1. Trang chủ
  2. » Thể loại khác

Nghiên cứu, thiết kế robot thông minh hình dáng giống người hỗ trợ dạy học tiếng Anh

5 3 0

Đang tải... (xem toàn văn)

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 5
Dung lượng 2,24 MB

Nội dung

Khoa học Kỹ thuật Công nghệ /Kỹ thuật điện, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật thông tin DOI: 10.31276/VJST.64(6).35-39 Nghiên cứu, thiết kế robot thơng minh hình dáng giống người hỗ trợ dạy học tiếng Anh Lê Đình Sơn*, Hà Huy Hưng, Nguyễn Đình Quân, Trần Văn An, Nguyễn Thế Hưng Học viện Kỹ thuật Quân Ngày nhận 6/1/2022; ngày chuyển phản biện 12/1/2022; ngày nhận phản biện 14/2/2022; ngày chấp nhận đăng 18/2/2022 Tóm tắt: Bài báo trình bày kết thiết kế hệ thống điện cho robot thơng minh hình dáng giống người nhằm hỗ trợ dạy học tiếng Anh Robot có ngoại hình giống cậu bé, cao khoảng 1,2 m, nặng 40 kg, gồm phần thân với 21 bậc tự (1 đầu, cánh tay, bàn tay, khung lồng ngực) mơ đun di động có bánh xe đa hướng Hệ thống điều khiển bao gồm máy tính điều khiển tồn hoạt động robot (tính tốn chuyển động, nhận dạng đồng giọng nói, nhận dạng khn mặt, cử chỉ, nhận mệnh lệnh từ trung tâm giám sát, điều khiển từ xa, thu nhận tín hiệu từ microphone, camera, nhận gửi tín hiệu cho điều khiển mơ đun di động) điều khiển phần thân Các microphone, loa camera bố trí đầu ngực robot để thực chức giao tiếp giọng nói, thu thập hình ảnh Một hình cảm ứng bố trí trước ngực robot cho phép robot tương tác với người hiển thị thơng tin cần thiết Robot có khả giao tiếp với người giọng nói, thực thao tác chào hỏi, thể cảm xúc, biểu diễn múa, hát, ứng dụng cho việc hỗ trợ dạy học tiếng Anh trường tiểu học mở rộng dùng cho nhiều ứng dụng khác thực tế Từ khóa: robot dạy học tiếng Anh, robot hình dáng giống người, robot thơng minh Chỉ số phân loại: 2.2 Đặt vấn đề Hiện tại, việc áp dụng kỹ thuật công nghệ cao Cách mạng công nghiệp lần thứ (CMCN 4.0) vào nhiều lĩnh vực xã hội mang lại lợi ích to lớn, thiết thực Lĩnh vực giáo dục đóng vai trị quan trọng việc góp phần xây dựng tảng nhân lực cho ngành nghề khác Thời gian qua, nhiều giải pháp khoa học công nghệ ứng dụng giáo dục thông minh như: công nghệ thơng tin, mơ hình hóa, mơ Trên giới, nước Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Thụy Sỹ, robot thơng minh, hình dáng giống người đưa vào dạy ngôn ngữ trường mẫu giáo tiểu học Các nghiên cứu việc ứng dụng robot hỗ trợ dạy ngôn ngữ đem lại hiệu cao, giúp học sinh phát triển kỹ ngôn ngữ nhanh nhiều [1] Ở nước ta, việc áp dụng robot thông minh giống người vào dạy học tiếng Anh cho học sinh tiểu học cịn hạn chế Vì vậy, việc đưa robot vào hỗ trợ giảng dạy tiếng Anh góp phần nâng cao chất lượng dạy học tiếng Anh cho học sinh tiểu học Một lĩnh vực phát triển CMCN 4.0 lĩnh vực robot Robot phục vụ ngày ứng dụng phổ biến, chúng tương tác, sống chung phục vụ người số hoạt động, số công việc đời sống xã hội Theo Hiệp hội robot giới, robot phục vụ phân loại thành loại phục vụ cá nhân chuyên dụng Robot phục vụ cá nhân sử dụng cho mục đích phi thương mại, ứng dụng cá nhân như: làm việc nhà, chăm sóc người tàn tật người già, hỗ trợ phục hồi chức năng, hỗ trợ di chuyển Loại robot phục vụ chuyên dụng dùng cho mục đích thương mại, làm việc môi trường đặc biệt, robot phục vụ viện bảo tàng, trung tâm triển lãm, xử lý cố nhà máy điện hạt nhân Robot phục vụ thông minh hình dáng giống người, thực số chức người sản phẩm tích hợp nhiều lĩnh vực kỹ thuật công nghệ cao, bao gồm: khí, điện, điện tử, tự động hóa, * xử lý tín hiệu, lập trình nhúng, quản trị sở liệu, trí tuệ nhân tạo Vì vậy, việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo robot thông minh có hình dáng giống người, ứng dụng hỗ trợ dạy học tiếng Anh có ý nghĩa lớn việc làm chủ kỹ thuật công nghệ cao, tạo tảng hệ thống điều khiển, hệ thống phần mềm tương tác tự nhiên, góp phần thúc đẩy phát triển, ứng dụng ngành công nghệ thông tin thiết kế, chế tạo robot Bài báo trình bày việc thiết kế robot thơng minh, hình dáng giống người thuộc đề tài khoa học công nghệ cấp quốc gia mã số KC4.0.04/19-25, với mục tiêu robot hỗ trợ dạy học tiếng Anh trường tiểu học Đối tượng phương pháp nghiên cứu Tính tốn, thiết kế robot thơng minh hình dáng giống người dùng hỗ trợ giảng dạy tiếng Anh trường tiểu học dựa sở nghiên cứu, tích hợp kiến thức từ lĩnh vực khoa học khác Trước hết, nghiên cứu giáo dục tiếng Anh tiểu học, tâm sinh lý trẻ em tiểu học, chương trình tiếng Anh Bộ Giáo dục Đào tạo, hoạt động dạy học tiếng Anh lớp học, giải pháp để nâng cao chất lượng dạy học tiếng Anh Tiếp đến nghiên cứu, ứng dụng, phát triển khoa học công nghệ thiết kế, chế tạo robot, từ đưa phương pháp, cơng cụ, chương trình, kịch sử dụng robot hỗ trợ dạy học tiếng Anh cho giáo viên học sinh nhằm nâng cao chất lượng học ngoại ngữ học sinh Robot thơng minh hình dáng giống người nghiên cứu, phát triển nhằm đưa vào phục vụ người đời sống hàng ngày nhiều lĩnh vực khác Các robot thiết kế đa dạng theo mức độ tinh vi, phức tạp độ thơng minh khác Các loại robot có hình dáng hoàn toàn giống người, di chuyển chân nghiên cứu chế tạo như: ASIMO [2], NAO [3], HPR-4C [4] Bản thiết kế hệ thống robot ASIMO thể hình Tác giả liên hệ: Email: sonld@mta.edu.vn 64(6) 6.2022 35 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ /Kỹ thuật điện, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật thông tin Researching and designing an intelligent humanoid robot for teaching English language Dinh Son Le*, Huy Hung Ha, Dinh Quan Nguyen, Van An Tran, The Hung Nguyen Military Technical Academy Received January 2022; accepted 18 February 2022 Bên cạnh đó, loại robot hình dáng giống người có thiết kế di chuyển nhờ mơ đun di chuyển dạng bánh xe Twendy-One [5], Pepper [6], Armar [7], Aila [8]… Thiết kế tổng thể robot Twendy-One thể hình Hệ thống điện robot thơng minh hình dáng giống người phức tạp, chúng thường có lượng lớn bậc tự phận khác nhau, đồng thời mật độ thiết kế thiết bị cao Các thiết bị bao gồm cấu chấp hành, cảm biến, mạch điều khiển, truyền thơng, máy tính xử lý thuật tốn nhận dạng mơi trường, người, âm hình ảnh Abstract: This article presents the design of the mechatronic system for an intelligent humanoid robot, which is employed for teaching the English language The robot’s appearance looks like a boy, at 1.2 m tall and 40 kg weight The robot consists of an upperbody with 21 degrees of freedom, a head, two arms, two hands, a ribcage; and a mobile platform