Báo cáo đo án chuyên ngành cơ điên tử thiết kế robot dò line tải hàng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ

BÁ O CÁ O ĐỒ Á N CHUYÊ N NGÀ NH CƠ ĐIỆ N TỬ

THIẾT KẾ ROBOT DÒ LINE TẢI HÀNG
Giả ng viê n hướ"ng dẫ$n: PGS.TS Ngơ

Hà*Quang Thị nh Nhó"m sinh viê n thự c hiệ n:
Hoà*ng Anh Ngọ c 1914335
Nguyễ$n Duy Nhâ n 1914437
Phan Trọ ng Nguyễ$n 1914411
Lê Sĩ
TP.Hồ=Chí"Minh, ngà*y 29 thá"ng 11 năAm 2022


CHƯƠNG 1

LỜ I CẢ M ƠN
ĐểChoà*n thà*nh đồ=á"n chuyê n ngà*nh Cơ Điệ n Tử , chú"ng em xin g ử i
lờ*i cả m ơn đếGn Thầ=y PGS.TS Ngô Hà*Quang Thị nh đãdẫ$n, giả ng dạ y chú"ng em trong suốGt quá"trì*nh họ c tậ p, nghiê n cứ"u
và*rè*n luyệ n đểCcó"thểCthự c hiệ n tốGt đồ= á"n nà*y.
Nhó"m cũtrong khoa đãgiả i quyếGt cá"c vấGn đề= nả y sinh trong quá"trì*nh thự c hi ệ n đ ồ=á"n.
MặA c dù*đãc, nhiề=u nguồ=n tà*i liệ u tham khả o đá"ng tin cậ y, nhưng trong qu tr nh th ự

c hiệ n vẫ$n cò*n sự hạ n chếG về=kiếGn thứ"c chuyê n mơ n cũnghiệ máì thự c nghiệ m nê n khơ ng trá"nh khỏ i nhữsự đó"ng gó"p bá"u củ a q"Thầ=y Cơ và*độ c giả đểCđề= tà*i đượ c hồ*n
thiệ n hơn.
Nhó"m xin châ n thà*nh cả m ơn!
TP. Hồ=Chí"Minh, ngà*y 29 thá"ng 11 năAm 2022

Nhó"m sinh viê n thự c hiệ n

1


CHƯƠNG 1

Danh mụ c hì*nh ả nh............................MỤC LỤC.......................................................................5
Danh sá"ch bả ng biểCu..................................................................................................................... 8
CHƯƠNG 1: TÌ M HIỂQU TỔQNG QUAN.................................................................................... 9
1.1. Sơ lượ c về=robot dò*line:................................................................................................ 9
1.2. Mụ c tiê u thiếGt kếG:......................................................................................................... 9
1.3. Tì*m hiểCu về=cá"c mẫ$u robot dị*line:............................................................... 10
1.4. Thô ng tin đầ=u bà*i:........................................................................................................ 16
CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤTT,LỰ A CHỌ N PHƯƠNG Á N.........................................................17
VÀ KẾTHOẠ CH TRIỂQN KHAI THIẾT KẾT.......................................................................... 17
2.1. Phương á"n về=cấGu trú"c xe:..................................................................................... 17
2.2. Phương á"n về=bá"nh xe................................................................................................ 18
2.3. Phương á"n về=độ ng cơ............................................................................................... 19
2.4. Phương á"n về=Driver..................................................................................................... 21
2.5. Phương á"n về=cả m biếGn.......................................................................................... 22
2.6. Phương á"n về=giả i thuậ t xử lý"tí"n hiệ u cả m biếGn và*bốGtrí"cả m
biếGn..........................................................................................................................................................25

2.7. Phương á"n về=điề=u khiểCn...................................................................................... 27
2.8. Phương á"n về=cấGu trú"c điề=u triểCn................................................................29
2.9. Lự a chọ n phương á"n thiếGt kếG.............................................................................30
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾTHỆ THỐTNG CƠ KHÍ .................................................................. 31
3.1. Lự a chọ n bá"nh xe:.......................................................................................................... 31
3.2. Tí"nh tố"n chọ n độ ng cơ:.......................................................................................... 32
3.3. Tí"nh tố"n kí"ch thướ"c xe:.......................................................................................... 35
3.4. Yê u cầ=u đồ=gá"độ ng cơ:........................................................................................... 37
3.5. KiểCm tra bề=n củ a tấGm đếGvà*đồ=gá":........................................................... 39
3.6. Tí"nh tố"n độ đồ=ng trụ c củ a 2 độ ng cơ:........................................................42
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾTHỆ THỐTNG ĐIỆ N..................................................................... 49
4.1. Cả m biếGn phototransistor TCRT5000.................................................................. 49
4.2. Cả m biếGn loadcell TLA 220B..........................................................................................58

