GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÁNH TAY MÁY
KHÁI NIỆM VỀ CÁNH TAY MÁY
1.1.1 Giới thiệu chung về robot công nghiệp a) Khái niệm về robot công nghiệp
Robot công nghiệp (Industrial Robot – IR) là loại robot có đặc điểm riêng biệt về cấu trúc, chức năng, đã được thống nhất hóa, thương mại hóa rộng rãi
Kỹ thuật tự động hóa trong công nghiệp đã phát triển mạnh mẽ, không chỉ tự động hóa các quá trình vật lý mà còn cả các quy trình xử lý thông tin Sự tích hợp này bao gồm công nghệ sản xuất, kỹ thuật điện, điện tử và kỹ thuật điều khiển tự động, trong đó có việc sử dụng máy móc và vi mạch lập trình để thực hiện tự động hóa.
Hiện nay trong công nghiệp tồn tại ba dạng tự động hóa là: tự động hóa cứng, tự động hóa khả trình và tự động hóa linh hoạt
Robot công nghiệp có 2 đặc trƣng cơ bản:
Thiết bị vạn năng này được tự động hóa theo chương trình, cho phép lập trình lại để linh hoạt và khéo léo thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau.
+ Được ứng dụng trong những trường hợp mang tính công nghiệp đặc trưng, như vận chuyển nguyên vật liệu, lắp ráp, đo lường v.v
Robot công nghiệp, với khả năng lập trình lại, là thiết bị tự động hóa quan trọng trong các hệ thống sản xuất linh hoạt Chúng ngày càng trở thành phần không thể thiếu trong các tế bào sản xuất Kết cấu cơ bản của robot công nghiệp bao gồm nhiều thành phần chính, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Một robot công nghiệp đƣợc cấu thành bởi các hệ thống sau: tay máy, cơ cấu chấp hành, hệ thống điều khiển
Tay máy là một cơ cấu cơ khí bao gồm các khâu và khớp, tạo thành cánh tay để thực hiện các chuyển động cơ bản Cổ tay mang lại sự khéo léo và linh hoạt, trong khi bàn tay hoặc tay kẹp thực hiện các thao tác trực tiếp trên đối tượng.
Cơ cấu chấp hành đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra chuyển động cho các khâu của tay máy Nguồn động lực cho các cơ cấu này có thể đến từ nhiều loại động cơ khác nhau, bao gồm động cơ điện, thủy lực, khí nén hoặc sự kết hợp giữa chúng.
+) Hệ thống điều khiển: hiện nay thường là máy tính để giám sát và điều khiển hoạt động của robot
1.1.2 Cánh tay máy 4 bốn bậc tự do
Cánh tay máy 4 bậc tự do là một loại robot công nghiệp, được thiết kế với kiểu khớp cổ tay tương tự như tay người, mang lại khả năng linh hoạt và chính xác trong các ứng dụng công nghiệp.
Cánh tay máy 4 bậc tự do có cấu trúc tương tự như robot công nghiệp, bao gồm ba hệ thống chính: tay máy, cơ cấu chấp hành và hệ thống điều khiển Tuy nhiên, do đây là mô hình nghiên cứu, hệ thống điều khiển của nó được điều khiển bằng board Arduino, giúp sinh viên tìm hiểu cơ bản về cách vận hành và điều khiển cánh tay công nghiệp.
1.1.3 Một số cánh tay máy hiện nay
Hiện nay, có nhiều loại cánh tay máy khác nhau, bao gồm cánh tay máy kiểu tọa độ đề các, cánh tay máy kiểu tọa độ trục, cánh tay máy kiểu cầu, cánh tay máy kiểu SCARA, cánh tay máy kiểu tay người, cánh tay máy khớp cổ tay và nhiều kiểu cánh tay máy khác.
