CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1. Lý do chọn đề tài Xe máy là phương tiện giao thông phổ biến và không thể thiếu trong đời sống hàng ngày của người dân Việt Nam. Tuy nhiên, điều khiển xe máy trong các tình huống dừng và đỗ, đặc biệt ở tốc độ thấp và khi xe nghiêng, vẫn là một thách thức lớn. Những khó khăn này trở nên đặc biệt nghiêm trọng đối với hai nhóm đối tượng: người khuyết tật nhẹ (Người có hạn chế chức năng nhẹ) và người cao tuổi.
Những người này thường gặp khó khăn trong việc giữ thăng bằng khi xe di chuyển chậm hoặc dừng lại, điều này không chỉ làm tăng nguy cơ té ngã và chấn thương mà còn gây lo lắng và căng thẳng khi tham gia giao thông. Hơn nữa, những người mới học lái xe cũng đối mặt với nhiều thử thách tương tự. Việc thiếu kinh nghiệm và kỹ năng điều khiển xe máy an toàn trong các tình huống dừng và đỗ có thể dẫn đến những tình huống nguy hiểm, làm giảm sự tự tin và an toàn khi lái xe. Những khó khăn này không chỉ ảnh hưởng đến cá nhân mà còn tạo ra những tình huống nguy hiểm tiềm ẩn cho những người tham gia giao thông xung quanh.
Việc tích hợp hệ thống hỗ trợ dừng và đỗ xe thông minh là một giải pháp tiên tiến có thể cải thiện đáng kể mức độ an toàn giao thông. Hệ thống này hoạt động bằng cách giữ thăng bằng và ổn định xe khi di chuyển chậm hoặc dừng lại, từ đó giảm nguy cơ tai nạn do mất thăng bằng. Điều này đặc biệt hữu ích cho những người lái xe thiếu kinh nghiệm hoặc có khả năng giữ thăng bằng kém, giúp họ tự tin hơn khi điều khiển xe trong các tình huống khó khăn. Hơn nữa, hệ thống hỗ trợ dừng và đỗ xe còn giúp người lái dễ dàng và an toàn hơn khi đỗ xe ở những nơi chật hẹp hoặc địa hình không bằng phẳng.
Việc này không chỉ giảm thiểu nguy cơ va chạm và hư hỏng xe mà còn giúp tiết kiệm thời gian và công sức cho người lái. Ngoài ra, việc áp dụng công nghệ này còn góp phần làm cho giao thông trở nên trật tự và hiệu quả hơn, giảm thiểu các tình huống ùn tắc và tai nạn giao thông. Sự cải tiến này không chỉ mang lại sự an toàn và tiện lợi cho người lái mà còn đóng góp vào việc xây dựng một môi trường giao thông an toàn và thân thiện hơn cho tất cả mọi người. Mục tiêu nghiên cứu - Khảo sát kết cấu khung sườn xe máy.
1 - Nghiên cứu cơ cấu điều khiển thủy lực (hoặc cơ khí) nâng hạ các bánh xe phụ hỗ trợ dừng đỗ cho xe máy. - Nghiên cứu, chế tạo bộ điều khiển dừng và đỗ xe trên xe máy. - Thiết kế, gia công mô hình điều khiển nâng hạ bánh xe phụ hỗ trợ cho việc dừng đỗ trên xe máy. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu • Đối tượng nghiên cứu: - Kết cấu khung sườn xe máy, cảm biến góc nghiêng, cảm biến tốc độ.
