Đồ án nghiên cứu chế tạo cơ cấu điều khiển hỗ trợ dừng và đỗ xe trên xe máy tại HCMUTE

Nghiên cứu và chế tạo cơ cấu điều khiển hỗ trợ dừng và đỗ xe trên xe máy là một… 134 trang · Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh · 2024.

• Tác giả: Hoàng Gia Huy
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Quang Trãi
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
• Đề tài: Nghiên Cứu và Chế Tạo Cơ Cấu Điều Khiển Hỗ Trợ Dừng và Đỗ Xe Trên Xe Máy
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Giới thiệu chung
• 2.2. Lịch sử phát triển của xe máy
• 2.3. Phân loại xe máy
• 2.4. Cấu tạo tổng quát của xe gắn máy Wave Alpha đời 2017
• 2.4.1. Kết cấu khung sườn xe máy Wave Alpha 2017
• 2.4.2. Thông số kỹ thuật xe Wave Alpha 2017
• 2.4.3. Hệ thống khởi động điện
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH
• 3.1. Motor nâng hạ kính ô tô
• 3.2. Công tắc hành trình AZ – 7121
• 3.3. Linh kiện điện tử. Mạch Arduino Nano
• 3.4. Tính toán bản cho cơ cấu
• 3.4.1. Xác định trọng lượng xe và tải trọng
• 3.4.2. Phần mềm Arduino IDE
• 3.4.3. Lập trình điều khiển
• 3.5. Thiết kế mạch điều khiển cơ cấu
• 4. CHƯƠNG 4: VẬN HÀNH
• 4.1. Phân tích tính an toàn của cơ cấu
• 4.2. Đối với người dùng
• 4.3. So sánh sự khác biệt và tính an toàn khi xe lắp và không lắp cơ cấu hỗ trợ điều khiển dừng và đỗ
• 4.4. Kết quả thực nghiệm
• 4.4.1. Khi dựng chống đứng cho xe chạy tới chỗ
• 4.4.2. Khi cho xe di chuyển trên đoạn đường thẳng
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
• 5.1. Hướng phát triển
• 5.2. Phần lập trình điều khiển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Cơ Cấu Điều Khiển Hỗ Trợ Dừng và Đỗ Xe Trên Xe Máy

Nghiên cứu và chế tạo cơ cấu điều khiển hỗ trợ dừng và đỗ xe trên xe máy là một lĩnh vực đang thu hút sự quan tâm lớn trong ngành công nghệ kỹ thuật ô tô. Với sự gia tăng số lượng xe máy tại Việt Nam, việc cải thiện tính an toàn và tiện ích cho người sử dụng là rất cần thiết. Cơ cấu điều khiển này không chỉ giúp người lái dễ dàng hơn trong việc dừng và đỗ xe mà còn giảm thiểu nguy cơ tai nạn giao thông.

1.1. Lý Do Cần Thiết Nghiên Cứu Cơ Cấu Điều Khiển

Sự gia tăng số lượng xe máy và tình trạng giao thông phức tạp đã tạo ra nhiều thách thức cho người lái. Việc nghiên cứu cơ cấu điều khiển hỗ trợ dừng và đỗ xe giúp nâng cao an toàn và giảm thiểu rủi ro cho người sử dụng.

1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu Cơ Cấu Điều Khiển

Mục tiêu chính của nghiên cứu này là phát triển một hệ thống hỗ trợ dừng và đỗ xe thông minh, giúp người lái dễ dàng hơn trong việc điều khiển xe máy, đặc biệt là trong các tình huống khó khăn.

II. Vấn Đề và Thách Thức Trong Việc Dừng và Đỗ Xe Trên Xe Máy

Việc dừng và đỗ xe trên xe máy thường gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là đối với những người có hạn chế về khả năng điều khiển. Các vấn đề như mất thăng bằng, không đủ sức mạnh để giữ xe, và không gian đỗ xe hạn chế là những thách thức lớn. Những vấn đề này không chỉ ảnh hưởng đến sự an toàn của người lái mà còn gây ra tình trạng ùn tắc giao thông.

2.1. Những Khó Khăn Khi Dừng và Đỗ Xe

Người lái xe máy thường gặp khó khăn trong việc giữ thăng bằng khi dừng hoặc đỗ xe, đặc biệt là trên các bề mặt không bằng phẳng. Điều này có thể dẫn đến tai nạn và gây nguy hiểm cho người tham gia giao thông.

