Trang chủ Robot & Robotics Robot & Robotics Thiết kế và chế tạo Robot! Làm thế nào! Bài 2: Lựa chọn nền tảng phát triển

Thiết kế và chế tạo Robot! Làm thế nào! Bài 2: Lựa chọn nền tảng phát triển

Chào mừng bạn đến với loạt bài viết hướng dẫn cách thức để có thể tự chế tạo robot, biên dịch trên loạt bài How to Make a robot? của Roboshop. Đây là loạt bài viết rất hay, thích hợp cho cả những người mới cũng như những người đã có kinh nghiệm. Hy vọng rằng sau loạt bài này, robot không còn là thứ gì đó quá xa lạ và sẽ có nhiều, thật nhiều robot “Made in Vietnam” ra đời.

Sau bài học đầu tiên, bây giờ bạn có một sự hiểu biết cơ bản về robot và những gì mà robot hiện nay thường làm. Bây giờ là thời gian để quyết định loại robot bạn sẽ phát triển. Một thiết kế robot bất kỳ thường bắt đầu với việc xác định xem robot như thế nào và sẽ làm gì. Các loại robot khá đa dạng, nhưng thường phổ biến trong:
* Robot di chuyển với bánh xe, robot theo vết hoặc robot có chân
* Thiết bị bay
* Thiết bị hàng hải, tàu ngầm, robot bơi/lặn
* Cấu trúc hỗn hợp
* Tay máy, robot có tay để thao tác
Bài học này được thiết kế để giúp bạn quyết định loại của robot được phát triển, phù hợp với nhu cầu của bạn. Sau khi đã suy nghĩ về chức năng của robot (sau bài 1), việc tiếp theo là lựa chọn loại robot phù hợp nhất với nhu cầu của bạn. Dưới đây, bạn sẽ tìm thấy một mô tả của tất cả các loại Robot thường gặp.


Robot di chuyển dùng bánh xe
Bánh xe là phương pháp phổ biến nhất cung cấp khả năng di chuyển cho một robot, được sử dụng với nhiều kích thước và nền tảng robot khác nhau. Kích thước của bánh xe dao động khá rộng, từ nhỏ cỡ vài chục cm đến lớn hàng mét. Thông thường, xu hướng phát triển tập trung vào các bánh xe cỡ nhỏ, cỡ 5 cm trở lại với 3 bánh xe/robot, một bánh lái và hai bánh di chuyển. Loại phức tạp hơn có thể sử dụng con quay hồi chuyển.
Về vật liệu, vật liệu làm bánh xe không có yêu cầu đặc biệt, nhưng một số trường hợp cụ thể có yêu cầu khá chặt. Ví dụ bánh xe robot quân sự cần có khả năng chống trượt. Điều này cũng có thể đạt được thông qua cấu trúc bánh xe, một robot với 4 bánh hoặc 6 bánh sẽ có ưu thế chống trượt tốt hơn trường hợp 2 bánh. Ngoài ra, cơ cấu bánh xe cũng cần được chú ý khi thiết kế chuyển động cho robot. Một quan niệm sai lầm phổ biến là xây dựng những robot có bánh xe lớn, nguồn năng lượng sử dụng không cung cấp đủ nhu cầu của robot.

Ưu điểm
+ Chi phí thường thấp so với các phương pháp khác
+ Đơn giản trong thiết kế và chế tạo
+ Lựa chọn phong phú
+ Mở rộng dễ dàng
+ Sự lựa chọn tuyệt vời cho người mới bắt đầu
Nhược điểm
+ Khả năng kéo yếu
+ Diện tích tiếp xúc nhỏ


Robot di chuyển dùng bánh xích
Bánh xích hoặc bánh răng được sử dụng trong những thiết bị như máy kéo, xe tăng … do khả năng thích ứng với địa hình và yêu cầu về lực kéo. Nguyên nhân do cơ cấu bánh xích giảm tính trượt và phân bố đều trọng lượng của thiết bị, thích hợp với các bề mặt yếu như cát, đất yếu…hay các bề mặt mấp mô. Một điều khác là khi sử dụng chúng cho robot, robot của chúng ta trông ấn tượng hơn rất nhiều.
Ưu điểm
* Tiếp xúc với bề mặt lớn, giảm khả năng trượt
* Phân bố trọng lượng đều, có thể hoạt động linh hoạt trong nhiều loại bề mặt khác nhau
* Tăng đáng kể không gian sử dụng của robot, không cần kết hợp với các bánh xe có ổ đĩa lớn
Nhược điểm
* Gây tổn hại bề mặt khi di chuyển
* Ổ đĩa xích hạn chế đáng kể số lượng động cơ có thể sử dụng
* Tính phức tạp cơ khí tăng (số liên kết, khớp nối, cơ cấu lực… tăng)


Robot di chuyển dùng chân
Chân là lựa chọn ưa thích cho các robot phải di chuyển trên địa hình không đồng đều. Hầu hết các robot nghiệp dư được thiết kế với 6 chân, do khả năng giữ cân bằng tĩnh (cân bằng với 3 chân trong khi di chuyển). Robot với số chân ít hơn khó hơn để giữ cân bằng. Đặc trưng là các robot hình người với hai chân. Điều kiện cân bằng được định nghĩa là sự ổn định động, nghĩa là khả năng cân bằng robot khi chuyển động và ngừng chuyển động. Các thiết kế phổ biến là monopod (1 chân “nhảy”), bipeds (2 chân), quadrupeds (bốn chân), và hexapods (6 chân).
Ưu điểm
* Gần gũi với chuyển động tự nhiên
* Khả năng có thể vượt qua những trở ngại lớn và điều hướng các địa hình thô
Nhược điểm
* Tính phức tạp cơ khí và điện tử.
* Yêu cầu về năng lượng/pin
* Chi phí phát triển cao


Robot bay
Các robot bay, được biết với tên AUAV (robot bay không người lái) là một chủ đề hấp dẫn và hoàn toàn trong khả năng của những người đam mê. Tuy nhiên, việc thiết kế, chế tạo các thiết bị bay không người lái với người mới bắt đầu thường đi kèm nhiều rủi ro. Hiện tại, hầu hết người dùng nghiệp dư sử dụng máy bay điều khiển từ xa được bán trên thị trường. Các thiết bị chuyên nghiêp, ví dụ Predator của quân đội Mỹ, đã dần chuyển từ cơ chế bán tự chủ sang tự chủ hoàn toàn.
Ưu điểm
* Máy bay điều khiển từ xa đã được tồn tại trong nhiều thập kỷ (do đó, có một cộng đồng lớn, ít nhất là về mặt cơ khí)
* Tuyệt vời cho việc giám sát, theo dõi
Nhược điểm
* Toàn bộ những gì bạn đầu tư có thể mất trong một tai nạn
* Sự hạn chế của cộng đồng phát triển về khả năng tự trị cho robot


Robot Lặn/tàu/thuyền

Đây là niềm đam mê của một số nhà thiết kế robot nghiệp dư, đặc biệt với các thiết bị không người lái dưới nước. Có nhiều trở ngại cần phải vượt qua, nhưng có vẻ đã và đang không phải là rào cản với những người đam mê.

Một loạt các sản phẩm đạng này đã có trên thị trường, đi kèm với nhiều mẫu thiết kế miễn phí mà bạn có thể tìm thấy. Vấn đề chính với robot dạng này là năng lượng và khả năng làm việc dưới nước (áp suất, chống thấm, …)

Ưu điểm

* Hầu hết các hành tinh của chúng ta là nước, do đó, có rất nhiều thứ để tìm hiểu và khám phá

* Tính duy nhất trong mỗi sản phẩm

Nhược điểm

* Robot có thể bị mất theo nhiều cách (chìm, bị rò rỉ, vướng mắc ...)

* Hầu hết các linh kiện điện tử không có khả năng hoạt động khi ngấm nước

* Yêu cầu về đầu tư khi muốn hoạt động với độ sâu > 10m

* Hạn chế về giao tiếp điều khiển (giao tiếp không dây)


Các ứng dụng lai, tiêu khiển, sở thích cá nhân
Được phát triển hoàn toàn theo ý thích các nhân của bạn bằng việc kết hợp các thiết kế, ý tưởng lại với nhau. Thiết kế thường vô cùng linh hoạt, đa dạng, thậm chí là ngược đời. Tuy nhiên, nó sẽ làm tăng khả năng và tính sáng tạo của bạn trong mỗi sản phẩm.
Ưu điểm
* Thiết kế và phát triển gắn với một mục tiêu cụ thể
* Cấu trúc đa tác vụ, module
* Đa tính năng
* Linh hoạt
Nhược điểm
* Phức tạp trong thiết kế, chi phí cao
* Các bộ phận cần tùy chỉnh lại cho phù hợp


Cánh tay & gắp
Mặc dù không nằm trong các dạng robot di dộng, các thiết kế cánh tay máy và kìm gắp là một phần quan trọng trong thiết kế cơ bản và là cách tốt nhất để tương tác, khám phá môi trường. Số bậc tự do tăng cho phép khả năng ứng dụng và tính linh hoạt của tay máy ngày càng cao.
Ưu điểm
* Thiết kế đơn giản
* Dễ dàng phát triển robot với số bậc tư do cao (3, 4 bậc)
Nhược điểm
* Cố định, trừ khi được lắp ghép với một nền tảng di động
* Chi phí phát triển
Trong số tới, chúng ta sẽ lựa chọn thiết bị truyền động cho robot của bạn. Chọn đúng thiết bị truyền động đòi hỏi một sự hiểu biết của những thiết bị truyền động có sẵn, một số trí tưởng tượng, và một chút của Toán học và Vật lý.

Số 137 (5/2012)♦Tạp chí tự động hóa ngày nay


Newer news items:
Older news items:

 

Hỗ trợ online

Hỗ trợ Web
Mr Phương: 0988906030

Liên kết & Quảng cáo


 
 
 






 

 

Nhà tài trợ


Sửa biến tần

Mới cập nhật

Tìm kiếm

Quảng cáo&Liên kết