Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo robot leo tường, trần nhà

• Tác giả: Huỳnh Nguyễn Hoàng
• Người hướng dẫn: TS. Hồ Minh Phương
• Trường học: Trường Đại Học
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế Robot Leo Tường Và Trần Nhà Hiệu Quả
• Loại tài liệu: Luận Văn
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU, CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ĐÃ CÔNG BỐ
• 1.1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu
• 1.1.2. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố
• 1.1.2.1. Kết quả nghiên cứu trong nước
• 1.1.2.2. Kết quả nghiên cứu ngoài nước
• 1.2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
• 1.3. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
• 1.3.1. Nhiệm vụ của đề tài
• 1.3.2. Giới hạn của đề tài
• 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. LÝ THUYẾT VÀ ỨNG DỤNG PHƯƠNG TRÌNH BERNOULLI
• 2.1.1. Phương trình Bernoulli
• 2.1.2. Thiết kế thử nghiệm ứng dụng phương trình Bernoulli
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ CẤU HÚT
• 3.1. CHỌN VẬT LIỆU
• 3.2. THIẾT KẾ CƠ CẤU HÚT
• 3.3. MÔ PHỎNG THIẾT KẾ Ở MỤC 3.2 VỚI PHẦN MỀM ANSYS
• 3.3.1. Mô hình hóa và phân tích dữ kiện bài toán
• 3.3.2. Các bước tiến hành mô phỏng với phần mềm Ansys
• 3.4. CẢI TIẾN THIẾT KẾ CHO CƠ CẤU HÚT
• 3.4.1. Phân tích và cải tiến tính công nghệ
• 3.4.2. Cải tiến về kết cấu, hình dáng cho cơ cấu hút
• 3.4.2.1. Phương án 1: thay đổi vị trí đặt miệng vòi theo phương đứng ở 2 vị trí
• 3.4.2.2. Phương án 2: thay đổi vị trí đặt miệng vòi theo phương ngang ở 3 vị trí
• 3.4.2.3. Phương án 3: thay đổi hình dáng miệng vòi
• 3.4.2.4. Nhận xét, phân tích và kết luận
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ROBOT LEO TƯỜNG
• 4.1. CHỌN HỆ THỐNG BÁNH DẪN GIÚP ROBOT DI CHUYỂN
• 4.1.1. Bánh xe tiêu chuẩn (Standard Wheels)
• 4.1.2. Bánh xe đa hướng (Omnidirectional Wheels)
• 4.1.3. Một số ký hiệu về các loại bánh xe
• 4.1.4. Những phương án bố trí hệ thống bánh dẫn và ứng dụng thực tế
• 4.1.5. Phân tích và chọn hệ thống bánh dẫn cho robot leo tường
• 4.2. CHỌN BỘ TRUYỀN ĐỘNG CHO TRỤC BÁNH XE
• 4.3. PHƯƠNG ÁN LẮP ĐẶT CƠ CẤU HÚT VÀO THÂN ROBOT
• 4.4. CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG CHO TRỤC BÁNH XE
• 4.4.1. Tính công suất động cơ
• 4.4.2. Tính số vòng quay và mô men xoắn cho động cơ
• 4.5. THIẾT KẾ CƠ CẤU QUÉT TƯỜNG
• 4.5.1. Thiết kế hình dáng, kết cấu
• 4.5.2. Tính chọn động cơ dẫn động cơ cấu chổi quét
• 4.6. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC ROBOT
• 4.6.1. PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CỦA ROBOT
• 4.6.2. SỰ TRƯỢT CỦA BÁNH ĐAI (XÍCH) KHI ROBOT CHUYỂN HƯỚNG
• 5. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN
• 5.1. CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN VÀ XÁC ĐỊNH CHỨC NĂNG CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN
• 5.2. THIẾT KẾ MẠCH
• 5.2.1. Cách kiểm tra IC Phát mã lệnh (SM6136) và IC chấp hành (SM6135)
• 5.2.2. Mạch phát sóng vô tuyến điều khiển năm chức năng
• 5.2.3. Mạch thu sóng vô tuyến điều khiển năm chức năng
• 5.2.4. Hoạt động của cầu khuếch đại dùng để cấp dòng cho các motor DC
• 5.3. LẮP MẠCH VÀ KIỂM TRA
• 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu thiết kế robot leo tường và trần nhà

Nghiên cứu thiết kế robot leo tường và trần nhà đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ tự động hóa. Robot này không chỉ giúp giảm bớt sức lao động của con người mà còn thực hiện các nhiệm vụ khó khăn như lau chùi và quét dọn ở những vị trí cao. Tuy nhiên, việc thiết kế một robot có khả năng bám chắc trên các bề mặt khác nhau vẫn là một thách thức lớn. Các phương pháp hiện tại như hút chân không hay sử dụng keo dính đều có những hạn chế nhất định.

