(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế máy nhấn thủy lực

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY NHẤN THỦY LỰC

Người hướng dẫn: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY
Sinh viên thực hiện: LÊ ĐÌNH HỢP

Đà Nẵng, 2019


CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

..ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: LÊ ĐÌNH HỢP.
Lớp: 14C1VA
Khoa: Cơ khí.
1. Tên đề tài đồ án:

Số thẻ sinh viên: 101140227
Ngành: Cơ khí chế tạo máy

Máy nhấn thủy lực

2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
- Thép gia cơng CT3 có chảy = 24 KG/mm2 ; b = 36 KG/mm2
-

Thép gia công JIS có chảy = 37 KG/mm2 ; b = 42 KG/mm2

-

Bề dày phôi thép tối đa 6mm .

C
C

4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
- Giới thiệu sản phẩm và quy trình sản xuất.
- Tính tốn hệ thống thủy lực và các phần tử trong hệ thống ( xi lanh, bơm,
-

R
L
T.

DU

đường ống, các loại van cần thiết, bể dầu, ...)
Tính tốn một số cơ cấu của máy ( sức bền thân dao trê n, dao dưới, thiết
kế sơ đồ mạch điều khiển hệ thống).

5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
- Bản vẽ phương án
- Bản vẽ sơ đồ động
-

Bản vẽ toàn máy
Bản vẽ mặt cắt
Bản vẽ trục đồng bộ

-

Bản vẽ thân bên
Bản vẽ thân giữa
Bản vẽ mạch điều khiển

6. Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Trần Xuân Tùy
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
……../……./201…..
8. Ngày hoàn thành đồ án:
……../……./201…..
Trưởng Bộ môn ……………………..

Đà Nẵng, ngày
tháng năm 201
Người hướng dẫn

TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài : THIẾT KẾ MÁY NHẤN THỦY LỰC
Họ và tên SV

: Lê Đình Hợp

Mã SV

: 101140227

Lớp

: 14C1VA

GV hướng dẫn
GV duyệt

: PGS.TS Trần Xuân Tùy
: ThS. Nguyễn Đắc Lực

Nội dung đã làm được bao gồm các vấn đề sau:
1. Nhu cầu thực tế của đề tài.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế cần thay thế các trụ, cột đèn chiếu sáng bằng bê tông

C
C

truyền thống bằng các trụ chiếu sáng bằng thép hình bát giác hoặc hình trụ

R
L
T.

Cơng nghệ sản phẩm trụ thép phục vụ cho các cơng trình ngày càng nhiều về số lượng
cũng như yêu cầu cao về chất lượng và thẩm mỹ trong khi đó hàng ngoại nhập đã có

DU

mặt tại nhiều nơi trong nước nên các cơ sở sản xuất tất yếu phải cải tiến công nghệ đưa
ra sản phẩm mới nhằm thỏa mãn nhu cầu của thị trường cũng như để cạnh tranh . Trên
cơ sở nhu cầu của thị trường và để cạnh tranh việc sản xuất ra các loại trụ thép bằng
công nghệ mới là rất quan trọng . Sản phẩm trụ đèn chiếu sáng công cộng như bế n
cảng đường giao thơng có nhu cầu rất lớn và chủ yếu phục vụ chiếu sáng cho các cơng
trình giao thơng là loại trụ bát giác có phần thân dài 6m , phần đế đúc bằng gang ,
phần cổ trụ .
Phần thân trụ được chế tạo từ phôi ban đầu là thép tấm có chiều dày 6mm , chiều
dài 6m . Từ phôi ban đầu qua dập định hình để tạo thành hình bát giác rồi sau đó hàn
giáp mối.
2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp:
Trong đề tài này nhóm chúng tơi thiết kế cơ cấu cho máy, tìm hiều các phương
pháp bố trí, tính tốn, chọn các bộ phận sao cho tối ưu nhất.
-

Tính tốn thiết kế các hệ động học cho máy.

-

Tính tốn hê thống thủy lực và các phần tử trong hệ thống.

