1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Nghiên cứu thiết kế cơ khí robot giám sát dưới đường cống thoát nước

31 17 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 31
Dung lượng 3,39 MB

Cấu trúc

  • Page 1

Nội dung

Tổng quan

Giới thiệu đề tài

I.2 Lịch sử vần đề nghiên cứu

I.4 Mục tiêu của đề tài

I.5 Đối tượng – phạm vi nghiên cứu

Chương 2: Cơ sở lý luận

II.1 Điều kiện môi trường làm việc

II.2 Đề xuất phương án thiết kế

Chương 3: Tính toán và thiết kế

III.1 Tính toán và chọn động cơ

III.2 Tính toán bộ truyền xích

III.3 Tính toán và chọn trục

III.4 Thiết kế thân xe và bánh xe

Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thực nghiệm

IV.1 Kết quả nghiên cứu

IV.2 Kết quả thực nghiệm

Chương 5: Kết luận và đề nghị

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠ KHÍ ROBOT GIÁM SÁT DƯỚI ĐƯỜNG CỐNG THOÁT NƯỚC

THUỘC NHÓM NGÀNH: KỸ THUẬT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS ĐỖ THÀNH TRUNG

NGƯỜI CHỦ TRÌ: VŨ NGỌC TUYỂN

NGƯỜI THAM GIA: NGUYỄN NGỌC AN

LÊ QUANG ĐẠO ĐƠN VỊ: KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

I.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 4

I.4 Mục tiêu của đề tài 9

I.5 Đối tượng – phạm vi nghiên cứu 9

Chương 2: Cơ sở lý luận 11

II.1 Điều kiện môi trường làm việc 11

II.2 Đề xuất phương án thiết kế 11

Chương 3: Tính toán và thiết kế 12

III.1 Tính toán và chọn động cơ 12

III.2 Tính toán bộ truyền xích 14

III.3 Tính toán và chọn trục 21

III.4 Thiết kế thân xe 23

Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thực nghiệm 25

IV.1 Kết quả nghiên cứu 25

IV.2 Kết quả thực nghiệm 25

Chương 5: Kết luận và đề nghị 27

Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, khái niệm robot đã trở nên quen thuộc từ lần đầu xuất hiện vào năm 1920 trong vở kịch của Karel Čapek Ban đầu, robot chủ yếu được sử dụng để thay thế con người trong các công việc nặng nhọc trong ngành công nghiệp Ngày nay, robot còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nguy hiểm và độc hại, như robot cứu hộ, chữa cháy, quân sự và giám sát đường cống Trong số đó, robot giám sát đường cống đã trở thành một ứng dụng ngày càng phổ biến trong sự phát triển của các loại robot hiện đại.

Tình hình ngập lụt vào mùa mưa tại TP Hồ Chí Minh và các đô thị lớn ở Việt Nam đang tạo ra thách thức lớn cho các nhà quản lý đô thị Việc đánh giá thực trạng của các đoạn cống ngầm, đặc biệt là những đoạn có đường kính 300-600mm, là rất cần thiết để đưa ra giải pháp hiệu quả Tuy nhiên, việc thu thập dữ liệu chỉ bằng sức người là không khả thi Do đó, nhóm nghiên cứu đã quyết định phát triển đề tài về robot giám sát đường cống nhằm cải thiện quy trình quản lý và giám sát hệ thống cống ngầm.

Nhiều robot giám sát đường cống hiện nay không phù hợp với điều kiện cống ở Việt Nam, đồng thời chi phí vận hành và bảo trì cũng khá cao Với quy mô của dự án Truyền động thủy khí, nhóm nghiên cứu tập trung thiết kế cơ khí cho robot giám sát đường cống, nhằm tạo ra một thiết kế có khả năng di chuyển linh hoạt trong các đường cống Việt Nam và phù hợp để phát triển các chức năng tự động cho robot.

Tình hình đô thị hóa tại Việt Nam đang diễn ra nhanh chóng, khiến cho kênh rạch và vùng trũng bị san lấp để phục vụ cho xây dựng đô thị, trong khi quy hoạch thoát nước không theo kịp tốc độ phát triển Theo Bộ Xây dựng, hệ thống thoát nước ở các đô thị hiện chỉ đáp ứng 60% nhu cầu, dẫn đến tình trạng ngập úng kéo dài, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến đời sống người dân Hệ thống thoát nước hiện nay chủ yếu được xây dựng từ nhiều năm trước, thiếu bảo trì và bảo dưỡng Hơn nữa, ý thức của người dân về việc đầu tư xây dựng hệ thống thoát nước trong các công trình mới chưa được chú trọng, nhiều công trình còn lấn chiếm đất công, gây hư hỏng cho hệ thống thoát nước.

Hình 1: Tình trạng ngập lụt vào mùa mưa ở Sài Gòn

Trong những năm gần đây, các nhà quy hoạch và quản lý đã triển khai nhiều kế hoạch lắp đặt và xây mới cống Tuy nhiên, đã xảy ra nhiều vụ hố tử thần trên các tuyến đường ở Sài Gòn và nhiều nơi khác Các cuộc điều tra cho thấy những sự cố này liên quan đến chất lượng thi công của hệ thống cống ngầm Điều này chỉ ra rằng một tỷ lệ đáng kể các đường cống hiện tại chưa đạt tiêu chuẩn.

