Nghiên cứu, tính toán, thiết kế thân robot phun khử khuẩn

ROBOT PHUN KHỬ KHUẨN 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Ngun Tuần Cảnh GHIÊN CỨU,N TÍNH TỐN, THIẾT KẾ THÂN ĐẠI HỌC

Bạch Hải Dƣơng NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ
CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN, THIẾT KẾ THÂN

ROBOT PHUN KHỬ KHUẨN

Ngƣời hƣớng dẫn : TS. Nguyễn Xuân Bảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Tuấn Cảnh

Mã sinh viên : 1811504110103

Sinh viên thực hiện : Bạch Hải Dƣơng

Mã sinh viên : 1811504110111

Lớp : 18C1

Đà Nẵng, tháng 6 năm 2022

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC

NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ
CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN, THIẾT KẾ

THÂN ROBOT PHUN KHỬ KHUẨN

Ngƣời hƣớng dẫn : TS. Nguyễn Xuân Bảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Tuấn Cảnh

Mã sinh viên : 1811504110103

Sinh viên thực hiện : Bạch Hải Dƣơng

Mã sinh viên : 1811504110111

Lớp : 18C1

Đà Nẵng, tháng 6 năm 2022

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1. Thông tin chung: (Dành cho người hướng dẫn)

1. Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tuấn Cảnh -Bạch Hải Dƣơng

2. Lớp: 18C1 Mã SV: 1811504110103 - 1811504110111

3. Tên đề tài: Nghiên cứu,tính tốn và thiết kế thân robot phun khử khuẩn

4. Ngƣời hƣớng dẫn: Nguyễn Xuân Bảo Học hàm/ học vị: Tiến Sĩ

II. Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1. Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………..

2. Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)

………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………..

3. Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ)

………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………..

4. Kết quả đạt đƣợc, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………..

5. Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………..

III. Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm tối đa 2đ)

………………………………………………………………………………………..

IV. Đánh giá:

1. Điểm đánh giá:……../10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân) ☐ Không đƣợc bảo vệ
2. Đề nghị: ☐ Đƣợc bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ

ẵng, ngày thángnăm 20…

Ngƣời hƣớng dẫn

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho người phản biện)

I. Thông tin chung:

1. Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tuấn Cảnh-Bạch Hải Dƣơng

2. Lớp: 18C1 Mã SV: 1811504110103 – 1811504110111

3. Ngƣời phản biện: ..………………………….………… Học hàm/ học vị: ………….

II. Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1. Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài:

………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………..

2. Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án:

………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………..

3. Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp:

………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………..

4. Kết quả đạt đƣợc, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài:

………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………..

5. Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………..

TT Các tiêu chí đánh giá Điểm Điểm
tối đa đánh giá

1 Sinh viên có phƣơng pháp nghiên cứu phù hợp, giải quyết các 8,0

nhiệm vụ đồ án đƣợc giao

- Tính cấp thiết, tính mới (nội dung chính của ĐATN có những phần

1a mới so với các ĐATN trƣớc đây); 1,0

- Đề tài có giá trị khoa học, cơng nghệ; giá trị ứng dụng thực tiễn;

TT Các tiêu chí đánh giá Điểm Điểm
tối đa đánh giá
- Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng đƣợc kiến thức cơ bản, cơ
sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu; 3,0

1b - Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá; 3,0
- Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đặt ra;

1c - Chất lƣợng sản phẩm ĐATN về nội dung báo cáo, bản vẽ, chƣơng

trình, mơ hình, hệ thống,…;

- Có kỹ năng sử dụng phần mềm ứng dụng trong vấn đề nghiên cứu (thể

1d hiện qua kết quả tính tốn bằng phần mềm); 1,0

- Có kỹ năng sử dụng tài liệu liên quan vấn đề nghiên cứu (thể hiện qua

các tài liệu tham khảo).

2 Kỹ năng trình bày báo cáo đồ án tốt nghiệp 2,0

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích; 1,0

2b - Hình thức trình bày. 1,0

3 Tổng điểm theo thang 10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

1. Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ: …………………………………
………………………………………………………………………………………...
………………………………………………………………………………………...

