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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ ROBOT PHUN THUỐC TRỪ SÂU

Người hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:

TS. ĐẶNG PHƯỚC VINH
VŨ ĐÌNH TUÂN
TRẦN PHẠM QUANG VIỆT
Số thẻ sinh viên : 101120324
101120380
Lớp:

12CDT2

Đà Nẵng, 2017


TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài : THIẾT KẾ ROBOT PHUN THUỐC TRỪ SÂU
Họ và tên SV : Vũ Đình Tuân
Mã SV

: 101120324

Lớp

: 12CDT1

Họ và tên SV : Trần Phạm Quang Việt
Mã SV

:101120380

Lớp

: 12CDT2

GV hướng dẫn : T.S Đặng Phước Vinh
GV duyệt

: PGS.TS Trần Xuân Tùy

Nội dung đã làm được bao gồm các vấn đề sau:
1. Nhu cầu thực tế của đề tài.
Đồ án Tốt nghiệp là một trong những học phần bắt buộc của sinh viên ngành Cơ
Điện Tử nói riêng cũng như sinh viên khối ngành kĩ thuật nói chung. Để thiết kế thành
cơng một cơ cấu, một cụm chi tiết máy hay một máy hoàn chỉnh thì địi hỏi sinh viên
phải có hiểu biết và nắm chắc các kiến thức về lĩnh vực cơ khí cũng như điện tử. Đây
là điều kiện thuận lợi cho chúng em để được ứng dụng các kiến thức đã học vào thực
tế.
Nền nơng nghiệp của nước ta vẫn cịn lạc hậu cũng như chưa có nhiều ứng dụng khoa
học kĩ thuật được áp dụng vào thực tế. Rất nhiều quy trình kĩ thuật trồng trọt, chăm
sóc người nơng dân tiếp xúc trực tiếp với các loại thuốc trừ sâu độc hại mà khơng có

dụng cụ bảo vệ, bên cạnh đó năng suất đạt được lại thấp, khả năng thực hiện trên diện
rộng không cao. Vấn đề đặt ra ở đây là sức khỏe cho người nông dân được đặt lên
hàng đầu, tiếp theolà năng suất và hiệu quả kinh tế cao. Chính vì thế thiết bị phun
thuốc trừ sâu tự động đang được nghiên cứu, thiết kế, đưa vào thực tiễn ngày được áp
dụng càng nhiều. Và chúng đề tài mà chúng em muốn hướng tới đó là “ROBOT Phun
Thuốc Trừ Sâu”. Vì nước ta canh tác nơng nghiệp chưa thật sự hiện đại và chưa có hệ
thống nhất định nên ở các vườn cây khác nhau người ta sẽ trồng cây với chiều rộng
của luống khác nhau tùy từng loại cây nên Robot của chúng tôi thiết kế sẽ có thể di
chuyển được tất cả các luống dựa vào khả năng đóng mở cụm bánh xe, Robot sẽ được
điều khiển từ xa nhờ các thiết bị mạch điều khiển để đảm bảo an toàn tuyệt đối cho


người nơng dân. Vịi phun sẽ được thiết kế nằm ngang và có thể tăng giảm khoảng
cách phun từ vịi phun so với mặt đất một cách tự động. Ngoài ra Robot có thể được
gắn hệ thống cày đất giúp Robot có khả năng làm việc đa năng và hiệu quả hơn.
2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp:
Trong đề tài này chúng em thiết kế cơ cấu cho máy, tìm hiều các phương pháp
điều khiển để đưa ra phương án tối ưu nhất, nghiên cứu tính thiết thực của sản và đưa
ra giải pháp phù hợp để đảm bảo năng suất chất lượng sản phẩm, từ đó:
-

Tính tốn thiết kế các hệ truyền động chính..

-

Thiết kế và thi cơng mơ hình.

3. Nội dung đề tài đã thực hiện :
-


Số trang thuyết minh: 75

-

Số bản vẽ: 5A0

- Mô hình: 1 mơ hình robot phun thuốc trừ
sâu
4. Kết quả đã đạt được:
* Phần lý thuyết đã tìm hiểu:
- Tổng quan robot phun thuốc trừu sâu, tính thiết thực và cấp thiết của đề tài.
- Các sản phẩm robot trừu sâu trên thế giới.
- Giới thiệu một số bộ truyền, lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu dẫn động cho
robot phun thuốc trừ sâu.
- Tính tốn lựa chọn các thành phần, bộ truyền sử dụng trong robot phun
thuốc trừ sâu.
- Thiết kế các bộ phận gá đặt của robot.
- Giới thiệu thành phần và các module chức năng điều khiển động cơ.
* Đã lựa chọn và thiết kế phần:
- Lựạ chọn và đưa ra các phương án tối ưu nhất.