4 ở Việt Nam hiện đang ở trong tình trạng hoặc quá cũ kỹ, xuống cấp hoặc chất lượng thi công không đảm bảo

Hình 2: Một tai nạn do hố tử thần gây ra

Phương pháp nghiên cứu

Chương 2: Cơ sở lý luận

II.1 Điều kiện môi trường làm việc

II.2 Đề xuất phương án thiết kế

Chương 3: Tính toán và thiết kế

III.1 Tính toán và chọn động cơ

III.2 Tính toán bộ truyền xích

III.3 Tính toán và chọn trục

III.4 Thiết kế thân xe và bánh xe

Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thực nghiệm

IV.1 Kết quả nghiên cứu

IV.2 Kết quả thực nghiệm

Chương 5: Kết luận và đề nghị

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠ KHÍ ROBOT GIÁM SÁT DƯỚI ĐƯỜNG CỐNG THOÁT NƯỚC

THUỘC NHÓM NGÀNH: KỸ THUẬT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS ĐỖ THÀNH TRUNG

NGƯỜI CHỦ TRÌ: VŨ NGỌC TUYỂN

NGƯỜI THAM GIA: NGUYỄN NGỌC AN

LÊ QUANG ĐẠO ĐƠN VỊ: KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

I.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 4

I.4 Mục tiêu của đề tài 9

I.5 Đối tượng – phạm vi nghiên cứu 9

Chương 2: Cơ sở lý luận 11

II.1 Điều kiện môi trường làm việc 11

II.2 Đề xuất phương án thiết kế 11

Chương 3: Tính toán và thiết kế 12

III.1 Tính toán và chọn động cơ 12

III.2 Tính toán bộ truyền xích 14

III.3 Tính toán và chọn trục 21

III.4 Thiết kế thân xe 23

Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thực nghiệm 25

IV.1 Kết quả nghiên cứu 25

IV.2 Kết quả thực nghiệm 25

Chương 5: Kết luận và đề nghị 27

Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, khái niệm robot đã trở nên quen thuộc từ khi xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1920 trong vở kịch của Karel Čapek Ban đầu, robot chủ yếu được sử dụng để thay thế con người trong các công việc nặng nhọc trong ngành công nghiệp Ngày nay, robot được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nguy hiểm và độc hại, bao gồm robot cứu hộ, chữa cháy, quân sự và giám sát đường cống Trong đó, robot giám sát đường cống đã trở thành một ứng dụng ngày càng phổ biến trong sự phát triển của các loại robot hiện đại.

Tình hình ngập lụt vào mùa mưa tại TP Hồ Chí Minh và các đô thị lớn ở Việt Nam đang đặt ra thách thức lớn cho các nhà quản lý đô thị Việc đánh giá thực trạng các đoạn cống ngầm, đặc biệt là những đoạn có đường kính từ 300-600mm, là vô cùng cần thiết để tìm ra giải pháp hiệu quả Tuy nhiên, việc thu thập dữ liệu bằng phương pháp thủ công gặp nhiều khó khăn Do đó, nhóm nghiên cứu đã quyết định phát triển đề tài về robot giám sát đường cống nhằm nâng cao hiệu quả trong công tác quản lý.

Nhiều robot giám sát đường cống hiện nay không phù hợp với điều kiện cống tại Việt Nam, đồng thời chi phí vận hành và bảo trì cũng khá cao Nhằm giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đang tập trung thiết kế cơ khí cho robot giám sát đường cống, với mục tiêu tạo ra một thiết kế cho phép robot di chuyển dễ dàng trong hệ thống cống của Việt Nam và hỗ trợ phát triển các chức năng tự động cho robot.

Tình hình đô thị hóa tại Việt Nam đang diễn ra nhanh chóng, dẫn đến việc san lấp kênh rạch và các vùng trũng để phục vụ xây dựng đô thị Quy hoạch hệ thống thoát nước không theo kịp với tốc độ phát triển, khiến vấn đề ngập úng trở nên nghiêm trọng Theo thống kê của Bộ Xây dựng, hệ thống thoát nước ở các đô thị chỉ đáp ứng 60% nhu cầu, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến đời sống người dân Hầu hết hệ thống thoát nước đã được xây dựng từ nhiều năm trước mà không được bảo trì thường xuyên Hơn nữa, ý thức của người dân trong việc đầu tư xây dựng hệ thống thoát nước khi xây dựng công trình mới còn hạn chế, nhiều công trình xây dựng vi phạm lấn chiếm đất công đã làm hư hỏng hệ thống thoát nước.

Hình 1: Tình trạng ngập lụt vào mùa mưa ở Sài Gòn

Trong những năm gần đây, các nhà quy hoạch và quản lý đã triển khai nhiều kế hoạch lắp đặt và xây mới các đoạn cống Tuy nhiên, trong năm vừa qua và hiện tại, nhiều vụ hố tử thần đã xảy ra trên các tuyến đường ở Sài Gòn và nhiều khu vực khác Các kết quả điều tra cho thấy, những vụ hố tử thần này liên quan đến chất lượng thi công của hệ thống cống ngầm, cho thấy rằng có một tỷ lệ không nhỏ các đường cống ngầm đang gặp vấn đề.