with three omnidirectional wheels The control system consists of a computer that controls the entire operation of the robot, including motion planning, voice recognition and synchronization, face recognition, gestures, receiving commands from the remote control and monitoring station, receiving signals from microphones, cameras, receiving and sending signals to the mobile module controller and the upper body controller Microphones, speakers and cameras are located at the head and chest of the robot to perform voice communication and image acquisition functions A touch screen is arranged in front of the robot’s chest allowing the robot to interact with people and display the necessary information The robot can communicate with people by voice, perform operations such as greetings, expressing emotions, performing dances, singing, applications for supporting English language teaching in primary schools and has extensible for many other practical applications Hình Thiết kế hệ thống robot Twendy-One [5] Thông số kỹ thuật hệ thống robot Twendy-One thể bảng Bảng Thông số kỹ thuật hệ thống robot Twendy-One Tên thông số Tổng số bậc tự Tay Bàn tay Cổ Bụng Cơ cấu di chuyển Khối lượng Cảm biến lực trục Keywords: English teaching robot, humanoid robot, intelligent service robot Cảm biến tiếp xúc Camera Cảm biến siêu âm Tốc độ di chuyển Tải lớn cổ tay Số điều khiển Classification number: 2.2 Giá trị 47 + bánh di động Omni 14 [dof] (7x2) 26 [dof] (13x2) [dof] [dof] bánh đa hướng Omni 111 kg Tổng 13 cảm biến (4 tay, cổ tay, đầu, bụng, đế) Tổng 562 điểm (241 điểm bàn tay, 54 điểm tay, 26 điểm bụng) 12 xung quanh đế 0,75 m/s 34 kg (Pentium M 1,8 GHz) Trong phạm vi nghiên cứu, cấu trúc robot chọn để thiết kế dạng robot hình dáng giống người phần đầu, cổ, thân, cánh tay, bàn tay mô đun di chuyển bánh xe đa hướng Nội dung nghiên cứu Thiết kế hệ thống điện robot Hình Thiết kế hệ thống robot ASIMO [2] ĐK: điều khiển 64(6) 6.2022 Kích thước hình dáng phận robot thiết kế dựa tỷ lệ kích thước giải phẫu thể người, có hiệu chỉnh cho phù hợp với robot Ở phần thân trên, bậc tự robot lựa chọn tính tốn để đảm bảo robot thao tác, biểu diễn gần giống với hoạt động người Ở phần thân 36 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ /Kỹ thuật điện, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật thông tin dưới, mô đun di động dạng bánh đa hướng chọn để đảm bảo khả di chuyển linh hoạt phẳng không gian hẹp nhà Thiết kế robot đảm bảo hài hịa cân chức năng, hình dáng, công suất, trọng lượng, khả chế tạo robot Phần thân robot gồm đầu cánh tay có đủ số bậc tự để đảm bảo thao tác, biểu đạt, biểu diễn hoạt động hỗ trợ dạy học tiếng Anh Phần di chuyển đảm bảo linh hoạt, có khả phát tránh chướng ngại vật Robot tích hợp thiết bị cảm biến để tương tác với người giọng nói, hình ảnh, đáp ứng yêu cầu hỗ trợ giảng dạy tiếng Anh cho trẻ em cách hiệu Trong trình làm việc, robot có tương tác với người nên chúng thiết kế để đảm bảo an toàn cho người sử dụng Robot có cảm biến để tránh va chạm với người, phận robot thiết kế để khơng gây nguy hiểm cho người sử dụng Ngồi ra, robot thiết kế theo mơ đun hóa để dễ dàng thay thế, phát triển, nâng cấp thiết bị tính mà khơng cần thiết kế chế tạo lại nhiều phận Thiết kế tổng thể robot: học sinh tiểu học có độ tuổi từ đến 11, chiều cao trung bình từ 110 đến 150 cm, cân nặng từ 20 đến 42 kg Do vậy, kích thước hình dáng bên ngồi robot tính tốn, thiết kế tương đương với kích thước hình dáng học sinh tiểu học nhằm đảm bảo phù hợp thân thiện robot tương tác với học sinh Ngoài ra, tâm lý học sinh tiểu học tò mò, hiếu động, khả tập trung học tập không cao nên thiết kế robot đảm bảo hấp dẫn an toàn Robot thiết kế có ngoại hình giống cậu bé, cao khoảng 1,2 m, khối lượng khoảng 40 kg Robot bao gồm phần thân giống người thân mô đun di động Phần thân có tổng cộng 21 bậc tự do, bao gồm thân trên; cánh tay, cánh tay có bậc tự do; bàn tay, bàn tay có bậc tự do; đầu có bậc tự Mơ đun di động có bánh xe đa hướng để robot di chuyển tự mặt phẳng nằm ngang Thiết kế tổng thể robot thể hình ổn định di chuyển Phần khung kết cấu robot thiết kế nhơm hợp kim, có khoét lỗ để giảm khối lượng Các chi tiết ngoại hình, vỏ thiết kế để chế tạo công nghệ in 3D Thiết kế phần thân mô đun di chuyển robot: mô đun di động cho phép robot di chuyển tương tác với mơi trường người Tính linh hoạt di động mô đun di động phụ thuộc vào loại bánh xe việc bố trí bánh xe Các mơ đun di động sử dụng bánh xe đa hướng (như mecanum, omni) để di chuyển theo hướng mà robot thực lái quay vòng với bánh xe thông thường Các mô đun di động dùng bánh đa hướng thường sử dụng để tăng cường khả di động nhà robot Mô đun di động robot thiết kế có bánh đa hướng, dẫn động động DC servo có gắn với hộp giảm tốc hành tinh, nhờ bánh đa hướng mà robot di chuyển linh hoạt theo hướng khác Nguồn mạch điều khiển mô đun di chuyển bố trí bên đế mơ đun di chuyển Để lập đồ đường đi, tránh chướng ngại vật, đảm bảo an tồn tránh va chạm, xung quanh mơ đun di chuyển trang bị cảm biến quét lade, hồng ngoại, siêu âm tiếp xúc (hình 4) Hình Thiết kế phần thân mô đun di chuyển Hình Thiết kế phần di chuyển Thiết kếthân phần đầu robot:và đầu mô robot đun thiết kế tạo hình với đủ phận như: mắt, mũi, miệng, tai Đôi mắt tâm điểm khuôn mặt, thể thông điệp vàđầu biểu cảm quan trọng robot thiếtthiết kế vớikế đèn Thiết kế phần robot: đầuMắt robot tạoLED, hình vớithay đổi hình ảnh hiển thị theo trạng thái biểu cảm người Các camera bố trí bên mắt mũi, robot tạimiệng, vị trí quan giống mắttâm người.điểm Để lấy tín hiệu âm đủ phậntrong như: mắt, tai.sátĐôi mắt phục vụ cho việc nhận dạng đồng giọng nói, mạch microphone khuôn mặt, thể thông điệp biểu cảm quan trọng địnhhiện hướng âm bố trí đầu robot Ngồi ra, thiết kế cịn dành khơng gian đầu robot để bố trí thiết bị nâng cấp thêm cần thiết Mắt robot thiết kế với đèn LED, thay đổi hình ảnh Thiết kế phần đầu robot hình dáng giống người thể hình hiển thị theo trạng thái biểu cảm người Các camera Hình Thiết kế phần mơ đun di bố trí bên mắt robot tạithân cácdưới vị trí quan sátchuyển giống Thiết kế phần đầu robot: đầu robot kế tạo hình với đủ phận mắt người Để lấy tín hiệu âm phục vụ cho việcthiết nhận dạng như: mắt, mũi, miệng, tai Đôi mắt tâm điểm khuôn mặt, thể thông đồng giọng nói, cáctrọng microphone hướng âmLED, thay đổi điệpmột biểumạch cảm quan Mắt robot đượcđịnh thiết kế với đèn hình ảnh thị robot theo trạngNgồi thái biểura, cảmthiết camera bố trí bên bố trí đầuhiển kếngười cịn Các dành mắt robot vị trí quan sát giống mắt người Để lấy tín hiệu âm khơng gian đầu robot để bố trí thiết bị nâng cấp thanhkếphục vụ cho việc nhận dạng đồng giọng nói, mạch microphone Hình Thiết đầu robot định hướng âm bố trí đầu củanhất robot Ngồi ra, thiết kế cịn dành thêm cần thiết.