Thiết kế và chế tạo robot vệ sinh tấm pin năng lượng mặt trời.pdf

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT
VỆ SINH TẤM PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
GVHD: TS. PHẠM BẠCH DƯƠNG
SVTH: TRẦN HOÀNG PHÚC
NGUYỄN CÔNG PHÚ
NGUYỄN HỒNG QUÂN
S K L 0 1 1 2 7 3
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2023

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Lớp: 19146CL
Khoá: 2019 - 2023
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2023
Đề tài: “THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT VỆ SINH
TẤM PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI”
NGUYỄN CÔNG PHÚ
19146238
NGUYỄN HỒNG QUÂN
19146246
TRẦN HOÀNG PHÚC
19146242
Giảng viên hướng dẫn: ThS. PHẠM BẠCH DƯƠNG
Sinh viên thực hiện:
MSSV:
MSSV:
MSSV:

i
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
Bộ môn: Cơ Điện Tử
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Học kỳ II / năm học 2023
Giảng viên hướng dẫn: ThS.Phạm Bạch Dương
1. Trần Hoàng Phúc MSSV: 19146242 Điện thoại: 0944730746
2. Nguyễn Công Phú MSSV: 19146238 Điện thoại: 0587979562
3. Nguyễn Hồng Quân MSSV: 19146246 Điện thoại: 0349901148
1. Mã số đề tài: ……………
Tên đề tài:…………….………..……….……………………………………………………..
…………….………..……….………………………………………………………………….
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
…………….………..……….………………………………………………………………….
…………….………..……….………………………………………………………………….
…………….………..……….………………………………………………………………….
…………….………..……….………………………………………………………………….
3. Nội dung chính của đồ án:
…………….………..……….………………………………………………………………….
…………….………..……….………………………………………………………………….
…………….………..……….………………………………………………………………….
…………….………..……….………………………………………………………………….
4. Các sản phẩm dự kiến:
…………….………..……….………………………………………………………………….
…………….………..……….………………………………………………………………….

ii
5. Ngày giao đồ án:
6. Ngày nộp đồ án:
7. Ngônngữtrìnhbày: Bản báo cáo: Tiếng Anh  Tiếng Việt 
Trình bàybảo vệ: Tiếng Anh  Tiếng Việt
TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)
 Được phép bảo vệ ......................................................................................
(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

iii
LỜI CAM KẾT
- Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo Robot vệ sinh tấm Pin năng lượng mặt trời
- GVHD: ThS.Phạm Bạch Dương
- Họ tên sinh viên:
- MSSV: Lớp:
- Địa chỉ sinh viên:
- Số điện thoại liên lạc:
- Email:
- Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN):
- Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính
tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được
công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu
hoàn toàn trách nhiệm”.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng …. Năm 2023
Ký tên

iv
LỜI CAM KẾT
- MSSV: Lớp:
- Email:
Ký tên

v
LỜI CAM KẾT
- MSSV: Lớp:
- Email:
Ký tên

vi
LỜI CẢM ƠN
Sau khoảng thời gian học tập tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, quý
thầy/cô đã tận tình trau dồi cho chúng em nhiều kiến thức quý giá, từ lý thuyết đến từng kỹ
năng thực hành chuyên môn. Để củng cố vững hơn những kiến thức đã học trong quá trình
học tập tại trường, thực hiện đề tài tốt nghiệp là một trong những cách để tự kiểm tra kiến
thức tích lũy và ứng dụng những kiến thức đấy vào thực tế.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn ThS. Phạm Bạch Dương, giảng viên hướng dẫn
giúp đỡ chúng em trong quá trình thực hiện đề tài cơ điện tử.
Nhóm chúng em cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy/cô trong Khoa đặc biệt là quý
thầy/cô trong bộ môn Cơ Điện Tử đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho chúng em hoàn
thành đề tài.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn chia sẽ động viên và đóng
góp ý kiến để đề tài hoàn thành tốt hơn.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày ... tháng ... năm 2023
Nhóm sinh viên thực hiện

vii
TÓM TẮT ĐỒ ÁN
TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT VỆ SINH TẤM PIN NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI
Giảng viên hướng dẫn: Th.S Phạm Bạch Dương
Sinh viên thực hiện: Trần Hoàng Phúc MSSV: 19146242 ĐT: 0944730746
Nguyễn Công Phú MSSV: 19146238 ĐT: 0587979562
Nguyễn Hồng Quân MSSV: 19146246 ĐT: 0349901148
1. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
Thông số kỹ thuật ban đầu của robot: Khối lượng 30kg,Tốc độ đạt 0,2m/s; di chuyển
trên bề mặt nghiêng ≤ 150
2. Nội dung chính của đồ án:
Tìm hiểu thông tin tình hình năng lượng xanh hiện nay nói chung và năng lượng mặt
trời nói riêng.
Phân tích các phương án thiết kế robot từ những robot hiện tại trên thế giới.
Tính toán, thiết kế cơ khí.
Thiết kế bộ điều khiển và phân tích thuật toán.
Tiến hành thu thập thông tin thực tế từ mô hình bên ngoài thị trường
3. Các sản phẩm dự kiến
Mô hình Robot vệ sinh tấm pin năng lượng mặt trời.

viii
PROJECT SUMMARY
SUBJECT'S NAME: DESIGN AND MANUFACTURING ROBOT CLEANING
SOLAR PANEL
Instructor: MSc Pham Bach Duong
Student made: Tran Hoang Phuc student ID: 19146242 Tel: 0944730746
Nguyen Cong Phu student ID: 19146238 Tel: 0587979562
Nguyen Hong Quan student ID: 19146246 Tel: 0349901148
1. Initial data and documents:
Initial specifications of the robot: Weight 33kg,Speed reaches 0.2m/s; move on
inclined surface ≤ 150
2. Main contents of the project:
Find out information about current green energy situation in general and solar energy
in particular.
Analysis of robot design options from current robots in the world
Calculation, mechanical design.
Controller design and algorithm analysis.
Proceed to collect actual information from the model outside the market
3. Expected products
Robot model for cleaning solar panels

ix
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP.......................................................................... I
LỜI CAM KẾT ........................................................................................................ III
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................VI
PROJECT SUMMARY ....................................................................................... VIII
DANH SÁCH CÁC BẢNG .................................................................................. XIII
DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH.........................XIV
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI.................................................1
1.1 LỜI GIỚI THIỆU.............................................................................................1
1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI....................................................................1
1.3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI................................2
1.3.1 Ý nghĩa khoa học......................................................................................2
1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn......................................................................................2
1.3.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài................................................................3
1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU..................................................3
1.4.1 Đối tượng nghiên cứu ..............................................................................3
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu .................................................................................3
1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................................................4
1.6 KẾT CẤU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ...................................................................4
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI..............................................5
2.1 GIỚI THIỆU ....................................................................................................5
2.2 TIÊU CHÍ THIẾT KẾ CỦA ROBOT ..............................................................5
2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH ĐƯỢC THỰC HIỆN.............................5
2.3.1 Làm sạch Khô ..........................................................................................6
2.3.2 Làm sạch bằng nước................................................................................7
2.4 TIÊU CHÍ XÁC ĐỊNH ĐỘ SẠCH CỦA TẤM PIN NĂNG LƯỢNG MẶT
TRỜI 8
2.5 MỘT SỐ LOẠI ROBOT CÓ TRÊN THỊ TRƯỜNG.......................................9
2.5.1 Robot của công ty Gpsolar ......................................................................9
2.5.2 Robot sparc 1.2........................................................................................9
2.5.3 Robot MM solar1...................................................................................10

x
2.5.4 Robot của solarcleano ...........................................................................10
2.5.5 Robot của Hycleaner .............................................................................11
2.5.6 Robot SolarCleanBot-CT.R1 .................................................................11
CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ............12
3.1 ĐÁNH GIÁ CƠ CẤU DI CHUYỂN VÀ CƠ CẤU VỆ SINH .......................12
3.1.1 Đường ray ngang chổi lau dọc..............................................................12
3.1.2 Đường ray ngang chổi lau ngang..........................................................13
3.1.3 Đường Ray ngang chổi tròn ..................................................................15
3.1.4 Dây cáp treo các góc .............................................................................16
3.1.5 Đường ray ngang chổi treo ...................................................................16
3.1.6 Di chuyển bằng chân chổi lau ngang ....................................................17
3.1.7 Di chuyển bánh xe chổi quét đặt trước/sau hoăc cả trước và sau ........18
3.1.8 Di chuyển bằng hai cơ cấu bánh đai .....................................................19
3.1.9 Di chuyển bằng 4 cơ cấu bánh đai ........................................................20
3.1.10 Kết luận phương án di chuyển và cơ cấu vệ sinh ..................................20
3.2 PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN CĂNG ĐAI......................................................20
3.2.1 Các phương án căng đai........................................................................20
3.2.2 Kết luận: ................................................................................................22
3.3 PHÂN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA BÁNH ĐAI....................................22
3.4 PHÂN TÍCH CHỌN DÂY ĐAI.....................................................................23
3.5 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG CHO BÁNH XE ....24
3.5.1 Truyền động thông qua bộ truyền ngoài................................................24
3.5.2 Truyền động bằng đai............................................................................24
3.5.3 Truyền động xích ...................................................................................25
3.5.4 Truyền động bánh răng..........................................................................27
CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ .....................29
4.1 SƠ ĐỒ KHỐI.................................................................................................29
4.2 CẤU TẠO CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG.......................................................30
4.3 CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA ROBOT ...............................................32
4.3.1 Khung thân Robot ..................................................................................32
4.3.2 Truyền động bánh xe..............................................................................32

xi
4.3.3 Vị trí đặt hộp điện và pin .......................................................................36
4.3.4 Lựa chọn cấu tạo rulo(chổi) ..................................................................37
4.3.5 Lựa chọn câp thoát nước .......................................................................40
4.3.6 Lựa chọn hệ thống phun nước ...............................................................40
4.4 TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT CHO ĐỘNG CƠ BÁNH XE. ...........................43
4.5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI RĂNG....................................45
4.6 TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT CHO ĐỘNG CƠ CHỔI CON LĂN..................47
4.7 TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI RĂNG ..............................................50
4.8 MÔ HÌNH 3D VÀ MÔ HÌNH THỰC TẾ ......................................................52
CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ...............................54
5.1 LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN..........................................54
5.2 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN.....................................................................................55
5.2.1 Sơ đồ khối ..............................................................................................55
5.2.2 Bản vẽ mạch đính kèm những khối chính ..............................................56
5.3 THÔNG SỐ LINH KIỆN...............................................................................58
5.3.1 Pin Lithium 18650 -2100 mAh - 10c xả 20 A ........................................58
5.3.2 Module nhận sóng RX MC6RE..............................................................60
5.3.3 Mạch driver BTS 7960...........................................................................61
5.3.4 Arduino Uno R3.....................................................................................61
5.3.5 Tay cầm điều khiển Microzone MC6C ..................................................64
5.3.6 Mạch nguồn ổn áp họ LM78xx ..............................................................64
5.4 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN .........................................................65
5.4.1 Lưu đồ giải thuật di chuyển ...................................................................66
5.4.2 Lưu đồ giải thuật cho tay cầm điều khiển..............................................66
5.5 NHỮNG THƯ VIỆN VÀ LỆNH ĐƯỢC DÙNG ..........................................67
5.6 NHẬN XÉT ...................................................................................................67
CHƯƠNG 6 MÔ HÌNH THỰC TẾ VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM...............68
6.1 MÔ HÌNH 3D VÀ THỰC TẾ ........................................................................68
6.2 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ROBOT.......................................................69
6.3 THỰC NGHIỆM TĨNH .................................................................................69
6.4 THỰC NGHIỆM ĐỘNG ...............................................................................69

