Nghiên Cứu, Thiết Kế, Chế Tạo Mô Hình Xe Lăn điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KĨ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH XE LĂN ĐIỆN Người hướng dẫn:

Th.s Tạ Hùng Cường

Sinh viên thực hiện:

Hồ Xuân Tính

Hà Nội, ngày 12/12/2017

NỘI DUNG THUYẾT TRÌNH

I

II

III

IV

•

Giới thiệu đề tài

•

Nghiên cứu, thiết kế mô hình

•

Chế tạo và thử nghiệm

•

Kết luận

2

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Lý do chọn đề tài:

 Xe lăn là một sản phẩm ý nghĩa và rất cần thiết đối với

người tàn tật.  Xe lăn điện ở nước ta phần lớn nhập khẩu nên giá thành

cao, kích thước chưa phù hợp với vóc dáng người Việt.  Quá trình nghiên cứu, chế tạo mô hình mang lại cho bản

thân những kinh nghiệm và kiến thức bổ ích.

3

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Tính toán, lựa chọn thông số kĩ thuật

nhằm lựa chọn linh kiện và thiết kế phù hợp Tính toán, thiết kế, chế tạo, lắp ráp mô

Mục tiêu

hình cơ khí đảm bảo kỹ thuật, thẩm mỹ.

Các thiết bị phần cứng dễ thay thế và bền

theo thời gian.

Lập trình điều khiển đảm bảo đầy đủ

chức năng cơ bản của xe lăn. 4

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Giới thiệu mô hình xe lăn thông minh:

Thiết kế, chế tạo phần cơ khí

Thiết kế, chế tạo phần điện tử 5

Xây dựng phần mềm điều khiển

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÔ HÌNH

6

Khảo sát, lựa chọn kích thước xe Với chiều cao trung bình của người Việt Nam là 165cm thì bề rộng của ghế từ 380 – 450 mm, chiều ngang (tính từ điểm dựa lưng đến đầu gối) khoảng 350 – 450 mm.

Chọn kích thước : 850mm x 400mm x 442mm

7

Tính và lựa chọn động cơ Khối lượng xe 30kg, khối lượng tải 70kg, đường kính bánh xe 500mm, hệ số cản lăn mặt

đường 0,23, hệ số cản không khí 0,0855 Ta có Trọng lượng toàn bộ xe: G = m + m’ = 70+ 30 = 100 (kg). Vậy G = 980(N) Tính lực kéo tổng quát của xe: pk = pf + pc +pl . Lực cản lăn: pf = fGcosα= 0,023.980.cos30o = 19,5 (N). Lực cản không khí: Ta có: F là diện tích cản chính diện (m2). Diện tích cản chính diện là diện tích hình chiếu của xe lên mặt phẳng vuông góc với trục dọc của xe, việc xác định diện tích cản thường gặp nhiều khó khăn. Người ta thường dùng công thức: F=B.H.

8

Tính và lựa chọn động cơ Trong đó: B là chiều rộng cơ sở của xe. H là chiều cao lớn nhất của xe tính từ mặt đường lên tới điểm cao nhất của xe. F = B.H = 0,75.1,1 = 0,825 (m2). Từ đó: Pc= KFV 2 = 0,085.0,825.12 =0,07 (N) (Lực cản lên dốc: Tính và lựa chọn độngo cơ Pl = G sinα =980.sin30 = 490 (N) Thay (2.3), (2.4) và (2.5) vào (2.3) ta được: pk = pf + pc + pl = 19,5+ 0,07 + 490 = 509,57 (N). Ta có pk = 509,57(N)

• • • •

Để tính được công suất động cơ ta tính công suất cần thiết. Ta gọi N: Công suất động cơ. Nct: Công suất cần thiết. η: Hiệu suất chung.

Tính và lựa chọn động cơ

Thiết kế cơ khí

9

Thiết kế cơ khí • Các chi tiết chính: Khung xe, ghế ngồi và tựa lưng, để chân, và các bộ phận điện tử • Kích thước : 850mm x 400mm x 442mm

• Ràng buộc chắc chắn nhờ Assembly

10

Thiết kế bộ phận điện tử Động cơ DC Giảm tốc Arduino UNO R3

Còi báo

Cảm biến siêu âm

Module mạch cầu H

Joysticks

11

Thiết kế bộ phận điện tử  Giao tiếp Arduino với Joystick

• Joystick sử dụng nguồn 5V từ Arduino • Bản chất là 2 biến trở được sắp xếp theo hệ tọa độ Decac OXY

12

Thiết kế bộ phận điện tử  Giao tiếp Arduino với mạch cầu H điều khiển 2 động cơ

• Các chân tín hiệu của mạch cầu H được nối với các chân tín hiệu của Arduino. • Cổng ENA điều khiển động cơ A, Cổng ENB điều khiển động cơ B

13

Thiết kế bộ phận điện tử  Giao tiếp Arduino với cảm biến siêu âm HC-SR04

14

Thuật toán điều khiển xe lăn và lập trình trên Arduino IDE

15

Thuật toán điều khiển xe lăn và lập trình trên Arduino IDE

 Nhận tín hiệu điều khiển từ Joystick 1

Đọc và xử lý giá trị

2

Điều khiển tốc độ

3

Điều khiển chiều quay 16

Thuật toán điều khiển xe lăn và lập trình trên Arduino IDE

 Nhận tín hiệu từ cảm biến siêu âm 1

Đọc và xử lý giá trị

2

Cảnh báo qua còi

3

Dừng cấp điện áp vào động cơ 17

18

CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM

• Thử nghiệm xe di chuyển với vật nặng 5kg để kiểm tra độ vững chắc của xe • Thử nghiệm xe gặp ổ gà và dừng lại 19

KẾT LUẬN - Đáp ứng được các yêu cầu cơ bản của người dùng là di chuyển dễ dàng.

Kết quả

- Dễ dàng điều khiển bằng module Joystick, đồng thời có khả năng phát hiện hầm hố, ổ gà… - Sai số các thiết bị lớn

Hạn chế

- Xe lăn lấy năng lượng từ pin nên thời gian di chuyển không được nhiều. -Mô hình được gia công thủ công nên sản phẩm chưa được đẹp.

Hướng phát triển

-

Phát triển chức năng mở rộng: Camera, microphone, sensor...

22

CẢM ƠN THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ THEO DÕI

23