Thiết kế, chế tạo robot tham gia cuộc thi robocon 2010 robot mankaura

i
LỜI CẢM ƠN

Có lẽ không ai có thể quên được những mái trường mà mình đã đi qua trong
một thời thơ ấu đến trưởng thành.
Cứ sau mỗi chặng đường đi qua, chúng ta lại thấy được mình lớn hơn và
vững vàng hơn nhiều trong kiến thức cũng như năng lực.
Chặng đường vừa qua là chặng đường 4 năm đầy thử thách dưới mái trường
Đại học Nha Trang. Nơi đây đã không chỉ đơn giản cung cấp cho chúng ta kiến thức
khoa học kĩ thuật mà quý hơn cả là đã nhóm lên cho chúng ta ngọn lửa yêu khoa
học và rèn luyện cho chúng ta một nghị lực, bản lĩnh để làm hành trang cho mỗi
chúng ta bước vào đời.
Xin cảm ơn những mái trường đã đưa chúng ta đi suốt thời học hành. Xin
mãi ghi nhớ công ơn của tất cả các thầy cô đã dìu dắt chúng ta từ buổi học vỡ lòng
cho đến ngày hôm nay.
Kính lời cảm ơn thầy cô của khoa, đã dành nhiều tình cảm tốt đẹp đối với
chúng em và tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em học tập tốt.
Gửi đến Thầy Trần Văn Hùng, thầy Nguyễn văn Tường lời ghi ơn vô vàn,
người đã trực tiếp theo sát tận tình hướng em trong suốt quá trình làm đề tài.
Gửi đến các thầy trong bộ môn Cơ Điện Tử đã giúp đỡ, hướng dẫn dạy
chúng em trong suốt quá trình học vừa qua.
Bên cạnh đó gia đình là nguồn động lực to lớn về tinh thần lẫn vật chất giúp
chúng ta bước đi trên con đường đã chọn. Xin cảm ơn ba mẹ và tất cả những người
thân đã động viên về mọi mặt trong suốt qua trình học tập.
ii
MỤC LỤC

Đề mục Trang
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
LỜI NÓI ĐẦU iii

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1
1.1. GIỚI THIỆU VỀ CUỘC THI ROBOCON. 2
1.2. SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOCON. 2
1.3. CHỦ ĐỀ VÀ LUẬT THI ROBOCON NĂM 2010: 2
1.3.1. Giới thiệu về chủ đề: 2
1.3.2. Khái quát về luật thi: 3
1.3.3 Quy định cho trận đấu: 5
1.3.4 Thiết lập robot 7
1.3.5. Cách tính điểm 8
Chương 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 10
2.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 11
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: 12
2.2.1. Xây dựng phương án: 12
2.2.2. Lựa chọn phương án chế tạo: 16
2.2.2. Thiết kế phần cơ khí: 17
2.2.3. Phần mạch điện 25
2.2.4. Phần giải thuật điều khiển: 29
Chương 3: THỬ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 33
3.1. MỘT SỐ SAI XÓT TRONG QUÁ TRÌNH THỬ NGHIỆM 34
Chương 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 36
4.1 KẾT LUẬN : 37
4.2 ĐỀ XUẤT : 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO 39
PHỤ LỤC 40

iii
LỜI NÓI ĐẦU


Với việc phát minh ra các loại máy móc thì lao động chân tay của con người

ngày càng hạn chế, thay vào đó con người chỉ chế tạo và điều khiển các máy móc
để thực hiện công việc của mình. Tuy nhiên với các loại máy móc thông thường thì
độ chính xác không cao, phụ thuộc nhiều vào người điều khiển.Vì vậy, con người
đã phát minh ra robot tự động, robot tự động sẽ là lao động chính trong tương lai, và
là hướng phát triển của các ngành công nghiệp trong thời đại ngày nay.
Đối với SV ngành cơ điện tử để làm quen với robot thì robocon là một sân
chơi bổ ích, tham gia robocon để có thể áp dụng tất cả các kiến thức mình đã học cả
về cơ khí, mạch điện và lập trình mới có thể hoàn thành một robot, và thông qua sân
chơi này SV được giao lưu học hỏi các SV trường khác để hoàn thiện các kiến thức
mình đã được học trong bốn năm đại học. và chính vì lý do đó nhóm chúng em
được nhận đề tài tốt nghiệp là ‘ Thiết Kế Chế tạo Robot theo chủ đề và luật thi
robocon 2010’ dưới sự hướng dẫn của các thầy Vũ Thăng Long, Trần Văn Hùng và
Đỗ Quốc Chí.
Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện đồ án do hạn chế về kiến thức cũng như
kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những sai sót.Vì vậy,chúng em rất mong
nhận được sự góp ý của các thầy, để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp và nhiệm vụ
học tập tại trường .