………………………………………………………………………………………...
………………………………………………………………………………………...
………………………………………………………………………………………...
2. Đề nghị: ☐ Đƣợc bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không đƣợc bảo vệ

Đà Nẵng, ngày thán năm 20…
g

Ngƣời phản biện

TÓM TẮT

Tên đề tài: Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế thân robot phun khử khuẩn

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tuấn Cảnh

Mã SV: 1811504110103 Lớp: 18C1

Sinh viên thực hiện: Bạch Hải Dƣơng

Mã SV: 811504110111 Lớp: 18C1

Từ cuộc khủng hoảng tài chính châu Á năm 1997 cho đến cuộc khủng hoảng tài chính
năm 2007. Hệ quả là chúng ta mất gần một thập kỷ để mọi thứ trở lại bình thƣờng,
nhƣng trƣớc đó nó đã kịp xóa sạch hàng triệu việc làm và hàng tỷ USD thu nhập trong
vỏn vẹn hơn một năm . Và rồi bắt đầu năm 2020, chúng ta đang chuẩn bị đón Tết
Nguyên Đán , kỳ nghỉ lễ lớn nhất trong năm. Bảo đài bắt đầu đƣa tin về một chủng
virus lạ ở Trung Quốc , chủng virus có liên quan đến đại dịch SARS 2003. Từ tâm
dịch Vũ Hán , dịch bệnh Corona ( COVID - 19 ) lây lan tồn lãnh thổ Trung Quốc ,
sau đó lây lan ra tất cả các châu lục khác . Chúng ta đã sống chung với dịch bệnh này
một khoảng thời gian dài , chỉ cần một bệnh nhân bị nhiễm có thể dễ dàng lây lan
trong cộng đồng .

Vì vậy nhóm chúng em Là sinh viên Trƣờng Đại Học sƣ phạm kỹ thuật, đƣợc sự
hƣớng dẫn của thầy, nhóm em đã cứu thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, tính toán, thiết
kế thân robot phun khử khuẩn”. Với mong muốn góp một phần nhỏ bé sự hiểu biết
của mình nhằm tìm kiếm những hƣớng đi mới trong việc ứng dụng tự động hóa vào
trong y tế.

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÕA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hƣớng dẫn: Ts. Nguyễn Xuân Bảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Tuấn Cảnh Mã SV: 1811504110103

: Bạch Hải Dƣơng Mã SV: 1811504110111

1. Tên đề tài:
Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế thân robot phun khử khuẩn

2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
Thân robot: Dài: 600mm, Rộng: 500mm, Cao: 600mm
Kết cấu: Nhơm

3. Nội dung chính của đồ án:
Lý thuyết: Tổng quan về hệ thống

Tính tốn, thiết kế đầu phun khử khuẩn
Thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết

Bản vẽ: Bảng vẽ chế tạo

4. Các sản phẩm dự kiến
Bảng thuyết minh tổng hợp về thiết kế mơ hình in 3D
Mơ hình 3D vẽ trên phần mềm Solidworks

5. Ngày giao đồ án: 23/2/2021
6. Ngày nộp đồ án: 24/6/2022

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ……………… Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỀ CƢƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1. Họ và tên sinh viên:Nguyễn Tuấn Cảnh – Bạch Hải Dương
2. Mã sinh viên: 1811504110103 – 1811504110111 Lớp: 18C1
3. Họ và tên ngƣời hƣớng dẫn: : T.s Nguyễn Xuân Bảo
4. Đề tài

Tên đề tài Nghiên cứu , tính toán , thiết kế hệ thống phun khử khuẩn
Thời gian thực hiện: Từ ngày: 15/02/2022 đến ngày: 10/06/2022
5. Mục tiêu

Tính tốn , nghiên cứu hồn chỉnh đƣợc hệ thống phần thân robot
6. Nội dung chính

Tổng quan về phun khử khuẩn
Phân tích chọn phƣơng án thiết kế
Tính tốn thiết kế kết cấu Robot
Tính tốn thiết kế nguồn dẫn động hệ thống điều khiển

