Thiết Kế và Chế Tạo Bộ Phản Hồi Lực Dùng Lưu Chất Từ Biến MR

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật cơ khí nghiên cứu thiết kế và thực nghiệm bộ phản hồi lực sử dụng lưu chất từ biến MR, ứng dụng trong công nghiệp.

• Tác giả: Trương Minh Hòa
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thanh Danh
• Trường học: Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Thiết Kế và Chế Tạo Bộ Phản Hồi Lực Dùng Lưu Chất Từ Biến MR
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Bộ Phản Hồi Lực MR Nguyên Lý Ứng Dụng

Bài viết này giới thiệu tổng quan về bộ phản hồi lực sử dụng lưu chất từ biến MR (MR Fluid). Lưu chất từ biến MR là hỗn hợp các hạt có kích thước micro lơ lửng trong dầu silicon hoặc nước. Điểm đặc biệt là khả năng thay đổi tính chất cơ lý khi có từ trường. Khi từ trường tác dụng, các hạt này sắp xếp thành chuỗi, làm tăng độ nhớt và ứng suất cắt của chất lỏng. Khả năng này mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong các hệ thống phản hồi lực, đặc biệt trong môi trường yêu cầu độ chính xác và khả năng điều khiển cao. Ứng dụng của lưu chất MR trải rộng từ giảm chấn, phanh, ly hợp đến các thiết bị phản hồi lực haptic. Trích dẫn từ luận văn: "Lưu chất từ biến (MRF) có khả năng chịu ứng suất chảy cao, các cơ cấu dựa trên MRF đã đƣợc nghiên cứu và ứng dụng MRF, từ đó hiệu suất các thiết bị tăng đáng kể."

1.1. Nguyên Lý Hoạt Động Của Bộ Phản Hồi Lực MR Fluid

Bộ phản hồi lực MR hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi độ nhớt của lưu chất từ biến dưới tác dụng của từ trường. Khi có lực tác động lên hệ thống, cảm biến lực sẽ ghi nhận và điều khiển dòng điện chạy qua cuộn dây, tạo ra từ trường. Từ trường này làm tăng độ nhớt của MR Fluid, tạo ra lực cản tỷ lệ với lực tác động ban đầu. Lực cản này được truyền lại cho người dùng, tạo cảm giác phản hồi lực chân thực. Việc điều khiển dòng điện một cách chính xác cho phép điều chỉnh độ cứng của MR Fluid, từ đó điều chỉnh lực phản hồi. Điều này rất quan trọng trong các ứng dụng như mô phỏng, phẫu thuật từ xa, nơi lực phản hồi phải được điều chỉnh linh hoạt và chính xác.

1.2. Ưu Điểm Nổi Bật Của Bộ Phản Hồi Lực Dùng MR Fluid

Ưu điểm chính của bộ phản hồi lực dùng lưu chất từ biến bao gồm thời gian đáp ứng nhanh, khả năng điều khiển linh hoạt, và dải lực phản hồi rộng. So với các công nghệ khác như phản hồi lực bằng khí nén hoặc thủy lực, hệ thống MR ít ồn hơn, ít bảo trì hơn và có độ bền cao hơn. Hơn nữa, MR Fluid có thể hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, chịu được nhiệt độ cao và độ ẩm. Điều này làm cho bộ phản hồi lực MR trở thành lựa chọn phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp và y tế. Theo luận văn, thời gian đáp ứng nhanh của MRF là một ưu điểm quan trọng.

II. Thách Thức Trong Thiết Kế Bộ Phản Hồi Lực Dùng Lưu Chất MR

Việc thiết kế bộ phản hồi lực dùng lưu chất từ biến MR đặt ra nhiều thách thức kỹ thuật. Một trong những thách thức lớn nhất là tối ưu hóa thiết kế cơ cấu chấp hành để đạt được lực phản hồi mong muốn với kích thước và trọng lượng nhỏ nhất. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp cho vỏ và đĩa của bộ phản hồi lực cũng rất quan trọng để đảm bảo độ bền, khả năng chịu nhiệt và khả năng dẫn từ tốt. Ngoài ra, việc điều khiển lưu chất từ biến một cách chính xác và ổn định là một vấn đề phức tạp, đòi hỏi các thuật toán điều khiển tiên tiến và hệ thống cảm biến chính xác. Luận văn đề cập đến việc thiết kế bộ phản hồi lực tối đa 2A tương ứng với 4 N.m, cho thấy sự quan tâm đến hiệu suất và kích thước.

