ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI:

Thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng
giọng nói

Người hướng dẫn: TS. NGUYỄN DANH NGỌC
Giảng viên duyệt: TS. ĐẶNG PHƯỚC VINH
Sinh viên thực hiện: VÕ TRUNG HIẾU
TRIỆU THỊ THU DUYÊN
Số thẻ sinh viên : 101140141
101140137
Lớp: 14CDT1

Đà Nẵng, 2019


TÓM TẮT
Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng giọng nói
Sinh viên thực hiện: Võ Trung Hiếu - Triệu Thị Thu Duyên
Số thẻ SV:
Lớp:

101140141
14CDT1

- 101140137
-

14CDT1

Luận văn trình bày thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng giọng nói. Xe hoạt động nhờ
vào sự dẫn động của hai động cơ chính. Người dùng điều khiển xe thông qua màn hình
cảm ứng trên điện thoại cũng như giao tiếp qua giọng nói dựa trên nền Android. Ứng
dụng Andorid được thiết kế riêng cho xe và có thể tải từ của hàng ứng dụng CH Play
của Google. Xe được dùng làm phương tiện cá nhân để di chuyển trong công viên, phố
đi bộ, khuôn viên trường đại học. Đề tài thể ứng dụng trong kỉ nguyên của mạng
internet kết nối vạn vật; thích hợp với các dự án smarthome, robot chỉ đường trong
bệnh viện, sân bay hoặc robot phục vụ nhà hàng.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TT

Họ tên sinh viên


Số thẻ SV

Lớp

Ngành

1

Triệu Thị Thu Duyên

101140137

14CDT1

Cơ điện tử

2

Võ Trung Hiếu

101140141

14CDT1

Cơ điện tử

1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng giọng nói.
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
……………………………………..……………………………………………..……...………………
……………………..……………………………………………..……...
Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
a. Phần chung:
TT

Họ tên sinh viên

1

Võ Trung Hiếu

2

Triệu Thị Thu Duyên

Nội dung
•

Tìm hiểu tổng quan về đề tài

•

Tính toán thiết kế

•

Kết luận và đánh giá kết quả


b. Phần riêng:
TT

Họ tên sinh viên

Nội dung

1

Võ Trung Hiếu

•

Thiết kế và chế tạo nguyên mẫu xe

2

Triệu Thị Thu Duyên

•

Tìm hiểu và thiết kế thiết kế bộ điều khiển

4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
TT
1

2

5.


Họ tên sinh viên
Võ Trung Hiếu

Triệu Thị Thu Duyên

Họ tên người hướng dẫn:

TS. Nguyễn Danh Ngọc

Nội dung
•

Kết cấu cơ khí

•

Sơ đồ động

•

Sơ đồ mạch

•

Sơ đồ khối chức năng

•

Lưu đồ thuật toán

Phần/ Nội dung:


6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ……../……./201…..
7. Ngày hoàn thành đồ án:

……../……./201…..

Đà Nẵng, ngày
Trưởng Bộ môn Cơ Điện Tử

tháng

Người hướng dẫn

năm 201


LỜI NÓI ĐẦU

Sau thời gian 5 năm được đào tạo về các phần lý thuyết cơ bản của “Thiết kế chi tiết
máy”, “Cơ sở thiết kế máy”, “Điều khiển tự động”, “Hệ thống cơ điện tử”, …vv, kết
hợp với quá trình tự tìm tòi học hỏi, chúng em đã rút ra, tích lũy được những kiến thức
ban đầu hết sức quan trọng để bắt tay vào làm đồ án tốt nghiệp. Tuy nhiên sự non trẻ về
kinh nghiệm thực tế khiến chúng em không khỏi lung túng trong quá trình thiết kế để
có một hệ thống hoàn chỉnh, thẩm mỹ và hiệu quả kinh tế. Qua thời gian học tại khoa
Cơ khí – Trường Đại học Bách khoa, dưới sự tận tình hướng dẫn, giúp đỡ của các thầy,
cô giáo cũng như sự nỗ lực của bản thân, chúng em đã tích luỹ một số kiến thức như là
hành trang để trở thành những kỹ sư. Đồ án là bước đầu tìm hiểu thi công sản phẩm
thực tế đồng thời cũng áp dụng những kiến thức đã được học để giải quyết các vấn đề

thực tế xảy ra trong quá trình làm
Nhân đây, nhóm xin gởi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đên các thầy trong Khoa
Cơ khí, trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà nẵng, trong suốt 5 năm qua đã giảng
dạy, truyền thụ kiến thức cho sinh viên. Xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến Thầy TS.
Nguyễn Danh Ngọc, người đã luôn hỗ trợ về mặt kiến thức cho nhóm, kịp thời động
viên những lúc khó khăn. Tuy kết quả của mô hình còn nhiều thiết sót, nhưng thực sự
những giúp đỡ quý báu của thầy là vô cùng có ý nghĩa với nhóm. Cuối cùng nhóm cũng
mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô Hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp
để nhóm rút được bài học cũng như kinh nghiệm khi bước chân vào đời.

Đà Nẵng, ngày 30 tháng 5 năm 2019
Nhóm sinh viên thực hiện
Võ Trung Hiếu
Triệu Thị Thu Duyên

i


LỜI CAM ĐOAN

Nhóm sinh viên xin cam đoan đồ án này do chúng tôi tự tính toán, thiết kế và nghiên
cứu dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Danh Ngọc. Để hoàn thành đồ án này, Chúng
tôi chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử
dụng bất cứ tài liệu khác mà không được ghi. Nếu sai nhóm xin chịu mọi hình thức kỷ
luật theo quy định.

Nhóm sinh viên thực hiện
Triệu Thị Thu Duyên
Võ Trung Hiếu


ii


MỤC LỤC
TÓM TẮT ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- I
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ---------------------------------------------------------------------------------- II
LỜI NÓI ĐẦU ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- I
LỜI CAM ĐOAN ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- II
MỤC LỤC ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------III
DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT--------------------------------------------------------------------------------------- VII
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ------------------------------------------------------------------------- 1
1.1. Bối cảnh liên quan ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
1.2. Giới thiệu chung về xe ---------------------------------------------------------------------------------------------- 3
1.3. Đối tượng nghiên cứu ----------------------------------------------------------------------------------------------- 3
1.4. Kiến trúc hệ thống ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 4
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KẾT CẤU CƠ KHÍ ---------------------------------------- 5
2.1. Bộ dẫn động chính----------------------------------------------------------------------------------------------------- 5
2.1.1. Chọn động cơ ------------------------------------------------------------------------- 5
2.1.2. Chọn trục ------------------------------------------------------------------------------ 6
2.1.3. Chọn gối đỡ --------------------------------------------------------------------------- 9
2.1.4. Chọn bánh xe------------------------------------------------------------------------ 10
2.2. Khớp xoay cánh tay-------------------------------------------------------------------------------------------------- 10
2.3. Thiết kế mô hình trên Solidworks 2017------------------------------------------------------------------ 11
3.1. Sơ đồ khối điều khiển ---------------------------------------------------------------------------------------------- 16
3.2. Các linh kiện sử dụng----------------------------------------------------------------------------------------------- 17
3.2.1. Board Arduino mega 2560 -------------------------------------------------------- 17
3.2.2. Driver điều khiển động cơ DC BTS 7960--------------------------------------- 18
3.2.3. Module ổn áp 5V XL4005 -------------------------------------------------------- 19
3.2.4. Cảm biến siêu âm US-015 -------------------------------------------------------- 20
3.2.5. Cảm biến Encoder ------------------------------------------------------------------ 21

