TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
 ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài:
DỰA VÀO NỘI DUNG ROBOCON 2013, THIẾT KẾ
VÀ THI CÔNG ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY
BẮN CÁC HẠT GIỐNG LÊN ĐĨA MẶT TRĂNG Cán bộ hướng dẫn:

ThS. HOÀNG THỊ THƠM
Sinh viên thực hiệ
n:
NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG
Khóa 51

KHÁNH HÒA, 2013

Khóa 51(2009 - 2013) KHÁNH HÒA, 2013 ĐẠI HỌC NHA TRANG i ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, thuật ngữ Robot đã trở nên quá quen thuộc trong đời sống của con người
khi mà sự phủ sóng của Robot hầu như tồn tại ở hầu hết tất cả mọi lĩnh vực của đời sống
xã hội con người từ văn hóa – nghệ thuật, kinh tế, chính trị, giáo dục, y tế, khoa học …
Nhờ có sự ra đời của Robot, cuộc sống con người được nâng lên một tầm cao mới, những
công việc tưởng chừng như quá phức tạp, quá nguy hiểm, cần độ chính xác cao… đều có
sự góp mặt của Robot mới giải quyết nhanh chóng và hiệu quả hơn hẳn. Con người đã
xóa bỏ hầu hết các khoảng cách từ không gian, địa lý, môi trường nhờ có sự giúp đỡ của
Robot. Những bộ phim khoa học viễn tưởng về Robot đã cho chúng ta thấy được những
tiềm năng và vai trò quan trọng của Robot trong sự phát triển trong tương lai của con
người. Nhận thấy tầm quan trọng và tiềm năng to lớn này, một cuộc thi mang tên là
Robocon được tổ chức với mục đích khuyến khích và tạo động lực cho sinh viên các
ngành kỹ thuật trong toàn khu vực Châu Á Thái Bình Dương cùng say mê nghiên cứu
Robot. Để bắt kịp xu hướng phát triển chung, cùng với niềm đam mê và yêu thích Robot,
cũng như thể hiện tình yêu chung đối với cuộc thi Robocon, em cảm thấy rất thú vị khi
được thực hiện đề tài đồ án “ Dựa vào nội dung của Robocon 2013, thiết kế và thi công
mô hình Robot điều khiển bằng tay bắn các hạt giống lên đĩa mặt trăng”.
Trong quá trình thực hiện, do kiến thức còn hạn chế nên đồ án này sẽ không tránh

Kết luận và kiến nghị
ĐẠI HỌC NHA TRANG iii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU i
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC HÌNH VẼ v
PHẦN MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TÌM HIỂU VỀ CUỘC THI ROBOCON 2013 2
1.1. KHÁI QUÁT VỀ CUỘC THI ROBOCON 2
1.2. CHỦ ĐỀ VÀ LUẬT THI ROBOCON 2013 3
1.2.1. Chủ đề “Hành tinh xanh” 3
1.2.2. Khái quát về luật chơi: 4
1.2.3. Sân thi đấu 5
1.3. TÍNH TOÁN VỊ TRÍ BẮN HẠT GIỐNG 7
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ CHO ROBOT 9
2.1. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐẾ ROBOT 9


4.1. KẾT QUẢ 48
4.2. MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ SẢN PHẨM 48
4.3. KIẾN NGHỊ 50
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 51
PHỤ LỤC 52

Hình 3.14 Sơ đồ kết nối LCD với Vi điều khiển 31
Hình 3.15 Sơ đồ chân IC817 32
Hình 3.16 IRF 540N 32
Hình 3.17 Piston 33
Hình 3.18 Van khí nén 5/2 34
Hình 3.19 7805 35
Hình 3.20 Gamepad PS2 36
Hình 3.21 Sơ đồ dây Gamepad 37
Hình 3.22 Sơ đồ khối 39
Hình 3.23 Sơ đồ mạch Gamepad PS2 40
Hình 3.24 Sơ đồ mạch tạo áp chuẩn 3,3 V 41
Hình 3.25 Sơ đồ mạch điều khiển 42
Hình 3.26 Sơ đồ mạch điều khiển piston 43
Hình 3.27 Sơ đồ mạch điều khiển động cơ 44
Hình 3.28 Sơ đồ mạch van khí điều khiển tay kẹp 45
Hình 3.29 Lưu đồ thuật toán của mạch Gamepad PS2 46
ĐẠI HỌC NHA TRANG vi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

Hình 3.30 Lưu đồ thuật toán mạch điều khiển chung 47
Hình 4.1 Toàn cảnh Robot 48
Hình 4.2 Hệ thống lò xo kết hợp dây chun 49
Hình 4.3 Tay kẹp Robot 49
Hình 4.4 Bệ đẩy để thay đổi góc bắn cho Robot 50

ĐẠI HỌC NHA TRANG 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG I: TÌM HIỂU VỀ CUỘC THI ROBOCON 2013
1.1. KHÁI QUÁT VỀ CUỘC THI ROBOCON
Robocon là cụm từ viết tắt từ cụm từ Robot Contest nghĩa là Cuộc thi Robot, là tên
cuộc thi chế tạo Robot dành cho sinh viên các trường đại học và cao đẳng khối kỹ thuật
của các nước trong khu vực Châu Á Thái Bình Dương do Hiệp hội Phát thanh Truyền
hình Châu Á Thái Bình Dương (Asia Pacific Broadcasting Union, viết tắt là ABU) tổ
chức hàng năm.
Cuộc thi Robocon khởi xướng lần đầu tiên tại Nhật Bản từ năm 2002 với nội dung
thi là “Chinh phục núi Phú Sĩ”, và cũng đúng vào năm đó, đội Robot Việt Nam là
Telematic với Robot tên là V-bot đến từ trường Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí
Minh đã bất ngờ đánh bại đội Nhật Bản tại trận chung kết và dành chức vô địch dưới sự
ngỡ ngàng của đội chủ nhà.
Trải qua hơn 10 năm thi đấu, Việt Nam đã dành vô địch Robocon 3 lần ở các năm
2002 tại Nhật Bản với chủ đề “Chinh phục núi Phú Sĩ’, năm 2004 tại Hàn Quốc với chủ
đề “Cuộc đoàn tụ của Ngưu Lang- Chức Nữ”, đội Robot đại diện là FXR đến từ trường
Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, năm 2006 tại Malaysia với chủ đề “Chinh
phục đỉnh cao”, đội Robot đại diện là BKPro đến từ trường Đại học Bách Khoa Thành
Phố Hồ Chí Minh. Cho đến thời điểm này, Việt Nam là nước có số lần vô địch Robocon
nhiều thứ 2 với 3 lần vô địch và chỉ đứng sau Trung Quốc với 5 lần vô địch.
Các đội tham dự Cuộc thi Robocon được tuyển từ vòng loại tại các nước do đài
truyền hình thành viên tổ chức với cùng chủ đề.
Các bước tổ chức cuộc thi Robocon:
Các nước chủ nhà công bố chủ đề cuộc thi năm nay tới các nước tham dự thông
qua ABU.
Các trường đại học, cao đẳng sẽ lập kế hoạch thiết kế, chế tạo Robot của mình để
thi theo chủ đề đó.
ĐẠI HỌC NHA TRANG 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
những thảm họa mà trái đất đang phải gánh chịu.
Việt Nam đã chọn chủ đề của cuộc thi ABU Robocon 2013 là : Hành tinh xanh.
Với thông điệp, mỗi quốc gia là một mảnh ghép tạo nên thế giới. Trách nhiệm giữ gìn
màu xanh cho trái đất thuộc về mỗi người sống trên hành tinh. Ý thức và hành động – đó
là điều cần làm để duy trì sự sống cho ngôi nhà chung TRÁI ĐẤT.
1.2.2. Khái quát về luật chơi:
Thời gian thi đấu mỗi trận là 3 phút. Mỗi đội có 2 Robot :
+ 1 Robot tự động.
+ 1 Robot điều khiển bằng tay.
Robot điều khiển bằng tay lấy lá ở kho, đem gắn vào 3 ô trống gọi là Ring tại bán
cầu Nam. Tiếp theo, Robot điều khiển bằng tay đi lấy lá ở kho chuyển cho Robot tự động.
Robot tự động gắn tối thiểu 3 lá ở vùng bán cầu Bắc (bao gồm 2 lá ở phần sân đội mình
và 1 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 2 và bắn các mầm vào vùng mặt trăng
trước đội đó giành chiến thắng tuyệt đối.
ĐẠI HỌC NHA TRANG 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

1.2.3. Sân thi đấu

Hình 1.2 Kích thước sân thi đấu
Sân thi đấu là một khu vực có kích thước 13000mm x 13000mm, được làm bằng gỗ
dán, mặt trên sơn không bóng, được bao quanh bởi tường rào bằng sắt, cao 100mm, rộng
50mm. Sân thi đấu được chia đều cho 2 đội, phân cách bởi 1 hàng rào sắt (cao 60mm,
rộng 30mm) dọc theo đường Kinh tuyến gốc.
ĐẠI HỌC NHA TRANG 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Khu vực Robot tự động là vùng Trái đất và vùng không gian bao quanh nó. Có 2
khu vực xuất phát dành cho Robot tự động, khu xuất phát dành cho đội đỏ được sơn màu
đỏ, khu xuất phát dành cho đội xanh được sơn màu xanh.
Lá có hình trụ đặc, đường kính 250mm, cao 200mm, nặng 200g.Lá được làm bằng
xốp mật độ cao, sơn màu xanh lam dành cho đội Xanh và màu đỏ dành cho đội Đỏ. Mặt
trên và dưới của lá được sơn màu xanh lá cây.
Mỗi đội dự thi tự sản xuất 3 mầm, có hình dạng một cái cây. Chiều cao của mầm
không quá 500mm. Đường kính lớn nhất của mầm phải nhỏ hơn 300mm. Đường kính đáy
của mầm không được nhỏ hơn 150mm. Trọng lượng tối đa của mầm không quá 300g.
Trước khi trận đấu bắt đầu, mầm sẽ được đặt ở vùng cực Bắc ở phần sân mỗi đội bởi
thành viên của đội.
Robot phải được thiết kế phù hợp với mầm của mỗi đội. Trong mọi điều kiện, khi
mầm được bắn từ Robot thì mầm không được bắn xa quá 8m. Khoảng cách tối đa 8m
được tính từ vị trí Mầm sau khi bắn đến vị trí Robot bắn Mầm tiếp xúc với sàn. Mầm
được bắn từ Robot sẽ không được sử dụng lại trong cùng trận đấu.
1.3. TÍNH TOÁN VỊ TRÍ BẮN HẠT GIỐNG

ĐẠI HỌC NHA TRANG 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG Hình 1.4 Tính toán vị trí bắn hạt giống
Theo qui định của cuộc thi, Mặt trăng nằm ở phía Bắc cách cực Bắc của Trái Đất là
2700mm (2,7m). Đường giới hạn 1 trùng với đường xích đạo của Trái Đất. Độ rộng của
đường giới hạn là 30mm (3cm). Đường giới hạn 1 và đường giới hạn 2 cách nhau là
2950mm (2,95m). Robot điều khiển tự động sau khi gắp hạt giống, đưa cho Robot điều
khiển bằng tay. Sau đó Robot điều khiển bằng tay vượt đường giới hạn 1, di chuyển lên
vị trí sát đường mép giới hạn 2, bắn hạt giống lên đĩa mặt trăng. Vậy nên vị trí đứng bắn Hình 2.1 Phần đế Robot

ĐẠI HỌC NHA TRANG 11 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

2.1.2. Phần bánh xe
Bánh xe phía trước là bánh xe nối với cơ cấu động cơ nên tải đặt vào bánh xe khi
chuyển động là rất lớn. Vì vậy, trong các ứng dụng thiết kế xe robot, người ta thường sử
dụng bánh nhôm đúc. Bánh nhôm đúc có trọng lượng khá nhẹ, lớp vỏ bánh được làm
bằng cao su nên bánh chịu lực khá lớn, bám đường tốt. Bánh xe có rãnh với bán kính là 4,
rất thuận tiện cho việc lắp ghép với trục động cơ.

Hình 2.2 Bánh xe nhôm đúc

Hình 2.3 Kích thước bánh xe nhôm đúc
ĐẠI HỌC NHA TRANG 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

Bánh xe sau là bánh lái nên phải xoay được khi xe cần đổi hướng. Do đó, trong thiết
kế robot, người ta hay sử dụng bánh đa hướng Omni. Bánh xe đa hướng omni sườn bánh
làm bằng nhựa PA, 8 bánh vệ tinh được gia công CNC từ nhôm cứng 6061 siêu bền giúp
bánh chạy êm và giảm hao mòn đáng kể trong quá sử dụng. Bánh xe có thể xoay được đa

Việc lựa chọn động cơ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhưng động cơ được chọn trong
cuộc thi robot thường có yêu cầu chung sau:
- Tốc độ lớn.
- Khả năng chịu tải cao.
- Khả năng hãm tốt, thường sử dụng các loại động cơ có hộp giảm tốc.
- Dòng và áp hoạt động.
Động cơ lựa chọn là loại động cơ 12V DC, tốc độ quay là 220 vòng/phút, có bộ
giảm tốc độ để tốc độ động cơ không thay đổi dù mới bắt đầu quay. Kích thước động cơ
nhỏ gọn, phù hợp cho việc ứng dụng trong thiết kế Robot.

Hình 2.5 Động cơ DC 12 V có bộ giảm tốc
ĐẠI HỌC NHA TRANG 14 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

2.2. THIẾT KẾ CÁNH TAY ROBOT
Cánh tay Robot là bộ phận quan trọng vì nó thực hiện 2 nhiệm vụ: vừa phải lấy hạt
giống từ phía dưới mặt đất, vừa bắn hạt giống lên đĩa mặt trăng cách đất là 1,5m, khoảng
cách bắn lại tương đối xa là khoảng 5m .
Để lấy được hạt giống từ phía dưới đất thì cần phải có hệ thống kẹp giữ hạt giống
đồng thời phải có hệ thống nâng để đưa hạt giống về bệ phóng để bắn đi xa. Vì vậy, hệ
thống khí nén nên được sử dụng trong việc thiêt kế cánh tay robot.
Để bắn hạt giống lên đĩa thì hệ thống bắn sử dụng lò xo kết hợp dây chun để tăng
hiệu quả khi bắn. Hệ thống Piston đẩy kéo sẽ làm lò xo bị kéo dãn qua đó tạo lực cho hạt
giống có thể bắn xa về phía trước. Đồng thời, Robot còn được thiết kế thêm động cơ cánh
tay để điều chỉnh hướng bắn được chính xác.

Hình 2.6 Mặt đáy của để Robot


10.000 chu kỳ.
Điện áp hoạt động: 4.0V đến 5.5V.
Tần số làm việc: 0Hz đến 33 MHz.
Chương trình có 3 cấp bộ nhớ khóa.
128 Byte RAM
32 đường I/O
3 TIMER/COUNTER 16 Bit
8 nguồn ngắt
Con trỏ dữ liệu kép.
Giao tiếp nối tiếp
4 s cho hoạt động nhân chia.
Sơ đồ chân :
ĐẠI HỌC NHA TRANG 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG Hình 3.1 Sơ đồ chân AT89S52
Chân VCC (chân 40): điện áp cung cấp 5VDC
Chân GND (chân 20): nối mass
Chân XTAL1(chân 18) và chân XTAL2(chân 19), thường được ghép nối với thạch
anh và tụ tạo dao động cho vi điều khiển. Chân XTAL1 còn là ngõ vào đến mạch khuếch
đại dao động đảo. Chân XTAL2 còn là ngõ ra từ mạch khuếch đại dao động đảo.
Chân EA/VPP (chân 31):
+ Nối mass: sử dụng bộ nhớ chương trình bên ngoài vi điều khiển.
+Nối VCC: sử dụng bộ nhớ chương trình bên trong vi điều khiển.
Chân RST (chân 9): chân reset vi điều khiển về trạng thái ban đầu. Hệ thống sẽ
được thiết lập lại các giá trị ban đầu nếu ngõ này ở mức 1 tối thiểu 2 chu kì máy.