1


CHƯƠNG 1

4.3. Nguồ=n cấGp...............................................................................................................................60
4.4. Sơ đồ=khốGi hệ thốGng điệ n.................................................................................... 62
CHƯƠNG 5: LẬ P TRÌ NH.............................................................................................................. 66
5.1. Lự a chọ n vi điề=u khiểCn:........................................................................................... 66
5.2. Giả i thuậ t điề=u khiểCn:............................................................................................. 67
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾTBỘ ĐIỀ U KHIỂQN VÀ MÔ PHỎ NG......................................69
CHƯƠNG 7: KẾT QUẢ THỰ C NGHIỆ M................................................................................ 91
TÀ I LIỆ U THAM KHẢ O.......................................................................................................................95

1

CHƯƠNG 1

Danh mụ c hì*nh ả nh
Hình 1. 1: Sơ đồ sa bàn cho robot phân phối hàng hóa theo khối lượng ...................................... 9
Hình 1. 2: Xe tự hành ACA................................................................................................................................. 11
Hình 1. 3: Xe tự hành STI................................................................................................................................. 11
Hình 1. 4: Xe tự hành SLA................................................................................................................................. 12
Hình 1. 5: Mơ hình Steer drive......................................................................................................................... 12
Hình 1. 6: Cấu tạo vơ lăng khớp nối của AGV steer drive..................................................................13
Hình 1. 7: Mơ hình quad drive......................................................................................................................... 13
Hình 1. 8: Mơ hình differential drive............................................................................................................ 14
Hình 1. 9: Mơ hình xe fireball.......................................................................................................................... 15
Hình 1. 10: Mơ hình xe Usain Volt 2.0.......................................................................................................... 15
Hình 2. 1: Sơ đồ ngun lí mơ hình xe ba bánh....................................................................................... 18
Hình 2. 2: Bánh xe V1.......................................................................................................................................... 18
Hình 2. 3: Bánh mắt trâu.................................................................................................................................. 19
Hình 2. 4: Bánh tự lựa........................................................................................................................................ 19
Hình 2. 5: Động cơ DC khơng encoder......................................................................................................... 20
Hình 2. 6: Động cơ DC gắn encoder............................................................................................................. 20
Hình 2. 7: Động cơ bước................................................................................................................................... 20
Hình 2. 8: Driver L298N..................................................................................................................................... 21
Hình 2. 9: Driver TB6612.................................................................................................................................. 22
Hình 2. 10: Cảm biến Camera......................................................................................................................... 22
Hình 2. 11: Cảm biến TCRT5000................................................................................................................... 23
Hình 2. 12: Cảm biến Loadcell....................................................................................................................... 23
Hình 2. 13: Cấu tạo mạch bên trong Loadcell......................................................................................... 24
Hình 2. 14: Ngun lí hoạt động của Loadcell........................................................................................ 25
Hình 2. 15: Cảm biến lực dạng film............................................................................................................. 25
Hình 2. 16: Phương pháp sấp xỉ bậc 2 và trọng số..............................................................................26

Hình 2. 17: Phương pháp so sánh................................................................................................................. 26
Hình 2. 18: Các cách bố trí cảm biến.......................................................................................................... 27
Hình 2. 19: Các loại vi điều khiển thơng dụng.......................................................................................27
Hình 2. 20: Mơ hình điều khiển tập trung................................................................................................ 29
Hình 2. 21: Mơ hình điều khiển phân cấp.................................................................................................30
Hình 3. 1: Bánh xe V3 85mm............................................................................................................................ 31
Hình 3. 2: Bánh mắt trâu.................................................................................................................................. 32
Hình 3. 3: Các lực tác động lên bánh xe..................................................................................................... 33
Hình 3. 4: Mơ hình tốn khi xe chuyển hướng........................................................................................35
Hình 3. 5: Sơ đồ bố trí trên xe........................................................................................................................ 37
Hình 3. 6: Gá động cơ GA25............................................................................................................................. 38
Hình 3. 7: Nối trục lục giác............................................................................................................................. 39
Hình 3. 8: Chuyển vị của tấm platform...................................................................................................... 40
Hình 3. 9: Ứng suất bên trong tấm platform.......................................................................................... 40
1