2.2. Tác Động Của Các Vấn Đề Đến An Toàn Giao Thông

Các vấn đề liên quan đến việc dừng và đỗ xe không chỉ ảnh hưởng đến người lái mà còn có thể gây ra tai nạn cho những người tham gia giao thông khác. Việc cải thiện hệ thống hỗ trợ dừng và đỗ xe là rất cần thiết để giảm thiểu rủi ro.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Cơ Cấu Điều Khiển Hỗ Trợ Dừng và Đỗ Xe

Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc khảo sát các công nghệ hiện có, thiết kế và chế tạo mô hình thử nghiệm. Các công nghệ như cảm biến, mạch điều khiển và phần mềm lập trình sẽ được áp dụng để phát triển hệ thống hỗ trợ dừng và đỗ xe. Việc thử nghiệm mô hình sẽ giúp đánh giá hiệu quả và tính khả thi của hệ thống.

3.1. Khảo Sát Công Nghệ Hiện Có

Nghiên cứu sẽ bắt đầu bằng việc khảo sát các công nghệ hiện có trong lĩnh vực hỗ trợ dừng và đỗ xe, từ đó rút ra những bài học kinh nghiệm và cải tiến cho hệ thống mới.

3.2. Thiết Kế và Chế Tạo Mô Hình Thử Nghiệm

Mô hình thử nghiệm sẽ được thiết kế dựa trên các tiêu chí an toàn và hiệu quả. Việc chế tạo mô hình sẽ giúp kiểm tra tính khả thi của các giải pháp đã đề xuất.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Cơ Cấu Điều Khiển Hỗ Trợ Dừng và Đỗ Xe

Hệ thống hỗ trợ dừng và đỗ xe có thể được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn, giúp người lái xe máy dễ dàng hơn trong việc điều khiển xe. Các ứng dụng này không chỉ giúp nâng cao an toàn mà còn tiết kiệm thời gian và công sức cho người sử dụng. Hệ thống cũng có thể được tích hợp vào các loại xe máy hiện đại để nâng cao tính cạnh tranh.

4.1. Lợi Ích Của Hệ Thống Hỗ Trợ

Hệ thống hỗ trợ dừng và đỗ xe giúp người lái xe tiết kiệm thời gian và công sức, đồng thời giảm thiểu nguy cơ tai nạn giao thông. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh giao thông ngày càng phức tạp.

4.2. Tích Hợp Vào Các Loại Xe Máy Hiện Đại

Hệ thống có thể được tích hợp vào các loại xe máy hiện đại, giúp nâng cao tính năng và sự tiện lợi cho người sử dụng. Việc này không chỉ cải thiện trải nghiệm lái xe mà còn tạo ra giá trị gia tăng cho sản phẩm.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Nghiên Cứu Cơ Cấu Điều Khiển

Nghiên cứu và chế tạo cơ cấu điều khiển hỗ trợ dừng và đỗ xe trên xe máy là một bước tiến quan trọng trong việc nâng cao an toàn giao thông. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giải pháp sáng tạo và hiệu quả hơn, góp phần cải thiện chất lượng cuộc sống cho người dân.

5.1. Đánh Giá Kết Quả Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ thống hỗ trợ dừng và đỗ xe có thể cải thiện đáng kể tính an toàn và tiện ích cho người lái xe máy. Việc này mở ra nhiều cơ hội cho các nghiên cứu tiếp theo.

5.2. Hướng Phát Triển Trong Tương Lai

Trong tương lai, nghiên cứu có thể mở rộng ra các lĩnh vực khác như xe điện hoặc xe tự lái, nhằm nâng cao hơn nữa tính an toàn và hiệu quả trong giao thông.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Xe máy là phương tiện giao thông phổ biến hàng đầu trong đời sống hàng ngày tại Việt Nam. Tuy nhiên, việc điều khiển xe máy trong các tình huống dừng và đỗ, đặc biệt ở dải tốc độ thấp hoặc khi thân xe bị nghiêng, vẫn là trở ngại đối với một số nhóm người điều khiển phương tiện. Khó khăn này xuất hiện rõ rệt ở người khuyết tật nhẹ (người có hạn chế chức năng vận động nhẹ) và người cao tuổi, những đối tượng thường gặp hạn chế về khả năng phản xạ và giữ thăng bằng khi xe di chuyển chậm hoặc dừng lại hẳn. Tình trạng mất thăng bằng làm gia tăng nguy cơ té ngã, chấn thương và gây áp lực tâm lý khi tham gia giao thông. Ngoài ra, người mới học lái xe cũng gặp nhiều thách thức do thiếu hụt kỹ năng xử lý trong không gian hẹp hoặc địa hình dốc, gồ ghề.