Lập trình cho Robot

7. Kết quả dự kiến đạt đƣợc
Bảng thuyết minh tổng hợp về thuyết kế hệ thống phun khử khuẩn
Bản vẽ lắp Robot phun khử khuẩn
Bản vẽ chi tiết ,bản vẽ nguyên công gối đỡ
Bản vẽ tách chi tiết

8. Tiến độ thực hiện Nội dung công việc Kết quả dự kiến đạt đƣợc

TT Thời gian

1 Tuần 1,2 Tổng quan về hệ thống phun khử Làm đƣợc bản word về tổng quan hệ

khuẩn thống phun khử khuẩn

Phân tích chọn phƣơng án thiết kế Làm đƣợc bản word về phân tích

2 Tuần 3,4 phƣơng án thiết kế

Vẽ đƣợc bản vẽ lắp

3 Tuần 5,6 Tính tốn thiết kế cơ cấu Robot Làm đƣợc bản word về kết cấu robot

Vẽ đƣợc bản vẽ chi tiết

Tính tốn thiết kế nguồn dẫn động hệ Làm đƣợc bản word về nguồn dẫn

4 Tuần 7,8 thống điều khiển động hệ thống điều khiển

Vẽ đƣợc quy trình ngun cơng gối đỡ

5 Tuần 9,10 Lập trình cho Robot Chạy đƣợc cod trên Arduino

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Đà Nẵng, ngày ..…tháng ..…năm 20….

BỘ MÔN DUYỆT NGƢỜI HƢỚNG DẪN SINH VIÊN

Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế thân robot phun khử khuẩn

LỜI NÓI ĐẦU

Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, việc ứng dụng những thành tựu khoa học
kỹ thuật vào trong y tế ngày càng phổ biến, rộng rãi. Để đáp ứng nhu cầu thực tế,
ngƣời cán bộ kỹ thuật phải nắm vững kiến thức chuyên môn, vận hành thành thạo máy
móc, trang thiết bị hiện đại vào trong y tế. Nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của
lực lƣợng y tế đang phòng chống dịch từng ngày.

Từ những yêu cầu trên, đội ngũ cán bộ kỹ thuật trong nƣớc nói chung, các sinh
viên thuộc các chuyên nghành kỹ thuật nói riêng đang gánh trên vai những trọng trách
nặng nề, trọng trách xây dựng nền kinh tế nƣớc nhà ngày càng phát triển theo chiều
hƣớng cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa. Tự động hóa cũng là một trong những lĩnh vực
đặt biệt quan trọng, bởi tầm quan trọng của lĩnh vực tự động hóa trong y tế hiện nay là

vơ cùng quan trọng. Việc ứng dụng tự động hóa trong sản xuất giúp cho cán bộ y tế an
tâm phòng chống dịch, giảm thời gian tiếp xúc trong vùng dịch và tiết kiệm sức ngƣời.

Là sinh viên Trƣờng Đại Học sƣ phạm kỹ thuật, đƣợc sự hƣớng dẫn của thầy,
nhóm em đã cứu thực hiện đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống Phun Khử
Khuẩn. Với mong muốn góp một phần nhỏ bé sự hiểu biết của mình nhằm tìm kiếm
những hƣớng đi mới trong việc ứng dụng tự động hóa vào trong y tế.

Sau thời gian 5 tháng làm đề tài tốt nghiệp bằng chính nổ lực của nhóm em và
đƣợc sự hƣớng dẫn nhiệt tình của thầy TS. Nguyễn Xuân Bảo và thầy Ths. Đào Thanh
Hùng, các thầy trong khoa Cơ Khí, trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ thuật – Đại học Đà
N ng và các anh kỹ thuật nơi công ty chúng em thực tập đến nay nhóm đã hồn thành
xong đồ án tốt nghiệp này đúng với thời gian quy định.

Vì lần đầu trong cơng tác thiết kế, kiến thức còn nhiều hạn hẹp, mặc dù đã đƣợc
sự hƣớng dẫn của thầy TS. Nguyễn Xuân Bảo và thầy Ths Đào Thanh Hùng nhƣng
cũng không tránh khỏi những bở ngỡ, thiếu sót và gặp nhiều khó khăn. Nên rất mong
đƣợc sự giúp đỡ vả chỉ bảo của các thầy trong khoa.