2.1. Ảnh Hưởng Của Từ Trường Lên Tính Chất Lưu Chất Từ Biến

Từ trường là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tính chất của lưu chất từ biến MR. Cường độ từ trường, hình dạng từ trường và cách từ trường phân bố trong khe hở lưu chất đều ảnh hưởng trực tiếp đến lực phản hồi của hệ thống. Việc mô phỏng và phân tích từ trường một cách chính xác là rất quan trọng để đảm bảo thiết kế đạt được hiệu suất mong muốn. Các phần mềm mô phỏng như ANSYS Maxwell có thể được sử dụng để phân tích từ trường và tối ưu hóa thiết kế cuộn dây và lõi từ. Sự phân bố từ trường không đồng đều có thể dẫn đến lực phản hồi không ổn định, do đó cần được kiểm soát chặt chẽ.

2.2. Vấn Đề Kiểm Soát Độ Nhớt Và Ứng Suất Cắt Của MR Fluid

Kiểm soát độ nhớt và ứng suất cắt của MR Fluid là một thách thức lớn trong thiết kế bộ phản hồi lực. Độ nhớt và ứng suất cắt của MR Fluid phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cường độ từ trường, nhiệt độ, tốc độ cắt và thành phần của chất lỏng. Để đạt được lực phản hồi ổn định và chính xác, cần phải có các thuật toán điều khiển bù trừ ảnh hưởng của các yếu tố này. Các mô hình toán học phức tạp, như mô hình Bingham, có thể được sử dụng để mô tả hành vi của MR Fluid và giúp thiết kế các thuật toán điều khiển phù hợp. Kiểm soát nhiệt độ của MR Fluid cũng rất quan trọng để đảm bảo độ nhớt ổn định.

2.3. Bài Toán Tối Ưu Hóa Thiết Kế Cơ Cấu Chấp Hành MR

Tối ưu hóa thiết kế cơ cấu chấp hành MR là một quá trình phức tạp, bao gồm nhiều yếu tố như lựa chọn vật liệu, hình dạng, kích thước và vị trí của các bộ phận. Mục tiêu là đạt được lực phản hồi mong muốn với kích thước và trọng lượng nhỏ nhất, đồng thời đảm bảo độ bền và độ tin cậy cao. Các phương pháp tối ưu hóa dựa trên giải thuật di truyền hoặc thuật toán mô phỏng luyện kim có thể được sử dụng để tìm ra thiết kế tối ưu. Việc cân bằng giữa hiệu suất, kích thước, trọng lượng và chi phí là một yếu tố quan trọng cần xem xét trong quá trình tối ưu hóa.

III. Phương Pháp Thiết Kế Và Chế Tạo Bộ Phản Hồi Lực MR Hiệu Quả

Để thiết kế và chế tạo bộ phản hồi lực MR hiệu quả, cần áp dụng một quy trình thiết kế hệ thống, bao gồm các bước: xác định yêu cầu, lựa chọn vật liệu, thiết kế cơ cấu, mô phỏng và phân tích, chế tạo và thử nghiệm. Việc sử dụng các công cụ CAD/CAE hiện đại giúp tăng tốc quá trình thiết kế và giảm thiểu sai sót. Việc lựa chọn lưu chất từ biến phù hợp với yêu cầu ứng dụng cũng rất quan trọng. Các thông số như độ nhớt, ứng suất cắt, độ ổn định và giá thành cần được xem xét kỹ lưỡng. Theo luận văn, cần tổng quan đề tài, thiết kế, chế tạo, thực nghiệm và đưa ra kết luận.

