Dựa vào nội dung Robocon 2013, thiết kế và thi công mô hình robot điều khiển bằng tay bắn các hạt giống lên đĩa mặt trăng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ






ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC


Đề tài:
DỰA VÀO NỘI DUNG ROBOCON 2013, THIẾT KẾ
VÀ THI CÔNG ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY
BẮN CÁC HẠT GIỐNG LÊN ĐĨA MẶT TRĂNG





Cán bộ hướng dẫn:

ThS. HOÀNG THỊ THƠM
Sinh viên thực hiệ
n:
NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG
Khóa 51

KHÁNH HÒA, 2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ






ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC


Đề tài:
DỰA VÀO NỘI DUNG ROBOCON 2013, THIẾT KẾ
VÀ THI CÔNG ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY
BẮN CÁC HẠT GIỐNG LÊN ĐĨA MẶT TRĂNG





Cán bộ hướng dẫ
n:
ThS. HOÀNG THỊ THƠM
Sinh viên thực hiệ
n:
NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

Khóa 51(2009 - 2013)


KHÁNH HÒA, 2013


ĐẠI HỌC NHA TRANG i ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, thuật ngữ Robot đã trở nên quá quen thuộc trong đời sống của con người
khi mà sự phủ sóng của Robot hầu như tồn tại ở hầu hết tất cả mọi lĩnh vực của đời sống
xã hội con người từ văn hóa – nghệ thuật, kinh tế, chính trị, giáo dục, y tế, khoa học …
Nhờ có sự ra đời của Robot, cuộc sống con người được nâng lên một tầm cao mới, những
công việc tưởng chừng như quá phức tạp, quá nguy hiểm, cần độ chính xác cao… đều có
sự góp mặt của Robot mới giải quyết nhanh chóng và hiệu quả hơn hẳn. Con người đã
xóa bỏ hầu hết các khoảng cách từ không gian, địa lý, môi trường nhờ có sự giúp đỡ của
Robot. Những bộ phim khoa học viễn tưởng về Robot đã cho chúng ta thấy được những
tiềm năng và vai trò quan trọng của Robot trong sự phát triển trong tương lai của con
người. Nhận thấy tầm quan trọng và tiềm năng to lớn này, một cuộc thi mang tên là
Robocon được tổ chức với mục đích khuyến khích và tạo động lực cho sinh viên các
ngành kỹ thuật trong toàn khu vực Châu Á Thái Bình Dương cùng say mê nghiên cứu
Robot. Để bắt kịp xu hướng phát triển chung, cùng với niềm đam mê và yêu thích Robot,
cũng như thể hiện tình yêu chung đối với cuộc thi Robocon, em cảm thấy rất thú vị khi
được thực hiện đề tài đồ án “ Dựa vào nội dung của Robocon 2013, thiết kế và thi công
mô hình Robot điều khiển bằng tay bắn các hạt giống lên đĩa mặt trăng”.
Trong quá trình thực hiện, do kiến thức còn hạn chế nên đồ án này sẽ không tránh

được những thiếu xót, mong được sự góp ý chân thành của thầy cô để đồ án được hoàn
thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn Hoàng Thị Thơm cũng như các
thầy cô giáo của Khoa đã giảng dạy cho em những kiến thức chuyên môn, định hướng cơ
bản cùng sự giúp đỡ, góp ý của các bạn trong lớp để em có thể hoàn thành tốt đồ án này.
Nha Trang, tháng 6 năm 2013
Sinh viên thực hiện
NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG
ĐẠI HỌC NHA TRANG ii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Nội dung đồ án là chế tạo Robot điều khiển bằng tay bắn hạt giống lên đĩa mặt
trăng. Khoảng cách tính toán là khoảng 5m, bề mặt mặt trăng cách đất là 1,5m, hạt giống
là tự gắp nên phải lấy được từ phía dưới đất.
Nội dung đồ án gồm các phần sau :
Phần mở đầu
Chương I: Tìm hiểu về cuộc thi Robocon 2013
Trình bày về lịch sử cuộc thi Robocon; chủ đề, luật thi đấu năm 2013 qua đó nghiên
cứu đưa ra hướng giải quyết đề tài.
Chương II: Thiết kế phần cơ khí cho Robot
Thiết kế phần cơ khí cho Robot, bao gồm toàn bộ cấu trúc của Robot: phần đế, phần
cánh tay, cơ cấu bắn hạt giống, cơ cấu gắp hạt giống và hạt giống.
Chương III: Thiết kế mạch điều khiển Robot
Sơ đồ mạch phần cứng, nguyên lý hoạt động của các mạch sử dụng và lưu đồ thuật
toán điều khiển Robot.
Chương IV: Kết quả đạt được
Robot đã bắn được hạt giống lên đĩa mặt trăng, có thể vận hành bằng tay thông qua
Gamepad PS2…

Kết luận và kiến nghị









ĐẠI HỌC NHA TRANG iii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU i
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC HÌNH VẼ v
PHẦN MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TÌM HIỂU VỀ CUỘC THI ROBOCON 2013 2
1.1. KHÁI QUÁT VỀ CUỘC THI ROBOCON 2
1.2. CHỦ ĐỀ VÀ LUẬT THI ROBOCON 2013 3
1.2.1. Chủ đề “Hành tinh xanh” 3
1.2.2. Khái quát về luật chơi: 4
1.2.3. Sân thi đấu 5
1.3. TÍNH TOÁN VỊ TRÍ BẮN HẠT GIỐNG 7
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ CHO ROBOT 9
2.1. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐẾ ROBOT 9

2.1.1. Phần đế của robot 9
2.1.2. Phần bánh xe 11
2.1.3. Phần động cơ 12
2.2. THIẾT KẾ CÁNH TAY ROBOT 14
2.3. THIẾT KẾ MẦM (HẠT GIỐNG) 15
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ ĐIỂU KHIỂN ROBOT 16
3.1. CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH 16
3.1.1. Vi điều khiển: 16
3.1.2. LCD 1602A 26
3.1.3. IC 817 31
3.1.5. PISTON 32
3.1.6. Van khí nén 5/2 33
3.1.7. 7805 34
3.1.8. Giao tiếp Gamepad chuẩn PS2: 36
3.2. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 39
3.2.1. Sơ đồ khối 39
3.2.2. Sơ đồ mạch Gamepad PS2 40
3.2.3. Mạch tạo áp chuẩn 3.3V 41
3.2.4. Mạch điều khiển 42
3.2.5. Mạch điều khiển piston 43
3.2.6. Mạch điều khiển động cơ 44
3.2.7. Mạch van khí điều khiển tay kẹp 45
3.3. LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 46
3.3.1. Lưu đồ thuật toán cho mạch Gamepad PS2 46
3.3.2. Lưu đồ thuật toán cho mạch điều khiển chung 46
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 48
ĐẠI HỌC NHA TRANG iv ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

4.1. KẾT QUẢ 48
4.2. MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ SẢN PHẨM 48
4.3. KIẾN NGHỊ 50
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 51
PHỤ LỤC 52

ĐẠI HỌC NHA TRANG v ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Logo Robocon 2013 3
Hình 1.2 Kích thước sân thi đấu 5
Hình 1.3 Mô hình sân thi đấu của Robocon 2013 6
Hình 1.4 Tính toán vị trí bắn hạt giống 8
Hình 2.1 Phần đế Robot 10
Hình 2.2 Bánh xe nhôm đúc 11
Hình 2.3 Kích thước bánh xe nhôm đúc 11
Hình 2.4 Bánh xe Omni đa hướng 12
Hình 2.5 Động cơ DC 12 V có bộ giảm tốc 13
Hình 2.6 Cánh tay Robot 15
Hình 2.7 Mặt đáy của đế Robot 14
Hình 3.1 Sơ đồ chân AT89S52 17
Hình 3.2 Sơ đồ khối của AT89S52 20
Hình 3.3 Cấu trúc tổng quát của Atmega16 21
Hình 3.4 Thanh ghi trạng thái của Atmega16 22
Hình 3.5 Con trỏ ngăn xếp 23
Hình 3.6 Bộ nhớ Flash 24
Hình 3.7 Bộ nhớ SRAM 24
Hình 3.8 Sơ đồ cấu trúc bộ định thời 26
Hình 3.9 Sơ đồ chân của LCD 1602A 26
Hình 3.10 Kí hiệu và chức năng từng chân LCD 27
Hình 3.11 Bộ nhớ LCD 28
Hình 3.12 Bảng mã LCD 28
Hình 3.13 Tập lệnh LCD 29

Hình 3.14 Sơ đồ kết nối LCD với Vi điều khiển 31
Hình 3.15 Sơ đồ chân IC817 32
Hình 3.16 IRF 540N 32
Hình 3.17 Piston 33
Hình 3.18 Van khí nén 5/2 34
Hình 3.19 7805 35
Hình 3.20 Gamepad PS2 36
Hình 3.21 Sơ đồ dây Gamepad 37
Hình 3.22 Sơ đồ khối 39
Hình 3.23 Sơ đồ mạch Gamepad PS2 40
Hình 3.24 Sơ đồ mạch tạo áp chuẩn 3,3 V 41
Hình 3.25 Sơ đồ mạch điều khiển 42
Hình 3.26 Sơ đồ mạch điều khiển piston 43
Hình 3.27 Sơ đồ mạch điều khiển động cơ 44
Hình 3.28 Sơ đồ mạch van khí điều khiển tay kẹp 45
Hình 3.29 Lưu đồ thuật toán của mạch Gamepad PS2 46
ĐẠI HỌC NHA TRANG vi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

Hình 3.30 Lưu đồ thuật toán mạch điều khiển chung 47
Hình 4.1 Toàn cảnh Robot 48
Hình 4.2 Hệ thống lò xo kết hợp dây chun 49
Hình 4.3 Tay kẹp Robot 49
Hình 4.4 Bệ đẩy để thay đổi góc bắn cho Robot 50

ĐẠI HỌC NHA TRANG 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Kể từ khi ra đời đến nay, Cuộc thi Robocon đã thu hút sự quan tâm hầu như của tất
cả sinh viên thuộc khối ngành kỹ thuật. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa
học công nghệ, việc chế tạo Robot đã không còn quá khó khăn với tất cả những ai đam
mê công nghệ, ham muốn chế tạo. Dựa vào chủ đề cuộc thi Robocon 2013 do Việt Nam
tổ chức, em muốn thiết kế và chế tạo Robot bắn hạt giống lên đĩa mặt trăng.
2. Mục đích của đề tài
Thiết kế và chế tạo Robot điều khiển bằng tay bắn hạt giống lên đĩa mặt trăng.
3. Phạm vị nghiên cứu
Dựa vào yêu cầu của cuộc thi Robocon 2013, em tập trung tìm hiểu về cách thức chế
tạo Robot của các đội tham gia Robocon, bao gồm cả phần cơ và phần mạch điện tử điều
khiển Robot.
4. Cách tiếp cận đề tài
 Sử dụng kết hợp giữa lý thuyết đã học và thực tế đo đạc.
 Tìm hiểu, tiếp thu có chọn lọc các kinh nghiệm từ những đội tham gia Robocon.
 Trao đổi với giáo viên hướng dẫn để giải quyết những vấn đề khó khăn.
 Tìm hiểu các lý thuyết liên quan đến đồ án trên internet, sách báo…
5. Nội dung nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
 Lý thuyết điều khiển cơ.
 Lý thuyết điều khiển.
 Tìm hiểu các cơ cấu mạch thường được sử dụng trong chế tạo Robot.
 Thiết kế phần cứng Thiết kế phần mềm (chương trình đọc và giải mã Gamepad
PS2, chương trình điều khiển toàn bộ Robot).
ĐẠI HỌC NHA TRANG 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

CHƯƠNG I: TÌM HIỂU VỀ CUỘC THI ROBOCON 2013
1.1. KHÁI QUÁT VỀ CUỘC THI ROBOCON
Robocon là cụm từ viết tắt từ cụm từ Robot Contest nghĩa là Cuộc thi Robot, là tên
cuộc thi chế tạo Robot dành cho sinh viên các trường đại học và cao đẳng khối kỹ thuật
của các nước trong khu vực Châu Á Thái Bình Dương do Hiệp hội Phát thanh Truyền
hình Châu Á Thái Bình Dương (Asia Pacific Broadcasting Union, viết tắt là ABU) tổ
chức hàng năm.
Cuộc thi Robocon khởi xướng lần đầu tiên tại Nhật Bản từ năm 2002 với nội dung
thi là “Chinh phục núi Phú Sĩ”, và cũng đúng vào năm đó, đội Robot Việt Nam là
Telematic với Robot tên là V-bot đến từ trường Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí
Minh đã bất ngờ đánh bại đội Nhật Bản tại trận chung kết và dành chức vô địch dưới sự
ngỡ ngàng của đội chủ nhà.
Trải qua hơn 10 năm thi đấu, Việt Nam đã dành vô địch Robocon 3 lần ở các năm
2002 tại Nhật Bản với chủ đề “Chinh phục núi Phú Sĩ’, năm 2004 tại Hàn Quốc với chủ
đề “Cuộc đoàn tụ của Ngưu Lang- Chức Nữ”, đội Robot đại diện là FXR đến từ trường
Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, năm 2006 tại Malaysia với chủ đề “Chinh
phục đỉnh cao”, đội Robot đại diện là BKPro đến từ trường Đại học Bách Khoa Thành
Phố Hồ Chí Minh. Cho đến thời điểm này, Việt Nam là nước có số lần vô địch Robocon
nhiều thứ 2 với 3 lần vô địch và chỉ đứng sau Trung Quốc với 5 lần vô địch.
Các đội tham dự Cuộc thi Robocon được tuyển từ vòng loại tại các nước do đài
truyền hình thành viên tổ chức với cùng chủ đề.
Các bước tổ chức cuộc thi Robocon:
Các nước chủ nhà công bố chủ đề cuộc thi năm nay tới các nước tham dự thông
qua ABU.
Các trường đại học, cao đẳng sẽ lập kế hoạch thiết kế, chế tạo Robot của mình để
thi theo chủ đề đó.
ĐẠI HỌC NHA TRANG 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

Các đài truyền hình thành viên sẽ tổ chức cuộc thi trong nước để lựa chọn đội đại
diện duy nhất và ghi hình quá trình chế tạo Robot của đội đại diện cho nước mình gửi đến
ban tổ chức của cuộc thi.
Đội đại diện tham gia cuộc thi, băng ghi hình cuộc thi và các băng ghi hình quá
trình chế tạo Robot của các đội tham dự sẽ được ban tổ chức gửi đến các đài truyền hình
để phát sóng trong khu vực Châu Á – Thái Bình Dương.
1.2. CHỦ ĐỀ VÀ LUẬT THI ROBOCON 2013
“HÀNH TINH XANH”

Hình 1.1 Logo Robocon 2013
1.2.1. Chủ đề “Hành tinh xanh”
Thiên hà rộng lớn trải qua hàng tỷ hàng tỷ năm vật lộn, va chạm, vỡ tan rồi lại quấn
hút nhau trong lực hấp dẫn, vật chất thành hình để rồi sự sống bắt đầu – Sự sống chọn
hành tinh có tên là TRÁI ĐẤT để ươm mầm sinh sôi.
ĐẠI HỌC NHA TRANG 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

Mầm cây đầu tiên cựa mình thức giấc trên hành tinh trái đất để chọn cho mình màu
Xanh - màu của sự sống.
Màu xanh trải dài từ những cánh rừng nguyên sinh rộng lớn đến khắp bờ ruộng
đồng, bờ bãi, … làm nên không gian dịu mát nuôi lớn những tâm hồn.
Cùng với sự phát triển kinh tế, con người với những tác động xấu chính là tác nhân
làm mất dẫn đi màu xanh của hành tinh. Nó đang lan tràn như một thứ dịch bệnh, đe dọa
hành tinh xanh, đe dọa sự sống. Thiên tai, lũ lụt, biến đổi khí hậu… Thiên nhiên đang
giận dữ!
Ý thức của cộng đồng, của mỗi cá nhân chính là loại vacxin tốt nhất để ngăn chặn

những thảm họa mà trái đất đang phải gánh chịu.
Việt Nam đã chọn chủ đề của cuộc thi ABU Robocon 2013 là : Hành tinh xanh.
Với thông điệp, mỗi quốc gia là một mảnh ghép tạo nên thế giới. Trách nhiệm giữ gìn
màu xanh cho trái đất thuộc về mỗi người sống trên hành tinh. Ý thức và hành động – đó
là điều cần làm để duy trì sự sống cho ngôi nhà chung TRÁI ĐẤT.
1.2.2. Khái quát về luật chơi:
Thời gian thi đấu mỗi trận là 3 phút. Mỗi đội có 2 Robot :
+ 1 Robot tự động.
+ 1 Robot điều khiển bằng tay.
Robot điều khiển bằng tay lấy lá ở kho, đem gắn vào 3 ô trống gọi là Ring tại bán
cầu Nam. Tiếp theo, Robot điều khiển bằng tay đi lấy lá ở kho chuyển cho Robot tự động.
Robot tự động gắn tối thiểu 3 lá ở vùng bán cầu Bắc (bao gồm 2 lá ở phần sân đội mình
và 1 lá ở vùng chung). Sau đó, Robot tự động mới được phép chạm vào mầm đặt ở cực
Bắc. Robot tự động đi lấy mầm của đội mình đặt ở vùng cực Bắc chuyển cho Robot bằng
tay. Robot bằng tay đứng dưới đường giới hạn 2 và bắn các mầm vào vùng mặt trăng
trước đội đó giành chiến thắng tuyệt đối.
ĐẠI HỌC NHA TRANG 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

1.2.3. Sân thi đấu

Hình 1.2 Kích thước sân thi đấu
Sân thi đấu là một khu vực có kích thước 13000mm x 13000mm, được làm bằng gỗ
dán, mặt trên sơn không bóng, được bao quanh bởi tường rào bằng sắt, cao 100mm, rộng
50mm. Sân thi đấu được chia đều cho 2 đội, phân cách bởi 1 hàng rào sắt (cao 60mm,
rộng 30mm) dọc theo đường Kinh tuyến gốc.
ĐẠI HỌC NHA TRANG 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG


Hình 1.3 Mô hình sân thi đấu của Robocon 2013
Sân thi đấu được chia làm 2 phần :
Vùng trái đất là hình quả cầu, có đường kính 8500mm, có các đường dẫn trắng làm
bằng đề can không bóng (rộng 3cm) biểu trưng cho các đường Kinh tuyến và Vĩ tuyến.
Có hình cây màu xanh được vẽ trong vùng Trái đất. Mỗi đội có 7 ô trống (Rings) bằng đai
sắt (được sơn màu xanh lá cây xẫm) đặt trong vùng Trái đất để gắn lá. Bán cầu Bắc là nửa
trên của vùng Trái đất. Có 1 vùng chung là 4 ô ở trung tâm Bán cầu Bắc. Ngoài ra, có
vùng cực Bắc được giới hạn bởi đường vĩ tuyến thứ nhất. Các đội thi được đặt mầm của
đội mình tại vùng cực Bắc trước khi trận đấu bắt đầu. Vùng bán cầu Nam là nửa dưới của
vùng Trái đất.
Vùng không gian là vùng bao quanh Trái đất. Mặt trăng nằm ở vùng không gian,
là đĩa tròn có mặt phẳng đường kính 500mm, đặt trên một trụ sắt cao 1500mm. Vị trí của
Mặt trăng nằm trên đường kéo dài của đường Kinh tuyến gốc, cách điểm cực Bắc
2700mm. Có 2 đường giới hạn rộng 30mm. Trong đó, đường giới hạn 1 là đường kéo dài
của đường Xích đạo và Đường giới hạn 2 nằm ở phía Bắc và cách đường Xích đạo
2950mm.
ĐẠI HỌC NHA TRANG 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

Khu vực Robot điều khiển bằng tay là vùng không gian được sơn màu xanh lục lam.
Khu vực xuất phát Robot điều khiển bằng tay có kích thước 700 mm x 700 mm. Khu vực
dành cho đội đỏ được sơn màu đỏ, khu vực xuất phát dành cho đội xanh được sơn màu
xanh lam. Kho chứa lá của mỗi đội được đặt ở phía dưới sân, các vị trí xác định như hình
vẽ. Trước khi trận đấu bắt đầu, mỗi kho có 12 lá.

