Tài liệu robot di chuyển men tường

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG 4
1.1 Giới thiệu chung. 4
1.2 Các vấn đề đặt ra. 4
1.3 Phương pháp nghiên cứu. 5
1.4. Phạm vi và giới hạn nghiên cứu. 5
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ ROBOT DI CHUYỂN MEN THEO TƯỜNG.7
2.1 Lịch sử ra đời và phát triển của robot 7
2.2 Những xu hướng phát triển của robot hiện đại 8
2.3 Giới thiệu Robot di chuyển men theo tường. 9
CHƯƠNG III : XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG 13
3.1 Xây dựng mô hình cơ khí 13
3.2 Hệ thống cảm nhận vật thể. 17
3.3 Điều khiển tốc độ động cơ DC 19
3.4 Bài toán tính diện tích. 24
3.5 Vẽ quỹ đạo chuyển động. 25
3.6 Tổng quan về vi điều khiển. 30
3.7 Phần giao tiếp và truyền thông. 32
3.8 Xây dựng mô hình điều khiển. 41
3.9 Xây dựng thuật toán điều khiển 43
CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG 44
4.1 Thiết kế và thi công hệ thống cơ khí 44
4.2 Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển. 50
CHƯƠNG V: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học, các ngành công nghiệp cũng phát triển nhanh chóng. Việc áp dụng các máy móc hiện đại vào sản suất là một yêu cầu không thể thiếu trong các nhà máy nhằm tăng năng suất, tăng chất lượng và giảm giá thành sản phẩm. Song song với sự phát triển đó, công nghệ chế tạo Robot cũng phát triển nhanh chóng nhằm đáp các nhu cầu về sản xuất, quốc phòng
Ở Việt Nam, công nghệ Robot và ứng dụng Robot vào sản xuất chỉ ở giai đoạn đầu và hứa hẹn nhiều tiềm năng trong tương lai. Muốn có một nền kinh tế hùng mạnh, nền công nghiệp tiên tiến, việc ứng dụng Robot vào sản xuất và đời sống là điều cần thiết. Từ những suy nghĩ thiết thực đó, mặc dù kiến thức còn hạn chế nhưng chúng em cũng cố gắng nghiên cứu về công nghệ chế tạo và điều khiển Robot trong phạm vi đồ án tốt nghiệp với ước muốn có những đóng góp vào công nghệ chế tạo Robot của nước nhà trong thời gian tới.
Đồ án của chúng em chọn đó là “Nghiên cứu,thiết kế và chế tạo Robot men theo tường”. Với quỹ đạo di chuyển của Robot được gửi về máy tính bởi sóng RF, quĩ đạo của robot được mô phỏng trên PC. Tuy nhiên, với kinh phí và trình độ hạn hẹp, chúng em chỉ dừng lại với mô hình, rất mong thầy cô, các bạn có thể đóng góp ý kiến và định hướng phát triển đề tài trong tương lai.
Trước tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo BÙI THANH LÂM đã tận tình giúp đỡ theo dõi, động viên và khuyến khích chúng em hoàn thành tốt đề tài. Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, toàn thể thầy cô trong khoa Cơ khí và đặc biệt là các thầy cô bộ môn Cơ điện tử đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành tốt đề tài này.

Hà nội, ngày 22 tháng 06 năm 2012
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Văn Hải (110)
Đào Đình Chuẩn
Trịnh Thị Hạnh


CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Giới thiệu chung

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật, công nghệ thông tin con người đang tạo ra một khối lượng tri thức khổng lồ và nhờ có Internet mà con người có thể trao đổi kiến thức với nhau một cách dễ dàng không còn giới hạn về khoảng cách địa lý, màu da, đất nước, dân tộc. Những ứng dụng của khoa học công nghệ đã làm cho cuộc sống của con người ngày càng tiện nghi, văn minh, hiện đại. Ngành khoa học công nghệ chế tạo mới, tạo ra các sản phẩm robot và nghiên cứu các ứng dụng chính hình thành trong thập kỉ gần đây được gọi là Robotics. Robot là một sản phẩm đặc trưng của “Cơ điện tử ”.
Robot đang được sử dụng và đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp cũng như trong đời sống hàng ngày. Chúng thay thế con người trong các công việc nhàm chán, những công việc nguy hiểm khó khăn, môi trường độc hại và những công việc đòi hỏi độ chính xác vượt quá khả năng của con người. Ngoài ra chúng còn dùng trong việc thám hiểm không gian, trong y học, quân sự, . Lĩnh vực robot di động ( mobile robot) đang chiếm được sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học và xã hội để đáp ứng được những nhiệm vụ đặt ra trong thực tiễn theo đúng mong muốn của con người.
Bài toán di chuyển men theo tường là một trong những ứng dụng cụ thể, thiết thực và phổ biến trong thiết kế và chế tạo robot di động. Nó có thể di chuyển men theo tường và thực hiện những nhiệm vụ theo đúng ý của con người. Các vấn đề này đã được nghiên cứu và ứng dụng cụ thể. Vì vậy nhóm em đã quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo Robot di chuyển men theo tường”.
1.2 Các vấn đề đặt ra

Đây là một đề tài có rất nhiều ý tưởng, những suy nghĩ về cơ khí Robot rất phong phú, Với đề tài tốt nghiệp này trong quá trình nghiên cứu cũng như thực hiện nhóm đã đưa ra các vấn đề cơ bản sau :


Lựa chọn động cơ phù hợp với Robot. Động cơ yêu cầu vừa có hộp giảm tốc lại có cả encoder. Từ yêu cầu đó, nhóm đã mua loại động cơ có hộp giảm tốc và lắp thêm encoder cho nó.
Thiết kế một khung cơ khí vững chắc, có tính thẩm mỹ cao.
Quỹ đạo chuyển động của Robot được mô phỏng trên máy tính bằng phần mềm CSharp thông qua sóng RF.

Thiết kế hệ thống điều khiển cho robot: Các mạch điều khiển, mạch lực, ngôn ngữ lập trình, cách thức điều khiển và giao tiếp với máy tính.
Các cơ cấu chấp hành, khối cảm biến, khối hiển thị.
Tín hiệu gửi về máy tính phải chính xác, đảm bảo yêu cầu trong thời gian quy định.
1.3 Phương pháp nghiên cứu

Từ những nhiệm vụ đặt ra và thực tế bên ngoài, chúng em đã có những bước làm cụ thể để hoàn thành đề tài như sau:


Tích cực tra cứu thông tin, tìm tài liệu liên quan đến những gì phải dùng trong đồ án qua internet, qua những cuốn sách liên quan đến đề tài, tìm những đồ án, công trình nghiên cứu liên quan đến Mobile Robot

Liên tục lên gặp thầy hướng dẫn để có được những góp ý của thầy, sau đó kết hợp với ý tưởng của nhóm để có được một ý tưởng hoàn chỉnh.

Phân công công việc cho từng người trong nhóm nhưng vẫn có sự hỗ trợ lẫn nhau giữa các thành viên.
Thiết kế cơ khí, vẽ mạch điều khiển, tính toán các linh kiện cần mua.
Liên lạc với các công ty để đặt hàng các linh kiện, đồng thời đi tìm kiếm những thứ có sẵn trên thị trường, mua đầy đủ những đồ cần thiết.
Khi có đủ đồ, tiến hành chế tạo cơ khí, đi đặt mạch in, test thử cẩn thận.
Lập trình cho Robot.
Cho Robot chạy và so sánh với nhiệm vụ đặt ra cho đề tài.
1.4. Phạm vi và giới hạn nghiên cứu

Mobile Robot là rất đa dạng và nhiều ý tưởng khác nhau. Tuy nhiên, trong phạm vi đề tài tốt nghiệp, với những giới hạn về thời gian, tài chính và tầm hiểu biết, nhóm chỉ chế tạo một mô hình Mobile Robot với khả năng sau:


Thiết kế một Robot di chuyển men theo tường.
Đề tài chỉ nghiên cứu loại Robot có bánh xe và di chuyển trên địa hình phẳng.
Encoder tương đối 100 xung, độ chuẩn xác không cao.
Vật liệu chế tạo đơn giản, dễ tìm ngoài thị trường.
Quỹ đạo chuyển động của Robot được gửi về máy tính thông qua sóng vô tuyến RF (radio frequency).
Trong đề tài còn dùng các cảm biến hỗ trợ giúp robot định vị vị trí, điều khiển động cơ hay hệ thống phản hồi .