ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN tử THIẾT KẾ ROBOCON QUỐC TẾ 2014 điều khiển từ tay game PS3
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN tử THIẾT KẾ ROBOCON QUỐC TẾ 2014
Mục Lục
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ.. 1
I. Lý do chọn đề tài:. 1
II. Nhiệm vụ đề tài:. 1
III. Ý tưởng:. 2
3.1 Hướng thực hiện. 3
3.2 Khó khăn. 4
3.3 Giải quyết vấn đề. 4
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG.. 5
I .CƠ KHÍ:. 5
1.1 Tính toán chọn động cơ. 5
1.2 Thiết kế. 7
1.2.1 Lựa chọn động cơ chính: 7
1.2.2 Thiết kế khung xe: 9
1.2.3 Bánh mắt trâu. 11
1.3 Thiết kế tay gắp &thi công: 13
1.3.1 Kết luận: 16
1.4 Thiết kế bình khí nén: 18
1.5 Thiết kế và thi công thanh trượt: 19
1.6 Thiết kế và thi công cơ cấu nâng: 22
1.7 Thiết kế và thi công cơ cấu bắn mầm: 26
1.8 Thiết kế mầm: 28
1.9 Robot sau khi hoàn thành: 29
II.ĐIỆN TỬ. 30
2.1 Sơ đồ khối kết nối mạch. 30
2.1.1 Khối điều khiển robo. 30
2.1.2 Sơ đồ khối giao tiếp máy tính. 31
2.2 Mạch điện. 31
2.2.1 Khối nguồn. 31
2.2.2 Linh kiện sử dụng trong mạch. 32
2.2.2 Driver điều khiển động cơ. 33
2.2.3 Tay game Sp3. 37
2.2.4 Modul thu phát sóng RF: 39
2.2.4.2 Mạch thu dùng IC PT2272. 41
2.2.5 Khối điều khiển trung tâm: 42
2.2.6 Mạch kích solenoid. 43
2.2.7 Mạch giao tiếp máy tính. 44
2.2.7.1 Giới thiệu cổng COM và MAX232. 44
2.2.7.2 đăc điểm kĩ thuật về điện. 45
2.2.7.3 Các IC kích phát và thu của MAX 232. 47
III.LẬP TRÌNH. 49
3.1 Sơ đồ tương tác hệ thống. 49
3.2 Giới thiệu về vi điều khiển 16F887. 49
3.3 Giải thuật điều khiển robocon manual qua PS3. 52
3.4 Điều khiển Robocon Manual qua máy tính. 54
3.4.2 Giải thuật điều khiển trên giao diện Visual Basic. 55
3.4.3 Giải thuật qiao tiếp máy tính qua Max232 và truyền tín hiệu qua RF. 57
3.4.4 Giải thuật Pic nhận tín hiệu từ RF thực thi. 59
CHƯƠNG III : KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.. Error! Bookmark not defined.
3.1 Kết quả. Error! Bookmark not defined.
3.2 Hướng phát triển.
Danh mục hìnhvẽ
I-Cơkhí:
Hình1.2.1: Động cơ đề xe máy
Hình 1.2.2: Động cơ hộp số 24VDC
Hình 1.2.3: Khung xe
Hình 1.2.4: Động cơ chính 24VDC
Hình 1.2.5: Bánh xe
Hình 1.2.6: Bánh mắt trâu
Hình 1.3.1: Tay gắp 1
Hình 1.3.2: Tay gắp 2
Hình 1.3.3: Pittong khí nén
Hình 1.3.4: Tay gắp khí nén 1
Hình 1.3.5: Tay gắp khí nén 2
Hình 1.4.1: Bình khí nén
Hình 1.5.1: Tay trượt
Hình 1.5.2: Tay trượt trên cơ cấu nâng
Hình 1.5.3: Tay trượt khi hoàn thành
Hình 1.6.1: Cơ cấu nâng lên/xuống
Hình 1.6.2: Chi tiết cơ cấu nâng lên/xuống
Hình 1.6.3: Cơ cấu nâng sau khi hoàn thành
Hình1.7.1: Cơ cấu bắn
Hình 1.7.2: Chi tiết cơ cấu bắn
Hình 1.7.3: Cơ cấu bắn sau khi hoàn thành
Hình1.8.1: Mầm
Hình 1.8.2: Mầm sau khi hoàn thành
Hình 1.9.1: Robot hoàn chỉnh
II-Điện tử
Hình 2.1: Sơ đồ khối mạch robo
Hình 2.2: Sơ đồ khối mạch giao tiếp máy tính và thu phát
Hình 2.3: Mạch nguồn 5V
Hình 2.4: Cầu diode 1A
Hình 2.5: Tụ điện phân cực.