4 ở Việt Nam hiện đang ở trong tình trạng hoặc quá cũ kỹ, xuống cấp hoặc chất lượng thi công không đảm bảo

Hình 2: Một tai nạn do hố tử thần gây ra

I.2/ Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước:

1.2.1/ Tình hình nghiên cứu trong nước:

Hiện nay, việc sửa chữa và bảo dưỡng đường ống tại Việt Nam chủ yếu dựa vào sức lao động của con người Mặc dù có một số robot chuyên dụng, nhưng chúng chủ yếu được sử dụng cho mục đích thăm dò và thường được nhập khẩu từ nước ngoài với giá thành cao Một ví dụ điển hình là robot khảo sát đường ống của Công ty TNHH Một thành viên Thoát nước đô thị TP Hồ Chí Minh.

Robot khảo sát đường ống mới nhất xuất hiện tại Việt Nam vào năm 2003, do công ty TNHH một thành viên thoát nước đô thị TP Hồ Chí Minh phát triển.

Robot khảo sát của công ty cấp thoát nước TP.Hồ Chí Minh được nhập khẩu từ hãng CUES của Mỹ, đảm bảo chất lượng sản phẩm hoàn toàn mới 100%.

- 2 robot giám sát dùng cho cống kích thước lớn và kích thước nhỏ riêng biệt

Robot lớn được trang bị 2 động cơ với tổng công suất 300W, sử dụng bộ truyền xích và 4 bánh xe cao su có rãnh, giúp di chuyển hiệu quả trong các đường cống kích thước lớn.

Robot nhỏ này được trang bị 1 động cơ công suất 100W, sử dụng bộ truyền xích và 6 bánh xe cao su có rãnh, giúp nó di chuyển linh hoạt trong các đường cống có kích thước nhỏ.

Robot được chế tạo từ inox chống rỉ sét và có khả năng chống thấm nước, với trọng lượng 50kg cho phiên bản lớn và 30kg cho phiên bản nhỏ Robot có khả năng giám sát hệ thống thoát nước của Công ty Cấp Thoát Nước Hải Phòng.

Vào năm 2003, Công ty Cấp Thoát Nước Hải Phòng lần đầu tiên ứng dụng công nghệ robot để khảo sát thực tế hệ thống thoát nước của thành phố, dự án này được thực hiện với nguồn vốn vay từ Ngân Hàng Thế Giới Đơn vị thi công trực tiếp là công ty PER AARSLEFF (PAA) đến từ Đan Mạch, sử dụng công nghệ CCTV (Closed Circuit Television) trong quá trình khảo sát.

Hình 4: robot có tên triton chuẩn bị khảo sát đường ống tại Hải Phòng

Robot Triton là một chiếc camera được kết nối với hệ thống mạng máy tính trên xe đặc dụng và được điều khiển bằng bàn điều khiển trên xe Nếu đường kính ống nhỏ hơn 300mm, robot nhỏ hơn có tên Sirius sẽ được sử dụng.

Robot sử dụng 1 động cơ với tổng công suất 100W, bộ truyền động là bộ truyền xích, 4 bánh xe cao su đề di chuyển bên trong lòng cống

Robot kiểm tra đường ống thoát nước của Cty Thoát nước Hà Nội được chế tạo từ inox không rỉ, có khả năng chống thấm nước và kích thước nhỏ gọn, phù hợp cho việc thăm dò các đường cống có đường kính trên 300mm Với khối lượng gần 30kg, robot này mang lại hiệu quả cao trong việc kiểm tra và bảo trì hệ thống thoát nước.

Vào ngày 7 tháng 4 năm 2005, Công ty Thoát nước Hà Nội đã chính thức đưa vào sử dụng rô bốt kiểm tra đường ống thoát nước, một thiết bị được nghiên cứu và sáng chế bởi các kỹ sư Việt Nam.

Hình 5: Robot camera tại Hà Nội

- Màn hình theo dõi kết nối với máy tính xách tay

- Chiều dài tối đa khảo sát liên tục là 70m

- Hệ thống camera gồm một camera hồng ngoại có thể quay đứng 180 độ,quay tròn 360 độ

- Robot sử dụng 2 động cơ với tổng công suất 300W, truyền động bằng bộ truyền xích, 4 bánh xe cao su được khắc rãnh để di chuyển

- Thân Robot được thiết kế đặc biệt chống thấm nước, vật liệu Inox chống rỉ sét, khối lượng gần 50kg

1.2.1/ Tình hình nghiên cứu ngoài nước:

Khái niệm robot vệ sinh đường cống ( sewer robot ) không còn là khái niệm mới trên thế giới a Robot KURT

Vào năm 1995, đánh dấu bước phát triển của robot KURT (Kanal-

Untersuchungs-Roboter-Testplattform ) tại học viện AIS (Kirchner & Hertzberg, 1997)