3.2.6. Ắc quy ------------------------------------------------------------------------------- 22
3.3. Thiết kế mạch điện --------------------------------------------------------------------------------------------------- 22
3.3.1. Sơ đồ nguyên lí --------------------------------------------------------------------- 22
3.3.2. Mạch in ------------------------------------------------------------------------------ 23
3.4. Chương trình điều khiển chính -------------------------------------------------------------------------------- 24
3.5. Thiết kế ứng dụng Android để xử lý giọng nói ------------------------------------------------------ 25
3.5.1. Thiết kế giao diện ------------------------------------------------------------------ 25
3.5.2. Xử lí giọng nói ---------------------------------------------------------------------- 26
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ------------------------------------------------- 30
iii


4.1. Kết quả đạt được: ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 30
4.2. Một số mặt hạn chế: ------------------------------------------------------------------------------------------------- 31
4.3. Hướng phát triển đề tài: ------------------------------------------------------------------------------------------- 31
TÀI LIỆU THAM KHẢO -------------------------------------------------------------------- 33
PHỤ LỤC ---------------------------------------------------------------------------------------- 34

iv


DANH SÁCH BẢNG VÀ HÌNH ẢNH

Bảng 1.1: Thông số kĩ thuật Segway ta ga điện ---------------------------------------- 2
Bảng 2.1:Thông số động cơ một chiều -------------------------------------------------- 6
Bảng 2.2:Thông số động cơ servo SG90 ---------------------------------------------- 11
Bảng 2.3: Danh sách chi tiết phần đế dưới -------------------------------------------- 12
Bảng 2.4: Danh sách chi tiết phần thân trên ------------------------------------------ 14
Bảng 3.1: Thống số kĩ thuật board Arduino mega 2560 ---------------------------- 17
Bảng 3.2: Thống số kĩ thuật driver BTS 7960 ---------------------------------------- 18

Bảng 3.3: Bảng thống số kĩ thuật XL4005 -------------------------------------------- 20
Bảng 3.4: Thông số kĩ thuật cảm biến siêu âm US-015 ----------------------------- 21
Bảng 3.5: Thống số kĩ thuật encoder quang ------------------------------------------ 21

Hình 1.1: Xe Segway tay ga điện--------------------------------------------------------- 1
Hình 1.2: Robot Airstar chỉ đường trong sân bay -------------------------------------- 3
Hình 1.3: Sơ đồ kiến trúc hệ thống ------------------------------------------------------- 4
Hình 2.1: Động cơ một chiều có hộp giảm tốc ----------------------------------------- 6
Hình 2.2: Biểu đồ nội lực trục ------------------------------------------------------------ 8
Hình 2.3: Ổ bi đỡ --------------------------------------------------------------------------- 9
Hình 2.4: Bánh xe ------------------------------------------------------------------------ 10
Hình 2.5: Động cơ servo SG90 --------------------------------------------------------- 11
Hình 2.6: Thiết kế 3D phần đế dưới --------------------------------------------------- 12
Hình 2.7: Thiết kế 3D phần thân trên -------------------------------------------------- 13
Hình 2.8: Thiết kế 3D mô hình tổng quát --------------------------------------------- 14
Hình 3.1: Sơ đồ khối --------------------------------------------------------------------- 16
Hình 3.2: Board Arduino mega 2560 ------------------------------------------------- 17
Hình 3.3: Driver BTS 7960 và cách nối dây ------------------------------------------ 18
Hình 3.4: Module ổn áp XL4005 ------------------------------------------------------- 19
Hình 3.5: Cảm biến siêu âm US-015--------------------------------------------------- 20
Hình 3.6: Module encoder quang------------------------------------------------------- 21
Hình 3.7: Ắc quy 12V – 20 Ah --------------------------------------------------------- 22
Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lí được vẽ trên proteus 8.5 --------------------------------- 22

v


Hình 3.9: Mạch in được xuất trên Proteus 8.5 ---------------------------------------- 23
Hình 3.10: Board mạch thực tế --------------------------------------------------------- 23
Hình 3.11: Lưu đồ thuật toán chương trình chính ------------------------------------ 24

Hình 3.12: Giao diện khuôn mặt-------------------------------------------------------- 25
Hình 3.13: Giao diện điều khiển bằng tay --------------------------------------------- 26
Hình 3.14: Các dây kết nối giữa Arduino và Android ------------------------------- 27
Hình 3.15: Tiến trình chuyển giọng nói thành văn bản ------------------------------ 28
Hình 3.16: Quá trình xử lí giọng nói và gửi xuống điện thoại---------------------- 28
Hình 3.17: Lưu đồ thuật toán xử lí giọng nói ----------------------------------------- 29
Hình 4.1: Khuôn mặt của xe khi hiện thị hướng dẫn chỉ đường ------------------- 31
Hình 4.2: Điều khiển sản phẩm thực tế ------------------------------------------------ 31

vi


DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt
PWM
API
IT
CNC

Tiếng Anh

Tiếng Việt

Pusle Width Modulation

Điều chế độ rộng xung

Application Programming Interface


Giao diện lập trình ứng dụng

Information Technology

Công nghệ thông tin

Computer(ized) Numerical(ly) Control(led) Điều khiển bằng máy tính

5G

5 Generation

Thế hệ mạng di động thứ 5

AI

Artificial Intelligence

Trí thông minh nhân tạo

Transistor-transistor logic

Một lớp mạch kỹ thuật

TTL

số được xây dựng từ
các transistor lưỡng cực

vii



Thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng giọng nói

GVHD: TS. Nguyễn Danh Ngọc

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1. Bối cảnh liên quan
Tại các nơi công cộng như khuôn viên, sân bay, các bệnh viện hay trường đại học lớn
thì việc lượng người di chuyển qua lại quá đông gây khó khăn trong việc tìm đường và
tăng áp lực phục vụ trong bệnh viện, nhà hàng. Từ đó nhóm sinh viên mong muốn làm
một sản phẩm kết hợp giữa phương tiện di chuyển và thiết bị chỉ đường bằng dòng chữ
hiện trên màn hình. Nếu sản phẩm này được đặt ở nơi công cộng giúp đi lại nhanh hơn,
thuận tiên hơn nhờ vào việc thiết bị này có thể hỗ trợ điều khiển trên điện thoại thông
minh thông qua màn hình cảm ứng hay giọng nói.
❖ Một số sản phẩm có sẵn
- Xe Segway tay ga điện

Hình 1.1: Xe Segway tay ga điện
Ứng dụng xe được dung để tuần tra, tiếp thị, cho thuê, Segway Tour, du
lịch cá nhân, vui chơi giải trí. Cho thuê ở các điểm tham quan du lịch,
công viên, sân chơi thú vui, sân vận động, địa điểm trong nhà, nhà kho
lớn, các trung tâm mua sắm lớn.
SVTH: Võ Trung Hiếu
Triệu Thị Thu Duyên

1



Thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng giọng nói

GVHD: TS. Nguyễn Danh Ngọc

Khối lượng tịnh

56kg

Kích thước

90cm x 52cm x 63 cm

Màu

7 màu sắc có sẵn

tốc độ Max.cruise

20km / h (tùy chỉnh)

Max.load

125kg

Max.mileage

30-35km

góc Max.climb


30 độ

bán kính Min.turning

0 độ

Thời gian sạc

6-8hours

Ắc quy

Lead Acid Battery 36V, 12AH

Điện áp

100V-240V

Công suất tối đa

2000watts (1000w * 2pcs)

Tuổi thọ của pin

1-3years

Lốp xe

19inches


bánh xe

hợp kim nhôm magiê tích hợp Superior

Chiều cao của tay cầm

800-1100mm điều chỉnh

Bảng 1.1: Thông số kĩ thuật Segway tay ga điện
- Robot AIRSTAR chỉ đường tại sân bay Hàn Quốc
Robot AIRSTAR được trang bị trí thông minh nhân tạo (AI), công nghệ
nhận dạng giọng nói và có thể giao tiếp bằng nhiều ngôn ngữ bao gồm
tiếng Hàn Quốc, Trung Quốc, Nhật Bản và tiếng Anh. Năm 2017, sân bay
Incheon từng triển khai cùng lúc hai mẫu robot do tập đoàn LG phát triển
có khả năng lau sàn và cung cấp thông tin về thời gian cất cánh, hạ cánh
của các chuyến bay. Nó có khả năng giúp hành khách tìm đường tới quầy
làm thủ tục và nhận hành lý. Du khách sẽ tìm được thông tin hữu ích về
sân bay bằng cách trò chuyện trực tiếp với robot hoặc chạm vào màn hình
cảm ứng.
SVTH: Võ Trung Hiếu
Triệu Thị Thu Duyên