Em xin chân thành cảm ơn q thầy cơ Khoa Cơ Khí, trƣờng Đại học Sƣ Phạm
Kỹ Thuật – Đại học Đà N ng với lòng biết ơn sâu sắc nhất trong thời gian học tập tại
trƣờng.

SVTH: Nguyễn Tuấn Cảnh GVHD: TS. Nguyễn Xuân Bảo
Bạch Hải Dƣơng
Trang 1

Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế thân robot phun khử khuẩn

CAM ĐOAN

Em xin đƣợc cam đoan: Đề tài “Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế thân robot khử
khuẩn”là sản phẩm nghiên cứu của nhóm em trong thời gian qua. Mọi số liệu sử dụng
phân tích trong báo cáo là do chúng em tự tìm hiểu, phân tích một cách khách quan,
trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và chƣa đƣợc công bố dƣới bất kỳ hình thức nào.
Em xin chịu hồn tồn trách nhiệm nếu có sự khơng trung thực trong thơng tin sử dụng
trong cơng trình nghiên cứu này.

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN TUẤN CẢNH BẠCH HẢI DƢƠNG

SVTH: Nguyễn Tuấn Cảnh GVHD: TS. Nguyễn Xuân Bảo
Bạch Hải Dƣơng
Trang 2

Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế thân robot phun khử khuẩn

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này, em đã nhận đƣợc rất nhiều lời
động viên của rất nhiều ngƣời trong đó có gia đình, thầy cô giáo, ngƣời yêu cũng nhƣ
bạn bè.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Xuân Bảo, ngƣời thầy giáo hƣớng dẫn
em trong suốt nhiều năm qua, cho dù những lúc em làm chƣa tốt, thầy cũng đã tận tình
chỉ bảo em từng bƣớc từng bƣớc để em có thể hồn thành đồ án tốt nghiệp.

Em xin cảm ơn bạn bè thân thiết của em ở lớp 18C1 đã đem lại cho em những
niềm vui, những kĩ năng và còn nhiều hơn thế trong suốt những năm học.

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trƣờng Đại học Sƣ Phạm
Kỹ Thuật , ngành cơ khí chế tạo đã tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thiện đồ án
này.

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Tuần Cảnh
Bách Hải Dƣơng

SVTH: Nguyễn Tuấn Cảnh GVHD: TS. Nguyễn Xuân Bảo
Bạch Hải Dƣơng
Trang 3

Nghiên cứu, tính toán, thiết kế thân robot phun khử khuẩn

MỤC LỤC

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHUN KHỬ KHUẨN...........................................7

1.1 Mobile robot.....................................................................................................7

1.2 Robot di chuyển bằng bánh xe..........................................................................7

1.3 Robot di chuyển bằng bánh xích.......................................................................8

1.4 Robot bay.........................................................................................................8

1.5 Robot di chuyển dạng chân...............................................................................8

CHƢƠNG 2 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ............10

2.1 Phân tích và lựa chọn phƣơng án thiết kế kết cấu..........................................10

2.1.1 Các phƣơng án thiết kế kết cấu robot phun khử khuẩn...............................10

2.2 Lựa chọn phƣơng án thiết kế hệ thống động lực............................................15

2.2.1 Động cơ DC servo...................................................................................15

2.2.2 Động cơ bƣớc.............................................................................................15

2.2.3 Động cơ DC kích từ song song...................................................................16

2.2.4 Động cơ DC kích từ độc lập........................................................................17

2.3 Lựa chọn phƣơng án thiết kế hệ thống điều khiển cho robot phun khử khuẩn17

2.3.1 Điều khiển bằng relay..............................................................................17

2.3.2 Điều khiển bằng PLC...............................................................................18

2.3.3 Điều khiển bằng vi điều khiển.................................................................18

2.3.4 Điều khiển bằng máy tính, điện thoại......................................................19

2.3.5 Tay điều khiển (Remote).........................................................................21

2.4 Lựa chọn nguồn năng lƣợng..........................................................................22

CHƢƠNG 3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ KẾT CẤU ROBOT.................................25