Hình 6 Robot tự động KURT

- KURT là một robot tự động 6 bánh , kích thước 30×45×30cm

- 3 bánh 2 bên được kết nối bằng đai truyền

- mỗi bên được diều khiển bằng 1 động cơ DC

- động cơ được điều khiển bằng mạch điều khiển DDC riêng biệt

Hình 7: Sơ đồ cấu tạo của KURT b Robot thăm dò đường ống KARO

Cơ sở lý luận

Đề xuất phương án thiết kế

Chương 3: Tính toán và thiết kế

III.1 Tính toán và chọn động cơ

III.2 Tính toán bộ truyền xích

III.3 Tính toán và chọn trục

III.4 Thiết kế thân xe và bánh xe

Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thực nghiệm

IV.1 Kết quả nghiên cứu

IV.2 Kết quả thực nghiệm

Chương 5: Kết luận và đề nghị

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠ KHÍ ROBOT GIÁM SÁT DƯỚI ĐƯỜNG CỐNG THOÁT NƯỚC

THUỘC NHÓM NGÀNH: KỸ THUẬT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS ĐỖ THÀNH TRUNG

NGƯỜI CHỦ TRÌ: VŨ NGỌC TUYỂN

NGƯỜI THAM GIA: NGUYỄN NGỌC AN

LÊ QUANG ĐẠO ĐƠN VỊ: KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

I.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 4

I.4 Mục tiêu của đề tài 9

I.5 Đối tượng – phạm vi nghiên cứu 9

Chương 2: Cơ sở lý luận 11

II.1 Điều kiện môi trường làm việc 11

II.2 Đề xuất phương án thiết kế 11

Chương 3: Tính toán và thiết kế 12

III.1 Tính toán và chọn động cơ 12

III.2 Tính toán bộ truyền xích 14

III.3 Tính toán và chọn trục 21

III.4 Thiết kế thân xe 23

Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thực nghiệm 25

IV.1 Kết quả nghiên cứu 25

IV.2 Kết quả thực nghiệm 25

Chương 5: Kết luận và đề nghị 27

Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, khái niệm robot đã trở nên quen thuộc từ lần đầu xuất hiện vào năm 1920 trong vở kịch của Karel Čapek Ban đầu, robot chủ yếu được sử dụng để thay thế con người trong các công việc nặng nhọc trong ngành công nghiệp Ngày nay, robot không chỉ giới hạn trong các công việc này mà còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nguy hiểm và độc hại như cứu hộ, chữa cháy, quân sự và giám sát đường cống Đặc biệt, robot giám sát đường cống (sewer inspection robot) đang trở thành một ứng dụng ngày càng phổ biến trong sự phát triển của các loại robot hiện đại.

Hiện nay, tình trạng ngập lụt vào mùa mưa tại TP Hồ Chí Minh và các đô thị lớn ở Việt Nam đang đặt ra thách thức lớn cho các nhà quản lý đô thị Cần thiết phải đánh giá thực trạng của các đoạn cống ngầm, đặc biệt là những đoạn có đường kính từ 300-600mm, để tìm ra giải pháp hiệu quả Việc thu thập dữ liệu về các đoạn cống này chỉ dựa vào con người là không khả thi, do đó, nhóm nghiên cứu đã quyết định phát triển đề tài về robot giám sát đường cống nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và khắc phục tình trạng ngập lụt.

Nhiều robot giám sát đường cống hiện tại không phù hợp với điều kiện cống ở Việt Nam và có chi phí vận hành, bảo trì cao Nhằm giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đang tập trung thiết kế cơ khí cho robot giám sát đường cống, với mục tiêu tạo ra một thiết kế dễ dàng di chuyển trong các cống ở Việt Nam và phù hợp để phát triển các chức năng tự động cho robot.

Tình hình đô thị hóa tại Việt Nam đang diễn ra nhanh chóng, dẫn đến việc kênh rạch và vùng trũng bị san lấp để phục vụ xây dựng đô thị Hệ thống thoát nước không theo kịp tốc độ phát triển, chỉ đáp ứng 60% nhu cầu, gây ra tình trạng ngập úng nghiêm trọng và ô nhiễm môi trường Thống kê từ Bộ Xây dựng cho thấy hệ thống thoát nước hiện tại đã xuống cấp và hầu hết được xây dựng từ nhiều năm trước mà không được bảo trì Ý thức của người dân về việc đầu tư cho hệ thống thoát nước khi xây dựng mới cũng chưa được chú trọng, với nhiều công trình lấn chiếm đất công gây hư hỏng cho hệ thống thoát nước.

Hình 1: Tình trạng ngập lụt vào mùa mưa ở Sài Gòn

Trong những năm gần đây, các nhà quy hoạch và quản lý đã triển khai nhiều kế hoạch lắp đặt và xây mới cống thoát nước Tuy nhiên, trong năm vừa qua và hiện tại, đã xảy ra nhiều vụ hố tử thần trên các tuyến đường ở Sài Gòn cũng như nhiều khu vực khác Các cuộc điều tra cho thấy rằng những vụ hố tử thần này có mối liên hệ chặt chẽ với chất lượng thi công của các đoạn cống ngầm Điều này cho thấy một tỷ lệ không nhỏ các hệ thống cống ngầm đang gặp phải vấn đề nghiêm trọng.