1

Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG












2
1.1. GIỚI THIỆU VỀ CUỘC THI ROBOCON.
Robocon viết tắt của chữ Robot Contest, là cuộc thi sáng tạo robot Châu Á
Thái Bình Dương hằng năm. Cuộc thi được tổ chức lần đầu tiên vào năm 2002 tại
Nhật Bản có 20 đội đến từ các quốc gia trong khu vực tham gia và Việt Nam đã lần
đầu tiên đăng quang trong cuộc thi này. Từ đó đến nay Robocon Việt Nam đã ba lần
đạt chức vô địch với các đại diện tiêu biểu cho tinh thần học tập và sáng tạo của
sinh viên Việt Nam.
Cuộc thi này đã thu hút khá nhiều sinh viên trong khu vực và trong nước yêu
khoa học, công nghệ tham gia. Đã có rất nhiều thế hệ sinh viên đã đạt được rất
nhiều thành công từ những kì thì này.
Trường Đại Học Nha Trang cũng đã nhiều năm tham gia cuộc thi sáng tạo
Robocon trong nước và đã đạt được những thành tích nhất định.
1.2. SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOCON.

Hình 1.1. Sơ đồ chung của Robocon.

1.3. CHỦ ĐỀ VÀ LUẬT THI ROBOCON NĂM 2010:
1.3.1. Giới thiệu về chủ đề:
Cuộc thi sáng tạo Robocon châu Á - Thái Bình Dương 2010, được tổ chức
tại Cairo – Ai Cập với chủ đề là: Robo-Pharaohs xây Kim tự tháp (Robo-
Pharaohs Build Pyramid)
Nút nhấn
Start
Vi điều khiển Cơ cấu
truyền động
Khâu chấp
hành cuối
Cảm biến
Công tắc
hành trình
Encorder Cảm biến
dò đường
Cảm biến
khác
3
Ý tưởng này được dựa trên việc một cỗ máy thời gian ảo đưa những người

thợ xây dựng Kim tự tháp của Ai Cập vào trong phòng học của các trường kĩ thuật.
Mục tiêu là xây dựng các phần của ba Kim tự tháp theo trình tự. Để hoàn thành thì
các robot của các đội cần phối hợp tốt, làm việc chính xác nhanh nhẹn và tuân theo
quy định của ban tổ chức.
Đội chiến thắng gọi là “Robo-Pharaoh” là đội hoàn thành việc xây dựng các
phần của 3 Kim tự tháp nhanh nhất. Trong vòng 3 phút, đội đỏ và đội xanh sẽ thi
đấu với mục đích tạo dựng lại một trong 7 Kỳ quan của thế giới cổ đại.
1.3.2. Khái quát về luật thi:
Mỗi trận thi đấu gồm có hai đội xanh (blue) và đội đỏ (red).
Mỗi đội phải xây dựng hoàn thành 3 kim tự tháp:


Hình 1.2. Sân thi đấu robocon

- Thứ nhất là Kim tự tháp Khufu do Robot điều khiển bằng tay thực hiện trong
thời gian 90 giây để đặt:
• 3 khối cấu kiện ở tầng giữa thứ 1 (1st middle layer).
• 3 khối cấu kiện ở tầng giữa thứ 2 (2nd middle layer).
• 1 khối cấu kiện ở tầng giữa thứ 3 (3rd middle layer).
• 1 khối cấu kiện vàng ở đỉnh.
4

Hình 1.3. Kim tự tháp Khufu.

- Thứ hai là Kim tự tháp Khafraa sẽ do một hoặc hai Robot tự động trong thời
gian 60 giây xây dựng:
• 3 khối cấu kiện ở tầng giữa thứ 1 (1st middle layer).
• 3 khối cấu kiện ở tầng giữa thứ 2 (2nd middle layer).
• 1 khối cấu kiện ở tầng giữa thứ 3 (3rd middle layer).
• 1 khối cấu kiện vàng ở đỉnh.