xii
6.5 HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH, BẢO TRÌ BẢO DƯỠNG ROBOT.
73
6.5.1 Hướng dẫn lắp đặt.................................................................................73
6.5.2 Hướng dẫn vận hành .............................................................................76
6.5.3 Bảo trì bảo dưỡng..................................................................................78
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN...............................................................79
KẾT LUẬN.............................................................................................................79
Mục tiêu:.............................................................................................................79
Nhiệm vụ:............................................................................................................79
Giới hạn và hạn chế: ..........................................................................................80
HƯỚNG PHÁT TRIỂN..........................................................................................80
Hướng khắc phục hạn chế:.................................................................................80
Phân tích hướng phát triển bất khả thi: .............................................................80
Phân tích hướng phát triển khả thi:....................................................................81

xiii
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 4-1: Thông số đại S8M......................................................................................47
Bảng 4-2: Những thông số cơ bản của hệ truyền động đai răng...............................47
Bảng 4-3: Đai theo catalogue như sau:.....................................................................51
Bảng 4-4: Pully tương ứng theo loại đai theo catalogue: .........................................51
Bảng 4-5: Thông số cơ bản của hệ truyền động đai răng: ........................................52
Bảng 6-1: Bảng đo thời gian lau hết một chuỗi pin...................................................72

xiv
DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH
Hình 2-1: Bụi bẩn trên tấm pin năng lượng mặt trời ..................................................6
Hình 2-2: Solar Panel Cleaning Robot – Shreem – Aegeus technologies[1]
...............7
Hình 2-3: làm sạch pin mặt trời bằng nước và chất tẩy rửa .......................................8
Hình 2-4: Robot của công ty Gpsolar[2]
.......................................................................9
Hình 2-5: Robot sparc 1.2[3]
......................................................................................10
Hình 2-6: Robot MM solar1[4]
...................................................................................10
Hình 2-7: Robot của solarleano[5]
.............................................................................11
Hình 2-8: Robot của Hycleaner[6]
..............................................................................11
Hình 2-9: Robot SolarCleanBot-CT.R1[7]
..................................................................12
Hình 3-1: Hướng di chuyển ngang bàn chải dọc của Robot......................................13
Hình 3-2: Hướng di chuyển ngang bàn chải dọc ngang ............................................14
Hình 3-3: Đường ray ngang chổi lau tròn..................................................................15
Hình 3-4: Dây cáp treo góc........................................................................................16
Hình 3-5: Robot 2 dây treo song song .......................................................................17
Hình 3-6: Di chuyển bằng chân chổi lau ngang.........................................................18
Hình 3-7: Di chuyển bằng bánh xe ............................................................................19
Hình 3-8: Di chuyển bằng hai bánh đai .....................................................................19
Hình 3-9: Di chuyển bằng 4 cơ cấu bánh đai.............................................................20
Hình 3-10: Bánh hướng dẫn.......................................................................................21
Hình 3-11: Căn đai dùng cần lắc ...............................................................................21
Hình 3-12: Căng đai dùng lò xo.................................................................................21
Hình 3-13: Đai thang .................................................................................................23
Hình 3-14: Đai răng ...................................................................................................23
Hình 3-15: Đai dẹt .....................................................................................................24
Hình 3-16: Truyền động đai.......................................................................................25
Hình 3-17: Bộ truyền xích .........................................................................................27
Hình 3-18: Truyền động bánh răng............................................................................28
Hình 4-1: Sơ đồ khối..................................................................................................29
Hình 4-2: Danh sách các sơ đồ khối ..........................................................................29

xv
Hình 4-3: Bảng vẽ tháo rời ........................................................................................30
Hình 4-4: Cấu tạo chính.............................................................................................31
Hình 4-5: Khung thân Robot......................................................................................32
Hình 4-6: Bánh chủ động...........................................................................................32
Hình 4-7: Bánh phụ trợ..............................................................................................33
Hình 4-8: Khung bánh xe...........................................................................................33
Hình 4-9: Gối đỡ vòng bi ngang................................................................................34
Hình 4-10: Dây Curoa đai thang S8M – 1400...........................................................34
Hình 4-11: Cấu tạo phần động lực chính ..................................................................35
Hình 4-12: Phần động lực phụ...................................................................................35
Hình 4-13: Truyền động bánh xe ...............................................................................36
Hình 4-14: Vị trí đặt hộp điện và pin.........................................................................36
Hình 4-15: Khung chổi...............................................................................................37
Hình 4-16: Chổi .........................................................................................................38
Hình 4-17: Khung Rulo .............................................................................................38
Hình 4-18: Buly 5M 40 răng......................................................................................39
Hình 4-19: Buly 5M 20 răng......................................................................................39
Hình 4-20: Dây đai chổi 5M......................................................................................39
Hình 4-21: Truyền động trục chổi .............................................................................40
Hình 4-22: Khớp nối xoay 3600
và bộ khớp nối ........................................................41
Hình 4-23: Ống nước .................................................................................................41
Hình 4-24: Đầu nối chữ T, L......................................................................................42
Hình 4-25: Đầu nối thẳng 10 thành 8 .................................................................42
Hình 4-26: Béc phun nước.........................................................................................42
Hình 4-27: Sơ đồ lực..................................................................................................43
Hình 4-28: Động cơ 775 43Y2 và thông số kỹ thuật.................................................45
Hình 4-29: Biểu đồ loại đai ứng với công suất và số vòng quay...............................45
Hình 4-30: Thông số đường kính bánh đai răng[8]
....................................................46
Hình 4-31: Hình Đai răng thực tế..............................................................................47
Hình 4-32: Lực tác dụng............................................................................................48
Hình 4-33: Hình động cơ chổi thực tế .......................................................................49

xvi
Hình 4-34: Biểu đồ phân bố đai răng........................................................................50
Hình 4-35: Hình đai răng chổi con lăn thực tế..........................................................52
Hình 4-36: Mô hình 3D của robot. ............................................................................53
Hình 4-37: Hình mô hình thực tế robot .....................................................................53
Hình 5-1: Sơ đồ khối hệ thống điện...........................................................................55
Hình 5-2: Các khối trong sơ đồ điện..........................................................................56
Hình 5-3: khối điều khiển...........................................................................................56
Hình 5-4: khối động cơ và driver...............................................................................57
Hình 5-5: khối nguồn robot .......................................................................................57
Hình 5-6: Hình mạch điện thực tế..............................................................................58
Hình 5-7: Pin Lithium 18650 [9]
.................................................................................59
Hình 5-8: Ghép nối 1 cell pin ....................................................................................60
Hình 5-9: Module nhận sóng RX MC6RE ................................................................61
Hình 5-10: Arduino Uno R3[10]
..................................................................................62
Hình 5-11: Sơ đồ kết nối Mạch Điều Khiển Động Cơ DC BTS7960 43A ...............64
Hình 5-12: Mạch nguồn ổn áp 8A XL4016................................................................65
Hình 5-13: Lưu đồ giải thuật .....................................................................................66
Hình 5-14: Lưu Đồ Giải Thuật Điều Khiển...............................................................66
Hình 6-1: Mô hình 3D của robot. ..............................................................................68
Hình 6-2: Hình mô hình thực tế .................................................................................68
Hình 6-3: Hình thông số kỹ thuật của Robot .............................................................69
Hình 6-4: Kiểm tra lau khô trên tấm pin ...................................................................70
Hình 6-5: Kiểm tra lau nước trên bề mặt tấm pin .....................................................70
Hình 6-6: Khoảng cách giữa những chuỗi pin tại địa điểm lau................................71
Hình 6-7: Xe vượt khoảng cách .................................................................................72
Hình 6-8: Xe chạy trên tấm pin..................................................................................72
Hình 6-9: Thực nghiệm chu kì pin .............................................................................73
Hình 6-10: Vị trí khớp nối giữa khung chổi và khung xe .........................................74
Hình 6-11: Kết nối dây dẫn để điều khiển cho động cơ chổi.....................................75
Hình 6-12: Vị trí đầu vào của hệ thống phun nước...................................................75
Hình 6-13: Kiểm tra kết nối, Pin................................................................................76

xvii
Hình 6-14: Vị trí nút nguồn của hệ thống..................................................................76
Hình 6-15: Vị trí nút nguồn của tay cầm điều khiển..................................................77
Hình 6-16: Hướng dẫn các nút điều khiển.................................................................77

1
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1 LỜI GIỚI THIỆU
Những năm gần đây, Pin năng lượng mặt trời ngày càng được sử dụng rộng rãi.
Bởi đây không chỉ là nguồn năng lượng sạch mà còn tiết kiệm chi phí. Mỗi tấm Pin năng
lượng mặt trời đều có tuổi thọ từ 20 – 25 năm. Nếu không bảo dưỡng định kỳ thì không chỉ
tuổi thọ pin bị rút ngắn mà chất lượng điện năng của tấm pin sẽ bị suy giảm một cách đáng
kể.
Việc bảo dưỡng này không chỉ là kiểm tra hệ thống dây hay cơ cấu lắp đặt, mà
vệ sinh bề mặt của pin cũng rất quan trọng. Bởi đây là nơi tiếp nhận ánh sáng để tạo ra điện.
Đối với những hộ sử dụng pin năng lượng mặt trời trong gia đình thì việc vệ
sinh bề mặt của pin sẽ chỉ cần một “miếng giẻ lau” là đủ. Thế nhưng đối với những xí nghiệp
với quy mô lắp đặt pin được tính bằng hecta (ha) thì việc làm này trở nên không khả thi. Để
giải quyết vấn đề này, nhiều phương án đã được đưa ra, một trong số đó là sử dụng Robot.
Cùng chung với nguyên lý của Robot lau sàn, một loại robot với chức năng làm
sạch bề mặt của tấm pin đã ra đời, đó là Robot vệ sinh pin năng lượng mặt trời. Trên thị trường
đã cung cấp nhiều robot với hình dáng và kích thước khác nhau.
Nhằm học hỏi để tăng kiến thức, cũng như thử sức bản thân trong việc tự làm
nên một mô hình robot thực tế, nhóm quyết định chọn robot vệ sinh pin năng lượng mặt trời
làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp của mình.
1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài này hướng đến tăng hiệu suất và hiệu quả của việc vệ sinh định kỳ tấm pin năng
lượng mặt trời giúp loại bỏ tạp chất và bụi bẩn một cách hiệu quả, tăng cường hiệu suất thu
nhận năng lượng mặt trời và tăng tỷ lệ chuyển đổi thành điện năng. Việc vệ sinh tấm pin một
cách thủ công có thể gây ra nguy cơ hỏng hóc cho hệ thống. Người sử dụng có thể gặp khó
khăn trong việc truy cập và làm sạch tấm pin, đồng thời cũng có thể gây ra va đập hoặc hư
hỏng không cần thiết. Robot vệ sinh được thiết kế để thực hiện các tác vụ này một cách tự
động và cẩn thận, giảm thiểu rủi ro hỏng hóc và bảo vệ tấm pin khỏi tổn thương. Tiết kiệm
thời gian và công sức khi vệ sinh tấm pin năng lượng khi Robot có thể hoạt động độc lập mà
không cần sự can thiệp của con người, giúp người dùng tiết kiệm thời gian và tập trung vào
các công việc khác. Ngoài ra còn tăng tính linh hoạt và đa năng để hoạt động trên các bề mặt
và kích thước khác nhau của tấm pin năng lượng mặt trời. Chúng có thể được lập trình để di
chuyển một cách linh hoạt và hiệu quả, tiếp cận các vị trí khó tiếp cận và làm sạch một cách