Khu vực Robot tự động là vùng Trái đất và vùng không gian bao quanh nó. Có 2
khu vực xuất phát dành cho Robot tự động, khu xuất phát dành cho đội đỏ được sơn màu
đỏ, khu xuất phát dành cho đội xanh được sơn màu xanh.
Lá có hình trụ đặc, đường kính 250mm, cao 200mm, nặng 200g.Lá được làm bằng
xốp mật độ cao, sơn màu xanh lam dành cho đội Xanh và màu đỏ dành cho đội Đỏ. Mặt
trên và dưới của lá được sơn màu xanh lá cây.
Mỗi đội dự thi tự sản xuất 3 mầm, có hình dạng một cái cây. Chiều cao của mầm
không quá 500mm. Đường kính lớn nhất của mầm phải nhỏ hơn 300mm. Đường kính đáy
của mầm không được nhỏ hơn 150mm. Trọng lượng tối đa của mầm không quá 300g.
Trước khi trận đấu bắt đầu, mầm sẽ được đặt ở vùng cực Bắc ở phần sân mỗi đội bởi
thành viên của đội.
Robot phải được thiết kế phù hợp với mầm của mỗi đội. Trong mọi điều kiện, khi
mầm được bắn từ Robot thì mầm không được bắn xa quá 8m. Khoảng cách tối đa 8m
được tính từ vị trí Mầm sau khi bắn đến vị trí Robot bắn Mầm tiếp xúc với sàn. Mầm
được bắn từ Robot sẽ không được sử dụng lại trong cùng trận đấu.
1.3. TÍNH TOÁN VỊ TRÍ BẮN HẠT GIỐNG

ĐẠI HỌC NHA TRANG 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG


Hình 1.4 Tính toán vị trí bắn hạt giống
Theo qui định của cuộc thi, Mặt trăng nằm ở phía Bắc cách cực Bắc của Trái Đất là
2700mm (2,7m). Đường giới hạn 1 trùng với đường xích đạo của Trái Đất. Độ rộng của
đường giới hạn là 30mm (3cm). Đường giới hạn 1 và đường giới hạn 2 cách nhau là
2950mm (2,95m). Robot điều khiển tự động sau khi gắp hạt giống, đưa cho Robot điều
khiển bằng tay. Sau đó Robot điều khiển bằng tay vượt đường giới hạn 1, di chuyển lên
vị trí sát đường mép giới hạn 2, bắn hạt giống lên đĩa mặt trăng. Vậy nên vị trí đứng bắn

cách mặt trăng là khoảng 4994 mm (4,99 m).
ĐẠI HỌC NHA TRANG 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ CHO ROBOT
2.1. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐẾ ROBOT
2.1.1. Phần đế của robot
Thiết kế phần đế là công việc cần phải làm đầu tiên và tương đối quan trọng trong
quá trình thiết kế robot. Phần đế cũng là bộ phận cần phải hoàn thành đầu tiên trước khi
bắt tay vào làm các cơ cấu khác. Giống như mọi năm, phần đế nhìn chung không có nhiều
thay đổi có chăng chỉ là thay đổi nhỏ về kích thước sao cho phù hợp hơn với từng đội
Robocon. Đế là bộ phận sẽ ẵm hết trọng tải của robot nên việc chọn lựa từ vật liệu đến
các bộ phận như bánh xe, động cơ … cần phải được xem xét kỹ.
Kích thước phần đế robot
- Chiều dài của phần đế: 407 mm
- Chiều rộng của phần đế: 298 mm
- Bề dày của phần đế: 32 mm
Kích thước trên không quá lớn cũng không quá nhỏ. Vừa giúp cho robot đỡ cồng
kềnh lại đảm bảo cho robot có thể thăng bằng tốt và có thể di chuyển linh hoạt và giúp
cho việc thiết kế các cơ cấu bên trên đỡ rắc rối. Thiết kế đế hình chữ nhật với 2 bánh xe
bằng nhôm đúc đặt sau và 2 bánh đa hướng đặt trước sẽ làm cho việc di chuyển của robot
thuận tiện và linh hoạt.
Vật liệu làm đế robot là loại nhôm chữ V dày có kích thước 28x15 mm , đây là loại
vật liệu có tính bền cao, chịu được tải lớn, dễ dàng lắp rắp hoặc tháo gỡ …
ĐẠI HỌC NHA TRANG 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

Hình 2.1 Phần đế Robot

ĐẠI HỌC NHA TRANG 11 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

2.1.2. Phần bánh xe
Bánh xe phía trước là bánh xe nối với cơ cấu động cơ nên tải đặt vào bánh xe khi
chuyển động là rất lớn. Vì vậy, trong các ứng dụng thiết kế xe robot, người ta thường sử
dụng bánh nhôm đúc. Bánh nhôm đúc có trọng lượng khá nhẹ, lớp vỏ bánh được làm
bằng cao su nên bánh chịu lực khá lớn, bám đường tốt. Bánh xe có rãnh với bán kính là 4,
rất thuận tiện cho việc lắp ghép với trục động cơ.

Hình 2.2 Bánh xe nhôm đúc

Hình 2.3 Kích thước bánh xe nhôm đúc
ĐẠI HỌC NHA TRANG 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

Bánh xe sau là bánh lái nên phải xoay được khi xe cần đổi hướng. Do đó, trong thiết
kế robot, người ta hay sử dụng bánh đa hướng Omni. Bánh xe đa hướng omni sườn bánh
làm bằng nhựa PA, 8 bánh vệ tinh được gia công CNC từ nhôm cứng 6061 siêu bền giúp
bánh chạy êm và giảm hao mòn đáng kể trong quá sử dụng. Bánh xe có thể xoay được đa

hướng nên thích hợp làm bánh lái cho robot. Bánh xe có khối lượng 50g nhưng trọng tải
lên đến hơn 15kg, đường kính ngoài 40mm, dày 25mm. Đường kính trục 8mm. Do bánh
xe có thể xoay được các hướng, nhờ đó có thể giúp robot thực hiện được những chuyển
động phức tạp khác nhau, có thể kết hợp hướng di chuyển và chuyển động quay tròn.

Hình 2.4 Bánh xe Omni đa hướng
2.1.3. Phần động cơ
Động cơ điện đóng vai trò rất quan trọng nó giống như cơ bắp của con người vậy, là
nguồn gốc của mọi chuyển động trên robot. Động cơ sử dụng trong robot thường là động
cơ DC làm việc ở điện áp 12VDC hoặc 24VDC.
Cấu tạo của động cơ gồm có 2 phần: stato đứng yên và rôto quay so với stato. Phần
cảm (phần kích từ - thường đặt trên stato) tạo ra từ trường đi trong mạch từ, xuyên qua
các vòng dây quấn của phần ứng (thường đặt trên rôto). Khi có dòng điện chạy trong
mạch phần ứng, các thanh dẫn phần ứng sẽ chịu tác động bởi các lực điện từ theo phương
tiếp tuyến với mặt trụ rôto, làm cho rôto quay. Chính xác hơn, lực điện từ trên một đơn vị
chiều dài thanh dẫn là tích có hướng của vectơ mật độ từ thông B và vectơ cường độ dòng
ĐẠI HỌC NHA TRANG 13 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

điện I. Dòng điện phần ứng được đưa vào rôto thông qua hệ thống chổi than và cổ góp.
Cổ góp sẽ giúp cho dòng điện trong mỗi thanh dẫn phần ứng được đổi chiều khi thanh dẫn
đi đến một cực từ khác tên với cực từ mà nó vừa đi qua (điều này làm cho lực điện từ
được sinh ra luôn luôn tạo ra mômen theo một chiều nhất định).
Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay
nam châm điện, rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều, 1 phần
quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi
chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận
này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.

Việc lựa chọn động cơ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhưng động cơ được chọn trong
cuộc thi robot thường có yêu cầu chung sau:
- Tốc độ lớn.
- Khả năng chịu tải cao.
- Khả năng hãm tốt, thường sử dụng các loại động cơ có hộp giảm tốc.
- Dòng và áp hoạt động.
Động cơ lựa chọn là loại động cơ 12V DC, tốc độ quay là 220 vòng/phút, có bộ
giảm tốc độ để tốc độ động cơ không thay đổi dù mới bắt đầu quay. Kích thước động cơ
nhỏ gọn, phù hợp cho việc ứng dụng trong thiết kế Robot.

Hình 2.5 Động cơ DC 12 V có bộ giảm tốc
ĐẠI HỌC NHA TRANG 14 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

2.2. THIẾT KẾ CÁNH TAY ROBOT
Cánh tay Robot là bộ phận quan trọng vì nó thực hiện 2 nhiệm vụ: vừa phải lấy hạt
giống từ phía dưới mặt đất, vừa bắn hạt giống lên đĩa mặt trăng cách đất là 1,5m, khoảng
cách bắn lại tương đối xa là khoảng 5m .
Để lấy được hạt giống từ phía dưới đất thì cần phải có hệ thống kẹp giữ hạt giống
đồng thời phải có hệ thống nâng để đưa hạt giống về bệ phóng để bắn đi xa. Vì vậy, hệ
thống khí nén nên được sử dụng trong việc thiêt kế cánh tay robot.
Để bắn hạt giống lên đĩa thì hệ thống bắn sử dụng lò xo kết hợp dây chun để tăng
hiệu quả khi bắn. Hệ thống Piston đẩy kéo sẽ làm lò xo bị kéo dãn qua đó tạo lực cho hạt
giống có thể bắn xa về phía trước. Đồng thời, Robot còn được thiết kế thêm động cơ cánh
tay để điều chỉnh hướng bắn được chính xác.

Hình 2.6 Mặt đáy của để Robot

ĐẠI HỌC NHA TRANG 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG


Hình 2.7 Cánh tay Robot
2.3. THIẾT KẾ MẦM (HẠT GIỐNG)
Theo qui định của cuộc thi, Mặt Trăng là một đĩa tròn đường kính 500mm, cao
1500mm. Sau khi mầm được bắn phải đứng được trên Mặt trăng tối thiểu 3s. Do đó trong
thiết kế mầm chúng ta nên sử dụng giác hút. Vì khi tiếp mặt, đáy mầm sẽ tạo với Mặt
Trăng 1 lực ép tương đối lớn đủ để giác hút bám được trên đĩa Mặt Trăng.
ĐẠI HỌC NHA TRANG 16 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ ĐIỂU KHIỂN ROBOT
3.1. CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH
3.1.1. Vi điều khiển:
AT89S52:
AT89S52 là họ IC vi điều khiển sử dụng điện năng thấp nhưng hiệu suất cao của
hãng Atmel sản xuất. AT89S52 là dòng vi điều khiển 8 bit với 8KB bộ nhớ Flash lập trình
bên trong. Đây là dòng IC được sản xuất bằng cách sử dụng Công nghệ bộ nhớ mật độ
cao của Atmel và tương ứng với chuẩn của các ngành công nghiệp. AT89S52 Atmel là
một vi điều khiển mạnh mẽ, cung cấp các giải pháp một cách linh hoạt và giảm chi phí
nhưng hiệu quả cho nhiều ứng dụng điều khiển nhúng. AT89S52 cung cấp các tính năng
tiêu chuẩn sau:
Tương thích với các sản phẩm MCS®-51.
8 KB trong hệ thống lập trình (ISP) Flash Memory. Có khả năng ghi/xóa lên đến

10.000 chu kỳ.
Điện áp hoạt động: 4.0V đến 5.5V.
Tần số làm việc: 0Hz đến 33 MHz.
Chương trình có 3 cấp bộ nhớ khóa.
128 Byte RAM
32 đường I/O
3 TIMER/COUNTER 16 Bit
8 nguồn ngắt
Con trỏ dữ liệu kép.
Giao tiếp nối tiếp
4 s cho hoạt động nhân chia.
Sơ đồ chân :
ĐẠI HỌC NHA TRANG 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD : HOÀNG THỊ THƠM SVTH : NGUYỄN THỊ XUÂN HƯƠNG


Hình 3.1 Sơ đồ chân AT89S52
Chân VCC (chân 40): điện áp cung cấp 5VDC
Chân GND (chân 20): nối mass
Chân XTAL1(chân 18) và chân XTAL2(chân 19), thường được ghép nối với thạch
anh và tụ tạo dao động cho vi điều khiển. Chân XTAL1 còn là ngõ vào đến mạch khuếch
đại dao động đảo. Chân XTAL2 còn là ngõ ra từ mạch khuếch đại dao động đảo.
Chân EA/VPP (chân 31):
+ Nối mass: sử dụng bộ nhớ chương trình bên ngoài vi điều khiển.
+Nối VCC: sử dụng bộ nhớ chương trình bên trong vi điều khiển.
Chân RST (chân 9): chân reset vi điều khiển về trạng thái ban đầu. Hệ thống sẽ
được thiết lập lại các giá trị ban đầu nếu ngõ này ở mức 1 tối thiểu 2 chu kì máy.