4 ở Việt Nam hiện đang ở trong tình trạng hoặc quá cũ kỹ, xuống cấp hoặc chất lượng thi công không đảm bảo

Hình 2: Một tai nạn do hố tử thần gây ra

I.2/ Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước:

1.2.1/ Tình hình nghiên cứu trong nước:

Hiện nay, việc sửa chữa và bảo dưỡng đường ống tại Việt Nam chủ yếu vẫn dựa vào sức lao động của con người Mặc dù có một số robot chuyên dụng được sử dụng cho việc thăm dò, nhưng chúng chủ yếu được nhập khẩu từ nước ngoài với chi phí rất cao Một ví dụ điển hình là robot khảo sát đường ống của Công ty TNHH một thành viên thoát nước đô thị TP Hồ Chí Minh.

Robot khảo sát đường ống mới nhất xuất hiện tại Việt Nam vào năm 2003, được phát triển bởi công ty TNHH một thành viên thoát nước đô thị TP Hồ Chí Minh.

Robot khảo sát của công ty cấp thoát nước TP.Hồ Chí Minh được nhập khẩu từ hãng CUES của Mỹ Sản phẩm mới 100% đảm bảo chất lượng cao.

- 2 robot giám sát dùng cho cống kích thước lớn và kích thước nhỏ riêng biệt

Robot lớn được trang bị 2 động cơ với tổng công suất 300W, cùng với bộ truyền xích và 4 bánh xe cao su có rãnh, giúp nó di chuyển hiệu quả trong các đường cống lớn.

Robot nhỏ được trang bị một động cơ có công suất 100W, sử dụng bộ truyền xích và 6 bánh xe cao su khắc rãnh, giúp di chuyển hiệu quả trong các đường cống kích thước nhỏ.

Robot được chế tạo từ inox chống rỉ sét, có khả năng chống thấm nước, với trọng lượng 50kg cho phiên bản lớn và 30kg cho phiên bản nhỏ Robot có khả năng giám sát hệ thống thoát nước của Công ty Cấp Thoát Nước Hải Phòng.

Năm 2003, Công ty Cấp Thoát Nước Hải Phòng lần đầu tiên ứng dụng robot trong khảo sát thực tế hệ thống đường ống, dự án này được thực hiện nhằm khảo sát hệ thống thoát nước của Hải Phòng với nguồn vốn vay từ Ngân Hàng Thế Giới Đơn vị thi công trực tiếp là công ty PER AARSLEFF (PAA) đến từ Đan Mạch, sử dụng công nghệ CCTV (Closed Circuit Television) để thực hiện khảo sát.

Hình 4: robot có tên triton chuẩn bị khảo sát đường ống tại Hải Phòng

Robot Triton là một chiếc camera được kết nối với hệ thống máy tính trên xe đặc dụng và được điều khiển bằng bàn điều khiển trên xe Nếu đường kính ống nhỏ hơn 300mm, sẽ sử dụng robot nhỏ hơn có tên Sirius.

Robot sử dụng 1 động cơ với tổng công suất 100W, bộ truyền động là bộ truyền xích, 4 bánh xe cao su đề di chuyển bên trong lòng cống

Robot kiểm tra đường ống thoát nước của Công ty Thoát nước Hà Nội được chế tạo từ inox không rỉ, có khả năng chống thấm nước và thiết kế nhỏ gọn, phù hợp cho việc thăm dò các đường cống có đường kính trên 300mm, với khối lượng gần 30kg.

Vào ngày 7 tháng 4 năm 2005, Công ty Thoát nước Hà Nội đã chính thức đưa vào sử dụng rô bốt kiểm tra đường ống thoát nước, một thiết bị được nghiên cứu và sáng chế bởi các kỹ sư Việt Nam.

Hình 5: Robot camera tại Hà Nội

- Màn hình theo dõi kết nối với máy tính xách tay

- Chiều dài tối đa khảo sát liên tục là 70m

- Hệ thống camera gồm một camera hồng ngoại có thể quay đứng 180 độ,quay tròn 360 độ

- Robot sử dụng 2 động cơ với tổng công suất 300W, truyền động bằng bộ truyền xích, 4 bánh xe cao su được khắc rãnh để di chuyển

- Thân Robot được thiết kế đặc biệt chống thấm nước, vật liệu Inox chống rỉ sét, khối lượng gần 50kg

1.2.1/ Tình hình nghiên cứu ngoài nước:

Khái niệm robot vệ sinh đường cống ( sewer robot ) không còn là khái niệm mới trên thế giới a Robot KURT

Vào năm 1995, đánh dấu bước phát triển của robot KURT (Kanal-

Untersuchungs-Roboter-Testplattform ) tại học viện AIS (Kirchner & Hertzberg, 1997)