- Các thuật toán lập trình điều khiển. • Phạm vi nghiên cứu: Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, do giới hạn về thời gian, kinh phí và khả năng của sinh viên thực hiện nên đề tài chỉ tập trung lập trình điều khiển và thiết kế cơ cấu nâng hạ bánh xe phụ hỗ trợ việc dừng đỗ trên xe máy.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1.1 Trong nước Hiện nay, khi đi ngoài đường chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp những chiếc xe gắn máy 2 bánh được độ, chế thành những chiếc xe máy 3 bánh để phục vụ cho những người khuyết tật có thể thuận tiện trong việc di chuyển. Đối với loại xe 3 bánh được độ chế như vậy mặc dù có thể giúp những người khuyết tật có thể điều khiển xe máy 1 cách thuận lợi nhưng vẫn còn nhiều khuyết điểm như: xe có thể dễ dàng bị lật nếu vào cua hoặc đánh lái bất ngờ do 2 bánh xe sau đồng trục, xe sẽ tiêu hao nhiều nhiên liệu hơn do có thêm tải trọng và lực ma sát từ bánh xe thứ 3… Chính vì vậy thông qua đề tài này nhóm thực hiện sẽ nghiên cứu và chế tạo một hệ thống dừng, đỗ thông minh cho xe máy.2 Ngoài nước Hiện nay ở ngoài nước đã có một số bài nghiên cứu có liên quan đến đề tài của nhóm như "Design and Development of Automatic Motorcycle Parking System" của tác giả “Tanmay Patange, Rajesh Manthalkar, Vinayak S. Nghiên cứu này mô tả việc phát triển một hệ thống đỗ xe tự động cho xe máy.
Hệ thống này sử dụng cảm biến siêu âm để phát hiện vị trí 2 trống và hướng dẫn người lái xe đỗ xe một cách tự động. Nó cũng bao gồm một hệ thống điều khiển để tự động lái xe vào vị trí đỗ đã được chỉ định. Và một số đề tài khác như dự án “The Able Chair” của nhóm sinh viên Đại học Stanford phát triển. Dự án này nhằm mục đích tạo ra một giải pháp di động và tiện ích cho người khuyết tật để họ có thể lái xe một cách dễ dàng và an toàn hơn.
Dự án sử dụng một cơ cấu bánh xe phụ có thể được gắn lên xe máy hoặc xe đạp thông thường, tạo ra một hệ thống 4 bánh xe dễ điều khiển cho người lái. Hệ thống này giúp người khuyết tật có thể di chuyển linh hoạt trong các môi trường đô thị và ngoại ô mà không cần phụ thuộc vào người khác.5 Phương pháp nghiên cứu - Vận dụng tất cả các kiến thức đã học được trong những năm qua. - Tìm kiếm tài liệu tham khảo về khung sườn xe máy, cách thức hoạt động cơ cấu điều khiển nâng hạ bánh phụ. - Do tính chất của đề tài là nghiên cứu, chế tạo mô hình nên phương pháp nghiên cứu chính là phương pháp thực nghiệm, kết hợp với phương pháp nghiên cứu tài liệu của các cảm biến tốc độ, cảm biến góc nghiêng và lý thuyết cơ bản để vận dụng thực hiện gia công thiết kế chế tạo mô hình thực tế cơ cấu điều khiển và lập trình điều khiển.
Từ đó chọn ra các phương án phù hợp với đề tài, phù hợp với tài chính cũng như phù hợp với khả năng của sinh viên thực hiện. 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Giới thiệu chung 2.1 Lịch sử phát triển của xe máy Thế kỷ 19: Những phát minh đời đầu. Lịch sử của xe gắn máy có thể coi như sự kết hợp giữa động cơ nổ và xe hai bánh.
Về động cơ rất phức tạp, do nhiều người phần nhiều là vô danh làm. Thật ra động cơ đốt trong đầu tiên do kỹ sư Pháp Etienne Lenoir chế tạo thành công chiếc Michaux-Perreaux vào năm 1860.1: Chiếc xe gắn máy đầu tiên Michaux-Perreaux. Từ đó các nhà thiết kế luôn luôn nghĩ đến việc đặt động cơ lên xe ngựa và xe đạp. Tuy vậy mãi đến năm 1870 chiếc xe đạp được gắn động cơ hơi nước với nồi súp de đốt bằng rượu cồn do kỹ sư Pháp Perrot sáng chế là chiếc xe gắn máy đầu tiên.