2


Thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng giọng nói

GVHD: TS. Nguyễn Danh Ngọc

Hình 1.2: Robot Airstar chỉ đường trong sân bay

1.2. Giới thiệu chung về xe
Xe gồm hai động cơ quay chính cùng hai bánh chuyển động theo động cơ tạo lực đẩy
cho xe chạy và bánh thứ ba giúp xe cân bằng trọng tâm giúp việc điều khiển dễ dàng
hơn. Ngoài ra còn có phần thân xe chứa mạch điều khiển cùng màn hình điện thoại để
giao tiếp. Xe có công dụng chở người trong phạm vi khuôn viên trường học, công sở,
bệnh viện, sân bay. Dựa trên cơ sở dữ liệu về lịch trình bay, thủ tục hành chính, vị trí
phòng ban, … đã được tạo sẵn xe có thể cung cấp thông tin cho người dùng để tiết
kiệm thời gian hơn khi tìm đường ở nơi công cộng. Điều khiển xe có thế bằng chạm
cảm ứng hoặc giọng nói thông qua ứng dụng Android.
1.3. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là chế tạo một chiếc xe kết hợp viết một ứng dụng trên
nền tảng Android giao tiếp với người điều khiển bằng giọng nói hoặc cảm ứng thông
qua phần mềm Android Studio. Sử dụng các phần mềm thiết kế mạch in Proteus, phần
mềm thiết kế mô hình 3D Solidworks và trình biên dịch Arduino IDE để lập trình cho

SVTH: Võ Trung Hiếu
Triệu Thị Thu Duyên

3


Thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng giọng nói

GVHD: TS. Nguyễn Danh Ngọc

vi điều khiển. Sau đó lắp ráp các chi tiết cơ khí cùng các module chức năng làm sao để
chúng có thể hoạt động thống nhất, đồng bộ trên một mô hình.
❖ Phạm vi nghiên cứu
- Phần cứng:
+ Thiết kế toàn bộ khung xe.

+ Gia công trục bánh xe bằng phương pháp tiện.
+ Sử dụng công nghệ in 3D để in các chi tiết phụ.
+ Lắp ráp các chi tiết cơ khí theo thiết kế.
- Phần mềm:
+ Thiết kế và vẽ mạch trên phần mềm Proteus để chế tạo mạch thủ công.
+ Viết code Android trên phầm mềm Android Studio.
+ Viết code trên Arduino IDE để điều khiển thiết bị phần cứng.
❖ Phương pháp nghiên cứu
- Đọc tài liệu liên quan về thiết kế robot, chế tạo máy.
- Đọc sách về lập trình vi điều khiển.
- Tìm hiểu thông tin và học các phần mềm qua mạng internet.
- Kiểm tra kết quả trên sản phẩm thật.
1.4. Kiến trúc hệ thống
Ở đây nhóm làm một chiếc xe điều khiển bằng giọng nói với người đứng lên nói
tương tác với điện thoại, điện thoại nhận thông tin điều khiển gửi dữ liệu xuống vi
điều khiển Arduino là bộ xử lý trung tâm điều khiển động cơ chạy, bánh xe quay
đúng theo yêu cầu gửi xuống.

Hình 1.3: Sơ đồ kiến trúc hệ thống
SVTH: Võ Trung Hiếu
Triệu Thị Thu Duyên

4


Thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng giọng nói

GVHD: TS. Nguyễn Danh Ngọc

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KẾT CẤU CƠ KHÍ


2.1. Bộ dẫn động chính
Bộ dẫn động chính bao gồm: động cơ, trục, gối đỡ trục, bánh xe. Động cơ chuyển hóa
điện năng thành cơ năng làm quay trục roto bên trong nó sau đó momen xoắn được
truyền qua trục chính của xe làm quay bánh xe.
2.1.1. Chọn động cơ
Cần chọn một động cơ có mô men xoắn đủ lớn để thắng trọng lực của xe cũng như
của người đứng trên xe. Công suất tiêu thụ cũng ở mức vừa phải để không khó khăn
khi tìm nguồn đáp ứng.
❖ Động cơ một chiều (DC Motor):
- Ưu điểm: Momen khởi động lớn, dễ điều khiển tốc độ và chiều, giá thành rẻ.
- Nhược điểm:
+ Dải tốc độ điều khiển hẹp.
+ Phải có mạch nguồn riêng.
❖ Động cơ xoay chiều (AC Motor):
- Ưu điểm:
+ Cấp nguồn trực tiếp từ điện lưới xoay chiều.
+ Đa dạng và rất phong phú về chủng loại, giá thành rẻ.
- Nhược điểm:
+ Phải có mạch cách ly giữa phần điều khiển và cơ cấu chấp hành để
đảm bảo an toàn, momen khởi động nhỏ.
+ Mạch điều khiển tốc độ phức tạp, thường sử dụng biến tần.
❖ Động cơ SERVO:
- Ưu điểm:
+ Momen xoắn lớn, có cả 2 loại AC và DC.
+ Tốc độ đáp ứng nhanh, độ chính xác cao.
- Nhược điểm:
+ Driver phức tạp, giá thành cao.

SVTH: Võ Trung Hiếu

Triệu Thị Thu Duyên

5


Thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng giọng nói

GVHD: TS. Nguyễn Danh Ngọc

Từ những ưu nhược điểm của các loại động cơ ở trên thì ta chọn động cơ một
chiều vì kích thước nhỏ gọn, dễ điều khiển tốc độ và chiều. Đồng thời chọn loại có
tích hợp hộp giảm tốc để tăng mô men xoắn ở đầu ra.

Hình 2.1: Động cơ một chiều có hộp giảm tốc
TÊN

STT

THÔNG SỐ

1.

Công suất

250 W

2.

Điện áp làm việc


12 VDC-24 VDC

3.

Cường độ dòng điện tối đa

14 A

4.

Tốc độ quay

330 RPM

5.

Tải trọng tối đa

100 Kg

Bảng 2.1:Thông số động cơ một chiều
2.1.2. Chọn trục
Trục truyền chịu tải trọng trung bình, ngoài tác dụng đỡ chi tiết quay còn truyền
momen xoắn, chịu uốn và xoắn. Ta chọn vật liệu là thép C45 nhiệt luyện bằng
phương pháp thường hóa.
❖ Tính sơ bộ trục

SVTH: Võ Trung Hiếu
Triệu Thị Thu Duyên


6


Thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng giọng nói

GVHD: TS. Nguyễn Danh Ngọc

Để xác định đường kính sơ bộ trục, dùng công thức sơ bộ để tính chỉ xét đến tác
dụng của mômen xoắn trên trục, vì không xét đến tác dụng của tải trọng gây
biến dạng uốn nên giá trị ứng suất cho phép lấy nhỏ hơn giá trị thực.

Trong đó: d – Đường kính trục (mm)
N – công suất truyềnb của trục (kW)
n – số vòng quay trong một phút của trục (vg/ph)
C – hệ số tính toán, phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép
C = 110

.

130 , chọn C = 130

N = 0.25kW
n = 330 vg/ph

❖ Phân bố lực trên trục
- Chiều dài trục = bề rộng bánh + khoảng hở bánh và má bên + gối đỡ + chiều
rộng encoder.
= 55+10+30+15=110 mm.
- Lực tác dụng
+ Phản lực khi có tải trọng đặt lên: N = 500 N

+ Lực ma sát : F ms = µ.N

(1)

= 0,6.500 = 300 N
Chọn hệ số ma sát trên đường nhựa là 0.6
+ Lực hướng tâm: F ht = m. 2.r
=0,5(.

