Điều khiển cánh tay robot học lệnh gắp sản phẩm trên băng chuyền

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT–NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO  - - BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỀU KHIỂN CÁNH TAY ROBOT HỌC LỆNH GẮP SẢN PHẨM TRÊN BĂNG CHUYỀN Trình độ đào tạo: Đại học quy Ngành : Cơng Nghệ Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Chuyên Ngành : Điều khiển & Tự Động Hóa GVHD : Th.s Nguyễn Lương Thanh Tùng SVTH : Nguyễn Văn Hiếu Lớp : DH17TD Vũng Tàu, Tháng 01 Năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA CNKT – NNCNC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP-TỰ DO-HẠNH PHÚC PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Đính kèm Quy định việc tổ chức, quản lý hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 Hiệu trưởng Trường Đại học BRVT) Họ tên sinh viên : NGUYỄN VĂN HIẾU Ngày sinh: 20/11/1999 MSSV: 17032542 Email: nvh201199@gmail.com Lớp : DH17TD Chuyên ngành : Điều Khiển Và Tự Động Hóa Hệ đào tạo : Đại Học Chính Quy Tên đề tài: Điều khiển cánh tay robot học lệnh gắp sản phẩm băng chuyền Giảng viên hướng dẫn:Ths Nguyễn Lương Thanh Tùng Ngày giao đề tài: 11/2020 Ngày hồn thành đồ án/ khố luận tốt nghiệp: 01/2021 Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày … tháng … năm 2021 Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Trưởng môn Trưởng khoa (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên Nhận xét GVHD (Của giáo viên hướng dẫn) 1.Thái độ tác phong nhận thức trình thực đồ án: 2.Hình thức, thể thức trình bày đồ án: Kiến thức chuyên môn: Đánh giá khác: Đánh giá kết quả: GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) ThS Nguyễn Lương Thanh Tùng Page | Nhận xét GVPB (Của giáo viên phản biện) 1.Thái độ tác phong nhận thức trình thực đồ án: 2.Hình thức, thể thức trình bày đồ án: Kiến thức chuyên môn: Đánh giá khác: Đánh giá kết quả: GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN (Ký ghi rõ họ tên) Page | Lời cảm ơn Đầu tiên em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Lương Thanh Tùng Giảng viên môn Điện - Điện Tử, tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, giảng giải cho chúng em lựa chọn đề tài trình thực đề tài Trong trình thực đồ án xảy nhiều khó khăn, thiếu sót hỗ trợ góp ý Thầy nên nhóm hồn thành đồ án Trong suốt thời gian theo học trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu, Tp Vũng Tàu, em nhận nhiều quan tâm giúp đỡ từ Thầy Cô bạn bè Cảm ơn Hiệu Trưởng, quý thầy cô trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu hỗ trợ tận tình trang thiết bị, phần mềm, sở vật chất tạo điều kiện hoàn thành đồ án Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn tới quý Thầy Cô, người truyền lại cho em nhiều kinh nghiệm kiến thức quý báu, giúp đỡ tiếp thêm động lực cho em vững bước đường chọn Và đặc biệt Thầy, Cô khoa Điện - Điện tử truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm tạo điều kiện tốt để em hoàn thành đề tài Xin cảm ơn bạn khóa, khoa động viên, khích lệ, ủng hộ nhiều mặt góp phần làm nên thành công đồ án Cảm ơn Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu! Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Văn Hiếu Page | MỤC LỤC: CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU I II Đặt vấn đề Mục tiêu, nhiệm vụ giới hạn đề tài CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI I II III Giới thiệu Lịch sử phát triển Phân loại arm robot IV Ứng dụng lợi ích CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN THIẾT BỊ VÀ PHẦN MỀM SỬ DỤNG I II III V Giới thiệu chung Arduino Arduino Uno Giới thiệu chung cảm biến Chiết áp ( biến trở ) VI Motor giảm tốc VII Relay đóng ngắt VIII Khung cánh tay robot IX Giới thiệu phần mềm IDE CHƯƠNG 4: TỔNG QUAN MƠ HÌNH THỰC TẾ I II III V Kết nối linh kiện Mô hình thực tế Ngun lí hoạt động IV Thuật tốn điều khiển Code điều khiển CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI I II Kết luận Hướng phát triển đề tài TÀI LIỆU THAM KHẢO Page | PHỤ LỤC HÌNH ẢNH: Hình : Robot hoạt động theo tạo độ DECAC Hình : Robot hoạt động theo hệ tọa độ trụ Hình : Robot hoạt động theo hệ tọa độ cầu Hình : Robot kiểu SCARA Hình : Robot khớp nối Hình : Robot song song (3-PRS) Hình 7: Ứng dụng robot Hình 8: Board mạch Arduino Uno Hình 9: Board mạch Arduino Uno Hình 10: Cảm biến vật cản hồng ngoại Hình 11: Cảm biến vật cản hồng ngoại Hình 12: Động RC Servo Digital RC FR1510 Hình 13: Động RC Servo 9G Hình 14: Chiết áp Hình 15: Động giảm tốc Hình 16: Relay Hình 17: Khung arm robot tự làm Hình 18: Giao diện phần mềm IDE Hình 19: Code sáng tắt led phần mềm IDE Hình 20: Kết nối Servo với arduino Hình 21: Kết nối Cảm biến vật cản hồng ngoại, relay động giảm tốc: Hình 22: Mơ hình Hình 23: Bảng mạch điều khiển Hình 24: Cánh tay robot Hình 25: Sơ đồ khối Hình 26: Thuật tốn Page | CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU I Đặt vấn đề Hiện với cơng nghiệp hóa đại hóa, với phát triển kỹ thuật đại, công nghiệp 4.0 cần sản xuất nhiều linh kiện hay chế tạo máy móc, hay cơng nghiệp sản xuất hàng hóa củng cần đại hóa Cùng với phát triển không ngừng ngành khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp phát triển nhanh chóng Việc áp dụng máy móc đại vào sản xuất yêu cầu thiếu nhà máy, nhằm tang suất, tăng chất lượng giảm giá thành sản phẩm Song song với phát triển đó, cơng nghệ chế tạo Robot phát triển nhanh chóng đặc biệt nươc phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất, sinh hoạt, quốc phịng…Robot thực cơng việc mà người khó thực chí khơng thực : làm cơng việc địi hỏi độ xác cao,làm việc mơi trường nguy hiểm( lị phản ứng hạt nhân, dị phá mìn qn sự), thám hiểm khơng gian vũ trụ… Với nghành cơng nghiệp Việt Nam robot chưa xuất nhiều dây chuyền sản xuất Vì sản phẩm cịn q đắt với thị trường Việt Nam Nhằm nội địa hóa sản phẩm, góp phần nâng cao xuất lao động , phát triển công nghệ chế tạo robot nước ta, nghiên cứu chuyên sâu Robot, nên em chọn đề tài “ Cánh tay robot học lệnh gắp sản phẩm băng chuyền ” Đề tài hướng tới thay điều khiển cùa nhà máy, công ty xây dựng thuật điều khiển tối ưu cho đối tượng sản xuất, đồng thời sử dụng đề tài để làm đồ án chuyên ngành II Mục tiêu, nhiệm vụ giới hạn đề tài Mục tiêu đề tài nghiên cứu cấu tạo phương pháp điều khiển thích hợp sở ứng dụng arduino để hiểu điều khiển cánh tay robot học lệnh gắp sản phẩm băng chuyền áp dụng vào phịng thí nghiệm trường cao đẳng, đại học ứng dụng sản xuất công nghiệp Page | CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI I Giới Thiệu Đề tài cánh tay robot phân loại sản phẩm phân nhánh Robot cơng nghiệp em xin giới thiệu tổng qt lịch sử đời từ Robot công nghiệp Thuật ngữ Robot xuất lần vào năm 1922 tác phẩm “Rossum’s Universal Robot” Karel Capek Trong tác phẩm nhân vật Rossum trai tạo máy giống người để phục vụ cho người Năm 40 nhà văn viễn tưởng Nga, Issac Asimov, mô tả robot máy tự động, mang diện mạo người điều khiển hệ thần kinh khả trình Positron, người lập trình Asimov đặt tên cho ngành nghiên cứu robot robotics, có nguyên tắc bản: - Robot không xúc phạm người không gây tổn hại cho người Hoạt động robot phải tuân thủ quy tắc người đặt Các quy tắc không vi phạm nguyên tắc thứ Một robot cần phải bảo vệ sống mình, khơng vi phạm hai nguyên tắc trước Robot tác nhân khí, nhân tạo, ảo, thường hệ thống khíđiện tử Với xuất chuyển động mình, robot gây cho người ta cảm giác giác quan giống người Từ "robot" thường hiểu với hai nghĩa: robot khí phần mềm tự hoạt động Về lĩnh vực Robot, Mỹ Nhật Bản nước đầu giới lĩnh vực Tay robot thiết kế để thực công việc mong muốn hàn, nắm, quay, vv, tùy thuộc vào ứng dụng Ví dụ, cánh tay robot dây chuyền lắp ráp ô tô thực nhiều công việc khác hàn xoay linh kiện lắp đặt trình lắp ráp Trong số trường hợp, mô chặt chẽ bàn tay người mong muốn, robot thiết kế để tiến hành giải trừ vũ khí thải bỏ bom Page | II Lịch sử phát triển Sau xuất vào năm 1922, 20 năm sau, sau chiến tranh giới thứ 2Hình dạng Robot xuất nước Hoa Kỳ, loại tay máy chép hình dung phịng thí nghiệm vật liệu phóng xạ Vào năm 50 kỷ trước, bên cạnh loại tay máy chép hình khí, loại tay máy chép hình thủy lực điện tử xuất Chiếc robot công nghiệp đưa vào ứng dụng Năm 1961 nhà máy ô tô General Motors lại Trenlon New Jerscy Hoa Kỳ Năm 1967 Nhât Bản nhập robot công nghiệp đấu tiên từ Công ty AMF Hoa Kỳ (American Machine and Foundry Company) Nên năm 1990 có 40 cơng ty Nhật Bản, có cơng ty khơng lẽ Cơng ty Hitachi Công ty Mitsubishi, đưa thi trường quốc tế nhiều lại robot tiếng.Từ năm 70 việc nghiên cứu nâng cao tính robot ý nhiều đến lắp đặt thêm cảm biến ngoại tín hiệu để nhận biết mơi trường làm việc Tại trường Đạỉ học Tổng hợp Stanford người ta tạo loại robot lắp ráp lự động điều khiến máy vi tính sở xử lý thông tin từ cảm biến lực thị giác Vào thời gian công ty IBM chế tạo loại robot có cảm biến xúc giác cảm biến lực điều khiển máy tính để lắp ráp máy in gồm 20 cụm chi tiết Theo Viện Kỹ Thuật robot cảu Hoa Kỳ định nghĩa robot loại tay máy nhiều chức năng, với chương trình làm việc thay đổi được, dùng để thực số thao tác sản xuất Có nhều tài liệu định nghĩa robot lưu ý đến tiêu chí điều khiển máy tính phân loại robot cơng nghiệp theo tiêu chuẩn Nhật Bản (JISB 01341979) có nhóm tay máy điều khiển tay Theo ISO (International Standards Organization) thì: “robot cơng nghiệp tay máy đa mục tiêu, có số bậc tự do, dể dàng lập trình, điều khiển trợ động, dùng để tháo lắp phôi, dụng cụ vật dụng khác Do chương trình thao tác thay đổi nên thực nhiều nhiệm vụ đa dạng” Tuy nhiên, robot công nghiệp định nghĩa chưa hoàn toàn thỏa đáng Robot cơng nghiệp hiểu thiết bị tự động linh hoạt, bắt chước chức lao động công nghiệp người Nói đến thiết bị tự động linh hoạt nhấn mạnh đến khả thao tác với nhiều bậc tự do, điều khiển trợ động lập trình thay đổi Cịn nói đến bắt chước chức lao động cơng nghiệp người có ý nói đến khơng hạn chế từ chức lao động chân tay đơn giản đến trí khơn nhân tạo, tùy theo loại hình cơng việc lao động cần đến chức hay khơng Đồng thời nói đến mức độ cân thiết bắt chước người hay không Page | 10