Download miễn phí Đồ án Tracked Mobile Robot
MỤC LỤC
MỤC LỤC . 1
MỤC LỤC HÌNH VẼ . 4
LỜI NÓI ĐẦU . 4
TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP . 5
CHƯƠNG I . 6
TỔNG QUAN VỀ MOBILE ROBOT . 6
1.1. Giới thiệu . 6
1.2. Lịch sử phát triển của mobile robot . 7
1.3. Phân loại mobile robot . 9
1.4. Một số dạng điều khiển mobile robot . 10
1.4.1. Điều khiển từ xa bằng tay . 10
1.4.2. Rôbốt điều khiển từ xa tự bảo vệ . 10
1.4.3. Rôbốt theo lộ trình . 10
1.4.4. Rôbốt ngẫu nhiên hoạt động độc lập . 10
1.5. Ứng dụng của mobile robot . 10
1.6. Các loại chuyển động của Mobile robot . 14
1.6.1. Chuyển động bằng chân(legged mobile robot) . 14
1.6.2. Chuyển động bằng xích (tracked mobile robot) . 15
1.6.3. Di chuyển bằng bánh xe. (wheeled mobile robot) . 16
CHƯƠNG II . 18
VẤN ĐỀ CỨU HỘ VÀ MOBLE ROBOT DÙNG XÍCH . 18
2.1. Vấn đề cứu hộ và hướng tiếp cận bằng robot . 18
2.2. Ưu nhược điểm của Mobile robot dùng xích . 18
2.2.1. Về cấu tạo . 18
2.2.2. Về điều khiển . 19
2.2.3. Về khả năng linh động . 19
2.3. Yêu cầu,nhiệm vụ nghiên cứu . 19
2.3.1. Yêu cầu . 19
2.3.2. Phạm vi nghiên cứu . 20
CHƯƠNG III . 21
ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC . 21
3.1. Giới thiệu chung . 21
3.2. Mô hình động học . 21
3.3. Động lực học . 25
CHƯƠNG IV . 27
KẾT CẤU ROBOT . 27
4.1 Giới thiệu . 27
4.2 Vấn đề điều khiền phương tiện sử dụng xích . 29
4.3 Các kết cấu mắt xích . 29
4.4 Cách bố trí xích . 32
4.5 Hệ thống căng xích . 36
4.6 Các kết cấu của hệ thống xích . 40
4.6.2 Bộ truyền động điều khiển 2 xích . 41
4.6.3 Bộ truyền động 2 xích với các hệ thống thiết bị lái riêng rẽ . 42
4.6.4 Các bộ truyền động có 4 nhánh xích điều khiển. . 43
4.6.5 Các bộ truyền động có 6 bánh xích. . 45
4.7 Phương án thiết kế . 46
4.7.1 Ý tưởng chung . 46
4.7.2 Kích thước và hình dáng tổng thể của robot. . 46
4.7.3 Kết cấu đai được lựa chọn . 48
4.7.4 Kết cấu nhánh chính . 50
4.7.4.1 Nhiệm vụ . 50
4.7.4.2 Bánh đai dẫn động . 50
4.7.4.3 Trục trước . 53
4.7.4.4 Bánh đai theo. . 53
4.7.4.5 Khung . 54
4.7.4.6 Thanh tăng cứng cho khung . 54
4.7.4.7 Bánh căng đai dưới . 55
4.7.4.8 Bánh căng đai trên. . 55
4.7.5 Kết cấu nhánh tay quay . 56
4.7.5.1 Nhiệm vụ . 56
4.7.5.2 Bánh đai lớn . 56
4.7.5.3 Bánh đai nhỏ . 56
4.7.5.4 Tấm tay đỡ . 57
4.7.5.5 Cấu tạo cụm chi tiết . 57
4.8 Tính chọn động cơ . 59
4.8.1 Động cơ phía sau . 59
4.8.2 Động cơ phía trước . 60
4.9 Khả năng hoạt động của robot . 60
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU
KHIỂN ROBOT . 62
5.1 Cơ cấu chấp hành . 62
5.2 Giới thiệu về bộ vi điều khiển 8 bit . 62
5.2.1 Khái niệm về bộ vi điều khiển . 63
5.2.2 Các yêu cầu để lựa chọn một bộ vi điều khiển . 63
5.2.3 Các tiêu chuẩn lựa chọn một bộ vi điều khiển . 63
5.3 Bộ vi điều khiển 8bit PIC16F876A . 64
5.3.1 Các đặc tính nổi bật của bộ vi điều khiển . 64
5.3.2 So sánh với bộ vi điều khiển 8051 . 66
5.3.3 Giới thiệu các module được ứng dụng vào dự án . 68
5.3.3.1 Giới thiệu về các cổng vào/ra (I/O ports) . 68
5.3.3.2 Truyền nhận dữ liệu đồng bộ và không đồng bộ . 75
5.3.3.3 Chuẩn giao tiếp nối tiếp hai dây (I2C Mode) . 87
5.3.3.4 Module điều xung (PWM Module) . 97
5.4 Ứng dụng IC điều khiển động cơ L298 . 100
5.4.1 Giới thiệu . 100
5.4.2 Ứng dụng IC L298 vào dự án . 102
5.5 Thiết kế mạch điều khiển Robot . 103
5.5.1 Nhiệm vụ thiết kế . 103
5.5.2 Các module cơ bản . 104
5.5.2.1 Module truyền/nhận hình ảnh từ robot . 104
5.5.2.2 Module truyền/nhận tín hiệu điều khiển tới robot . 105
5.5.2.3 Module điều khiển và công suất cho động cơ . 107
5.6 Thiết kế phần mềm điều khiển Robot . 114
CHƯƠNG VI . 118
KẾT LUẬN . 118
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 119
PHỤ LỤC BẢN VẼ CÁC CHI TIẾT . 121
http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2013-12-26-do_an_tracked_mobile_robot.teVPOE3DS8.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-51383/Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
rõ rệt, nhưng dốc thoai thoải ở
sau có thể hỗ trợ khả năng di động khi chạy trong các không gian chật mà yêu cầu lùi
trèo lên trên chướng ngại vật.
Hình 4.5 a
33
Đồ Án Tốt Nghiệp Tracked Mobile Robot
Hình 4. 5 b.
Hình4. 5 c.
Hình4. 5 d.
34
Đồ Án Tốt Nghiệp Tracked Mobile Robot
Hình 4. 5 Các hình dạng xích thay đổi để cải thiện
tính linh động và tính cứng vững.
Nhiều công ty đã thiết kế và xây dựng các hệ thống xích mà có thể thay đổi hình
dạng. Hệ thống xích có thể thay đổi hình dạng sử dụng một dạng xích linh động hơn
hầu hết các loại khác. Kết cấu này cho phép xích uốn xung quanh các bánh xích nhỏ
hơn và các bánh đệm, có thể xoay theo hầu hết các hướng. Các bánh đệm thường được
nâng hạ trực tiếp trong gầm xích thông qua một vài hệ thống căng xích, bánh chạy
không được nâng trên một cánh tay mà có thể di chuyển theo một cung mà làm thay
đổi hình dạng của góc dốc trước. Một bánh chạy không lực tạo lực căng thứ 2 có thể
được bổ xung cho hệ thống xích để duy trì độ căng đối với tất cả vị trí của xích.
Hình4.6a
35
Đồ Án Tốt Nghiệp Tracked Mobile Robot
Hình4.6 b
Hình 4. 6 Hệ thống xích có thể thay đổi được
Khi chịu cả áp lực trong xích và mô men quay điều khiển, bánh xích điều khiển
(và các kết cấu điều khiển liên kết) là một phần dễ tổn hại nhất của một hệ thống xích.
Chúng có thể có vị trí hay ở phía trước hay ở phía sau của xích, tuy vậy chúng
thường được sử dụng trong bộ phận đằng sau để giữ chúng rời xa khỏi các va chạm
không thể tránh được ở phía trước khi xe di động. một giải pháp tốt là nâng bánh xích
dẫn động lên khỏi mặt đất di tránh cho bánh xích va chạm chướng ngại trên mặt
đường. Kết cấu này mang lại một hình dạng xích phổ biến, như chỉ trong hình 4.5 c.
Có một cách đơn giản để mở rộng khả năng di động là ráp thêm một nhánh nối có
độ dốc với khung gầm hay thân phương tiện. Nhánh này dốc, không chuyển động và
mở rộng phía trước và phía trên các xích và trượt trên các chướng ngại vật cao hơn
xích. Điều này truyền cho xe có khả năng vượt qua các chướng ngại vật mà cao hơn
hệ thống xích vốn có. Như vậy ta có thể dùng cách đó như một mẹo hay để tăng khả
năng hoạt động, nghĩa là gắn thêm các phần cố định , có độ dốc cho xe.
4.5 Hệ thống căng xích
Không gian giữa bánh xích điều khiển và bánh quay theo cần được tiếp xúc
đều nhau với mặt đất để đạt được hiệu quả cao nhất của xích. Điều này được thực hiện
bằng một vài cách.Các điểm khác nhau giữa các phương pháp này là hiệu quả điều
khiển, tính phức tạp, và dựa theo đặc tính địa hình. Đặc biệt là đối với các xích dài,
nửa trên cũng cần được hỗ trợ căng xích, thường dùng ở đây là một bánh lăn thụ động
36
Đồ Án Tốt Nghiệp Tracked Mobile Robot
đơn giản hay là một dãy phân bố đều giữa bánh xích điều khiển và bánh xích quay
không.
Các phương pháp chính để căng xích là :
Các cánh dẫn hướng.
Các bánh con cố định tạo biên dạng.
Các cặp bánh con cân bằng tạo biên dạng.
Các bánh con tạo biên dạng được đỡ trên các trục lò xo…
Các cánh dẫn hướng là các bánh ray đơn giản mà thường được thiết kế chạy trong
các rãnh dẫn hình chữ V dọc theo chiều dài xích. Chúng có thể được kéo dài từ đầu
này đến đầu kia xích, hiệu quả nhất là dọc toàn bộ chiều dài của xích. Tuy vậy, chúng
cũng gặp vấn đề khi có bề mặt dễ trượt dài mà trong thực tế không thể được bôi trơn.
Một bước cải tiến là thay đổi từ các cánh dẫn hướng đến các bánh con cố định tạo
biên dạng thể hiện ở hình 4.7. Đây là các bánh lăn trên chốt trụ ngắn định vị trên
khung phương tiện. Các bánh này có thể tương đối nhỏ so với bánh xích, khi lăn lên
chướng ngại vật chúng vẫn giữ được biên dạng cho xích . Chúng tạo diện tích tiếp
xúc với đất như cánh dẫn hướng nhưng có hiệu quả nhiều hơn nhiều. Các bánh lăn cố
định là một sự lựa chọn tốt đối với hệ thống xích.
Hình 4. 7 Các bánh lăn.
Địa hình mấp mô làm giảm hiệu quả của xích, bởi vì khung gầm phương tiện bị
trèo lên hay trèo xuống va chạm với địa hình gồ ghề. Chuyển động này đặc biệt cần
loại bỏ ở tốc độ cao. Cách bố hệ thống cần lắc cân bằng được sử dụng trên các xe có
bánh thì hầu như hiệu quả trên các xích trong trường hợp này. Các bánh lăn được đỡ
từng cặp trên cần lắc cân bằng bố trí giữa bánh đĩa điều khiển và bánh quay theo. Các
cần lắc cân bằng (hình 4.8) cho phép xích biến đổi không đáng kể khi đi ngang qua
37
Đồ Án Tốt Nghiệp Tracked Mobile Robot
địa hình gồ ghề, nó làm giảm chuyển động theo phương thẳng đứng của khung. Các
bánh lăn sẽ tạo áp lực căng xích.
Hình 4. 8 Căng xích dùng cần lắc cân bằng.
Phương án tương tự nhưng phức tạp nhất, và cũng hiệu quả và chuyển động êm
nhất là gắn lên các bánh lăn các trục có lò xo, có 3 loại chính của các hệ thống căng
đai thường được sử dụng.
Tay kéo trên lò xo xoắn.
Tay kéo với lò xo cuộn.
Lò xo lá cân bằng.
Tay kéo trên lò xo xoắn được vẽ trong hình 4.9. Nó là một thiết bị đơn giản dựa
vào sự xoắn của lò xo, nó quay xung quanh tâm lò xo xoắn gắn trên khung.Bánh lăn
gắn ở đầu còn lại của tay kéo và tạo ra lực luôn tì lên xích.
Ta cũng có thể hỗ trợ phần cuối của tay kéo với một lò xo (hình 4.10). Ưu điểm
của lò xo cuộn trên hệ thống căng xích dùng lò xo xoắn là vật nặng được hỗ trợ bởi lò
xo rất gần với điểm trọng tải, làm giảm các lực và các mômen cho tay kéo. Điều này
có thể làm giảm tải cho hệ thốngcăng xích. Hệ thống đặt ở bên trong không gian xích
tốt hơn là bên trong khung gầm phương tiện.
38
Đồ Án Tốt Nghiệp Tracked Mobile Robot
Hình 4. 9 Căng đai dùng lò xo xoắn
Hình 4. 10 Căng đai dùng các lò xo cuộn.
39
Đồ Án Tốt Nghiệp Tracked Mobile Robot
Một sự thay đổi đơn giản của hệ thống cần lắc cân bằng là dùng các lò xo lá (hình
4.11). Điều này làm giảm chấn động va chạm tới cần lắc cân bằng và là một cách đơn
giản hơn. Các cần lắc cân bằng thường rất cứng lên vẫn cho phép các bánh lăn tạo ra
các sự di chuyển lớn. Hệ thống này có thể dùng bổ xung nếu xích không đủ độ êm và
lướt đi yêu cầu. Hình 4.11 dùng các bánh con lăn kép.
Hình 4. 11 Căng đai dùng lò xo lá
4.6 Các kết cấu của hệ thống xích
4.6.1 Bộ truyền động điều khiển một xích
Kết cấu bố trí xích đơn giản nhất là bố trí mà chỉ sử dụng một xích. Bố trí này,
trên thực tế còn tồn tại ít nhất một dạng, và tính di động khá tốt. Dạng thường gặp là
của xe một xích chạy trên tuyết và băng. Mặc dù các xe này được thiết kế dành riêng
cho sử dụng trên tuyết, các bánh xe thay thế ván trượt, chúng cũng có thể được sử
dụng trên các mặt phẳng cứng. Áp lực lên xích trên tuyết nhỏ hơn nhiều so với trên
mặt đất.
Khả năng di động được quyết định bởi 2 điểm : các bánh cần được đẩy vượt lên
trên các chướng ngại vật và sự dẫn hướng được thực hiện bởi hệ thống Ackerman, nó
sẽ ngăn...