Hình 2.6: Điện trở và LED
Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lí
Hình 2.8: Opto pc817.
Hình 2.9: Nút nhấn.
Hình 2.10: Transitor D468.
Hình 2.11: Diode 4007.
Hình 2.12: IRF 3205 và cấu tạo bên trong.
Hình 2.13: Cấu tạo của mosfet.
Hình 2.14: Relay và cấu tạo của relay.
Hình 2.15: Tay game SP3
Hình 2.16: Cấu tạo Joysick
Hình 2.17: Module thu
Hình 2.18: Module phát
Hình 2.19: Sơ đồ mạch phát dùng IC PT2262
Hình 2.20: Sơ đồ mạch thu dùng IC PT2272
Hình 2.21: Module điều khiển trung tâm
Hình 2.22: Mạch kích solenoid
Hình 2.23: Qui định về chân của MAX232
Hình 2.24: Sơ đồ kết nối giữa cổng COM với KIT Vi điều khiển
Hình 2.25: Hình giao tiếp cổng COM và MAX232
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
I. Lý do chọn đề tài:
Những năm gần đây cuộc thi sáng tạo Robocon đang là một trong những cuộc thi được các bạn sinh viên kỹ thuật quan tâm. Đây là một sân chơi đầy thử thách, sáng tạo và cũng là nơi để tiếp xúc học hỏi lẫn nhau. Tham gia cuộc thi còn đòi hỏi sự hiểu biết kết hợp về cơ khí, điện tử, lập trình. Và nghành công nghệ kỹ thuật cơ điện tử là một trong những ngành được đào tạo 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.
II. 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.
Lá có hình trụ đặc đường kính 250mm, cao 200mm, nặng 200g.
Mỗi đội dự thi tự sản xuất mầm
III.Ý tưởng:
Cuộc thi robocon là cuộc thi kết hợp giữa robot điều khiển bằng tay và robot tự động vì thế quá trình thiết kế lên ý tưởng có sự trao đổi hợp tác với nhóm thiết kế robot tự động đảm bảo robot bằng tay đáp ứng tốt yêu cầu mà robot tự đông đặt ra.
Trong quá trình thiết kế từ ý tưởng có sự trợ giúp của phần mềm solidworks 2012 để đảm bảo tốt tiến độ thực hiện.
Ý tưởng: Thiết kế robot bằng tay.
Thiết kế robot bằng tay có sự di chuyển linh hoạt đồng thời đảm bảo khả năng gấp lá hoàn thành việc ghi điểm vào ba ô trống (Ring).
( Vùng màu đỏ là nơi thực hiện việc ghi điểm đối với robot bằng tay )
Để có thể làm được điều đó, thì nhóm chúng em có một ý tưởng là thiết kế Robot có hai cánh tay gắp. Cánh tay nhỏ dùng để ghi điểm vào ô gần nhất ( 530mm ) trên sân đấu và thực hiện công việc chồng 3 lá lên để cấp cho robot tự động. Cánh tay lớn hơn dùng để ghi điểm vào ô xa nhất ( 1330mm ).
3.1 Hướng thực hiện........................
.......................
3.2 Khó khăn.
- Lần đầu tham gia cuộc thi chúng em còn gặp nhiều hạn chế trong việc hợp tác với nhau, chưa có kinh nghiệm trong việc phân phối công việc cùng nhau.
- Thiếu kinh nghiệm trong việc mua các nguyên vật liệu, công cụ cần thiết.
3.3 Giải quyết vấn đề.
- Phần cơ khí và mạch điện tử được nhóm chúng em thực hiện song song và chia công việc cho từng thành viên để có thể hoàn thành công việc nhanh nhất.
- Đi mua ngoài thực tế vài lần và thông qua các thầy, các cô, các anh chị khóa trước, các bạn khác có kinh nghiệm hơn để bổ sung cho sự thiếu hiểu biết của mình.
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
I .CƠ KHÍ:
Việc tạo nên một con robot hay một mô hình sản phẩm hoàn chỉnh và hạn chế đến mức thấp nhất những nhược điểm khó khăn khi sử dụng, cũng như chi phí tạo nên một sản phẩm, thì vấn đề cần quan tâm nhất là đề ra các phương án giải quyết tối ưu nhất phù hợp với mục tiêu của đề tài. Về đề tài THIẾT KẾ-CHẾ TẠO ROBOT nhóm đã tìm hiểu tính toán và đề ra các phương án tối ưu nhất qua các giai đoạn. Sau đó bắt tay vào thi công những phương án đã chọn.
1.1Tính toán chọn động cơ.
- Số vòng quay chưa qua hộp giảm tốc n = 5000 vòng/ phút, số vòng quay của động cơ qua hộp giảm tốc n=200 vòng/phút và ta có vận tốc di chuyển robot V=0.8 m/s
- Lực tác dụng : P = 15kg=150N
Công suất tải:
Trong đó:
Nt : Công suất tải của động cơ chính.
N : Công suất cần thiết.
. η = η1 (η2 )3 = 0.97 0.993= 0.94
Trong đó : η : Hiệu suất bộ truyền.
η= 0,97 – hiệu suất bộ truyển xích bánh răng.
η= 0,99 – hiệu suất của một cặp ổ lăn.
Công suất cần thiết:
Cần phải chọn động cơ có công suất lớn hơn công suất cần thiết:
Nđc>=Nct=128w
1.2Thiết kế.
1.2.1 Lựa chọn động cơ chính:
Phương án 1:
- Động cơ đề xe máy.
Hình 1.2.1
.+Ưu điểm:
Tốc độ đáp ứng nhanh, mômen lớn.
Giá thành thấp do sử dụng động cơ cũ quấn dây lại.
+Nhược điểm:
Khi hoạt động thì động cơ đề làm hao phí dòng điện rất nhiều.
Tốc độ không ổn định do quấn dây lại theo phương pháp thủ công
Phương án 2:
- Động cơ 24V DC có hộp số.Hình 1.2.2
+Ưu điểm:
Tốc độ ổn định, mômen lớn.
Dòng ổn định trong quá trình hoạt động.
+Nhược điểm:
Động cơ chỉ có một cấp số.
Nguồn phải ổn định.
Kết luận:
Qua việc tham khảo lựa chọn phương án 2 là tối ưu nhất do tính ổn định trong hoạt động, mạch điện tử đáp ứng được cho sự ổn định của động cơ.
1.2.2 Thiết kế khung xe:
Hình 1.2.3
Kích thước khung 600x600 mm, được làm bằng nhôm ống định hình 25x25mm,25x38mm. Được bắt với nhau bởi river và nhôm V30.
.................................................................
3.1 Kết quả.
Sau khi hoàn tất thi robocon manual đạt được kết quả là:
- Robot chạy hoàn chỉnh thông qua điều khiển từ tay game PS3.
- Giao diện máy tính Visual basic truyền xuống các cơ cấu thông qua module RF.
- Các cơ cấu nâng, hạ, kéo, xả của các động cơ hoạt động ổn định.
- Cơ cấu kẹp phôi tốt.
Tuy nhiên vẫn còn những mặt hạn chế:
- Do sử dụng bánh trước là bánh mắt trâu nên việc hoạt đông của xe tạo nhiều tiếng ồn khi hoạt động
- Vỏ xe khi hoạt động một thời gian bị mòn làm giảm độ bám trên sân.
- Bình khí nén rò rỉ sau một thời gian sử dụng
- Việc sử dụng module thu phát RF đôi khi còn bị nhiễu làm hệ thống hoạt động chưa ổn định.
Khắc phục:
- Sử dụng bánh omi đa hướng tạo sự ổn định linh hoạt và giảm độ ồn khi hoạt động.
- Tạo các rãnh sâu trên vỏ xe tăng độ ma sát.
- Dùng ruột xe quấn thêm để đảm bảo bình không bị rò rỉ.
- Cân nhắc việc chọn 1 module khác thay cho module RF như: Blurtooth, wife để điều khiển các cơ cấu trên giao diện Visual Basic.
3.2 Hướng phát triển.
Từ đồ án tốt nghiệp chúng em có thể phát triển và hoàn thiện chiếc xe như những xe tự động trong các nhà máy công nghiệp, bệnh viện thực hiện những công việc thay thế con người ở môi trường độc hại nguy hiểm, nặng nhọc. Chúng em sẽ cải thiện cơ khí cho ổn định hơn nữa để có thể di chuyển hoạt động được ở nhiều điều kiện đia hình khác nhau. Có thể thêm vào xe các loại cảm biến, encoder cho động cơ, camera quan sát để xe có thể hoạt động 1 cách tự động, đồng thời người dùng có thể giám sát các hoạt động.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN tử THIẾT KẾ ROBOCON QUỐC TẾ 2014
