ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT CHIM,  thuyết minh, động học robot chim bay, kết cấu robot chim, nguyên lý robot chim bay

PHẦN I : MỞ ĐẦU

I.TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Giấc mơ của Leonardo Da Vinci

Sẽ thật là bất công cho những người đàn ông cổ đại nếu chúng ta đặt ra giả thuyết rằng máy bay chỉ được sản xuất cho đến thế kỉ 18. Những bằng chứng lịch sử cho thấy Leonardo Da Vinci và Wright Brothers là những người đã phát minh ra những chiếc máy bay sơ khai đầu tiên. Tuy nhiên còn nhiều bí ẩn cho đến tận ngày nay cho thấy rằng loại máy móc này đã có manh nha từ rất lâu trong lịch sử nhưng đã bị lãng quên..................................................................

I.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Trong thời đại của khoa học công nghệ ngày nay, trình độ tự động hóa ngày càng phát triển mạnh mẽ. Nó xuất hiện khắp nơi, từ những dây chuyển sản xuất công nghiệp khổng lồ đến sinh hoạt hàng ngày, từ dân sự đến quân sự,….Trong đó robot là một lĩnh vực được quan tâm, đặc biệt là robot phỏng sinh học (biomimetics). Nó được không những được các công ty, tập đoàn, tổ chức dân sự đến quân sự như: Festo, Honda, Hasbro.. đầu tư nghiên cứu phát triển mà còn là hướng nghiên cứu sáng tạo của sinh viên các trường Đại học, Cao đẳng trong và ngoài nước. Thực tế cho thấy đây là một lĩnh vực nghiên cứu hấp dẫn và có rất nhiều tiềm năng trong lĩnh vực quân sự và giải trí.

II.MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Robot bay đã và đang được nhiều trường đại học, viện và trung tâm khoa học trên thế giới nghiên cứu. Nếu việc nghiên cứu, chế tạo robot bay được đầu tư đúng mức thì khả năng ứng dụng vào nghiên cứu, ứng dụng thực tiễn và lĩnh vực an ninh quốc phòng là rất lớn. Do vậy nhóm nghiên cứu thực hiện đề tài này với các mục tiêu sau: 

• Thiết kế và chế tạo thành công các  kết cấu cơ khí cho robot chim.
• Nghiên cứu các thiết bị điện cần thiết và thiết kế sơ đồ mạch điện cho robot chim.
• Tạo tiền đề cho các nghiên cứu hữu ích sau này như gắn thêm một số cảm biến để có thể hoạt động ở mọi điều kiện, quay phim không ảnh, cảm biến đo độ cao, gia tốc.
• Hỗ trợ trong việc giảng dạy về các chuyên ngành có liên quan như: khí động học, tự động hóa, kỹ thuật điện, kỹ thuật điện tử.

Tuy nhiên, mục tiêu cuối cùng của nhóm: bước đầu thực hiện thiết kế và chế tạo mô hình robot chim có thể bay được bằng cách vẫy cánh được điều bằng sóng FM .

III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để thực hiện đề tài nhóm nghiên cứu đã thực hiện một số phương pháp nghiên cứu sau:

• Quan sát và phân tích chuyển động bay của chim thật để hình thành cơ sở lý thuyết.
• Tìm tài liệu tham khảo có liên quan đến khí động học và máy bay.
•  Phân tích nguyên lý hoạt động, các thông số kỹ thuật của các linh kiện điện tử từ đó lựa chọn thiết bị phù hợp.
• Chế tạo thử và thực nghiệm tìm ra linh kiện phù hợp.

IV.ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đề tài: “THIẾT KẾ CHẾ TẠO ROBOT CHIM” gồm hai phần chính :

   Phần 1 : Thiết kế và chế tạo các cơ cấu cơ khí cho robot chim.

• Lý thuyết khí động học và một số ứng dụng trong máy bay mô hình.
• Các thao tác bay của chim thật.
• Thiết kế phần cơ được sử dụng trong Robot .
• 
• Chế tạo phần cơ khí.
• Lắp ráp cơ khí cho Robot.

 Phần 2 : Thiết kế bộ phận điều khiển cho robot chim.

• Động cơ.
• Bộ điều tốc ESC (Electric Speed Control).
• Motor Servo RC.
• Module nhận sóng vô tuyến (Receiver).
• Module phát sóng vô tuyền (Transmitter).

1. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Phương án 1: sử dụng 3 bánh răng truyền chuyển động từ động cơ qua bộ truyền, cơ cấu cam đến cánh robot (Hình 2.2).

Phương án 2: sử dụng bộ truyền 4 bánh răng giảm tốc thông qua cơ cấu cam truyền chuyển động đến cánh robot (Hình 2.3).