Hình 1.4. Kim tự tháp Khafraa.

- Cuối cùng là việc hoàn thành Kim tự tháp Mankaura do một Robot tự động
trong thời gian 30 giây để đặt:
• 1 khối cấu kiện ở tầng giữa.
• 1 khối cấu kiện vàng ở đỉnh.
Robot này phải xây dựng theo một trình tự sau trước khi cánh tay Robot
chạm vào khối đỉnh phải hoàn thành tầng dưới của Kim tự tháp Mankauraa.
5


Hình 1.5. Kim tự tháp mankaura

Đội nào hoàn thành việc xây dựng 3 Kim tự tháp trước là đội
“RoboPharaoh”,và là đội chiến thắng. Trong trường hợp không có đội nào giành
được “RoboPharaoh” thi phần thắng sẽ thuột về đội có số điểm cao hơn.
1.3.3 Quy định cho trận đấu:
 Mỗi trận đấu kéo dài 3 phút
 Mỗi trận đấu được chia thành ba giai đoạn.
 Robot điều khiển bằng tay có thể được đặt trước (trước khi bắt đầu trận
đấu) tối đa là 4 khối cấu kiện.
 Mỗi robot tự động có thể được đặt trước (trước khi bắt đầu trận đấu) một số
cấu kiện tuỳ ý.
 Mỗi giai đoạn được dành để xây dựng một Kim tự tháp.
 Chỉ được phép sử dụng một robot bằng tay.
 Số lượng các robot tự động được phép sử dụng là 1÷3 robot.
 Giai đoạn đầu tiên chỉ sử dụng Robot bằng tay để xây dựng KTT Khufu.
 Giai đoạn thứ hai là xây dựng KTT Khafraa bằng một hoặc hai Robot tự động.
 Giai đoạn thứ ba là xây dựng KTT Mankaura bằng một Robot tự động.

 Bảng sau đây cho thấy ba giai đoạn và thời gian.

Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Giai đoạn 3
Kim tự tháp Khufu Khafraa Mankaura
Thời gian 90 60 30

6
Mỗi giai đoạn kết thúc trong các trường hợp sau đây:
 Một đội đặt được khối đỉnh Vàng sau khi xây dựng xong các tầng dưới.
Trong trường hợp này, đội còn lại phải dừng ngay việc xếp cấu kiện trong
giai đoạn đó và cả hai đội chuyển sang giai đoạn kế tiếp. Thời gian còn lại
được bổ sung vào giai đoạn kế tiếp.
 Một tiếng bíp sẽ được phát ra để thông báo hết thời gian của một giai đoạn.
 Nếu một giai đoạn kết thúc trước thời gian quy định, trọng tài sẽ giương cờ
và một tiếng bíp đặc biệt được phát ra để thông báo kết thúc giai đoạn này.
 Giai đoạn tiếp theo sẽ được bắt đầu bằng tiếng bíp sau khi hoàn thành xong
giai đoạn trước đó.
 Đối với các Robot bằng tay: Khi một đội hoàn chỉnh xong một tầng, trọng
tài sẽ mới cho phép đội này bắt đầu xây dựng các tầng tiếp theo .
 Một tiếng bíp cất lên để báo khi kết thúc một giai đoạn và bắt đầu giai đoạn
tiếp theo nếu còn.
 Các kim tự tháp phải được xây lần lượt từ tầng này đến tầng khác, có nghĩa
là trước khi đặt tất cả các khối cấu kiện của một tầng vào đúng vị trí (trong
phạm vi sai số cho phép là 25mm) thì không được phép đặt cấu kiện lên bất
kì tầng nào phía trên
 Việc xây hai tầng của kim tự tháp cùng một lúc là không được phép:
 Trọng tài sẽ không can thiệp nếu robot của các đội đặt cấu kiện sai luật hoặc
sai vị trí (nằm ngoài phạm vi sai số cho phép 25mm). Trong trường hợp đó
các đội có thể xin retry. Tuy nhiên, đối với khối cấu kiện Vàng, các trọng tài
sẽ bỏ nó xuống trong hai trường hợp sau:

