Thiết Kế, Chế Tạo Robot Tripteron Cho Ứng Dụng Thu Hoạch Nông Sản Trên Mô Hình Thủy Canh

• Tác giả: Nguyễn Đức Duy
• Người hướng dẫn: TS. Bùi Hà Đức
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Điện Tử
• Đề tài: Thiết Kế, Chế Tạo Robot Tripteron Cho Ứng Dụng Thu Hoạch Nông Sản Trên Mô Hình Thủy Canh
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM KẾT
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.4. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Mô hình thuỷ canh hình xoắn ốc. Thuỷ canh là gì. Thuỷ canh xoắn ốc
• 2.2. Tổng quan về robot
• 2.3. Cơ cấu robot phổ biến
• 2.4. Giới thiệu robot Tripteron
• 2.5. Một số nghiên cứu về robot song song ba bậc tự do (3-DoF)
• 2.6. Bài toán động học của robot Tripteron ba trục vuông góc
• 2.7. Quy hoạch quỹ đạo robot
• 2.7.1. Quỹ đạo đa thức
• 2.7.2. Quỹ đạo vận tốc hình thang
• 2.7.3. Các dạng quỹ đạo khác
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ CHO MÔ HÌNH ROBOT TRIPTERON
• 3.1. Yêu cầu kỹ thuật
• 3.2. Phân tích không gian, điều kiện hoạt động
• 3.3. Lựa chọn cấu trúc cho mô hình. Phân tích và lựa chọn phương án truyền động cho mô hình robot Tripteron
• 3.4. Lựa chọn phương án cơ cấu truyền động cho phần thân robot Tripteron
• 3.5. Lựa chọn phương án cơ cấu truyền động cho trục xoay robot Tripteron
• 3.6. Lựa chọn phương án cơ cấu truyền động cho khung xe robot Tripteron
• 3.7. Thiết kế robot Tripteron
• 3.8. Phân tích sơ đồ nguyên lý mô hình robot Tripteron
• 3.9. Kiểm nghiệm bền cơ cấu robot Tripteron
• 3.10. Lựa chọn các thông số thiết kế cho phần thân robot. Tính toán và lựa chọn động cơ
• 3.11. Tính toán và thiết kế bộ truyền đai
• 3.12. Thiết kế trục xoay và khung xe cho robot Tripteron
• 3.13. Lựa chọn các thông số thiết kế cho trục xoay và khung xe
• 3.14. Tính toán và lựa chọn động cơ
• 3.15. Tính toán và thiết kế bộ truyền xích
• 3.16. Lựa chọn các chi tiết cơ khí cho bộ truyền xích
• 3.17. Lựa chọn các chi tiết cơ khí cho hệ thống robot Tripteron
• 3.18. Lựa chọn các chi tiết cơ khí cho phần thân robot Tripteron
• 3.19. Lựa chọn các chi tiết cơ khí và gia công phần trục và khung xe
• 3.20. Gia công và lắp ráp hệ thống robot Tripteron
• 3.20.1. Gia công và lắp ráp phần thân robot
• 3.20.2. Gia công và lắp ráp cho phần khối cơ sở, các khâu và đầu công tác
• 3.20.3. Gia công và lắp ráp phần trục xoay và khung xe
• 4. CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO ROBOT TRIPTERON
• 4.1. Thành phần bộ điều khiển
• 4.2. Lựa chọn linh kiện, thiết bị
• 4.3. Khối điều khiển robot
• 4.4. Khối điều khiển khung xe
• 4.5. Thiết kế tủ điện
• 4.6. Thiết kế mạch điện
• 4.7. Lựa chọn vật liệu và bố cục tủ điện
• 4.8. Gia công và lắp đặt tủ điện
• 4.9. Điều khiển vận tốc và vị trí cho từng trục
• 4.10. Phương pháp điều khiển trong đề tài
• 4.11. Áp dụng vận tốc hình thang vào mô hình
• 4.12. Phương pháp điều khiển vị trí và vận tốc trong mô hình
• 4.13. Điều khiển vị trí đầu công tác
• 4.14. Động học nghịch
• 4.15. Động học thuận
• 4.16. Mô phỏng chuyển động robot trên Matlab Simulink
• 5. CHƯƠNG 5: CẤU TRÚC VÀ GIAO DIỆN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
• 5.1. Cấu trúc hệ thống điều khiển
• 5.2. Sơ đồ của hệ thống điều khiển. Định nghĩa và công dụng chi tiết của từng thành phần trong hệ thống
• 6. CHƯƠNG 6: KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG MÔ HÌNH ROBOT TRIPTERON
• 6.1. Kiểm nghiệm mô hình cơ khí
• 6.2. Kiểm nghiệm tủ điện
• 6.3. Kết quả thực nghiệm điều khiển
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Thiết Kế Robot Tripteron Trong Nông Nghiệp Thủy Canh

Robot Tripteron đang trở thành một giải pháp tiên tiến trong lĩnh vực nông nghiệp thủy canh. Với khả năng tự động hóa quy trình thu hoạch, robot này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất. Việc áp dụng công nghệ này trong nông nghiệp đang mở ra nhiều cơ hội mới cho việc tối ưu hóa quy trình canh tác.

1.1. Khái Niệm Về Robot Tripteron

Robot Tripteron là một loại robot có cấu trúc ba trục song song, cho phép di chuyển linh hoạt trong không gian ba chiều. Thiết kế này giúp robot có thể thực hiện nhiều tác vụ khác nhau trong mô hình thủy canh.

1.2. Lợi Ích Của Việc Sử Dụng Robot Trong Nông Nghiệp

Việc sử dụng robot trong nông nghiệp thủy canh giúp giảm thiểu sức lao động, tiết kiệm thời gian và nâng cao năng suất. Robot có khả năng thực hiện các công việc như gieo hạt, chăm sóc và thu hoạch một cách chính xác.

II. Thách Thức Trong Việc Ứng Dụng Robot Tripteron

Mặc dù robot Tripteron mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc ứng dụng nó trong thực tế cũng gặp phải một số thách thức. Những vấn đề này cần được giải quyết để đảm bảo hiệu quả hoạt động của robot trong mô hình thủy canh.

2.1. Khó Khăn Trong Việc Quản Lý Không Gian

Mô hình thủy canh xoắn ốc có cấu trúc phức tạp, khiến việc quản lý không gian trở nên khó khăn. Robot cần được thiết kế để có thể tiếp cận mọi vị trí trong mô hình này.

2.2. Chi Phí Đầu Tư Ban Đầu Cao

Chi phí đầu tư cho việc thiết kế và chế tạo robot Tripteron có thể cao, điều này có thể là rào cản đối với nhiều nông dân và doanh nghiệp nhỏ trong việc áp dụng công nghệ này.

III. Phương Pháp Thiết Kế Robot Tripteron Hiệu Quả

Để thiết kế robot Tripteron hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ tiên tiến. Việc này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình thu hoạch mà còn nâng cao khả năng hoạt động của robot.

3.1. Tính Toán Động Học Của Robot

Tính toán động học là bước quan trọng trong thiết kế robot Tripteron. Việc này giúp xác định quỹ đạo di chuyển và các thông số kỹ thuật cần thiết cho robot.

3.2. Lựa Chọn Linh Kiện Phù Hợp

Lựa chọn linh kiện chất lượng cao là yếu tố quyết định đến hiệu suất hoạt động của robot. Các linh kiện cần phải đảm bảo độ bền và khả năng hoạt động ổn định trong môi trường thủy canh.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Robot Tripteron Trong Nông Nghiệp

Robot Tripteron đã được áp dụng trong nhiều mô hình nông nghiệp thủy canh, mang lại kết quả tích cực. Việc này không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm.

4.1. Tăng Năng Suất Cây Trồng

Sử dụng robot Tripteron giúp tăng năng suất cây trồng nhờ vào khả năng chăm sóc và thu hoạch chính xác. Điều này giúp nông dân đạt được sản lượng cao hơn trong cùng một diện tích.

4.2. Cải Thiện Chất Lượng Sản Phẩm

Robot có khả năng theo dõi và điều chỉnh điều kiện chăm sóc cây trồng, từ đó cải thiện chất lượng sản phẩm nông nghiệp. Việc này giúp đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Robot Tripteron Trong Nông Nghiệp

Tương lai của robot Tripteron trong nông nghiệp thủy canh rất hứa hẹn. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, robot này sẽ ngày càng trở nên phổ biến và đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Công Nghệ Robot

Công nghệ robot đang phát triển nhanh chóng, mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành nông nghiệp. Việc áp dụng robot Tripteron sẽ giúp nông nghiệp trở nên hiện đại và hiệu quả hơn.

5.2. Định Hướng Nghiên Cứu Trong Tương Lai

Nghiên cứu và phát triển robot Tripteron sẽ tiếp tục được đẩy mạnh, nhằm cải thiện hiệu suất và khả năng hoạt động của robot trong các mô hình nông nghiệp thủy canh.