- Lựa chọn các cơ cấu truyền động cho robot.
- Chọn các loại động cơ sử dụng.
- Bộ truyền bánh răng, bánh vít trục vít, cơ cấu nâng hạ cần phun theo cơ cấu
hình bình hành.
- Nghiên cứu các mạch điều khiển để điều khiển cho robot hoạt động từ xa.
* Kèm mơ hình robot phun thuốc trừ sâu.



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

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.
2.
3.
4.
a.

TT

Họ tên sinh viên

Số thẻ SV

1

Vũ Đình Tuân

101120324

12CDT1

CƠ ĐIỆN TỬ


2

Trần Phạm Quang
Việt

101120380

12CDT2

CƠ ĐIỆN TỬ

Lớp

Ngành

Tên đề tài: THIẾT KẾ ROBOT PHUN THUỐC TRỪ SÂU
Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
Phần chung:

TT

Họ tên sinh viên

1

Vũ Đình Tuân


2

Trần Phạm Quang Việt

Nội dung
-

Tìm hiểu một số loại robot phun thuốc trừ sâu
ngoài thực tế và đưa ra ý tưởng để thiết kế.

-

Đưa ra nguyên lí, lựa chọn các cơ cấu phù hợp
để thiết kế.

-

Thi công robot thực tế.

b. Phần riêng
TT
Họ tên sinh viên

Nội dung

1

Vũ Đình Tuân

Thiết kế robot bằng solidworks, tìm hiểu code

điều khiển

2

Trần Phạm Quang Việt

Gia cơng một số chi tiết, hoàn thành thuyết minh

5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
a. Phần chung:
TT

Họ tên sinh viên

1

Vũ Đình Tuân

2

Trần Phạm Quang Việt

Nội dung
-

Bản vẽ tổng thể

1A0



b. Phần riêng:
TT

Họ tên sinh viên

1

Vũ Đình Tuân

2

Trần Phạm Quang Việt

Nội dung
-

Bản vẽ thuật toán

1A0

-

Bản vẽ sơ đồ động

1A0

-

Bản vẽ sơ đồ chi tiết


1A0

-

Bản vẽ sơ đồ mạch điện

1A0

6. Họ và tên người hướng dẫn: T.S Đặng Phước Vinh
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
16/2/2017
8. Ngày hoàn thành đồ án:
20/5/ 2017
Đà Nẵng, ngày
Trưởng Bộ môn Kỹ thuật
Cơ điện tử

tháng

Người hướng dẫn

năm2017


LỜI NÓI ĐẦU

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cơ trong khoa Cơ khí và bộ mơn Cơ
điện tử trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Đà Nẵng đã tận tụy dạy dỗ, truyền đạt cho
chúng em những kiến thức quý báu trong những năm học vừa qua để chúng em có kiến
thức hồn thành được đề tài này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Đặng Phước Vinh đã tận tình hướng dẫn,
chỉ bảo chúng em trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn các bạn trong tập thể lớp 12CDT đã tham gia đóng góp ý
kiến trong suốt q trình thực hiện để nhóm có thể hồn thành tốt đề tài này.
Mặc dù được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Đặng Phước Vinh, nhưng do cơng
nghệ cịn hạn chế, kinh nghiệm thiết kế chưa trau dồi nhiều, tài liệu phục vụ cho cơng
việc thiết kế cịn q ít nên cũng không tránh khỏi những bỡ ngỡ và sai sót. Sau thời
gian 3 tháng làm đề tài này bằng chính nổ lực của bản thân và được sự hướng dẫn của
thầy Đặng Phước Vinh, các thầy cô giáo và sự giúp đỡ của các bạn sinh viên khác trong
khoa chúng em đã hoàn thành xong đồ án này đúng thời gian quy định. Một lần nữa cho
phép chúng em gửi đến q thầy cơ cùng các bạn lịng biết ơn sâu nhất.