3.1. Lựa Chọn Vật Liệu Và Lưu Chất Từ Biến MR Phù Hợp

Việc lựa chọn vật liệu phù hợp cho vỏ, đĩa và lõi từ của bộ phản hồi lực là rất quan trọng. Vật liệu phải có độ bền cao, khả năng chịu nhiệt tốt và khả năng dẫn từ tốt. Thép C45 là một lựa chọn phổ biến cho vỏ và đĩa do có độ bền và độ dẻo cao. Lõi từ nên được làm từ vật liệu có độ từ thẩm cao như sắt non để tăng cường từ trường. Việc lựa chọn lưu chất từ biến cũng rất quan trọng. MRF-132DG của Lord Corporation là một lựa chọn phổ biến do có hiệu suất cao và độ ổn định tốt. Các thông số kỹ thuật của MR Fluid như độ nhớt, ứng suất cắt và độ ổn định cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất của hệ thống.

3.2. Quy Trình Chế Tạo Cơ Cấu Phản Hồi Lực MR Chi Tiết

Quy trình chế tạo cơ cấu phản hồi lực bao gồm các bước: gia công cơ khí các bộ phận, lắp ráp các bộ phận, nạp lưu chất từ biến, và kiểm tra chất lượng. Gia công cơ khí cần được thực hiện với độ chính xác cao để đảm bảo khe hở lưu chất đồng đều và lực phản hồi ổn định. Lắp ráp các bộ phận cần được thực hiện cẩn thận để tránh rò rỉ lưu chất. Việc nạp lưu chất từ biến cần được thực hiện trong môi trường sạch để tránh ô nhiễm. Kiểm tra chất lượng cần được thực hiện để đảm bảo tất cả các bộ phận hoạt động đúng chức năng và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

3.3. Mô Phỏng Và Thực Nghiệm Đánh Giá Hiệu Năng Bộ Phản Hồi Lực

Mô phỏng và thực nghiệm là hai bước quan trọng để đánh giá hiệu năng của bộ phản hồi lực. Mô phỏng bằng phần mềm FEA (Finite Element Analysis) có thể được sử dụng để dự đoán lực phản hồi, độ cứng và độ ổn định của hệ thống. Thực nghiệm cần được thực hiện để xác nhận kết quả mô phỏng và đánh giá hiệu năng của hệ thống trong điều kiện thực tế. Các thông số như lực phản hồi, thời gian đáp ứng và độ chính xác cần được đo đạc và phân tích. Kết quả thực nghiệm có thể được sử dụng để cải thiện thiết kế và thuật toán điều khiển.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Của Bộ Phản Hồi Lực Dùng Lưu Chất Từ Biến MR

Bộ phản hồi lực dùng lưu chất từ biến MR có nhiều ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực như robot, y tế, và mô phỏng. Trong robot, bộ phản hồi lực có thể được sử dụng để tạo ra các robot cộng tác (collaborative robots) có khả năng tương tác an toàn và hiệu quả với con người. Trong y tế, bộ phản hồi lực có thể được sử dụng trong các hệ thống phẫu thuật từ xa để cung cấp cho bác sĩ cảm giác thực tế về môi trường phẫu thuật. Trong mô phỏng, bộ phản hồi lực có thể được sử dụng để tạo ra các hệ thống mô phỏng lái xe, máy bay, và tàu thuyền chân thực hơn. Luận văn đề cập đến ứng dụng robot mổ, nơi bác sĩ có thể mổ chính xác hơn nhờ thiết bị phản hồi lực.

4.1. Phản Hồi Lực Haptic Trong Phẫu Thuật Từ Xa Bằng Robot

Trong phẫu thuật từ xa, bộ phản hồi lực haptic đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải cảm giác về lực và xúc giác từ dụng cụ phẫu thuật đến tay của bác sĩ. Điều này cho phép bác sĩ thực hiện các thao tác phẫu thuật chính xác và an toàn hơn. Bộ phản hồi lực MR có thể cung cấp lực phản hồi chính xác và linh hoạt, giúp bác sĩ cảm nhận được độ cứng của mô và tránh gây tổn thương cho bệnh nhân. Các thuật toán điều khiển tiên tiến có thể được sử dụng để lọc nhiễu và tăng cường cảm giác phản hồi.