2
toàn diện. Điều này giúp đáp ứng nhu cầu vệ sinh của các hệ thống tấm pin đa dạng và linh
hoạt trên môi trường
1.3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.3.1 Ý nghĩa khoa học
Nghiên cứu và phát triển công nghệ: Đóng góp vào việc nghiên cứu và phát triển công
nghệ về robot tự động hóa trong lĩnh vực năng lượng mặt trời. Nó thúc đẩy sự tiến bộ và ứng
dụng của robot trong việc giải quyết các vấn đề thực tế.
Nghiên cứu về tối ưu hóa hiệu suất năng lượng: Bằng cách tự động vệ sinh tấm pin
năng lượng mặt trời, đề tài này giúp nghiên cứu và tối ưu hóa hiệu suất của các hệ thống năng
lượng mặt trời. Việc duy trì sạch sẽ tấm pin giúp tăng cường thu nhận năng lượng và tăng tuổi
thọ của hệ thống.
Nghiên cứu và phát triển thuật toán và điều khiển: Đề tài này đóng góp vào nghiên cứu
và phát triển các thuật toán và hệ thống điều khiển để robot có thể tự động di chuyển, nhận
diện vết bẩn và làm sạch tấm pin. Nó mở ra cơ hội để khai thác các công nghệ như trí tuệ
nhân tạo, thị giác máy tính và điều khiển tự động.
1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn
Tăng hiệu quả sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời: Robot vệ sinh tấm pin giúp loại
bỏ tạp chất và bụi bẩn trên bề mặt tấm pin, làm tăng hiệu suất hoạt động và tuổi thọ của chúng.
Điều này đóng góp vào tăng hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời, giúp giảm chi phí vận
hành và bảo trì hệ thống năng lượng mặt trời.
Tiết kiệm thời gian và công sức: Robot vệ sinh giảm đáng kể thời gian và công sức cần
thiết cho quá trình vệ sinh tấm pin. Thay vì phải thực hiện vệ sinh thủ công, người dùng chỉ
cần thiết lập lịch trình hoặc kích hoạt robot để thực hiện công việc. Điều này mang lại tiện lợi
và giảm bớt công việc thủ công đối với người sử dụng.
Bảo vệ môi trường: Sử dụng robot vệ sinh giúp giảm sự tiếp xúc của con người với
các chất hoá học và chất ô nhiễm trong quá trình vệ sinh tấm pin. Đồng thời, robot có thể
được tích hợp các công nghệ làm sạch không sử dụng chất hóa học độc hại, giúp bảo vệ môi
trường tự nhiên.
Ứng dụng thương mại: Robot vệ sinh tấm pin có tiềm năng ứng dụng trong các lĩnh
vực thương mại, như các công trình điện mặt trời quy mô lớn. Việc sử dụng robot giúp tăng
năng suất làm việc, giảm chi phí vận hành và nâng cao hiệu quả sản xuất năng lượng mặt trời.

3
1.3.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Thiết kế và chế tạo một robot vệ sinh tấm pin năng lượng mặt trời có khả năng làm
sạch hiệu quả. Robot cần có khả năng di chuyển trên tấm pin một cách linh hoạt, phát hiện và
loại bỏ các vết bẩn và tạp chất, đồng thời đảm bảo an toàn cho tấm pin và hiệu quả năng lượng
thu.
Cải thiện hiệu suất và tuổi thọ của tấm pin năng lượng mặt trời thông qua việc vệ sinh
định kỳ. Robot cần làm sạch một cách toàn diện và hiệu quả, giúp loại bỏ bụi bẩn và các tạp
chất gây ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của tấm pin.
Nghiên cứu tình hình điện mặt trời và robot vệ sinh pin mặt trời.
Tính toán thiết kế, tính toán cơ cấu chuyển động và vệ sinh của robot.
Chọn động cơ và tính toán thiết kế bộ điều khiển.
Kiểm nghiệm và so sánh với những robot thực tế.
Thiết kế giao diện và điều khiển dễ sử dụng để người dùng có thể tương tác và điều
khiển robot một cách thuận tiện. Giao diện cần cung cấp thông tin về tình trạng làm sạch, lịch
trình và các tùy chọn điều khiển.
Đánh giá hiệu quả và tính ứng dụng của robot vệ sinh tấm pin trong môi trường thực
tế. Đánh giá bao gồm độ chính xác của việc làm sạch, tiết kiệm thời gian và công sức, hiệu
suất năng lượng tăng và tính khả thi kinh tế của việc sử dụng robot.
1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.4.1 Đối tượng nghiên cứu
Robot vệ sinh tấm pin: Nghiên cứu sẽ tập trung vào việc thiết kế và chế tạo một robot
có khả năng vệ sinh tấm pin năng lượng mặt trời. Robot này sẽ được phát triển để làm sạch
và bảo vệ các tấm pin trên hệ thống năng lượng mặt trời.
Tấm pin năng lượng mặt trời: Đối tượng nghiên cứu cũng sẽ bao gồm các tính chất và
yêu cầu về vệ sinh của tấm pin năng lượng mặt trời, bao gồm loại tấm pin, mức độ ô nhiễm
và hiệu suất năng lượng. Nghiên cứu sẽ tìm hiểu cách vệ sinh tấm pin để cải thiện hiệu suất
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu
Thiết kế và chế tạo robot: Nghiên cứu sẽ tập trung vào quá trình thiết kế và chế tạo
robot vệ sinh tấm pin. Phạm vi nghiên cứu sẽ bao gồm việc phân tích yêu cầu, thiết kế khung
gầm, cơ cấu di chuyển, hệ thống điều khiển và phần mềm cho robot.
Hiệu quả và tính ứng dụng: Nghiên cứu sẽ đánh giá hiệu quả và tính ứng dụng của
robot vệ sinh tấm pin trong môi trường thực tế. Đánh giá sẽ bao gồm độ chính xác của việc

4
làm sạch, tiết kiệm thời gian và công sức, hiệu suất năng lượng tăng và tính khả thi kinh tế
của việc sử dụng robot.
1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Sau khi tham khảo các robot vệ sinh hiện có trên thị trường và dựa trên yêu cầu thực
tế và mục tiêu ban đầu, quy trình thực hiện đề tài được mô tả như sau:
Nghiên cứu và lựa chọn hệ thống truyền động tối ưu để lựa chọn hệ thống tốt nhất cho
robot vệ sinh tấm pin. Xác định các khả năng khác nhau trong việc làm sạch tấm pin mặt trời
và lựa chọn hệ thống truyền động phù hợp.
Sử dụng phần mềm để thiết kế, mô hình hóa và tính toán kích thước các bộ phận của
robot vệ sinh và tham khảo ý kiến của giảng viên hướng dẫn dựa trên các phương án được lựa
chọn, sau đó tối ưu hóa mô hình để đạt được mục tiêu ban đầu.
Thiết kế sơ đồ điện sơ bộ cho hệ thống robot vệ sinh. Sơ đồ này sẽ mô tả các linh kiện
và mạch điện cần thiết để điều khiển robot hoạt động.
Viết chương trình điều khiển cơ bản để điều khiển các chức năng và hoạt động của
robot vệ sinh. Chương trình này sẽ cho phép robot di chuyển, quan sát và làm sạch tấm pin
một cách cơ bản.
Kết luận từ quá trình nghiên cứu và phân tích để xuất các hướng phát triển trong tương
lai để cải thiện và nâng cao hiệu suất và tính ứng dụng của robot vệ sinh tấm pin.
1.6 KẾT CẤU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Báo cáo này gồm 6 chương:
Chương 1: Giới thiêu tổng quan đề tài
Chương 2: Tổng Quan đề tài
Chương 3: Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế
Chương 4: Thiết kế và tính toán cơ khí
Chương 5: Thiết kế hệ thống điện, thuật toán và phương pháp hệ điều khiển
Chương 6: Mô hình thực tế và kết quả thực hiện,
Kết luận và hướng phát triển

5
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
2.1 GIỚI THIỆU
Đề tài nghiên cứu "Thiết kế và chế tạo robot vệ sinh tấm pin năng lượng mặt
trời" tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển một robot có khả năng làm sạch tấm pin năng
lượng mặt trời. Đối tượng nghiên cứu chính là robot và các vấn đề liên quan đến vệ sinh và
bảo dưỡng tấm pin trong các hệ thống năng lượng mặt trời.
Các vấn đề liên quan đến đề tài nghiên cứu bao gồm:
Đề tài nghiên cứu này nhằm đưa ra giải pháp sử dụng robot vệ sinh tấm pin năng lượng
mặt trời để tăng cường hiệu suất, tiết kiệm thời gian và công sức, và đảm bảo hoạt động hiệu
quả và bền vững của hệ thống năng lượng mặt trời.
Bảo dưỡng và bảo vệ tấm pin là một yếu tố quan trọng để đảm bảo tuổi thọ và hiệu
suất hoạt động của hệ thống năng lượng mặt trời. Vấn đề này đặt ra một thách thức vì việc vệ
sinh và bảo dưỡng tấm pin trên quy mô lớn có thể tốn nhiều thời gian, công sức và nguồn lực.
Tự động hóa và điều robot để tạo ra tiềm năng cho việc sử dụng robot trong việc vệ
sinh tấm pin năng lượng mặt trời. Robot có khả năng tự động di chuyển và thực hiện các
phương pháp làm sạch sẽ giúp tăng cường hiệu quả và giảm sự phụ thuộc vào lao động con
người.
Đề tài nghiên cứu này nhằm đưa ra giải pháp sử dụng robot vệ sinh tấm pin năng lượng
mặt trời để tăng cường hiệu suất, tiết kiệm thời gian và công sức, và đảm bảo hoạt động hiệu
quả và bền vững của hệ thống năng lượng mặt trời.
2.2 TIÊU CHÍ THIẾT KẾ CỦA ROBOT
• Tính sáng tạo và sự tối ưu: Mang lại giá trị cao, cải thiện hơn so với các phương pháp
thủ công, tối ưu chi phí thiết kế so với các Robot trên thị trường.
• Tính tương thích: Phù hợp với các mô hình lắp đặt năng lượng mặt trời.
• Hiệu suất và hiệu quả: Đảm bảo Robot hoạt động hiệu quả, đáp ứng được các nhu cầu
thiết yếu của khách hàng và tiết kiệm thời gian.
• Thân thiết với người dùng: Thao tác vận hành dễ dàng, dễ sử dụng.
• Tính linh hoạt: Các chi tiết có thể tháo rời giúp quá trình vận chuyển dễ dàng.
2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH ĐƯỢC THỰC HIỆN
Bụi bẩn là một vấn đề quan trọng trong quá trình sử dụng tấm pin năng lượng
mặt trời để đạt hiệu suất tối ưu của tấm pin. Bụi bẩn và tạp chất có thể tích tụ trên bề mặt tấm
pin sau một thời gian sử dụng, chúng che phủ các tế bào năng lượng mặt trời và làm giảm khả

