Nghiên cứu, chế tạo hệ thống điều khiển

Trần Ngọc HoàngKhoa Cơ Khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà NẵngTóm tắt - Hiện nay cánh tay Robot đã có mặt ở rất nhiều lĩnhvực, robot có những tính năng mà con người không

1 HỘI NGHỊ TỔNG KẾT HOẠT ĐỘNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ NHÓM SRT NĂM HỌC 2019-2020 NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁNH TAY ROBOT BẰNG GIỌNG NÓI STUDY AND PRODUCT CONTROL SYSTEM OF ARM ROBOT BY VOICE RECOGNITION SVTH: Nguyễn Minh Sơn1, Huỳnh Quang Trưởng2, Trương Văn Nhàn3, Đỗ Hoàng Anh4 Lớp 18CDT02, Khoa Cơ Khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng GVHD: TS Trần Ngọc Hoàng Khoa Cơ Khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng Tóm tắt - Hiện cánh tay Robot có mặt nhiều lĩnh Abstract - Currently, robotic arms are present in many fields, vực, robot có tính mà người khơng có được, robots have many advantages than people: stable operation, hoạt động ổn định, làm việc môi trường độc hại, giúp gia working in hazardous environments, increasing accuracy and tăng độ xác, an tồn cho người lao động, Cùng với việc safety for people Today, the application of voice-controlled ứng dụng điều khiển thơng qua giọng nói vào nhiều ứng applications into many applications from home to industry, dụng từ gia đình đến cơng nghiệp, hỗ trợ công việc trở nên linh supporting the work become more flexible So we came up with hoạt Vì nhóm lên ý tưởng thực thiết kế chế ideas and implemented to design creating Aim robot’s control tạo mơ hình điều khiển cánh tay Robot giọng nói, khơng cần system by voice recognition, without manipulate directly on the thao tác trực tiếp lên robot robot Từ khóa - Điều khiển giọng nói, Điều khiển cánh tay robot, Key words - voice control , control the robot arm, Arduino, Ardunio, Adafruit Server Adafruit server Đặt vấn đề trạng thái Hệ thống điều khiển giọng nói khơng dừng lại Hình 1: Sơ đồ hoạt động lĩnh vực tư vấn mua sắm dần lan rộng thiết bị 2.1 Thiết kế phần cứng thông minh, hỗ trợ sử dụng nhiều lĩnh vức, công 2.1.1 Kit Arduino Esp32 nghệ điều khiển giọng nói cơng cụ hỗ trợ đắc lực việc hạn chế tiếp xúc với môi trường làm việc nguy Arduino tảng mã nguồn phần cứng phần hiểm, độc hại mềm Phần cứng Arduino (các board mạch vi xử lý) sinh thị trấn Ivrea Ý, nhằm xây dựng ứng Cơng nghệ điều khiển giọng nói ngày phát triển, dụng tương tác với với môi trường thuận thời điểm giới sức hạn chế tiếp lợi Phần cứng bao gồm board mạch nguồn mở xúc trực tiếp nguy lây nhiểm virus SARS-Cov- thiết kế tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, ARM Atmel 32-bit Những Model trang bị gồm cổng giao tiếp USB, chân đầu vào analog, 14 Theo số liệu nhà phân tích, Trên thực tế hệ chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng thống kích hoạt giọng nói Google, Amazon, khác Alexa, Siri có tăng trưởng mạnh thời gian trở lại đại dich COVID-19 thúc đẩy phát triển trở nên mạnh mẽ Hiện phương thức chủ yếu để điều khiển Robot qua thao tác vật lý (bàn phím, chuột, nút nhấn …), người