Hình 1 1: Cánh tay máy tọa độ đề các Hình 1 2: Cánh tay máy tọa độ trục
Hình 1 3: Cánh tay máy cầu Hình 1 4: Cánh tay máy SCARA
C ÁC KIỂU ĐIỀU KHIỂN CÁNH TAY ROBOT
Có hai phương pháp điều khiển cánh tay robot: điều khiển hở và điều khiển kín Điều khiển hở sử dụng truyền động bước, như động cơ điện hoặc thủy lực, với quãng đường hoặc góc dịch chuyển tỷ lệ thuận với số xung điều khiển, tuy đơn giản nhưng có độ chính xác thấp Ngược lại, điều khiển kín, hay còn gọi là điều khiển servo, sử dụng tín hiệu phản hồi vị trí để nâng cao độ chính xác Trong điều khiển servo, có hai kiểu chính là điều khiển điểm - điểm và điều khiển theo đường.
Điều khiển điểm là phương pháp di chuyển từ điểm này đến điểm khác theo đường thẳng với tốc độ cao, chỉ hoạt động tại các điểm dừng Kiểu điều khiển này thường được áp dụng trong các cánh tay robot cho các ứng dụng như hàn điểm, vận chuyển, tán đinh và bắn đinh.
Điều khiển theo đường cho phép di chuyển theo quỹ đạo bất kỳ với tốc độ có thể điều chỉnh Kiểu điều khiển này thường được áp dụng trong các ứng dụng như cánh tay máy hàn hồ quang và phun sơn.
G IỚI THIỆU VỀ BOARD MẠCH ĐIỀU KHIỂN A RDUINO
1.3.1 Khái niệm chung về Arduino
Arduino đã trải qua sự mở rộng mạnh mẽ trong những năm gần đây, với sự tham gia của nhiều nhà sản xuất và nhà phân phối toàn cầu Để kết nối và lập trình cho Arduino, người dùng cần sử dụng phần mềm Arduino IDE.
Arduino là một bo mạch cho phép lập trình dễ dàng với nhiều loại mạch, bộ công cụ và shield Shield là các mô-đun mở rộng giúp bổ sung tính năng cho Arduino, thường đi kèm với thư viện lập trình tương ứng, hỗ trợ thực hiện các dự án một cách thuận tiện.
Khi lập trình với board Arduino, việc trao đổi thông tin trên các diễn đàn trở nên dễ dàng nhờ vào cộng đồng Arduino phát triển mạnh mẽ, không chỉ trong nước mà còn trên toàn cầu.
Arduino là một lựa chọn tiết kiệm chi phí, với giá cả phải chăng so với các nền tảng vi điều khiển khác Phiên bản rẻ nhất của mô-đun Arduino có thể được lắp ráp thủ công, trong khi các mô-đun lắp sẵn cũng có giá trị thấp hơn nhiều so với các mô-đun tích hợp khác.
Môi trường lập trình Arduino (IDE) được thiết kế đơn giản và rõ ràng, giúp người mới bắt đầu dễ dàng sử dụng, đồng thời vẫn cung cấp đầy đủ tính linh hoạt cho những người dùng nâng cao.
Phần mềm Arduino IDE là một công cụ mã nguồn mở, cho phép lập trình viên có kinh nghiệm mở rộng và tùy chỉnh Ngôn ngữ lập trình có thể được mở rộng thông qua các thư viện C++, và những ai muốn tìm hiểu sâu hơn có thể chuyển sang ngôn ngữ lập trình AVR-C mà Arduino dựa vào Ngoài ra, người dùng cũng có thể tích hợp mã AVR-C trực tiếp vào các chương trình Arduino Tuy nhiên, Arduino cũng tồn tại một số nhược điểm cần lưu ý.
Để đảm bảo hoạt động hiệu quả trong môi trường khắc nghiệt, thiết bị rất dễ bị nhiễu và treo Do đó, việc áp dụng các biện pháp chống nhiễu là cần thiết, mặc dù điều này có thể làm cho cấu trúc phần cứng trở nên phức tạp hơn.
1.3.2 Ứng dụng của Arduino trong đời sống
Arduino đã trở thành lựa chọn phổ biến cho hàng ngàn dự án và ứng dụng nhờ vào tính đơn giản và dễ sử dụng Phần mềm của Arduino không chỉ thân thiện với người mới bắt đầu mà còn đủ linh hoạt để đáp ứng nhu cầu của người dùng nâng cao.
Giáo viên và sinh viên có thể sử dụng công cụ khoa học chi phí thấp để minh họa các nguyên lý hóa học và vật lý, đồng thời khám phá lập trình và robot.
Nhạc sĩ và nghệ sĩ thường sử dụng công cụ này để cài đặt và thử nghiệm các nhạc cụ mới, trong khi các nhà sản xuất tận dụng nó để phát triển nhiều dự án khác nhau.
1.3.3 Một số board Arduino trên thị trường hiện nay
Một số loại board Arduino hiện nay: Arduino Uno R3, Arduino Micro, Arduino nano, Arduino Leonardo, Arduino pro mini, Arduino Mega, Arduino Due v.v
Sau đây là một số hình ảnh về từng loại Arduino:
Hình 1 7: Arduino Uno R3 Hình 1 8: Arduino Micro
Hình 1 9: Arduino Nano Hình 1 10: Arduino Leonardo
Hình 1 11: Arduino Pro Mini Hình 1 12: Arduino Mega
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY
T HIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ CHO CÁNH TAY MÁY
Để thiết kế phần cơ khí cho cánh tay máy, tác giả áp dụng phương pháp Denavit-Hartenberg (DH) nhằm thiết lập mối quan hệ giữa tọa độ của vật rắn và tọa độ các khớp của cánh tay máy.
2.1.1 Phương pháp denavit-hartenberg (dh)
Phương pháp Denavit-Hartenberg (DH) là một công cụ quan trọng trong việc mô tả các điều kiện động học và tính toán động học cho các cơ cấu không gian, đặc biệt trong cơ học các cơ cấu và kỹ thuật robot Phương pháp này sử dụng ma trận 4x4 để biểu diễn vị trí, điểm định vị và hướng quay của vật rắn, đồng thời áp dụng các tham số Denavit-Hartenberg tối thiểu để mô tả động học Mục tiêu của phương pháp là thiết lập mối quan hệ giữa tọa độ của vật rắn và tọa độ các khớp của cánh tay máy, với mỗi trục khớp được coi là một trục tọa độ, được gọi là trục z.
Hình 2 1: Cách xác định trục trong phương pháp Denavit-hartenberg
Hình 2.1 minh họa hai vật rắn kề nhau trong một hệ cơ học, cùng với các hệ tọa độ được xác định theo phương pháp Denavit-Hartenberg (DH) Các hệ tọa độ này được lựa chọn dựa trên các quy tắc cụ thể nhằm đảm bảo tính chính xác và nhất quán trong mô hình hóa.
Quy tắc 1: Gốc tọa độ của hệ (KS) i nằm ở giao điểm giữa của đường pháp tuyến chung của các khớp i và i+1 với trục khớp i+1
Quy tắc 2: Hướng của hệ (KS)i được chọn sao cho:
- Trục z hướng theo trục khớp (i+1);
- Trục x hướng theo đường pháp tuyến chung kéo dài;
- Trục y đƣợc chọn sao cho xyz tạo thành hệ tọa độ thuận
Vị trí của hệ quy chiếu (KS) i so với hệ (KS) i-1 đƣợc xác định bởi bốn tham số
Denavit – Hartenberg (θ, a, α, d) là phương pháp xác định các tham số cần thiết để mô tả cấu trúc của robot Trong đó, θ i là góc quay quanh trục z i – 1, a i là độ dài của pháp tuyến chung, α i là góc quay quanh trục x i, và d i là dịch chuyển dọc trục z i – 1 Để áp dụng phương pháp DH một cách chính xác, cần nắm vững một số quy tắc bổ sung liên quan đến việc chọn trục và gốc tọa độ.
Trong kỹ thuật, khi áp dụng các khớp một bậc tự do, chúng ta cần chọn một trong bốn tham số Denavit-Hartenberg (DH) làm tọa độ suy rộng Đối với khớp quay, tham số θ i sẽ được chọn làm tọa độ suy rộng (q i = θ i), trong khi đối với khớp tịnh tiến, tham số d i sẽ được sử dụng làm hệ tọa độ suy rộng (q i = d i).
Các ký hiệu DH không phải lúc nào cũng duy nhất Khi hai trục khớp song song, sẽ xuất hiện nhiều đường pháp tuyến chung, dẫn đến việc d_i không xác định Trong trường hợp này, chúng ta có thể chọn d_i một cách chủ ý, và ưu tiên chọn d_i = 0.