CHƯƠNG 1

Hình 3. 10: Chuyển vị của gá động cơ........................................................................................................ 41
Hình 3. 11: Ứng suất trong gá động cơ..................................................................................................... 42
Hình 3. 12: Mơ hình độ đồng trục của hai động cơ.............................................................................43
Hình 3. 13: Độ lệch của hai trục động cơ theo phương Y.................................................................43
Hình 3. 14: Độ lệch trục 2 động cơ theo phương X..............................................................................46
Hình 3. 15: Mơ hình chuỗi kích thước......................................................................................................... 46
Hình 4. 1: Cảm biến TCRT5000...................................................................................................................... 49
Hình 4. 2: Cấu hình chân TCRT5000............................................................................................................ 49
Hình 4. 3: Mạch diode của cảm biến........................................................................................................... 50
Hình 4. 4: Đồ thị A,V của diode...................................................................................................................... 50
Hình 4. 5: Đồ thị V,A và mạch phototransisto......................................................................................... 51

Hình 4. 6: Cách đặt cảm biến......................................................................................................................... 51
Hình 4. 7: Vùng thu phát của cảm biến TCRT5000..............................................................................52
Hình 4. 8: Bố trí chiều cao cảm biến.......................................................................................................... 52
Hình 4. 9: Đo giá trị ADC nền trắng khoảng các từ 1 tới 15mm....................................................53
Hình 4. 10: Đo giá trị ADC nền đen khoảng các từ 1 tới 15mm......................................................53
Hình 4. 11: Giá trị analog thu về khi di chuyển cảm biến ra xa nền đen...................................54
Hình 4. 12: Giá trị analog khi cho cảm biến ra xa trên nền trắng................................................55
Hình 4. 13: Khoảng cách vùng phát và vùng thu của 2 cảm biến không chồng lên nhau. .56
Hình 4. 14: Tín hiệu cảm biến khi chưa được calib.............................................................................57
Hình 4. 15: Loadcell 5kg.................................................................................................................................... 58
Hình 4. 16: Sơ đồ nối dây................................................................................................................................. 59
Hình 4. 17: Bộ chuyển đổi HX711................................................................................................................. 59
Hình 4. 18: Lắp đặt test cảm biến Loadcell............................................................................................. 60
Hình 4. 19: Giá trị Loadcell sau khi calib trả về.....................................................................................60
Hình 4. 20: Sơ đồ khối hệ thống điện........................................................................................................ 63
Hình 4. 21: Đồ thị giữa %PWM và RPM vận tốc quay của động cơ.............................................64
Hình 4. 22: Đồ thị giữa %PWM và RPM vận tốc quay của động cơ.............................................64
Hình 5. 1: Sơ đồ khối chung bộ điều khiển.............................................................................................. 66
Hình 5. 2: Sơ đồ chân vi điều khiển PIC18F4550..................................................................................67
Hình 5. 3: Sa bàn đề bài..................................................................................................................................... 67
Hình 5. 4: Lưu đồ giải thuật chính............................................................................................................... 68
Hình 6. 1: Mơ hình động học của mobile platform...............................................................................69
Hình 6. 2: Sa bàn di chuyển............................................................................................................................. 73
Hình 6. 3: Sai số quá trình di chuyển.......................................................................................................... 74
Hình 6. 4: Vận tốc robot và tốc độ 2 bánh................................................................................................74
Hình 6. 5: Sa bàn di chuyển............................................................................................................................. 75
Hình 6. 6: Sai số quá trình di chuyển.......................................................................................................... 75
Hình 6. 7: Vận tốc robot và tốc độ 2 bánh................................................................................................76
Hình 6. 8: Sa bàn di chuyển............................................................................................................................. 77
Hình 6. 9: Sai số quá trình di chuyển.......................................................................................................... 77

Hình 6. 10: Vận tốc robot và tốc độ 2 bánh.............................................................................................78
Hình 6. 11: Sa bàn di chuyển........................................................................................................................... 79
1


