MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 4
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 7
1.2.1. Chủ đề của cuộc thi 8
1.2.2. Ý tưởng: 8
Hình 1.1: Sân thi đấu 9
CHƯƠNG II: Ý TƯỞNG THIẾT KẾ 10
2.4.1. Lựa chọn chíp điều khiển 89V51RD2 13
2.4.2. Một số giải thuật phương án lập trình 14
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT 15
3.1. Thiết kế cơ khí 15
3.1.1.Vẽ và mô phỏng trên phần mềm Inventor 15
3.1.2. Bản vẽ lắp: phần phụ lục 18
3.1.3. Tính toán động học 18
3.2 . Chế tạo cơ khí 23
3.2.1.1. Vật liệu sử dụng làm đế 23
3.2.2. Thân 29
3.2.3. Cánh tay lấy hoa 31
3.2.3. Cánh tay gắp ngọn lửa đèn 33
- Sơ đồ thiết kế khí nén: 35
3.3. Thiết kế và chế tạo mạch điện 36
3.3.1. Khối nguồn 38
3.3.2.Khối vi điều khiển 41
3.3.3 Khối tạo dao động: 42
3.3.4. Khối nạp chương trình 43
3.3.5. Khối lựa chọn chương trình 46
3.3.6. Khối cảm biến 48
3.3.7. ENCODER – Hiển thị 61
CẤU TẠO 61
-HIỂN THỊ: 63
CHƯƠNG IV: LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN ROBOT 69
HÌNH 3.5: CÁNH TAY KẸP LỬA ĐÈN. 18
HÌNH 3.6 : HÌNH ẢNH PHẦN KHÍ NÉN VÀ ĐIỆN KHÍ NÉN. 21
HÌNH 3.7. ĐẾ THIẾT KẾ TRÊN PHẦN MỀM INVENTOR 23
HÌNH 3.8: HÌNH DẠNG NHÔM. 23
HÌNH 3.9: KÍCH THƯỚC CỦA NHÔM ĐƯỢC SỬ DỤNG LÀM ĐẾ. 24
HÌNH 3.10: KÍCH THƯỚC CỦA ĐẾ. 25
HÌNH 3.11:CÁC LOẠI BÁNH OMNI. 26
HÌNH 3.12:BÁNH OMNI DÙNG TRONG ROBOT. 26
HÌNH 3.13: BÁNH XE NHÔM ĐÚC. 27
HÌNH 3.14: ĐỘNG CƠ TRỤC VÍT BÁNH RĂNG. 28
HÌNH 3.15. TẤM PHÍP DÙNG ĐỂ BẮT ĐỘNG CƠ 28
HÌNH 3.16. ĐỘNG CƠ BẮT VÀO PHÍP 29
HÌNH 3.18 : ĐỘNG CƠ NÂNG HẠ TRỤC VÍT BÁNH VÍT 30
HÌNH 3.19: PULI 31
HÌNH 3.20: CƠ CẤU NÂNG HẠ BẰNG XÍCH SỬ DỤNG PULI. 31
HÌNH 3.21:TAY XÚC ĐƯỜNG KÍNH 280 MM 32
HÌNH 3.22: TAY XÚC ĐƯỜNG KÍNH 400 MM 32
HÌNH 3.23: HỘP TRƯỢT TAY 33
HÌNH 3.24: CÁNH TAY HOÀN THIỆN 33
HÌNH 3.25: CƠ CẤU GẮP LỬA 34
HÌNH 3.26: VAN 5/2 34
HÌNH 3.27: XINH LANH TÁC ĐỘNG KÉP 35
HÌNH 3.28: SƠ ĐỒ THIẾT KẾ ĐIỆN KHÍ NÉN 35
HÌNH 3.29: SƠ ĐỒ CHUNG 36
HÌNH 3.30 : SƠ MẠCH NGUYÊN LÝ ROBOT TỰ ĐỘNG VÙNG
KRATHONG 37
HÌNH 3.31: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KHỐI NGUỒN. 38
HÌNH 3.32 : CẤU TẠO CỦA IC 7805 39
BẢNG1.2: BẢNG THÔNG SỐ CỦA B688 40
HÌNH 3.33 : SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA KHỐI VI ĐIỀU
mỗi sinh viên đối với những kiến thức đã được giảng dạy trong nhà trường. Đồng
thời nó còn đánh giá khả năng áp dụng lý thuyết để phân tích tổng hợp để giải
quyết các bài toán kỹ thuật trong thực tế. Khi làm đồ án tốt nghiệp sinh viên có
quyền trao đổi, học hỏi, nghiên cứu và trau dồi thêm kiến thức.
Nhận thức được tầm quan trọng đó chúng em đã làm việc với tinh thần
nghiêm túc vận dụng những kiến thức của bản thân, những ý kiến đóng góp của
bạn bè và đặc biệt là sự chỉ bảo của các thầy cô trong khoa để chúng em hoàn
thành đồ án tốt nghiệp này. Đề tài “ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT TỰ
ĐỘNG VÙNG KRATHONG THAM DỰ CUỘC THI ROBOCON 2011 ”.