Để hỗ trợ người khuyết tật, thực tế trong nước đã xuất hiện các mẫu xe máy hai bánh hoán cải thành xe ba bánh với hai bánh sau đồng trục. Mặc dù hỗ trợ di chuyển, kết cấu này bộc lộ nhiều nhược điểm kỹ thuật: xe dễ bị lật khi vào cua hoặc đánh lái bất ngờ, đồng thời tiêu hao nhiều nhiên liệu hơn do gia tăng tải trọng bản thân và lực ma sát từ bánh xe thứ ba tiếp xúc liên tục với mặt đường. Do đó, việc nghiên cứu cơ cấu phụ trợ có khả năng thu gọn khi vận hành bình thường và chỉ hạ xuống khi dừng đỗ là một giải pháp kỹ thuật cần thiết.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định theo văn bản giao nhiệm vụ gồm 4 nội dung:

1. Khảo sát kết cấu khung sườn trên xe gắn máy.
2. Nghiên cứu cơ cấu điều khiển (cơ khí hoặc thủy lực) nâng hạ các bánh xe phụ hỗ trợ dừng đỗ cho xe máy.
3. Nghiên cứu, chế tạo hộp điều khiển điện tử (ECU) điều khiển cơ cấu dừng và đỗ xe máy.
4. Thi công mô hình hệ thống hỗ trợ dừng và đỗ xe trên xe máy thực tế.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án bao gồm: kết cấu khung sườn xe máy, cảm biến góc nghiêng, cảm biến tốc độ và các thuật toán lập trình điều khiển tự động. Về phạm vi nghiên cứu, do giới hạn về thời gian, kinh phí và nguồn lực thực hiện, nhóm tác giả tập trung vào việc thiết kế cơ cấu cơ khí nâng hạ bánh xe phụ, lập trình thuật toán điều khiển và thi công mô hình thử nghiệm thực tế trên dòng xe máy số phổ thông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài sử dụng dòng xe gắn máy Honda Wave Alpha đời 2017 làm nền tảng khảo sát kết cấu cơ sở để tính toán không gian lắp đặt và tải trọng. Các thông số kỹ thuật chính của phương tiện được nhóm tác giả tổng hợp từ tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất:

Thông số	Giá trị kỹ thuật
Kích thước tổng thể (Dài x Rộng x Cao)	1.914 mm x 688 mm x 1.075 mm
Chiều cao yên / Chiều cao gác chân	769 mm / 286 mm
Khoảng cách hai trục bánh xe	1.224 mm
Khoảng sáng gầm xe	142 mm
Khối lượng bản thân xe	97 kg
Kiểu khung xe	Dạng sống lưng (thép hợp kim cường lực)
Động cơ	Xăng 4 thì, xi-lanh đơn nằm nghiêng 80°, dung tích 109,17 cm³
Đường kính x Hành trình piston	50 mm x 55,597 mm
Công suất cực đại	6,6 kW (8,2 mã lực) tại 7.500 vòng/phút
Mô-men xoắn cực đại	8,54 N.m tại 6.000 vòng/phút
Hệ thống phân phối khí	SOHC, 2 van dẫn động bằng xích đơn
Hệ thống truyền động	Hộp số cơ khí 4 cấp số tròn, ly hợp tự động nhiều đĩa ướt
Kích thước lốp (Trước / Sau)	70/90 - 17M/C38P / 80/90 - 17M/C50P (IRC, CST, VEE)
Hệ thống phanh (Trước / Sau)	Phanh tang trống (guốc phanh giãn trong)
Dung tích bình nhiên liệu	3,7 lít

Về cơ sở tính toán sức bền, nhóm tác giả ứng dụng lý thuyết cơ học kết cấu để xác định tải trọng, mô-men xoắn động cơ chấp hành và khả năng chịu lực của khung tay nâng bằng thép kết cấu ASTM A36. Nhóm tiến hành phân tích lực cắt tại các khớp bản lề, giải phóng liên kết tại các điểm tựa chịu lực và tính toán độ dịch chuyển (chuyển vị) của hệ thống thanh dẫn dưới tác dụng của phản lực mặt đường.