3.1 Thiết kế thơng số thân robot-tính tốn tải trọng khung robot.........................25

3.3.1 Thiết kế kích thƣớc.................................................................................25

3.3.2 Chọn vật liệu làm khung..........................................................................25

3.3.3 Tính tốn phần khung tĩnh Tính tốn tải trọng:........................................26

3.2 Tính tốn – thiết kế bộ truyền động xích........................................................28

3.2.1 Các thơng số đầu vào..................................................................................28

3.2.2 Phân tích lực tác dụng lên bánh xe..............................................................29

3.2.3 Chọn động cơ và tỷ số truyền. Sơ đồ động cụm bánh xe.............................31

3.2.4 Xác định các thông số tác động lên trục Số vịng quay...............................32

3.2.5 Tính tốn bộ truyền xích.............................................................................32

3.2.6 Chọn xích:...................................................................................................33

SVTH: Nguyễn Tuấn Cảnh GVHD: TS. Nguyễn Xuân Bảo
Bạch Hải Dƣơng
Trang 4

Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế thân robot phun khử khuẩn

3.2.7 Tính tốn khoảng cách trục và số mắt xích.................................................33

3.2.8 Tính kiểm nghiệm xích theo độ bền mịn:...................................................33
3.3 Tính tốn thiết kế trục và chọn ổ lăn..............................................................34
3.3.1 Tính tốn thiết kế trục.................................................................................34
CHƢƠNG 4 TÍNH TỐN THIẾT KẾ NGUỒN DẪN ĐỘNG – HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN.............................................................................................................40
4.1 Lựa chọn đông cơ...........................................................................................40
4.1.1 Động cơ dẫn động.......................................................................................40
4.1.2 Chọn máy bơm............................................................................................40
4.1.3 Chọn động cơ cho khớp xoay......................................................................41
4.1.4 Chọn động cơ cho khớp gập........................................................................42
4.2 Chọn mạch điều khiển....................................................................................43
4.2.1 Chọn mạch điều khiển cho động cơ dẫn động.............................................43
CHƢƠNG 5 LẬP TRÌNH CHO ROBOT...............................................................50
5.1 Giới thiệu về phần mềm Adruino IDE............................................................50
5.2 Lƣu đồ hoạt động...........................................................................................51
5.3 Lập trình cho Robot bằng phần mềm Adruino IDE........................................52
KẾT QUẢ LUẬN VĂN – ĐÁNH GIÁ VÀ PHƢƠNG HƢỚNG PHÁT TRIỂN .. 55

SVTH: Nguyễn Tuấn Cảnh GVHD: TS. Nguyễn Xuân Bảo
Bạch Hải Dƣơng
Trang 5

Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế thân robot phun khử khuẩn

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1. 1: Robot di chuyển bằng bánh xe..............................................................................................7
Hình 1. 2:Robot di chuyển bằng bánh xích............................................................................................8
Hình 1. 3: Robot bay..............................................................................................................................8
Hình 1. 4: Robot di chuyển bằng chân...................................................................................................9

Hình 2. 1: Sơ đồ động robot di chuyển bằng 3 bánh............................................................................10
Hình 2. 2: Sơ đồ động robot di chuyển bằng 4 bánh(cùng dẫn động và điều hƣớng)...........................11
Hình 2. 3: Sơ đồ động robot di chuyển bằng 4 bánh(2 dẫn động và 2 điều hƣớng).............................12
Hình 2. 4: Sơ đồ động robot dẫn động bằng xích.................................................................................13
Hình 2. 5:Sơ đồ động robot dẫn động bằng puli-đai.............................................................................14
Hình 2. 6: Đặc tính cơ DC servo..........................................................................................................15
Hình 2. 7: Đặc tính cơ của động cơ bƣớc............................................................................................16
Hình 2. 8: Đặc tính cơ của động cơ DC kích từ song song...................................................................16
Hình 2. 9: Đặc tính cơ của động cơ DC kích từ độc lập.......................................................................17
Hình 2. 10: Relay.................................................................................................................................18
Hình 2. 11: PLC...................................................................................................................................18
Hình 2. 12: Vi điều khiển.....................................................................................................................19
Hình 2. 13: Phịng giám sát điều khiển qua máy tính...........................................................................20
Hình 2. 14: Tay điều khiển 6 kênh.......................................................................................................22
Hình 2. 15: Pin Lithium-Ion.................................................................................................................23
Hình 2. 16: Pin Li-polymer..................................................................................................................23