Đầu Thiết kế có phần hình robot bậcđầu tự do.robot Trong đó, bậc tựdáng thứ giống cho người phép thực gian quanh trục đầu cổ robot để cósátthể bố quanh trí cácđểthiết bị nâng cửkhông động xoay quan xung mở rộng tầm cấp nhìn;thêm bậc cần thiết thể hiệnhóa hình tự thứ Thiết hai cho có thểhình ngẩng gật đầu,người nhìn lên vàthể nhìn xuống; bậc5.tự kếphép phầnrobot đầu robot dáng giống hình thứ ba cho phép đầu robot lắc sang trái phải Hình Thiết kế tổng thể robot Hình 3.Các Thiếtthiết kế tổng thể lượng robot lớn hầu hết bố trí sàn mơ đun di chuyển để bị có khối trọng robot vị trílớn thấp có thể, đảm bảo ổn định di chuyển Phần Cáctâm thiếtcủa bị có khốiởlượng hầunhất hết bố trí sàn mơsựđun Thiết kế đầu robot khung kết cấu robot thiết kế nhơm hợp lỗ đầu để Hình giảm Hìnhcó5.kht Thiết kế robot di chuyển để trọng tâm robot vị trí thấp có thể, đảm bảo kim, Đầu robot có bậc tự Trong đó, bậc tự thứ cho phép thực khối lượng Các chi tiết ngoại hình, vỏ thiết kế để chế tạo cơng nghệ hóa cử động xoay quanh trục cổ quan sát xung quanh để mở rộng tầm nhìn; bậc in 3D tự thứ hai cho phép robot ngẩng gật đầu, nhìn lên nhìn xuống; bậc tự thứ ba cho phép đầu robot lắc sang trái phải Thiết kế phần thân mô đun di chuyển robot: mô đun di động cho phép robot di chuyển tương tác với môi trường người Tính linh hoạt di động 37 64(6) vào 6.2022 mô đun di động phụ thuộc loại bánh xe việc bố trí bánh xe Các mơ đun di động sử dụng bánh xe đa hướng (như mecanum, omni) để di chuyển theo hướng mà robot thực lái quay vòng với bánh xe thông thường Các mô đun di động dùng bánh đa hướng thường sử Khoa học Kỹ thuật Công nghệ /Kỹ thuật điện, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật thơng tin Đầu robot có bậc tự Trong đó, bậc tự thứ cho phép thực hóa cử động xoay quanh trục cổ quan sát xung quanh để mở rộng tầm nhìn; bậc tự thứ hai cho phép robot ngẩng gật đầu, nhìn lên nhìn xuống; bậc tự thứ ba cho phép đầu robot lắc sang trái phải bàn tay cao độ phức tạp lớn Trong thiết kế, bàn tay robot thiết kế có bậcrobot tự do, gồm bậc tự Thiết kế bàn tay robot: bàn3tay giống bàn tay người phận có thiết kế khó phức tạp hoạtcủa bàn bàn tay ngón bậc tự cácvàkhớp trênĐộ cáclinh ngón tay.càng Bàncao độ phức tạp lớn Trong thiết kế, bàn tay robot thiết kế có bậc tự do, gồm tay robot đơncáigiản cho các ngón nhỏ bậc tựthiết ởkế ngón hóa bậc tự ởcách khớp ngón bàn tay Bàn tay robot đơn tay giảnrobot hóa cáchđóng cho nhỏ chụm lại Với thiết kế chụm lại Với thiết kếthiết này,kếbàn mở,ngón thực này, bàn tay robot đóng mở, thực thao tác đơn giản co, duỗi, cầm, thao tácnắm đơn(hình giản8).như co, duỗi, cầm, nắm (hình 8) Thiết kế phần thân robot: khung kết cấu phần thân có dạng hình chữ nhật gắn chắn vào eo trên, phận khác cánh tay, đầu, thiết bị điện điều khiển lắp khung Phần ngực bao gồm hình tương tác bố trí trước ngực để hiển thị trạng tháikết Thiết kế phần thân thông củatin robot: khung cấu phần thân có dạng hình robot thơng tinchữ giúp tácvào vớitấmcon nhậtcho đượcviệc gắn tương chắn eo người trên, Máy phận khác cánh tay, đầu, bị điện điềunguồn, khiển khung tính điều khiển trungthiết tâm, mạch hiểnlắpthịtrênnguồn, quạtPhần tản ngực bao gồm hình tương bố trí trước ngực để hiển thị thông tin trạng thái robot thông nhiệt, loa, nút dừng tác khẩn cấp bố trí ngực tin giúp cho việc tương tác với người Máy tính điều khiển trung tâm, mạch bụng robot Để phát tượng, cácnhiệt, cảmloa, biến nguồn, hiểncác thị đối nguồn, quạt tản nút siêu dừng âm khẩn cấp bố trí đặt ngực ngực bụngvàcủa robot (hình 6) bụng robot Để phát đối tượng, cảm biến siêu âm đặt ngực bụng robot (hình 6) Thiết kế phần thân robot: khung kết cấu phần thân có dạng hình chữ nhật gắn chắn vào eo trên, phận khác cánh tay, đầu, Hình Thiết bàn tay robot thiết bị điện điều khiển lắp khung Phần ngực bao gồm mànHình hình tương Thiết kế bàn taykếrobot Thiết kế hệ thống điều khiển robot tác bố trí trước ngực để hiển thị thơng tin trạng thái robot thông Thiết điều minh khiểngiống củangười robotbao gồm nhiều phận mô đun di chuyển, tin giúp cho việc tương tác với người Máy tính điều khiển trung tâm, mạchkế hệ thống Robot thông nguồn, hiển thị nguồn, quạt tản nhiệt, loa, nút dừng khẩn cấp bố trí cánh tay, bàn tay, cổ, Hệ thống điều khiển robot hệ thống có tính Robot minh người baophải gồm phận mô phức tạp, tíchgiống hợp cao, địi hỏi đạtnhiều nhiều tiêu chí kỹ thuật đồng thời như: ngực bụng robot Để phát đối tượng, cảm biến siêu âm đặt tạithơng đảm bảo tích hợp hệ bàn thốngtay, cổ máy tính nhúng đảm nhiệm việc giao tiếp tiếng đun di chuyển, cánh tay, Hệ thống điều khiển ngực bụng robot (hình 6) Hình Thiết kế phần thân nói, xử lý ảnh kết hợp với hành động; điều khiển chuyển động hệ Hình Thiết kế phần thân robot mộtthống hệ thống tínhcơphức tạp,khác tíchnhau; hợp xử cao, địi hỏi phải có nhiềucó động dẫn động lý tất tín hiệu khác Thiết kế cách tay robot: cánh tay phận quan trọng từ cáctiêu cảm chí biến;kỹ đảm bảo đồng truyền tiếpbảo nhanh hợp xác, khả kế đạt nhiều thuật thờithơng như:giao đảm tích thiếtcánh kế robot thơng hình dáng giống người, số bậc tự taytriển, đồng thời phải gọn nhẹ an toàn Thiết kế cánh taytrong robot: tay mộtminh phận thừacánh phát hệ thống máy tính nhúng đảm nhiệm việc giao tiếp tiếng định tính linh hoạt Để đáp ứng khả hoạt động không gian quan trọng thiết kế robot thơng minh hình dáng giống Hình mơ tả thiết kế sơ hệ thống điều khiển robot bao gồm máy thao tác, cánh tay cần có bậc tự Thiết kế cánh tay cầnnói, đảmxử bảolýkhối lượng nhỏ, ảnh kết hợp với hành động;toàn điều chuyển tính có chức điều khiển khiển hoạt động củamọi robot tính tốn chuyển người, số bậc tự cánh tay định tính linh hoạt mơ men qn tính thấp độ cứng cao Do vậy, kết cấu cánhcủa tay robot chủ yếu độnghệ cho phận động robot, xử lý tương tác khác tiếng nói, nhận động thống có nhiều dẫn động nhau; xửdạng hình ảnh, nhận Để đáp ứng khả năngđược hoạt gian nhẹ, thaođộtác, lệnh từ điều khiển từ xa, thu nhận tín hiệu từ microphone, cameara làmđộng vật liệu khơng có khối lượng bềncánh đảm bảo Trong bậc tựmệnh lý tất tín hiệu khác từ cảm biến; đảm bảo khiển cho điều giao tiếp TCPROS/UDPROS nhận gửi tín hiệu điều tay cần có bậc tự Thiết kế cánh taytựcần khối lượng cánh tay robot có bậc ởđảm khớp bảo bả vai, bậc tự khớp khuỷu tay vàthông bậcqua tự khiển phần thân truyền thông giao tiếp nhanh xác, khả kế thừa tay.