Thiết kế, chế tạo Robot sơn tường tự động

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1

Đặt vấn đề.
Ngày nay, Robot học đã đạt được những thành tựu to lớn trong nền sản xuất công

nghiệp. Những cánh tay robot có khả năng làm việc với tốc độ cao, chính xác và liên
tục làm năng suất lao động tăng nhiều lần. Chúng có thể làm việc trong các môi trường
độc hại như hàn, phun sơn, các nhà máy hạt nhân, hay lắp ráp các linh kiện điện tử tạo
ra điện thoại, máy tính một công việc đòi hỏi sự tỉ mỉ, chính xác cao.
Nếu trước kia con người chúng ta luôn luôn phải tự tay làm hết tất cả mọi việc
trong quá trình lao động, sản xuất thì ngày nay mọi chuyện đã sang một trang hoàn
toàn mới. Những công nghệ với tính năng vượt trội được sử dụng rộng rãi trong tất cả
các nhà máy trên khắp cả nước. Trong đó phải kể đến robot phun sơn là một loại robot
được nhiều doanh nghiệp tin tưởng chọn lựa để sản xuất trong dây chuyền sản xuất
của mình.
Ưu điểm của robot sơn tường là nhờ tác dụng điều khiển lên xuống trong quá
trình phun sơn tự động, chúng đã có thể giảm thiểu đi hàng chục công nhân đảm nhận
vai trò phun sơn như thông thường. Bởi cách làm việc cũng như thói quen của mỗi
người rất khác nhau nên nhiều khi sản phẩm làm ra không được đều tay. Những con
robot phun sơn tự động đã khắc phục được nhược điểm đó. Những con robot được cài
đặt, gắn súng sơn có tốc độ được ấn định sẵn nên tốc độ của lượng sơn đi ra rất đều và
nhanh khiến cho sản phẩm chúng ta nhận được có thể giống nhau hoàn toàn và xuất
hiện vô cùng ít những lỗi kĩ thuật mà người thợ bình thường hay mắc phải. Một con
robot cũng có thể được gắn nhiều súng sơn cùng một lúc khiến hiệu quả công việc
tăng lên gấp bội.
Thực tiễn cho thấy các phương pháp lăn sơn và phun sơn hiện nay đều có nhược
điểm gây hại môi trường, năng suất sơn không cao, tiềm ẩn nguy cơ tai nạn lao động,
hao phí sơn do rơi rớt, quá trình vệ sinh sau thi công khá vất vả. Thị trường đã có một
số mẫu máy lăn sơn và phun sơn song tính năng còn hạn chế, không thể áp dụng cho

1


nhà cao tầng. Từ thực tiễn này, nhóm đã quyết định nghiên cứu thiết kế Robot sơn
tường tự động.
Vì những lý do thiết yếu nêu trên, nhóm em đã chọn đề tài :
“ Thiết kế, chế tạo Robot sơn tường tự động .”
1.2

Nội dung đề tài.
Robot sơn tường tự động là một đề tài đòi hỏi kiến thức tổng hợp ở nhiều lĩnh

vực như : cơ khí thiết kế, thiết bị sơn, động lực học, mạch điện tử, vi điều khiển, mô
hình hóa, mô phỏng v…v. Do đó, đòi hỏi cần sự cố gắng, quyết tâm nổ lực hết mình để
hoàn thành tốt đề tài.
Các vấn đề chính của đề tài :
Tìm hiểu nghiên cứu về robot sơn tường tự động đã có.
Tim hiều module phun cao áp sơn nước lên bề mặt tường .
Thiết kế , chế tạo 1 robot kích thước 100cm x 80cm x 80 cm có khả năng sơn tường tự
động .
Điều khiển robot sơn tường tự động theo các chế độ : sơn thẳng, sơn ngang , sơn theo
chu trình lặp lại.
1.3

Tìm hiểu về Robot phun sơn
Từ trước tới nay đa số các công việc đòi hỏi sự chính sác và tỉ mỉ thì người ta

đều làm thủ công là chính. Tuy nhiên khi khoa học có những bước đột phá mới nhờ
vào sự sáng tạo không ngừng nghỉ từ con người thì khá nhiều công việc ấy đã trở nên

dễ dàng hơn nhờ sự giúp đỡ của các loại máy móc. Trong các loại máy móc hiện đại
ấy không thể không nói tới loại robot phun sơn. Đây là sản phẩm của thế kỉ mới và
đang được ứng dụng rộng rãi trong các công xưởng ở nước ta.
Robot phun sơn còn có một tên gọi khác đó chính là thiết bị tự động điều khiển
loại súng phun sơn này. Chúng có thiết kế gắn liền với buồng phun sơn tự động để
người sử dụng có thể điều khiển hoạt động của chúng với một tốc độ ổn định và phun
sơn một cách chính xác nhất.
Robot này chính là một bộ máy đa năng, được tích hợp nhiều chức năng với nhau
như súng phun, máy nén khí, quạt gió, máy chà, hay máy đánh bóng… Chính vì sự
tích hợp này mà các nhà xưởng không cần phải thuê quá nhiều công nhân chuyên phun
2


sơn như trước kia, tiết kiệm khá nhiều chi phí trong hoạt động sản xuất của công
xưởng.
Nếu trước kia mỗi người công nhân làm việc lại có những cách làm khác nhau,
nên sản phẩm làm ra đôi khi có lớp sơn không đồng đều nhau thì bây giờ đã có robot
chuyên dụng xuất hiện để khắc phục nhược điểm đó của con người. Các sản phẩm
được tạo ra bởi loại robot này có những lớp sơn đều nhau đến hoàn hảo và chất lượng
của sản phẩm của đạt đến sự hoàn mĩ lớn nhất.
Hơn nữa mỗi một bạn robot này lại có thể được gắn đồng thời nhiều súng phun
sơn cùng lúc, nên hiệu suất lao động của công xưởng lại càng tăng lên. Khiến cho
chúng trở thành sản phẩm được các công xưởng đầu tư rất nhiều hiện nay.

3


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Lịch sử phát triển của máy phun sơn tự động.

Vì vấn đề nhu cầu an toàn lao động và tiết kiệm thời gian lẫn chi phí nên nhưng
robot sơn tự động đã ra đời nhằm giúp ít con người trong quá trình sơn :
Hình 2.1 : Sự phát triển của ngành sơn trong xây dựng

Sơn tường thủ công

Sơn tường bằng phụ kiện

Robot sơn tường tự động

Robot sơn tường bằng tay

Robot sơn tường
hiện đại

4


2.2 Tình hình phát triển ở nước ngoài.
2.2.1 Tại nhật bản có robot phun sơn tự động Yaskawa MH165-100
Robot phun sơn tự động yaskawa MH165-100 linh hoạt nhanh, linh hoạt và
mạnh mẽ vì nó có thể giải quyết được trọng tải nặng lên đến 100 kg. Đây là một robot
có sáu trục, sàn làm việc lớn vì đạt được 4.091 mm theo chiều dọc, và 3.010 mm theo
chiều ngang. Tốc độ trục nhanh, giúp giảm thời gian chu kỳ và tăng tổng sản lượng sản
xuất. Nhìn chung, robot phun sơn tự động Yaskawa MH165-100 rất gọn, giúp nó đạt
được vào không gian chật hẹp, khi cần thiết
Robot phun sơn tự động Yaskawa MH165-100 kết hợp với bộ điều khiển DX100
mạnh mẽ cung cấp các kết nối internet nhanh và có thể loại bỏ nhu cầu về PLC hoặc
HMI tốn kém. Bộ điều khiển này có nhiều điều khiển robot phun sơn tự động Yaskawa
MH165-100 hỗ trợ tối đa 8 robot / 72 trục.

Hình 2.2 : Robot phun sơn tự động Yaskawa MH165-100
5


Hình ảnh chi tiết của Robot phun sơn tự động Yaskawa MH165-100.

Hình 2.3 : Chi tiết Yaskawa MH165-100
2.2.2 Tại Trung Quốc có robot ARM robot spray paint machine (JX2050-A)
Robot ARM sử dụng hệ thống cung cấp quay vòng, Spaying và hệ thống điều
khiển và hệ thống cung cấp dầu.
Được sử dụng súng phun tự động ASAHI-AGB40 của Nhật Bản.Display Panel
có thể được dịch bằng tiếng Anh hoặc theo ngôn ngữ yêu cầu của bạn.
Action Radius = 2050mm, Tốc độ tối đa = 2500mm / s.
Chuyển động theo 6 trục tự do
Sử dụng được các loại sơn UV/ PU/ PE/ AC và sơn nước .
Tốc độ tối đa 2.0M/S

6


Hình 2.4 : robot ARM robot spray paint machine (JX2050-A).
2.2.3 Tại Singapore đã chế tạo ra Robot ELID-NTU Otobot phun sơn tự động.
Một hệ thống robot sáng tạo có thể làm sạch các tòa nhà bên ngoài sử dụng vòi
phun nước hoặc cho sơn mới đã sẵn sàng để phục vụ khách hàng ở Singapore. Nó
được đồng phát triển bởi các nhà tiên phong trong lĩnh vực điều khiển tự động và các
hệ thống không tiếp xúc sinh trắc học ELID Technology International và Đại học Công
nghệ Nanyang, Singapore (NTU Singapore), đứng thứ 4 trên toàn cầu về Kỹ thuật và
Công nghệ trong các Đại học Thế giới lần đầu tiên của Quacquarelli Symonds (QS)
theo Chủ đề 2017 .

Đặt tên OutoBot, tự động hóa đang chờ cấp bằng sáng chế này được xây dựng tại
địa phương và sẽ cải thiện năng suất trong khi vẫn tăng cường an toàn nơi làm việc.
Nó chỉ cần một nửa số nhân lực để chạy và có thể làm việc lâu hơn so với phương
pháp thủ công.
Đối với việc giặt hoặc sơn bề mặt của tòa nhà, thường có một nhóm gồm 5 người
hai người trên mặt đất và trên mái nhà, với ba người làm sạch hoặc vẽ trên tàu
7


gondola. Thay vào đó, Outobot đòi hỏi chỉ có hai công nhân - một người điều hành
trên mặt đất và một là một nhân viên an toàn.
Nó có một cánh tay robot được trang bị một máy ảnh và một vòi phun có thể bắn
phun nước cao áp để làm sạch bề mặt hoặc phun sơn. Không có hoạ sĩ hoặc chất tẩy
rửa được yêu cầu phải nằm trên gondola được xây dựng đặc biệt của hệ thống.

Hình 2.5 : ELID-NTU Outobot phun sơn một bức tường
Sự đổi mới đầu tiên của ELID trong tự động hoá tự động đã được dự kiến để đáp
ứng yêu cầu của Ban Phát triển Nhà ở (Housing & Development Board - HDB) để tự
động hóa việc sơn các mặt tiền xây dựng bên ngoài của HDB để tăng cường an toàn
cho người lao động và tăng năng suất.
Giám đốc công nghệ của ELID Technology International, ông Dennis Lim, người
đầu tiên đưa ra ý tưởng về hệ thống robot, nói rằng nó sẽ giải quyết vấn đề năng suất
cho việc sơn các tòa nhà phù hợp với tầm nhìn của Smart Nation của Singapore.
Ông Lim giải thích: "Với đội ngũ lao động già nua của Singapore, chúng ta cần
phải tìm cách để cho phép nhân viên của chúng tôi tiếp tục góp phần mặc dù đã có
những năm tháng phát triển. "Sử dụng robot mới của chúng tôi, chúng tôi đã chỉ ra
rằng một công việc đòi hỏi nhiều lao động có thể chuyển đổi thành một công việc mà
một người lao động lớn tuổi có thể dễ dàng thực hiện, đồng thời giảm được nguy cơ
8

phải làm việc ở độ cao", ông Lim nói. Giáo sư Chen I-Ming, Giám đốc Trung tâm
nghiên cứu robot của NTU đã cùng nhau hướng dẫn phát triển OutoBot, cho biết dự án
này là một ví dụ về cách thức mà trường đại học sử dụng chuyên môn kỹ thuật để nâng
cao năng suất, đồng thời tăng cường an toàn cho người lao động. "Mục đích của chúng
tôi là làm sạch và sơn các tòa nhà cao tầng dễ dàng hơn, an toàn hơn và tiết kiệm chi
phí hơn", Giáo sư Chen, giảng viên tại Trường Kỹ thuật Cơ khí và Không gian Vũ
trường của NTU giải thích. "Bằng cách sử dụng sơn phun trên sơn lăn thông thường,
robot của chúng tôi cũng chính xác hơn và hiệu quả hơn, giảm thiểu chất thải và tiết
kiệm sơn."
2.2.4

PictoBot: Robot để phun sơn tường và trần cao .
PictoBot, do các nhà khoa học của Trung tâm nghiên cứu robot của Đại học Công

nghệ Nanyang, phát minh ra, có thể phun sơn nội thất cao hơn 25% so với con người.
Ví dụ, một bức tường 90 m 2 thường mất hơn 90 phút để hai người đàn ông phun
sơn. Tuy nhiên, PictoBot, nặng 1,5 tấn khi nạp đầy đủ sơn và 12 pin, có thể làm như
vậy trong vòng một giờ.
Sử dụng máy quét quang học và máy quét laze, nó có thể tự động quét môi
trường xung quanh và điều hướng các bức tường lên đến 10m với cánh tay

9


Hình 2.6 : Robot Pictobot
2.3 Tình hình phát triển ở nước ta hiện nay .
Có rất nhiều người có ý tưởng từ giảm thiểu sức lao động, giảm thời gian làm
việc, hay là tăng mức an toàn lao động trong công việc, họ cũng đã nghiên cứu và chế
tạo ra những con robot sơn tường giúp đỡ cho việc sơn nhanh và đẹp hơn.

ứu và chế tạo ra những con robot sơn tường giúp đỡ cho việc sơn nhanh và đẹp hơn.
2.3.1 Lê Trung Minh Quân , 17 tuổi chế tạo ra robot sơn tường năm 2006
Robot sơn tường tự động do Lê Trung Minh Quân chế tạo đã nhận được giải đặc
biệt của Hội thi Sáng tạo toàn quốc vào tháng 9-2006 do Liên hiệp Các Hội khoa học
kỹ thuật Việt Nam, Quỹ Vifotec phối hợp với Bộ KH-CN và Trung ương Đoàn tổ chức
đã được Tổ chức Sở hữu Trí tuệ tuệ
Robot của Quân gồm ba bộ phận chủ yếu: phần tự động hóa gồm PLC, bộ biến
tần và các mạch điều khiển được để trong tủ; phần cơ khí và thiết bị phụ gồm đường
ray, máy khí nén, bơm trợ lực, thùng sơn.
Khi vận hành robot, người điều khiển chỉ cần nhấn nút lập trình những thông số
của bức tường cần sơn, robot sẽ tự động hoàn thành công việc. Khi pit-tông đẩy ra,
công tắc hành trình sẽ cảm nhận được lúc nào robot chạm tường để mở van và bắt đầu
sơn. Robot phun sơn theo hình zigzag và độ mịn khá cao. Để giải quyết vấn đề độ mịn
của sơn, Quân đã thiết kế bộ phận lọc trong thùng sơn. Ngoài ra, Quân trang bị thêm
máy đánh sơn không tạo lắng, bơm trợ lực để phun sơn mịn.

10


Hình 2.7 : Robot sơn tường của Lê Trung Minh Quân
2.3.2 Máy sơn nhà cao tầng tự động của sinh viên Vương Tất Quang ĐH Bách
Khoa Hà Nội .
Với mục đích thiết kế mô hình máy sơn tường thu gọn áp dụng cho mô hình
tường phẳng 1500x2300mm, nhóm 5 sinh viên Viện Cơ khí, Đại học Bách Khoa Hà
Nội đã chế tạo thành công máy sơn nhà cao tầng tự động.

Hình 2.8 : Sản phẩm máy sơn nhà cao tầng tự động
Kết cấu của máy gồm khung mang con lăn sơn di chuyển dọc theo chiều cao của
tường bằng động cơ nối với thang cuốn. Khung sơn được đảm bảo tiếp xúc với bề mặt
tường bằng hệ thống dây cáp dẫn hướng duy trì lực ép lên tường, đảm bảo chất lượng

lớp sơn bề mặt tường. Khung sơn được di chuyển theo chiều ngang của tường bằng hai
động cơ giảm tốc DC dẫn động qua bộ truyền xích đến bánh xe di chuyển trong hệ
thống ray dẫn hướng đặt ở đỉnh và chân tường.
Sơn được cấp từ dưới đất qua một bơm piton dẫn đến khung sơn và phun vào con
lăn sơn. Hệ thống di chuyển cũng như điều chỉnh tốc độ sơn được điều khiển bởi
người thi công, kết hợp với các công tắc hành trình đặt ở đỉnh tường và chân tường.
11