CHƯƠNG 1

Hình 6. 12: Vận tốc robot và tốc độ 2 bánh.............................................................................................79
Hình 6. 13: Vận tốc robot và tốc độ 2 bánh.............................................................................................80
Hình 6. 14: Sa bàn di chuyển........................................................................................................................... 81
Hình 6. 15: Sai số quá trình di chuyển........................................................................................................ 81
Hình 6. 16: Vận tốc robot và tốc độ 2 bánh.............................................................................................81
Hình 6. 17: Sa bàn di chuyển........................................................................................................................... 82
Hình 6. 18: Sai số quá trình di chuyển........................................................................................................ 82
Hình 6. 19: Vận tốc robot và tốc độ 2 bánh.............................................................................................83
Hình 6. 20: Sa bàn di chuyển........................................................................................................................... 84
Hình 6. 21: Sai số quá trình di chuyển........................................................................................................ 84
Hình 6. 22: Vận tốc robot và tốc độ 2 bánh.............................................................................................85
Hình 6. 23: Sa bàn di chuyển........................................................................................................................... 85
Hình 6. 24: Sai số quá trình di chuyển........................................................................................................ 86
Hình 6. 25: Vận tốc robot và tốc độ 2 bánh.............................................................................................86
Hình 6. 26: Đáp ứng động cơ trái theo thời gian...................................................................................87
Hình 6. 27: Đáp ứng động cơ phải theo thời gian.................................................................................87
Hình 6. 28: Đồ thị đường cong đáp ứng của hệ bậc nhất................................................................88
Hình 6. 29: Sơ đồ khối hệ Driver - Động cơ............................................................................................. 88
Hình 6. 30: Mơ hình bộ điều khiển PID trái............................................................................................. 89
Hình 6. 31: Đáp ứng của động cơ trái sau khi sử dụng bộ điều khiển PID..............................89
Hình 6. 32: Mơ hình bộ điều khiển PID phải...........................................................................................90
Hình 6. 33: Đáp ứng của động cơ phải sau khi sử dụng bộ điều khiển PID............................90
Hình 7. 1: Xe dị line sau khi lắp ráp............................................................................................................. 91

Hình 7. 3: Xe dừng ở khu vực tải hàng....................................................................................................... 91
Hình 7. 4: Tới ngã 3 tải 1kg............................................................................................................................. 92
Hình 7. 5: Tải 1 kg rẽ lên................................................................................................................................... 92
Hình 7. 6: Xe đi hết sa bàn, dừng lại kết thúc......................................................................................... 93
Hình 7. 7: Tới ngã 3 tải 2 kg............................................................................................................................ 93
Hình 7. 8: Tải 2 kg rẽ xuống............................................................................................................................ 94
Hình 7. 9: Xe đi hết sa bàn, dừng lại kết thúc......................................................................................... 94

1


CHƯƠNG 1

Danh sá"ch bả ng biểCu

Bảng 2. 1: So sánh bánh bị động................................................................................................................... 19
Bảng 2. 2: So sánh giữa các động cơ........................................................................................................... 21
Bảng 2. 3: So sánh các loại cảm biến dò line...........................................................................................23
Bảng 2. 4: So sánh cảm biến cân nặng...................................................................................................... 25
Bảng 2. 5: So sánh các phương pháp xử lý tín hiệu cảm biến........................................................26
Bảng 2. 6: Thơng số các loại vi điều khiển..............................................................................................28
Bảng 3. 1: Thông số đầu vào cho tính tốn chọn động cơ................................................................32
Bảng 3. 2: Các thiết bị có trên khung xe.................................................................................................... 37
Bảng 4. 1: Thơng số của cảm biến TCRT5000....................................................................................... 49
Bảng 4. 2: Phương trình calib của 7 cảm biến......................................................................................58
Bảng 4. 3: Thông số của cảm biến loadcell 5kg....................................................................................58
Bảng 4. 4: Thông số bộ chuyển đổi HX711..............................................................................................59
Bảng 4. 5: So sánh giữa pin lithium và pin lipo......................................................................................61
Bảng 4. 6: Các thiết bị dùng nguồn điều khiển.....................................................................................61
Bảng 4. 7: Các thiết bị dùng nguồn động lực.........................................................................................62

Bảng 5. 1: Thông số vi điều khiển Pic18F4550......................................................................................66

1


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG THỊNH

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU TỔNG QUAN

1.1.Robot dị*line là*mộ t loạ iSơrobotlượccó"vềthểCrobotđitheodị đườ*ngline: vẽhoặA c cá"c vậ t cả n, bả n đồ=đểCrobot có"thểCnhậ n biếGt và*di chuyểCn nhằMm mụ c
đí"ch đếGn vị trí" đểCra. Robot dị*line đượ c ứ"ng dụ ng rấGt nhiề=u và*phổCbiếGn trong
cá"c cô ng xưở ng, nhà*má"y vớ"i vai trị*vậ n chuyểCn hà*ng hó"a, vậ t li ệ u theo mộ t lộ
trì*nh đượ c thiếGt kếGsẵWn mà*khô ng yê u cầ=u sự tham gia củ a con ngườ*i.