Nội dung thuyết minh gồm có 6 chương:
Chương I : Giới thiệu về đề tài.
Chương II : Ý tưởng thiết kế.
Chương III: Thiết kế và chế tạo robot.
Chương IV : Lưu đồ thuật toán điều khiển.
Chương V : Phương án xử lý nhiễu.
Chương VI : Kết luận
Do kiến thức thực tế còn hạn chế nên trong đồ án chắc chắn còn nhiều
thiếu sót, chúng em mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô để có thể
hoàn thiện được đồ án cũng như hoàn thiện được kiến thức của mình nhằm phục
vụ công việc tốt hơn sau khi ra trường.
Qua đồ án tốt nghiệp này em xin chân thành cảm ơn đến thầy Nguyễn Văn
Diên và cô Trịnh Thanh Nga - những người đã hết lòng hướng dẫn và giúp đỡ
chúng em trong quá trình học tập trong trường và trong suốt thời gian làm đồ án
tốt nghiệp vừa qua. Qua đây chúng em gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong bộ
môn đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm SV thực hiện:
Ngô Văn Hải – Nguyễn Văn Hòa – Ngô Đức Duy
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
Hưng Yên, ngày tháng 6 năm 2011
Giảng viên phản biện
đầu tiên bằng cách nhấc 3 bát nến và đặt ở vùng Chung trước khi thực hiện các
công việc khác. Sau đó robot bằng tay sẽ mang giá đèn đặt tại điểm trang trí được
định vị trên khu vực Sala. Robot bằng tay sẽ tiếp tục thu thập những ngọn nến ở
vùng Chung trong thời gian Krathong được lắp ráp.
Các robot tự động sẽ thu thập đài hoa và hoa Krathong rồi đặt chúng tại
các vị trí chuẩn bị. Các robot tự động sẽ trang trí Krathong bằng cách xếp đài
hoa, rồi sau đó là hoa Krathong lên giá đèn vùng Sala. Sau khi nhiệm vụ này đã
hoàn thành, robot bằng tay sẽ đặt 3 ngọn nến vào Krathong đã được trang trí.
Robot tự động sẽ mang Krathong đã hoàn thành đặt lên bề mặt sông phía đội
mình. Không có bất kỳ phần nào của robot được chạm hay tiếp xúc với mặt sông.
Cuối cùng robot tự động sẽ mang ngọn lửa đèn đặt nhẹ lên trên đỉnh đèn
trong Krathong đã được hoàn thành và đang nổi trên bề mặt sông. Khi thao tác
các robot cũng không được chạm hay tiếp xúc với mặt sông và Krathong đã hoàn
thành. Đội đầu tiên đặt được ngọn lửa đèn thành công sẽ là đội chiến thắng.
Chiến thắng này được gọi là “ Loy Krathong”.
Nếu không đội nào đạt được “ Loy Krathong” trong vòng 3 phút thì đội
chiến thắng sẽ quyết định bằng cách tính điểm cho những phần việc đã hoàn
thành.Mỗi trận đấu được diễn ra giữa đội đỏ và đội xanh. Mỗi trận đấu kéo dài
trong 3 phút.
Hình 1.1: Sân thi đấu
CHƯƠNG II: Ý TƯỞNG THIẾT KẾ
2.1. Những yêu cầu chung của Robot Krathong.
- Kích thước của robot: Trong vùng xuất phát của robot tự động, robot tự động
phải có kích thước không lớn hơn 1000mm chiều rộng và 1000mm chiều dài và
chiều cao không quá 1400mm. Không có giới hạn về kích thước khi trận đấu bắt
đầu. Tổng trọng lượng của cả ba con robot không được vượt quá 50kg.
- Nhiệm vụ của robot tự động vùng Krathong:
+ Nhiệm vụ 1: Robot tự động vùng Krathong sẽ thu thập đài hoa và hoa
Krathong tại vị trí lưu trữ rồi đặt chúng tại các vị trí chuẩn bị.
Hình 2.1: Đài hoa Krathong.
2 Động cơ đẩy tay lấy hoa và tay kẹp lửa
Bảng 1.1: Số lượng động cơ.
2.3. Ý tưởng và phương án thiết kế mạch điện
Trong robot, mạch điện có thể ví như mạch máu trong cơ thể con người,
nó có tác dụng liên kết tất cả các phần của robot lại với nhau thành một thể thống
nhất. Mạch điện sử dụng cho robot phải đảm bảo được các yêu cầu sau:
• Đảm bảo cung cấp đủ công suất cho các động cơ của robot hoạt động.
• Hoạt động chính xác và ổn định.
• Có tính linh hoạt cao trong việc thay thế và sử dụng.
Để thiết kế được mạch cho robot chúng ta phải căn cứ vào những đặc
điểm, yêu cầu kĩ thuật, chiến thuật của robot từ đó đi lựa chọn phương án và các
phần tử cho mạch.
2.4. Ý tưởng và phương án về lập trình điều khiển cho robot.
2.4.1. Lựa chọn chíp điều khiển 89V51RD2.
Để điều khiển cho robot có thể sử dụng một trong các loại vi điều khiển
như: 89C51, P89V51RD2, AVR, PIC (Programmable Interface Controller)…
Trong quá trình tìm hiểu nhóm đã lựa chọn P89V51RD2 làm chíp để điều khiển
cho robot của mình. Con chíp này có ưu điểm sau:
- Có những đặc tính gần giống với vi điều khiển 89C51 mà đã được giảng dạy
trong chương trình đào tạo của nhà trường.
- Có giá thành rẻ, dễ mua và dễ tìm hiểu.
- Ngôn ngữ để lập trình quen thuộc dễ tiếp cận và dễ sử dụng.
- Mạch nạp cho chíp rất đơn giản dễ chế tạo.
- Có khả năng nạp nạp trực tiếp chương trình vào chíp ngay trên mạch mà không
cần phải tháo chíp ra khỏi mạch.
- Bên cạnh đó P89V51RD2 có những chức năng mới dễ dàng vận dụng cho việc
lập trình cho robot: PCW, PCA, Timer2…
Vậy có thể nói chíp P89V51RD2 rất ưu việt. Đây là những lý do mà nhóm
sử dụng nó.
2.4.2. Một số giải thuật phương án lập trình.
*Thiết lập phương trình động học Robot
l2
z1 O2 z2
x1 y1 y2
l1
z0
x0
Khâu
i
θ
i
d
i
a
i
α
1 0 l
1
*
0 -90
X2
Miền làm việc
Y0
O1
O
2 0 l
2
*
0
0
i
A
αα
θαθαθθ
θαθαθθ
−
=
1000
1010
0100
0001
1
l
A
−
==
1000
100
2100
000
2
.
12
1
1
l
l
AAT
Mà
Vậy :
1
=
x
n
0
=
y
n
0
=
z
n
0
=
x
s
0
=
y
s
1
−=
z
s
0
=
x
a
T
=
−
(1)
2
2
2
1
1
1
2
TTAA
=
−−
(2)
−
=
−
z
s
z
n
y
p
y
a
y
s
y
n
x
p
x
a
x
s
x
n
T
−
1000
0010
100
0001
1
l
1000
z
1000
2100
0010
0001
l
−
⇔
1000
1l
z
1000
2100
0010
0001
l
Từ phương trình trên ta được hệ phương trình:
z
z
n
n
=⇒=
0sin0
llll
z
p
z
p
2121
+=⇒=−
Kết luận : Từ phương trình trên cho thấy khi biết tọa độ của điểm 0
2
sẽ tính được
2
= p)
= = = 628N ( biết d = 4mm)
3.2 . Chế tạo cơ khí.
3.2.1. Đế
Cũng giống như tất cả các cuộc thi Robocon của mọi năm thì công việc
chế tạo phần đế robot phải được tiến hành đầu tiên và quan trọng nhất. Robot có
hoạt động tốt được hay không phụ thuộc rất nhiều vào việc chế tạo phần đế của
robot. Đế robot là bộ phận chịu cả tải trọng của robot và dùng để lắp những cơ
cấu khác của robot. Chính vì vậy nhóm đã chế tạo robot theo ý tưởng đã được
đưa ra tối ưu nhất.
Hình 3.7. Đế thiết kế trên phần mềm Inventor
3.2.1.1. Vật liệu sử dụng làm đế.
Hình 3.8: Hình dạng nhôm.
Loại nhôm được sử dụng làm đế robot là loại nhôm ống hình chữ nhật
( loại sử dụng làm cửa nhôm) có kích thước 25mm×50mm. Loại nhôm này có
bán rất nhiều trên thị trường, vì vậy rất tiện lợi khi cần thay thế hay sửa chữa bộ
phận nào đó của robot. Khi sử dụng loại nhôm này để chế tạo robot thì chúng em
nhận thấy khi dựng đứng nhôm để lắp ghép thì sẽ tạo ra độ cứng vững cho đế
robot khi phải chịu tải trọng từ phía trên xuống. Để tạo độ cứng vững cho phần
đế chúng em sử dụng các tấm phíp nhựa và các thanh nhôm hình chữ V để ghép
nối chúng với nhau.Việc ghép nối này đảm bảo độ chắc chắn và có trọng lượng
nhẹ hơn so với việc sử dụng gỗ nhét vào trong ống nhôm.
Hình 3.9: Kích thước của nhôm được sử dụng làm đế.
* Ưu điểm:
- Nhôm nhẹ hơn so với cái vật liệu khác như sắt, thép làm giảm tải trọng cho
robot.
- Dễ chế tạo.
- Dễ tìm .
- Dễ tháo lắp khi vận chuyển.
chọn bánh xe Omni cho bánh trước của robot . Bánh xe Omni giúp di
chuyển một cách ổn định hơn, linh hoạt hơn, mặc dù bánh Omni sẽ làm cho
Copyright: Tài liệu đại học ©