BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
Họ và tên tác giả luận văn
NGUYỄN VĂN DƯƠNG
TÊN ĐỀ TÀI LUẬN V N Ă
TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH, MÔ PHỎ ỌNG ĐỘNG H C
VÀ C HĐỘNG LỰ ỌC ROBOT SHRIMPIII
Chuyên ngành : Công Nghệ Chế ạ T o Máy
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ Ế Ạ CH T O MÁY
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN TRỌNG DOANH
Hà Nội – Năm 2011
Luậ ă ố ệ ễ ọn v n t t nghi p GVHD: TS.Nguy n Tr ng Doanh
Học viên: Nguyễn Văn Dương Trang 1
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam oan ni dung trong lun v n là do tôi t nghiên cu, tìm hi u. Nh ng
tài liu c trích dn trong lun vn u có ghi chú rõ ngun gc, tác gi.
Nguyn Vn Dng
Luậ ă ố ệ ễ ọn v n t t nghi p GVHD: TS.Nguy n Tr ng Doanh
Học viên: Nguyễn Văn Dương Trang 2
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Robot tự hành SmatROD
Hình 1.3: Robot thám hiểm của trung tâm vũ trụ NASA
Hình 1.4: Robot tự hành 8 bánh Lunokhod.
Hình 1.5: Robot Lauron II từ đại học Karlsruhe
Hình 1.6: Caterpillar robot ROBHAZ_DT3
Hình 1.7: Robot tự ủ hành ShrimpIII c a công ty Bluebotics
Hình 1.8: Robot người P2 của hãng Honda (Nhật Bản)
Hình 1.9: Robot Dog Aibo của hãng Sony (Nhật Bản)
Hình 1.10: Phương pháp cân bằng trọng tâm robot bằng dịch đối trọng theo đường
thẳng
Hình 1.11: Phương pháp thay đổi trọng tâm bằng hệ thống thanh nhún song song
Hình 1.12: Phương pháp đ ềi u khiển 3 bánh
Hình 1.13: Phương pháp đ ềi u khiển cả ba bánh cả d ng và tác dẫn độ ụng lái
Hình 1.14: Khung có 2 bánh rẽ phía trước. 2 bánh sau chủ động và được kết nối
qua khớp giúp robot luôn ở trạng thái cân bằng
Hình 1.15: Khâu cơ ở s liên kết với các khâu động giúp cơ ấ c u trở nên linh hoạt khi
di chuyển
Hinh 1.16: Hai phần được kết nố ớ ụ ẽ ễi qua kh p tr đứng giúp robot r d dàng
Hình 1.17: Kết cấu 5 bánh với 4 bánh dẫn động và 1 bánh lái
Hình 1.18: Kết cấu robot tự hành 6 bánh 2 hàng song song linh hoạt
Hình 1.19: K cết cấu 6 bánh với 2 bánh rẽ phía trướ
Hình 1.20: Kết cấu 6 bánh với độ linh hoạt đặc biệt
Hình 1.21: Kết cấu 6 bánh đặc biệt nhất ( cả 6 bánh đều dẫn động và bánh trước và
bánh sau là 2 bánh đ ềi u khi n rể ẽ và quay vòng.
Hình 1.22: Kết cấu robot 8 bánh linh hoạt
Hình 1.23: K ết cấu 8 bánh với bộ đôi giá chuyển hướng
Hình 1.24: Kết cấu 8 bánh với 2 phầ ế ằ ớ ụn liên k t b ng kh p tr
Hình 1.25: K uết cấu 8 bánh, hai phần liên kết bằng khớp cầ
Luậ ă ố ệ ễ ọn v n t t nghi p GVHD: TS.Nguy n Tr ng Doanh
Học viên: Nguyễn Văn Dương Trang 3
Hình 2.1: Các hệ ọ ủ t a độ c a robot
Hình 2.2: Sự dịch chuyển của B tại vị trí t và t+1
Hình 2.3: Sự dịch chuyển của giá chuyển hướng.
Hình 2.4: 3D-Odometry và các biến
Hình 2.5: Quỹ ủ đạo c a tâm trọng lực khi leo cầu thang 17cm.
Hình 3.1: Phân bố ộ n i lực và ngoại lực tác dụ ụ ỗ đ ơ ẫng lên tr c m i ông c d n động
bánh
Hình 3.2: Cơ cấu hình bình hành kết nối bộ bánh bên thân robot ShrimpIII
Hình 3.3: Đặc tính cơ học ( khớp thấp) của cơ cấu
Hình 3.4: Kh năng linh hoạt vượt địa hình của cặp bánh bên thân robot ShrimpIII
Hình 3.5: So sánh tâm quay giữa 2 cơ ấ c u
Hình 3.6: Kết cấu chân trước robot ShrimpIII
Hình 3.7: Nguyên lý dịch chuyể ủn c a chân trước robot ShirmpIII
Hình 3.8: Thông số ỹ k thuật của chân trước robot ShrimpIII
Hình 3.9: Chân trước với các thông số kích thước chiều dài.
Hình 3.10: Biểu n đồ mô phỏng quỹ đạo chuyể động của tâm bánh trước Tb(x,y) khi
thay đổi thông số chiều dài khâu e và khâu d
Hình 3.11: K ết cấu chân sau (chân cố định với thân robot)
Hình 3.12: S nơ đồ tính độ nâng lên của bánh trước khi leo qua vật cả
Hình 3.13: Kết cấu hình bình hành ở trạng thái tĩnh trên nền phẳng
Hình 3.14: Kết cấu chân (hbh) ở trạng thái vượt vật cản.
Hình 3.15: Robot ShrimpIII di chuyển trên nền phẳng
Hình 3.16: Quy đổi lực tác dụng về tính trên mỗi hệ ơ động c – bánh dẫn.
Hình 3.17: Đ ứ ố ầ ứáp ng t c độ quay (n), dòng ph n ng (iu) khi có bước nhả đ ệy i n áp
(uu)
Hình 3.18: Bánh chân trước ShrimpIII tiếp xúc và leo hết bậc cầu thang
Hình 3.19: Bánh chân trước nằm vượt qua bậc thang thứ 1
Hình 3.20: Bánh 21 và 22 vượt mặt đứng bậc thang
Hình 3.21: Trạng thái 3 bánh trước vượt hết bậc trongkhi 3 bánh sau chưa vượt
Luậ ă ố ệ ễ ọn v n t t nghi p GVHD: TS.Nguy n Tr ng Doanh
Học viên: Nguyễn Văn Dương Trang 4
Hình 3.22: Trạng thái cặp bánh 31 và 32 vượt bậc thang
Hình 3.23: Trạng thái bánh cuối (bánh 4) vượt thành đứng bậc thang
Hình 3.24: Robot ShrimpIII vượt vật cản lệch (1 cặp bánh bên thân vượt v t cậ ản)
Hình 3.25: Trạng thái khi quay vòng hoặc chuyển hướng của robot ShrimpIII
Hình 3.26: Trạng thái robot ShrimpIII xuỗng bậc cao thang
Hình 3.27: Robot ShrimpIII dừng hoạt động khi vật cản chạ ơm động c
Hình 3.28: Mô hình động học robot ShrimpIII di chuyển t m P từ đ ể i ớ đ ểi i m G
Hình 3.29: Bản vẽ Thông số kích thước chân trước ShrimpIII
Hình 3.30: Toàn bộ phần chân trước ShrimpIII mô phỏng theo chế ạ t o
Hình 3.31: Động cơ lái bánh trước và bánh sau
Hình 3.32: Biện pháp kỹ thuật lắp ghép động cơ với càng lái và bánh dẫn
Hình 3.33: Phương pháp kẹp chặt trục động cơ và càng lái
Hình 3.34: Bản vẽ kích thước thiết kế và chế ạ t o chân sau ShrimpIII
Hình 3.35: Hình ảnh mô phỏng chân sau robot ShrimpIII
Hình 3.36: Bản vẽ kích thước toàn bộ kết cấu hình bình hành (chân bên)
Hình 3.37: Kết cấu bánh với các khâu liên kết kiểu hình bình hành
Hình 3.38: Bản vẽ kích thước phần thân robot ShrimpIII
Hình 3.39: Phần thân Robot ShrimpIII đã gắ ắn c quy và camera quan sát
Hình 3.40: Toàn cảnh robot ShrimpIII.