1.1. Tình hình nghiên cứu robot leo tường trong và ngoài nước

Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trên toàn cầu về robot leo tường. Các công trình nghiên cứu trong nước như robot lau kính nhà cao tầng đã đạt được những thành công nhất định. Trong khi đó, các nghiên cứu quốc tế như robot City-Climber và Stickybot cũng đã cho thấy tiềm năng lớn trong việc ứng dụng công nghệ này.

1.2. Các ứng dụng tiềm năng của robot leo tường

Robot leo tường có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như lau chùi cửa kính, sơn tường, và thậm chí là quan sát từ trên cao. Những ứng dụng này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn đảm bảo an toàn cho con người khi thực hiện các công việc ở độ cao.

II. Những thách thức trong thiết kế robot leo tường và trần nhà

Thiết kế robot leo tường và trần nhà gặp phải nhiều thách thức, đặc biệt là trong việc tạo ra cơ cấu bám chắc chắn. Các bề mặt không đồng nhất, vết nứt và khe hở nhỏ là những yếu tố gây khó khăn cho robot. Hơn nữa, việc không làm bẩn bề mặt tường cũng là một yêu cầu quan trọng.

2.1. Vấn đề bám dính trên các bề mặt khác nhau

Robot cần phải có khả năng bám dính trên nhiều loại bề mặt như tường gạch, kính, và kim loại. Các phương pháp hiện tại như hút chân không hay sử dụng keo dính đều có những hạn chế, đặc biệt là khi gặp phải bề mặt không đồng nhất.

2.2. Giải pháp cho vấn đề bám dính

Một trong những giải pháp tiềm năng là sử dụng phương pháp hút không tiếp xúc, giúp tạo ra vùng áp suất thấp mà không cần tiếp xúc trực tiếp với bề mặt. Phương pháp này có thể giải quyết được nhiều vấn đề hiện tại trong thiết kế robot leo tường.

III. Phương pháp nghiên cứu thiết kế robot leo tường hiệu quả

Phương pháp nghiên cứu thiết kế robot leo tường bao gồm việc áp dụng lý thuyết Bernoulli để phát triển cơ cấu hút. Việc mô phỏng dòng khí và thử nghiệm thực tế sẽ giúp tối ưu hóa thiết kế và cải thiện hiệu suất của robot.

3.1. Ứng dụng lý thuyết Bernoulli trong thiết kế

Lý thuyết Bernoulli cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc thiết kế cơ cấu hút. Việc áp dụng lý thuyết này giúp tạo ra lực hút cần thiết để robot có thể bám chắc vào bề mặt.

3.2. Mô phỏng và thử nghiệm thiết kế

Sử dụng phần mềm mô phỏng như Ansys để kiểm tra và tối ưu hóa thiết kế cơ cấu hút. Các thử nghiệm thực tế sẽ giúp đánh giá hiệu suất và khả năng hoạt động của robot trong môi trường thực tế.

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

Kết quả nghiên cứu cho thấy robot leo tường có thể hoạt động hiệu quả trên nhiều loại bề mặt khác nhau. Các thử nghiệm đã chứng minh rằng phương pháp hút không tiếp xúc có thể tạo ra lực bám dính mạnh mẽ mà không làm bẩn bề mặt.

4.1. Kết quả thử nghiệm thực tế

Các thử nghiệm cho thấy robot có thể leo lên tường và trần nhà một cách ổn định. Lực hút được tạo ra từ cơ cấu hút đã chứng minh tính hiệu quả trong việc bám dính trên các bề mặt khác nhau.

4.2. Ứng dụng trong thực tế

Robot leo tường có thể được ứng dụng trong các công việc như lau chùi cửa kính, sơn tường, và quét dọn trần nhà. Những ứng dụng này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn đảm bảo an toàn cho con người.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai cho robot leo tường

Nghiên cứu thiết kế robot leo tường và trần nhà mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực tự động hóa. Với những tiến bộ trong công nghệ, robot có thể trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày.

5.1. Tương lai của robot leo tường

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, robot leo tường có thể được cải tiến để thực hiện nhiều nhiệm vụ phức tạp hơn. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc nâng cao khả năng tự động hóa và tính linh hoạt của robot.

5.2. Những thách thức cần vượt qua

Mặc dù đã đạt được nhiều thành tựu, nhưng vẫn còn nhiều thách thức cần giải quyết như khả năng hoạt động trên các bề mặt không đồng nhất và việc tối ưu hóa thiết kế để giảm trọng lượng robot.