Hình 3. 1: Mơ hình khung robot...........................................................................................................26
Hình 3. 2: Bảng thơng số vật liệu tính tốn trên phần mềm solidworks...............................................27
Hình 3. 3: kết quả mơ phỏng ứng suất khung tĩnh................................................................................27
Hình 3. 4: kết quả mơ phỏng chuyển vị của khung tĩnh.......................................................................28
Hình 3. 5: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe............................................................................................29
Hình 3. 6:Hệ số ma sát lăn giữa các vật liệu........................................................................................30
Hình 3. 7:Hệ số ma sát tĩnh giữa các loại vật liệu................................................................................30
Hình 3. 8:Sơ đồ động cụm bánh xe......................................................................................................31
Hình 3. 9: Động cơ giảm tốc................................................................................................................32
Hình 3. 10: Lực phân trên trục bánh xe................................................................................................36
Hình 3. 11: Biểu đồ moment trục bánh xe............................................................................................37
Hình 3. 12: Cấu tạo ổ lăn.....................................................................................................................38

Hình 3. 13: Các dạng con lăn...............................................................................................................38
Hình 3. 14: Phân loại ổ lăn Đƣờng kính lắp ổ lăn : 12mm...................................................................39

Hình 4. 1: Động cơ JGB37-555............................................................................................................40
Hình 4. 2: Máy bơm mini áp lực 12V 12W 2L....................................................................................41
Hình 4. 3: Đ NG CƠ BƢ C 4.5NM 86BYGH450A..........................................................................41
Hình 4. 4: Động cơ bƣớc giảm tốc nema 17 – 1.5A............................................................................43
Hình 4. 5: Mạch cầu H. Nguyên lý hoạt động:.....................................................................................43
Hình 4. 6: Đồ thị PWM........................................................................................................................44
Hình 4. 7: Mạch BTS7960 kết nối với động cơ....................................................................................45
Hình 4. 8: Sơ đồ chân ATMega 328 dạng chân cắm............................................................................46
Hình 4. 9: Board Adruino Uno R3.......................................................................................................46
Hình 4. 10: Mạch giảm áp XL4015 5A................................................................................................47
Hình 4. 11: Ắc qui ATLAS..................................................................................................................49

SVTH: Nguyễn Tuấn Cảnh GVHD: TS. Nguyễn Xuân Bảo
Bạch Hải Dƣơng
Trang 6

Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế thân robot phun khử khuẩn

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ PHUN KHỬ KHUẨN

1.1 Mobile robot
Mobile robot là robot có khả năng tự di chuyển, khơng cố định vào một vị trí thực.
Mobile robot di chuyển trong môi trƣờng của chúng. Robot di động có thể là "tự trị" (robot
di động tự động) có nghĩa là chúng có khả năng điều hƣớng một mơi trƣờng khơng kiểm
sốt đƣợc mà khơng cần các thiết bị hƣớng dẫn vật lý hoặc cơ điện. Ngoài ra, robot di động
có thể dựa vào các thiết bị dẫn hƣớng cho phép nó di chuyển theo tuyến đƣờng đƣợc định

hƣớng trƣớc trong khơng gian. Nó khác với robot cơng nghiệp thƣờng đặt gần cố định và có
dạng tay máy.
Các dạng mobile robot:
Mobile robot có rất nhiều hình dạng cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau nhƣ di
chuyển trên địa hình phức tạp, bay trên khơng trung và lặn dƣới biển sâu. Dƣới đây là một
vài ví dụ về các hình dạng của mobile robot trong thực tế.
1.2 Robot di chuyển bằng bánh xe

