Luận Văn Tracked Mobile Robot

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, robotic đã đạt được những thành tựu to lớn trong sản xuất công nghiệp
cũng như trong đời sống. Sản xuất robot là ngành công nghiệp trị giá hàng tỷ USD và
ngày càng phát triển mạnh. Robot có thể di chuyển với tốc độ và độ chính xác cao để
thực hiện những động tác lặp đi lặp lại như hàn hay sơn. Trong công nghiệp điện tử,
các robot đặt các linh kiện với độ siêu chính xác, tạo nên các thiết bị tinh vi như điện
thoại di động hay máy tính.
Trong các họ robot, chúng ta không thể không nhắc tới mobile robot với những
đặc thù riêng mà các loại robot khác không có. Các tay máy cố định chỉ hoạt động
trong một không gian bị giới hạn quanh vị trí của nó. Ngược lại, mobile robot có thể
di chuyển, do đó tạo nên không gian hoạt động rất lớn và cho đến nay nó đã dần
khẳng định vai trò quan trọng không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực, thu hút được rất
nhiều sự đầu tư nghiên cứu.
Trong mobile robot cũng có thể phân chia thành nhiều chủng loại , chủ yếu là
theo cách thức chúng vận hành (mobile robot dùng bánh, dùng chân, dùng xích).Dưới
sự hướng dẫn của Th.s Đặng Bảo Lâm và Th.s Nguyễn Hải Sơn, nhóm chúng em đã
chọn đề tài nghiên cứu và thiết kế mobile robot dùng xích.
Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các thầy.

TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chương I: “Tổng quan về mobile robot” sẽ nêu những điểm khái quát chung về
lịch sử phát triển, sự phân loại mobile robot trên thế giới.
Chương II: “Vấn đề cứu hộ và mobile robot dùng xích ” sẽ nêu các vấn đề hạn chế
trong công tác cứu hộ và những phân tích đánh giá ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng
của mobile robot dùng xích đối với một số robot khác, đồng thời sẽ đưa ra những yêu
cầu nhiệm vụ cụ thể để thiết kế mobile robot dùng xích trong đồ án này.
Chương III : “ Động học và động lực học” là những tính toán động học, động lực
học tổng quát cho mô hình chung của mobile robot dùng xích.
Để quan tâm tới những vấn đề của một robot thực tế và để thiết kế một kết cấu di
động ưu việt thì sự nghiên cứu phải có những tham khảo trong những kết cấu liên
quan đã có trên thế giới.Vấn đề này sẽ được trình bày ở chương IV: “Kết cấu
robot”.Các loại xích(đai) với hình dáng kết cấu khác nhau sẽ được trình bày chi tiết
trong phần này.
Chương V: “Thiết kế hệ thống điều khiển và xây dựng phần mềm điều khiển
robot” . Phần này sẽ tập trung vào tính toán thiết kế về mạch điện tử, điều khiển, phần
mềm hỗ trợ để hoàn thiện robot theo yêu cầu đặt ra.
Chương VI: “Kết luận” đưa ra những đánh giá về quá trình nghiên cứu và khả
năng phát triển cho robot trong tương lai.


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