6
năng thu và chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng cũng như hiệu suất và tuổi thọ
của tấm pin. Thế nên nhu cầu về việc vệ sinh định kì là vô cùng cấp thiết cho hệ thống pin
năng lượng mặt trời.
Hình 2-1: Bụi bẩn trên tấm pin năng lượng mặt trời
Trên thị trường hiện nay, có nhiều phương pháp được sử dụng để làm sạch tấm pin
năng lượng mặt trời như làm sạch bằng con người, làm sạch bằng máy móc và bằng các công
nghệ tiên tiến công nghệ tự làm sạch hay các lớp chống bụi tự nhiên. Cách tiếp cận thường
phụ thuộc vào mức độ bụi bẩn và tạp chất trên bề mặt tấm pin, cũng như yêu cầu và sự thuận
tiện của người sử dụng.
Tuy có rất nhiều phương pháp làm sạch tấm pin nhưng đều có 2 hướng làm sạch chính:
2.3.1 Làm sạch Khô
a. Khái quát
- Phương án này tập trung vào việc loại bỏ bụi bẩn, mảng bám và các tập chất
khô khác trên bề mặt tấm pin, thích hợp khi tấm pin không quá bẩn nặng và không có lớp bụi
dày đặc.
b. Phương pháp:
- Cọ và chổi: Sử dụng cọ mềm hoặc chổi sạch để nhẹ nhàng cọ rửa bề mặt tấm
pin và loại bỏ bụi bẩn

7
- Quét và lau khô: Sử dụng cọ nhẹ hoặc cây quét mềm để làm sạch tấm pin. Sau
đó, dùng khăn sạch hoặc giấy khô để lau khô hoàn toàn bề mặt tấm pin.
Hình 2-2: Solar Panel Cleaning Robot – Shreem – Aegeus technologies[1]
c. Ưu điểm:
- Phương pháp đơn giản, dễ thực hiện.
- Không yêu cầu sử dụng nước hoặc chất tẩy rửa.
d. Hạn chế:
- Không thích hợp để loại bỏ các tạp chất bám cứng đặc trên bề mặt.
- Không giúp loại bỏ các vết bẩn do hóa chất hoặc chất ô nhiễm gây ra.
2.3.2 Làm sạch bằng nước
a. Khái quát
- Phương án này tập trung vào việc làm sạch tấm pin bằng nước để loại bỏ các
tạp chất và bụi bẩn cứng đặc. Thích hợp khi tấm pin bị bẩn nặng hoặc có lớp bụi dày đặc.
b. Phương pháp:
- Xịt nước: Sử dụng máy phun nước nhẹ hoặc ống tưới nước để xịt nước sạch
lên bề mặt tấm pin
- Lau chùi: Dùng bàn chải mềm hoặc bọt biển nhẹ nhàng chà rửa bề mặt tấm
pin với nước sạch
- Rửa lại và lau khô: Sử dụng nước sạch để rửa sạch bề mặt tấm pin và sau đó
dùng khăn sạch hoặc giấy khô để lau khô hoàn toàn.

8
Hình 2-3: làm sạch pin mặt trời bằng nước và chất tẩy rửa
c. Ưu điểm:
- Loại bỏ được các tạp chất cứng đặc và bụi bẩn nặng trên bề mặt.
d. Hạn chế:
- Yêu cầu sử dụng nước và có thể cần sử dụng chất tẩy rửa nhẹ nếu cần thiết.
- Cần kiểm soát áp suất và lực chà rửa để tránh gây hỏng tấm pin.
2.4 TIÊU CHÍ XÁC ĐỊNH ĐỘ SẠCH CỦA TẤM PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
• Kiểm hiệu suất năng lượng: Đo lường hiệu suất của tấm pin trước và sau quá trình vệ
sinh. Nếu hiệu suất năng lượng sau khi vệ sinh tăng lên, có thể coi tấm pin đã được
làm sạch tốt.
• Khả năng thu thập ánh sáng: Sử dụng thiết bị đo ánh sáng để kiểm tra khả năng thu
thập ánh sáng của tấm pin trước và sau khi vệ sinh. Nếu khả năng thu thập ánh sáng
cải thiện, độ sạch của tấm pin có thể được đảm bảo.
• Mức độ mờ, bẩn: Sử dụng máy ảnh hoặc các thiết bị quang học để kiểm tra mức độ
mờ, bẩn trên bề mặt tấm pin. So sánh hình ảnh trước và sau khi vệ sinh để xác định sự
cải thiện.
• Phân tích hình ảnh: Sử dụng phân tích hình ảnh trước và sau khi vệ sinh để so sánh sự
thay đổi về màu sắc, tình trạng bề mặt và các hạt bẩn. Nếu sự khác biệt rõ ràng, độ
sạch của tấm pin có thể được đánh giá.

9
• Đo lường tương tự như bề mặt gương: Áp dụng các phương pháp đo lường tương tự
như khi kiểm tra độ sạch của các bề mặt gương. Đo lường sự phản xạ và lượng ánh
sáng phản chiếu để xác định độ mờ, bẩn trên bề mặt tấm pin.
• Kiểm tra bằng mắt thường: Kiểm tra bề mặt tấm pin bằng mắt thường để xác định có
dấu hiệu bẩn, vết nứt, hoặc các tác động bề mặt khác. Sau khi vệ sinh, nếu bề mặt trông
sáng hơn và không còn các vết bẩn lớn, có thể coi là tấm pin đã được làm sạch
2.5 MỘT SỐ LOẠI ROBOT CÓ TRÊN THỊ TRƯỜNG
2.5.1 Robot của công ty Gpsolar
- Chiều dài 1200 mm
- Khối lượng 30kg
- Sử dụng pin lithium, nặng 4 kg
- Làm việc liên tục trong 8h
- Hệ thống 2 chổi xoay
Hình 2-4: Robot của công ty Gpsolar[2]
2.5.2 Robot sparc 1.2
- Kích thước 1200 x 100 x 150 (mm)
- Áp lực nước 3Bar
- Robot sử dụng pin li-ion 20Ah
- Điện áp hoạt đông 24V
- Có hệ thống điều khiển chống nước
- Góc nghiêng tối đa 45°
- Áp Phạm vi điều khiển lên tới 500m

10
Hình 2-5: Robot sparc 1.2[3]
2.5.3 Robot MM solar1
- Kích thước 930 x 880 x 600 mm
- Chiều rộng bàn chải 1390 mm
- Điện áp pin lithium 24V
- Công suất làm sạch lên đến 1500 m2
/h
- Hệ thống điều khiển chống nước
- Phạm vi điều khiển 300m
- Góc nghiêng bề mặt tối đa 20°
Hình 2-6: Robot MM solar1[4]
2.5.4 Robot của solarcleano
- Kích thước 14501300350 mm
- Kích thước chổi 1200 mm
- Sử dụng pin lithium 24V, 20Ah
- Phạm vi điều khiển từ xa 200m

11
- Lượng nước tiêu thụ 0,3L/1m2
pin
- Độ dốc làm việc được theo phương nghiêng từ 25°
Hình 2-7: Robot của solarleano[5]
2.5.5 Robot của Hycleaner
- Kích thước 12009050 mm
- Pin li-ion 42ah
- Góc nghiêng tối đa của bề mặt làm việc 25°
- Phạm vi điều khiển 100m
Hình 2-8: Robot của Hycleaner[6]
2.5.6 Robot SolarCleanBot-CT.R1
- Kích thước 12001360320mm
- Chiều dài chổi là 1200mm
- Có thể di chuyển qua các khoảng cách tấm pin là 50cm
- Áp lực nước: 2 – 8 bar lượng nước tiêu hao 0.2 – 0.8 (l/m2
)
- Góc nghiêng tối đa của bề mặt làm việc 25 độ

12
- Có hệ thống điều khiển chống nước IP65
Hình 2-9: Robot SolarCleanBot-CT.R1[7]
Để lựa chọn thiết kế tốt nhất cần đưa ra các tiêu chí sau:
Mức độ linh hoạt: Là thiết kế có thể sử dụng được cho các cấu hình bảng khác nhau,
như độ nghiêng, kích thước, khoảng cách của các tấm. Vận chuyển thiết bị qua lại và tính
tương thích mức độ phù hợp của nó, ví dụ trên mái nhà trung bình của gia đình, của doanh
nghiệp..v.v, đặt hàng loạt nhiều dãy pin, tấm pin đặt trên biển, trên sa mạc.
Kích thước: Thiết bị cần lớn hay nhỏ, phù hợp với quy mô và hiệu suất.
Khu vực vệ sinh: Khu vực nào thiết bị có thể làm sạch tương đối với kích thước
riêng của nó. Đối với mỗi tiêu chí, có các thiết kế khác nhau
CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
3.1 ĐÁNH GIÁ CƠ CẤU DI CHUYỂN VÀ CƠ CẤU VỆ SINH
3.1.1 Đường ray ngang chổi lau dọc
Đường ray ngang chổi lau dọc là một cơ cấu di chuyển sử dụng trong robot vệ sinh
tấm pin năng lượng mặt trời. Nó bao gồm một đường ray ngang được gắn trên cấu trúc của
robot và chổi lau dọc được gắn vào đường ray.
Cơ cấu này cho phép robot di chuyển dọc theo đường ray ngang và làm sạch tấm pin
bằng cách sử dụng chổi lau dọc. Đường ray ngang có thể được làm từ vật liệu như nhôm hoặc
thép không gỉ để đảm bảo độ bền và ổn định trong quá trình hoạt động. Nó được gắn chắc
chắn trên cấu trúc của robot và cung cấp hướng dẫn cho chổi lau dọc di chuyển theo chiều
ngang.
Khi robot hoạt động, chổi lau dọc được điều khiển để di chuyển dọc theo đường ray
ngang, tiếp xúc với bề mặt tấm pin và làm sạch bụi bẩn và chất cặn. Chổi lau thường có các
sợi mềm hoặc các tấm nhựa mềm để tiếp xúc với bề mặt tấm pin và loại bỏ các tạp chất.

13
Đường ray ngang chổi lau dọc mang lại hiệu quả và độ chính xác trong quá trình làm
sạch tấm pin năng lượng mặt trời. Nó cho phép robot tiếp cận và làm sạch toàn bộ bề mặt tấm
pin một cách đáng tin cậy và linh hoạt theo chiều ngang
Hình 3-1: Hướng di chuyển ngang bàn chải dọc của Robot
Ưu điểm:
- Hiệu quả làm sạch,
- Tiết kiệm thời gian
- Linh hoạt và đa năng khả năng điều chỉnh được độ cao và vị trí của chổi lau phù hợp
với kích thước của tấm pin
Nhược điểm:
- Khả năng thiết kế phức tạp
- Khả năng di chuyển hạn chế
- Khả năng tiếp xúc cảu chổi lau dọc trên bề mặt tấm pin không đồng đều
3.1.2 Đường ray ngang chổi lau ngang
Đường ray ngang chổi lau ngang là một cơ cấu di chuyển được sử dụng trong robot vệ
sinh tấm pin năng lượng mặt trời. Nó bao gồm một đường ray ngang được gắn trên cấu trúc
của robot và chổi lau ngang được gắn vào đường ray. Cơ cấu này cho phép robot di chuyển
qua bề mặt tấm pin theo hướng ngang để làm sạch. Đường ray ngang thường được thiết kế từ
vật liệu như nhôm hoặc thép không gỉ, đảm bảo độ bền và ổn định trong quá trình hoạt động.
Nó được gắn chắc chắn trên cấu trúc của robot và cung cấp hướng dẫn cho chổi lau ngang di
chuyển.

14
Chổi lau ngang có thể có các sợi mềm hoặc các tấm nhựa mềm được gắn trên đầu của
nó. Khi robot hoạt động, chổi lau ngang được điều khiển để di chuyển theo đường ray ngang,
tiếp xúc với bề mặt tấm pin và làm sạch bụi bẩn và chất cặn.
Đường ray ngang chổi lau ngang mang lại hiệu quả và độ chính xác trong quá trình
làm sạch tấm pin năng lượng mặt trời. Nó cho phép robot làm sạch toàn bộ bề mặt tấm pin
theo hướng ngang một cách đáng tin cậy và linh hoạt.
Hình 3-2: Hướng di chuyển ngang bàn chải dọc ngang
Ưu điểm:
- Hiệu quả làm sạch
- Tiết kiệm thời gian
- Xoá bỏ bụi một cách hiệu quả
Nhược điểm:
- Thiết kế với cơ cấu di chuyển và cấu trúc đường ray ngang tạo ra một thiết kế phức tạp
hơn so với các phương pháp đơn giản hơn
- Hạn chế trong không gian
- Độ tin cậy và bảo trì

15
3.1.3 Đường Ray ngang chổi tròn
Đường ray ngang chổi lau dọc trong robot vệ sinh tấm pin năng lượng mặt trời là một
cơ cấu di chuyển quan trọng. Nó gồm một đường ray ngang chắc chắn được gắn trên cấu trúc
của robot và chổi lau dọc được gắn vào đường ray.
Cơ cấu này cho phép robot di chuyển dọc theo đường ray ngang và sử dụng chổi lau
dọc để làm sạch bề mặt tấm pin. Đường ray ngang thường được làm từ vật liệu chất lượng
cao như nhôm hoặc thép không gỉ để đảm bảo độ bền và ổn định trong quá trình hoạt động.
Nó được gắn chắc chắn trên cấu trúc của robot và cung cấp hướng dẫn cho chổi lau dọc di
chuyển dọc theo chiều ngang
Hình 3-3: Đường ray ngang chổi lau tròn
Ưu điểm:
- Tiết kiệm thời gian và công sức,
- Độ chính xác và đồng nhất
- Có thể được lập trình để tự động hoạt động và thực hiện quá trình làm sạch theo lịch
trình được đặt trước
Nhược điểm:
- Đòi hỏi không gian và cơ cấu phức tạp
- khả năng tiếp cận vùng hẹp
- Giới hạn về hình dạng tấm pin

16
3.1.4 Dây cáp treo các góc
Là một phương pháp di chuyển bằng việc sử dụng các dây cáp treo để gắn robot lên và
di chuyển qua các góc và mặt phẳng của tấm pin. Các dây cáp treo được gắn chắc chắn vào
robot và được kết nối đến các điểm cố định hoặc hệ thống treo trên cấu trúc tấm pin. Khi hoạt
động, robot sẽ di chuyển trên dây cáp treo, cho phép nó tiếp cận và làm sạch các khu vực khó
tiếp cận trên bề mặt tấm pin.
Hình 3-4: Dây cáp treo góc
Ưu điểm:
- Dễ tiếp cận các khu vực khó tiếp cận,
- Linh hoạt và có thể điểu chỉnh được độ dài và độ cao để phù hợp với kích thước tấm
pin
- Có khả năng tự động hóa và lập trình di chuyển sẵn
Nhược điểm
- Đòi hỏi cấu trúc phức tạp
- Khả năng bị giới hạn bởi không gian và môi trường
3.1.5 Đường ray ngang chổi treo
Đường ray ngang chổi treo là một hệ thống cơ cấu di chuyển trong robot vệ sinh tấm
pin năng lượng mặt trời. Nó bao gồm một đường ray ngang được gắn chắc chắn trên cấu trúc
của robot và chổi treo dọc từ đường ray. Cơ cấu treo có thể bao gồm một hệ thống bánh xe
hoặc trục để đảm bảo sự di chuyển trơn tru và ổn định của chổi treo dọc trên đường ray.
Nguyên lý hoạt động của đường ray ngang chổi treo dựa trên việc sử dụng hệ thống
đường ray và cơ cấu treo để di chuyển chổi treo dọc theo bề mặt tấm pin và thực hiện quá
trình làm sạch.

17
Hình 3-5: Robot 2 dây treo song song
Ưu điểm:
- Độ chính xác cao phép chổi treo di chuyển một cách chính xác và ổn định trên đường
ray
- Điều khiển linh hoạt để điều chỉnh tốc độ và hướng di chuyển của chổi treo dọc trên
đường ray ngang, tùy thuộc vào yêu cầu và điều kiện làm việc cụ thể
- Có thể tiếp cận toàn bộ bề mặt tấm pin
Nhược điểm:
- Thiết kế phức tạp hơn so với các phương pháp làm sạch khác
- Cần bảo trì và kiểm tra định kỳ để đảm bảo sự hoạt động ổn định
- Khả năng di chuyển hạn chế trong không gian
3.1.6 Di chuyển bằng chân chổi lau ngang
Di chuyển bằng chân chổi lau ngang là một phương pháp di chuyển trong robot vệ sinh
tấm pin năng lượng mặt trời. Nguyên lý hoạt động của phương pháp này dựa trên việc sử
dụng cơ cấu chổi, di chuyển, làm sạch và điều khiển linh hoạt chân chổi lau ngang để di
chuyển robot và thực hiện quá trình làm sạch.

18
Hình 3-6: Di chuyển bằng chân chổi lau ngang
Ưu điểm
- Có khả năng linh hoạt trong việc thích ứng với kích thước và hình dạng của các tấm
pin khác nhau
- Được lập trình để tự động thực hiện quá trình làm sạch
- Đạt hiệu suất cao
Nhược điểm
- Có thể gây hư hỏng cho tấm pin nếu không được điều khiển chính xác
- Hạn chế trong việc làm sạch vết bẩn khó tan
- Tốn thời gian
3.1.7 Di chuyển bánh xe chổi quét đặt trước/sau hoăc cả trước và sau
Phương pháp này dựa trên việc sử dụng bánh xe để di chuyển robot trên bề mặt tấm
pin, trong khi chổi quét được đặt ở vị trí trước/sau hoặc cả trước và sau của robot để làm sạch
bề mặt tấm pin trong quá trình di chuyển. Khi robot hoạt động, bánh xe sẽ được kích hoạt để
đẩy robot đi qua bề mặt tấm pin. Bánh xe có khả năng di chuyển trơn tru trên bề mặt tấm pin,
giúp robot di chuyển một cách ổn định và hiệu quả. Trong khi đó, chổi quét được gắn ở vị trí
trước/sau hoặc cả trước và sau sẽ tiếp xúc với bề mặt tấm pin và làm sạch bụi bẩn và chất cặn
có thể có trên tấm pin.

19
Hình 3-7: Di chuyển bằng bánh xe
3.1.8 Di chuyển bằng hai cơ cấu bánh đai
Phương pháp này sử dụng hai bánh đai được gắn vào robot, và chúng sẽ quay và di
chuyển robot trên bề mặt tấm pin. Hai cơ cấu bánh đai hoạt động cùng nhau để tạo ra sự di
chuyển. Khi một bánh đai quay, nó sẽ kéo robot đi theo hướng tương ứng. Việc sử dụng hai
bánh đai cho phép robot di chuyển một cách ổn định và linh hoạt trên bề mặt tấm pin. Đặc
điểm của cơ cấu bánh đai là nó có khả năng truyền động trơn tru và tạo lực kéo mạnh để di
chuyển robot trên bề mặt tấm pin. Đồng thời, bánh đai cũng không gây tổn hại hoặc làm trầy
xước bề mặt tấm pin khi di chuyển.
Hình 3-8: Di chuyển bằng hai bánh đai

20
3.1.9 Di chuyển bằng 4 cơ cấu bánh đai
Phương pháp này sử dụng bốn bánh đai được gắn vào robot và hoạt động đồng thời để
tạo ra sự di chuyển và kiểm soát robot trên bề mặt tấm pin. Cơ cấu bánh đai trong phương
pháp này được đặt dọc theo cả bề rộng của robot. Mỗi bánh đai được kết nối với một hệ thống
truyền động để tạo lực kéo và lực đẩy, điều khiển chuyển động của robot trên bề mặt tấm pin.
Việc sử dụng 4 cơ cấu bánh đai cho phép robot di chuyển một cách ổn định và linh hoạt trên
bề mặt tấm pin. Bốn bánh đai tạo ra điểm liên hợp với bề mặt tấm pin, giúp robot bám chắc
và di chuyển trên các bề mặt không đồng đều.
Hình 3-9: Di chuyển bằng 4 cơ cấu bánh đai
3.1.10 Kết luận phương án di chuyển và cơ cấu vệ sinh
Để vệ sinh tấm pin năng lượng mặt trời trên mặt phẳng không có địa hình phức tạp,
phương án di chuyển tự do bằng bánh đai răng và chổi lau được đặt ngang theo hướng di
chuyển của robot là sự lựa chọn tối ưu.
Phương án này kết hợp tính linh hoạt trong di chuyển, khả năng tiếp cận toàn bộ bề
mặt tấm pin và khả năng vệ sinh hiệu quả, đồng thời đảm bảo độ ma sát và ổn định để đáp
ứng yêu cầu vận hành trên môi trường mặt phẳng.
3.2 PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN CĂNG ĐAI
3.2.1 Các phương án căng đai
Nhằm đạt được hiệu quả ma sát tốt nhất, khoảng không mà giữa hai bánh răng điều
khiển cần phải tiếp xúc đều với mặt đất. Điều này có thể được thực hiện qua một số phương
pháp sau:
Sử dụng bánh dẫn hướng: Bánh dẫn hướng được gắn cố định trên trục và chạy trong
rãnh, dọc toàn bộ chiều dài của đai. Bánh này được thiết kế nhỏ hơn bánh đai và có rãnh hoặc
đường viền để khớp với đai và đảm bảo đai không trượt ra ngoài. Bánh dẫn hướng giúp định
hướng đai răng và tạo áp lực cần thiết để duy trì mối tiếp xúc ổn định giữa bánh đai và bánh
răng. Ngoài ra, nó còn giảm tải trọng trên các bánh răng và đai, kéo dài tuổi thọ và tăng hiệu
suất của hệ thống.