- Khi hai trục khớp giao nhau thì α i = 0 Khi hai trục khớp vuông góc với nhau thì ta có α i = ±π/2
Khi lựa chọn hệ tọa độ cơ sở (KS)0 hoặc hệ tọa độ gắn vào khâu cuối (KS)N, cần lưu ý rằng hệ tọa độ này chưa được xác định hoàn toàn Điều này xảy ra vì trong trường hợp đầu tiên không có khâu trước nó, và trong trường hợp thứ hai không có khâu sau nó.
Trong hệ tọa độ cơ sở, trục z được chọn theo hướng trục khớp, trong khi các trục x0 và y0 có thể được xác định tùy ý Đối với hệ tọa độ gắn vào khâu cuối cùng (KS)N, gốc tọa độ cũng có thể được chọn tùy ý, nhưng thường thì gốc tọa độ được đặt tại điểm định vị của khâu thao tác Ngoài ra, trục xN được chọn theo một pháp tuyến của hệ tọa độ trước đó, trong khi các trục khác vẫn được xác định tùy ý.
2.1.2 Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế khung cơ khí và chọn động cơ a) Cơ cấu bậc tự do
Trong một cơ cấu máy, các bộ phận chuyển động tương đối được gọi là các khâu Để hình thành cơ cấu, các khâu phải được liên kết theo một quy cách nhất định, nhưng vẫn giữ khả năng chuyển động tương đối Bậc tự do của khâu là khả năng chuyển động độc lập với hệ quy chiếu; giữa hai mặt phẳng có ba bậc tự do (Tx, Ty, Qz), trong khi giữa hai khâu trong không gian có sáu bậc tự do (Tx, Ty, Tz, Qx, Qy, Qz).
Hình 2 2: Mô tả số bậc tự do của 1 vật trong không gian
Tác giả tiến hành nghiên cứu và thiết kế cánh tay máy với khả năng dịch chuyển vật theo nhiều bậc tự do Việc kết hợp các bậc tự do của từng khâu giúp nâng cao tính linh hoạt và hiệu quả trong quá trình hoạt động của cánh tay máy.
Hình 2 3: Mô hình cánh tay máy
Theo hình 2.3, cơ cấu ngón tay robot và cách vận hành của cánh tay được mô tả chi tiết Tác giả đã lập bảng 2.1, trình bày các khâu làm việc của một ngón tay robot trên mặt phẳng làm việc Các thông số được giới hạn trong khoảng 0° < < 180°; a i = const.
Bảng 2 1: Bảng thông số DH Khâu
Dựa vào bảng thông số động học DH, chúng ta có thể thiết lập phương trình động học cho cơ cấu thông qua ma trận DH Ma trận DH, ký hiệu là T i, được xác định bằng cách nhân các ma trận chuyển đổi thuần nhất liên quan đến biến đổi tịnh tiến và biến đổi góc quay.
Ta có phương trình động học sẽ được tính bằng tích ba ma trận D-H của các khâu đó là:
Ma trận là phương trình quan trọng để xác định cấu trúc của cánh tay máy, cho phép chúng ta điều khiển cánh tay máy thông qua phần mềm máy vi tính Sử dụng ma trận, chúng ta có thể tính toán momen và các lực cần thiết tác động lên cơ cấu của cánh tay máy Để thực hiện điều này, việc chọn cơ cấu chấp hành phù hợp, như động cơ servo RC MG995, là rất cần thiết.
Với những ưu điểm vượt trội, động cơ servo trở thành lựa chọn cần thiết cho việc tự động hóa trong đề tài khóa luận này Đặc biệt, servo RC MG995 đáp ứng đủ momen cần thiết, tối ưu hóa hiệu suất và phù hợp với mục tiêu nghiên cứu của tác giả.
Hình 2 4: Cấu tạo và điện áp hoạt động của động cơ servo RC MG995
Thông số kỹ thuật của động cơ servo MG995: Momen làm việc 13 (KG / cm), dòng điện hoạt động 100mA, nhiệt độ làm việc -30 60 , góc quay tối đa 180 ,
14 điện áp sử dụng từ 3 7.2V, tốc độ không tải là 0.17 giây/ 60 (điện áp 4.8V), tốc độ vận hành 0.13 giây/60 (điện áp 6V)
2.1.3 Thiết kế khung cơ khí cho cánh tay máy sử dụng phần mềm Inventor
Chúng tôi đã lựa chọn mica làm vật liệu chính cho dự án, nhờ vào độ cứng vừa phải, độ bền cao, trọng lượng nhẹ và khả năng gia công dễ dàng Hơn nữa, mica cũng có giá thành hợp lý hơn so với nhiều vật liệu khác, làm cho nó trở thành sự lựa chọn tối ưu cho việc chế tạo.
Hình 2 5: Nguyên vật liệu chính để chế tạo khung cơ khí cho cánh tay máy
T HIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂN
2.2.1 Lựa chọn phần mềm thiết kế
Hiện nay có rất nhiều phần mềm đƣợc dùng để thiết kế mạch ví dụ nhƣ:
OrCAD, Eagle CAD, Upvector, Altium Designer, KiCad và nhiều phần mềm khác nữa
Phần mềm Altium Designer là một ứng dụng tích hợp đầy đủ công nghệ và chức năng cần thiết cho việc phát triển sản phẩm điện tử hoàn chỉnh Nó hỗ trợ thiết kế hệ thống ở mức bo mạch và FPGA, phát triển phần mềm nhúng cho FPGA và các bộ xử lý rời rạc, cũng như bố trí mạch in hiệu quả.
Polychlorinated biphenyl (PCB) là một loại hóa chất độc hại Altium Designer tích hợp toàn bộ quy trình phát triển hệ thống trong một môi trường duy nhất, giúp người dùng quản lý hiệu quả mọi khía cạnh của quá trình này Khả năng này, kết hợp với quản lý dữ liệu thiết kế hiện đại, cho phép người sử dụng Altium Designer tạo ra nhiều sản phẩm điện tử thông minh hơn, với chi phí thấp hơn và thời gian phát triển ngắn hơn.
Với nhƣng ƣu điểm vƣợt trội của phần mềm Altium Designer, tác giả đã lựa chọn phần mềm này để thiết kế sơ mạch cho bộ điều khiển
2.2.2 Chọn bộ xử lý trung tâm và cơ cấu chấp hành
Tác giả đã chọn Arduino Pro Mini vì nó cung cấp đầy đủ chức năng tương tự như board Arduino UNO R3 Ưu điểm của bo mạch này là thiết kế nhỏ gọn, giúp thu hẹp mạch điều khiển mà vẫn đảm bảo các tính năng của Arduino UNO R3, đồng thời có giá thành rẻ hơn.
Board Arduino Pro Mini có nhược điểm so với board Arduino UNO R3 là cần phải nhấn nút reset đúng thời điểm mỗi khi nạp chương trình mới Để làm rõ sự tương đồng giữa hai board này, tác giả sẽ trình bày bảng so sánh sơ bộ về thông số kỹ thuật giữa Arduino Pro Mini và Arduino UNO R3.
Bảng 2 2: So sánh thông số kỹ thuật của Arduino Pro Mini và Arduino UNO R3
Thông số Arduino Pro Mini Arduino UNO R3
Vi điều khiển Atmega328P Atmega328P
Tần số hoạt động 8Hz hoặc 16Hz tùy chọn 16Hz
Số chân Digital I/O 14 chân trong đó 6 chân hõ trợ băm xung
14 chân trong đó 6 chân hõ trợ băm xung
Số chân Analog 8 chân 6 chân
Dòng ra tối đa trên mỗi chân I/O 40mA 40mA
Bộ nhớ flash 32KB 32KB
Hình 2 8: Sơ đồ chân và chức năng từng chân của Arduino Pro Mini
2.2.3 Các bước thiết kế sơ đồ nguyên lý cho mạch điều khiển a) Sơ đồ mạch
Sơ đồ cấu trúc của hệ thống:
Hình 2 9: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống
Sau khi cấp điện 220V qua bộ biến đổi điện áp, nguồn điện 5V được tạo ra để cung cấp cho toàn bộ hệ thống Việc thay đổi giá trị của các biến trở sẽ truyền tín hiệu về bộ điều khiển trung tâm Bộ xử lý trung tâm tiếp nhận và xử lý tín hiệu, sau đó xuất tín hiệu tới các servo thông qua dây tín hiệu tương ứng Các nút nhấn khi được nhấn sẽ gửi mệnh lệnh đến bộ xử lý trung tâm, tùy thuộc vào chức năng của từng nút nhấn.