điều khiển phải trực tiếp tiếp xúc với thiết bị điều khiển Sử dụng cho lao động khuyết tật dễ dàng việc vận hành cách cánh tay robot [1], [2] Tổng quan hệ thống Mô hình hệ thống điều khiển cánh tay Robot giọng nói hồn chỉnh có thiết kế chia làm hai phần: phần cứng phầm mềm mô tả hình 1.Người sử dụng lệnh cho Robot giọng nói qua điện thoại thơng qua Google Assistat, lệnh gửi lên Server Kit Esp32 thông qua giao thức MQT, tín hiệu điều khiển trả lại cho Kit Esp32 để điều khiển cánh tay Robot hiển thị hình điện thoại Tên sinh viên cách dấu phẩy Hình 2: Module ESP32 tin Google Allo, loa thông minh Google Home Sau Trên module ESP32 sử dụng chip thời gian có mặt hai điện thoại thơng PSRAM ngồi với dung lượng lên tới MegaByte RAM, minh Pixel hãng, Google bắt đầu triển khai trợ lý ảo đế hàn anten 2.4Gh Module cho phép người thiết bị Android khác vào tháng năm 2017, dùng viết chương trình cho aduino ngơn ngữ C, bao gồm điện thoại thông minh bên thứ ba C++ thiết bị Android Wear, phát hành dạng ứng Kit Esp32 có cấu sau: dụng riêng biệt iOS vào tháng Cùng với mắt CPU: Xtensa Dual-Core LX6 microprocessor.Chạy hệ phát triền phần mềm (SDK) vào tháng năm 32 bitsss 2017, Assistant tiếp tục mở rộng hỗ trợ Tốc độ xử lý 160MHZ up to 240 MHz cho lượng lớn thiết bị, bao gồm xe thiết Tốc độ xung nhịp đoc Flash Chip 40mhz->80mhz (tùy bị nhà thông minh Các chức Assistant có thuộc vào nhu cầu sử dụng) thể bổ sung nhà phát triển bên thứ ba Người RAM: 520 K Sram: 520Kb liền chip 8kb dùng chủ yếu tương tác với Trợ lý Google qua RAM RTC tốc độ cao – 8Kb tốc độ thấp (dung chế độ giọng nói tự nhiên, nhập qua bàn phím Các DeepSleep) chức tương tự Google Now, 2.1.2 Servo Mg996R tìm kiếm Internet, đặt kiện lịch báo Động Rc Servvo động có tốc độ thấp, Mơ- thức, điều chỉnh cài đặt phần cứng thiết bị người men xoán cao, có nhiều kích thước khác Khơng dùng hiển thị thông tin từ tài khoản Google người giống động DC Step, Động RC Servo dùng Google bổ sung tính khác cho thường khơng xoay góc 360 độ, thay vào đó, bị giới Assistant bao gồm khả nhận diện vật thể thu thập hạn phạm vi 180, 270, 90 độ [3] Một tín hiệu điều khiển gửi đến servo để điều chỉnh trục góc mong muốn với tín hiệu Thông tin vật thể thông qua máy ảnh thiết bị làm cho đơn giản sử dụng rộng rãi với việc hỗ trợ mua sản phẩm chuyển tiền ứng dụng Arduino Dựa vào công nghệ nghiên cứu, phát triển Google nhóm áp dụng vào việc điều khiển cảnh tay robot 2.2.2 Server trung gian IFTTT có khả tự động hóa thao tác mạng cách nhanh chóng, nghe thật lạ không nào, dịch vụ xuất thời gian chắn với nhiều người khơng sâu tìm hiểu hình thức lần đầu nghe đến Vậy cụ thể IFTTT gì? IFTTT dịch vụ web trung gian đứng hai dịch vụ để thực tác vụ có điều kiện xảy ra, IFTTT viết tắt If This Then That Trong đó, If This (nếu việc xảy ra) dẫn đến Then That (thì làm việc kia), xem nguyên lý hoạt động câu lệnh Tức có thay đổi ứng dụng này, thông qua IFTTT ứng dụng hoạt động thay đổi tương tự Hình 3: Động Servo Mg996R Hình 4: IFTTT 2.2 Thiết kế phần mềm Adafruit đưa MQTT miễn phí