Năm 1884 một động cơ nổ 2 xy lanh gắn lên xe 3 bánh do người Anh Edward Butler sáng chế. Năm 1885: Gottlieb Daimler và Wilhelm Maybach, hai kỹ sư người Đức, phát triển chiếc xe máy đầu tiên được gọi là "Reitwagen" (nghĩa là "xe cưỡi"), chạy bằng động cơ xăng.2: Chiếc xe gắn máy đầu tiên Reitwagen. Do tình trạng điều khiển khó khăn vì máy chạy chậm, không có ly hợp nên xe hai bánh phát triển chậm. Mãi đến thế kỷ XX xe hai bánh mới dùng nhiều, nhất là ở châu Âu.
Đầu thế kỷ 20: Sự ra đời của ngành công nghiệp xe máy 1901: Indian Motorcycle Manufacturing Company - một trong những hãng xe máy lâu đời nhất, được thành lập tại Mỹ. 1902: Triumph - một hãng xe máy nổi tiếng của Anh, sản xuất chiếc xe máy đầu tiên của họ. Cuối thế kỷ 20 và đầu thế kỷ 21: Hiện đại hóa và công nghệ mới. Thập niên 1990: Xe máy thể thao phân khối lớn, như Honda CBR900RR và Suzuki GSX- R750, trở nên phổ biến.
Thập niên 2000: Các công nghệ như hệ thống phun xăng điện tử (EFI), chống bó cứng phanh (ABS), và hệ thống kiểm soát lực kéo (TCS) được tích hợp vào các dòng xe máy mới. Năm 2010 trở đi: Sự phát triển của xe máy điện với những tên tuổi như Zero Motorcycles và Harley-Davidson LiveWire. Xe tay ga và xe phân khối lớn cũng được cải tiến với động cơ mạnh mẽ hơn, tích hợp nhiều tính năng an toàn và công nghệ hiện đại. Vị trí máy đầu tiên được đặt ngay trục bánh xe dần đưa vào giữa khung xe như hiện nay, vị trí này thuận lợi nhất và tạo nên sự cân bằng cho xe.
Về truyền lực đầu tiên dùng dây cu roa, về sau sên được phổ biến, một số xe dùng lap truyền và các đăng. Khung xe ngày càng được cải tiến. Đầu tiên xe không có nhúng như xe đạp hiện nay. Từ từ xuất hiện nhún trước rồi đến nhún sau, nhún bằng lò xo rồi đến nhún dầu (thủy lực).
Hệ thống ly hợp, hộp số ngày càng phát triển để xe dễ điều khiển, tốc độ ngày càng cao. Hệ thống phanh cũng được cải tiến dần đa số dùng phanh đùm và gần đây chuyển sang dùng 5 phanh đĩa. Riêng động cơ vẫn dùng loại 2 thì hoặc 4 thì, dung tích xy lanh có thể từ 50 - 1300 cm3. Chỉ có những cải tiến nhỏ vì nó trang bị cho xe gắn máy gần như đạt đến mức cao nhất của công suất.
Hiện nay xe gắn máy có vài cải tiến mới như dùng đĩa thắng, phun xăng điện tử, hộp số nhiều cấp, trang bị loại niềng chỉ có khoảng 7 - 8 cây căm to thay vì nhiều căm nhỏ như trước đây. Nhằm cho việc điều khiển xe trở nên dễ dàng, hệ thống ly hợp tự động được dùng phổ biến ở các loại xe tay ga. Lịch sử phát triển của xe máy cho thấy sự tiến bộ không ngừng từ các phát minh ban đầu cho đến các công nghệ hiện đại ngày nay. Từ động cơ hơi nước đến động cơ xăng, rồi đến động cơ điện và các tính năng kết nối thông minh, xe máy đã và đang thay đổi liên tục để đáp ứng nhu cầu và xu hướng mới của xã hội.
Phân loại xe máy Xe gắn máy là gọi chung cho tất cả các xe 2 bánh có gắn động cơ. Thực ra danh từ xe gắn máy được hiểu vận hành bằng cơ chế tự đẩy của động cơ xăng hoặc điện mà không cần sự can thiệp trực tiếp từ sức người. Ngày nay xe gắn máy phân loại chủ yếu dựa vào động cơ.