độ Mỗicứng bậc tựcao động DC servo Việc tính tốn khớp cổ nhỏ, mơ men tính Do dẫn vậy,động kếtbởi cấumộtcủa Hìnhqn Thiết kế thấp phần thân mô men động tiến hành dựa vào việc tính thơng độngđồng lực học nhưphải gọn nhẹ an toàn phát số triển, thời cánh tay robot chủ yếu làm vật liệu có khối lượng nhẹ, Thiết kếmơcách robot: tay khớp, mộtvịtrong phận quan trọng mentay quán tính cánh trí khối tâm thơng qua phần mềmnhất thiết kế, kết hợp độ bền đảm bảo bậc tựminh robot có tự thiếtTrong kếvới robot thơng hình dáng giống người, số cánh bậc củađược cánh tay Hình 9hiện mơở tả thiết tốc độ quay lớn cáccánh khớp.tay Thiết kế tay robot thể hình kế sơ hệ thống điều khiển robot địnhbả tính linh1hoạt Để đápkhuỷu ứng khảtay động không gian bậc tự khớp vai, bậccủa tự khớp vàhoạt bậc tựtrongbao gồm máy tính có chức điều khiển tồn hoạt động cầntự có bậc tự Thiết kế cánh đảm bảo lượng nhỏ, khớpthao cổ tác, tay.cánh Mỗitaybậc dẫn động tay mộtcầnđộng khốirobot tính tốn chuyển động cho phận robot, xử mô men quán tính thấp độ cứng cao Do vậy, kết cấu cánh tay robot chủ yếu DC servo.được Việclàmtính tốn mơ men động tiến hành dựa lý tương tác tiếng nói, nhận dạng hình ảnh, nhận mệnh lệnh từ vật liệu có khối lượng nhẹ, độ bền đảm bảo Trong bậc tự vào việc tính thơngcósố động lựcở khớp học mơ1 bậc mentự qn tính củatay vàđiều cánhcác tay robot bậc tự bả vai, khớp khuỷu bậckhiển tự từ xa, thu nhận tín hiệu từ microphone, cameara khớp, ởvịkhớp trí khối phần kế,động kếtcơhợp Mỗithông bậc tự qua dẫnmềm động thiết DCvới servo Việc tínhqua tốn giao tiếp TCPROS/UDPROS nhận gửi tín hiệu điều cổ tay.tâm thông mô lớn men động tiến hành dựakế vào việc tay tính robot thơng số động lực học tốc độ quay củacơcác khớp Thiết cánh khiển cho điều khiển phần thân men quán tính khớp, vị trí khối tâm thông qua phần mềm thiết kế, kết hợp thể ởmơ hình với tốc độ quay lớn khớp Thiết kế cánh tay robot thể hình Hình Thiết kế cánh tay robot Hình Thiết kế cánh tay robot Hình Thiết kế cánh tay robot Thiết kế bàn tay robot: bàn tay robot giống bàn tay người phận có thiết kế khó phức tạp Độ linh hoạt 64(6) 6.2022 đồ phần cứng hệ thống điều khiển Hình Sơ ĐC: động 38 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ /Kỹ thuật điện, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật thông tin Bộ điều khiển phần thân gồm máy tính đảm nhiệm việc điều khiển mô đun di động, bao gồm việc nhận xử lý liệu từ cảm biến quét lade, định vị, định hướng, cảm biến an toàn phát chướng ngại vật, đồng thời điều khiển động DC servo dẫn động bánh xe thông qua drivers Bộ điều khiển phần thân đảm nhận việc điều khiển phần thân robot, bao gồm việc nhận xử lý tín hiệu từ cảm biến phát chướng ngại vật ngực bụng robot, cảm biến cân bằng, tiếp xúc; điều khiển 21 động cánh tay, bàn tay cổ robot, đồng thời hiển thị trạng thái robot Robot cịn có microphone, loa camera bố trí đầu ngực để thực chức giao tiếp tiếng nói, thu thập xử lý hình ảnh Các thiết bị kết nối với máy tính chủ ngực robot Một hình cảm ứng bố trí trước ngực robot để hiển thị phần mềm giao tiếp, điều khiển, tương tác người robot, trạng thái robot Hệ thống điều khiển robot bao gồm trạm máy tính điều hành, giám sát tay cầm điều khiển từ xa Hệ thống nguồn điện robot cung cấp lượng cho robot hoạt động liên tục tiếng đồng hồ, có khả tự bảo vệ ngắt nguồn xảy cố để đảm bảo an toàn Sản phẩm nghiên cứu Phiên robot thiết kế báo chế tạo, lắp ráp thử nghiệm Các thông số kỹ thuật quan trọng robot thể bảng Bảng Thông số kỹ thuật robot Hình 10 Thử nghiệm robot tương tác với trẻ em tiếng Anh hóa, từ cho phép nâng cấp, phát triển sản phẩm theo định hướng ứng dụng khác Một hướng thiết kế, chế tạo để tăng tính robot Khớp hơng eo robot thêm bậc tự do, cho phép robot cúi người, di chuyển phần thân linh hoạt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]vhttps://studiolab.ide.tudelft.nl/studiolab/almahmud/files/2011/05/209-0015 Thông số Giá trị Đơn vị tính pdf Kích thước robot (rộng x sâu x cao) 520x480x1260 mm Trọng lượng 40 kg Đầu (3 bậc tự do) [2] Masato Hirose, Kenichi Ogawa (2007), “Honda humanoid robots development”, Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 365, DOI: 10.1098/rsta.2006.1917 Cánh tay (6 bậc tự do) Bàn tay (3 bậc tự do) Mô đun di chuyển Mô đun Bánh Omni bánh Tốc độ di chuyển lớn 0,5 m/s Nguồn điện 24 VDC Trong trình thử nghiệm, hệ thống cơ, điện, điều khiển robot hoạt động ổn định, đáp ứng chức yêu cầu đề Hình 10 thể hình ảnh việc thử nghiệm robot tương tác tiếng Anh với trẻ em Kết luận Bài báo trình bày việc tính tốn, thiết kế chi tiết hệ thống điện robot thơng minh có hình dáng giống người, ứng dụng cho việc dạy học tiếng Anh cho học sinh tiểu học Robot thiết kế có hình dáng giống cậu bé, đảm bảo khả di chuyển, thực thao tác giống người Thiết kế tích hợp đầy đủ phần cứng hệ thống điện, điều khiển, hệ thống cảm biến, truyền thông Nghiên cứu đảm bảo việc thiết kế, chế tạo, mô đun 64(6) 6.2022 [3] David Gouaillier, et al (2009), "Mechatronic design of NAO humanoid", 2009 IEEE International Conference on Robotics and Automation, DOI:  10.1109/ ROBOT.2009.5152516 [4] Kenji Kaneko, et al (2011), "Humanoid robot HRP-4 - humanoid robotics platform with lightweight and slim body", 2011 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, DOI: 10.1109/IROS.2011.6094465 [5] Hiroyasu Iwata, Shigeki Sugano (2009), "Design of human symbiotic robot Twendy-One", 2009 IEEE International Conference on Robotics and Automation, DOI: 10.1109/ROBOT.2009.5152702 [6]vTanaka Fumihide, et al (2015), "Pepper learns together with children: Development of an educational application", 2015 IEEE-RAS 15th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids), DOI:  10.1109/ HUMANOIDS.2015.7363546 [7] A Albers, et al (2006), "Upper body of a new humanoid robot - the design of Armar III", 2006 6th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots, DOI: 10.1109/ICHR.2006.321289 [8] Johannes Lemburg, et al (2011), "AILA - design of an autonomous mobile dual-arm robot", 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation, DOI: 10.1109/ICRA.2011.5979775 39

Ngày đăng: 04/01/2023, 10:55

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN