Báo Cáo Thiết kế, chế tạo robot tự động vùng krathong tham dự cuộc thi robocon 2011

MỤC LỤC
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 8
1.1. Yêu cầu công nghệ. 8
1.2. Chủ đề và luật thi Robocon 2011. 8
1.2.1. Chủ đề của cuộc thi 8
1.2.2. Ý tưởng:. 8
1.2.3. Luật thi đấu. 8
CHƯƠNG II: Ý TƯỞNG THIẾT KẾ 11
2.1. Những yêu cầu chung của Robot Krathong. 11
2.2. Ý tưởng và phương án thiết kế kết cấu cơ khí. 13
2.3. Ý tưởng và phương án thiết kế mạch điện. 14
2.4. Ý tưởng và phương án về lập trình điều khiển cho robot. 14
2.4.1. Lựa chọn chíp điều khiển 89V51RD2. 14
2.4.2. Một số giải thuật phương án lập trình. 15
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT. 16
3.1. Thiết kế cơ khí. 16
3.1.1.Vẽ và mô phỏng trên phần mềm Inventor. 16
3.1.2. Bản vẽ lắp: phần phụ lục. 19
3.1.3. Tính toán động học. 19
3.2 . Chế tạo cơ khí. 24
3.2.1. Đế. 24
3.2.1.1. Vật liệu sử dụng làm đế. 24
3.2.2. Thân. 30
3.2.3. Cánh tay lấy hoa. 32
3.2.3. Cánh tay gắp ngọn lửa đèn. 34
3.3. Thiết kế và chế tạo mạch điện. 37
3.3.1. Khối nguồn. 39
3.3.2.Khối vi điều khiển. 42
3.3.3 Khối tạo dao động:. 43
3.3.4. Khối nạp chương trình. 44
3.3.5. Khối lựa chọn chương trình. 45
3.3.6. Khối cảm biến. 47
3.3.7. ENCODER – Hiển thị. 60
CHƯƠNG IV: LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN ROBOT 69
4.1. Giải thuật dò đường. 69
4.2. Giải thuật đếm vạch ngang. 71
4.3. Lưu đồ thuật toán. 71
4.3.Thuật toán dò đường dùng cảm biến: 73
4.4.Thuật toán kiểm tra vùng cảm biến : 74
4.5.Thuật toán điều khiển vùng: 75
4.6. Giải thuật encoder. 77
4.7. Giải thuật cua trái, cua phải 79
CHƯƠNG V: PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NHIỄU 84
5.1. Các nguyên nhân cơ bản gây ra nhiễu. 84
5.1.1. Nguyên nhân cơ khí 84
5.1.2. Nguyên nhân do điện. 84
5.2 Các phương án xử lý nhiễu. 85
5.2.1. Xử lý cơ khí 85
5.2.2. Xử lý về điện. 86
5.2.3. Xử lý do môi trường. 86
5.2.4. Xử lý lập trình. 86
CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO 89
PHỤ LỤC 90






PHỤ LỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Đài hoa Krathong. 11
Hình 2.2:Hoa Krathong . 12
Hình 2.3: Ngọn lửa đèn. 12
Hình 2.4: Kích thước cột. 13
Hình 3.1 : Bản vẽ tổng quan Robot Krathong 16
Hình 3.2: Đế toàn diện của robot. 17
Hình 3.3: Thân robot và cơ cấu nâng hạ dùng bộ truyền xích. 17
Hình 3.4: 2 cánh tay lấy hoa. 18
Hình 3.5: Cánh tay kẹp lửa đèn 18
Hình 3.6 : Hình ảnh phần khí nén và điện khí nén 22
Hình 3.7. Đế thiết kế trên phần mềm Inventor . 24
Hình 3.8: Hình dạng nhôm. 24
Hình 3.9: Kích thước của nhôm được sử dụng làm đế. 25
Hình 3.10: Kích thước của đế. 26
Hình 3.11:Các loại bánh omni. 27
Hình 3.12:Bánh Omni dùng trong robot. 27
Hình 3.13: Bánh xe nhôm đúc 28
Hình 3.14: Động cơ trục vít bánh răng. 29
Hình 3.15. Tấm phíp dùng để bắt động cơ . 29
Hình 3.16. Động cơ bắt vào phíp . 30
Hình 3.18 : Động cơ nâng hạ trục vít bánh vít 31
Hình 3.19: Puli 32
Hình 3.20: Cơ cấu nâng hạ bằng xích sử dụng puli. 32
Hình 3.21:Tay xúc đường kính 280 mm 33
Hình 3.22: Tay xúc đường kính 400 mm 33
Hình 3.23: Hộp trượt tay . 34
Hình 3.24: Cánh tay hoàn thiện . 34
Hình 3.25: Cơ cấu gắp lửa . 35
Hình 3.26: Van 5/2 . 35
Hình 3.27: Xinh lanh tác động kép . 36
Hình 3.28: Sơ đồ thiết kế điện khí nén . 36
Hình 3.29: Sơ đồ chung . 37
Hình 3.30 : Sơ mạch nguyên lý robot tự động vùng Krathong 38
Hình 3.31: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn. 39
Hình 3.32 : Cấu tạo của IC 7805 . 40
Hình 3.33 : Sơ đồ nguyên lý hoạt động của khối Vi điều khiển 42
Hình 3.34 : Mạch RESET 43
Hình 3.35 : Mạch dao động . 43
Hình 3.36: Sơ đồ nguyên lý của mạch nạp giao tiếp Max232 44
Hình 3.37 : Sơ đồ board và chân linh kiện của mạch nạp giao tiếp Max232 45
Hình 3.38 : Sơ đồ các chân vànguyên lý của 74151 . 45
Bảng 1.3: Bảng chân lý của IC 74151 . 46
Hình 3.39: Sơ đồ nguyên lý của khối lựa chọn chương trình. 47
Hình 3.40: Sơ đồ kết nối cảm biến hành trình với VĐK . 48
Hình 3.41 : Các loại công tắc hành trình . 48
Hình 3.42 : Cách bố trí Led thu – phát 49
Hình 3.43 : Mạch tạo dao động tần số cao cho Led phát. 51
Hình 3.44 : Sơ đồ nguyên lý hoạt động của 1 bộ thu phát. 52
Hình 3.45 : Sơ đồ board khối cảm biến . 53
Hình 3.46 : Mô phỏng cấu tạo của ENCODER 61
Hình 3.47: Sơ đồ nguyên lý mạch xử lý tín hiệu ENCODER. 62
Hình 3.48: Sơ đồ Board mạch đọc ENCODER 62
Hình 3.49 Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị. 63
Hình 3.50 Sơ đồ broad mạch hiển thị. 63
Hình 3.51 Mạch công suất 64
Hình 3.52 Bộ cách li quang và bộ khuếch đại dòng ULN2803 65
Hình 3.53 : Hình dạng, sơ đồ chân, kí hiệu trên mạch điện của IRF540N 67
Hình 4.1 : Cách bố trí led-dò đường 69
Hình 4.2 : Giải thuật dò đường. 71
Hình 4.3 : Giải thuật đếm vạch ngang. . 66



LỜI NÓI ĐẦU Đồ án tốt nghiệp là mốc quan trọng để kiểm tra khả năng nhận thức của 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!