Đà Nẵng, ngày

tháng

năm 2017

Nhóm sinh viên thực hiện:

Vũ Đình Tuân

i

Trần Phạm Quang Việt


CAM ĐOAN

Kính gửi: - Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng

- Khoa Cơ Khí
Chúng em xin cam đoan nội dung của đồ án không phải sao chép bất cứ đồ án hay
cơng trình nào đã có trước đây. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án này đã được cảm
ơn, các thơng tin trích dẫn trong đồ án đã được ghi nguồn gốc rõ ràng và được phép cơng
bố.
Nhóm sinh viên thực hiện:

Vũ Đình Tn

ii

Trần Phạm Quang Việt


MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI .................................................................................. 2
1.1 Đặt vấn đề và tính cấp thiết của đề tài ........................................................................ 2
1.2 Mục đích nghiên cứu. ................................................................................................. 2
1.3 Ý tưởng thiết kế robot “ Phun thuốc trừ sâu” .............................................................. 2
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ KHÍ CHO ROBOT ......................................... 6
2.1 Lựa chọn phương án và tính toán thiết kế robot .......................................................... 6
2.1.1 Lựa chọn phương án thiết kế cụm mở rộng khoảng cách các bánh xe................... 6
2.1.1.1 Phương án thứ nhất “Thiết kế một động cơ truyền mô men cho một càng thông
qua 1 bộ truyền ngoài“ .................................................................................................. 7
2.1.1.2 Phương án thứ hai “Thiết kế một động cơ truyền mô men cho hai cần quay
thông qua 2 bộ truyền “................................................................................................. 7
2.1.2 Tính tốn các bộ truyền và chọn động cơ ........................................................... 14
2.1.2.1 Chọn động cơ .................................................................................................. 15

2.1.2.2 Tính tốn các bộ truyền ................................................................................... 21
2.2 Lựa chọn phương án và tính tốn cụm bánh xe......................................................... 24
2.2.1 Lựa chọn phương án .......................................................................................... 24
2.2.2 Tính tốn cụm bánh xe ....................................................................................... 27
2.2.3 Thiết kế tính tốn chọn động cơ cụm lái bánh xe . .............................................. 31
2.2.3.1 Thiết kế cụm lái bánh xe. ................................................................................ 31
2.2.3.2 Tính tốn chọn động cơ lái bánh xe ................................................................. 33
2.2.4 Thiết kế cụm cần phun. ...................................................................................... 39
2.2.4.1 Lựa chọn phương án thiết kế. .......................................................................... 39
2.2.4.2 Tính chọn động cơ. ......................................................................................... 41
2.2.5 Lựa chọn cách thức phun ................................................................................... 44
2.2.5.1 Cấu tạo máy phun thuốc nước ......................................................................... 44
2.2.5.2 Chọn động cơ bơm. ......................................................................................... 45
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN CHO
ROBOT ......................................................................................................................... 47
iii


3.1 Sơ đồ hệ thống điện.................................................................................................. 47
3.1.1 Sơ đồ mạch điện điều khiển ............................................................................... 47
3.1.2 Sơ đồ kết nối hệ thống thu phát tín hiệu video .................................................... 48
3.1.3 Giới thiệu sơ lược về ARDUINO MEGA 2560. ................................................ 48
Thông số kĩ thuật. ............................................................................................. 49
3.1.4 Một số phần từ khác trong mạch điện................................................................. 52
3.1.4.1 Modun điều khiển động cơ VNH2SP30 .......................................................... 52
3.1.5 Mạch điều khiển động cơ bơm L298. ................................................................. 53
3.1.5.1 Chức năng của các chân ................................................................................. 53
3.1.5.2 Sơ đồ nguyên lý: ............................................................................................ 53
3.1.6 Bộ thu tín hiệu RadioLink AT9-R9DS 2.4GHz 9 Channel DSSS Receiver ....... 54
3.1.7 Tay cầm điều khiển từ xa RadioLink AT9-R9DS 2.4GHz ................................. 55

3.1.8 Camera HD 700 TVL Mini Video For FPV ZMR250MM 210MM NTSC CAM
Angle Adjustable ........................................................................................................ 56
3.1.9 Bộ nhận tín hiệu khơng dây gửi về từ camera FPV 5.8G200mW TS351+RC805
................................................................................................................................... 57
3.1.10 Màn hình hiển thị LCD 7 inch 720×576 (PAL) 720×480 (NTSC) 5.8Ghz 32CH
FPV Monitor & Receiver With DVR SkyZone RC800 DVR ...................................... 58
CHƯƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN VÀ LẬP TRÌNH ................................................................. 60
4.1 Giới thiệu về thuật tốn PID điều khiển vị trí động cơ .............................................. 60
4.2 Điều khiển động cơ DC ............................................................................................ 67
4.3 Giới thiệu về giao tiếp I2C giữa các arduino với nhau .............................................. 68
4.4 Chương trình ............................................................................................................ 70
Kết luận: ........................................................................................................................ 76
Tài liệu tham khảo ......................................................................................................... 77