Để thiết kế sơ đồ mạch điều khiển trên Altium Designer, bước đầu tiên là tải và cài đặt phần mềm Altium Designer Sau khi hoàn tất cài đặt, người dùng mở phần mềm để bắt đầu quá trình thiết kế với giao diện trực quan.
Hình 2 10: Giao diện ban đầu ngay sau khi cài đặt phần mềm Altium Desginer
To create a new project for designing a printed circuit board, open the software and navigate to File, then select New Project.
Hình 2 11: Tạo project trong Altium Desginer
Sau khi chọn ta sẽ đặt tên cho project và chọn địa chỉ lựu sau đó nhấn OK
Hình 2 12: Đặt tên và chọn địa chỉ lưu file
Kích chuột phải vào dòng tên của Project Add New to Project
Hình 2 13: Add file thiết kế mạch nguyên lý vào Project
Kích chuột vào Libraries Libraries Installed Install Install from file
Hình 2 14: Add thư viện vào phần mềm Altium Desginer
Để tìm linh kiện trong thư viện, bạn hãy chọn mục danh sách thư viện và tìm thư viện cần thiết Sau đó, gõ tên linh kiện vào ô tìm kiếm và nhấn chuột vào ô ở góc trên bên phải của cửa sổ Libraries để kéo linh kiện vào môi trường vẽ mạch nguyên lý.
Hình 2 15: Tìm và lấy linh kiện ra ngoài môi trường làm việc
Sau khi thu thập đầy đủ linh kiện cần thiết để thiết kế mạch nguyên lý cho bộ xử lý trung tâm, chúng ta sẽ nhận được kết quả như hình dưới đây.
Khi lấy các linh kiện ra ngoài môi trường làm việc, chúng ta có hai cách để kết nối các chân linh kiện: một là nối trực tiếp các chân với nhau, hai là đặt tên cho các chân linh kiện Trong trường hợp này, các chân linh kiện có tên giống nhau sẽ được yêu cầu nối với nhau trên mạch in.
Tác giả đã chọn cách đi dây để đặt tên cho các linh kiện, giúp mạch trở nên rõ ràng và dễ kiểm soát Để đi dây cho mạch nguyên lý, người dùng có thể sử dụng phím tắt PW hoặc nhấn vào biểu tượng trên thanh công cụ Đối với việc đặt tên cho chân linh kiện, có hai phương pháp có thể áp dụng, bao gồm việc sử dụng phím tắt.
Kết quả thu được sau khi đi dây và đặt tên cho chân linh kiện như hình dưới đây, có thể thấy rõ các thông số và cấu trúc của mạch điện.
Hình 2 17: Sơ đồ nguyên lý của bộ xử lý trung tâm
Chúng ta sẽ thiết kế sơ đồ nguyên lý cho mạch chuyển tín hiệu về bộ xử lý trung tâm, với các bước tương tự như đã nêu Hình ảnh dưới đây minh họa kết quả đạt được sau khi thực hiện đầy đủ các bước này.
XÂY DỰNG PHẦN MỀM
P HƯƠNG PHÁP HỌC LỆNH CHO CÁNH TAY MÁY
Để điều khiển góc quay của cánh tay máy, cần điều chỉnh các servo RC tại các khớp Trong mô hình nghiên cứu sinh viên, cảm biến góc được thay thế bằng biến trở để điều khiển servo Chế độ điều khiển tự động cho phép thay đổi giá trị biến trở và lưu lại góc quay vào bộ nhớ chip Có hai chế độ lưu trữ: vào bộ nhớ RAM (tạm thời, có số lần ghi vô hạn) và bộ nhớ EEPROM (cố định, có số lần ghi giới hạn) Thông thường, giá trị được lưu vào RAM trước vì nó sẽ bị xóa khi reset hoặc mất điện, trong khi EEPROM chỉ nên được sử dụng khi hành động của cánh tay máy ít thay đổi để tránh hỏng hóc.
L ƯU ĐỒ THUẬT TOÁN CHO CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM
Nút 4 = 0 Đọc giá trị ADC_0 Đọc giá trị ADC_1 Đọc giá trị ADC_2 Đọc giá trị ADC_3 Đọc giá trị ADC_6 Đọc giá trị ADC_7 Điều khiển servo 1 Điều khiển servo 2 Điều khiển servo 3 Điều khiển servo 4 Điều khiển servo 5 Điều khiển servo 6
Chạy chương trình trong eeprom nút 7 = 0 Lưu giá trị vào ram Nút 4 = 0
Chạy chương trình trong ram
Lưu giá trị vào eeprom
Hình 3 1: Lưu đồ thuật toán
LẮP ĐẶT VÀ CHẠY THỬ NGHIỆM
Q UY TRÌNH LẮP ĐẶT KHUNG CƠ KHÍ CHO CÁNH TAY MÁY
Để lắp ráp khung cơ khí cho cánh tay máy một cách hiệu quả và khoa học, chúng ta cần tuân theo quy trình lắp ráp với các bước cụ thể.
Bước 1: Đầu tiên chúng ta cần phải lắp ráp đế với bàn xoay cho cánh tay máy
Hình 4 1: Bàn xoay của cánh tay máy
Bước 2: Sau khi lắp ráp song phần đế với bàn xoay với nhau ta tiếp tục lắp ráp tới cơ cấu khớp một của cánh tay máy
Hình 4 2: Cớ cấu khớp một của cánh tay máy
Bước 3: Lắp ráp cơ cấu khớp hai của cánh tay máy
Hình 4 3: Cơ cấu khớp hai của cánh tay máy
Bước 4: Kết nối khớp hai với khớp ba của cánh tay máy
Hình 4 4: Khớp hai và khớp ba của cánh tay máy
Bước 5: Tiến hành kế nối tay gắp với khớp ba vủa cánh tay mày
Hình 4 5: Kế nối tay gắp với khớp ba vủa cánh tay mày
Bước 6: Thực hiện lắp ráp khớp một với khớp hai của cánh tay máy và thực hiện lắp ráp các khớp lên bàn xoay của cánh tay máy
Hình 4 6: Khung cơ khí hoản chỉnh của cánh tay máy
L ẮP RÁP , KẾT NỐI DIỆN CHO BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ CHẠY THỬ NGHIÊM MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY
Để thực hiện hàn mạch hiệu quả, cần hàn linh kiện từ thấp đến cao Sau khi hoàn thành hàn mạch, chúng ta sẽ kết nối các khối lại với nhau và tiến hành đóng hộp, như thể hiện trong hình 4.7.
Hình 4 7: Khối điều khiển của cánh tay máy
Hình 4 8: Kết nối và chạy thử nghiệm mô hình cánh tay máy
Sau khi kết nối và thử nghiệm mô hình cánh tay máy, chúng ta đã đạt được kết quả như mong muốn Các khớp quay của cánh tay máy có thể được điều khiển dễ dàng thông qua biến trở.
Cánh tay máy có khả năng thực hiện và ghi nhớ các thao tác đã được điều khiển trước đó, cho phép nó gắp và di chuyển vật từ vị trí này sang vị trí khác một cách hiệu quả.
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
Sau thời gian nghiên cứu và phát triển, tác giả đã hoàn thành đề tài “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển mô hình cánh tay máy 4 bậc tự do” Mô hình này được chế tạo từ vật liệu mica và hoạt động dựa trên hệ thống điều khiển động cơ servo RC, sử dụng Arduino để xử lý và phân tích tín hiệu Analog từ biến trở.
Mô hình cánh tay máy bốn bậc tự do đã được chế tạo thành công và thử nghiệm tại phòng thí nghiệm Kỹ thuật điện và Tự động hóa, thuộc khoa Cơ điện và Công trình Kết quả cho thấy cánh tay máy hoạt động chính xác theo các tín hiệu điều khiển.
Tuy nhiên do hạn chế về mặt thời gian nên mô hình cánh tay máy còn có một số lỗi nhƣ các khớp quay chƣa đƣợc ổn định
Mô hình này hướng tới việc phát triển hệ thống điều khiển không dây cho cánh tay máy, cho phép hoạt động chính xác và kịp thời theo các tín hiệu điều khiển.