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm:

• Phương pháp nghiên cứu tài liệu kỹ thuật: Thu thập và tổng hợp tài liệu chuyên ngành về kết cấu khung sườn xe hai bánh, hệ thống khởi động điện DC dùng rơ-le, nguyên lý hoạt động của cảm biến hiệu ứng Hall, cảm biến góc nghiêng và bộ vi điều khiển.
• Phương pháp thiết kế cơ khí và mô phỏng CAD: Sử dụng phần mềm thiết kế cơ khí để tạo hình các chi tiết trong môi trường Part, ráp nối trong môi trường Assembly và xuất bản vẽ kỹ thuật chi tiết trong môi trường Drawing.
• Phương pháp thực nghiệm - chế tạo: Gia công cắt gọt, hàn lắp cụm cơ khí thực tế; đấu nối mạch điện tử điều khiển công suất; nạp chương trình điều khiển và tiến hành kiểm tra vận hành hệ thống trực tiếp trên xe.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống cơ cấu hỗ trợ dừng và đỗ xe là sự kết hợp giữa hệ thống chấp hành cơ khí, mạch đo lường cảm biến và bộ điều khiển điện tử trung tâm (ECU).

Cơ cấu chấp hành cơ khí

Cơ cấu cơ khí bao gồm cụm bánh xe phụ (bánh xe đẩy) liên kết với khung sườn chính của xe thông qua hệ thống tay nâng và trục quay. Chi tiết chịu lực chính được chế tạo từ thép tấm và thép định hình ASTM A36, bao gồm:

• Cụm bát đỡ (Pad) tay nâng và bánh xe.
• Bát giằng chéo chịu lực nhằm phân tán và triệt tiêu phản lực từ mặt đất truyền lên khung sườn xe.
• Bát gắn bánh xe phụ và bát định vị công tắc hành trình.
• Động cơ chấp hành nâng hạ: Nhóm tác giả tận dụng mô-tơ nâng hạ kính cửa sổ ô tô (loại động cơ điện một chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu tích hợp sẵn hộp giảm tốc trục vít bánh vít). Động cơ này có ưu điểm kích thước nhỏ gọn, lực kéo mô-men xoắn lớn, vận hành êm và dễ dàng đảo chiều quay thông qua việc đảo cực tính điện áp cấp vào chổi than.

Hệ thống cảm biến và công tắc giới hạn

• Cảm biến tốc độ: Sử dụng cảm biến hiệu ứng Hall đầu ra dạng số (Digital Hall Sensor) hoạt động theo nguyên lý chuyển mạch Sideways Detection. Cấu tạo bên trong gồm phần tử Hall (vật liệu bán dẫn InSb hoặc GaAs), khối ổn áp tích hợp, mạch khuếch đại tín hiệu và mạch trễ Schmitt (Trigger Schmitt). Mạch trễ Schmitt có nhiệm vụ khử hiện tượng rung tiếp điểm và nhiễu tín hiệu, tạo xung vuông rõ ràng ở hai mức điện áp tương ứng với logic 0 (Low) và 1 (High) khi nam châm trên vành bánh xe quét qua mặt cảm biến.
• Cảm biến góc nghiêng: Sử dụng cảm biến góc SW250 nhằm xác định độ lệch góc của thân xe so với phương thẳng đứng khi xe chạy chậm hoặc dừng.
• Công tắc giới hạn hành trình: Sử dụng hai công tắc cơ học AZ-7121 (gồm 3 tiếp điểm COM, NO, NC) gắn tại hai vị trí giới hạn nâng cao nhất và hạ thấp nhất của tay nâng, giúp cắt nguồn động cơ kịp thời khi cơ cấu đi hết hành trình quy định.

Mạch điều khiển điện tử và thuật toán

Hộp điều khiển trung tâm được xây dựng trên nền tảng vi điều khiển Arduino Nano, lập trình bằng phần mềm Arduino IDE:

• Khối công suất: Sử dụng module 4 rơ-le (Relay) 5V để đảo chiều dòng điện nuôi mô-tơ nâng hạ kính ô tô từ nguồn ắc quy xe máy.
• Khối nguồn và bảo vệ: Mạch hạ áp sử dụng IC ổn áp xung LM2596 kết hợp cuộn cảm L1, tụ lọc nguồn Cin, đi-ốt D1 và mạch linh kiện bảo vệ (MOSFET, transistor bán dẫn có điều khiển SCR, đèn LED báo trạng thái).
• Thuật toán điều khiển: Hệ thống liên tục thu thập dữ liệu từ cảm biến vận tốc bánh xe và cảm biến góc nghiêng SW250 theo chu kỳ quét trễ thời gian 100 ms. Khi vận tốc xe giảm xuống dưới ngưỡng quy định (chuẩn bị dừng) hoặc thân xe nghiêng quá mức an toàn ở tốc độ thấp, vi điều khiển kích hoạt module rơ-le cấp điện cho mô-tơ hạ bánh xe phụ xuống tiếp đất. Khi chạm công tắc hành trình dưới, mô-tơ ngắt. Khi người lái vặn ga tăng tốc độ vượt ngưỡng dừng, hệ thống tự động điều khiển mô-tơ quay ngược lại để nâng bánh xe phụ về vị trí ẩn sát thân xe cho đến khi chạm công tắc hành trình trên.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan đề tài

Chương 1 trình bày lý do chọn đề tài xuất phát từ nhu cầu thực tiễn của người cao tuổi, người hạn chế chức năng vận động và người mới lái xe máy tại Việt Nam. Tác giả khảo sát các công trình liên quan: trong nước chủ yếu là xe máy ba bánh chế tạo cố định (dễ lật khi rẽ, tiêu hao nhiều nhiên liệu); ngoài nước có nghiên cứu hệ thống đỗ xe tự động bằng cảm biến siêu âm của Tanmay Patange, Rajesh Manthalkar, Vinayak S. hay dự án bánh phụ tháo lắp "The Able Chair" của sinh viên Đại học Stanford. Từ đó, chương đề ra mục tiêu nghiên cứu, đối tượng, phạm vi và phương pháp tiếp cận mô hình thực nghiệm.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 khái quát lịch sử phát triển của xe hai bánh từ các dòng xe Michaux-Perreaux (1860) và Reitwagen của Daimler - Maybach (1885) cho đến các dòng xe hiện đại tích hợp phun xăng điện tử (EFI) và chống bó cứng phanh (ABS). Tiếp đó, tác giả phân loại xe máy theo chu trình động cơ, kiểu dáng và dung tích xi-lanh; đồng thời trình bày cấu tạo tổng thể xe Honda Wave Alpha 2017: hệ thống phân phối khí, bôi trơn, làm mát, khung sườn ống thép chịu lực, phuộc ống lồng trước, càng sau và hệ thống khởi động điện trực tiếp dùng rơ-le và mô-tơ đề DC.

Chương 3: Thiết kế mô hình

Nội dung chương 3 tập trung vào khâu tính toán, thiết kế và chế tạo các cụm chi tiết:

• Thông số kỹ thuật của mô-tơ nâng hạ kính ô tô, công tắc hành trình cơ học AZ-7121 và cảm biến góc nghiêng SW250.
• Nguyên lý hoạt động của cảm biến Hall số, cấu trúc mạch trễ Schmitt Trigger.
• Tính toán sức bền vật liệu thép kết cấu ASTM A36, giải phóng lực cắt và mô-men uốn tại các khớp nối E, B, H nhằm chọn tiết diện tay nâng.
• Quy trình dựng hình 3D các chi tiết bát đỡ, trục quay trong môi trường CAD.
• Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điện tử (Arduino Nano, module 4 rơ-le 5V, IC LM2596) và xây dựng lưu đồ thuật toán điều khiển theo thời gian quét 100 ms.

Chương 4: Vận hành

Chương 4 ghi nhận kết quả chế tạo và thử nghiệm hệ thống. Tác giả thực hiện phân tích tính an toàn của cơ cấu đối với người sử dụng; so sánh sự ổn định giữa xe lắp đặt cơ cấu và xe nguyên bản khi dừng đỗ. Kết quả thử nghiệm thực tế được tiến hành qua hai bước:

1. Thử nghiệm tại chỗ khi xe được dựng chân chống đứng: Kiểm tra độ nhạy của cảm biến, mạch rơ-le đảo chiều và phản ứng ngắt của công tắc hành trình AZ-7121.
2. Thử nghiệm trên đường di chuyển thực tế: Cho xe chạy trên đoạn đường thẳng ở tốc độ thấp, kiểm tra độ ổn định của hệ thống bánh phụ khi tự động hạ xuống lúc phanh dừng và nâng lên khi tăng tốc.

Chương 5: Kết luận

Chương 5 tổng kết các kết quả đạt được đối chiếu với mục tiêu ban đầu, chỉ rõ những hạn chế kỹ thuật chưa hoàn thiện và vạch ra các hướng mở rộng, tối ưu hóa thuật toán điều khiển cũng như quy mô ứng dụng của đề tài vào sản xuất thực tế.

Kết quả và đóng góp

Đề tài đã hoàn thành việc tính toán, chế tạo và lắp đặt thành công mô hình cơ cấu điều khiển hỗ trợ dừng đỗ xe máy hoạt động đồng bộ giữa phần cứng cơ khí và hộp điều khiển điện tử trên xe mẫu Wave Alpha 2017.

Hệ thống điều khiển nhận diện tín hiệu ổn định thông qua cảm biến Hall số và cảm biến góc SW250, xử lý tín hiệu kích hoạt động cơ nâng hạ kính với chu kỳ trễ thuật toán 100 ms. Kết quả thử nghiệm trên chống đứng và trên đường thẳng cho thấy cơ cấu bánh phụ hạ xuống chạm đất vững chắc khi xe dừng hẳn, giữ cho xe không bị nghiêng đổ mà người lái không cần chống chân.

Tác giả lập bảng so sánh mức độ an toàn giữa xe lắp và không lắp cơ cấu hỗ trợ dừng đỗ:

Tiêu chí so sánh	Xe nguyên bản (Không lắp cơ cấu)	Xe có lắp cơ cấu hỗ trợ dừng đỗ
Khả năng giữ thăng bằng khi dừng	Phụ thuộc hoàn toàn vào lực chống chân của người lái; dễ ngã khi mặt đường trơn trượt hoặc dốc	Tự động giữ thăng bằng thông qua cụm hai bánh phụ chạm đất
Độ an toàn cho người cao tuổi, người khuyết tật nhẹ	Tiềm ẩn nguy cơ ngã xe cao do phản xạ chậm và sức cơ chân yếu	Giảm thiểu áp lực chống đỡ thân xe, hạn chế chấn thương do té ngã
Tính ổn định khi vào cua ở tốc độ cao	Xe hai bánh nghiêng tự nhiên theo góc cua, không bị lật	Hai bánh phụ được nâng cao sát thân xe, không cản trở góc nghiêng khi ôm cua
Lực cản ma sát và mức tiêu hao nhiên liệu	Tiêu chuẩn theo thiết kế xe hai bánh thông thường	Khi di chuyển bình thường bánh phụ không tiếp đất nên không làm tăng lực cản ma sát lăn
Thao tác khi đỗ xe nơi chật hẹp	Người lái phải gạt chân chống nghiêng hoặc dựng chống đứng, đòi hỏi dùng sức	Bánh phụ hạ xuống giữ thăng bằng tạm thời hoặc hỗ trợ giữ xe đứng vững nhanh chóng

Đóng góp của đề tài là đề xuất giải pháp kỹ thuật kết hợp cơ điện tử khắc phục nhược điểm của các loại xe ba bánh tự chế. Cơ cấu cho phép xe hoạt động như một chiếc xe hai bánh linh hoạt khi lưu thông trên đường và chỉ chuyển đổi trạng thái trợ lực thành hệ nhiều bánh khi xe dừng hoặc đi ở dải tốc độ cực thấp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Các hạn chế được văn bản ghi nhận bao gồm:

• Mô hình cơ cấu nâng hạ còn mang tính chất thử nghiệm trong phạm vi đồ án tốt nghiệp, kết cấu cơ khí còn khá cồng kềnh và làm tăng khối lượng treo của xe.
• Quá trình thực nghiệm mới dừng lại ở việc cho xe chạy tại chỗ trên chân chống đứng và di chuyển trên một đoạn đường thẳng bằng phẳng, chưa kiểm tra trên các điều kiện đường xá phức tạp (đường dốc, mấp mô nhiều ổ gà hoặc cua gắt).
• Thuật toán điều khiển còn đơn giản, phụ thuộc vào ngưỡng cố định và thời gian trễ chu kỳ 100 ms, chưa tích hợp thuật toán xử lý lọc nhiễu nâng cao khi xe rung lắc mạnh.

Hướng phát triển tiếp theo mà nhóm tác giả đề xuất:

• Nâng cấp phần lập trình điều khiển: Tối ưu hóa thuật toán đọc cảm biến tốc độ và góc nghiêng để cơ cấu phản ứng mượt mà và chính xác hơn ở nhiều dải tốc độ khác nhau.
• Tinh gọn kết cấu cơ khí, giảm tự trọng của các cụm bát thép và tối ưu hóa vị trí lắp đặt nhằm tăng tính thẩm mỹ và độ bền cơ học cho xe máy.
• Mở rộng quy mô thử nghiệm vào thực tế đời sống trên nhiều dòng xe máy khác nhau (xe số và xe tay ga).

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư thuộc các ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ khí, Cơ điện tử và Kỹ thuật Điều khiển - Tự động hóa.

Nội dung tài liệu có giá trị ứng dụng cao ở các phần:

• Quy trình tận dụng và cải tiến các cụm chi tiết sẵn có trên thị trường (mô-tơ nâng hạ kính ô tô, công tắc hành trình AZ-7121, rơ-le công suất) để chế tạo cơ cấu chấp hành chi phí thấp.
• Phương pháp phân tích ứng lực và giải phóng liên kết cơ học trên vật liệu thép ASTM A36 phục vụ việc tính toán kết cấu chịu lực trên khung sườn xe hai bánh.
• Sơ đồ nguyên lý đấu nối cảm biến Hall số, cảm biến góc nghiêng SW250 với vi điều khiển Arduino Nano phục vụ các đề tài nghiên cứu về an toàn chủ động trên phương tiện giao thông.

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài lựa chọn dòng xe máy nào làm mẫu cơ sở để nghiên cứu và lắp ráp mô hình?
Đề tài khảo sát và thi công lắp ráp trực tiếp trên dòng xe gắn máy Honda Wave Alpha đời 2017 (khung dạng sống lưng, khối lượng bản thân 97 kg, động cơ 109,17 cm³).

2. Động cơ nào được lựa chọn làm cơ cấu chấp hành nâng hạ bánh xe phụ?
Tác giả sử dụng mô-tơ nâng hạ kính cửa sổ của xe ô tô (động cơ điện một chiều kích từ nam châm vĩnh cửu có tích hợp bộ truyền bánh răng giảm tốc) nhờ ưu điểm kích thước nhỏ gọn, mô-men xoắn lớn và dễ đảo chiều bằng rơ-le.

3. Cảm biến tốc độ xe sử dụng trong đề tài là loại gì và có cấu tạo ra sao?
Hệ thống sử dụng cảm biến hiệu ứng Hall đầu ra dạng số (Digital Hall Sensor) hoạt động theo nguyên lý Sideways Detection. Cấu tạo gồm phần tử Hall bán dẫn, khối ổn áp, mạch khuếch đại, mạch trễ Schmitt (Trigger Schmitt) lọc nhiễu tiếp điểm và cổng xuất tín hiệu logic 0 và 1.

4. Thiết bị nào được sử dụng để ngắt động cơ khi bánh xe phụ đạt vị trí cao nhất hoặc thấp nhất?
Hệ thống sử dụng hai công tắc hành trình cơ học AZ-7121 (gồm 3 chân COM, NO, NC) gắn tại các bát chặn trên khung để ngắt tín hiệu điều khiển rơ-le khi cơ cấu chạm giới hạn hành trình.

5. Cơ cấu của đề tài khắc phục nhược điểm gì so với xe máy 3 bánh tự chế thông thường dành cho người khuyết tật?
Cơ cấu khắc phục được nguy cơ lật xe khi vào cua gấp (do hai bánh sau của xe ba bánh tự chế luôn cố định đồng trục) và giảm tiêu hao nhiên liệu, bởi bánh phụ chỉ hạ xuống khi dừng đỗ và được nâng cao lên khỏi mặt đường khi xe chạy bình thường.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu, chế tạo cơ cấu điều khiển hỗ trợ dừng và đỗ xe trên xe máy" của sinh viên Hoàng Gia Huy và Lê Huỳnh Đức đã giải quyết bài toán hỗ trợ thăng bằng cho người điều khiển phương tiện yếu thế thông qua giải pháp cơ điện tử tích hợp trên xe Honda Wave Alpha 2017. Hệ thống kết hợp cơ cấu tay nâng bánh phụ dẫn động bằng mô-tơ nâng kính ô tô với bộ điều khiển Arduino Nano, cảm biến Hall số và cảm biến góc nghiêng SW250. Kết quả thử nghiệm thực tế chứng minh tính khả thi của mô hình trong việc tự động hóa nâng hạ bánh phụ, mở ra hướng ứng dụng thiết thực nhằm nâng cao an toàn giao thông cho người cao tuổi và người hạn chế khả năng vận động.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN HỖ TRỢ DỪNG VÀ ĐỖ XE TRÊN XE MÁY GVHD: ThS. NGUYỄN QUANG TRÃI SVTH: HOÀNG GIA HUY LÊ HUỲNH ĐỨC SKL013091 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2024 TR¯ìNG Đ¾I HàC S¯ PH¾M KĀ THUÀT THÀNH PHà Hâ CHÍ MINH KHOA C¡ KHÍ ĐæNG LþC Đà ÁN TÞT NGHIÈP NGHIÊN CĆU, CHÀ T¾O C¡ CÂU ĐIÂU KHIÄN Hä TRĀ DĈNG VÀ Đä XE TRÊN XE MÁY GVHD: ThS. NGUYÆN QUANG TRÃI SVTH : HOÀNG GIA HUY MSSV: 20145516 SVTH : LÊ HUỲNH ĐĆC MSSV: 20145485 Tp.