iv


DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ

Bảng 2.1: Bảng hệ số ma sát .............................................................................. 20
Bảng 2.2: Bảng thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng............ 24
Bảng 3.2: bảng giá trị chân của ngắt trên vi điều khiển ...................................... 51
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 : Thực trạng phun thuốc bảo vệ ở nhiều nhà vườn tại Việt Nam ................ 3
Hình 1.2: Các luống ở nhiều nhà vườn tại Việt Nam ................................................ 3
Hình 1.3: Robot Bonirob kiểu 1 của cơng ty BOSCH .............................................. 4
Hình 1.4: Robot Bonirob kiểu 2 của cơng ty BOSCH .............................................. 4
Hình 1.5: Robot Bonirob kiểu 3 của cơng ty BOSCH .............................................. 5
Hình 1.6: Robot Hortibot ......................................................................................... 5
Hình 1.7: Robot phun thuốc trừ sâu ......................................................................... 5

Hình 2.1: Robot có thể tùy chỉnh khoảng cách các bánh xe...................................... 6
Hình 2.2: Robot có thể tùy chỉnh khoảng cách các bánh xe...................................... 7
Hình 2.3: Bộ truyền trục vít bánh vít........................................................................ 8
Hình 2.4: Sơ đồ động phương án sử dụng bộ truyền trục vít bánh vít ....................... 8
Hình 2.5: Bộ truyền Bánh răng cơn răng thẳng ........................................................ 9
Hình 2.6: Sơ đồ động phương án sử dụng bộ truyền bánh răng cơn răng thẳng ...... 10
Hình 2.7: Bộ truyền xích........................................................................................ 11
Hình 2.8: Sơ đồ động phương án sử dụng bộ truyền xích ....................................... 12
Hình 2.9: Bộ truyền Bánh răng cơn răng thẳng ...................................................... 13
Hình 2.10: Sơ đồ động phương án sử dụng bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ..... 13
Hình 2.11: Sơ đồ tính tốn cụm mở rộng cần quay ................................................ 15
v


Hình 2.12: Cụm cần xoay mở rộng bánh xe robot .................................................. 16
Hình 2.13 : Giao diện phần mềm Solidworks khi chọn cơng cụ Mass Properties ... 17
Hình 2.14 : Gán hệ tọa độ cho cụm cần xoay mở rộng ........................................... 17
Hình 2.15: Kết quả phân tích cụm cần xoay với cơng cụ Mass Properties trên phần
mềm Solidworks .................................................................................................... 18
Hình 2.16: Kết quả phân tích tồn bộ robot với cơng cụ Mass Properties trên phần
mềm Solidworks .................................................................................................... 19
Hình 2.17: Sơ đồ tính lực ....................................................................................... 19
Hình 2.18 : Tính khoảng cách d trên phần mềm Solidworks .................................. 20
Hình 2.19: Động cơ Planet 60W ............................................................................ 21
Hình 2.20: Dẫn động của động cơ planet với bánh răng ......................................... 22
Hình 2.21: Sơ đồ động phương án sử dụng bộ truyền xích ..................................... 25
Hình 2.22: Sơ đồ động cụm bánh xe sử dụng động cơ hộp giảm tốc ...................... 26
Hình 2.23: Cụm bánh xe ........................................................................................ 27
Hình 2.24: Động cơ gạt nước ................................................................................. 29
Hình 2.25: Cách bố trí cụm động cơ ...................................................................... 29

Hình 2.26: Cách gá và định vị bánh xe sử dụng mặt bích và ổ đỡ .......................... 30
Hình 2.27: Cách gá và định vị ổ bi đỡ và trục ........................................................ 30
Hình 2.28: Sơ đồ động cơ cấu lái ........................................................................... 31
Hình 2.29: Robot sử dụng bộ truyền trục nâng cho cơ cấu lái ................................ 32
Hình 2.30: Robot sử dụng bộ truyền động cơ hộp giảm tốc.................................... 32
Hình 2.31: Sơ đồ tính tốn cụm lái bánh xe ........................................................... 34
Hình 2.32: Chọn hệ tọa độ để phân tích ................................................................. 35
Hình 2.33: Tọa độ trọng tâm G đối với hệ trục tọa độ ta đã chọn ........................... 35
Hình 2.34: Động cơ Planet 60W ............................................................................ 37
Hình 2.35: Chi tiết gá động cơ ............................................................................... 38
Hình 2.36: Chi tiết mặt bích liên kết gá động cơ với cần mở rộng .......................... 38
vi


Hình 2.37: Cụm lái bánh xe ................................................................................... 39
Hình 2.38: Sơ đồ động phương án sử dụng bộ truyền vít me .................................. 39
Hình 2.39: Sơ đồ động cần phun ............................................................................ 40
Hình 2.40: Cơ cấu nâng hạ dàn phun hình bình hành ............................................. 41
Hình 2.41: Tạo hệ tọa độ cho hệ ............................................................................ 42
Hình 2.42: Kết quả phân tích trên Mass Properties ................................................ 42
Hình 2.43: Động cơ gạt nước 100W ...................................................................... 44
Hình 2.44: Sơ đồ phun thuốc theo nguyên tắt áp suất ...................................................... 45
Hình 2.45: Bơm DP-727 ........................................................................................ 45
Hình 3.1: sơ đồ mạch điện ..................................................................................... 47
Hình 3.2: Màn hình hiển thị ................................................................................... 48
Hình 3.3: Sơ đồ chân của bo mạch ARDUINO MEGA 2560 R3. .......................... 49
Hình 3.4: Chip ATmega 2560. ............................................................................... 50
Hình 3.5: Bo mạch VNH2SP30. ............................................................................ 52
Hình 3.6: Sơ đồ mạch nguyên lý IC L298. ............................................................. 54
Hình 3.8: Bộ thu sóng RadioLink AT9-R9DS 2.4GHz 9 Channel DSSS Receiver . 55

Hình 3.9: RadioLink AT9-R9DS 2.4GHz .............................................................. 56
Hình 3.10: Camera HD 700 TVL Mini Video For FPV ZMR250MM 210MM NTSC
CAM Angle Adjustable ......................................................................................... 57
Hình 3.11: FPV 5.8G200mW TS351+RC805 ........................................................ 58
Hình 3.12: Màn hình hiển thị LCD khơng dây ....................................................... 59
Hình 4.1: Ví dụ điều khiển vị trí xe trên đường thẳng ............................................ 60
Hình 4.2: Mơ hình tự động điều chỉnh nhiệt độ ...................................................... 63
Hình 4.3: Xấp xỉ đạo hàm của biến sai số e............................................................ 65
Hình 4.4: Xấp xỉ tích phân của biến sai số e........................................................... 66
Hình 4.5 : Bộ mã hóa quang học ............................................................................ 68
Hình 4.6 : Sơ đồ 1 hệ giao tiếp chuẩn I2C.............................................................. 70
vii


Thiết kế robot phun thuốc trừ sâu

MỞ ĐẦU

Hiện nay khi nền công nghiệp đang ngày càng phát triễn mạnh mẽ, cơng nghệ kĩ thuật được
cải tiến hơn kéo theo đó nền nông nghiệp thuần lao động tay chân cũng dần được thay thế
bằng các thiết bị tự động và hiện đại hơn. Theo bước tiến đó đề tài “ROBOT phun thuốc trừ
sâu” của chúng em đã cho ra đời dựa theo ý tưởng đảm bảo an tồn cho người nơng dân
tránh được các tác hại từ thuốc trừ sâu, ngoài ra nó giúp đảm bảo được năng suất làm việc
hơn, tạo ra nhiều thời gian cho người nơng dân có thể xen canh và làm các công việc kinh tế
khác.
Đồ án Tốt Nghiệp giúp chúng em từng bước hoàn thiện nhiều kĩ năng hơn khi trở thành
người kĩ sư thực thụ, từ đó giúp chúng em có thêm kinh nghiệm hơn khi bước vào môi
trường làm việc trong tương lai. Trong quá trình làm đồ án Tốt Nghiệp chúng em sẽ khơng
thiếu khỏi những sai sót, mong thầy chỉ bảo thêm cho chúng em. Với sự chỉ bảo tận tình của
thầy Đặng Phước Vinh nên chúng em đã hoàn thành đồ án Tốt Nghiệp thành công, chúng

em xin chân thành cảm ơn thầy.
Sinh viên thực hiện
Vũ Đình Tuân
Trần Phạm Quang Việt