21
Hình 3-10: Bánh hướng dẫn
Căng đai sử dụng cần lắc cân bằng: Bánh lăn được lắp đặt thành các cặp trên cần lắc
cân bằng, tạo ra sự căng đai cân đối giữa bánh đai điều khiển và bánh quay theo. Các cần lắc
sẽ cho phép xích biến đổi không đáng kể khi đi ngang qua, địa hình gồ ghề, nó làm giảm
chuyển động theo phương thẳng đứng của khung.
Hình 3-11: Căn đai dùng cần lắc
căng đai sử dụng lò xo: phương án này phức tạp hơn, nhưng nó giảm chấn động và va
chạm, làm tăng độ êm ái của chuyển động. Tuy nhiên, áp lực lên bề mặt đai răng tăng lên,
điều này có thể dẫn đến mòn đai nhanh hơn. Các loại lò xo bao gồm lò xo xoắn và lò xo lá
cân bằng.
Hình 3-12: Căng đai dùng lò xo

22
3.2.2 Kết luận:
Do địa hình là bề mặt tấm pin năng lượng mặt trời chủ yếu là phẳng, không có nhiều
địa hình phức tạp, lựa chọn phương án bánh dẫn hướng là một phương án tối ưu cho hệ thống
và có tính thực tế cao.
Ngoài các ưu điểm định hướng và kéo dài tuổi thọ cho hệ thống bánh, việc thiết
kế và chế tạo bánh dẫn hướng cũng dễ dàng và tiết kiệm hơn so với 2 phương án còn lại do
không có yêu cầu về các cơ chế phức tạp như cần lắc cân bằng hay lò xo.
3.3 PHÂN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA BÁNH ĐAI
Ưu điểm:
- Độ chính xác: Bánh đai được sử dụng trong robot cho phép di chuyển với độ chính xác
cao. Bánh đai có thể được điều khiển một cách chính xác và dễ dàng, cho phép robot di
chuyển đến các vị trí cụ thể và thực hiện các nhiệm vụ cần độ chính xác cao.
- Khả năng bám: dựa vào các phương án căng đai chính xác, bánh đai cung cấp khả năng ma
sát cho hệ thống.
- Tốc độ: Bánh đai có khả năng di chuyển nhanh và linh hoạt. Điều này cho phép robot hoạt
động ở tốc độ cao và thực hiện các tác vụ trong thời gian ngắn.
- Khả năng truyền tải: Bánh đai có khả năng truyền tải cực lớn, cho phép robot vận hành và
thực hiện các yêu cầu về lực lớn.
- Độ bền và tuổi thọ: Bánh đai có độ bền và tuổi thọ cao, giúp tăng độ tin cậy và tuổi thọ của
robot. Chúng khá bền vững và không dễ bị hư hỏng trong quá trình vận hành. Điều này
giúp giảm tần suất bảo trì và thay thế, từ đó giảm chi phí duy trì cho robot.
Nhược điểm:
- Độ ổn định về căng đai: Để đạt hiệu suất tốt nhất, bánh đai yêu cầu độ căng đúng. Nếu độ
căng không đúng, có thể gây ra lỗi và ảnh hưởng đến độ chính xác và hiệu suất của robot.
Việc duy trì độ căng đai đúng yêu cầu có thể là một thách thức và đòi hỏi sự chú ý và kiểm
tra thường xuyên.
- Độ ồn: trong quá trình làm việc, bánh đai tạo ra tiếng ồn, việc này khiến cho môi trường
làm việc trở nên ồn ào và giảm sự thoải mái
- Giới hạn chiều dài: Bánh đai có giới hạn về chiều dài tối đa có thể hoạt động. Điều này có
thể hạn chế phạm vi di chuyển của robot trong một số ứng dụng đòi hỏi quãng đường di
chuyển lớn.

23
3.4 PHÂN TÍCH CHỌN DÂY ĐAI
Trong công nghiệp có rất nhiều loại đai được sử dụng nhầm đáp ứng nhu cầu
của công việc, một số loại đai phổ biến là:
• Đai thang: loại đai có hình dạng chữ V, còn gọi là V-belt. Đai thang làm việc bằng cách truyền
tải lực thông qua ma sát giữa bề mặt bên trong của đai và bề mặt ngoài của bánh răng. Đai
thang có độ linh hoạt cao, ít tốn kém và có thể chịu được các tải trọng lớn.
Hình 3-13: Đai thang
• Đai răng: Đai răng là loại đai có răng cưa chạy dọc theo bề mặt bên trong, phù hợp với răng
cưa trên bánh răng. Khó bị trượt khi chuyền động di chuyển, không cần căng đai quá lớn để
tạo ma sát giữa bánh đai và đai.
Hình 3-14: Đai răng
• Đai dẹt: Dùng cho truyền động có kết cấu chặt chẽ, đường truyền nhanh. Ma sát nhỏ truyền

24
động dễ xảy ra hiện tượng trượt, ngay cả khi robot xoay. có thể làm việc ở tốc độ cao.
Hình 3-15: Đai dẹt
Để dễ dàng sử dụng cũng như hiệu quả khi làm việc, ta chọn đai răng. Với các
răng cưa chạy dọc theo bề mặt bên trong của đai, đai răng tương thích với răng cưa trên bánh
răng, tạo ra sự đồng bộ hoạt động chính xác và truyền tải lực mạnh đồng thời cũng không cần
căng đai quá lớn để tạo ma sát giữa bánh đai và đai.
3.5 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG CHO BÁNH XE
3.5.1 Truyền động thông qua bộ truyền ngoài
Truyền động không thông qua bộ truyền ngoài là một khái niệm trong robot và tự động
hóa, mô tả cách thức truyền động và điều khiển chuyển động trong một hệ thống mà không
cần sử dụng bộ truyền động bên ngoài như hộp số hoặc cơ cấu truyền động khác. Truyền động
không thông qua bộ truyền ngoài thường dựa vào các công nghệ và phương pháp mới để
truyền động và điều khiển chuyển động trực tiếp.
Ưu điểm: Tính linh hoạt, hiệu suất cao, độ tin cậy và an toàn lớn, điều khiển
linh hoạt
Nhược điểm: Phụ thuộc vào công nghệ không giây, giới hạn về công suất, phức
tạp về lập trình và điều khiển.
3.5.2 Truyền động bằng đai
Truyền động bằng đai là một phương pháp truyền động trong đó một hoặc nhiều
đai cao su hoặc đai curoa được sử dụng để truyền chuyển động và lực từ một động cơ đến các
bộ phận khác trong hệ thống.
Gồm 3 bộ phận chính: Bánh dẫn, bánh bị dẫn , dây đai

25
Ưu điểm
- Tự động điều chỉnh: Đai có tính linh hoạt và có khả năng căng được, cho phép truyền động
tự động điều chỉnh khi có sự thay đổi về tải hoặc vị trí.
- Giảm tiếng ồn: Đai cao su hoặc đai curoa giúp giảm tiếng ồn trong quá trình truyền động
so với các hệ thống truyền động khác như bánh răng và thanh răng.
- Truyền động mượt mà: Truyền động bằng đai cung cấp truyền động mượt mà và không
gây va đập hoặc rung động trong quá trình hoạt động.
- Truyền động không gây phản hồi ngược: Đai có khả năng giảm phản hồi ngược từ hệ thống
truyền động, do đó giúp giảm những tác động không mong muốn đến các thành phần khác
trong hệ thống.
Nhược điểm:
- Mất mát năng lượng: Truyền động bằng đai có thể gây mất mát năng lượng do đai có thể
co và dãn trong quá trình truyền động.
- Giới hạn về tải và tốc độ: Đai có giới hạn về tải và tốc độ so với các hệ thống truyền động
khác như truyền động bằng trục.
- Độ chính xác: Truyền động bằng đai có thể có độ chính xác thấp hơn so với các hệ thống
truyền động khác như truyền động bằng vít.
Hình 3-16: Truyền động đai
3.5.3 Truyền động xích
Truyền động bằng xích là phương thức di chuyển cơ năng từ vị trí này đến vị trí khác.
Truyền động xích thường được sử dụng để truyền lực đến các bánh xe trong các phương tiện
như xe đạp và xe máy. Nó cũng được tìm thấy trong nhiều loại máy móc. Xích con lăn, còn

26
được gọi là xích truyền động hoặc xích truyền động, di chuyển trên bánh răng xích, với các
răng của bánh răng giao nhau với các lỗ trên các mắt xích và truyền lực.
Ưu diểm:
- Trong bộ truyền động xích, dung sai giữa các khoảng cách tâm trục được giới hạn chính
xác.
- Cài đặt ổ đĩa xích khá dễ dàng.
- Dễ dàng hơn nhiều so với khả năng thiết kế lại và cấu hình các ổ đĩa xích cho những người
khác.
- Hiệu suất truyền động xích hiệu quả và tốt hơn các truyền động khác Điều kiện tải sốc.
- Bộ truyền động xích có hiệu quả đối với tốc độ trôi chảy khi tải vận hành được truyền
Nhiều răng. Nó là khá thuận lợi so với các loại ổ đĩa khác.
- Tải trọng vòng bi giảm đáng kể vì các bộ truyền động xích này không bắt buộc Lực căng
ở mặt chùng, nằm trong bộ truyền động đai.
- Chi phí sản xuất và bảo trì của bộ truyền động xích thấp hơn nhiều so với các hệ thống
truyền động khác.
- Với bộ truyền động xích, chúng ta có thể đạt được hiệu suất truyền lực tối đa có thể lên
đến 98%
Nhược điểm:
- ruyền động xích, một thiết bị được sử dụng rộng rãi để truyền tải điện trong đó các trục
cách nhau một khoảng lớn hơn so với truyền động của bánh răng.
- Làm giàn và di chuyển vật liệu nặng
- Hoạt động của xe nâng thủy lực
- Palăng trên cao
- Băng tải vận hành
- Bộ truyền động xích được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp với nhiều mục đích như
ngành giao thông vận tải, máy móc nông nghiệp, thiết bị xử lý vật liệu, xây dựng công
trình.
- Tăng hoặc giảm tốc độ đầu ra của trình điều khiển bằng cách thay đổi tỷ số truyền giữa
trình điều khiển và đĩa truyền động.

27
Hình 3-17: Bộ truyền xích
3.5.4 Truyền động bánh răng
Cơ chế truyền động bánh răng thực hiện truyền chuyển động và tải trọng nhờ sự ăn
khớp của các răng trên bánh răng hoặc thanh răng để truyền chuyển động quay từ trục này
sang trục khác giữa các trục song song/ cắt nhau/ chéo nhau hoặc để biến chuyển động quay
thành chuyển động tịnh tiến hay biến chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay nhờ vào
sự ăn khớp của các răng trên bánh răng
Phân loại truyền động bánh răng:
• Theo vị trí tương đối giữa các trục phân ra:
- Truyền động giữa các trục song song: Truyền động bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng
và chữ V.
- Truyền động giữa các trục cắt nhau: Truyền động bánh răng côn răng thẳng, răng nghiêng
và cung tròn .
- Truyền động giữa các trục chéo nhau (truyền động hypeboloit): Truyền động bánh răng
trục chéo, truyền động bánh răng côn chéo (truyền động hypoit). .
- Theo tính chất di động của các các đường tâm bánh răng phân ra:
- Truyền động bánh răng thường :đường tâm các bánh răng cố định.
- Truyền động bánh răng hành tinh : có ít nhất một đường tâm của bánh răng di động.
• Theo phương của răng so với đường sinh phân ra:
- Truyền động bánh răng thẳng.
- Truyền động bánh răng nghiêng, răng cong (truyền động bánh răng côn răng cong).
• Theo vị trí tâm bánh răng so với tâm ăn khớp phân ra:
- Truyền động bánh răng ăn khớp ngoài: tâm các bánh răng ở hai phía so với tâm ăn

28
khớp.
- Truyền động bánh răng ăn khớp trong .
• Theo dạng profin răng phân ra:
- Truyền động bánh răng thân khai.
- Truyền động bánh răng xycloit.
- Truyền động bánh răng novikov (cung tròn).
- Theo điều kiện làm việc của bộ truyền phân ra:
- Truyền động bánh răng chịu lực: dùng để truyền công suất, kích thước xác định
theo độ bền.
- Truyền động bánh răng không chịu lực: chỉ thực hiện các chức năng về động học,
kích thước không cần xác định theo độ bền.
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 không đổi.
Nhược điểm:
- Chế tạo phức tạp, độ chính xác cao.
- Gây ồn khi vận tốc lớn.
Hình 3-18: Truyền động bánh răng