3. Nội dung đề tài đã thực hiện :


-

Số trang thuyết minh: 69

-

Số bản vẽ: 8A0

4. Kết quả đã đạt được:
➢ Phần lý thuyết đã tìm hiểu:
- Tổng quan robot hái dâu tây tự động, tính thiết thực và cấp thiết của đề tài.
- Các sản phẩm robot hái dâu trên thế giới.
- Giới thiệu một số bộ truyền, lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu dẫn động cho
robot hái dâu tây.
- Thiết kế các bộ phận gá đặt của robot.
- Giới thiệu thành phần và các module chức năng điều khiển động cơ.
➢ Đã lựa chọn và thiết kế phần:
- Lựa chọn và đưa ra các phương án tối ưu nhất.

C
C

- Lựa chọn các cơ cấu truyền động cho robot.

R
L
T.

- Chọn các loại động cơ sử dụng.

- Bộ truyền vít me, đai ốc và bộ truyền đai cho cơ cấu trượt qua lại của tay gắp,
bộ truyền xích cho cơ cấu truyền động.

DU

- Nghiên cứu các mạch điều khiển để hoạt động hiệu quả trên nông trường.
➢ Mơ hình robot hái dâu tự động.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TT

Họ tên sinh viên

Số thẻ SV

Lớp

Ngành

1

Nguyễn Đăng Hùng

101130203

13CDT2

CƠ ĐIỆN TỬ

2

Vũ Minh Tân

101130213

13CDT2

CƠ ĐIỆN TỬ


1. Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT HÁI DÂU TỰ ĐỘNG
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
a. Phần chung:
TT

Họ tên sinh viên

Nội dung

1

Nguyễn Đăng Hùng

-

Tìm hiểu một số loại robot hái dâu ngoài thực
tế và lựa chọn hệ thống phù hợp để thiết kế.

2

Vũ Minh Tân

-

Đưa ra nguyên lí, lựa chọn các phương án phù
hợp để thiết kế.

-

Thi công robot thực tế.

b. Phần riêng
TT

Họ tên sinh viên

Nội dung

1

Nguyễn Đăng Hùng

Tìm hiểu code điều khiển, hồn thành thuyết minh

2

Vũ Minh Tân

Tính tốn sức bền cho các trục máy

C
C

R
L
T.

5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
a. Phần chung:

DU

TT

Họ tên sinh viên

1

Nguyễn Đăng Hùng

2

Vũ Minh Tân

-

Nội dung

Bản vẽ tổng thể

1A0

b. Phần riêng:
TT

Họ tên sinh viên

1

Vũ Minh Tân

2

Nguyễn Đăng Hùng

Nội dung
-

Bản vẽ sơ đồ động

1A0

-

Bản vẽ từng chi tiết

1A0

-

Bản vẽ sơ đồ mạch điện

1A0

-

Bản vẽ lưu đồ thuật toán

1A0

6. Họ và tên người hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
8. Ngày hoàn thành đồ án:

01 /02 /2018
01 /06 /2018
Đà Nẵng, ngày

Trưởng Bộ môn Cơ điện tử

tháng

Người hướng dẫn

năm2018


T.S Đặng Phước Vinh

C
C

DU

R
L
T.


LỜI CÁM ƠN
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cơ trong khoa Cơ khí và bộ mơn
Cơ điện tử trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng đã tận tụy dạy dỗ, truyền
đạt cho chúng em những kiến thức quý báu trong những năm học vừa qua để chúng
em có kiến thức hồn thành được đề tài này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Đặng Phước Vinh đã tận tình hướng
dẫn, chỉ bảo chúng em trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn các bạn trong tập thể lớp 13CDT đã tham gia đóng góp

ý kiến trong suốt q trình thực hiện để nhóm có thể hồn thành tốt đề tài này.
Mặc dù được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Đặng Phước Vinh, nhưng do
cơng nghệ cịn hạn chế, kinh nghiệm thiết kế chưa trau dồi nhiều, tài liệu phục vụ

C
C

cho cơng việc thiết kế cịn q ít nên cũng không tránh khỏi những bỡ ngỡ. Sau

R
L
T.

thời gian 3 tháng làm đề tài này bằng chính nổ lực của bản thân và được sự hướng
dẫn của thầy Đặng Phước Vinh, các thầy cô giáo và sự giúp đỡ của các bạn sinh viên
khác trong khoa chúng em đã hoàn thành xong đồ án này đúng thời gian quy định.

DU

Một lần nữa cho phép chúng em gửi đến q thầy cơ cùng các bạn lịng biết ơn sâu
nhất.

Đà Nẵng, ngày

tháng

năm 2018

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Đăng Hùng

i

Vũ Minh Tân


CAM ĐOAN

Kính gửi: - Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng
- Khoa Cơ Khí
Chúng em xin cam đoan nội dung của đồ án không phải sao chép bất cứ đồ án
hay cơng trình nào đã có trước đây. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án này đã
được cảm ơn, các thơng tin trích dẫn trong đồ án đã được ghi nguồn gốc rõ ràng và
được phép công bố.

Sinh viên thực hiện:

R
L
T.

C
C

Nguyễn Đăng Hùng

DU

ii

Vũ Minh Tân


MỤC LỤC

Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án
Lời cảm ơn .................................................................................................................................i
Lời cam đoan liêm chính học thuật....................................................................................... ii
Mục lục .................................................................................................................................... iii
Danh mục các hình vẽ..............................................................................................................v
Danh mục các bảng ................................................................................................................ vi
Lời nói đầu
Chương 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .............................................................................1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................................1

C
C

1.1.1 Đặt vấn đề ................................................................................................................1
1.1.2 Mục đích nghiên cứu ............................................................................................1

R
L
T.

1.2 Ý tưởng thiết kế robot hái dâu tự động .......................................................................2
Chương 2 : TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ .......................................................7

DU

2.1 Lựa chọn phương án và tính toán thiết kế robot ........................................................7
2.1.1 Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu bánh xe di chuyển....................................7
2.1.2 Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu chấp hành .............................................. 11
2.2 Tính toán các bộ truyền và chọn động cơ ................................................................ 13
2.2.1 Tính tốn cụm bánh xe........................................................................................ 13
2.2.2 Tính tốn thơng số bộ truyền cơ cấu chấp hành .............................................. 17
Chương 3 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO ROBOT....................... 23
3.1 Sơ đồ hệ thống điện .................................................................................................... 23
3.1.1 Sơ đồ mạch điện điều khiển ............................................................................... 23
3.1.2 Sơ đồ kết nối hệ thống xử lý tín hiệu camera .................................................. 24
3.2 Giới thiệu một số phần tử trong hệ thống ................................................................ 25
3.2.1 Giới thiệu về Arduino Mega 2560..................................................................... 25
3.2.2 Một số phần tử khác trong mạch điện ............................................................... 27
Chương 4 : ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH .......................................................................... 32
4.1 Tổng quan về xử lý ảnh.............................................................................................. 32
4.1.1 Giới thiệu về xử lý ảnh ....................................................................................... 32
4.1.2 Các công đoạn xử lý ảnh .................................................................................... 32
4.1.3 Một số khái niệm trong xử lý ảnh...................................................................... 34
4.2 Ứng dụng xử lý ảnh vào đề tài .................................................................................. 36
iii


4.3 Quá trình xử lý ảnh trong đề tài ................................................................................ 41
4.3.1 Lưu đồ thuật toán ................................................................................................. 41
4.3.2 Lưu đồ thuật toán xử lý ảnh................................................................................ 43
Chương 5 : ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT QUẢ ......................................................................... 46
5.1 Đánh giá đề tài ............................................................................................................. 46
5.2 Kết luận ........................................................................................................................ 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 50
PHỤ LỤC 1
PHỤ LỤC 2

C
C

R
L
T.

DU

iv


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Hình ảnh dâu tây được trồng thành luống.............................................................2
Hình 1.2 Hình ảnh trồng dâu tây trên giàn ............................................................................2
Hình 1.3 Robot hái dâu ở Vương quốc Anh .........................................................................3
Hình 1.4 Robot hái dâu ở Tây Ban Nha ................................................................................4
Hình 1.5 Robot hái dâu thơng minh ở Nhật Bản ..................................................................4
Hình 1.6 Hình ảnh robot đang nhận diện màu sắc ...............................................................5
Hình 1.7 Robot di chuyển nhẹ nhàng theo thanh ray...........................................................5
Hình 2.1 Kích thước các luống dâu........................................................................................7
Hình 2.2 Sơ đồ động học phương án dùng một động cơ truyền mô men cho một bánh
xe thơng qua một bộ truyền xích ............................................................................................8

C

C

Hình 2.3 Sơ đồ động học phương án dùng một động cơ truyền mô men cho một bánh

R
L
T.

xe không thông qua bộ truyền ngồi ......................................................................................9
Hình 2.4 Sơ đồ động học phương án dùng một động cơ truyền mô men cho hai bánh
xe khơng thơng qua bộ truyền bánh răng ........................................................................... 10

DU

Hình 2.5 Sơ đồ động học cơ cấu tọa độ Decac .................................................................. 11
Hình 2.6 Sơ đồ động học cơ cấu tọa độ cầu....................................................................... 12
Hình 2.7 Sơ đồ động học cơ cấu hệ hai trục tọa độ ZY ................................................... 12
Hình 2.8 Cụm bánh xe .......................................................................................................... 13
Hình 2.9 Động cơ gạt nước .................................................................................................. 15
Hình 2.10 Cách gá và định vị bánh xe sử dụng ống lót.................................................... 16
Hình 2.11 Cách gá và định vị ổ bi đỡ và trục .................................................................... 16
Hình 2.12 Cơ cấu di chuyển theo trục Y và Z ................................................................... 17
Hình 2.13 Dây đai và Pulley GT2 ....................................................................................... 18
Hình 2.14 Cấu tạo bộ phận dẫn động theo trục Y ............................................................. 18
Hình 2.15 Cấu tạo bộ phận dẫn động theo trục Z ............................................................. 19
Hình 3.1 Sơ đồ mạch điện .................................................................................................... 23
Hình 3.2 Sơ đồ kết nối hệ thống xử lý tín hiệu camera .................................................... 24
Hình 3.3 Sơ đồ chân của bo mạch ARDUINO MEGA 2560 .......................................... 25
Hình 3.4 Bo mạch VNH2SP30 ............................................................................................ 28
Hình 3.5 Module driver A4988 ........................................................................................... 28

Hình 3.6 Sơ đồ ghép nối driver A4988 với vi điều khiển ................................................ 29
Hình 3.7 Động cơ bước NEMA 17 ..................................................................................... 30
Hình 3.8 Module hạ áp DC-DC LM2596 .......................................................................... 31
v


Hình 4.1 Ảnh xám ................................................................................................................. 35
Hình 4.2 Ảnh nhị phân .......................................................................................................... 35
Hình 4.3 Ảnh màu ................................................................................................................. 36
Hình 4.4 Giao diện chính của MATLAB 2016a................................................................ 38
Hình 4.5 Giao diện chính để tạo GUI ................................................................................. 39
Hình 4.6 Thiết lập một số thuộc tính chính ........................................................................ 40
Hình 4.7 Lưu đồ thuật tốn điều khiển robot có giao tiếp máy tính ............................... 41
Hình 4.8 Lưu đồ thuật tốn xử lý ảnh ................................................................................. 43
Hình 5.1 Hình ảnh thực tế robot hái dâu tự động .............................................................. 46
Hình 5.2 Hình ảnh bên trong robot...................................................................................... 47
Hình 5.3 Mạch điều khiển trung tâm .................................................................................. 48
Hình 5.4 Giao diện của phần mềm ...................................................................................... 48

DANH MỤC CÁC BẢNG

C
C

R
L
T.

DU

Bảng 3.1 Bảng giá trị chân của vi điều khiển .................................................................... 24
Bảng 3.2 Bảng giá trị chân của ngắt trên vi điều điều khiển .......................................... 24
Bảng 3.3 Bảng thông số các mức phân giải của Module A4988..................................... 27

vi


C
C

DU

R
L
T.


Thiết kế và chế tạo Robot hái dâu tự động

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay khi nền kinh tế phát triển,nước ta trên đà hội nhập và sắp tới là cuộc
cách mạng cơng nghiệp 4.0 tự động hóa được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp,
nông nghiệp,… Bản chất của Cách mạng Công nghiệp lần thứ 4 là dựa trên nền tảng
công nghệ số và tích hợp tất cả các cơng nghệ thơng minh để tối ưu hóa qu y trình,
phương thức sản xuất; nhấn mạnh những công nghệ đang và sẽ có tác động lớn nhất là
cơng nghệ in 3D, cơng nghệ sinh học, công nghệ vật liệu mới, công nghệ tự động hóa,
người máy,...
Trên cơ sở kiến thức đã được trong các môn : Thiết kế máy, Công nghệ
CAD/CAM/CNC, lập trình hướng đối tượng, điện tử ứng dụng, v i điều khiển… cùng

với những hiểu biết về các thiết bị điện tử, cơ khí, chúng em sẽ áp dụng những kiến

C
C

thức đó để thực hiện nghiên cứu, thiết kế và chế tạo đề án “Robot hái dâu tự động”
Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp gồm có 4 phần:
Phần 1: Tổng quan về đề tài
Phần 2: Tính tốn và thiết kế cơ khí

R
L
T.

DU

Phần 3: Thiết kế hệ thống điều khiển cho robot
Phần 4: Ứng dụng xử lý ảnh

Phần 5: Đánh giá và kết luận

Đồ án tốt nghiệp này giúp chúng em từng bước hoàn thiện nhiều kỹ năng hơn
trở thành người kĩ sư thực thụ, từ đó chung em có nhiều kinh nghiệm hơn khi bước
vào môi trường làm việc trong tương lai. Do kiến thức còn hạn hẹp, nên thực hiện đồ
án nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế vì thế em rất mong có
được sự góp ý và nhắc nhờ từ thầy và các bạn để có thể hồn thiện đề tài của mình
hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Đặng Phước Vinh đã giúp đỡ chúng em rất
nhiều trong quá trình tìm hiểu ,thiết kế và hồn thành đề tài đồ án này.

Nhóm sinh viên thực hiện
Nguyễn Đăng Hùng
Vũ Minh Tân

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Hùng
Vũ M inh Tân

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh


Thiết kế và chế tạo Robot hái dâu tự động

Chương 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Tính cấp thiết của đề tài
1.1.1 Đặt vấn đề
Trồng dâu tây rất vất vả, địi hỏi nhiều cơng lao động để xử lý khối lượng
lớn công việc từ lúc cây dâu non mới được đưa xuống đất đến lúc thu hoạch trái.
Ước tính, trung bình mỗi luống dâu cần đến 2.000 $ Mỹ, tức hơn 40 triệu đồng Việt
Nam chi phí cho nhân cơng chăm sóc và thu hoạch. Con số này cao gấp 70 lần so
với trồng lúa. Đó cũng là lý do để người ta nghĩ đến việc cơ giới hóa ở các nông
trại trồng dâu.

C
C

Hiện nay các nơi trồng dâu tây ở Đà Lạt, máy tự động thu hoạch hoa trái ít được
sử dụng, đa số là dung tay để hái dẫn tới việc nắng suất chưa cao, ảnh hưởng nhiều

R

L
T.

đến sức khỏe của người nông dân.

Với mục tiêu này, các nhà khoa học đã phát triển một loại robot hái dâu. Robot

DU

có thể đảm nhận 2/3 khối lượng cơng việc thu hoạch dâu cho người nơng dân.
1.1.2 Mục đích nghiên cứu

Để tối ưu hóa năng suất thu hoạch cây trồng và đạt được kết quả tốt nhất cho
trang trại thì những máy tự động rất cần thiết trong thời buổi hiện nay. Máy hái dâu
tây được thiết kế tạo ra sự đơn giản trong khâu thu hoạch, khả năng làm việc nhanh
nhẹn.
Dựa trên cơng nghệ xử lí ảnh, hệ thống camera được gắn trên các cánh tay hái dâu
tây.Trong q tình hái, máy sẽ phân tích hình dạng và màu sắc của từng loại quả:
Các quả chín quả gần chín và chưa chín, phân biệt những quả dâu tây và đáp ứng
các tiêu chuẩn chất lượng. Các trái dâu được lựa chọn trực tiếp trên các cánh tay
hái dâu, hệ thống cánh tay hái dâu này được điều khiển thơng qua bộ điều khiển
giao tiếp với máy tính tự động hái những quả chín.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Hùng
Vũ M inh Tân

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
1

Thiết kế và chế tạo Robot hái dâu tự động

1.2 Ý tưởng thiết kế robot hái dâu tự động
Mơ hình trồng dâu tây ở một số nơi trên nước ta

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.1 Hình ảnh dâu tây được trồng thành luống

Hình 1.2 Hình ảnh trồng dâu tây trên giàn
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Hùng
Vũ M inh Tân

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
2


Thiết kế và chế tạo Robot hái dâu tự động

➢

Khác với nước ta, trên thế giới hiện nay máy thu hoạch tự động được ứng

dụng và sử dụng rộng rãi trông nông nghiệp trồng trọt đặc biệt là thu hoạch dâu
tây. Rất nhiều loại máy dâu tây được ra đời nhằm thích hợp cho mọi khu vườn
trồng.

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.3 Robot hái dâu ở Vương quốc Anh

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Hùng
Vũ M inh Tân

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
3


Thiết kế và chế tạo Robot hái dâu tự động

Máy hái dâu được sử dụng rộng rãi tại các vườn trồng dâu tây trên thế giới

C
C

R

L
T.

DU

Hình 1.4 Robot hái dâu ở Tây Ban Nha

Hình 1.5 Robot hái dâu thơng minh ở Nhật Bản

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Hùng
Vũ M inh Tân

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
4


Thiết kế và chế tạo Robot hái dâu tự động

Máy hái dâu được sử dụng rộng rãi tại các vườn trồng dâu tây trên thế giới

C
C

R
L
T.

Hình 1.6 Hình ảnh robot đang nhận diện màu sắc

DU

Hình 1.7 Robot di chuyển nhẹ nhàng theo thanh ray

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Hùng
Vũ M inh Tân

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
5


Thiết kế và chế tạo Robot hái dâu tự động

Ta chọn phương án robot hái dâu di chuyển trên luống như Hình 1.4 vì:
Ưu điểm: - Phù hợp với mơ hình trồng dâu tây ở nước ta
- Có thể hái được nhiều quả cùng lúc
Nhược điểm: - Di chuyển cồng kềnh, không linh hoạt

C
C

R
L
T.

DU

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Hùng
Vũ M inh Tân

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh

6


Thiết kế và chế tạo Robot hái dâu tự động

Chương 2 : TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ

2.1 Lựa chọn phương án và tính tốn thiết kế robot
2.1.1 Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu bánh xe di chuyển
Để dễ dàng đi qua luống dâu có kích thước như hình bên dưới , ta cần thiết kế
robot có kích thước lớn, 2 bánh xe có khoảng cách đủ rộng để có thể di chuyển
trên những đường luồng đất xen kẽ các luống dâu.

C
C

R
L
T.

DU

Hình 2.1 Kích thước các luống dâu
➢ Yêu cầu đặt ra là làm thế nào để quay được những cần quay đó để robot hoạt
động ổn định, độ cứng vững tốt và cơ cấu đơn giản, hiệu quả, kinh tế

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Hùng
Vũ M inh Tân

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh

7


Thiết kế và chế tạo Robot hái dâu tự động

2.1.1.1 Phương án 1: Thiết kế một động cơ truyền mô men cho một bánh xe thơng qua
một bộ truyền ngồi.
➢ Phương án này sử dụng 1 động cơ điều khiển làm quay 1 bánh xe thơng qua
một truyền ngồi, ví dụ ở đây ta sử dụng bộ truyền xích thì ta có sơ đồ động
như sau:

C
C

R
L
T.

DU

Hình 2.2 Sơ đồ động học phương án dùng một động cơ truyền mô men cho một bánh
xe thơng qua một bộ truyền xích
➢ Ưu điểm:
-

Lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ.

-

Khơng có hiện tượng trượt.

-

Có thể truyền với khoảng cách trục lớn

➢ Nhược điểm:
-

Bản lề xích bị mịn nên gây tải trọng động, ồn.

-

Phải bơi trơn thường xun.

-

Phải có cơ cấu điều chỉnh căng xích

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Hùng
Vũ M inh Tân

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
8


Thiết kế và chế tạo Robot hái dâu tự động

2.1.1.2 Phương án 2: Thiết kếm một động cơ truyền mô men cho một bánh xe khơng
thơng qua bộ truyền ngồi
➢ Phương án này sử dụng một động cơ điều khiển làm quay một bánh xe khơng

thơng qua bộ truyền ngồi

C
C

R
L
T.

DU

Hình 2.3 Sơ đồ động học phương án dùng một động cơ truyền mô men cho một bánh
xe không thông qua bộ truyền ngồi
➢ Ưu điểm:
-

Bố trí đơn giản, dễ lắp đặt.

-

Khơng cần sử dụng bộ truyền ngồi, động cơ được tích hợp bộ truyền
trục vít bánh vít nên ít tốn kém hơn.

➢ Nhược điểm:
-

Hiệu suất thấp

-

Nhiệt sinh nhiều do vận tốc trượt lớn nên tuổi thọ của bộ truyền thấp

-

Bánh vít sử dụng vật liệu bằng nhựa nên tuổi thọ thấp hơn dễ bị hỏng
hơn so với sử dụng vật liệu đồng thanh.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Hùng
Vũ M inh Tân

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
9


Thiết kế và chế tạo Robot hái dâu tự động

2.1.1.3 Phương án 3: Thiết kế môt động cơ truyền mô men cho hai bánh xe thơng qua
một bộ truyền ngồi
➢ Phương án này sử dụng một động cơ điều khiển làm quay hai bánh xe thơng
qua bộ truyền ngồi, ví dụ ở đây ta sử dụng bộ truyền bánh răng trụ thẳng

C
C

R
L
T.

DU

Hình 2.4 Sơ đồ động học phương án dùng một động cơ truyền mô men cho hai bánh
xe không thơng qua bộ truyền bánh răng
➢ Ưu điểm:
-

Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn.
Làm việc tin cậy, tuổi thọ cao.

-

Tỷ số truyền không đổi.

➢ Nhược điểm:
-

Chế tạo phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao.

-

Gây ồn khi vận tốc lớn.

-

Khơng phù hợp với mơ hình trồng râu ở nước ta.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Hùng
Vũ M inh Tân

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
10

Thiết kế và chế tạo Robot hái dâu tự động

 Kết luận: So sánh ưu, nhược điểm giữa các phương án trên, nhóm nhận thấy
phương án 3 khơng phù hợp để thiết kế cho robot hái dâu, phương án 1 với bộ
truyền xích có ưu điểm có thể linh hoạt điều chỉnh bánh xích, mơ men truyền
lớn hơn dẫn đến tiết kiệm được chi phí mua động cơ. Chọn phương án 1.
2.1.2 Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu chấp hành
Để việc hái dâu tây hiệu quả thì cơ cấu hái phải hợp lí cũng như có thể đạt được
năng suất cao.
➢ Yêu cầu đặt ra: Lựa chọn phương án thiết kế tối ưu nhất thể hiện độ linh hoạt,
chính xác, cơ cấu cứng vững và tiết kiệm kinh phí gia cơng nhất.
2.1.2.1 Phương án 1: Cơ cấu tọa độ Decac

C
C

Là tay máy có 3 chuyển động cơ bản tịnh tiến theo phương của các trục hệ tọa
độ gốc (cấu hình TTT). Khơng gian làm việc của bàn tay có dạng khối chữ

R
L
T.

nhật.

DU

Hình 2.5 Sơ đồ động học cơ cấu tọa độ Decac

➢ Ưu điểm:
- Di chuyển tay máy khá linh hoạt.
➢ Nhược điểm:
-

Cơ cấu chưa cứng vững.

-

Hoạt động rườm rà, tốn nhiều khơng gian

-

Khó thiết kế bộ truyền phù hợp.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Hùng
Vũ M inh Tân

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
11