dịch vụ đám mây cho thí nghiệm IOT người học gọi Adafruit 2.2.1 Trợ lý ảo Google Assistant Adafruit đưa MQTT miễn phí dịch vụ đám mây Google Assistant trợ lý cá nhân ảo phát triển bời Google cho thiết bị di động nhà thông minh, giới thiệu lần đầu hội nghị nhà phát triển hang vào tháng 5/2016, khơng giống google now, trợ lý tham gia vào trò chuyện hai chiều Trợ lý Google ban đầu đưa vào ứng dụng nhắn HỘI NGHỊ TỔNG KẾT HOẠT ĐỘNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ NHĨM SRT NĂM HỌC 2019-2020 cho thí nghiệm IOT người học Tín hiệu điều khiển truyền lên Server điều khiển gọi Adafruit IO Adafruit đưa MQTT miễn phí dịch Adafruit thơng qua giao thức MQTT vụ đám mây cho thí nghiệm IOT người học gọi Adafruit IO Nó có nghĩa chủ yếu để lưu trữ sau Ví dụ trường hợp để cánh tay di từ vị truy xuất liệu làm nhiều trí X sang vị trí Y servo phải quay theo góc đó! sau: Kết quả nghiên cứu Servo A : 180° Sau thời gian nghiên cứu thiết kế nhóm chế tạo Servo B: 120° thành cơng mơ hình Hệ thống điều khiển cánh tay robot giọng nói, khơng cần tiếp xúc trực tiếp với thiết bị Servo C : 90° Điện thoại nhận lệnh người dùng giọng nói thơng qua Google Assistant Servo D : 250° Khi tay máy nhận lệnh thực thi công việc Quá trình ghi lại liệu phản hồi từ động Servo Adafruit server Hình thể trạng thái nhận lệnh giao diện Server Adafruit Hình 5: Cơ cấu Robot tay máy bậc tự Hình 5: Điều khiển giọng nói qua điện thoại Hình 6: Trạng thái nhận lệnh Server Sau Server nhận tín hiệu feedback để giám sát q trình hoạt động động tay máy, tín hiệu truyền dạng thông báo IFTTT điện thoại thể trạng thái làm việc cánh tay Robot Và kết thúc trình làm việc mình, IFTTT server gửi tự động tín hiệu thơng báo đến điện thoại email người dùng, minh hoạ qua hình Tên sinh viên cách dấu phẩy triển nghiên cứu này, hệ thống cấu robot cần bảo vệ chống lại trở ngại máy phát chướng ngại vật cảm biến siêu âm, thêm cần hệ thống giám sát camera định vị robot để xây dựng thuật toán tự hành IoT Tài liệu tham khảo [1] Kahar, Saliyah, et al "Data transferring technique for mobile robot controller via mobile technology." 2011 International Conference on Pattern Analysis and Intelligence Robotics Vol IEEE, 2011 [2] Ersahin, Gonca, and Herman Sedef "Wireless mobile robot control with tablet computer." Procedia-Social and Behavioral Sciences 195 (2015): 2874-2882 [3] López, Gustavo, Luis Quesada, and Luis A Guerrero "Alexa vs Siri vs Cortana vs Google Assistant: a comparison of speech-based natural user interfaces." International Conference on Applied Human Factors and Ergonomics Springer, Cham, 2017 Hình 7: Thơng báo điện thoại Hình 8: Tín hiệu trả dạng Email thông báo Kết luận Các lệnh điều khiển giọng nói truyền thành cơng qua cơng nghệ IoT điện toán đám mây tiếp nhận hoạt động mong muốn diễn thành công Nghiên cứu làm giảm nỗ lực người nơi tình mà can thiệp người khó khăn: trọng lĩnh vực thám hiểm phóng xạ, đo lường địa chất Các hệ thống có mục đích nghiên cứu đưa vào sử dụng địa điểm công nghiệp, quân quốc phòng… Trong tương lai phát