Thiết kế sơ bộ robot chuyển động trong đường ống thủy lợi

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiện nay ở các nước phát triển việc nghiên cứu chế tạo các robot trong đường ống phục vụ các mục đích khác nhau như thăm dò, sửa chữa, thu thập dữ liệu đang phát triển mạnh mẽ. Do đặc thù đường ống thủy lợi cấu tạo bởi nhiều phần từ đơn giản đến phức tạp như ống thẳng, ống cút, ống rẽ nhánh… nên điều đó đòi hỏi các robot phải có khả năng di chuyển rất tốt. Bài viết này phân tích các cấu hình của robot đi trong lòng ống, xem xét sự tương thích với mục đích thủy lợi từ đó lựa chọn và thiết kế một cấu hình phù hợp.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế sơ bộ robot chuyển động trong đường ống thủy lợi

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5 THIẾT KẾ SƠ BỘ ROBOT CHUYỂN ĐỘNG TRONG ĐƯỜNG ỐNG THỦY LỢI Đỗ Duy Hiệp1 và Vũ Minh Quang2 1 Đại học Thủy lợi, email: hiepdd@tlu.edu.vn 2 Đại học Thủy lợi, email: quangvmtl@gmail.com 1. GIỚI THIỆU CHUNG 5. Panel điều khiển 1. Hiển thị Hiện nay ở các nước phát triển việc nghiên cứu chế tạo các robot trong đường ống phục 7. Vỏ vụ các mục đích khác nhau như thăm dò, sửa 2. Bộ điều khiển chữa, thu thập dữ liệu đang phát triển mạnh mẽ. Do đặc thù đường ống thủy lợi cấu tạo bởi nhiều phần từ đơn giản đến phức tạp như ống thẳng, ống cút, ống rẽ nhánh… nên điều 3. Động cơ 6. Sensor 4. Động cơ đó đòi hỏi các robot phải có khả năng di di chuyển & Camera dẫn hướng chuyển rất tốt. Vì vậy các thiết bị robot trong đường ống thường được ứng dụng các công 8. Khối nguồn nghệ tiên tiến trong các lĩnh vực cơ khí, điều khiển, quang học, âm thanh… Báo cáo này phân tích các cấu hình của robot đi trong lòng Hình 1. Cấu trúc tổng thể của robot ống, xem xét sự tương thích với mục đích 2. Bộ điều khiển: Điều khiển tốc độ các thủy lợi từ đó lựa chọn và thiết kế một cấu động cơ điện, giúp robot chuyển động theo hình phù hợp. các phương bất kỳ theo người dùng điều khiển, điều khiển động cơ quay camera. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3. Động cơ di chuyển: Bao gồm động cơ Nghiên cứu lý thuyết: từ việc nghiên cứu bố trí trong robot, tạo nguồn động lực giúp các mô hình robot đã và đang thực hiện robot chuyển động tiến, lùi, rẽ. trên thế giới đồng thời dựa trên lý thuyết về 4. Động cơ dẫn hướng: Bao gồm motor bố ô tô máy kéo từ đó đưa ra cấu hình trí lực giúp dẫn hướng robot chuyển động cho robot. 5. Panel điều khiển: Panel gồm các nút bấm để điều khiển bằng tay. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 6. Sensors & Camera: Hệ thống các cảm biến và camera dùng để xác định các thông 3.1. Cấu trúc tổng thể của robot số thăm dò cần thiết. Cấu trúc robot như hình 1: 7. Vỏ: Là nơi gá các phần robot. 8. Nguồn: Cấp điện cho robot. Tổng thể robot gồm có: 1. Bộ hiển thị dữ liệu: Dữ liệu từ camera 3.2. Phân tích lựa chọn cấu hình cơ khí quan sát sẽ được truyền về trạm điều khiển Robot đường ống đã có một lịch sử phát trung tâm và hiển thị. triển khá dài và chúng có thể được phân loại 139
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5 thành các cấu hình chính như Hình 2. Loại a 50cm. Kích thước cơ bản cỏa robot 40cm  đơn giản nhất, chuyển động hoàn toàn thụ 30 cm  40 cm. động bởi dòng chảy trong ống. Loại b giống Tính toán động lực robot dựa trên các như xe di chuyển trên mặt phẳng. Loại c thì phương trình cơ bản sau: không dùng bánh xe mà dùng bánh xích để Phương trình cân bằng công suất tổng quát. tăng độ vững khi di chuyển. Loại d có các chân tì lên thành ống, thích hợp với nhu cầu Ne = Nf  Ni + Nw  Nj + Nr di chuyển trong các ống dọc. Loại e có các + Ne: Công suất phát ra của động cơ. chân có thể bước đi nên có thể thực hiện + Nf : Công suất tiêu hao để thắng lực cản nhiều chuyển động phức tạp. Loại f và g hình Nf = G.f.v.cos 1. con sâu thường dùng trong các đường ống 1: góc dốc của mặt đường. kích thước nhỏ. f: hệ số cản lăn, môi trường bùn, ruộng f = 0,35 [1] ; v: vận tốc của robot [m/s] ; G: trọng lượng của robot [N]. Nf = G.f.v.cos = 80.0,35.0,2.1= 5,6 (W) + Ni: công suất tiêu hao để thắng lực cản dốc. Với: Ni = G.v.sin Giả sử góc nghiêng tối đa là 30o Ni = G.v.sin = 80.0,2.sin30 = 8 (W) + Nj: công suất tiêu hao để thắng lực cản quán tính. G Nj = .v.j.i g G = m: khối lượng của robot; g Hình 2. Các cấu hình cơ khí chính g: gia tốc trọng trường, của robot lòng ống j: gia tốc của robot m2/s; a) Phân tích lựa chọn : hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối Phân tích các điều kiện trong đường ống lượng quay của các chi tiết trong thủy lợi: các đường ống thủy lợi thường ẩm động cơ.  (quán tính) [2]: ướt, tối tăm, nhiều bùn lầy, nhiều vật cản, G 80 Nj = .v.j. i = .0,2.0,5.85= 68 (W). đường kính lớn vậy các cấu hình a, f, g, d tỏ g 10 ra không phù hợp. Sơ đồ hình b chỉ phù hợp + Nr: công suất tiêu hao cho ma sát trong với các đường ống không có hoặc có ít bùn vì hệ thống truyền lực: cấu trúc 4 bánh dễ bị lầy trong bùn. Còn lại Nr = 0,1. Nj = 0,1.68= 6,8 (W). hai cấu trúc là e và c tương đối phù hợp với R: lực tiêu hao để thắng lực cản nước: những đường ống thủy lợi. Nhóm tác giả tập R = 0,5. C..v2.S. trung thiết kế tính toán mô hình robot theo C: hệ số cản phụ thuộc hình dáng robot: cấu hình c. C = 0,86 b) Tính toán động lực robot S: diện tích hình chiếu lên mặt phẳng mô hình robot được thiết kế phù hợp với vuông góc với hướng chuyển động. đường ống đường ống lớn có D lớn hơn (trường hợp robot ngập trong nước) 140
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5 S = 0,4.0,3 = 0,012 (m2) 4. KẾT LUẬN : khối lượng riêng của nước kg/m3 Báo cáo đã đưa ra được cấu hình robot phù ( = 10000 N/m3). hợp đồng thời tính toán được công suất yêu v: vận tốc của robot v = 0,2 m/s. cầu của động cơ dẫn động chính. Thiết kế Công suất tiêu hao thắng lực cản nước: chi tiết cấu trúc theo hình chiếu tục đo robot Nw = R.v = 2,064(W) Làm tiền đề cho các bước thiết kế sau này. Ne = Nf  Ni + Nw  Nj + Nr = 5,6 + 8 + 2,064 + 68 + 6,8 = 90,464 (W) 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO Công suất yêu cầu của động cơ tại bánh xe [1] Nguyễn Hùng, ĐHSPKT TP HCM. Xe hơi và lực cản lăn, Báo cáo khoa học, 2012. Ne 90,464 Nk =  = 129,2(W) [2] Se-gon Roh and Hyouk Ryeol Choi.  0,7 Differential-Drive Robot for Moving Inside  : hiệu suất của hệ thống truyền lực; Urban Gas Pipelines. IEEE, 2005. Nk : công suất phát của động cơ tại bánh xe. [3] Nguyễn Hữu Cẩn. Lý thuyết ô tô máy kéo, Ta chọn được công suất cho động cơ dẫn NXB KHKT, 2005. động là 150W. c) Thiết kế chi tiết robot Robot được thiết kế theo kích thước và kết cấu theo yêu cầu phân tích nêu trên. Hình chiếu trục đo như hình 3. Hình 3. Hình chiếu trục đo 141
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5 142