Hiệ n nay, có"rấGt nhiề=u thiếGt kếGcơ khí"đượ c thiếGt kếGđểCcả i thiệ
n khả năAng di chuyểCn củ a robot dị*line như đá"p ứ"ng tốGc độ , độ
chí"nh xá"c bá"m line,... và*cá"c kiểCu kếGt cấGu phổCbiếGn hiệ n nay như
là*: cấGu trú"c hai bá"nh, ba bá"nh, bốGn bá"nh, bá"nh xí"ch,...
1.2.ThiếGt kếGrobot bá"m đườ*ng có"Mụckhả tiêunăAngthiếtbá"mkế:đườ*ng vớ"i độ ổCn
đị nh tốGt và*hoà*n thà*nh sa bà*n đú"ng yê u cầ=u vớ"i thờ*i gian ngắLn nhấGt có"thểC.

1.2.1. TốGcVềxe:độ di chuyểCn tốGi thiểCu củ a robot: 0,1m/s
+ KhốGi lượ ng tả i tốGi thiểCu robot có"thểCmang là*2 kg.
+ Sai sốGbá"m đườ*ng dẫ$n (tí"nh từ*mé"p trá"i hoặA c mé"p phả i
củ a line): ± 3 + mm.
Sai sốGvị trí"dừ*ng cuốGi đườ*ng dẫ$n là*± 5 mm
+ Trê n robot phả i đượ c thiếGt kếGhệ thốGng cả m biếGn đểCcó"thểCphá"t hiệ n

ra + vạ ch line có"bề=rộ ng 26mm và*có"thểCdi chuyểCn theo line ổCn đị nh. Cũnhư trang bị cả m biếGn nhậ n diệ n đượ c khốGi lượ ng đểCcó"thểChồ*n thà*nh

u cầ=u đề=bà*i.
1.2.2. Về sa bàn:

8


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG THỊNH

+ Mà*u sắLc sa bà*n: TrắLng
Hình 1. 1: Sơ đồ sa bàn cho robot phân phối hàng hóa theo khối lượng
+

Mà*u sắLc đườ*ng line: Đen

+
+ Bề=rộ ng đườ*ng dẫ$n: 26mm
1.2.3. Sa bà*n là*mặA t phẳ\ng
Độ dà* i t ương đ ốGi Robot cầ=n đi :

Phân tích sa

àn:

2000 + 500 + 500

+ 800

2

6

+ 1500 = 6409 mm

Vớ"i v ậ n tố Gc t ốGi thiểCu: 0,1m/s, th ờ*i gia n tốG i đa l à*64,09s

π

×

×

π

Ta nhậ n thấGy sẽ- ChuyểCn độ ng thẳ\ng: hầ=u hếGt cá"c kếGt cấGu cơ khí"đề=u phù*hợ p
- ChuyểCn độ ng cong (trị*n): ChuyểCn độ ng chị u ả nh hưở ng bở i lự c quá"n
tí"nh li tâ m. Xe sẽtâ m, cô ng thứ"c củ a lự c ma sá"t Fms=μ.N. ĐểCtăAng lự c ma sá"t cho xe
khô ng bị trượ t, ta có"thểCthay đổCi hệ sốGbằMng cá"ch mua cá"c loạ i bá"nh xe
có"độ bá"m cao (bá"nh có"rã1.3.

lượ ng lớ"n (đếGxe thiếGt kếGbằMng kim loạ i).
Tìm hiểu về các mẫu robot dị line:
1.3.1. Trong cơng nghiệp:

Đâ y là*adị*ng.Xetựxehànhchở hà*ngchởhàngcủ aTRVACA-đã.
Xe đượ c dẫ$n đườ*ng bằMng từ*tí"nh có"ưu điểCm ổCn đị nh, giá"thà*nh
thấGp hơn cá"c phương phá"p khá"c. Bộ khung đượ c gia cô ng tỉ mỉ , cứ"ng
vữXe có"thểCđạ t tốGc độ tốGi đa 0,75 m/s và*có"thểCmang hà*ng lê n t ớ"i 300kg nê n r ấGt

phù*hợ p sử dụ ng đểCvậ n chuyểCn vậ t tư, hà*ng hó"a trong cá"c nhà*má"y, xí"nghiệ p.


9


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG THỊNH

Hình 1. 2: Xe tự hành ACA
STI là*loạ ib.Xerobotvậnchuyểntự hà*nhàngđượ ctựcấGuđộngtạ oSTItừ*-AGVcá"cthiếGt. bị
đượ c nhậ p khẩCu từ*Đứ"c và*Nhậ t. Cả m biếGn Sick an toà*n 360 độ kếGt hợ p vớ"i hệ
thốGng phá"t hiệ n vậ t cả n. AGV có"khả năAng kếGt nốGi vớ"i cá"c hệ thốGng quả n
lý"nhà*má"y, KếGhoạ ch sẽ<đượ c truyề=n xuốGng AGV thô ng qua cá"c lệ nh đểCthự c hiệ n.

STI có"thểCmang khốGi lượ ng hà*ng tốGi đa lê n tớ"i 350kg và*đạ t tốGc độ
tốGi đa 0,6 m/s nê n hoà*n tồ*n có"khả năAng đả m bả o vấGn đề=chuyểCn
hà*ng hó"a trong cá"c nhà*kho, xí"nghiệ p.
Hình 1. 3: Xe tự

c. Xe

hành STI

tự hành AGV

SLAM AGVSLAMsử dụ ng hệ dẫ$n độ ng vi sai hai bá"nh hoặA c bá"nh lá"i BFQ960ổCnđị nh,-500và*.đượ c

á"p dụ ng cho
thay đổCi mô i
điề=u kiệ n
tốGt. Cá"c
mô i trườ*ng

cả nh vớ"i nhữ
trườ*ng nhỏ và*
mặA t đấGt tương đốGi

đườ*ng viề=n trong

đượ c sử dụ ng đểC
tham chiếGu đị nh vị và*phương phá"p tí"nh tố"n phụ trợ mãqué"t đầ=u laser đượ c á"p dụ ng. Điề=u nà*y là*m cho độ chí"nh xá"c đị nh vị cao
hơn, khơ ng có"bấGt kỳ*cơ sở hạ tầ=ng nà*o (như gương phả n xạ , đinh từ*, v.v.).

SLAM có"thểCmang tả i lê n đếGn 500kg và*tốGc độ tốGi đa 1 m/s.Nó"đượ
c thiếGt kếG cho cá"c ứ"ng dụ ng vậ n chuyểCn pallet và*là*mộ t trợ thủ
đắLc lự c cho việ c vậ n chuyểCn pallet lưu trữ<.
10

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG THỊNH

Hình 1. 4: Xe tự hành SLA
Trong1.3.2. PhươngthiếGtkếGvề=ánxethiếtrobotkếchở hà*ng, có"3 phương thứ"c thiếGt
kếGchí"nh

Steer drive:

Tạ m dị ch là*vơ lăAng đơnHìnhthườ*ng1.5:đượ cMơhìnhchiaSteerthà*nhdrivecá"c mơ hì*nh
ba bá"nh, là*thiếGt kếGhệ thốGng truyề=n độ ng phổCbiếGn nhấGt. Nó"chủ yếGu dự a
và*o mộ t vơ lăAng dẫ$n độ ng khớ"p nốGi ở phí"a trướ"c củ a AGV như mộ t bá"nh lá"i
vớ"i hai bá"nh xe tiếGp theo trong cấGu hì*nh tam giá"c. Bá"nh trướ"c duy nhấGt đượ c sử
dụ ng đểCvừ*a đá"nh lá"i vừ*a di chuyểCn xe. CấGu trú"c truyề=n độ ng vô lăAng củ a vơ
lăAng đơn giả n và*chi phí"thấGp. Vì*nó"là*mộ t ổCđĩxem xé"t sự phốGi hợ p củ a độ ng cơ. CấGu trú"c ba bá"nh có"độ bá"m tốGt hơn và*yê u
cầ=u thấGp hơn trê n mặA t đấGt, vì*vậ y nó"phù*hợ p cho cá"c dị p mô i trườ*ng sử dụ ng
chung. Tuy nhiê n, sự nhanh nhẹ n củ a nó"yếGu hơn mộ t chú"t, và*sẽquay vị*ng trong tay lá"i, có"thểCđạ t đượ c cá"c chuyểCn độ ng đơn giả n. Trong thiếGt
kếGnà*y cung cấGp đủ khả năAng cơ độ ng cho hầ=u hếGt cá"c ứ"ng dụ ng AGV / AMR.
11


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG THỊNH

Hình 1. 6: Cấu tạo vơ lăng khớp nối của AGV steer drive

QUAD DRIVE:

Mơ hì*nh bốGn bá"nh, là*thiếGtHìnhkếG1hệ .7:thốGngMơhìnhtruyề=nquad driveđộ ng
rấGt phổCbiếGn. Sử dụ ng 2 độ ng cơ lá"i và*2 độ ng cơ truyề=n độ ng ở phí"a tr ướ"c
và*sau dọ c phí"a thâ n xe củ a AGV. Hai bá"nh hai bê n tạ o nê n sự ổCn đị nh cho xe.

Nó"cũkhá"c. ChiếGc xe cũkỳ*.ĐiểCm chí"nh giữChuyểCn độ ng 360 ° theo bấGt kỳ*hướ"ng nà*o. Mứ"c độ cơ độ ng cao nhấGt.

DIFFERENTIAL DRIVE:

12


ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ

Cũ
là*mơ

hì*nh

GVHD: PGS.TS NGƠ HÀ QUANG THỊNH

bốGn

bá"Hình,1là*.8:thiếGtMơhìnhkếGhệ

differethốGngtialtruyề=ndrive độ ng cũ
khiểCn xe bằMng cá"ch sử dụ ng tốGc độ vi sai và*hướ"ng c ủ a 2 bá"nh lá"i. Chú"ng
bao gồ=m hai độ ng cơ giả m tốGc cho cá"c bá"nh xe truy ề=n đ ộ ng. Nó"c ự c kỳ*c ơ đ ộ
ng vì*nó"có"thểCxoay tạ i tâ m củ a trụ c, chuyểCn độ ng ti ếGn và*lù*i, chuy ểCn đ ộ
ng 360 ° ,theo bấGt kỳ*hướ"ng nà*o nhưng đị nh vị gó"c cạ nh ké"m chí"nh xá"c hơn.

Hoạ t độ ng tốGt trong cá"c hệ thốGng lặA p lạ i
Qua tì*m hiểCu sơ bộ về=cá"c hệ thốGng truyề=n độ ng củ a xe chở hà*ng
(AGV) trê n, nhậ n thấGy rằMng độ phứ"c tạ p về=kếGt cấGu, cũc điề=u khiểCn củ a 2 phương thứ"c QUAD & DIFFERENTIAL khá"là*đá"ng
kểCso vớ"i phương thứ"c SINGLE. Khi và*o cua thì*2 phương thứ"c QUAD &
DIFFERENTIAL có"thểCđi và*o vớ"i tốGc độ nhanh và*vớ"i bá"n kí"nh cong
nhỏ là*nử a thâ n xe, điề=u đó"hồ*n toà*n ngượ c lạ i vớ"i phương thứ"c
SINGLE.

Vớ"i đặA c điểCm tiếGp xú"c mặA t đườ*ng củ a phương thứ"c SINGLE là*3
tiếGp xú"c đườ*ng, theo đị nh lý"3 điểCm tạ o thà*nh 1 mặA p phẳ\ng
thì*độ ổCn đị nh củ a SINGLE sẽDIFFERENTIAL.
ĐểCphù*hợ p vớ"i tà*i chí"nh và*trong cá"ch điề=u khiểCn, nhó"m sẽtruyề=n độ ng 3 bá"nh nhưng có"cả i biếGn lạ i đó"là*2 độ ng cơ truyề=n độ ng ở phí"a
sau và*bá"nh phụ ở phí"a trướ"c, sử dụ ng phương phá"p điề=u khiểCn vi sai.

1.3.3. Trong các cuộc thi:
a. Xe Fireball.


13

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG THỊNH

Hình 1. 9: Mơ hình xe fireball

Thơ ng sốGkỹ+ Cả m biếGn: 8 bộ cả m biếGn hồ=ng ngoạ i
+

4 bá "nh c hủ độ ng - 4 đ ộ ng cơ DC

+
+ Phầ=n trung tâ m củ a xe là*vi điề=u khiểCn Parallax Propeller.
Vậ n tốGc trung bì*nh : 1.5 m/s
Ưu điểCm: KhốGi lượ ng nhẹ , kếGt cấGu câ n bằMng tốGt, tả i đượ c chia ra cho cá"c
độ ng cơ nê n giả m tả i cho mỗ$i độ ng cơ.
Nhượ c điểCm: bốGn độ ng cơ nê n tốGn ké"m về=mặA t chi phí", khi cua dễ$xả y ra
hiệ nb.tượ ng trượ t bá"nh, giả i thuậ t điề=u khiểCn phứ"c tạ p.
Xe Usain Volt 2.0.

Thơ ng sốGkỹ
Hình 1. 10: Mơ hình xe Usain Volt 2.0

+ Dẫ$n độ ng bằMng hai độ ng cơ riê ng biệ t bở i 2 bá"nh sau
+

+

C ả m biếGn: thanh cả m bi ếGn hồ=ng ng oạ i 2QTR – 3R C.

Vậ n tốGc trung bì*nh : 1.1 m/s


14


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG THỊNH

Ưu điểCm: Khả năAng bá"m line tốGt, khả năAng lậ t khi và*o cua thấGp,
kếGt cấGu đơn giả n, dễ$chếGtạ o.
Nhượ c điểCm: TiếGp xú"c vớ"i mặA t đườ*ng khô ng tốGt (khi đườ*ng chạ y khô
ng bằMng phẳ\ng), khó"cua hơn so vớ"i xe cua bằMng hai bá"nh trướ"c nê n bá"m

đườ*ng ké"m hơn.
1.4.Từ*nhữtừ*đề=bà*i, nhó"m đãkếGxe dị*line vớ"i thơ ng sốGban đầ=u sau :
KhốGi lượ ng vậ t nặA ng tốGi thiểCu xe có"thểCtả i đượ c: 2kg
+ Vậ n tốGc tốGi thiểCu đạ t đượ c: 0.1 m/s
+ Bá"n kí"nh cong tốGi thiểCu: 500 mm (theo sa bà*n)
+ Sai sốGbá"m đườ*ng dẫ$n (tí"nh từ*mé"p trá"i hoặA c mé"p phả i
củ a line): ± 3 + mm.
Sai sốGvị trí"dừ*ng cuốGi đườ*ng dẫ$n là*±
5 mm + Thờ*i gian hoà*n thà*nh tốGi đa là*70s

+

15


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG THỊNH

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT,LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
VÀ KẾ HOẠCH TRIỂN KHAI THIẾT KẾ
2.1.

Phương án về cấu trúc xe:
Trê n đườ*ng thẳ\ng: vậ n tốGc dà*i củ a xe sẽ
2.1.1. Xe 4 bá h chủ động:
0

=

Trê n đườ*ng cong:
Khả năAng chuyểCn hướ"ng: cơ cấGu 4 bá"nh chủ độ ng có"khả năAng quay quanh
tâ m cự c tốGc bằMng cá"ch điề=u khiểCn tốGc độ gó"c và*chiề=u quay cho mỗ$i bá"nh =>
Khả năAng chuyểCn hướ"ng tốGt.
Độ ổCn đị nh khi chuyểCn hướ"ng: Vì*cả bốGn bá"nh xe đề=u truyề=n lự c như nhau,
thay vì*chỉ có"hai bá"nh truyề=n lự c nê n tả i trọ ng trê n mỗ$i lốGp xe sẽ<giả m đi =>
Có"thểCsử dụ ng lự c quay vò*ng củ a cá"c lốGp có"hiệ u quả => Sự quay vị*ng rấGt ổCn
đị nh
2.1.2. Xe 3 bánh:

Cơ cấGu khô ng ả nh hưở ng đếGn vậ n tốGc thẳ\ng. Vậ n tốGc củ a xe bằMng vớ"i vậ n

a. 2 bánh c ủ độ

trước, 1 bánh chủ động sau:

tốGc tâ m mỗ$i bá"nh xe chủ độ ng
Khả năAng chuyểCn hướ"ng: Xe có"thểCchuyểCn hướ"ng quanh trung điểCm trụ c
chủ độ ng vớ"i vậ n tốGc gó"c

, Khả năAng chuyểCn

r

h ướ"ng củ a x e là *rấGt t ốGt.

ω=

v

có thể chuyển hướng 90o

b. 2 bánh chủ động sau, 1 bánh chủ trước:
Vận tốc trên đường thẳng: Cơ cấu không ảnh hưởng đến vận tốc thẳng.
Vận tốc của xe bằng với vận tốc tâm mỗi bánh xe chủ động.
Khả năng chuyển hướng:
Xe có thể chuyển hướng quanh trung điểm trục chủ động với vận tốc góc
ω

=

v
o
r có thể chuyển hướng 90 , Khả năng chuyển hướng của xe là rất tốt.

Kết luận: Chọn phương án 3 bánh ( 2 bánh chủ động sau và một bánh bị động trước)