 Khi tất cả các khối cấu kiện ở một tầng nào đó bị đặt sai luật
hoặc nằm ngoài phạm vi sai số cho phép.
 Khi khối cấu kiện Vàng được đặt theo cách mà không được
tính điểm số. Trong những trường hợp trên đội chơi được phép
retry.
7
 Trong trường hợp tất cả các khối cấu kiện ở một tầng nào đó được đặt đúng
luật và đúng vị trí (trong phạm vi sai số 25 mm), trọng tài sẽ giương cờ để
báo tầng đó được hoàn thành.
 Không chỉ không có điểm cho những khối cấu kiện ở vị trí không chính xác
(ngoài phạm vi sai số cho phép 25mm) mà trong trường hợp này, ngay cả
những khối cấu kiện ở tất cả các tầng trên nó, dù có nằm đúng vị trí hay
không, cũng đều không được tính điểm.
1.3.4 Thiết lập robot
 Có hai phút để các đội thiết lập cho tất cả các robot trước khi bắt đầu mỗi
trận đấu.Điều này bao gồm nạp sẵn (để cấu kiện vào robot) và sắp xếp các
khối cấu kiện trong kho.
 Mỗi đội có bảy thành viên có thể tham gia vào các thiết lập robot.
 Nếu một đội không hoàn tất thiết lập robot trong hai phút thì có thể tiếp
tục công việc đó khi mà trận đấu được bắt đầu.
 Trong một trận đấu :
 Một thành viên trong đội có trách nhiệm khởi động và điều khiển
Robot bằng tay.
 Người điều khiển Robot bằng tay có thể di chuyển tự do trong Vùng
điều hiển bằng tay, với một bộ điều khiển trong tay trong suốt quá
trình xây dựng Khufuu.
 Người điều khiển Robot bằng tay phải rời khỏi Khu vực chơi sau khi
tắt và để Robot bằng tay tại bất cứ nơi nào trong Vùng điều khiển
bằng tay.
 Nếu hai Robot tự động được sử dụng (đối với việc xây dựng Khafraa),

chúng phải được khởi động bằng tay tại hoặc sau thời điểm có tín hiệu
bắt đầu thời gian xây dựng Khafraa (Kim tự tháp thứ hai).
 Nếu hai Robot tự động được sử dụng (đối với việc xây dựng Khafraa),
chúng phải được tắt bằng tay tại hoặc ngay sau khi tiếng bíp báo hiệu
kết thúc.
8
 Sau khi khởi động robot, thành viên trong đội mà thực hiện công việc
này phải ngay lập tức rời khỏi Sân thi đấu.
 Robot tự động xây dựng Kim tự tháp Mankaura, có thể được khởi
động bằng tay hoặc tự động.
 Vị trí đúng của các khối cấu kiện ở các tầng khác nhau sẽ được đánh giá bởi
trọng tài theo những tiêu chí sau:
 Với mỗi tầng của Kim tự tháp, sai số tối đa cho phép là 25mm theo
phương ngang. Không được phép có sai số trong các phương khác.
 Với mỗi khối cấu kiện thường, trong trường hợp vượt quá sai số cho
phép sẽ ko được tính điểm.
 Với khối cấu kiện vàng: nếu vượt quá sai số cho phép thì chỉ được
tính một nửa số điểm.
 Mọi khối cấu kiện, kể cả khối Vàng nếu đặt không theo phương nằm
ngang thì sẽ ko được tính điểm.
Chi tiết về luật chơi – sân đấu tham khảo tại
website :
1.3.5. Cách tính điểm.
Với từng khối cấu kiện trên Kim tự tháp, sai số tối đa cho phép là 25mm theo
phương ngang. Không được phép có sai số trong các phương khác.
Với mỗi khối cấu kiện thường, trong trường hợp vượt quá sai số cho phép sẽ
không được tính điểm. Với khối cấu kiện vàng, nếu vượt quá sai số cho phép thì chỉ
được tính một nửa số điểm. Mọi khối cấu kiện, kể cả khối Vàng nếu đặt không theo
phương nằm ngang thì sẽ không được tính điểm.
- Kim tự tháp Khufu (22 điểm)

 1 điểm cho mỗi khối cấu kiện ở tầng thứ nhất.
 2 điểm cho mỗi khối cấu kiện ở tầng thứ hai.
 3 điểm cho mỗi khối cấu kiện ở tầng thứ ba.
 10 điểm cho khối đỉnh tháp Vàng.
- Kim Tự Tháp Khafraa (44 điểm)
9
 2 điểm cho mỗi khối cấu kiện ở tầng thứ nhất.
 4 điểm cho mỗi khối cấu kiện ở tầng thứ hai.
 6 điểm cho mỗi khối cấu kiện ở tầng thứ ba.
 20 điểm cho khối đỉnh tháp Vàng.
- Kim tự tháp Mankaura (24 điểm)
 4 điểm giành cho một khối cấu kiện tại lớp giữa
 20 điểm giành cho khối cấu kiện vàng trên đỉnh
- Kết quả của trận đấu sẽ được công bố sau 3 phút thi đấu như sau:
 Tổng số điểm ghi được của mỗi đội sẽ được công bố sau khi đã trừ đi các
điểm phạm luật.
 Đội được tôn vinh là "Robo-Pharaoh" sẽ được cộng thêm 30 điểm có nghĩa
là tổng số điểm đạt được lên tới 120 điểm.
 Phần thắng sẽ thuộc về đội có điểm số cao hơn đội kia

***

10








Chương 2
PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU











11
2.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
Phương pháp nghiên cứu của em theo trình tự như sau:
- Bước 1: Tìm hiểu khái quát Robocon các năm trước nhằm mục đích:
+ Để có một cái nhìn tổng quan về Robocon.
+ Biết cách thành lập đội Robocon làm việc có hiệu quả, biết cách phân bố,

tổ chức công việc trong đội.
+ Vạch kế hoạch cho bản thân và toàn đội.
+ Tìm hiểu một số kết cấu cơ khí, nguyên lý điện và các giải thuật, thuật toán
hay làm bài học.
- Bước 2: Đọc và nghiên cứu luật thi.
Đây là bước không thể thiếu trong các cuộc thi Robocon, nó đóng vai trò là
điều kiện cần trong việc sáng tạo và thi công Robot. Thực hiện bước này nhằm mục
đích:
+ Đưa ra các chiến thuật thi đấu và ý tưởng thiết kế hợp lý.
+ Tính toán thiết kế bản vẽ và chế tao không bị phạm quy.
Yêu cầu:
+ Nhớ nội dung chính của luật.
+ Đọc đi lại nhiều lần để nắm được ý đồ của người viết luật.
+ Nghiên cứu từng khía cạnh, nhìn nhận vấn đề từ nhiều hướng.
- Bước 3: Phát thảo ý tưởng và đưa ra bàn luận trước đội và chỉ đạo viên:
Sau khi thực hiện bước 2 mỗi thành viên trong đội sẽ nêu ý tưởng và phát
thảo ra trình bày lấy ý kiến của tập thể để chọn ra ý tưởng tốt nhất, hoàn thiện ý
tưởng.
- Bước 4: Thiết kế bản vẽ chi tiết và mô phỏng
Sau khi cả đội thống nhất ý tưởng thi bắt đầu thiết kế bản vẽ.
Mục đích: Cụ thể hình dáng, kích thước Robot, lựa chọn vật liệu và kiểm tra
lại lần cuối mức độ hợp lý của kết cấu trước khi gia công.
Yêu cầu:
+ Hoàn thành bản vẽ với đầy đủ các thông số chế tạo.
12
+ Tiết kiệm kinh tế.
- Bước 5: Tiến hành gia công Robot.
- Bước 6: Thử nghiệm và sửa chửa.
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:
2.2.1. Xây dựng phương án:

a.Phương án 1:



Hình 2.1. robot bỏ quà dưới KTT mankaura.




13

Hình 2.2. robot bỏ quà đỉnh KTT mankaura.

-Phân tích ưu nhược điểm phương án 1:
Đối với robot bỏ quà dưới.
Ưu điểm:
o Bỏ quà dưới vào khu để quà với thời gian rất ngắn.
o Hoạt động với độ chính xác cao.
o Lập trình đơn giản.
Nhược điểm:
o Chiếm diện tích lớn trong khu xuất phát.
o Khi xuất phát cần đặt vị trí, canh chỉnh chính xác.
o Khi bỏ quà xong không kiểm soát được vi trí robot.
Đối với robot bỏ quà đỉnh.
Ưu điểm:
o Do không dò vạch nên tốc độ di chuyển nhanh hơn.
o Có bộ phận định vị cơ khí nên bỏ quà với độ chính xác cao, ít tốn
thời gian chỉnh quà.
Nhược điểm:
o Cơ cấu phức tạp, khó chế tạo.

o Trọng tâm robot cao nên khó di chuyển, độ ổn định thấp.
14
b.Phương án 2 : Thay đổi cơ cấu robot bỏ quà đỉnh KTT mankaura.