4.2. Haptic Feedback System Trong Mô Phỏng Thực Tế Ảo

Trong mô phỏng thực tế ảo, haptic feedback system sử dụng bộ phản hồi lực để tạo ra các trải nghiệm tương tác chân thực hơn. Ví dụ, trong mô phỏng lái xe, bộ phản hồi lực có thể mô phỏng cảm giác về lực cản của vô lăng, độ rung của xe và các tác động từ mặt đường. Trong mô phỏng bay, bộ phản hồi lực có thể mô phỏng cảm giác về lực cản của cần điều khiển và các lực tác động lên máy bay. Điều này giúp người dùng trải nghiệm các tình huống mô phỏng một cách sống động và hiệu quả hơn.

4.3. Ứng Dụng Bộ Truyền Động MR Trong Robotic Và Tự Động Hóa

Bộ truyền động MR có tiềm năng lớn trong robotic và tự động hóa nhờ khả năng điều khiển lực và mô-men xoắn một cách chính xác. Chúng có thể được sử dụng trong các khớp robot để tạo ra các chuyển động linh hoạt và chính xác. Trong các hệ thống tự động hóa, bộ truyền động MR có thể được sử dụng để điều khiển các van, ly hợp và phanh. Ưu điểm của bộ truyền động MR so với các hệ thống truyền động khác là kích thước nhỏ gọn, độ bền cao và khả năng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt. Luận văn có đề cập đến bộ truyền động MRF hai chiều, mở ra nhiều hướng phát triển cho robot.

V. Kết Luận Triển Vọng Phát Triển Của Bộ Phản Hồi Lực MR Fluid

Trong tóm tắt luận văn, tác giả nhấn mạnh sự cần thiết của việc thiết kế, chế tạo và thực nghiệm bộ phản hồi lực dùng lưu chất từ biến. Bộ phản hồi lực MR là một công nghệ đầy tiềm năng, có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức cần vượt qua để công nghệ này trở nên phổ biến hơn. Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc cải thiện hiệu suất, giảm chi phí và tăng độ tin cậy của bộ phản hồi lực MR. Việc phát triển các vật liệu MR Fluid mới với hiệu suất cao hơn và độ ổn định tốt hơn cũng là một hướng đi quan trọng.

5.1. Hướng Nghiên Cứu Về Vật Liệu MR Fluid Cao Cấp Hơn

Việc nghiên cứu và phát triển các vật liệu MR Fluid mới với hiệu suất cao hơn, độ ổn định tốt hơn và giá thành thấp hơn là một hướng đi quan trọng. Các vật liệu MR Fluid nano có tiềm năng cung cấp hiệu suất cao hơn và độ ổn định tốt hơn so với các vật liệu MR Fluid truyền thống. Việc sử dụng các phụ gia để cải thiện độ ổn định và giảm độ mài mòn của MR Fluid cũng là một hướng đi hứa hẹn.

5.2. Phát Triển Thuật Toán Điều Khiển Phản Hồi Lực Nâng Cao

Việc phát triển các thuật toán điều khiển phản hồi lực tiên tiến hơn là một yếu tố quan trọng để cải thiện hiệu năng của bộ phản hồi lực MR. Các thuật toán điều khiển thích nghi có thể bù trừ ảnh hưởng của các yếu tố như nhiệt độ, độ trễ và độ mài mòn. Các thuật toán điều khiển dựa trên trí tuệ nhân tạo có thể học hỏi từ kinh nghiệm và cải thiện hiệu năng của hệ thống theo thời gian.

5.3. So Sánh Ưu Và Nhược Điểm Của Bộ Phản Hồi Lực MR Với Các Công Nghệ Khác

Để đánh giá đúng tiềm năng của bộ phản hồi lực MR, cần so sánh nó với các công nghệ phản hồi lực khác như khí nén, thủy lực, điện từ. Mỗi công nghệ có những ưu và nhược điểm riêng về hiệu suất, chi phí, kích thước, độ ồn và độ tin cậy. Việc so sánh này giúp xác định các ứng dụng phù hợp nhất cho bộ phản hồi lực MR và định hướng cho các nghiên cứu trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ………………. TRƢƠNG MINH HÒA THIẾT KẾ CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM BỘ PHẢN HỒI LỰC DÙNG LƢU CHẤT TỪ BIẾN MR Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí Mã số : 60520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, 2018 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS.Lê Thanh Danh CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: TS.Lê Thanh Danh Cán bộ chấm nhận xét 1:. (Ghi rõ họ,tên,học hàm,học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2:. (Ghi rõ họ,tên,học hàm,học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ tại Trƣờng Đại Học Bách Khoa,ĐHQG TP.HCM ngày tháng năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ,tên,học hàm, học vị của Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ) 1.

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trƣởng khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã đƣợc sữa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA Học viên: Trƣơng Minh Hòa Trang i MSHV:16748 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS.Lê Thanh Danh ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC TP.HCM,ngày 01 tháng 01 năm 2018 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRƢƠNG MINH HÒA MSHV:1670748 Ngày,tháng,năm sinh: 29/09/1991 Nơi sinh: Phú Yên Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí MN: 60520103 1.TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ,CHẾ TẠO THỰC NGHIỆM BỘ PHẢN HỒI LỰC DÙNG LƢU CHẤT TỪ BIẾN MR 2.NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN: -Tổng quan đề tài -Thiết kế bộ phản hồi lực tối đa 2 (A) tƣơng ứng với 4 (N.m) -Chế tạo,thực nghiệm -Kết luận và kiến nghị 3.NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15-01-2018 4.NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 17-06-2018 5.HỌ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS. LÊ THANH DANH Nội dung và đề cƣơng luận văn thạc sĩ đã đƣợc Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua: CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TRƯỞNG KHOA Học viên: Trƣơng Minh Hòa Trang ii MSHV:16748 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS.Lê Thanh Danh LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn: TS.Lê Thanh Danh đã tạo điều kiện hƣớng dẫn tận tình trong đề tài luận văn này. Các cán bộ nhận xét: Cán bộ nhận xét 1 và cán bộ nhận xét 2 đã dành thời gian đọc,nhận xét luận văn này.

Quý Thầy Cô trong hội đồng chấm luận văn thạc sỹ tại Trƣờng Đại Học Bách Khoa và Quý Thầy Cô truyền kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập. Cuối cùng cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã động viên về mặt tinh thần và hỗ trợ vật chất trong trong quá trình học,nghiên cứu và thực hiện luận văn này. Thành Phố Hồ Chí Minh,ngày 17 tháng 06 năm 2018 Tác giả Trƣơng Minh Hòa Học viên: Trƣơng Minh Hòa Trang iii MSHV:16748 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS.Lê Thanh Danh TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong nền công nghiệp hiện nay,ứng dụng công nghệ điện và robot đƣợc điều khiển từ xa là vô cùng cấp thiết.Các robot làm trong môi trƣờng nguy hiểm độc hại nhƣ môi trƣờng phóng xạ hay hóa chất,môi trƣờng khắc nghiệt (robot thám hiểm không gian).Cơ bản robot đƣợc điều khiển từ xa bao gồm hai phần chính là bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành,khi ta thực hiện điều khiển robot theo kiểu cũ là thiết bị điều khiển đƣa xuống cơ cấu chấp hành,cơ cấu chấp hành thực hiện theo nhƣng vẫn không đạt yêu cầu nhƣ ta mong muốn.Lý do là thiếu thông tin từ môi trƣờng làm việc của cơ cấu chấp hành để phản hồi đến thiết bị điều khiển dẫn đến điều khiển thiếu chính xác và ít linh hoạt trong điều khiển và vận hành.Hay là trong lĩnh vực y học,ứng dụng robot mổ thì bác sĩ có thể mổ chính xác và an toàn hơn nếu có thiết bị phản hồi lực để điều chỉnh lực trong quá trình mổ. Chính vì vậy thiết kế chế tạo thực nghiệm bộ phản hồi lực dùng lƣu chất từ biến cho thiết bị điều khiển là vô cùng cần thiết.

Học viên: Trƣơng Minh Hòa Trang iv MSHV:16748 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS.Lê Thanh Danh A THESIS SUMMARY In the present industry, the application of electric and robotic technology to remote control is extremely imperative. The robots work in hazardous environments such as radioactive or chemical environments, extreme environments (robots The robot is remotely controlled, which consists of two main parts: the controller and the actuator, when the old control robot is used to control the actuator. , the actuator performs but is not as satisfactory as expected. The reason is the lack of information from the operating environment of the actuator to feedback to the control device resulting in inaccurate control.

and less flexible in control and operation. Or in the field of medicine, the robot application of the operation of the doctor A more accurate and safe operation can be provided with a force feedback device to adjust the force during the operation. Therefore, the experimental design of the power feedback sensor for the control device is extremely necessary. The Author Truong Minh Hoa Học viên: Trƣơng Minh Hòa Trang v MSHV:16748 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS.Lê Thanh Danh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng dẫn của TS.Lê Thanh Danh.Các số liệu,kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc cá nhân khác công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Học viên cao học Trƣơng Minh Hòa Học viên: Trƣơng Minh Hòa Trang vi MSHV:16748 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS.Lê Thanh Danh MỤC LỤC TÓM TẮC LUẬN VĂN. iv A THESIS SUMMARY .v LỜI CAM ĐOAN. vi DANH MỤC HÌNH ẢNH.

xi DANH MỤC BẢNG BIỂU. xiv CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ LƢU CHẤT MRF VÀ ỨNG DỤNG. Lƣu chất từ biến .2 Ứng dụng của lƣu chất MRF .3 Chất lỏng của MR nhƣ máu của Robot .4 Phanh lƣu chất MRF.3 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc .4 Lý do chọn đề tài .5 Tính cấp thiết của đề tài .6 Mục tiêu và phƣơng pháp nghiên cứu .1 Mục tiêu nghiên cứu .2 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .1 Đối tượng nghiên cứu .2 Phạm vi nghiên cứu .16 Học viên: Trƣơng Minh Hòa Trang vii MSHV:16748 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS.Lê Thanh Danh 1.3 Ý nghĩa và thực tiễn .4 Cách tiếp cận đề tài .3 Phƣơng pháp luận và phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài.1 Phương pháp luận .1 Phân tích lý thuyết .2 Phân tích thực nghiệm .17 CHƢƠNG 2 THIẾT KẾ BỘ PHẢN HỒI LỰC. Mô hình kết cấu và lựa chọn lƣu chất từ biến .1 Mô hình kết cấu .2 Lựa chọn vật liệu làm vỏ và đĩa bộ phản hồi lực.3 Lƣu chất từ biến .4 Ảnh hƣởng của từ trƣờng lên lƣu chất từ biến .5 Mô phỏng từ trƣờng .6 Xác định ứng suất trƣợt .37 CHƢƠNG III CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM .1 Chế tạo cơ cấu phản hồi lực.2 Kết cấu mô hình thực nghiệm.3 Quá trình thực nghiệm .4 Kết quả thực nghiệm .49 Học viên: Trƣơng Minh Hòa Trang viii MSHV:16748 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS.Lê Thanh Danh 3.5 Nhận xét đánh giá kết quả .7 Mô hình trễ.53 CHƢƠNG IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .60 TÀI LIỆU THAM KHẢO .61 Học viên: Trƣơng Minh Hòa Trang ix MSHV:16748 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS.Lê Thanh Danh DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮC MRF Magneto Rheological Fluid Lƣu chất từ biến FF Ferrofluids MRB Phanh lƣu chất từ biến BMRA Bidirectional MRF actuator Bộ truyền động MRF hai chiều PTHH Phần tử hữu hạn ABS (Anti-lock Brake System) Học viên: Trƣơng Minh Hòa Trang x MSHV:16748 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS.Lê Thanh Danh DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Chất lỏng từ hóa .2 Mô hình chất lỏng MR trong từ trƣờng ngoài .3 MRF-132-DG của Lord Corporation .4 Cơ cấu treo bằng MRF .5 Ứng dụng giảm chấn bằng lƣu chất MA trong ghế treo .6 Ứng dụng giảm chấn bằng lƣu chất MA trong xây dựng .7 Bộ phận điều chỉnh cổng biến đƣợc lắp đặt trên cầu .8 Ứng dụng giảm chấn bằng lƣu chất MA trong máy giặt .9 Ứng dụng giảm chấn bằng lƣu chất MA trong đánh bóng.10 Ứng dụng giảm chấn bằng lƣu chất MR trong robot .11 Cơ cấu van thay đổi .12 Lắp ráp van điều khiển MR và lắp khe hở cho lƣu chất .13 Ly hợp vận hành bằng chất lỏng MR với nam châm vĩnh cửu .14 Găng tay phản hồi lực .15 Cơ cấu yoystick hai bậc tự do dùng phanh MRA .16 Hệ thống nhận dạng robot di động MRA,cơ cấu điều khiển .1 Đối tượng nghiên cứu .2 Phạm vi nghiên cứu .3 Ý nghĩa và thực tiễn.4 Cách tiếp cận đề tài.1 Phương pháp luận .2 Phương pháp nghiên cứu .1 Phân tích lý thuyết .2 Phân tích thực nghiệm .1 Bản vẽ kết cấu .2 Đƣờng cong B-H của Thép C45……………………………………….20 Học viên: Trƣơng Minh Hòa Trang xi MSHV:16748 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS.Lê Thanh Danh Hình 2.4 Biểu đồ tƣơng quan giữa chất lỏng Newton và nhựa Bingham……………23 Hình 2.5 Đƣờng cong B-H của MRF 132-DG .6 Sơ đồ ứng suất cắt so với tốc độ cắt đối với Ferrotec APG .7 Sự thay đổi độ nhớt (Pa s) của Ferrotec APG 2115 ở 25 ◦C .8 Sơ đồ ứng suất cắt so với tốc độ cắt đối với Lord MRF-122-2ED .9 Biến động trong ứng suất (Pa) của MRF-122-2ED tại 25 ◦C .10 Sự thay đổi độ nhớt (Pa s) của MRF-122-2ED ở 25 ◦C.11 Sơ đồ ứng suất cắt so với tốc độ cắt đối với Lord MRF-122-2ED .15 Mô hình cơ cấu phản hồi lực 2d .16 Cƣờng độ đƣờng sức từ .17 Phân bố node .18 Chọn node trên mặt đĩa .19 Phân bố từ trƣờng dọc theo bán kính đĩa .20 Phần tử MRF trong khe lƣu chất .21 Tính ứng suất trƣợt trung bình bằng hình vành khăn.5 Cảm biến mô-men lực .6 Mô hình tổng thể chế tạo sau thiết kế .7 Các thiết bị hỗ trợ kết nối máy tính.8 Sơ đồ đo mô-men bộ phản hồi lực bằng Simulink.9 Mô phỏng mô-men trên matlab.

Sơ đồ khối của mô hình Preisach .54 Học viên: Trƣơng Minh Hòa Trang xii MSHV:16748 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS.Lê Thanh Danh Hình 3.17: Lịch sử thời gian của dòng đầu vào, phân chia mặt phẳng Preisach .55 Hình 68 Tam giác T để thực hiện số lƣợng mô hình Preisach .18 Kiểm tra cơ cấu .19 Số điểm chuyển đổi trong mặt phẳng Preisach .20 Dòng vào, mô men đầu ra mô hình thí nghiệm và mô hình Preisach .59 Học viên: Trƣơng Minh Hòa Trang xiii MSHV:16748 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS.Lê Thanh Danh DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 01 Tóm tắc những thuộc tính của lƣu chất MR .