Hình 6 Robot tự động KURT

- KURT là một robot tự động 6 bánh , kích thước 30×45×30cm

- 3 bánh 2 bên được kết nối bằng đai truyền

- mỗi bên được diều khiển bằng 1 động cơ DC

- động cơ được điều khiển bằng mạch điều khiển DDC riêng biệt

Hình 7: Sơ đồ cấu tạo của KURT b Robot thăm dò đường ống KARO

Tính toán và thiết kế

Thiết kế thân xe

Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thực nghiệm

IV.1 Kết quả nghiên cứu

IV.2 Kết quả thực nghiệm

Chương 5: Kết luận và đề nghị

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠ KHÍ ROBOT GIÁM SÁT DƯỚI ĐƯỜNG CỐNG THOÁT NƯỚC

THUỘC NHÓM NGÀNH: KỸ THUẬT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS ĐỖ THÀNH TRUNG

NGƯỜI CHỦ TRÌ: VŨ NGỌC TUYỂN

NGƯỜI THAM GIA: NGUYỄN NGỌC AN

LÊ QUANG ĐẠO ĐƠN VỊ: KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

I.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 4

I.4 Mục tiêu của đề tài 9

I.5 Đối tượng – phạm vi nghiên cứu 9

Chương 2: Cơ sở lý luận 11

II.1 Điều kiện môi trường làm việc 11

II.2 Đề xuất phương án thiết kế 11

Chương 3: Tính toán và thiết kế 12

III.1 Tính toán và chọn động cơ 12

III.2 Tính toán bộ truyền xích 14

III.3 Tính toán và chọn trục 21

III.4 Thiết kế thân xe 23

Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thực nghiệm 25

IV.1 Kết quả nghiên cứu 25

IV.2 Kết quả thực nghiệm 25

Chương 5: Kết luận và đề nghị 27

Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, khái niệm robot, lần đầu xuất hiện năm 1920 trong vở kịch của Karel Čapek, đã trở nên quen thuộc trong cuộc sống Ban đầu, robot chủ yếu được sử dụng để thay thế con người trong các công việc nặng nhọc trong ngành công nghiệp Ngày nay, robot còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nguy hiểm khác như cứu hộ, chữa cháy, quân sự và giám sát đường cống Đặc biệt, robot giám sát đường cống (sewer inspection robot) đã trở thành một ứng dụng ngày càng phổ biến trong sự phát triển của các loại robot này.

Tình hình ngập lụt vào mùa mưa tại TP Hồ Chí Minh và các đô thị lớn ở Việt Nam đang trở thành thách thức lớn cho các nhà quản lý đô thị Để đưa ra giải pháp hiệu quả, việc đánh giá thực trạng các đoạn cống ngầm là điều cần thiết Tuy nhiên, việc thu thập dữ liệu về các đoạn cống có đường kính 300-600mm chỉ bằng sức người là không khả thi do số lượng lớn Do đó, nhóm nghiên cứu đã quyết định phát triển đề tài về robot giám sát đường cống nhằm cải thiện quản lý hạ tầng đô thị.

Hiện nay, hầu hết các robot giám sát đường cống đang sử dụng tại các quốc gia khác không phù hợp với điều kiện cống tại Việt Nam, đồng thời chi phí vận hành và bảo trì cũng khá cao Do đó, trong dự án Truyền động thủy khí, nhóm đã tập trung vào việc thiết kế cơ khí cho robot giám sát đường cống, với mục tiêu tạo ra một thiết kế có khả năng di chuyển linh hoạt trong các hệ thống cống tại Việt Nam và phù hợp cho việc phát triển các chức năng tự động của robot.

Tình hình đô thị hóa tại Việt Nam đang diễn ra nhanh chóng, dẫn đến việc kênh rạch và vùng trũng bị san lấp để phục vụ xây dựng đô thị Hệ thống thoát nước không theo kịp với tốc độ phát triển, chỉ đáp ứng 60% nhu cầu, gây ra tình trạng ngập úng kéo dài, ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến đời sống người dân Hệ thống thoát nước hiện tại chủ yếu được xây dựng từ nhiều năm trước mà không được bảo trì thường xuyên Bên cạnh đó, ý thức đầu tư cho hệ thống thoát nước trong các công trình mới còn hạn chế, nhiều công trình còn lấn chiếm đất công, gây hư hỏng cho hệ thống thoát nước.

Hình 1: Tình trạng ngập lụt vào mùa mưa ở Sài Gòn

Trong những năm gần đây, các nhà quy hoạch và quản lý đã triển khai nhiều kế hoạch lắp đặt và xây mới các đoạn cống Tuy nhiên, trong năm vừa qua và hiện tại, Sài Gòn đã chứng kiến nhiều vụ hố tử thần xuất hiện trên nhiều tuyến đường Các cuộc điều tra cho thấy những sự cố này liên quan đến chất lượng thi công của hệ thống cống ngầm, cho thấy một tỷ lệ không nhỏ các đường cống đang gặp vấn đề.

