ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN tử THIẾT KẾ ROBOCON điều khiển bằng tay 2014
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
MỤC LỤC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN tử THIẾT KẾ ROBOCON điều khiển bằng tay 2014
Chương 1: Đặt vấn đề……………………………………………………………....………1
1. Lý do chọn đề tài…………………………………………………..………………1
2. Nhiệm vụ của đề tài……………………………………………..…………………1
Chương 2: Thiết kế và 2 thi công………………………………..….….………..………….2
Phần 1: Thiết kế cơ khí……………………………………………………..…….….……2
I. Ý tưởng…………………………………………….………………….…………2
II. Thiết kế……………………………………………………………..……………2
1. Khung xe………………………………………………………..…………..2
2. Cánh tay và tay gấp…………………………………………….…………..4
III. Thi công……………………………………………………………...…………10
1. Thi công phần thân Robot………………………………………….……..11
2. Thi công phần cánh tay Robot…………………………………….………11
3. Thi công phần tay gấp………………………………………….…………12
4. Thi công cơ cấu nâng hạ cánh tay…………………………….…………..13
5. Thi công cơ cấu xếp cánh tay……………………………….…………….15
Phần 2: Thiết kế điện tử………………………………………………………...………..18
I. Sơ đồ mạch tổng quan trên Robocon……………………………...…………18
II. Mạch điện tử……………………………………………………..…………..18
1. Mạch nguồn 5V……………………………………………..………..18
2. Mạch khuếh đại tín hiệu tay game………………………...………….19
3. Mạch vi điều khiển………………………………………..………….21
4. Mạch công suất……………………………………………..………..23
Phần 3: Lập trình cho Robocon………………………………………………..………..29
I. Giới thiệu sơ lược về Pic…………………………………………..………….29
II. Các việc cần làm trước khi lập trình………………………………………….29
III. Lưu đồ giải thuật điều khiển Robocon…………………………….………….31
Chương 3: Kết luận và hướng phát triển…………………………………..……..……….35
I. Kết quả……………………………………………………………….……….35
II. Hướng phát triển………………………………………………………..…….36
Tài liệu tham khảo!
CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ
- Lý do chọn đề tài:
Hiện nay phong trào tham gia robocon đang là một trong những đề tài nóng bỏng được các bạn sinh viên ngành kỹ thuật quan tâm. Đó là một sân chơi đầy thử thách và cũng là nơi để tiếp xúc học hỏi lẫn nhau. Đặc biệt nghành công nghệ kỹ thuật cơ điện tử là một trong những nghành được đánh giá là đầy đủ trình độ và chuyên môn để tham gia sân chơi này. Do vậy nhóm chúng em chọn đề tài robocon làm đề tài tốt nghiệp.
- Nhiệm vụ đề tài:
Robot bằng tay lấy lá ở kho,đem gắn vào ba ô trống(Ring) tại bán cầu Nam.
Tiếp theo,Robot bằng tay đi lấy lá ở kho chuyển cho Robot tự động.
Robot tự động đi gắn tối thiểu ba lá ở vùng bán cầu Bắc(bao gồm hai lá ở phần sân đội mình và một lá ở vùng chung). Sau đó,Robot tự động mới được phép chạm vào mầm đặt ở cực Bắc.
Robot tự động đi lấy mầm của đội mình đặt ở vùng cực Bắc chuyển cho Robot bằng tay.
Robot bằng tay đứng dưới đường giới hạn và bắn mầm vào vùng mặt trăng.
- Những khó khăn ban đầu
- Thiếu kinh nghiệm trong việc mua các nguyên vật liệu, công cụ cần thiết.
- Chưa có sự thống nhất ý kiến của các thành viên, chưa có kinh nghiệm trong việc thực hiện từng công việc.
- Khắc phục khó khăn
- Được sự tư vấn của thầy cô và các anh chị khóa trước,cùng với nhũng lần đi mua vật liệu chúng em đã có thêm kinh nghiệm trong việc tìm và lưa chọn nguyên vật liệu.
- Sau nhiều lần họp nhóm chúng em đã đi đến thống nhất và quyết định thi công cơ khí mà mạch điện tử song song nhau.
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
PHẦN 1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Để thiết kế một con robot đáp ứng được yêu cầu và mục đích của đề tài thì điều quan trọng nhất là phải đề ra được những phương án phù hơp và tối ưu nhất, cũng như hạn chế thấp nhất chi phí và khó khăn trong quá trình điều khển. vì thế chúng em đã tính toán các phương án tối ưu nhất trước khi bắt tay vào thi công.
- Ý tưởng:
Do đề thi có sự hạn chế kích thước, sau thời gian hội ý chúng em quyết định thiết kế 2 cánh tay hoạt động độc lập và xếp gọn nhờ cơ cấu cáp kéo. Với khung xe nhỏ gọn và di chuyển linh hoạt.
- Thiết kế
Robot gồm 2 bộ phận chính : khung xe và 2 cánh tay và tay gắp
- Khung xe
Khung xe là phần quan trọng của robot có nhiệm vụ chịu lực và di chuyển trên sân thi đấu.
Hình 1.1 Khung xe
Phần khung Robot được thiết kế đơn giản, kích thước khung 500x500 mm,trục đứng cao 1m. Vật liệu chủ yếu được sử dụng là nhôm định hình và nhốm tấm. khung xe được tạo thành từ các thanh nhôm định hình và ghép với nhau bằng rive và bulon. 2 bánh xe bằng nhôm có d= 100 mm được lắp trên phần đế của khung robo bằng 2 trục Φ6 có ổ bi đường kính ngoài D=12 được lắp ở lỗ trong của bánh xe đảm bảo cho robot chuyển động dễ dàng. Phía trước là 2 bánh mắt trâu có thể giúp Robot di chuyển linh hoạt.
Hinh 1.2 Bánh xe, bánh đai và bánh mắt trâu
Động cơ được lắp trên phần đỡ được làm bằng nhôm tấm lắp cố định trên đế robo Động cơ và bánh xe được kết nối bằng bộ truyền động đai. Bánh đai có đường kính ngoài D=25, đường kính trong d=12. Khoảng cách giữa 2 trục động cơ và bánh xe A=158. Tỉ số truyền i=d2/d1=100/25=4.
Hình 1.3 Cơ cấu truyền động bánh đai
- Cánh tay và tay gắp
Cánh tay thứ nhất đặt phía trước.
Hình 1.4 Cánh tay trước
Cánh tay gồm thân là 2 thanh nhôm 25x50mm dài 800mm đặt song song nhau cách nhau 31mm. trục giữa là 1 thanh nhôm 25x 38mm dài 1m. trục giữa có thể chuyển động trượt ra vào làm thay đổi độ dài của cánh tay nhờ cơ cấu truyền động xích và ổ bi.
Hình 1.5 Cơ cấu trượt cánh tay trước
Xích được lắp cố định trực tiếp trên trục giữa. Động cơ có gắn nhông xích đặt cố định trên thân cánh tay. Trục giữa cánh tay tiến ra hay vào phụ thuộc vào chiều quay động cơ.
Hình 1.6 Bánh răng và ổ bi
Phía trên là 4 ổ bi dẩn hướng để trục giữa chuyển động tịnh tiến bên trong thân cánh tay. Phía dưới là 2 ổ bi đỡ được cố định bằng bulon-đai ốc M6 để đỡ trọng lượng của trục giữa cánh tay.
Hình 1.7 Cánh tay trước
Cánh tay thứ 2 đặt phía sau là 1 thanh nhôm 25x38 dài 350 mm.
Hình 1.8 Cánh tay sau
Cả 2 cánh tay được gắn với tay gắp có cấu tạo tương tự nhau bằng bu lon M4.
Hình 1.9 Tay gắp
Tay gắp được làm bằng nhôm 12x20mm và nhôm tấm 2mm đặt song song cách nhau 38mm làm hộp tay gắp. Tay gắp hoạt động được nhờ truyền động bánh răng. bánh răng lắp cố định với 2 thanh nhôm 12x20mm 1 thanh dài 200mm,thanh còn lại dài 100mm và hợp 1 góc 45 độ. 2 bánh răng này được lắp ăn khớp với nhau và ăn khớp với bánh răng dẩn. tỉ số truyền i= z2/z1=70/14=2.916.Bánh răng dẩn được lắp với trục động cơ đặt bên dưới của hộp tay gắp
hinh 1.10 Bánh răng, động cơ
Để hạn chế sự ma sát của bánh răng khi hoạt động. và có thể xiết chặt hộp mà không ảnh hưởng đến chuyển động của bánh răng chúng em sử dụng 1 thanh nhôm ống đưởng kính ngoài Φ8 và đường kính trong Φ6 dài 40mm để làm trục cho 2 bánh răng chuyển động, và dùng bulon M6 để cố định võ hộp.
Hình 1.11 Cơ cấu tay gắp
Để gắp cùng lúc được nhiều chiếc lá. Tay gắp được gắn thêm những thanh nhôm ống và được bao bởi nhửng ống xốp bên ngoài giúp tăng ma sát và lực kẹp cho tay găp.
Cả 2 cánh tay đều được nối với khung robo thông qua ổ trượt .
Hình 1.12 Cánh tay và ổ trượt
Ổ trượt gồm 2 tấm nhôm tấm kích thước 100x200mm dầy 4mm. 8 ổ bi dẩn hướng được lắp vừa với trục đứng của khung robo giúp ổ trượt có thể di chuyện tịnh tiến lên xuống theo trục đứng. nhờ vậy có thể nâng,hạ 2 cánh tay cùng lúc lên xuống theo trục đứng.
Hình 1.13 Ổ trượt 3D
ổ trượt di chuyển lên xuống theo trục đứng nhờ cơ cấu cáp nâng, dùng động cơ để quấn, thả cáp quanh lõi bánh xe được dùng làm rulo.
Hình 1.14 Động cơ và rulo
Rulo và động cơ được lắp cố định ở phía đầu của trục đứng.
Hình 1.15 Hình 1.15 Cơ cấu kéo cáp thanh trượt đứng
Ngoài chuyển động tịnh tiến lên xuống trục đứng cánh tay thứ nhất ở phía trước còn có thể độc lập nâng lên hạ xuống và xếp gọn nhờ cơ cấu kéo cáp,để đáp ứng yêu cầu của cuộc thi.
Vì trọng lượng của tay gắp lớn nên cầ
..................................................
2. Hạn chế và hướng khắc phục :
2.1 Hạn chế
Tuy có những kết quả khả quan bước đầu nhưng vẩn còn không ít thiếu sót:
- Các cơ cấu chưa thật sự chính xác.
- Giải pháp đưa ra chưa thật sự là tối ưu.
- Những thiếu sót trên được nhóm tập trung xử lý để tìm ra nguyên nhân từ đó đưa ra các biện pháp khắc phục .
- Về cơ khí,
- với tay gắp sử dụng cơ cấu bánh răng lâu ngày bị mòn răng nên giảm lực kẹp.
- Cánh tay với kích thước lớn dẩn đến khó khăn trong điều khiển.
- Bánh xe dùng cơ cấu bánh đai dây đai nên có hiện tượng giãn đai dẩn đến trượt đai.
- Bánh xe mắt trâu lâu ngày bị gỉ, gay tiếng động lớn và di chuyển khó khăn.
- Bánh xe sau bị mòn vỏ, chuyện động trên sân thi đấu bị trượt.
- hướng khắc phục
Từ những hạn chế trên chung em đã đưa ra hướng khắc phục:
- Thay đổi phương án di chuyển và gắp lá.
- Làm lại bộ phận bánh răng đạt độ ăn khớp tốt nhất để hạn chế sự ăn mòn.
- Bôi trơn lại bánh xe mắt trâu, thay vỏ bánh sau.
- Căng lại dây đai.
Tuy chưa phải tuyệt đối nhưng đã đáp ứng được phần nào của yêu cầu của đề tài.
II. Hướng phát triển :
Robot cần bổ sung thêm các cơ cấu khí nén ở cánh tay gắp phôi giúp cánh tay gắp nhanh và được nhiều phôi. Phát triển thêm bộ điều khiển không dây, giúp con người làm những công việc ở những môi trường nguy hiểm, độc hại. Đầu tư mua bánh xe om-mi để xe di chuyển linh hoạt hơn.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN tử THIẾT KẾ ROBOCON điều khiển bằng tay 2014