(2)
.0,105

= 74 N
- Tính phản lực ở gối trục:
+ RAy = Fht + N = 500 + 74 = 574 N
+ RAx = Fms = 300 N

SVTH: Võ Trung Hiếu
Triệu Thị Thu Duyên

7


Thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng giọng nói

GVHD: TS. Nguyễn Danh Ngọc

Hình 2.2: Biểu đồ nội lực trục
- Tính momen uốn ở điểm nguy hiểm sát cạnh ổ bi:
+ MAy = (Fht + N).52,5 = (500 + 74).52,5= 30135 Nmm

+ MAx = Fms.12,5
=> Mtd =

= 300.12,5 = 3750 Nmm
= 30367 Nmm

+ Ứng suất cho phép:

[Bảng 7-2, tr119-TL1]

Chọn đường kính trục là Φ 17 mm.

SVTH: Võ Trung Hiếu
Triệu Thị Thu Duyên

8


Thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng giọng nói

GVHD: TS. Nguyễn Danh Ngọc

2.1.3. Chọn gối đỡ
Do không có lực dọc trục nên chọn ổ bi đỡ 1 dãy.
- Kiểm tra hệ số khả năng làm việc:
C = Q.(n.h)0,3 ≤ Cbảng

[CT 8-1, tr 158 - TL1]

Trong đó:

Q: Tải trọng tương đương
n = 330 (vg/ph) – tốc độ vòng quay của ổ
h = 350 (giờ) – thời gian phục vụ
Q = (KvR + mAt).KnKt

[CT 8-6, tr 159 - TL1]
[Bảng 8-2, tr 161-TL1]

m=1
– tải trọng tĩnh

[Bảng 8-3, tr 162-TL1]

– nhiệt độ làm việc dưới 100 0C

[Bảng 8-4, tr 162-TL1]

– vòng trong của ổ quay

[Bảng 8-5, tr 162-TL1]

=> Q = 647.1.1 = 646 daN
=> C = 647.(330.350)0,3 = 21364
Tra bảng (14P/339), ứng với d = 17 (mm) lấy ổ bi có ký hiệu 203 tìm được:
đường kính ngoài D = 40 mm; Cbảng = 11300; B = 12 mm. Ta lắp 2 ổ như nhau để
thõa mãn 2.Cbảng =22600>21364.

Hình 2.3: Ổ bi đỡ
SVTH: Võ Trung Hiếu
Triệu Thị Thu Duyên


9


Thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng giọng nói

GVHD: TS. Nguyễn Danh Ngọc

2.1.4. Chọn bánh xe
Bánh xe là chi tiết của nhiều máy móc công nghệ và phương tiện vận tải có dạng đia
hoặc vành nắp nan hoa. Chức năng của bánh xe là truyền và biến đổi chuyển động
quay để di chuyển xe,máy hay phương tiện trên đường.
Chọn bánh xe có đường kính 210 mm để cân đối kích thước của xe và loại có
bơm hơi giúp di chuyển êm hơn.

Hình 2.4: Bánh xe
2.2. Khớp xoay cánh tay
Cánh tay được gắn ở phần thân để cho giống như một con robot hình người nó được
trang bị khớp xoay để vẫy chào khi mỗi khi mở nguồn cấp điện.
Chọn động cơ servo SG90 vì nhỏ gọn, dòng tiêu thụ thấp. Động cơ SG90 còn có tốc
độ phản ứng nhanh, được tích hợp sẵn driver điều khiển động cơ, dễ dàng điều khiển
góc quay bằng phương pháp điều chỉnh thời gian xung ở mức cao được gọi là PPM.

SVTH: Võ Trung Hiếu
Triệu Thị Thu Duyên

10


Thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng giọng nói


GVHD: TS. Nguyễn Danh Ngọc

Hình 2.5: Động cơ servo SG90
TÊN

STT

THÔNG SỐ

1.

Khối lượng

9g.

2.

Kích thước

22.2x11.8 x 32 mm.

3.

Momen xoắn

1.8kg/cm.

4.


Tốc độ hoạt động

60 độ trong 0.1 giây.

5.

Điện áp hoạt động

4.8V

6.

Nhiệt độ hoạt động

0 ºC – 55 ºC

Bảng 2.2:Thông số động cơ servo SG90
2.3. Thiết kế mô hình trên Solidworks 2017
❖ Thiết kế mô hình 3D phần đế dưới
Phần đế có kích thước đủ để một người đứng lên, đủ nhỏ để đi qua các khu vực
hẹp và đủ chiều dài lắp các thành phần cơ khí như động cơ, bánh xe và ắc quy.
- Chiều dài bình ắc quy là 181mm, chiều rộng bánh thứ ba phía trước là
100mm và nối giữa hai tấm đế là 120mm vì thế ta chọn chiều rộng của toàn
tấm đế là 420mm.
- Kích thước hai động cơ 300mm, chiều rộng bình ác quy là 78mm, chiều dài
hai trục và hai bánh xe là 250mm nên chiều dài tối đa của phần đế dưới
khoảng 650mm.
- Chiều cao của đế bằng đường kính bánh xe cộng với manh xe là 265mm
Từ đó ta có kích thước tổng quan của đế là: chiều dài 650 mm, rộng 420mm, cao
265mm.

SVTH: Võ Trung Hiếu
Triệu Thị Thu Duyên

11


Thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng giọng nói

GVHD: TS. Nguyễn Danh Ngọc

Hình 2.6: Thiết kế 3D phần đế dưới
STT

Tên chi tiết

Số lượng

1

Ác quy

1

2

Tấm đệm bánh 3

1

3


Nửa bàn chân

2

4

Động cơ

2

5

Tấm ván giữa

1

6

Tấm đế

1

7

Manh xe

2

8


Bánh xe

2

9

Tấm má

2

10

Ổ bi

4

11

Đĩa encoder

2

12

Hộp chứa acquy

2

13


Bánh thứ 3

1

Bảng 2.3: Danh sách chi tiết phần đế dưới

SVTH: Võ Trung Hiếu
Triệu Thị Thu Duyên

12


Thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng giọng nói

GVHD: TS. Nguyễn Danh Ngọc

❖ Thiết kế mô hình 3D phần thân trên
Phần thân dùng để chứa mạch điều khiển, điện thoại, tay vịn. Chiều cao phần thân
cũng vừa đủ để quan sát được điện điện thoại gá trên đỉnh của xe, dựa vào chiều cao
trung bình của người Việt Nam của nam là 1640mm, nữ là 1530mm nên chọn chiều
cao vừa tầm vịn tay và tầm nhìn là 1000mm. Chiều rộng, chiều dài thân được thiết
kế gần giống như hình dạng con người nên phần thân có kích thước dài 250mm
rộng 80mm cao 1000mm.

Hình 2.7: Thiết kế 3D phần thân trên

SVTH: Võ Trung Hiếu
Triệu Thị Thu Duyên


13


Thiết kế và chế tạo xe điều khiển bằng giọng nói

GVHD: TS. Nguyễn Danh Ngọc

STT

Tên chi tiết

Số lượng

15

Vỏ bọc thân

1

16

Khớp cổ

1

17

Hộp chứa điện thoại

1


18

Gá điện thoại

1

19

Điện thoại

1

20

Cánh tay

2

21

Thanh sắt

1

Bảng 2.4: Danh sách chi tiết phần thân trên
❖ Thiết kế mô hình 3D phần thân trên

Hình 2.8: Thiết kế 3D mô hình tổng quát
SVTH: Võ Trung Hiếu

Triệu Thị Thu Duyên

14