Hình 2.3. robot bỏ quà dưới KTT mankaura.

Hình 2.4. robot bỏ quà đỉnh KTT mankaura.
15
-Phân tích ưu nhược điểm phương án 2:
Đối với robot bỏ quà dưới.
Ưu điểm:
o Tốn ít không gian trong vùng xuất phát.
o Điều chỉnh được vị trí của robot sau khi bỏ quà xong.
o Dễ canh chỉnh khi đặt robot trong vùng xuất phát.
o Cơ cấu đơn giản gọn nhẹ, dễ chế tạo.
Nhược điểm:
o Lập trình phức tạp.
o Do đo đoạn đường chạy nên phụ thuộc nhiều vào sân thi đấu và vị
trí đặt ban đầu.
Đối với robot bỏ quà đỉnh.
Ưu điểm:
o Cơ cấu đơn giản, dễ chế tạo.
o Tiết kiệm được khối do tốn ít động cơ, chỉ sử dụng 3 motor.
o Hầu hết các vị trí đều được định vị bằng cơ khí nên độ chính xác
khi di chuyển và bỏ quà là rất cao.
o Tối ưu hóa được cách thức di chuyển cũng như bỏ quà, vì đoạn
đường di chuyển gần như là ngắn nhất.
Nhược điểm:
o Lập trình phức tạp.
o Phụ thuộc vào sân thi đấu.

 Phương án 3:
Sử dụng một robot thực hiện xây dựng kim tự tháp mankaura.
Hoạt động của robot. Ban đầu ở vị trí xuất phát robot mang khối cấu kiện của
tầng dưới mankaura, sau khi bắt đầu robot chạy thẳng đến vị trí đặt quà và hoàn
thành tầng 1 của kim tự tháp mankaura, sau đó robot lùi lại lấy quà đỉnh và di
chuyển theo line có sẵn trên sân để xây dựng khối cấu kiện đỉnh, và hoàn thành kim
tự tháp mankaura.
16
Hình ảnh cho robot phương án 3:
















Hình 2.5:Robot phương án 3
Phân tích ưu nhược điểm phương án 3:
Ưu điểm:
o Thiết kế gọn nhẹ.
o Có thể hoàn thành chính xác kim tự tháp mankaura.

Nhược điểm:
o Lập trình phức tạp.
o Thời gian thực hiện chậm.
2.2.2. Lựa chọn phương án chế tạo:
Viêc lựa chọn các phương án dựa trên các tiêu chí.
 Độ ổn định: được đặt lên hàng đầu, vì bất cứ 1 robot nào cũng cần độ
ổn định, nếu không ổn định thì không làm được việc gì cả.
2 càng có lắp
bánh để bám gờ.
Thanh
nhôm nhỏ,
để xuyên
vào l
ỗ của
Hộp để cảm biến
Cơ cấu di chuyển
lên xuống
17
 Thời gian thực hiện: đây là điều kiện bắt buộc vì đặt thù của cuộc thi
robocon, robot không chỉ hoàn thành công việc mà còn phải canh
tranh với các đội khác.
 Cơ cấu đơn giản, gọn nhẹ: Để dễ dàng trong việc thiết kế và chế tạo.
Từ việc so sánh những ưu, nhược điểm, các tiêu chí ở trên và điều kiện thi
công em và các thành viên trong đội quyết định chọn phương án 2. Đây là phương
án có nhiều ưu điểm, đảm bảo đầy đủ nhiệm vụ của Robot tự động xây dựng Kim tự
tháp Mankaura. Do có cách đánh đơn giản, độ chính xác cao về cơ khí khi chế tạo
robot nên viêc lập trình và thi thiết kế mạch tương đối đơn giản.
2.2.2. Thiết kế phần cơ khí:
a. Thiết kế robot đặt cấu kiện dưới:
1) Sơ đồ động của robot:

Robot tự động này gồm các chuyển động (Hình 2.1) sau: Chuyển động của
bánh xe, chuyển động tịnh tiến tới lui của tay đẩy cấu kiện.















Hình 2.6: Sơ đồ động robot đẩy cấu kiện dưới
Chuyển động của Robot

Chuyển động của tay đẩy

18
2) Chọn vật liệu, động cơ:
* Lựa chọn vật liệu để chế tạo Robot:
- Vật liệu được sử dụng thông dụng nhất là nhôm. Nhôm có nhiều loại, hình
dạng và kích thước khác nhau, lại đẹp và nhẹ, thích hợp để làm Robot. Thiết kế hợp
lí sẽ có kết cấu đẹp, cứng vững. Ngoài ra còn sử dụng các vật liệu khác như nhựa,
phíp, alu.
* Lựa chọn động cơ cho Robot tự động:

- Đối với động cơ sử dụng cho bánh xe: Yêu cầu đối với động cơ này là phải
có tốc độ nhanh, momen lớn, kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, đặc biệt là tốc
độ của 2 động cơ này phải đều. Vì vậy đã chọn loại động cơ có hộp giảm tốc, là
động cơ đảm bảo được tốc độ đều, động cơ này được đánh giá là khá khỏe, tốc độ
nhanh, phù hợp để sử dụng trong robot tự động này.
Thông số kỹ thuật :
+ Điện áp sử dụng tối đa: 24VDC
+ Tốc độ không tải: 250 rpm
+ Momen quá tải: 5kgcm
- Đối với động cơ sử dụng cho chuyển động tịnh tiến tới lui của tay đẩy cấu
kiện: yêu cầu có tốc độ nhanh, có momen trung bình trở lên, nhỏ gon, nhẹ. Do đó
chọn động cơ có hộp giảm tốc, có tốc độ nhanh từ 250rpm, là động cơ cũ, mua được
từ chợ.
3) Thiết kế bộ truyền động bánh
- Robot tự động này di chuyển chỉ theo một phương nên ta chọn kết cấu bánh
lắp như Hình 2.15. Robot đặt cấu kiện vào kim tự tháp Mankauraa bằng phương
pháp đẩy (toàn bộ khối cấu kiện nằm trên thân) nên đường kính bánh d với
55mm<=d<= 65mm do đó chọn d=60mm. Bánh xe được chế tạo bằng nhựa và được
bọc một lớp cao su để tăng lực bám.
- Cấu tạo bánh xem Hình 2.16.
19


Hinh 2.7: Bánh xe
(a)- Bánh xe che tao bằng nhựa, (b)- Lớp cao su bọc bánh

- Bánh robot được truyền động bắng bộ truyền động xích với tỉ số truyền
bằng 1/2 như hình vẽ dưới đây.

20

Hình 2.8: Cụm chi tiết bộ truyền động bánh robot


Đ
ộng c
ơ bánh

Tr
ục truyền động bánh

Bánh xe

Bánh xích d
ẫn

Bánh xích b
ị dẫn

21
- Hai bánh xe của robot được gắn đồng tâm nhau nhờ 1 trục truyền động
Inox Ø6mm. Bánh xe robot và trục truyền động được lắp cố định với nhau bằng
chốt bulong M3, trên bánh xe (Hình 2.2) ta khoan xuyên 2 lỗ Ø 2,5mm còn trục thì
khoan lỗ Ø 3,2mm đồng tâm với nhau.
- Bánh được lắp vào trục nhu Hinh 2.18.

Hình 2.9: Lắp bánh vào trục

22
* Chọn động cơ nhã cáp:
- Yêu cầu động cơ này phải tự hãm tốt, tốc độ khá nhanh, chắc chắn. Vì vậy
chọn động cơ gạt nước trên ôto, với hộp giảm tốc trục vít bánh vít nên hãm rất tốt,
tốc độ không tải 180rpm.
- Lắp động cơ với tang cuốn nhã cáp:
Bản vẽ tang cuốn nhã Hình 2.19 được chế tạo bằng phôi nhựa để đảm bảo
khối lượng nhẹ, dễ gia công, rất thẩm mỹ nhưng vẩn bảo đảm được độ bền yêu cầu
của kết cấu.

Hình 2.10: Tang cuốn nhã cáp