Hình 1. 1: Robot di chuyển bằng bánh xe
Bánh xe là phƣơng pháp phổ biến nhất cung cấp khả năng di chuyển cho một robot,
đƣợc sử dụng với nhiều kích thƣớc và nền tảng robot khác nhau. Kích thƣớc của bánh xe
dao động khá rộng, từ nhỏ cỡ vài chục cm đến lớn hàng mét. Thông thƣờng, xu hƣớng phát
triển tập trung vào các bánh xe cỡ nhỏ, cỡ 5cm trở lại với 3 bánh xe/robot, một bánh lái và
hai bánh di chuyển. Loại phức tạp hơn có thể sử dụng con quay hồi chuyển.
Về vật liệu, vật liệu làm bánh xe khơng có u cầu đặc biệt, nhƣng một số trƣờng hợp
cụ thể có yêu cầu khá chặt. Ví dụ bánh xe robot quân sự cần có khả năng chống trƣợt. Điều
này cũng có thể đạt đƣợc thông qua cấu trúc bánh xe, một robot với 4 bánh hoặc 6 bánh sẽ

SVTH: Nguyễn Tuấn Cảnh GVHD: TS. Nguyễn Xuân Bảo
Bạch Hải Dƣơng
Trang 7

Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế thân robot phun khử khuẩn

có ƣu thế chống trƣợt tốt hơn trƣờng hợp 2 bánh. Ngoài ra, cơ cấu bánh xe cũng cần đƣợc
chú ý khi

thiết kế chuyển động cho robot. Một quan niệm sai lầm phổ biến là xây dựng những
robot có bánh xe lớn, nguồn năng lƣợng sử dụng không cung cấp đủ nhu cầu của robot.

1.3 Robot di chuyển bằng bánh xích
Bánh xích hoặc bánh răng đƣợc sử dụng trong những thiết bị nhƣ máy kéo, xe tăng,
… do khả năng thích ứng với địa hình và u cầu về lực kéo. Nguyên nhân do cơ cấu bánh
xích giảm tính trƣợt và phân bố đều trọng lƣợng của thiết bị, thích hợp với các bề mặt yếu
nhƣ cát, đất yếu…hay các địa hình mấp mơ.

Hình 1. 2:Robot di chuyển bằng bánh xích
1.4 Robot bay
Là một dạng phƣơng tiện bay không ngƣời lái UAV, đƣợc sử dụng rộng rãi trong các
lĩnh vực khác nhau,từ quay phim, chụp ảnh cho đến phun thuốc trừ sâu, và cả trong lĩnh vực
quân sự. Hình dạng chủ yếu của UAV có 2 dạng: cánh bằng và cánh quạt.

Hình 1. 3: Robot bay

1.5 Robot di chuyển dạng chân

Chân là lựa chọn ƣa thích cho các robot phải di chuyển trên địa hình khơng đồng đều. Hầu
hết các robot nghiệp dƣ đƣợc thiết kế với 6 chân, do khả năng giữ cân bằng tĩnh (cân bằng với 3
chân trong khi di chuyển). Robot với số chân ít hơn sẽ giữ cân bằng khó hơn, đặc trƣng là các
robot hình ngƣời với hai chân. Điều kiện cân bằng đƣợc định nghĩa là sự ổn định động, nghĩa là
khả năng cân bằng robot khi chuyển động và ngừng chuyển động. Các thiết kế

SVTH: Nguyễn Tuấn Cảnh GVHD: TS. Nguyễn Xuân Bảo
Bạch Hải Dƣơng
Trang 8

Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế thân robot phun khử khuẩn
phổ biến là monopod (1 chân “nhảy”), bipeds (2 chân), quadrupeds (bốn chân), và hexapods
(6 chân).

Hình 1. 4: Robot di chuyển bằng chân

SVTH: Nguyễn Tuấn Cảnh GVHD: TS. Nguyễn Xuân Bảo
Bạch Hải Dƣơng
Trang 9

Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế thân robot phun khử khuẩn

CHƢƠNG 2
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ.

2.1 Phân tích và lựa chọn phƣơng án thiết kế kết cấu.
Đƣa ra các phƣơng án thiết kết cấu robot, phân tích ƣu nhƣợc điểm và

chọn ra phƣơng án tối ƣu nhất cho việc chế tạo robot.
2.1.1 Các phƣơng án thiết kế kết cấu robot phun khử khuẩn.
Bao gồm các phƣơng án robot di chuyển bằng bánh xe.

2.1.1.1 Phƣơng án thiết kế kết cấu robot di chuyển bằng 3 bánh

Hình 2. 1: Sơ đồ động robot di chuyển bằng 3 bánh.

Nguyên lý hoạt động:
Là kết cấu thƣờng thấy ở các mơ hình robot khác nhau, gồm 2 bánh dẫn động, 1 bánh
điều hƣớng.
- Hình 2.1(a): robot ở dạng này sẽ đƣợc truyền động thông qua bộ vi sai làm
cho bánh dẫn động quay, thƣờng sử dụng động cơ servo cho bánh điều hƣớng. Bộ
vi sai giúp cho xe không bị trƣợt khi xe có xu hƣớng rẽ trái hay phải. Ví dụ nhƣ khi
xe rẽ trái thì tốc độ ở bánh bên phải sẽ lớn hơn bánh bên trái (n2 > n1).
- Hình 2.1(b): robot ở dạng này thì mỗi bánh dẫn động sẽ sử dụng 1 động cơ, lúc

này bánh xe thứ 3 sẽ là bánh xe tự lựa, bánh có thể quay tự do 360°. Để robot có thể đi
thẳng thì ta phải đảm bảo tốc độ của 2 bánh dẫn động là nhƣ nhau (n1 = n2). Cơ cấu
điều hƣớng sẽ phụ thuộc vào chiều quay của 2 bánh dẫn động, nếu robot muốn rẽ trái
hay phải thì chiều quay của 2 bánh xe sẽ ngƣợc nhau, cụ thể là khi rẽ trái thì bánh bên
phải sẽ quay theo chiều tiến, bánh trái quay theo chiều lùi của robot và

SVTH: Nguyễn Tuấn Cảnh GVHD: TS. Nguyễn Xuân Bảo
Bạch Hải Dƣơng
Trang 10

Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế thân robot phun khử khuẩn

ngƣợc lại đối với trƣờng hợp rẽ phải.
Ƣu điểm:
- Cấu tạo đơn giản.
- Chi phí chế tạo thấp.
- Cơ cấu điều hƣớng đơn giản.
- Hệ thống điều khiển đơn giản
Nhƣơc điểm:
- Tải trọng nhẹ và trung bình.
- Hạn chế trên 1 số địa hình.
- Độ cứng vững không cao.
2.1.1.2 Phƣơng án thiết kế kết cấu robot di chuyển bằng 4 bánh.
Kết cấu này ta thƣờng thấy ở các loại robot khác nhau, chúng đảm bảo đƣợc độ cứng

vững nên có thể di chuyển đƣợc trong các môi trƣờng không bằng phẳng, các đồi dóc thấp,
..v..v.. Thƣờng kết cấu này có 2 dạng chính là sử dụng 4 bánh dẫn động hoặc là 2

bánh dẫn động, cơ cấu điều khiển sẽ khác nhau ở 2 dạng
a. Sử dụng 4 động cơ độc lập cho 4 bánh.

Hình 2. 2: Sơ đồ động robot di chuyển bằng 4 bánh(cùng dẫn động và điều hƣớng).
Nguyên lý hoạt động.
Ở phƣơng án này robot sẽ có moment xoắn khá lớn, với 4 động cơ tải sẽ đƣợc phân bố
đều lên cả 4 động cơ, nên khi mang tải nặng vẫn đảm bảo tốc độ của robot khi di chuyển. Để
robot đi thẳng khi di chuyển thì ta phải đảm bảo tốc độ của 4 bánh phải nhƣ nhau (n1
= n2 = n3 = n4). Còn khi rẽ hƣớng thì bánh 1 và 4 sẽ quay cùng một chiều, bánh 2 và
3 sẽ quay cùng một chiều. Cụ thể là khi robot muốn rẽ phải thì bánh 1 và 4 quay theo chiều
tiến, bánh 2 và 3 quay theo chiều lùi của robot và ngƣợc lại đối với rẽ trái.

SVTH: Nguyễn Tuấn Cảnh GVHD: TS. Nguyễn Xuân Bảo
Bạch Hải Dƣơng
Trang 11