Hã Chí Minh, tháng 06 năm 2024 TR¯ìNG Đ¾I HàC S¯ PH¾M KĀ THUÀT THÀNH PHà Hâ CHÍ MINH KHOA C¡ KHÍ ĐæNG LþC Đà ÁN TÞT NGHIÈP Ngành: Công nghÉ Kÿ thuÃt ô tô Tên đà tài NGHIÊN CĆU, CHÀ T¾O C¡ CÂU ĐIÂU KHIÄN Hä TRĀ DĈNG VÀ Đä XE TRÊN XE MÁY GVHD: ThS. NGUYÆN QUANG TRÃI SVTH : HOÀNG GIA HUY MSSV: 20145516 SVTH : LÊ HUỲNH ĐĆC MSSV: 20145485 Tp. Hã Chí Minh, tháng 06 năm 2024 TR¯ìNG ĐH S¯ PH¾M KĀ THUÀT CæNG HÒA Xà HæI CHĄ NGH)A VIÈT NAM TP. Hâ CHÍ MINH Đçc LÃp – Tÿ Do – H¿nh Phúc KHOA C¡ KHÍ ĐæNG LþC TP.

Hồ Chí Minh, ngày …. tháng 06 năm 2024 NHIÈM VĂ Đà ÁN TÞT NGHIÈP Há tên sinh viên: 1. Hoàng Gia Huy MSSV: 20145516 .vn Điện thoại:[phone]. Lê Huỳnh Đāc MSSV: 20145485 (E-mail: [e-mail] Điện thoại:[phone]) Ngành: Công nghá Kā thuÁt ô tô.

Khóa: K20 Lëp: 20145CL7A. Tên đà tài Nghiên cāu, chÁ t¿o c¢ cÃu điÃu khiÅn hç trā dăng và đç xe trên xe máy. NhiÉm vă đà tài - KhÁo sát kÁt cÃu khung s°ín trên xe máy. - Nghiên cāu c¢ cÃu điÃu khiÅn thÿy lực (hoặc c¢ khí) nâng h¿ các bánh xe phă hç trā dăng đç cho xe máy.

- Nghiên cāu, chÁ t¿o hép ECU điÃu khiÅn c¢ cÃu dăng và đç xe máy. - Thi công mô hình há tháng hç trā dăng và đç xe trên xe máy. SÁn ph¿m cąa đà tài - Mô hình há tháng hç trā dăng và đç xe trên xe máy. Ngày giao nhiÉm vă đà tài: 21/02/2024.

Ngày hoàn thành nhiÉm vă:. TR¯ìNG Bæ MÔN CÁN Bæ H¯èNG DÀN TR¯ìNG Đ¾I HàC S¯ PH¾M KĀ THUÀT TP. HCM CæNG HOÀ Xà HæI CHĄ NGH)A VIÈT NAM KHOA C¡ KHÍ ĐæNG LþC Đçc lÃp – Tÿ do – H¿nh phúc Bç môn điÉn tċ ô tô PHIÀU NHÂN XÉT Đà ÁN TÞT NGHIÈP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Há và tên sinh viên: Hoàng Gia Huy MSSV: 20145516 Héi đãng:&&& Há và tên sinh viên: Lê Huỳnh Đāc MSSV: 20145485 Héi đãng:&&& Tên đà tài: Nghiên cāu, chÁ t¿o c¢ cÃu điÃu khiÅn hç trā dăng và đç xe trên xe máy. Ngành đào t¿o: Công nghá kā thuÁt ô tô.

Há và tên GV h°ëng d¿n: ThS. Nguyßn Quang Trãi. Ý KIÀN NHÂN XÉT 1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy).

Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(không đánh máy) 2. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:. Kết quả đạt được:. Những tồn tại (nếu có):.

Kết luận:  Đ°āc phép bÁo vá  Không đ°āc phép bÁo vá TP.HCM, ngày tháng 06 năm 2024 GiÁng viên h°ëng d¿n ((Ký, ghi rõ họ tên)) TR¯ìNG Đ¾I HàC S¯ PH¾M KĀ THUÀT TP.