4 ở Việt Nam hiện đang ở trong tình trạng hoặc quá cũ kỹ, xuống cấp hoặc chất lượng thi công không đảm bảo

Hình 2: Một tai nạn do hố tử thần gây ra

I.2/ Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước:

1.2.1/ Tình hình nghiên cứu trong nước:

Hiện nay, việc sửa chữa và bảo dưỡng đường ống ở Việt Nam chủ yếu vẫn dựa vào sức lao động của con người Mặc dù có một số robot chuyên dụng phục vụ cho công tác thăm dò, nhưng chúng đều được nhập khẩu từ nước ngoài với chi phí cao Một ví dụ điển hình là robot khảo sát đường ống của công ty TNHH một thành viên thoát nước đô thị TP Hồ Chí Minh.

Robot khảo sát đường ống mới nhất xuất hiện tại Việt Nam vào năm 2003, được phát triển bởi công ty TNHH một thành viên thoát nước đô thị TP Hồ Chí Minh.

Robot khảo sát của công ty cấp thoát nước TP.Hồ Chí Minh được nhập khẩu từ hãng CUES của Mỹ Sản phẩm hoàn toàn mới với chất lượng đảm bảo.

- 2 robot giám sát dùng cho cống kích thước lớn và kích thước nhỏ riêng biệt

Robot lớn được trang bị 2 động cơ với tổng công suất 300W, sử dụng bộ truyền xích và 4 bánh xe cao su có rãnh, giúp nó di chuyển hiệu quả trong các đường cống kích thước lớn.

Robot nhỏ được trang bị một động cơ công suất 100W, sử dụng bộ truyền xích và có 6 bánh xe cao su được khắc rãnh, giúp di chuyển hiệu quả trong các đường cống có kích thước nhỏ.

Robot được chế tạo từ inox chống rỉ sét và có khả năng chống thấm nước, với trọng lượng 50kg cho phiên bản lớn và 30kg cho phiên bản nhỏ Robot có khả năng giám sát hệ thống thoát nước của Công ty Cấp Thoát Nước Hải Phòng.

Năm 2003, Công ty Cấp Thoát Nước Hải Phòng lần đầu tiên ứng dụng robot trong khảo sát đường ống, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong dự án khảo sát hệ thống thoát nước của thành phố Dự án này được thực hiện với nguồn vốn vay từ Ngân hàng Thế giới (World Bank), và công ty PER AARSLEFF (PAA) của Đan Mạch là đơn vị trực tiếp thi công, sử dụng công nghệ CCTV (Closed Circuit Television) để thực hiện khảo sát.

Hình 4: robot có tên triton chuẩn bị khảo sát đường ống tại Hải Phòng

Robot Triton, thực chất là một chiếc camera, được kết nối với hệ thống mạng máy tính trên xe đặc dụng và điều khiển bằng bàn điều khiển trên xe Nếu đường kính ống nhỏ hơn 300mm, sẽ sử dụng robot nhỏ hơn có tên Sirius.

Robot sử dụng 1 động cơ với tổng công suất 100W, bộ truyền động là bộ truyền xích, 4 bánh xe cao su đề di chuyển bên trong lòng cống

Robot kiểm tra đường ống thoát nước của Cty Thoát nước Hà Nội được thiết kế với thân Inox không rỉ, có khả năng chống thấm nước Với kích thước nhỏ gọn, robot này phù hợp cho việc thăm dò các đường cống có đường kính trên 300mm và có khối lượng gần 30kg.

Vào ngày 7 tháng 4 năm 2005, Công ty Thoát nước Hà Nội đã chính thức đưa vào sử dụng rô bốt kiểm tra đường ống thoát nước, một thiết bị được nghiên cứu và sáng chế bởi các kỹ sư Việt Nam.

Hình 5: Robot camera tại Hà Nội

- Màn hình theo dõi kết nối với máy tính xách tay

- Chiều dài tối đa khảo sát liên tục là 70m

- Hệ thống camera gồm một camera hồng ngoại có thể quay đứng 180 độ,quay tròn 360 độ

- Robot sử dụng 2 động cơ với tổng công suất 300W, truyền động bằng bộ truyền xích, 4 bánh xe cao su được khắc rãnh để di chuyển

- Thân Robot được thiết kế đặc biệt chống thấm nước, vật liệu Inox chống rỉ sét, khối lượng gần 50kg

1.2.1/ Tình hình nghiên cứu ngoài nước:

Khái niệm robot vệ sinh đường cống ( sewer robot ) không còn là khái niệm mới trên thế giới a Robot KURT

Vào năm 1995, đánh dấu bước phát triển của robot KURT (Kanal-

Untersuchungs-Roboter-Testplattform ) tại học viện AIS (Kirchner & Hertzberg, 1997)

Hình 6 Robot tự động KURT

- KURT là một robot tự động 6 bánh , kích thước 30×45×30cm

- 3 bánh 2 bên được kết nối bằng đai truyền

- mỗi bên được diều khiển bằng 1 động cơ DC

- động cơ được điều khiển bằng mạch điều khiển DDC riêng biệt

Hình 7: Sơ đồ cấu tạo của KURT b Robot thăm dò đường ống KARO

Kết quả nghiên cứu và thực nghiệm

Ngày đăng: 27/11/2021, 09:01

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1] PGS.TS Lê Ngọc Hồng, Sức bền vật liệu, Nhà xuất bản Khoa học và thuật Sách, tạp chí
Tiêu đề: Sức bền vật liệu
Nhà XB: Nhà xuất bản Khoa học và thuật
[2] Nguyễn Hữu Lộc & nnk, Cơ sở Thiết kế máy Phần I, Trường Đại học Bách Khoa TP. HCM Sách, tạp chí
Tiêu đề: Cơ sở Thiết kế máy Phần I
[3] ThS.Nguyễn Quốc Hùng, Dung sai kỹ thuật đo, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Sách, tạp chí
Tiêu đề: Dung sai kỹ thuật đo
[4] Nguyễn Trọng Hữu, Hướng dẫn sử dụng Solidworks 2008, Nhà Xuất Bản Giao Thông Vận Tải Sách, tạp chí
Tiêu đề: Hướng dẫn sử dụng Solidworks 2008
Nhà XB: Nhà Xuất Bản Giao Thông Vận Tải
[5] PGS.TS Trịnh Chất, TS. Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế Hê dẫn động cơ khí Tập I, Nhà xuất bản Giáo dục Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tính toán thiết kế Hê dẫn động cơ khí Tập I
Nhà XB: Nhà xuất bản Giáo dục

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 1: Tình trạng ngập lụt vào mùa mưa ở Sài Gòn - Nghiên cứu thiết kế cơ khí robot giám sát dưới đường cống thoát nước
Hình 1 Tình trạng ngập lụt vào mùa mưa ở Sài Gòn (Trang 5)
Hình 2: Một tai nạn do hố tử thần gây ra - Nghiên cứu thiết kế cơ khí robot giám sát dưới đường cống thoát nước
Hình 2 Một tai nạn do hố tử thần gây ra (Trang 6)
Hình 3: robot khảo sát của cty cấp thoát nước TP.Hồ Chí Minh  Đây là robot nhập khẩu từ hãng CUES của Mỹ.Chất lượng sản phẩm mới 100%,bao gồm - Nghiên cứu thiết kế cơ khí robot giám sát dưới đường cống thoát nước
Hình 3 robot khảo sát của cty cấp thoát nước TP.Hồ Chí Minh Đây là robot nhập khẩu từ hãng CUES của Mỹ.Chất lượng sản phẩm mới 100%,bao gồm (Trang 7)
Hình 4: robot có tên triton chuẩn bị khảo sát đường ống tại Hải Phòng. - Nghiên cứu thiết kế cơ khí robot giám sát dưới đường cống thoát nước
Hình 4 robot có tên triton chuẩn bị khảo sát đường ống tại Hải Phòng (Trang 8)
Hình 5: Robot camera tại Hà Nội - Nghiên cứu thiết kế cơ khí robot giám sát dưới đường cống thoát nước
Hình 5 Robot camera tại Hà Nội (Trang 8)
Hình 6 . Robot tự động KURT - Nghiên cứu thiết kế cơ khí robot giám sát dưới đường cống thoát nước
Hình 6 Robot tự động KURT (Trang 9)
Hình 8. Robot đa cảm biến trong đường cống, KARO - Nghiên cứu thiết kế cơ khí robot giám sát dưới đường cống thoát nước
Hình 8. Robot đa cảm biến trong đường cống, KARO (Trang 10)
Hình 7: Sơ đồ cấu tạo của KURT - Nghiên cứu thiết kế cơ khí robot giám sát dưới đường cống thoát nước
Hình 7 Sơ đồ cấu tạo của KURT (Trang 10)
Sơ đồ tổng quan của một hệ thống Robot giám sát đường ống nước thải: - Nghiên cứu thiết kế cơ khí robot giám sát dưới đường cống thoát nước
Sơ đồ t ổng quan của một hệ thống Robot giám sát đường ống nước thải: (Trang 11)
Bảng 3.2 : Các thông số của xích con lăn - Nghiên cứu thiết kế cơ khí robot giám sát dưới đường cống thoát nước
Bảng 3.2 Các thông số của xích con lăn (Trang 16)
Bảng 3.4. Công suất cho phép [P] của xích con lăn - Nghiên cứu thiết kế cơ khí robot giám sát dưới đường cống thoát nước
Bảng 3.4. Công suất cho phép [P] của xích con lăn (Trang 18)
Bảng 3.5. Trị số của bước xích lớn nhất cho phép p max - Nghiên cứu thiết kế cơ khí robot giám sát dưới đường cống thoát nước
Bảng 3.5. Trị số của bước xích lớn nhất cho phép p max (Trang 19)
Bảng 3.7 : Trị số của hệ số an toàn - Nghiên cứu thiết kế cơ khí robot giám sát dưới đường cống thoát nước
Bảng 3.7 Trị số của hệ số an toàn (Trang 22)
Hình 10. Trục dẫn động chủ động  Tương tự ta tính cho trục bị động: - Nghiên cứu thiết kế cơ khí robot giám sát dưới đường cống thoát nước
Hình 10. Trục dẫn động chủ động Tương tự ta tính cho trục bị động: (Trang 25)
Hình 11. Trục dẫn động bị động - Nghiên cứu thiết kế cơ khí robot giám sát dưới đường cống thoát nước
Hình 11. Trục dẫn động bị động (Trang 25)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN