THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT 04 BẬC TỰ DO MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG TRÊN TÀU THỦY

Robot 4 bậc tự do là một trong những mô hình robot song song được thiết kế xây dựng để đáp ứng yêu cầu mô hình hóa, mô phỏng lại các chuyển động thực tế trên tàu thuyền, máy bay, các phương tiện giao thông ... Với hiệu quả rất lớn trong thực tiễn để phục vụ mục đích nghiên cứu, diễn tập, giải trí thì hệ thống robot 4 bậc tự do ngày càng được ứng dụng nhiều hơn nữa. Cụ thể trong đề tài này, hệ thống robot 4 bậc tự do được sử dụng để mô phỏng lại chuyển động trên tàu thủy với mục đích kiểm tra, hoàn thiện các tính năng hoạt động; chạy thử kiểm định các thiết bị trong điều kiện chuyển động với các thông số khác nhau tại phòng thí nghiệm. Việc chế tạo hệ thống robot này là rất cần thiết để phục vụ các nghiên cứu chạy thử nghiệm hệ thống trong phòng thí nghiệm trước khi cho vận hành trong điều kiện thực tế để kiểm soát và tối ưu được các thông số của thiết bị.

NỘI DUNG:

1.1. TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH ........................................................... 3

Yêu cầu xây dựng mô hình .............................................................................. 3

Biểu diễn phương hướng của vật thể ............................................................... 4

1.2. TỔNG QUAN VỀ ROBOT ...................................................................................... 5

Giới thiệu và phân loại robot ............................................................................ 5

1.2.1.a. Phân loại theo dạng hình học của không gian hoạt động ................. 5

1.2.1.b. Phân loại theo thế hệ ......................................................................... 6

1.2.1.c. Phân loại theo nguồn dẫn động......................................................... 6

1.2.1.d. Phân loại theo kết cấu động học ....................................................... 7

Robot song song và ứng dụng .......................................................................... 7

THIẾT KẾ CƠ KHÍ .................................................................................................... 9

2.1. TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN MÔ HÌNH ................................................................... 9

Đánh giá các mô hình robot có sẵn trên thị trường .......................................... 9

Lựa chọn mô hình robot song song ................................................................ 10

Mô hình robot song song 4 bậc tự do ............................................................. 11

2.2. THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ..................................................................................... 13

Giới thiệu phần mềm Solidworks ................................................................... 13

Thiết kế, mô phỏng và chế tạo ....................................................................... 14

THIẾT KẾ ĐIỆN TỬ ................................................................................................ 17

3.1. THIẾT KẾ, LỰA CHỌN THIẾT BỊ ..................................................................... 17

Tính toán, lựa chọn động cơ ........................................................................... 17

Tính toán, lựa chọn encoder ........................................................................... 19

Cảm biến chuyển động MPU 6050 ................................................................ 20

ii

Bộ KIT điều khiển Arduino MEGA 2560...................................................... 21

Mạch điều khiển động cơ DC ........................................................................ 23

Nguồn điện ..................................................................................................... 24

3.2. MẠCH ĐIỆN VÀ CÁCH GHÉP NỐI ................................................................... 25

THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ....................................................... 27

4.1. SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN ........................................................................................... 27

4.2. THUẬT TOÁN PID VÀ BỘ LỌC SỐ .................................................................. 28

Thuật toán PID ............................................................................................... 28

4.2.1.a. Giới thiệu về thuật toán PID ........................................................... 28

4.2.1.b. Ứng dụng điều khiển PID cho robot 4 bậc tự do ............................ 31

4.2.1.c. Lựa chọn bộ thông số PID .............................................................. 32

4.2.1.d. Thử nghiệm thực tế bộ thông số PID ............................................. 34

Bộ lọc số ......................................................................................................... 41

4.2.2.a. Bộ lọc số Kalman ........................................................................... 42

4.2.2.b. Bộ lọc số Complementary .............................................................. 42

KẾT QUẢ THỰC TẾ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................ 44

5.1. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM THỰC TẾ ................................................................. 44

Thử nghiệm tốc độ xử lý của vi điều khiển.................................................... 44

Thử nghiệm giá trị bước dịch chuyển ............................................................ 44

Thử nghiệm bám vị trí của động cơ ............................................................... 45

5.2. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ....................................................................... 47

Đối với thiết kế cơ khí .................................................................................... 48

Đối với thiết kế điện tử................................................................................... 48

Đối với thiết kế chương trình điều khiển ....................................................... 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 50

PHỤ LỤC

LINK DOWNLOAD

NỘI DUNG: