Thiết Kế Robot 4 Bậc Tự Do Mô Phỏng Chuyển Động Trên Tàu Thủy

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

1. TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH

1.1. Yêu cầu xây dựng mô hình

1.2. Biểu diễn phương hướng của vật thể

2. TỔNG QUAN VỀ ROBOT

2.1. Giới thiệu và phân loại robot

2.1.1. Phân loại theo dạng hình học của không gian hoạt động

2.1.2. Phân loại theo thế hệ

2.1.3. Phân loại theo nguồn dẫn động

2.1.4. Phân loại theo kết cấu động học

2.2. Robot song song và ứng dụng

3. THIẾT KẾ CƠ KHÍ

3.1. TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN MÔ HÌNH

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

3.1.2. Lựa chọn mô hình robot song song

3.1.3. Mô hình robot song song 4 bậc tự do

3.2. THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

3.2.1. Giới thiệu phần mềm Solidworks

3.2.2. Thiết kế, mô phỏng và chế tạo

4. THIẾT KẾ ĐIỆN TỬ. THIẾT KẾ, LỰA CHỌN THIẾT BỊ

4.1. Tính toán, lựa chọn động cơ

4.2. Tính toán, lựa chọn encoder

4.3. Cảm biến chuyển động MPU 6050

4.4. Bộ KIT điều khiển Arduino MEGA 2560

4.5. Mạch điều khiển động cơ DC. MẠCH ĐIỆN VÀ CÁCH GHÉP NỐI

5. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN. THUẬT TOÁN PID VÀ BỘ LỌC SỐ

5.1. Thuật toán PID

5.1.1. Giới thiệu về thuật toán PID

5.1.2. Ứng dụng điều khiển PID cho robot 4 bậc tự do

5.1.3. Lựa chọn bộ thông số PID

5.1.4. Thử nghiệm thực tế bộ thông số PID

5.2. Bộ lọc số

5.2.1. Bộ lọc số Kalman

5.2.2. Bộ lọc số Complementary

6. KẾT QUẢ THỰC TẾ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN

6.1. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM THỰC TẾ

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

6.1.2. Thử nghiệm giá trị bước dịch chuyển

6.1.3. Thử nghiệm bám vị trí của động cơ

6.2. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN

6.2.1. Đối với thiết kế cơ khí

6.2.2. Đối với thiết kế điện tử

6.2.3. Đối với thiết kế chương trình điều khiển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về thiết kế robot 04 bậc tự do trên tàu thủy

Robot 04 bậc tự do là một trong những sản phẩm công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử. Việc thiết kế và chế tạo robot này nhằm mục đích mô phỏng chuyển động trên tàu thủy, giúp kiểm tra và tối ưu hóa các thiết bị trong điều kiện thực tế. Hệ thống này không chỉ phục vụ cho nghiên cứu mà còn có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

1.1. Ý nghĩa của robot tự động trong ngành hàng hải

Robot tự động đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả hoạt động của các phương tiện giao thông trên biển. Chúng giúp giảm thiểu rủi ro và tiết kiệm chi phí cho các thử nghiệm thực tế.

1.2. Các ứng dụng của robot 04 bậc tự do

Robot 04 bậc tự do có thể được sử dụng để mô phỏng các chuyển động phức tạp trên tàu thủy, từ đó hỗ trợ trong việc kiểm tra và phát triển các thiết bị công nghệ mới.

II. Thách thức trong việc thiết kế robot mô phỏng chuyển động

Việc thiết kế robot mô phỏng chuyển động trên tàu thủy gặp nhiều thách thức, từ việc lựa chọn linh kiện đến việc lập trình điều khiển. Các yếu tố như độ chính xác, độ bền và khả năng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt là rất quan trọng.

2.1. Khó khăn trong việc lựa chọn linh kiện

Linh kiện như động cơ, cảm biến và bộ điều khiển cần phải được lựa chọn cẩn thận để đảm bảo tính ổn định và hiệu suất cao cho robot.

2.2. Thách thức trong lập trình điều khiển robot

Lập trình điều khiển cho robot 04 bậc tự do yêu cầu kiến thức sâu về các thuật toán điều khiển như PID và các phương pháp lọc số để đảm bảo robot hoạt động chính xác.

III. Phương pháp thiết kế robot 04 bậc tự do hiệu quả

Để thiết kế robot 04 bậc tự do, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng và các công cụ thiết kế cơ khí là rất cần thiết.

3.1. Sử dụng phần mềm Solidworks trong thiết kế

Phần mềm Solidworks giúp tạo ra các mô hình 3D chính xác, từ đó dễ dàng kiểm tra và điều chỉnh thiết kế trước khi chế tạo thực tế.

3.2. Lựa chọn động cơ và cảm biến phù hợp

Việc lựa chọn động cơ và cảm biến là rất quan trọng để đảm bảo robot có thể thực hiện các chuyển động chính xác và linh hoạt.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của robot

Kết quả nghiên cứu cho thấy robot 04 bậc tự do có khả năng mô phỏng chuyển động trên tàu thủy một cách hiệu quả. Các thử nghiệm thực tế đã chứng minh tính khả thi và ứng dụng của robot trong các lĩnh vực khác nhau.

4.1. Thử nghiệm thực tế và đánh giá hiệu suất

Các thử nghiệm thực tế cho thấy robot hoạt động ổn định và đáp ứng tốt các yêu cầu đặt ra trong mô phỏng chuyển động.

4.2. Ứng dụng trong nghiên cứu và phát triển

Robot 04 bậc tự do có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau, từ hàng hải đến công nghệ thông tin.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của robot 04 bậc tự do

Robot 04 bậc tự do không chỉ là một sản phẩm công nghệ mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn. Tương lai của robot này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho ngành hàng hải và các lĩnh vực liên quan.

5.1. Triển vọng phát triển công nghệ robot

Công nghệ robot sẽ tiếp tục phát triển, mở rộng khả năng ứng dụng và cải thiện hiệu suất trong các lĩnh vực khác nhau.

5.2. Hướng đi mới cho nghiên cứu robot tự động

Nghiên cứu về robot tự động sẽ tiếp tục được đẩy mạnh, với mục tiêu tạo ra các sản phẩm tiên tiến hơn, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

Luận Văn Thạc Sĩ: Thiết Kế và Chế Tạo Robot 4 Bậc Tự Do Mô Phỏng Chuyển Động Trên Tàu Thủy