Vấn đề đầu tiên đặt ra là làm sao để robot chim có thể đập cánh như chim thật, giải quyết câu hỏi này nhóm nghiên cứu đã tìm ra được một thiết bị tạo moment đó là sử dụng động cơ điện để tạo ra moment thông qua các cơ cấu truyền đến hai cánh của robot chim, tuy nhiên do tốc độ của động cơ quá lớn nên tần số đập cánh sẽ lớn, vì vậy nhóm nghiên cứu đã tìm ra được bộ bánh răng nhằm giảm tỉ số truyền từ động cơ sang cánh, ở đây có hai phương án có thể lựa chọn:

Dựa vào điều kiện kỹ thuật, kinh tế hiện có chọn phương án 2 để thiết kế chế tạo robot chim.

.......................

Hoạt động điều khiển chính xác.

• Robot chim bay cao được khoảng 50m.
• Cơ cấu vẫy cánh hoạt động tốt.
• Robot có thể bay được.
• Cơ cấu servo hoạt động ổn định.
• Điều khiển được tốc độ động cơ, hướng bay theo ý muốn.
• Giá thành chấp nhận được.
• Có một bài báo khoa học “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT CHIM” đăng trên tạp chí Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật. Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, ISSN 1859-1272.

2. Kiến nghị

Robot chim được chế tạo phù hợp mục tiêu đề ra và điều kiện kỹ thuật của nước ta hiện nay, đáp ứng yêu cầu thực tiễn, thẩm mỹ. Thích hợp để ứng dụng trong giải trí, quân sự, địa chất và giảng dạy các môn học khí động lực học.

Việc ra đời của robot chim hiện thực hóa giấc mơ bay của con người. Chế tạo thành công robot chim như một tiền đề cho sự phát triển xu hướng nghiên cứu robot bay ở nước ta. Đây là một lĩnh vực mới có tiềm năng nếu được đầu tư đúng mức sẽ được ứng dụng rộng rãi trong hiện tại cũng như tương lai.

3. Hướng phát triển  

Đề tài mặc dù đã hoàn thành các nội dung đã đề ra ban đầu nhưng đây chỉ mới là phiên bản đầu tiên, chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Theo quan điểm của tác giả cần phát triển đề tài theo các hướng sau:

• Nâng cấp pin tăng thời gian hoạt động của Robot chim.
• Sử dụng cảm biến để robot chim có thể hoạt động trong mọi điều kiện.
• Tiến đến tự động hóa hoàn toàn.
• Hoàn thiện hình dáng bên ngoài giống chim thật hơn.
• Thay thế các vật liệu có độ cứng vững cao hơn.
• Tăng module bánh răng nhàm tránh tác động ngoại lực làm gãy răng.
• Dùng động cơ có công suất lớn hơn.
• Phát triển theo hướng máy bay không người lái.

MỤC LỤC:

PHẦN I : MỞ ĐẦU.. 3

I.          TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC.. 3

II.        TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 6

III.      MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 6

IV.      PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.. 7

V.       ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU.. 7

PHẦN II : NỘI DUNG.. 9

CHƯƠNG 1 :CƠ SỞ LÝ THUYẾT.. 9

1.1  LỰC ĐẨY ARCHIMEDES : 9

1.2  LỰC ĐỘNG LỰC HỌC 10

1.3  LỰC NÂNG VÀ LỰC CẢN.. 10

1.4  CÁC NGUYÊN LÝ CỦA SỰ BAY.. 11

1.5  ĐẶC TÍNH CƠ HỌC TRONG HOẠT ĐỘNG BAY CỦA LOÀI CHIM... 16

1.6  TÌM HIỂU MÔ HÌNH MÁY BAY.. 17

CHƯƠNG 2:  THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ. 21

2.1  SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA ROBOT CHIM... 21

2.2  PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN.. 21

2.3  THIẾT KẾ THÂN CHO ROBOT CHIM... 23

2.4  THIẾT KẾ KHUNG CÁNH CHO ROBOT CHIM... 24

2.5  THIẾT KẾ CƠ CẤU TRUYỀN LỰC CHO ROBOT CHIM... 32

2.6  THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐUÔI CHO ROBOT CHIM... 35

CHƯƠNG 3:  CHẾ TẠO.. 38

3.1  CHẾ TẠO THÂN ROBOT CHIM... 38

3.2  CHẾ TẠO CÁNH ROBOT CHIM... 38

3.3  CHẾ TẠO CƠ CẤU TRUYỀN LỰC CHO ROBOT CHIM... 39

3.4  CHẾ TẠO CƠ CẤU ĐUÔI CỦA ROBOT CHIM... 40

3.5  CHẾ TẠO VỎ CỦA ROBOT CHIM... 41

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN CHO ROBOT CHIM... 44

4.1. ĐỘNG CƠ.. 44

4.2. BỘ ĐIỀU TỐC ESC (Electric Speed Control) 46

4.3. MOTOR SERVO RC.. 48

4.4. MODULE NHẬN SÓNG VÔ TUYẾN (RX) 51

4.5. MODULE PHÁT SÓNG VÔ TUYẾN (TX) 53

4.6. NGUỒN (PIN) 55

4.7. SƠ ĐỒ BỐ TRÍ LINH KIỆN ĐIỆN CHO ROBOT CHIM... 58

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 60

I.         KẾT QUẢ:. 60

II .KIẾN NGHỊ. 61

III. HƯỚNG PHÁT TRIỂN.. 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 62