
3
c. Cơ cấu chấp hành:
Là các bộ phận thực thi các nhiệm vụ chính của Robot như: Bánh xe, tay gắp quà, các thanh trượt…
Hình 1.47: Các loại bánh được sử dụngtrong Robot