29
CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
Nguyên lý hoạt động: Robot hoạt động bằng hai động cơ và sử dụng pin để cung cấp
nguồn điện. Năng lượng từ pin được truyền động qua bánh đai than và trục để di chuyển robot.
Hai chổi con lăn được động cơ hoạt động cung cấp sức đẩy, và sức mạnh này cũng được
truyền qua bánh đai than. Hơn nữa, robot cũng có hệ thống dẫn nước để làm sạch, với nước
được cung cấp từ bơm dưới và đi qua van cấp nước chính, sau đó dẫn qua ống dẫn.
4.1 SƠ ĐỒ KHỐI
Hình 4-1: Sơ đồ khối
Hình 4-2: Danh sách các sơ đồ khối

30
4.2 CẤU TẠO CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG
Hình 4-3: Bảng vẽ tháo rời

31
Hình 4-4: Cấu tạo chính
1. Khối chổi lau
2. Hệ thống phun nước
3. Động cơ chổi
4. Khối thân robot
5. Động cơ bánh xe
6. Thanh gạt nước
7. Khối truyền động chổi lau
8. Khung xe
9. Khối bánh đai robot (Dây đai, Bánh xe, ...)
10. Khối nguồn
11. Khối điều khiển

32
4.3 CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA ROBOT
4.3.1 Khung thân Robot
Nguyên liệu: Thép hộp vuông 20x20x1.2 mm
Kích thước khung: 700x500x200 mm
Hình 4-5: Khung thân Robot
4.3.2 Truyền động bánh xe
a) Các chi tiết chính
a.1) Bánh xe:
Được chế tạo từ nhựa kỹ thuật MC Nylon, bánh răng vừa khớp với đai 8M. Bánh chủ
động có 152mm, lỗ trục là 12mm. hai mặt có gắn thêm viền chống trượt khi di chuyển.
Bánh phụ trợ có 82mm, được gắn vòng bi trục 12mm.
Hình 4-6: Bánh chủ động

33
Hình 4-7: Bánh phụ trợ
a.2) Khung bánh xe:
Được chế tạo từ thép 3mm, với phần động lực chính được hàn thẳng vào khung và
phần động lực phụ có thêm rảnh giúp tăng chỉnh độ căng của đai truyền.
Hình 4-8: Khung bánh xe
a.3) Gối đỡ vòng bi ngang trục 12mm (KFL001):

34
+ Nhằm chuyển đổi ma sát trượt thành ma sát lăn giữa trục và khung bánh xe.
Hình 4-9: Gối đỡ vòng bi ngang
a.4) Dây Curoa đai thang:
+ Được sử dụng truyền động giữa các bánh xe có thông số kỹ thuật là S8M - 1400.
Hình 4-10: Dây Curoa đai thang S8M – 1400
b) Kết nối các chi tiết
b.1) Phần động lực chính:
Được cấu tạo gồm động cơ 775 + hộp giảm tốc, trục động cơ 12mm được gắn trực tiếp
với bánh chủ động. Đồng thời trục động cơ được gắn vào khung bánh xe và giảm thiểu ma
sát bằng gối đỡ vòng bi.

35
Hình 4-11: Cấu tạo phần động lực chính
b.2) Phần động lực phụ:
+ Gồm trục gắn vào bánh chủ động kết nối với khung bánh xe bằng gối đỡ vòng bi
ngang.
Hình 4-12: Phần động lực phụ
b.3) Các bánh phụ được gắn vào khung

36
Hình 4-13: Truyền động bánh xe
4.3.3 Vị trí đặt hộp điện và pin
Hộp điện và hộp pin được đặt trên một tấm nhựa, vào giữa khung robot. Và được cố định
bằng ốc vít.
Hình 4-14: Vị trí đặt hộp điện và pin

37
4.3.4 Lựa chọn cấu tạo rulo(chổi)
a) Khung chổi
Cấu tạo gồm 2 tấm thép hình chữ L 2mm được hàn vào khung thép vuông 20mm
dài 1000mm.
Hình 4-15: Khung chổi
b) Chổi con lăn
Kích thước: 1000mm, Ø160 mm
Chất liệu: Dây cước 0.5mm gắn cố định vào phần nhựa, lõi nhựa 63 cốt inox 12, vòng
ngoài 160mm, dài 1000mm
Cấu tạo của chổi con lăn
• Bánh xe: Chổi con lăn cước công nghiệp thường có bánh xe bền và chịu tải cao, được làm
từ các vật liệu chịu mài mòn, chịu lực và chống trượt như thép, gang, nhựa bền hoặc cao
su chịu lực.
• Trục: Bánh xe được gắn lên một trục chắc chắn, thường được làm bằng thép hoặc hợp kim,
để truyền động lực từ động cơ hoặc nguồn năng lượng đến bánh xe.
• Vòng bi: Chổi con lăn cước công nghiệp thường được trang bị vòng bi chất lượng cao để
giảm ma sát và đảm bảo sự xoay mượt. Vòng bi có thể làm bằng thép hoặc các vật liệu

38
chịu nhiệt, chịu mài mòn, chịu lực khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng.
• Khung chổi con lăn: Khung chổi con lăn cước công nghiệp được thiết kế vững chắc và bền
để chịu tải trọng cao và các môi trường làm việc khắc nghiệt. Khung có thể được làm bằng
thép, hợp kim hoặc các vật liệu chịu lực khác.
• Hệ thống treo và giảm sốc: Trong một số ứng dụng đặc biệt, chổi con lăn cước công nghiệp
có thể được trang bị hệ thống treo hoặc giảm sốc để giảm sốc và đảm bảo sự ổn định trong
quá trình di chuyển.
Hình 4-16: Chổi
c) Gắn chổi vào khung
Chổi được gắn vào khung chổi thông qua gối đỡ vòng bi ngang trục 12mm.
Hình 4-17: Khung Rulo
d) Bộ truyền động

39
Hình 4-18: Buly 5M 40 răng
Hình 4-19: Buly 5M 20 răng
Hình 4-20: Dây đai chổi 5M

40
Puly 5M 40 răng được gắn vào Động cơ 775 + hộp giảm tốc. Puly 5M 20 răng
được gắn vào trục chổi. Động cơ truyền động đến chổi thông qua dây đai Kuroa S5M – 510.
Hình 4-21: Truyền động trục chổi
4.3.5 Lựa chọn câp thoát nước
Có hai lựa chọn khác nhau để cung cấp nước để làm sạch tấm pin năng lượng mặt trời
của robot:
• Phương án đưa nước từ dưới lên: Trong phương án này, nước được cung cấp từ một nguồn
nước dưới robot và được đưa lên thông qua hệ thống vòi dẫn. Điều này giúp đảm bảo rằng
nước được chính xác và liên tục cung cấp lên tấm pin để làm sạch.
• Phương án chứa nước trên: Trong phương án này, một lượng nước nhất định được chứa
trên robot và dùng cho quá trình làm sạch tấm pin. Tuy nhiên, việc chứa nước trên robot
có thể ảnh hưởng đến cân bằng và ổn định của robot, làm cho nó dễ bị lật nghiêng hoặc
trượt, và chỉ có thể cung cấp một lượng nước giới hạn.
4.3.6 Lựa chọn hệ thống phun nước
Để tránh việc ống nước bị xoắn, gây ảnh hưởng đến việc cấp nước ta dùng khớp nối
xoay 360 độ, kèm theo là khớp nối 10 ren trong và ren ngoài.

41
Hình 4-22: Khớp nối xoay 3600
và bộ khớp nối
Sử dụng ống nước 10 để cấp nước vào và ống nước 8mm để phân phối nước cho
béc phun. Tại các ngã rẽ, ta sử dụng khớp nối chữ L hoặc T phù hợp.
Hình 4-23: Ống nước

42
Hình 4-24: Đầu nối chữ T, L
Hình 4-25: Đầu nối thẳng 10 thành 8
Hình 4-26: Béc phun nước

43
4.4 TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT CHO ĐỘNG CƠ BÁNH XE.
Để tạo momen chính và đẩy bánh xe, Robot được thiết kế với hai động cơ hai bên. Các
động cơ này sẽ truyền qua hộp giảm tốc và bộ truyền đai thang, sau đó lực sẽ được truyền qua
hai trục của bánh đai vào bánh xe.
Để tính toán công suất của động cơ truyền động cho cơ cấu di chuyển của Robot, ta xem
xét trường hợp tải lớn nhất khi Robot phải leo lên dốc với độ nghiêng tối đa là α = 20 độ.
Bằng cách phân tích lực tác dụng lên cơ cấu di chuyển của Robot trong trường hợp này, ta có
sơ đồ phân tích lực như sau:
Hình 4-27: Sơ đồ lực.
α: Góc nghiêng của nền, lấy α = 150
r: Bán kính bánh đai, r = 76 mm
m: Khối lượng ước tính của robot, m = 30 Kg.
v: Vận tốc di chuyển của Robot, v = 0,2 m/s.
G: Trọng lực ước tính.
Pu: Lực kéo dây, với 𝑃𝑢 = 𝑝𝑘 × 𝑔 × 𝑠 ≈ 0.8 × 9.8 × 1.4 ≈ 10.976 𝑁
Trong đó pk là khối lượng của dây đai, g là gia tốc trọng trường và s chiều dài dây (các
thông số ước tính).
FN: Áp lực lên nền, 𝐹𝑁 = 𝑚 × 𝑔 × 𝑐𝑜𝑠 𝛼 ≈ 30 × 9.8 × 𝑐𝑜𝑠 150
≈ 283.982 𝑁.
FW: Lực cản, 𝐹𝑊 = 𝑚 × 𝑔 × sin 𝛼 ≈ 30 × 9.8 × sin 150
≈ 76.093 𝑁.
Ff: Lực ma sát, 𝐹𝑓 = 𝜇 × 𝑚 × 𝑔 × 𝑐𝑜𝑠 𝛼 ≈ 0.7 × 30 × 9.8 × 𝑐𝑜𝑠 150
≈ 198.787 𝑁.

44
Với µ là hệ số ma sát phụ thuộc tính chất bề mặt và đai, giữa kính và cao su có hệ số
dao động từ 0.5-0.8
Fapp: Lực kéo của động cơ.
Để robot có thể chuyển động được thì:
𝐹𝑎𝑝𝑝 = 𝐹𝑤 + 𝐹𝑓 + 𝑃𝑢 ≈ 76.093 + 198.787 + 10.976 ≈ 285.86 𝑁.
Khi khi chuyển trên tấm kính khi không có nước để không bị trượt.
𝐹𝑓 ≥ 𝑃𝑢 + 𝐹𝑊 → 198.787 ≥ 10.976 + 76.093
→ 193.388 ≥ 87.069 (𝑡ℎõ𝑎 𝑚ã𝑛)
Tính moment xoắn trên 2 trục
T = FxD =
𝐹𝑎𝑝𝑝×𝑣
𝜂
x D =
285.86×0.2
0.9405
x76 = 4619.96 𝑁. 𝑚𝑚
Trong đó:
F: tổng lực tác dụng
D: bán kính bánh đai
η: Hiệu suất truyền động được tính theo công thức:
𝜂 = 𝜂𝑜𝑙 × 𝜂đ0.99 × 0.95 = 0.9405 (Do có một cặp ổ lăn và truyền động đai)
Vậy công suất của một động cơ trên 2 trục là
𝑃 =
T×n
9.55×106
=
4619.96×50
9.55×106
x1000 = 24.19𝑊
Số vòng quay đầu ra khi vận tốc 0,2 m/s của hộp giảm tốc gắn động cơ là:
𝑛𝐼 = 𝑛𝑙𝑣 × 𝑢đ với 𝑛𝑙𝑣 =
60000×𝑣
𝜋×𝐷
Trong đó: nlv là số vòng quay của bánh đai robot khi chạy; uđ là tỷ số truyền của đai
răng và chọn uđ = 1; D là bán kính bánh đai (chọn sơ bộ D = 76 mm).
Ta được:
𝑛𝑙𝑣 =
60000×0.2
𝜋×76
= 50.28 ≈ 50
𝑣ò𝑛𝑔
𝑝ℎú𝑡
→ 𝑛𝐼 ≈ 50 × 1 = 50 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡
Từ các thông số công suất , số vòng quay và khối lượng của robot, ta dùng 2 động cơ
DC 775 12V cho phương án di chuyển, với các thông số sau:

45
Hình 4-28: Động cơ 775 43Y2 và thông số kỹ thuật
4.5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI RĂNG
Theo bảng biểu đồ phân bố đai răng như sau:
Hình 4-29: Biểu đồ loại đai ứng với công suất và số vòng quay.

46
Ta có công suất động cơ 0.02419 kW và số vòng quay trên trục chủ động là 50 vg/ph
nên ta chọn loại đai rang S8M
Ta xác định được mô-đun theo công thức:
𝑚 = 35 × √
𝑃𝐼
𝑛𝐼
3
= 35 × √
0.04619
50
3
= 3.408 ≈ 3.4 𝑚𝑚
Trong đó:
PI – công suất trên bánh đai chủ động, kW.
nI – số vòng quay của bánh đai chủ động, vg/ph.
Chiều rộng đai: 𝑏 = 𝜓đ × 𝑚 với 𝜓đ = 6 ... 9 là hệ số chiều rộng đai.
Chọn được đai với bề rộng b = 50 mm
Hình 4-30: Thông số đường kính bánh đai răng[8]
Chọn số răng z1 = 60 răng và z2 = uz1
Từ đó khoãng cách trục được chọn theo điều kiện sau
𝑎𝑚𝑖𝑛 ≤ 𝑎 ≤ 𝑎𝑚𝑎𝑥
Với𝑎𝑚𝑖𝑛 = 0.5𝑚(𝑧1 + 𝑧2) + 2𝑚 = 0.5 × 3 × (60 + 60) + 2 × 3 = 186 𝑚𝑚
Và 𝑎𝑚𝑎𝑥 = 2𝑚(𝑧1 + 𝑧2) = 2 × 3 × (60 + 60) = 600 𝑚𝑚
Vậy 186 ≤ 𝑎 ≤ 600 → 𝑐ℎọ𝑛 𝑎 = 600 𝑚𝑚
Số răng đai zđ:
𝑧đ =
2𝑎
𝑝
+
𝑧1 + 𝑧2
2
+
(𝑧2 − 𝑧1)2
𝑝
40𝑎
=
2 × 6
8
+
60 + 60
2
+
(60 − 60)2
× 8
40 × 600
= 210
Trong đó:
p – bước đai, mm, tra theo catalogue chọn p = 8 mm

47
Bảng 4-1: Thông số đại S8M
Loại đai S8M
Bước răng pb 8 mm
Số răng đai z 175.000 ul
Chiều dài đai L 14000 mm
Bề rộng đai B 60 mm
Chiều cao đai H 3.05 mm
Chiều dày PC 5.3 N
Độ rộng răng W 9.1mm
Bảng 4-2: Những thông số cơ bản của hệ truyền động đai răng
Hình 4-31: Hình Đai răng thực tế.
4.6 TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT CHO ĐỘNG CƠ CHỔI CON LĂN
Phân tích lực chọn công suất cho động cơ.

48
Hình 4-32: Lực tác dụng
FN: Là áp lực lên mặt kính,
Ff: Lực ma sát của chổi con lăn với bề mặt,
m: Khối lượng của con lăn, m = 2 kg,
r: Bán kính chổi con lăn 0.08m,
µ: Hệ số ma sát trượt lấy giá trị bằng 0,4,
N: Phản lực,
M: Momen cho chổi con lăn,
n: Số vòng quay của con lăn,
γ: Gia tốc góc.
Để chổi con lăn làm sạch được tấm pin nó phải quay với tốc độ hợp lý để đạt được làm
sạch theo mong muốn. Do chổi con lăn có cấu tạo gồm hai phần chổi bên ngoài và lõi bên
trong. Nên để đảm bảo thông số tính toán ta lấy đường kính lõi D=30mm
Chọn số vòng quay trên trục công tác: nII = 100 vòng/phút.
Từ đó gia tốc góc tương ưng: 𝛾 =
𝜔
𝑡
=
200.2𝜋
60
= 10.47
𝑟𝑎𝑑
𝑠2
Thông số của các lực được tính như sau:
𝐹𝑁 = 𝑁 = 𝑚𝑔 = 2 × 9.8 = 19.6 𝑁
Lực ma sát: 𝐹𝑓 = µ. 𝑁 = 0,4 × 19.6 = 7.84𝑁
Giả sử con lăn là một khối đồng nhất momen quán tính được tính gần đúng là:
𝐼 =
1
2
𝑚𝑟2
=
1
2
× 2 × 0.082
= 6.4 × 10−3
𝑘𝑔. 𝑚2
Moment cần thiết cho chổi con lăn là:

49
𝑀 = 𝐼. 𝛾 + 𝐹𝑓. 𝑟 = 6.4 × 10−3
× 10.47 + 7.84 × 0.08 = 0.698 ≈ 0.7
Công suất của trục chổi con lăn là:
𝑃𝐼𝐼 = 𝑀 × 𝛾 = 0.7 × 10.47 = 7.329 𝑊 1
Công suất cần thiết cho động cơ:
𝑃𝐼 =
𝑃𝐼𝐼
𝜂
=
7.329
0,9405
= 7.792 𝑊
Trong đó:
PII: Công suất của trục vào con lăn, PI: Công suất cần thiết cho động cơ.
𝜂: là hiệu suất
Do có 1 cặp ổ lăn và đai nên
𝜂 = 0,99 × 0.95 = 0,9405
𝑛𝐼 = 𝑛𝐼𝐼 × 𝑢 = 100 × 2 = 200 𝑣𝑔/𝑝ℎ
Với 𝑛𝐼𝐼 là số vòng quay của chổi con lăn và u là tỉ số truyền của đai răng,chọn u=1
Từ các thông số công suất và số vòng quay, ta dùng động cơ DC 775 12V cho phương
án thiết kế chổi quét.
Hình 4-33: Hình động cơ chổi thực tế

50
4.7 TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI RĂNG
Theo bảng biểu đồ phân bố đai răng như sau:
Hình 4-34: Biểu đồ phân bố đai răng
Ta xác định được mô-đun theo công thức:
𝑚 = 35 × √
𝑃𝐼
𝑛𝐼
3
= 35 × √
6.676×10−3
200
3
= 1.12 ≈ 1 𝑚𝑚
Trong đó:
PI – công suất trên bánh đai chủ động, kW.
nI – số vòng quay của bánh đai chủ động, vg/ph.
Chiều rộng đai: 𝑏 = 𝜓đ × 𝑚 với 𝜓đ = 6 ... 9 là hệ số chiều rộng đai.
Chọn chiều rộng đai tài liệu catalogue sản phẩm
Chọn được đai với bề rộng b = 6 mm
Chọn số răng z1 = 25 răng và z2 = uz1 theo catalogue sản phẩm
Từ đó khoãng cách trục được chọn theo điều kiện sau
𝑎𝑚𝑖𝑛 ≤ 𝑎 ≤ 𝑎𝑚𝑎𝑥
Với 𝑎𝑚𝑖𝑛 = 0.5𝑚(𝑧1 + 𝑧2) + 2𝑚 = 0.5 × 1 × (25 + 25) + 2 = 25 𝑚𝑚
Và 𝑎𝑚𝑎𝑥 = 2𝑚(𝑧1 + 𝑧2) = 2 × 1 × (25 + 25) = 284 𝑚𝑚
Vậy 25 ≤ 𝑎 ≤ 284 → 𝑐ℎọ𝑛 𝑎 = 100 𝑚𝑚
Số răng đai zđ:

51
𝑧đ =
2𝑎
𝑝
+
𝑧1+𝑧2
2
+
(𝑧2−𝑧1)2𝑝
40𝑎
=
2×115
5
+
71+71
2
+
(71−71)2×5
40×115
= 85
Trong đó:
p – bước đai, mm, tra theo catalogue chọn p = 5 mm
Tốc độ quay của chổi
Tỉ số truyền: 𝑖 =
𝑣2
𝑣1
=
𝑍1
𝑍2
Trong đó:
i: là tỷ số truyền
v1: là tốc độ (vòng/phút) của bánh dẫn
v2: là tốc độ (vòng/phút) của bánh bị dẫn
Z1: Số răng bánh dẫn
Z2: Số răng bánh bị dẫn
Tốc độ quay tỉ lệ nghịch với đường kính
Dựa vào công thức, gọi tốc độ quay của động cơ là v1 và tốc độ quay của Rulo là v2,
ta có:
𝑣2 =
𝑣1 × 𝑍1
𝑍2
=
50 × 40
20
≈ 100 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡)
Bảng 4-3: Đai theo catalogue như sau:
Loại đai S5M
Bước răng pb 5.000 mm
Số răng đai z 92.000 ul
Chiều dài đai L 460.000 mm
Bề rộng đai B 3.25 mm
Chiều cao đai H 1.910 mm
Chiều dày đai Pc 3.6 mm
Bảng 4-4: Pully tương ứng theo loại đai theo catalogue:
Loại pully 10T5 x 25

52
Số răng z 25.000 ul
Số răng ăn khớp zc 13.000 ul
Bước răng pb 5.000 mm
Đường kính trong Dp 39.789 mm
Đường kính ngoài D0 38.789 mm
Bề rộng pully bf 7.500 mm
Moment xoắn T 0.191 N m
Vận tốc n 200.000 rpm
Lực dọc trục Fr 13.445 N
Lực căng tĩnh Fv 13.445N
Bảng 4-5: Thông số cơ bản của hệ truyền động đai răng:
Hình 4-35: Hình đai răng chổi con lăn thực tế.
4.8 MÔ HÌNH 3D VÀ MÔ HÌNH THỰC TẾ
Mô hình 3D giúp cho bản thiết kế có cái nhìn trực quan hơn về các chi tiết trong cơ cấu
và mô phỏng chuyển động của của robot. Hình 4-36 là bản thiết kế cuối cùng được đưa ra sau
khi phân tích.

53
Hình 4-36: Mô hình 3D của robot.
Hình 4-37: Hình mô hình thực tế robot

Thiết kế và chế tạo robot vệ sinh tấm pin năng lượng mặt trời.pdf

Thiết kế và chế tạo robot vệ sinh tấm pin năng lượng mặt trời.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Thiết kế và chế tạo robot vệ sinh tấm pin năng lượng mặt trời.pdf

Similar to Thiết kế và chế tạo robot vệ sinh tấm pin năng lượng mặt trời.pdf (20)

More from Man_Ebook

More from Man_Ebook (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Thiết kế và chế tạo robot vệ sinh tấm pin năng lượng mặt trời.pdf