Dựa vào các tính toán và thiết kế mô hình sản phẩm bằng phần mềm, nhóm đã
tiến hành chế tạo phiên bản đầu tiên của máy sơn. Thử nghiệm thực tế cho thấy bề mặt
sơn đều, tốc độ nhanh 2m2/phút. Cao hơn năng suất của người sơn thường rất nhiều.
2.4

Ý nghĩa khoa học và thực tiển

2.4.1 Ý nghĩa khoa học
Từ kết quả nghiên cứu các đề tài trong và ngoài nước góp phần làm cơ sở thực
tiển và lý luận để phát triển nên một đồ án hoàn chỉnh .
Là cơ sở, tiên đề cho các khóa sau phát triển ý tưởng và hoàn chỉnh thêm cho đồ
án.
Góp phần tăng thêm các kiến thức bổ ích, từ đó bổ sung cho giáo trình , phục vụ
cho việc giảng dạy.
Tạo bước đột phá trong việc chế tạo robot sơn tường tự động, nhằm đáp ứng nhu
cầu cần thiết trong đời sống.
2.4.2 Ý nghĩa thực tiển
Robot sơn tường tự động có thể mang lại hiệu quả cao hơn so với thủ công
Phục vụ cho lĩnh vực sơn các bấc tường nhà cao và nhiều .
Thay thế con người trong việc sơn những nơi cao, đảm bảo an toàn lao động và
mỹ thuật trong sơn tường.

Giúp tăng năng suất sơn, đỡ hao phí do sơn rơi vãi và không mất thêm quá trình
vệ sinh do sơn rơi vãi .
2.5

Kết quả dự kiến đạt được

Chế tạo thành công được robot sơn tường tự động .
Tính toán được lợi ích tối đa nhất mà robot sơn tự động đem lại .
2.6

Một số linh kiện sử dụng trong đề tài.

2.6.1

Mạch vi điều khiển Arduino UNO R3.

12


Hình 2.9 : Nguyên lý hoạt động .
Các thông số kỹ thuật của Arduino R3 :
Chip điều khiển chính: ATmega328
Chip nạp và giao tiếp UART: ATmega16U2
Nguồn nuôi mạch: 5VDC từ cổng USB hoặc nguồn ngoài cắm từ giắc tròn DC
(khuyên dùng 7-9VDC để đảm bảo mạch hoạt động tốt. Nếu bạn cắm 12V thì IC ổn áp
rất dễ chết và gây hư hỏng mạch).
Số chân Digital: 14 (hỗ trợ 6 chân PWM)
Số chân Analog: 6
Dòng ra tối đa trên GPIO: 40mA
Dòng ra tối đa trên chân cấp nguồn 3.3VDC: 150 mA

Dung lượng bộ nhớ Flash: 32 KB, 0.5 KB used by bootloader.
SRAM: 2 KB
EEPROM: 1 KB
Tốc độ thạch anh: 16 MHz
13


2.6.2 Mạch điều khiển động cơ bước A4988.

Hình 2.10 : Mạch điều khiển động cơ A4988.
Thông số kỹ thuật:
Công suất ngõ ra lên tới 35V, dòng đỉnh 2A.
Có 5 chế độ: full bước, 1/2 bước, 1/4 bước, 1/8 bước, 1/16 bước
Điểu chỉnh dòng ra bằng triết áp, nằm bên trên Current Limit = VREF × 2.5
Tự động ngắt điện khi quá nhiệt.
Cách sử dụng :
Lựa chọn chế độ full hay 1/2 hay 1/4.. sẽ được thông qua 3 pin MS1 MS2 MS3.
Mình thường nối thẳng 3 pin này với công tắc bit 3p để dễ thiết lập từ trên phần cứng.
Lưu ý là nếu thả nổi 3 pin này tức là mode full step.
Bật tắt động cơ thì thông qua pin ENABLE, mức LOW là bật module, mức
HIGH là tắt module
Điều khiển chiều quay của động cơ thông qua pin DIR
Điều khiển bước của động cơ thông qua pin STEP, mỗi xung là tương ứng với 1
bước ( hoặc vi bước)
Hai chân Sleep với Reset luôn nối với nhau
14


2.6.3 Động cơ bước .
Động cơ bước có nhiều loại như động cơ biến trở từ, động cơ đơn cực, động cơ

lưỡng cực.
Về step thì có loại là 0.36 độ/ 1step là nhỏ nhất mình từng biết, loại 0.72/1step là
loại nhỏ nhất mình từng có. Và thông dụng nhất là loại 1.8 độ/ 1 step. Tức là 200 step
sẽ được 1 vòng
Trên thị trường chúng ta hay gặp nhất là động cơ đơn cực và lưỡng cực. Khi đi
mua thì hay gặp động cơ 4 dây, 5 dây, 6 dây, 8 dây. Trong đó 4 dây là 6 dây là gặp
thường xuyên nhất. Dưới đây là sơ đồ dây của hãng Oriental

Hình 2.11 : Động cơ bước 6 dây.
Nguyên lý hoạt động của động cơ bước .
Động cơ bước là động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới
dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các
chuyển động của rotor có khả năng cố định rotor vào các vị trí cần thiết. Về cấu tạo,
động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: động cơ một chiều
không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ.
Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước
nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học. Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển
mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định.

15


Tổng số góc quay của rotor tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay
và tốc độ quay của rotor phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.
2.6.4 Động cơ DC
Cấu tạo: Động cơ DC gồm có roto, starto, hệ thống chổi quét và các vành
khuyên. Starto được cấu tạo là nam châm vĩnh cửu, có hai cực nam và cực bắc được
đặt đối diện nhau nhằm để tạo ra từ trường. Roto được cấu tạo từ các lá thép kỹ thuật
có các rãnh để đặt các cuộn dây vào, điện áp DC được cung cấp vào cuộn dây nhờ vào
hệ thống chổi quét và vành khuyên.

Việc lựa chọn động cơ căn cứ vào các tiêu chí tốc độ, khả năng chịu tải, độ hãm,
dòng, áp.

Hình 2.12 : Động cơ DC
Nguyên lý hoạt động :
Stator của động cơ điện một chiều thường là một 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, một phần quan trọng khác của động cơ điện một 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.
16


Hình 2.13 : Nguyên lý hoạt động của động cơ DC.
Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động
quay.
Pha 2: Rotor tiếp tục quay.
Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor cùng
dấu, trở lại pha 1.
Các phương pháp điều khiển động cơ.
Phương pháp điều chỉnh độ rộng xung PWM:
Phương pháp điều chỉnh độ rộng PWM là phương pháp điều chỉnh điện áp ra
động cơ DC hay nói cách khác là phương pháp điều chỉnh dựa trên sự thay đổi độ rộng
của chuỗi xung vuông dẫn đến sự thay đổi điện áp ra.

Hình 2.14 : Đồ thị dạng xung điều chỉnh PWM.

17

Nguyên lý của PWM.
Đây là phương pháp được thực hiện theo nguyên tắc đóng ngắt nguồn cho tải một
cách có chu kì theo luật điều chỉnh thời gian đóng ngắt.
a)
b)
a)

Mạch nguyên lý điều chỉnh độ rộng xung.
b) Biểu đồ xung.
Hình 2.15 : Nguyên lý điều chỉnh độ rộng xung.
Trong khoảng thời gian 0 – t0 ta kích mức cao cho U1 mở, toàn bộ điện áp nguồn
Ud được đưa ra động cơ DC. Còn trong khoảng thời gian t0 - T ngừng kích mức cao
cho U1, ngắt nguồn cung cấp cho động cơ DC. Với t 0 thay đổi từ 0 cho đến T ta sẽ
cung cấp toàn bộ, một phần hay khóa hoàn toàn điện áp cung cấp cho tải.
Công thức tính giá trị trung bình của điện áp ra tải :
Gọi t1 là thời gian xung ở sườn dương (khóa mở) còn T là thời gian của cả sườn
âm và dương, Umax là điện áp nguồn cung cấp cho tải.

U d  U max *

t1
T

(V ) hay U d  U max * D

với là hệ số điều chỉnh và được tính bằng % tức là PWM.
Như vậy, trên hình đồ thị dạng điều chế xung.
Điện áp trung bình trên tải sẽ là :
Ud = 12*30 % = 3,6 V (với D = 30%)

Ud = 12*60 % = 7,2 V (Với D = 60%)
Ud = 12*90% = 10,8V (Với D = 90%)
Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ qua hộp giảm tốc:
18


A: Bánh răng bị động.

B: Bánh răng chủ động.

Hình 2.16 : Nguyên lý truyền động của hộp giảm tốc.
Cấu tạo hộp giảm tốc gồm các cặp bánh răng lớn nhỏ ăn khớp với nhau. Thông
qua động tác truyền chuyển động giữa các cặp bánh răng, tốc độ cuối cùng mà hộp
giảm tốc cấp cho bộ phận làm việc của máy khác biệt so với tốc độ ban đầu của động
cơ khi đưa vào hộp giảm tốc. Sự khác biệt đó phụ thuộc vào tỉ số truyền giữa các cặp
bánh răng ăn khớp với nhau được chứa bên trong hộp giảm tốc. Công thức tính tỉ số
truyền:
i = n1/n2 = z2/z1
Trong đó:
i: Tỉ số truyền giữa 2 bánh răng.
n1 : Số vòng quay trục chủ động.
n2 :Số vòng quay trục bị động.
z1 : Số răng bánh răng chủ động.
z2 : Số răng bánh răng bị động.
Ứng dụng.
Động cơ DC có vai trò rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực và được ứng dụng rất
rộng rãi. Động cơ DC được ứng dụng để điều khiển các cơ cấu chấp hành, được sử
19

dụng nhiều trong các robot máy công cụ, các thiết bị y khoa, các thiết bị ôtô, các máy
bán hàng nhỏ, và các máy quét…
2.6.5 Máy phun sơn cầm tay Zento.

Hình 2.17 : Máy phun sơn cầm tay Zento
Thông số kỹ thuật :
Trọng lượng motor 1.9Kg, Trọn bộ: 2.3 Kg
Nguồn điện sử dụng 220V-230Vac, 50/60Hz
Công suất 650W, công suất phun 105W
Tốc độ motor: 32000 vòng/phút, độ nhớt tối đa 130 DIN - giây
Dung tích bình chứa sơn 800ml
Ống nối dài 1.5m,. Dây điện dài: 2.5m
Chế độ phun sơn : có 3 chế độ phun gồm (dọc, ngang, chéo).

20


Hình 2.18 : Các chế độ phun
Lưu ý :
Máy phun sơn cầm tay Zento PZ2018 có thể sử dụng được với nhiều loại sơn:
sơn dầu, sơn nước, sơn chống thấm, chất bảo quản gỗ, dầu... Tuy nhiên, có một số
nguyên vật liệu không thể phun sơn, vì vậy tốt nhất hãy hỏi ý kiến những người bán
sản phẩm hoặc các chuyên gia về xây dựng để đảm bảo an toàn sử dụng.
Sơn, dung môi, dầu, chất bảo quản... có thể gây hại nếu hít phải. Một số trường
hợp có thể gây buồn nôn nặng, ngất xỉu hoặc ngộ độc. Do đó, cách phòng ngừa là
người dùng nên sử dụng một hoặc hai mặt nạ (khẩu trang chuyên dụng), đeo kính bảo
vệ mắt. Nếu có thể, hãy mặc quần áo bảo hộ theo tiêu chuẩn an toàn lao động.
Khi cho sơn vào bình chứa của Zento PZ2018, nhất thiết phải lưu ý dung tích của
bình chứa. Các bạn không nên đổ quá đầy.
Độ nhớt là một thuật ngữ được sử dụng để cho biết chất lỏng loãng hay đặc. Pha

đúng độ nhớt của sơn là việc rất quan trọng, quyết định kết quả sản phẩm sau khi phun
sơn có đảm bảo đẹp, đều màu và màu sơn, độ dày sơn trên sản phẩm có đồng đều hay
không.
Các nguyên liệu lỏng như nước thì độ nhớt được xem là thấp. Trong khi nếu đậm
đặc như sơn latex nội thất thì độ nhớt được cho là cao. Máy phun sơn cầm tay Zento
PZ2018 có lực khí cực mạnh, có thể phun bất kỳ loại nguyên liệu nào cho dù độ nhớt
thấp hay cao.
21


2.6.6 Nguồn tổ ông 12V 20A

Hình 2.19 : Nguồn tổ ông 12V 20A
Nguồn tổ ong là cách ngọi khác của nguồn xung. Cái tên nguồn tổ ong bắt nguồn
từ hình dạng các lỗ thông hơi thoát nhiệt của bộ nguồn xung được đục lỗ lục giác
giống với cấu tạo của tổ ong nên dân gian gọi vậy cho thân thuộc dễ nhớ.
Nguồn xung là bộ nguồn có tác dụng biến đổi từ nguồn điện xoay chiều sang
nguồn điện một chiều bằng chế độ dao động xung tạo bằng mạch điện tử kết hợp với
một biến áp xung.

Hình 2.20 : Sơ đồ khối nguồn tổ ông

22


2.6.7 Modul relay 5V, 2 kênh.

Hình 2.21 : Modul relay 5V, 2 kênh.
Module 2 relay 5V với opto cách ly kích H/L với opto cách ly nhỏ gọn, có opto
và transistor cách ly giúp cho việc sử dụng trở nên an toàn với board mạch chính,

mạch được sử dụng để đóng ngắt nguồn điện công suất cao AC hoặc DC, có thể chọn
đóng khi kích mức cao hoặc mức thấp bằng Jumper. Module 2 Relay kích H/L (5VDC)
sử dụng nguồn 5VDC để nuôi mạch, tín hiệu kích có thể tùy chọn kích mức cao (High
- 5VDC) hoặc mức thấp (Low - 0VDC) qua Jumper trên mỗi relay. Thích hợp cho các
thiết bị sử dụng mức tín hiệu 5VDC như Vi điều khiển,...
Thông số kỹ thuật:
Điện áp nuôi mạch: 5VDC.
Dòng tiêu thụ: khoảng 200mA/1Relay
Tín hiệu kích: High (5VDC) hoặc Low (0VDC) chọn bằng Jumper.
Relay trên mạch:
Nguồn nuôi: 5VDC.
Tiếp điểm đóng ngắt max: 250VAC-10A hoặc 30VDC-10A
Kích thước: 52 (L) * 41(W) * 19 (H) mm.

23


2.5.8 Trục vít me

Hình 2.22 : Trục vít me đường kính 8mm
- Đường kính vít me 8mm
- Vật liệu : thép không rỉ
- Bước 8mm

24


Chương 3
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Nội dung thưc hiện.

Thời gian thực hiện đề tài từ tháng 2 đến tháng 5 năm 2018.
Tính toán thiết kế các chi tiết trên máy dựa trên mô hình 3D ( thiết kế trên phần
mềm solidwroks), xuất ra bản vẽ cụ thể của từng chi tiết, đồng thời đảm bảo khả năng
làm việc tốt không va chạm, mối nối chắc chắn, đúng yêu cầu đặt ra.
Chế tạo các chi tiết của thiết bị .
Lắp ráp các chi tiết tạo thành robot
Thiết kế mạch điều khiển
Thiết lập giải thuật điều khiển robot sơn tường tự động
Lập trình điều khiển robot sơn tường tự động.
Vận hành khảo nghiệm robot sơn tường tự động.
3.2 Phương pháp và phương tiện nghiên cứu .
3.2.1 Về phương pháp nghiên cứu :
Tìm hiểu các tài liệu luận văn tốt nghiệp trên thư viện trường ĐH Nông Lâm TP.
Hồ Chí Minh .
Tinh toán thiết kế mô hình hóa và mô phỏng để đánh giá chất lượng hệ thống và
loại trừ các lỗi thiết kế trên phần mềm matlap .
Tiến hành thực nghiệm , đo đạc, vẽ đồ thị ,phân tích và hiệu chỉnh trên phần
mềm
3.2.2 Về phương tiện nghiên cứu .
Tính toán thiết kế các chi tiết trên máy dựa trên mô hình 3D ( thiết kế trên phần
mềm solidwroks), xuất ra bản vẽ cụ thể của từng chi tiết, đồng thời đảm bảo khả năng
làm việc tốt không va chạm, mối nối chắc chắn, đúng yêu cầu đặt ra.
Các trang thiết bị mua ở bên ngoài và một phần hổ trợ của giáo viên hướng dẫn.
Tìm hiểu module phun cao áp sơn nước , từ đó kết hợp với robot tự động .

25