Sinh viên thực hiện: Vũ Đình Tuân
Trần Phạm Quang Việt

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh

1


Thiết kế robot phun thuốc trừ sâu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1 Đặt vấn đề và tính cấp thiết của đề tài
- Nền nơng nghiệp của nước ta vẫn cịn lạc hậu cũng như chưa có nhiều ứng dụng
khoa học kĩ thuật được áp dụng vào thực tế. Rất nhiều quy trình kĩ thuật trồng trọt,
chăm sóc người nơng dân tiếp xúc trực tiếp với các loại thuốc trừ sâu độc hại mà
khơng có dụng cụ bảo vệ, bên cạnh đó năng suất đạt được lại thấp, khả năng thực
hiện trên diện rộng không cao. Vấn đề đặt ra ở đây là sức khỏe cho người nông dân
được đặt lên hàng đầu, tiếp theolà năng suất và hiệu quả kinh tế cao. Chính vì thế
thiết bị phun thuốc trừ sâu tự động đang được nghiên cứu, thiết kế, đưa vào thực tiễn
ngày được áp dụng càng nhiều. Và chúng đề tài mà chúng em muốn hướng tới đó là
“ROBOT Phun Thuốc Trừ Sâu”.
-

Tình trạng người nơng dân bị nhiễm độc do trực tiếp phun thuốc trừ sâu là đáng báo
động, người nông dân rất chủ quan khi trực tiếp phun thuốc sâu mà khơng có quần áo

và dày bảo hộ. Điều này sẽ rất nguy hiểm cho hệ hô hấp, và có thể dẫn đến di chứng
sau này. Do vậy, để tránh tiếp xúc trực tiếp với thuốc trừ sâu đảm bảo sức khỏe cho
người nông dân nên ý tưởng ROBOT phun thuốc trừ sâu đã được chúng em phát
triển nghiên cứu.

1.2 Mục đích nghiên cứu.
➢ Vận dụng kiến thức đã được học để nghiên cứu, thiết kế mơ hình hệ thống ROBOT
phun thuốc trừ sâu, từ đó đưa vào ứng dụng thực tiễn. Giúp cho việc phun thuốc trừ
sâu của nông dân được cải thiện hơn và cho năng suất cao hơn mà lại đảm bảo sức
khỏe cho nông dân. Không chỉ bên cạnh đảm bảo sức khỏe và tăng năng suất lao
động, mà nó cịn giúp đưa khoa học kĩ thuật hiện đại vào trong nông nghiệp, để nền
nông nghiệp phát triển theo một hướng hiện đại hơn.
1.3 Ý tưởng thiết kế robot “ Phun thuốc trừ sâu”
➢ Với thực trạng nền nơng nghiệp Việt Nam cịn nhiều lạc hậu trong việc sản xuất và
trồng trọt, nhất là trong khâu tưới tiêu và bảo vệ thực vật. Nhận thấy nhiều nhà vườn
trồng cây hoa màu, rau củ vẫn sử dụng phương pháp tưới truyền thống là người nông
dân trực tiếp mang bình đi phun rất có hại cho sức khỏe khi thuốc trừ sâu có thể dính
vào người hoặc trực tiếp hít phải hơi thuốc.
Sinh viên thực hiện: Vũ Đình Tuân
Trần Phạm Quang Việt

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh

2


Thiết kế robot phun thuốc trừ sâu

Hình 1.1 : Thực trạng phun thuốc bảo vệ ở nhiều nhà vườn tại Việt Nam
- Ta cũng thấy rằng ở Việt Nam các luống rau ở mỗi nhà vườn là khác nhau về độ rộng và

các lối đi ở giữa các luống rau thường rất hẹp rất khó để robot có thể di chuyển trong đó. Do
đó nhóm chúng em có ý tưởng thiết kế robot phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa có thể mở
rộng khoảng cách 2 bánh xe để dễ dàng di chuyển trong vườn rau đồng thời có thể nâng hạ
cần phun thuốc tùy theo yêu cầu người sử dụng.

Hình 1.2: Các luống ở nhiều nhà vườn tại Việt Nam
Sinh viên thực hiện: Vũ Đình Tuân
Trần Phạm Quang Việt

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh

3


Thiết kế robot phun thuốc trừ sâu

➢ Một số mẫu robot phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa sử dụng để phun trên các
luống rau có trên thị trường

Hình 1.3: Robot Bonirob kiểu 1 của cơng ty BOSCH

Hình 1.4: Robot Bonirob kiểu 2 của công ty BOSCH

Sinh viên thực hiện: Vũ Đình Tuân
Trần Phạm Quang Việt

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh

4



Thiết kế robot phun thuốc trừ sâu

Hình 1.5: Robot Bonirob kiểu 3 của cơng ty BOSCH

Hình 1.6: Robot Hortibot

Hình 1.7: Robot phun thuốc trừ sâu
Sinh viên thực hiện: Vũ Đình Tuân
Trần Phạm Quang Việt

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh

5


Thiết kế robot phun thuốc trừ sâu

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ KHÍ CHO ROBOT
2.1 Lựa chọn phương án và tính tốn thiết kế robot
2.1.1 Lựa chọn phương án thiết kế cụm mở rộng khoảng cách các bánh xe
Để dễ dàng di chuyển bánh xe trong không gian hẹp ở lối đi của các luống ,với chiều rộng
của luống là bất kì ,khơng cho trước thì vấn đề thiết kế cụm mở rộng cho khoảng cách của 2
bánh xe cũng khá là quan trọng. Ở đây ta chọn phương án mở rộng khoảng cách các bánh
xe bằng quay càng bánh xe

Hình 2.1: Robot có thể tùy chỉnh khoảng cách các bánh xe
➢ Yêu cầu đặt ra là làm thế nào để quay được những cần quay đó để robot hoạt động
ổn định, độ cứng vững tốt và cơ cấu đơn giản, hiệu quả, kinh tế


Sinh viên thực hiện: Vũ Đình Tuân
Trần Phạm Quang Việt

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh

6


Thiết kế robot phun thuốc trừ sâu

2.1.1.1 Phương án thứ nhất “Thiết kế một động cơ truyền mô men cho một càng
thơng qua 1 bộ truyền ngồi“
➢ Phương án này sử dụng 1 động cơ điều khiển làm quay 1 càng thơng qua bộ truyền
ngồi, ví dụ ở đây ta sử dụng bộ truyền trục vít bánh vít thì ta có sơ đồ động như sau:

Hình 2.2: Robot có thể tùy chỉnh khoảng cách các bánh xe
➢ Ưu điểm:
-

Ưu điểm chính của phương án này là có thể quay linh hoạt các cần quay với góc
quay tùy ý

-

Bố trí đơn giản

➢ Nhược điểm:
-

Tính kinh tế khơng cao vì nếu sử dụng phương án này thì cần 4 động cơ có momen lớn

để có thể quay 4 cần quay cho nên giá thành cao

2.1.1.2 Phương án thứ hai “Thiết kế một động cơ truyền mô men cho hai cần quay
thông qua 2 bộ truyền “
- Vì một động cơ rất khó truyền mô men cùng lúc cho 2 cần quay cho nên ta cần phải
phân thành 2 bộ truyền để phân bố đều lực từ động cơ tới 2 cần quay
❖ Thiết kế bộ truyền thứ nhất ( Bộ truyền trực tiếp làm quay các cần quay mở rộng)
• Sử dụng truyền trục vít.
Sinh viên thực hiện: Vũ Đình Tn
Trần Phạm Quang Việt

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh

7


Thiết kế robot phun thuốc trừ sâu

-

Bộ truyền trục vít gồm trục vít và bánh vít được dùng để truyền chuyển động
và tải trọng giữa hai trục chéo nhau (thường góc giữa hai trục là 900).

Hình 2.3: Bộ truyền trục vít bánh vít

-

Sơ đồ động phương án sử dụng bộ truyền trục vít bánh vít

Hình 2.4: Sơ đồ động phương án sử dụng bộ truyền trục vít bánh vít

Sinh viên thực hiện: Vũ Đình Tuân
Trần Phạm Quang Việt

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh

8


Thiết kế robot phun thuốc trừ sâu

❖ Ưu điểm:
-

Tỉ số truyền lớn.

-

Làm việc êm và khơng ồn.

-

Có khả năng tự hãm.

-

Có độ chính xác động học cao
❖ Nhược điểm:
- Hiệu suất thấp, nhiệt sinh nhiều do vận tốc trượt lớn nên thường phải

dùng các phương pháp làm nguội.

- Phải dùng vật liệu giảm ma sát (đồng thanh) để chế tạo bánh vít nên giá
thành tương đối đắt.
Phạm vi sử dụng:
- Do hiệu suất của bộ truyền thấp nên truyền động trục vít thường chỉ sử
dụng trong trường hợp cơng suất nhỏ hoặc trung bình (khơng q 50  60 kW).
- Tỉ số truyền u trong khoảng 20  60, đôi khi có thể lên đến 100.
•

Sử dụng bộ truyền bánh răng côn răng thẳng

Truyền động bánh răng côn thực hiện truyền chuyển động và tải trọng giữa trục
cắt nhau các nhờ sự ăn khớp của các răng trên bánh răng.

Hình 2.5: Bộ truyền Bánh răng côn răng thẳng

Sinh viên thực hiện: Vũ Đình Tuân
Trần Phạm Quang Việt

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh

9


Thiết kế robot phun thuốc trừ sâu

Hình 2.6: Sơ đồ động phương án sử dụng bộ truyền bánh răng côn răng thẳng
❖ Ưu điểm:
• Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn.
• Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy.
• Hiệu suất cao có thể đạt 0.97  0.99.

• Tỉ số truyền khơng đổi.
❖ Nhược điểm:
• Chế tạo phức tạp, u cầu độ chính xác cao.
• Gây ồn khi vận tốc lớn.
• Khả năng tự hãm kém.
❖ Phạm vi sử dụng:
-

Sử dụng rộng rãi từ đồng hồ, khí cụ đến các máy hạng nặng.

-

Phạm vi sử dụng lớn về công suất, tốc độ và tỉ số truyền ( V tới 200m/s, P
tới hàng chục nghìn Kw, tỉ số truyền lớn hàng trăm, thậm chí tới hàng nghìn
trong 1 số cấp).

Kết luận:
Sinh viên thực hiện: Vũ Đình Tuân
Trần Phạm Quang Việt

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh

10


Thiết kế robot phun thuốc trừ sâu

Dựa vào ưu nhược điểm của hai loại bộ truyền trên ta chọn bộ truyền trục vít
bánh vít, nhờ khả năng tự hãm của trục vít bánh vít nên sẽ đảm bảo cho cụm
bánh xe không bị lắc và tự quay khi hoạt động và bộ truyền này hoạt động rất êm

nên cũng rất thích hợp để sử dụng.
❖ Thiết kế bộ truyền thứ hai ( Bộ truyền mô men từ động cơ tới 2 trục vít đối xứng
nhau).
• Sử dụng truyền xích.
Bộ truyền xích thực hiện truyền động từ bánh xích chủ động sang bánh xích bị động nhờ
vào sự ăn khớp giữa răng trên đĩa xích và các mắt xích.

Hình 2.7: Bộ truyền xích.

-

Sơ đồ động phương án sử dụng bộ truyền trục vít bánh vít.

Sinh viên thực hiện: Vũ Đình Tn
Trần Phạm Quang Việt

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh

11


Thiết kế robot phun thuốc trừ sâu

Hình 2.8: Sơ đồ động phương án sử dụng bộ truyền xích
❖ Ưu điểm:
So với bộ truyền đai bộ truyền xích có ưu điểm:
- Có thể làm việc khi quá tải đột ngột, hiệu suất cao hơn, khơng có hiện tượng trượt
- Khơng địi hỏi phải căng xích, lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn
- Kích thước bộ truyền nhỏ hơn bộ truyền đai nếu truyền cùng cơng suất và số vịng quay
- Bộ truyền xích truyền cơng xuất nhờ vào sự ăn khớp giữa xích và đĩa nhơng, do đó góc

ơm khơng có vị trí quan trọng nhu trong bộ truyền đai và do đó có thể truyền cơng suất
và chuyển động cho nhiều đĩa xích đồng dẫn.
- Có thể truyền với khoảng cách trục lớn

-

❖ Nhược điểm:
Bản lề xích bị mịn nên gây tải trọng động, ồn.
Có tỉ số truyền tức thời thay đổi, vận tốc tức thời của xích và bánh bị dẫn thay đổi.
Phải bôi trơn thường xuyên và phải có bánh điều chỉnh xích.
Mau bị mịn trong mơi trường có nhiều bụi hoặc bơi trơn khơng tốt.
Cần phải có cơ cấu căng xích, do đó bố trí phức tạp hơn
❖ Phạm vi sử dụng
Truyền công suất và truyền chuyển động giữa trục có khoảng cách xa, cho nhiều trục
đồng thời trong trường hợp n < 500 v/p.
Công suất truyền thông thường < 100 kW
Tỉ số truyền < 6

Sinh viên thực hiện: Vũ Đình Tuân
Trần Phạm Quang Việt

Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh

12