BÁO cáo đồ án môn cơ điện tử NGHIÊN cứu, THIẾT kế ROBOT dò LINE

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM VIỆN CƠ KHÍ - - BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN CƠ ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ ROBOT DÒ LINE Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn A Tên thành viên nhóm: Trần Văn A Lê Minh B Nguyễn Văn C Hà Nội 2021 download by : skknchat@gmail.com NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN download by : skknchat@gmail.com NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN download by : skknchat@gmail.com MỞ ĐẦU Trong sống ngày nay, Robot mang tới cho sống người sống mới, cách trải nghiệm sống người bạn Những hãng Robot (RB) từ nước tiếng giới từ Đức, Nhật bản, Nga, Mỹ ngày khẳng định diện RB phần không thiếu sống tương lai phía trước Nó xuất tất lĩnh vực từ khoa học vĩ mô vi mô ngày đa dạng Trong khuôn khổ môn học Đồ án môn học thiết kế hệ thống CĐT với đề tài thiết kế robot dò line, chúng em tin tưởng với kết có từ việc tìm hiểu tính tốn tiểu luận bước đệm quan trọng cho việc phát triển nhiều ý tưởng tương lai tính tốn thiết kế loại Robot thông minh Với bố cục gồm: 1- Tổng quan Robot thông minh, giới thiệu đề tài robot dị line; 2- Tính tốn tốn chuyển động robot; 3- Xây dựng mơ hình khí cho robot dò line SolidWorks; 4- Xây dựng mạch điều khiển, thuật toán giải thuật điều khiển; 5- Mơ hoạt động Matlab Từ tính tốn chương 2, nhóm đề xuất mơ hình thiết kế hệ thống khí điều khiển cho robot dị line số phần mềm đồ họa mơ Nhóm chân thành gửi lời cảm ơn tới thầy Nguyễn Văn A, cảm ơn thầy đóng góp qua giảng hướng dẫn trình trao đổi buổi gặp mặt Những góp ý, sửa chữa thầy phần giúp chúng em tự tin cách thức tiếp cận với cơng nghiệp 4.0 Mặc dù có chuẩn bị em kiến thức em mang đến báo cáo sai sót chưa đúng; chúng em mong có bổ sung, sửa chữa từ thầy bạn Chúng em chân thành cảm ơn chúc thầy sức khoẻ! download by : skknchat@gmail.com CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT THÔNG MINH Cùng với tiến công nghệ thông tin, robot trở nên thông minh hệ robot truyền thống Chúng đóng vai trị ngày quan trọng sản xuất thông minh, hệ thống vận chuyển thông minh, internet vạn vật, dịch vụ thông minh sức khỏe y tế Trong thời gian tới, robot thông minh tiếp tục tích hợp mở rộng nhiều cơng nghệ tiên tiến như: cộng tác người - robot, truyền động tích hợp thơng minh, nhận biết cảm xúc, giao diện máy tính - não, mạng liệu lớn, phần mềm sinh học tảng đám mây 1.1- KỶ NGUN CỦA ROBOT THƠNG MINH Năm 2015 thức đánh dấu đời robot thông minh với lên trí tuệ nhân tạo Như vậy, công nghệ robot, công nghệ thông tin, công nghệ truyền thơng trí thơng minh nhân tạo chắn tích hợp sâu sắc Robot chào đón kỷ ngun thơng minh sau thời gian dài dừng chân thời kỳ kỹ thuật điện kỹ thuật số Tồn q trình thay đổi cho thấy ba điều sau: trước tiên, công nghệ công nghiệp truyền thống điều khiển, động servo giảm tốc chuyển đổi thành cơng nghệ trí thơng minh nhân tạo thị giác máy tính, xử lý ngơn ngữ tự nhiên học sâu; thứ hai, robot thu hút quan tâm từ người sử dụng công nghiệp thương mại, hộ gia đình cá nhân, chứng tỏ robot ngày hòa nhập sâu rộng vào xã hội loài người; thứ ba, mối quan hệ qua lại độc lập người robot thay tương tác chặt chẽ Robot thông minh hệ thống máy cải thiện khả nhận thức, định thực thi nhiệm vụ theo cách toàn diện so với robot truyền thống Chúng mơ ứng xử, cảm xúc suy nghĩ giống người Với “bộ não” thông minh, robot thực theo dẫn người vận hành, sau hồn thành nhiều nhiệm vụ lập trình trước, tự học nâng cấp ứng xử chúng lúc tương tác với người Thực tiễn cho thấy, vai trị robot thơng minh sống xã hội download by : skknchat@gmail.com sản xuất ngày trở nên quan trọng Xuất phát từ mơi trường ứng dụng, phân chia robot thông minh thành loại robot sau: Xe tự dẫn hướng (AGV) trang bị thiết bị dẫn hướng tự động cảm biến điện từ quang, di chuyển dọc theo đường dẫn biết trước đảm bảo an tồn, hồn thành nhiều cơng việc vận chuyển Hình 1.1- Hệ thống xe AGV nhà máy Robot dịch vụ nhà: ví dụ robot quét lau cửa sổ, làm việc giống trợ lý giúp việc hộ gia đình Chúng có khả tìm kiếm thăm dị, tự động lập kế hoạch đường tránh vật cản Nhiều loại robot dịch vụ khác, robot xã hội hóa gia đình, robot bầu bạn, robot trợ lý di động, robot huấn luyện thú cưng, có khả tương tác với người, hoàn thành nhiệm vụ giao, chăm nom người già trẻ nhỏ, nhắc nhở kiện tuần tra nhà Bên cạnh đó, cịn có robot giao tiếp cảm xúc, robot giáo dục trẻ nhỏ, robot học thông minh, UAV cá nhân, robot di động cá nhân hỗ trợ thêm cơng nghệ tương tác giọng nói cho phép tương tác giao tiếp cảm nhận cảm xúc người Nhiều robot dịch vụ thương mại, bao gồm robot nhận thức, robot hướng dẫn mua hàng, robot nấu ăn, robot văn phịng, robot an ninh tùy biến dịch vụ cá nhân theo tình ứng dụng cụ thể hoàn thành nhiều nhiệm vụ quảng cáo, cung cấp dẫn, tư vấn hỗ trợ, trợ lý cơng việc văn phịng, thực tuần tra an ninh download by : skknchat@gmail.com Hình 1.2- Robot an ninh Robot chuyên dụng (hay gọi robot đặc biệt): robot ứng dụng cho môi trường đặc biệt Chúng hỗ trợ để hồn thành nhiều nhiệm vụ môi trường nguy hiểm hỗn loạn cơng việc u cầu độ xác cao Ví dụ: robot y học cung cấp giải pháp tiên tiến để điều trị phẫu thuật phục hồi chức năng, chúng giảm thiểu khó khăn điều trị khám bệnh, đồng thời rút ngắn thời gian hồi phục, robot phẫu thuật, robot chỉnh hình, robot nội soi, robot phục hồi chức năng, phận giả thông minh, robot phục vụ người cao tuổi robot điều dưỡng Robot quân (trinh sát thám, phá mìn, UAV ) có lịch sử phát triển dài đưa vào chiến trường để vận chuyển ngun vật liệu, tìm kiếm khảo sát, cơng mục tiêu, cứu hộ, chống khủng bố Liên quan tới mục đích khám phá cịn có robot khơng gian, robot nước, robot đường ống loại robot thực nhiều nhiệm vụ khó khăn thay cho người Ngồi ra, cịn số dạng robot cho nghiên cứu khoa học ứng dụng mũi nhọn robot nano, robot sinh học, robot bầy đàn Công nghệ robot công nghệ phức tạp tiên tiến liên quan đến đa lĩnh vực liên ngành, bao gồm khí - điện tử, điều khiển tự động, công nghệ cảm biến, công nghệ máy tính, vật liệu mới, cơng nghệ sinh học trí thơng minh nhân tạo (sẽ cịn tiếp tục tích hợp mở rộng) Nó cơng nhận lĩnh vực cơng nghệ cao có ảnh hưởng quan trọng tới phát triển công nghệ tương lai Như một tảng công nghệ quan trọng, khơng hỗ trợ chủ đạo cho phát triển sản xuất tiên tiến, mà giúp mang tới cho sống nhiều biến đổi đột phá download by : skknchat@gmail.com 1.2- CHIẾN LƯỢC PHÁT TRIỂN CÔNG NGHIỆP ROBOT CỦA CÁC QUỐC GIA 1.2.1- Tại nước giới Công nghiệp robot thông minh tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá mức độ tân tiến công nghệ cấp độ sản xuất cao quốc gia Để nắm bắt hội phát triển chiếm vị cạnh tranh mũi nhọn lĩnh vực này, kinh tế chủ lực giới liên tục đề chiến lược phát triển công nghiệp robot Một số quốc gia đầu tư sớm thu nhiều thành xứng đáng như: Hoa Kỳ, số quốc gia châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc Hoa Kỳ: Là quốc gia phát triển xúc tiến đẩy mạnh ứng dụng robot, nước giữ vai trò dẫn đầu công nghệ robot thông minh Năm 2011, Hoa Kỳ bắt đầu thực kế hoạch Chung tay sản xuất tiên tiến (Advanced Manufacturing Partnership - AMP), tun bố tiếp sức cho cơng nghiệp sản xuất robot, phát triển hệ robot thông minh dựa việc khai thác mạnh công nghệ thông tin, đồng thời đầu tư 70 triệu USD cho nghiên cứu robot hệ Cùng năm đó, Trường Đại học Carnegie Mellon khởi cơng kế hoạch robot quốc gia (National Robot Plan), nhắm mục tiêu giúp Hoa Kỳ giữ vững vai trò dẫn đầu giai đoạn công nghệ robot ứng dụng Năm 2013, nước phát hành “The Robot Roadmap: From Internet to robot”, đặt robot vào vị trí quan trọng ngang với internet kỷ XX, nhấn mạnh tầm quan trọng công nghệ robot sản xuất sức khỏe y tế Phiên “The Robot roadmap” phát hành năm 2016, đưa hướng dẫn sách kỹ thuật cho việc ứng dụng robot thiết bị lặn không người lái, cộng tác người - robot giáo dục chăm sóc sức khỏe Trong năm, kế hoạch robot quốc gia 2.0 thực hiện, nhằm tạo hàng loạt robot cộng tác giúp thiết lập mối quan hệ cộng sinh robot người Châu Âu: Tại đây, đổi công nghệ robot lĩnh vực chủ đạo ưu tiên, đưa vào chương trình nghị kế hoạch nghiên cứu phát triển khu vực Năm 2013 “Kế hoạch công nghiệp 4.0” Đức dự định trì vai trị tiên download by : skknchat@gmail.com phong họ công nghiệp chế tạo, đồng thời coi công nghệ sản xuất thông minh công nghệ robot khởi đầu cách mạng cơng nghiệp Trong năm đó, Pháp đầu tư 129,6 triệu USD vào công nghiệp robot với mục đích tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển bền vững công nghiệp robot Nhật Bản: Là cường quốc robot, Nhật Bản đề chiến lược phát triển dài hạn cho ngành cơng nghệ Chính phủ Nhật Bản dự tính đổ nhiều tiền cho phát triển công nghiệp robot, đưa lĩnh vực trở thành trụ cột quan trọng hỗ trợ tăng trưởng kinh tế quốc gia Tháng 6/2014, Chiến lược phục hồi Nhật Bản đề xuất với mục tiêu phát động cách mạng công nghiệp vận hành robot Tiếp đó, Ủy ban cải cách robot thành lập, phát triển robot công nghiệp đưa vào danh sách nhiệm vụ chủ đạo kỷ Năm 2015, Chiến lược robot ban hành, nhằm tích hợp sâu robot với cơng nghệ máy tính, liệu lớn, mạng trí thơng minh nhân tạo, với chủ đích tạo cơng nghiệp robot đẳng cấp giới, xây dựng xã hội ứng dụng robot trở thành nước dẫn đầu robot thơng minh thời đại Ngồi ra, số quốc gia âm thầm xây dựng chiến lược phát triển phù hợp với mục đích họ, ví dụ Trung Quốc - quốc gia sử dụng robot công nghiệp nhiều giới 1.2.2- Nghiên cứu robot Việt Nam Tại Việt Nam, nghiên cứu phát triển robot triển khai hầu hết trường đại học, viện nghiên cứu nước Trong đó, bật Hà Nội Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Công nghệ thông tin, Viện Cơ học (Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam), Học viện Kỹ thuật Quân sự, Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học Tự động hố; TP Hồ Chí Minh Trường Đại học Bách khoa, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Viện Cơ học Tin học Ứng dụng, Phân viện Nghiên cứu điện tử, Tin học Tự động hóa, Trung tâm Nghiên cứu Phát triển (Khu Cơng nghệ cao TP Hồ Chí Minh) Đội ngũ nhà khoa học quan tâm tập trung giải số vấn đề liên quan tới hệ thống robot thiết kế tối ưu, động học, động lực học, điều khiển, thiết download by : skknchat@gmail.com kế phần cứng, lập trình phần mềm song nghiên cứu phần lớn liên quan tới vấn đề học thuật, tạo sở khoa học làm tảng ban đầu cho giai đoạn phát triển robot Nhìn chung, nghiên cứu ứng dụng robot Việt Nam nhiều hạn chế, bật vấn đề sau: - Đào tạo nguồn nhân lực nghiên cứu chuyên sâu robot yếu thiếu, thiếu mơ hình robot vật lý, thiết bị cho thí nghiệm, thử nghiệm Kết thi Robocon sinh viên Việt Nam so với sinh viên nước bạn đáng ghi nhận, điều phản ánh phần mặt ý tưởng - Robot chế tạo Việt Nam cịn hầu hết sử dụng cơng nghệ cũ giới, chưa có đủ khả làm chủ công nghệ phát triển công nghệ phù hợp - Robot công nghiệp quan tâm nghiên cứu dừng việc đưa mơ hình tìm thuật tốn giải toán động lực học cho robot phục vụ điều khiển chuyển động, chưa chủ động trình thiết kế chế tạo robot đáp ứng yêu cầu cụ thể Nhiều vấn đề quan tâm giới nhằm nâng cao kỹ động lực học khả ứng xử thông minh giống người cho robot chưa có điều kiện để nghiên cứu sâu Việt Nam như: vấn đề tránh vật cản, tránh điểm kỳ dị… đặc biệt vấn đề tương tác lực robot với môi trường trình thực nhiệm vụ chuyển động - Robot nói chung robot cơng nghiệp thơng minh nói riêng sử dụng Việt Nam phần lớn nhập Có cơng ty sản xuất phân phối sản phẩm nước Nếu có hầu hết sản phẩm thuộc phân loại robot công nghiệp truyền thống, hạn chế tính thơng minh, bậc tự do, kỹ động lực học nâng cao Xu hướng chuyển dịch sản xuất từ nước phát triển sang nước phát triển thập kỷ vừa qua, tất yếu làm gia tăng nhu cầu sử dụng robot công nghiệp thị trường nước phát triển Tuy nhiên, việc hấp thụ công nghệ sử dụng hệ thống robot công nghiệp đại, đa doanh nghiệp vừa nhỏ Việt Nam cịn gặp khó khăn mặt chi phí (giá q cao) khơng hiệu mặt ứng dụng (không sử dụng hết chức sẵn có robot) 1.3- GIỚI THIỆU ROBOT DÒ LINE download by : skknchat@gmail.com ... phương án khả thi: khí, điện, điều khiển - Đánh giá lựa chọn phương án thiết kế - Tìm hiểu đánh giá thiết bị thị trường để thực phương án: động cơ, vi điều khiển… b) Thiết kế hệ thống điện – điện tử. .. học vĩ mô vi mô ngày đa dạng Trong khuôn khổ môn học Đồ án môn học thiết kế hệ thống CĐT với đề tài thiết kế robot dò line, chúng em tin tưởng với kết có từ việc tìm hiểu tính tốn tiểu luận bước... tốn thiết kế loại Robot thông minh Với bố cục gồm: 1- Tổng quan Robot thông minh, giới thiệu đề tài robot dị line; 2- Tính tốn tốn chuyển động robot; 3- Xây dựng mơ hình khí cho robot dị line