Khóa luận tốt nghiệp Kỹ thuật máy tính: Thiết kế robot Scara - ứng dụng phân loại sản phẩm bằng xử lý ảnh

Trong nghiên cứu này, chúng tôi chọn sử dụng robot cánh tay SCARA vi khả năng của nó trong việc phân loại sản phẩm với tốc độ và độ chính xác cao.. Điểmđặc biệt của cánh tay robot SCARA

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH

PHẠM NGUYÊN MINH KHANG - 19521669

NGUYEN VAN QUOC HUY - 19521629

KHOA LUAN TOT NGHIEP

THIET KE ROBOT SCARA - UNG DUNG PHAN LOAI

SAN PHAM BANG HINH ANH

Design robot SCARA - application of product classification by

image processing

KY SU KY THUAT MAY TINH

GIANG VIEN HUONG DAN TRAN QUANG NGUYEN, HO NGOC DIEM

TP HO CHi MINH, 2023

LỜI CẢM ƠN

Nhóm muốn bắt đầu bằng việc bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Thầy Trần Quang Nguyên và Cô Hồ Ngọc Diễm - các giảng viên thuộc Khoa Kỹ thuật máy

tính, Trường Đại học Công nghệ thông tin, Đại học Quốc gia TP.HCM, đã rat nhiét

tình va hỗ trợ nhóm trong suốt thời gian thực hiện đồ án khóa luận Thầy, cô đã

cung cấp cho nhóm môi trường học tốt nhất, luôn sẵn sàng giải đáp những thắc mắc

va đóng góp ý kiến hàng tuần dé nhóm có thể hoàn thành dự án một cách hiệu qua

và tốt nhất có thé.

Nhóm cũng muốn gửi những lời biết ơn đến các giảng viên thuộc Khoa Kỹ thuật máy tính, những người đã giúp đỡ nhóm, trả lời những câu hỏi và cung cấp thêm thông tin quý báu để thực hiện đồ án Sự hỗ trợ tận tình và nhiệt tình từ phía quý thầy cô đã đóng góp quan trọng đến sự hoàn thiện khóa luận của bọn em.

Cuối cùng, nhóm muốn bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến gia đình và người thân - những người đã ở bên cạnh, hỗ trợ tỉnh thần và tài chính, luôn đồng hành và động viên trong suốt thời gian thực hiện khóa luận.

Nhóm xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn.

Thực hiện khóa luận

Phạm Nguyễn Minh Khang Nguyễn Văn Quốc Huy

Quá trình phát triển của robot s-ss-ssreeeereereereereerv Ð

Các loại cánh tay robot

Giới thiệu về robot SCARA eeseeerrre 13 1.2 KHÁI QUÁT VE XỬ LÝ ẢNH seo LS

Không gian màu -c-ccccceeeeeeeeeeerereeereeerreererseererevereovee LO)

Chương 2 GIỚI THIỆU PHAN CỨNG -52tsrrerreereereereereeeees 23

Step MOOT 42 sssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssessssssssssssssssssss LO.

Driver motor L298ÌN csccccccscxxeecreserkrrrrerrrrrrrrrerrrerrrreerrrsee 27

Driver điều khiển động cơ bước TB6600 2B Động Cơ DC Servo Giảm Tốc JGB -s.e .-c 30 Nguồn tổ ong 12V.

3.3 Động lực học của robot bằng phương pháp Lagrangian Dynamic 423.4 TÍNH TOÁN THONG SO HSV CHO TUNG MÀU - 50Chương 4 THI CÔNG HỆ THONG eesssssssssesssssessssessssnessssesssssesssssesssnessssennsntesnssesnenee 55

"Su co c7 55 4.2 Lập trình hệ thống +-ccccertrreeeEEEEEErrrrrrvrrrrrirrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrre 64

4.2.1 Lưu đồ giải thuật trên STM32 cecerrreeceerrrreerrrre 64

4.2.2 Lưu đồ giải thuật trên Raspberry e ecceerreeeeerre 66

Chương 5 KẾT QUA -NHẬN XET-DANH GIÁ -s2+ecetrrceerrrecrr 68

5.1 Két qua cố nẽ 685.2 Kết quả phân loại -:+ceeccerrirreeevvvrrrrrrerrrtrrrtrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrre 69

5.3 Thời gian thực hiện xử lý ảnh s<cceskeEkkikkkiEirtiiiiiirkriie 69

Oe ÔÔỎ 72

5.5 Kết quả thời gian xử lý -eccecreeetrresttriertrrirstrirtrrirtrrrrrrrrie 73

Chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 2.ccstrrecrrr 75

{sa 75

6.2 Hướng phát triển -cc2-iceecceterevertrirerrtrrtirrrrtrtrrrrrrrirrrrrrrrrrre 76

TÀI LIEU THAM KHẢO -:.cc22t++°222SE2221112441121271.41111221 111712 11111 77

4: Robot dạng tọa độ cầu RRR (theo tài liệu [1]) -.-25c5c5cccccscseses 9

5: Robot dạng tọa độ cầu RRT (theo tài liệu [ ÏÌ]) <+<++2 9

6: Robot phỏng sinh (theo tai liệu [1]) cc 5555255 cs+ssseeesessses 10 7: Robot SCARA (theo tài liệu [ Ï ]) e2 BS, 10

8: Robot sơn (theo rOOF€C COHHÌ) cv kg tk ng vn rryy 11

9: Robot han (theo vietmaChin€ COE VH|) 5c 5< 551111 Ekksexesessss 11

10: Robot giao hang (theo VÍW.VRÌ) - s5 3 E23 3 3 E3 ngư 12 11: Robot hút bụi (theo thanhnieH VH) 55555533333 + 12 12: Robot tự hành (theo hoplongf€CH COHW)) «c5 + + kkkxsssss 12

13: Robot giám sát (theo chindddily.COM) 555 << ssseeees 13

14: Robot SCARA thực tế (heo hoWfotmecha1rOHICS.COR) - 1415: Tổng quan về xử lý ảnh -¿- + + 2 +E+E+E£EE£E+EEEEEEEEEEErErkererkrkred 15

6: Nguồn xung 12Voic.cccccsccccsesscscscsscscscsesescssssesesesscsescssesesesnsecsesesesseseseeees 31

7: Raspberry Pi 3 Mode P - c1 1n ng nen 32

9: Raspberry Pi Camera Module - << S111 vn re 34

Is7t.08 0)0 212 35

1: Cau trúc của robot và đặt trục cho các khớp của robot - 36

k6 ái oi co 51

4: Code hiỀn thic scseecceecseesseesssesneesneesseesseecseesueesnsesneesseesseeeneesneeaneesnees 5I

5: Giao điỆn S€tUD SH nọ và 52

7: Kết quả màu xanh đương :- ¿5 + ++2++£+2E++E£Eezxerxerxzrezxerxee 338: KẾt quả mầu Vàng -¿- + 2+x92E+E9Ek+k2t+EEkEEEEEEEEEEEEEErkrrkrrerrrei 54

1: Động cơ C SH ng và 55

2: Step MOOT 42 LH ng và 55

4:LMS§UUAAV lào @® 111 ÔÌ <5 510513 8g 56

7: ĐỀ trOm sesccseessssssbussiisssecssvecssccsucecesccsscesneesscecasecusecsseesneesneesatecaecseeeanessees 58

8: KAU Dooce eee ä 58

9: Lik CUO eeseeesseesseeesseesseessvessueesnecsseecseessnessueesneesseesiecssecsneesneesieessesaees 59

10: Thanh trục động trượt 4cm c2 33233 Eeerrsrerrreererree 59

19: Gripper mechaniSI - ees << S11 vn ng 63

20: Hoàn thiỆn -2- 252522 ESE12E121121121711121121121 11111111 xe 63

21: Sơ đồ hệ thống - ¿5S SE2EEE121EEE121511121211111211111 11111 1x6 6422: Giải thuật hệ thống - ¿55222222321 2EE2EE212112112171 21111 1 xe 65

24: Lưu đồ nhận diện mầàu - + - 2+ £+E+EE+E£EE£E£EEEEEEeErEererkerxred 671: Hình anh cánh tay va băng chuyền thực tẾ - - esses eeeeeeees 68

2: Thông số FPS khi không có vật - - ¿22+ +£+££+E+EeEzxzxerersrreed 72

3: Thông số FPS khi phát hiện và nhận dạng được vật -. - 724: Biểu đồ FPS -L + St 2v 2 11212121121111211112111111 11111111 735: Biểu đồ tổng thời gian gap vật 55-5 Sccccctexcxerrkrrrrerrrei 74

DANH MỤC BANG

Bảng 2 1: Thông số kỹ thuật của step mOfOT ¿2-52 +S2+E+££zE££+zEe£szEerszcez 27Bảng 2 2: Thông số kỹ thuật L298N ©2- 5252222122 2E2EE2EE21212121 2122 cxeE 28Bảng 2 3: Thông số kỹ thuật động cơ DC ¿2 + + 2E+E‡EEEEzEeEeErErrerereee 31Bảng 2 4: Bảng chân của cảm biến vật cản ¿2 552 +E+E+E£zEeEeEzxrrerxreee 35Bảng 3 1: Bang thông số Denavit- Hartenberg - + - 2 +5z+x+£+zEe£szzerxzcez 37Bảng 5 1: Kết quả của nhận diện màu sắc -.-2: 5 2 2+5++S+£x+zxzz+zz+zxezxez 69Bảng 5 2: Kết quả thời gian xử lý ảnh của nhóm - - 22 + =+£z+s+£z£zzx+z 70Bảng 5 3: Kết quả thời gian xử lý ảnh của nhóm khác - 2 2s s5: 71

DANH MỤC TỪ VIET TAT

GPU Graphics Processing Unit

Advanced RISC Machine

Random Access Memory

Ì

TDE Integrated Development Environment

oO Analog to Digital Convert

UART Universal Asynchronous Recetver-Transmitter

Internet Protocol

Direct Current Motors rg

oO

TÓM TAT KHÓA LUẬN

1 ĐẶT VAN DE:

Hiện nay, với sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ trong lĩnh vực kỹ thuật,

ngành công nghiệp nông nghiệp đang đối mặt với áp lực tăng cường năng suất vàhiệu suất làm việc của các nhà máy sản xuất Dé giải quyết thách thức này, việc áp

dụng robot công nghiệp đã trở thành một lựa chọn hợp lý cho các công việc khó

khăn hoặc nguy hiểm trong quy trình sản xuất, đặc biệt là để tăng cường hiệu quảlao động Thực tế đã chứng kiến những quốc gia hàng đầu trên thế giới tiên phong

sử dụng robot trong các dây chuyên sản xuất, từ việc sản xuất ô tô, máy bay, chođến lĩnh vực đóng gói thực phẩm và sản xuất thuốc tây Những robot này thường có

cấu trúc cánh tay và thực hiện các tác vụ tự động dưới sự điều khiển của các thiết bị

điện tử như máy tính hoặc vi mạch điện tử đã được lập trình trước Chúng không

chỉ giúp tăng cường hiệu suất làm việc cho doanh nghiệp mà còn giúp giảm thiểusai sót trong quá trình sản xuất và nguy cơ tai nạn lao động Có nhiều loại cấu trúc

cánh tay robot như SCARA, delta, tùy thuộc vao mục đích sử dụng và vi trí ứng

dụng, nhưng chúng đều có những đặc điểm chung: độ chính xác cao, tốc độ làmviệc và năng suất (hoạt động liên tục 24/7) Trong nghiên cứu này, chúng tôi chọn

sử dụng robot cánh tay SCARA vi khả năng của nó trong việc phân loại sản phẩm

với tốc độ và độ chính xác cao Cánh tay robot SCARA là một loại robot công

nghiệp phổ biến và được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp Điểmđặc biệt của cánh tay robot SCARA là khả năng di chuyển trong một mặt phang và

linh hoạt cao trong việc tự động hóa các tác vụ Chúng thường được sử dụng trong

quá trình gap thả và đóng gói trong các nhà máy, nhờ vào tốc độ di chuyên nhanh

chóng và khả năng linh hoạt trong việc xử lý các nhiệm vụ đóng gói và phân loại

sản phẩm, bao gồm cả việc phát hiện sản phẩm lỗi

Trong những năm gần đây, sử dụng robot SCARA trong công nghiệp ở Việt

Nam đã có một sự gia tăng đáng kế Tuy vậy, mức độ sử dụng vẫn chưa đạt mức

cao như các quốc gia phát triển khác Một số lĩnh vực tại Việt Nam đã sử dụngrobot SCARA, chang hạn như sản xuất điện tử, ô tô, thực phâm và y tế.

Tuy nhiên, trong nhiều lĩnh vực đa dạng khác, việc thực hiện robot SCARAvẫn còn những giới hạn Một số công ty ở Việt Nam vẫn chưa có sự hiểu biết rõ về

ưu điểm mà robot SCARA mang lại và gặp khó khăn khi cố gắng tích hợp hệ thống

robot vào phương pháp sản xuất mà họ áp dụng Thêm vào đó, vượt qua ngưỡng sốtiền đầu tư ban đầu cũng là một rào cản khiến nhiều doanh nghiệp do dự khi nghĩ

đến việc đầu tư vào công nghệ này

Một số lý do khiến việc sử dụng robot SCARA ở Việt Nam chưa đạt đếnmức kỳ vọng bao gồm:

« S6 tiền cần đầu tư ban đầu dé mua và cài đặt robot SCARA là rất cao, điều

này đặc biệt đáng quan tâm đối với các doanh nghiệp quy mô vừa và nhỏ

« Thiếu những người có chuyên môn và kỹ năng về robot SCARA Điều này

dẫn đến quá trình thực hiện và vận hành robot SCARA gặp nhiều thách thức

« Van còn nhiều doanh nghiệp chưa nhận ra được lợi ích của việc sử dụng

robot SCARA và chưa đầu tư đầy đủ vào công nghệ này

Mục tiêu dự kiến của nhiệm vụ là phát triển một robot SCARA có thé được

áp dụng trong lĩnh vực công nghiệp tại Việt Nam, như trong quá trình phân loại sản

phẩm dé cải thiện hiệu suất và chất lượng sản xuất Đồng thời, cũng hướng đến việcgiảm thiểu chi phí và tăng khả năng cạnh tranh cho các doanh nghiệp tại Việt Nam

2 MỤC TIỂU ĐÈ TÀI:

Đề tài về sử dụng cánh tay robot SCARA phân loại và xử lí ảnh là một

nghiên cứu trong lĩnh vực robot học và thị giác máy tính Kết hợp sử dụng cánh tayrobot SCARA với công nghệ xử lí ảnh dé thực hiện các nhiệm vụ phân chia và nhậndiện đối tượng trong ảnh

Mục đích của dự án là xây dựng một hệ thống robot SCARA có khả năngphân loại và xử lí ảnh với độ chính xác cao Cụ thẻ, hệ thống sẽ được thiết kế để có

khả năng nhận biết và phân dạng các thực thé đa dạng trong một hình ảnh, ví dụnhư phân loại các loại sản phẩm trong giai đoạn sản xuất, hoặc phân loại các loạirác trong quá trình thu gom rác thải Bên cạnh đó, mong muốn tạo ra robot với tính

linh hoạt cao, tôi ưu hiệu suât và tôc độ.

Kết quả của nghiên cứu sẽ cung cấp cho ngành công nghiệp và lĩnh vực công

nghệ thông tin một hệ thống robot SCARA có khả năng tự động phân loại và xử lýhình ảnh độc lập, đồng thời có khả năng tự động hóa các nhiệm vụ nhận biết vàphân loại các đối tượng Các ứng dụng của nghiên cứu có thé bao gồm trong cáclĩnh vực sản xuất công nghiệp, tự động hóa dịch vụ, quá trình thu gom rác, và nhiều

ứng dụng khác.

3 NỘI DUNG CHÍNH:

Trong quá trình thực hiện nghiên cứu cho luận văn tốt nghiệp, nhóm đã tậptrung vào khám phá, thực hiện và hoàn thành những phần nội dung sau đây:

e Phần 1: Tiến hành nghiên cứu về ngôn ngữ lập trình Python và sử dụng nó

dé điều khiển Raspberry Pi

e Phần 2: Thực hiện nghiên cứu về thuật toán phân loại sản phẩm dựa trên

mau sắc

e Phần 3: Phân tích và tính toán các khía cạnh động học thuận và động học

nghịch.

e Phần 4: Đề xuất và thực hiện thiết kế cho cánh tay robot loại SCARA

e Phan 5: Thực hiện thử nghiệm và điều chỉnh hệ thống một cách toàn diện

e Phần 6: Hoàn thành quá trình viết báo cáo tông kết

4 GIỚI HAN DE TÀI:

Phạm vi của đề tài bao gồm các yếu tố sau đây:

e Áp dung Raspberry Pi Camera cùng Raspberry Pi Model 3 dé thực hiện việc

phân loại san pham dựa trên mau sắc

e Tổng loại sản phẩm phân loại là 3 với các tông màu khác biệt bao gồm: màu

đỏ, màu vàng và màu xanh dương.

Bang 1: Các chỉ số kỹ thuật của sản pham

STT Tén loai san Mau sắc Can nang Kich thuéc

pham (g) (dàixrộngxcao)(cm)

1 red Do 35 3x3x3

2 blue Xanh duong 35 3x3x3

3 yellow Vang 35 3x3x3

5 KE HOACH THUC HIEN:

Tuan 1(27/2 — 5/3): Tìm hiểu về robot SCARA và các thành phan cần thiết, tim

hiêu vê các công nghệ phân loại anh.

Tuần 2-3-4-5(6/3 - 2/4): Thiết kế và lắp đặt hệ thong robot SCARA và camera

Tuần 6(3/4 — 9/4): Kiém tra tính đúng đắn và hiệu quả của mô hình phân loại và xử

lý ảnh.

Tuần 7-8(10/4 — 23/4): Cài đặt chương trình điều khiển robot SCARA va xử lý ảnh

Tuần 9-10(24/4 — 7/5): Kiểm tra và điều chỉnh chương trình xử lý ảnh và robot

Chương 1 NEN TANG LY THUYÉT

1.1 TONG QUAN VE CANH TAY ROBOT

1.1.1 Qué trình phát triển của robot

Thuật ngữ “Robot” được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1922 trong tác pham

“Rossum’s Universal Robot” của tác giả người Czechoslovakian — Karel Capek.

Thuật ngữ Robot trong tác pham của ông được hiểu là những chiếc máy dùng dé

hầu hạ con người Trong suốt nhiều thế kỉ, sự phát triển của kỹ thuật cơ học, kỹ

thuật chế tạo, điện điện tử và lập trình đã dẫn đến sự xuất hiện của các dạng thiết bị

tự động hóa như cối xay gió, máy dệt vải sử dụng động cơ hơi nước, máy đọc bìa

đục lỗ, sự ra đời của transistor và các con chip có khả năng lập trình được, và

cuối cùng là sự ra đời của các Robot thực sự Trong những năm đầu tiên của ngành

công nghiệp Robot, người ta chú ý đến các loại Robot giống người (HumanoidRobot) Năm 1939, Elektro - một Robot giống người và một con chó máy tênSparky có khả năng di chuyên được trién lãm trong hội chợ thế giới tại New York

(Hoa Kỳ).

Năm 1938, Willard Lacey George Pollard Jr phát minh ra tay máy cơ khí đầu

tiên dùng cho việc sơn, tay máy này được điêu khiên băng sóng vô tuyên.

Năm 1948, William Grey Walter phát minh ra Elsie và Elmer Robot, là các

Robot cơ ban mô phỏng các hoạt động tương tự sinh vật.

Năm 1954, Robot thương mại đầu tiên có bộ nhớ chương trình tên Unimate

bởi công ty Unimation do George Devol va Joseph Engelberger thành lập, dựa trên

những sáng chế của Devol Đến năm 1961, nó được thiết lập tại công ty General

Motors ứng dung trong việc đúc kim loại.

Hình 1 1: Unimate — Robot thương mại đầu tiên trên thế giớiNăm 1973, xuất hiện Robot dành cho công nghiệp đầu tiên sử dụng 6 bậc tự

do mang tên Famulus do tập đoàn Kuka Robotics giới thiệu.

Năm 1974, Công ty ASEA, một doanh nghiệp cơ khí nhỏ tại miền Nam ThụyĐiền, đã sản xuất và kiêm soát robot công nghiệp đầu tiên bằng máy tính có tên là

Robot IRB6.

Năm 1979, chế tạo thành công Robot dạng SCARA tại phòng thí nghiệm của

giáo sư người Nhat Ban Hiroshi Makino, tai Đại Hoc Yamanashi.

Thập ki 1980s, hình thành và phát trién Delta Robot bởi nhóm phát triển của

giáo sư Reymond Clavel tại Viện công nghệ Liên bang Thụy Sỹ Lausanne [I]

1.1.2 Các loại cánh tay robot

Cụm từ "cánh tay robot" đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc và hoạt độngcủa các hệ thống học và tự động hóa robot Được thiết kế dé bắt chước cấu trúc và

chức năng của cánh tay con người, nó cho phép thực hiện các hoạt động di chuyên

và tương tác trong không gian ba chiều Cánh tay robot mang đến khả năng linh

hoạt và điêu khiên, giúp thực hiện các nhiệm vụ vật lý như lap ráp, vận chuyên, han,

đóng gói và kiểm tra trong quá trình sản xuất công nghiệp

Cấu trúc của cánh tay robot thường được hình thành từ một chuỗi các mắt

xích và khớp được liên kết thông qua các bộ phận cơ học như bản lề hoặc khớpxoay Các khớp có thể là dạng xoay, trượt hoặc kết hợp giữa xoay và trượt, mang lại

khả năng tự do chuyên động và vị trí trong không gian Qua trình điều khiển các

khớp được thực hiện qua việc sử dụng các động cơ và hệ thống truyền động, đảm

bao các chuyên động và định vị theo ý muốn Các hệ thống dùng đề điều khiển cánh

tay của robot thường được thiết kế phức tạp, bao gồm bộ xử lí, cảm biến và thuật

toán điều khiên Các cảm biến dùng dé đo vị trí, lực và áp suất giúp theo dõi và điềuchỉnh các chuyên động của cánh tay robot, đảm bảo sự chính xác và độ tin cậy trong

quá trình thực hiện nhiệm vụ.

Cánh tay robot đang có sự ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp và

nghiên cứu Chúng được áp dụng trong nhiều ngành như ô tô, điện tử, y tế, thựcphẩm và đóng gói, thực hiện các tác vụ tự động hóa, gia công, kiểm tra và đảm bảochất lượng Điều này góp phần tăng cường hiệu suất, giảm sự phụ thuộc vào laođộng con người và đảm bảo tính chính xác và đồng nhất trong quá trình sản xuất.Trong thời gian gần đây, cánh tay robot đã có sự phát triển đáng kể nhờ tiến bộ

trong công nghệ và trí tuệ nhân tạo Các cánh tay robot hiện nay có khả năng tích

hợp học máy, thị giác máy tính và giao diện người-máy thông minh, tạo ra khả năng tương tác đa dạng và linh hoạt hơn trong các môi trường công nghiệp và dịch vụ.

Tóm lại, cánh tay robot chơi một vai trò quan trọng trong lĩnh vực robot học

và tự động hóa Chúng mang đến khả năng linh hoạt, điều khiển và thực hiện đadạng nhiệm vụ cả trong ngành công nghiệp và nghiên cứu Sự phát triển và ứngdụng của cánh tay robot đóng góp quan trọng vào việc tăng cường hiệu suất, chất

lượng và hiệu quả trong quy trình sản xuất hiện đại

Sap xêp dựa trên phạm vi làm việc:

Pham vi làm việc dạng tọa độ Descartes: dang Robot có ba phương di

chuyền thắng theo các trục tọa độ chính Không gian làm việc có hình dáng hộp chữ

nhật Kết cau đơn giản, độ tuyến tính trong điều khiển cao, độ cứng vững cao,thường được dùng trong các ứng dụng nâng hạ vật, cấp phôi, lắp ghép, máy CNC,

Hình 1 2: Cơ cau Robot dạng tọa độ Descartes (theo tài liệu [1])

Không gian làm việc dạng tọa độ trụ: khu vực làm việc của Robot mang hình

dạng của một khối trụ rỗng, trong đó khớp đầu tiên thường thực hiện chuyển động

xoay, các khớp còn lại chuyền động tịnh tiến, thường được ứng dụng trong nâng hạ

va sắp xép sản pham.

Hinh 1 3: Co cau Robot dang tọa độ tru (theo tài liệu [1])

Không gian làm việc loại tọa độ câu: khu vực làm việc của Robot có hình

câu, tính ôn định của câu trúc này thường thâp hơn so với các dạng khác, thường có

cấu hình R R T hoặc R R R

Hình 1 4: Robot dạng tọa độ cầu RR R (theo tai liệu [1])

Hình 1 5: Robot dang toa độ cầu RRT (theo tài liệu [1 ])Khoảng không gian làm việc theo kiêu tọa góc (mô phỏng theo cách cánh tay

của con người) được xây dựng để đảm bảo răng các khớp thực hiện chuyên độngquay Khu vực làm việc của Robot có sự tương đồng với một hình cầu rỗng Mẫu

Robot này mang đến một số ưu điểm như việc tất cả các thành phần đều được sắpxếp trên cùng một mặt phẳng duy nhất, điều này đơn giản hóa việc thực hiện tínhtoán Khu vực làm việc cũng khá rộng khi xét đến kích thước tông thé của Robot

Độ mềm dẻo của mẫu này vô cùng cao, cho phép Robot có thé dé dang chuyên

động theo tat cả 6 bậc tự do trong không gian

au

Hinh 1 6: Robot phong sinh (theo tai liéu [1])

Dang SCARA: ba khớp ban đầu của Robot tuân theo cau trúc R R T, và tat

cả các trục khớp chạy song song với hướng thắng đứng

đi

au

Hình 1 7: Robot SCARA (theo tdi liệu [1])

Sắp xếp dựa trên cơ cấu truyền động:

Hệ thống truyền động điện: thường sử dụng các động cơ điện (servo, stepper, ) một chiều hoặc xoay chiều dé điều khiển khớp Robot, dễ kiểm soát và cấu trúc

Hệ truyền động khí nén: phù hợp với các nhiệm vụ đò hỏi khả năng sản xuất

cao như Pick and Place với tốc độ lớn Kết cấu gọn nhẹ nhưng độ phi tuyến lớn và

én ào khi hoạt động

Sắp xếp dựa trên mục đích sử dụng:

Ứng dụng trong công nghiệp: Robot sơn, hàn, lắp ráp, chuyển phôi, hậu cần,

Hình 1 9: Robot han (theo vietmachine.com.vn)

Ứng dung trong ngành dịch vu: các dang Robot giao hang, hút bụi, tạp vu,

11

Hình I 11: Robot hút bụi (theo thanhnien.vn)

Ứng dung trong nghiên cứu: các Robot khảo sát địa chất, tự hành,

Hình 1 12: Robot tự hành (heo hoplongtech.com)

Ứng dụng trong an ninh — bảo vệ: Robot giám sát, cứu hộ,

12

Điêu khiên hở: không có quan hệ hôi tiép giữa bộ điêu khiên và hệ truyén

động nên độ chính xác kém.

Điêu khiên kín: có quan hệ hôi tiêp giữa bộ điêu khiên và hệ truyện động

thông qua encoder, cảm biên, nên tăng độ chính xác và độ linh hoạt trong điêu

khiển [1]

1.1.3 Giới thiệu về robot SCARA

Vào năm 1979, tại trường đại học Yamanashi ở Nhật Bản, thuật ngữ SCARA

đã xuất hiện trong các hoạt động nghiên cứu về lắp ráp

SCARA viết tắt của cụm từ "Selective Compliance Articulated Robot Arm"

— Tạm dịch là Cánh tay robot khớp nối tuân thủ có sự lựa chọn

SCARA có mô hình gốc là một loại cánh tay máy với thiết kế độc lạ Nó

được cấu tạo bởi 3 khớp song song với nhau bao gồm 2 khớp quay và 1 khớp trượt

Cấu trúc của SCARA được thiết kế theo kiểu nối tiếp, tức là động cơ đầu tiên cần

chịu trách nhiệm vận động tât cả các động cơ khác sau đó.

13

Hình I1 14: Robot SCARA thực tế (theo howtomechatronics.com)

Robot SCARA được xây dựng dựa trên hình dạng của một cái cánh tay Về

cơ bản, nguyên tắc hoạt động của nó cũng tương tự như cách con người sử dụngcánh tay của bản thân Cánh tay thực hiện được các di chuyên cơ bản, trong khi cổ

tay đảm nhiệm vai trò tạo ra sự tinh tế và mềm dẻo Bàn tay của robot thực hiện các

hành động trực tiếp trên đối tượng mục tiêu

Ưu điểm của cánh tay robot SCARA:

- Được thiết kế dé thực hiện hoạt động tự động và được lập trình trước,

SCARA có khả năng di chuyển với tốc độ đáng ké nhanh hon so với khả

năng đi chuyền của con người.

- Khi yêu cầu của doanh nghiệp là đạt được độ chính xác cao về kiểm soát lực,

thì SCARA mang lại lợi thế ưu việt

- Kha năng và môi trường làm việc: Tính năng bắt chước chuyển động tay

máy cùng với khả năng làm việc liên tục không có dau hiệu mệt mỏi sẽ phục

vụ cho các nhiệm vụ thay con người, thực hiện các công việc nguy hiểm như

trong môi trường hóa chất độc hại, môi trường nhiễm phóng xạ

14

1.2 KHÁI QUÁT VE XU LÝ ANH

1.2.1 Mô tả về xử ly ảnh

Lĩnh vực xử lý hình ảnh đại diện cho một nhánh trong việc xử lý tín hiệu đặc

biệt dành riêng cho hình ảnh Kết quả đầu ra thường là sự rút ra kết luận hoặc hìnhảnh mới mang tính khác biệt so với ban đầu Xử lý ảnh được chia thành bốn lĩnhvực chính bao gồm: tăng cường chất lượng ảnh, nhận dạng hình ảnh, truy vấn ảnh

Các giai đoạn trong quá trình xử lý ảnh:

Thu nhận ảnh: Hình anh được ghi thông qua camera thường là đơn sắc hoặc

camera màu Thông thường, ảnh tương tự sẽ được thu nhận thông qua camera, trong

đó mỗi điểm ảnh có thé được tạo ra bởi một cảm biến cường độ sáng Có một loạicamera đã số hóa, sử dụng photodiode để chuyển đổi thông tin độ sáng tại từng

diém ảnh.

15

Tiền xử lý: Sau khi hình ảnh được ghi lại, việc đưa nó qua giai đoạn tiền xử

lý trở nên cần thiết để cải thiện chất lượng, bởi vì nhiễu có thể ảnh hưởng và độtương phản thường không cao Nhiệm vụ chính của quá trình tiền xử lý là nâng cao

độ tương phản và loại bỏ nhiễu, từ đó làm tưang tính rõ nét của hình ảnh.

Phân đoạn hay phân vùng ảnh: Anhr gốc được phân chia thành các thànhphần dé thực hiện việc phân vùng, phân tích và nhận dạng Điều này đại diện chomột phan khó nhất trong quá trình xử lý hình ảnh, việc này có thé dé dàng làm giảm

đi tính chính xác của ảnh.

Biểu diễn ảnh: Sau khi qua quá trình phân vùng, ảnh kết quả chứa thông tin của các pixel ảnh trong mỗi miễn, cùng với việc kết hợp với mã liên kết đến các

vùng xung quanh Sau đó, chúng ta phải thực hiện việc chuyên đôi dữ liệu này

thành một định dạng thích hợp hơn để tiếp tục quá trình xử lý

Nhận dạng và nội suy: Quá trình này được thực hiện thông qua việc so sánh

với các mẫu đã lưu trước đó, sau đó dự đoán dựa trên ý nghĩa dựa trên cơ sở nhận

dạng.

Cơ sở tri thức: Hình ảnh rất phức tap vì dé bị nhiều thứ ảnh hưởng dẫn đến

nhiễu Trong khâu phân tích và xử lý hình ảnh bên cạnh việc đơn giản hóa các

phương pháp toán học để việc xử lý được tiện lợi, chúng ta mong muốn các quy

trình xử lý ảnh được thực hiện theo cách mà con người thực hiện [2]

1.2.2 Các khía cạnh cần xem xét trong việc xử lý ảnh

a Điểm ảnh

Một pixel là một phần cơ bản của hình ảnh, được mô tả bang cách sử dung

cặp tọa độ (x, y).[3]

b Ảnh số

Hình ảnh số là một tập các pixel ảnh được tổng hợp dé biểu diễn hình ảnh

một cách gần gũi với thực tế, và có thé được mô tả bởi một hàm toán hoc f(x, y) [3]

16

c Phân loại ảnh

Trong lĩnh vực ảnh số, có hai dạng chính là ảnh màu và ảnh đen trăng Trongtrường hợp của ảnh đen trắng, nó được tạo ra bằng cách sử dụng các điểm ảnh cómức xám khác nhau, trong khi ảnh màu được hình thành thông qua việc kết hợp các

điểm ảnh có màu sắc khác nhau [3]

d Độ phân giải

Độ phân giải ám chỉ mật độ các điểm ảnh trong một hình ảnh Thông tin

chứa trong ảnh có ảnh hưởng lớn từ độ phân giải, và khi độ phân giải tăng lên,

thông tin cụ thể trong ảnh cũng được tăng cường [3]

e Chuyển déi ảnh màu sang ảnh xám

Trước khi bước vào quá trình xử lý, thường thì hình ảnh thu được là hình ảnh

màu Việc chuyển đổi từ hình ảnh màu sang hình ảnh xám vẫn giữ nguyên cấu trúctong thé của hình ảnh, tuy nhiên, các giá trị trong ma trận ảnh sẽ trở nên đơn giản

hơn, giúp việc xử lý trở nên thuận lợi hơn Công thức thường được áp dụng trong

việc thực hiện chuyển sang hình ảnh xám từ hình ảnh màu thời điểm hiện tại:

hình ảnh thành các giá trị nhị phân 0 hoặc 1 Kết quả là ma trận hình ảnh chỉ có các

mức giá trị tối thiêu, điều này giúp làm cho quá trình xử lý trở nên đơn giản mặc dù

có thé dẫn đến sự thay đôi cau trúc của hình ảnh.[3]

Fo SG

Grayscale Black-and-white

Hinh 1 18: Anh nhi phan va

anh xám

g Phan doan anh

Day được coi là phan quan trong nhất trong quá trình xử lý hình ảnh Giai

đoạn này tập trung vào việc phân chia hình ảnh thành các khu vực có cùng đặc tính

dựa trên biên hoặc sự liên thông Các tiêu chuẩn đề xác định các khu vực liên thông

có thê là cùng cường độ xám, cùng màu sac hoặc cùng đặc điêm nhat định [3]

1.3 TONG QUAN VE PYTHON VA THU VIEN OPENCV

1.3.1 Python

Python là một ngôn ngữ lập trình da dang và linh hoạt Nó hỗ trợ nhiềuphong cách lập trình khác nhau như lập trình hướng đối tượng, mệnh lệnh, chứcnăng, thủ tục, khía cạnh và meta Python được xây dựng trên hệ thong kiéu dong, dikèm với quan lý bộ nhớ tự động và một thư viện tiêu chuẩn da dạng dé thực hiện

các tác vụ khác nhau Điểm mạnh của Python năm ở khả năng dễ dàng đọc mã

chương trình và cú pháp linh hoạt, giúp người dùng thực hiện các tác vụ với ít dòng

mã hon so với các ngôn ngữ khác như C hay C++.

Ngôn ngữ lập trình Python ra đời và phát triển do tác giả Guido van Rossumtạo ra tại CWI (Hà Lan), với mục đích là ngôn ngữ lập trình tiếp theo sau ngôn ngữ

18

ABC Python được thiết kế để có khả năng xử lý các tình huống ngoại lệ và tương

tác với hệ điêu hành Amoeba.

Python là ngôn ngữ lập trình được ưa chuộng khi sử dụng trên Raspberry PI,

đặc biệt trong việc học về máy tính Trình thông dịch Python đã được tích hợp sẵn

trong hệ điều hành Raspbian, giúp người dùng không cần phải thêm bat kỳ cài đặt

phần mềm bồ sung nao.[4]

1.3.2 OpenCV

OpenCV là một bộ thư viện gồm nhiều hàm lập trình được áp dụng rộng rãitrong lĩnh vực thị giác máy tính Ban đầu, OpenCV ra đời do sự phát triển tại Trung

tâm Nghiên cứu của Intel tại Nga, đặc biệt là tại thành phố Nizhny Novgorod, và

hiện nay nó được duy trì bởi tổ chức Itseez

OpenCV chủ yếu tập trung vào việc xử lý hình ảnh và video, cùng với một sốgiao điện người dùng đồ họa (GUI) và các tính năng xử lý sự kiện Hơn nữa,OpenCV cung cấp các giao diện cho các ngôn ngữ lập trình phổ biến như C/C++,Python và Java Thêm vào đó, OpenCV là một thư viện đa nền tảng, có khả nănghoạt động trên nhiều hệ điều hành khác nhau như Windows, Android và các hệ điều

hành dựa trên Unix - paraphrase đoạn này [4]

Các tính năng và ứng dụng của OpenCVỊS]:

e© Phat hiện các vật thê (objdetect, features2d, nonfree)

e Geometry-based monocular hoặc stereo computer vision (calib3d, stitching,

videostab)

e Computational photography (photo, video, superres)

e Machine learning & clustering (ml, flann)

® CUDA acceleration (epu)

e Xử lý và hiển thị Hinh anh/ Video/ I/O (core, imgproc, highgui)

19

1.4 PHAN LOẠI THEO MAU SẮC

1.4.1 Không gian mau

Không gian màu là một khung mô hình toán học được dùng dé biểu diễn các

gam màu dưới dạng giá tri số và thực hiện các phép toán toán học liên quan [4]

Mặc định, OpenCV sử dụng không gian màu RGB để biểu diễn hình ảnh,trong đó mỗi tọa độ pixel (x,y) chứa giá trị cường độ nằm trong khoảng từ 0 đến

255, với độ chính xác 8 bit RGB va HSV là hai không gian màu cơ bản và được sử

dụng rộng rãi Trong nội dung của dự án này, hình ảnh thu thập từ PiCamera sẽ

được chuyên đổi từ không gian màu RGB sang HSV trước khi tiến hành quá trình

xử lý.

1.4.2 RGB

Trong xử lý ảnh, RGB là một hệ thống mau cơ bản rất phô biến, được ứngdụng rộng rãi trong việc xử lý và lưu trữ dữ liệu hình ảnh Nguyên tắc cơ bản củaRGB là sử dụng ba màu chính là R , G và B dé biểu diễn tất cả các gam màu Mỗiđiểm ảnh được hình thành bằng cách kết hợp ba màu sắc này

Nếu mỗi kênh mau được mã hóa bằng I byte (8 bit) và giá trị nằm trongkhoảng từ 0 đến 255, thì chúng ta có anh 24 bit màu, với kha năng biểu diễn tat cả

28 x 28 x 28 = 16.581.375 màu (khoảng 16 triệu màu).

20

OpenCV mặc định sử dụng không gian mau RGB, tuy nhiên thực tế OpenCV

lưu trữ màu sắc dưới định dạng BGR [6]

1.4.3 HSV

HSV (Hue, Saturation & Value/Brightness) là một hệ thống không gian màuđược thiết kế dé tái hiện các màu sắc mà con người có thé cảm nhận Nó giữ thôngtin về mau sắc trong một biéu diễn hình dạng của các điểm mau RGB [4]

- Hue - giá tri màu (0-179).

- Saturation - Độ bão hòa màu (0-255).

- Value - Độ sáng hoặc cường độ (0-255).

Hình 1 20: Hệ HSV

Sử dụng định dạng không gian mau HSV mang lại lợi ích quan trọng trong

quá trình phân đoạn màu Trong không gian màu RGB, việc lọc ra màu cụ thể

không đơn giản, nhưng với HSV, việc xác định phạm vi mau cần lọc trở nên dé

dàng hơn khi ta thấy chúng [4]

Hình I 21: Bộ loc HSV

21

Trong phạm vi nghiên cứu, mỗi tông màu được biểu thị băng cách sử dụng

một tập hợp ba giá trị (H, S, V) Dé biểu thị giá trị S và độ sáng V, cần chọn từ 0

đến 255 để đảm bảo khả năng phân biệt các tình huống màu sắc với độ bão hòa và

độ sáng đa dạng Đối với giá trị Hue, thay vì dùng dải giá trị 0 - 360, chúng ta sửdụng dải giá trị 0 - 180 dé biéu thị màu sắc Điều này khiến cho việc biểu thị không

hoàn chỉnh vòng tròn màu sắc, và do đó có sự tương ứng khác với chuẩn Dé xác

định khoảng giá trị màu sắc phù hợp, ta có thé dựa vào bộ lọ dai màu (hình 2.11) và

giá trị H của các tông màu cơ bản [7]

Các giá trị HSV đã được xác định thông qua quá trình lấy mẫu, điều chỉnh,

đôi chiêu và so sánh nhiêu lân.

Ban đầu, nhóm đã thực hiện nghiên cứu dựa trên bộ lọc màu và giá trị H của

các tông mau cơ bản dé tạo ra các giá tri HSV phù hợp Nhờ đó, chúng ta có thé xác

định các giới hạn màu hoặc ngưỡng màu như sau: [7]

Sau khi điêu chỉnh các ngưỡng mau, chúng ta dat được kêt qua cuôi cùng vê

ngưỡng màu thực tế của bề mặt màu sắc của sản phẩm

Dưới đây là 3 loại màu sắc trong phạm vi đề tài:

* Màu đỏ: (168, 198, 0) + (179, 255, 255)

* Màu xanh dương: (1 17, 184, 0) + (128, 255, 255)

* Màu vàng: (44, 168, 21) + (57, 255, 255)

22

Chương 2 GIỚI THIỆU PHAN CỨNG

cảm biến và các linh kiện điện tử khác

Các vi điều khiển STM32 là dòng sản phẩm nổi tiếng của STM, dựa trên vi

kiến trúc ARM Cortex-M STM32 được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng nhúng

và IoT (Internet of Things) Các vi điều khién STM32 cung cấp các phiên bản vớicác hiệu suất và tính năng khác nhau, như STM32F0, STM32F1, STM32F4,STM32L0, và STM32H7, dé phù hợp với nhiều yêu cầu ứng dụng khác nhau

Các đặc điểm nỗi bật của dòng vi điều khiên STM32 bao gồm:

e Nền tảng ARM Cortex-M với hiệu năng cao và tiết kiệm năng lượng

e_ Các phiên bản với các tần số xung nhịp và bộ nhớ khác nhau dé đáp ứng các

yêu cầu ứng dụng khác nhau

e _ Hỗ trợ nhiều giao diện và tích hợp ngoại vi, bao gồm UART, SPI, I2C, USB,

Ethernet, GPIO, ADC, PWM và nhiều tính năng khác

e Hỗ trợ các công cụ phát triển phần mềm như STM32Cube, STM32CubeMX

va IDE như Keil, LAR và STM32CubeIDE.

e Cộng đồng hỗ trợ lớn với tài liệu, vi du và nguồn thông tin phong phú

e© Dòng vi điều khiển STM32 đã được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng

như thiết bi y tế, 6 tÔ, điện tử tiêu dùng, điện tử công nghiệp, robot, hệ thống

đo lường và nhiêu lĩnh vực khác.

23

Ngoài dòng vi điều khiển STM32, STM còn cung cấp loạt sản phẩm khácnhư vi điều khiển STMB8, các thiết bị cảm biến, linh kiện điện tử, các thiết bị điềukhiển động cơ và nhiều giải pháp khác trong lĩnh vực điện tử STM luôn đứng đầutrong việc phát triển công nghệ mới và cung cấp các sản phẩm chất lượng hàng đầucho thị trường toàn cầu [8]

b STM32£407

STM32F407 là một trong các phiên bản của dòng vi điều khiển STM32, dựatrên vi kiến trúc ARM Cortex-M4 Nó thuộc vào nhóm STM32F4, là một dong vi

điều khiển mạnh mẽ và đa chức năng được phát triển bởi STMicroelectronics

Các đặc điểm nỗi bật của STM32F407 bao gồm:

© Vi xử lý: STM32F407 sử dụng lõi vi xử lý ARM Cortex-M4, cung cấp hiệu

năng cao và hỗ trợ xử lý SỐ, Xử lý tín hiệu số (DSP) và dit liệu số

e Tần số xung nhịp: STM32F407 có thê hoạt động ở tần số xung nhịp cao lên

đến 168 MHz, cung cap khả năng xử lý mạnh mẽ cho các ứng dụng yêu cầu

e Bộ nhớ: Nó đi kèm với bộ nhớ Flash tích hop từ 512KB đến 1MB và bộ nhớ

SRAM từ 192KB đến 196KB, cung cấp không gian lưu trữ đáng ké cho mã

chương trình và dt liệu.

e Các tính năng ngoại vi: STM32F407 hỗ trợ nhiều giao diện và tích hợp ngoại

vi, bao gồm UART, SPI, I2C, USB, Ethernet, GPIO, ADC, DAC, PWM,Capture/Compare Unit (CCU), DMA và nhiều tính năng khác

e Don vị xử lý tín hiệu số (DSP): STM32F407 tích hợp một bộ xử lý tín hiệu

số (DSP) sẵn có, giúp xử lý dữ liệu số nhanh chóng và hiệu quả

e Hỗ trợ điều khiển năng lượng: Nó cung cấp các tinh năng tiết kiệm năng

lượng và điều khiển năng lượng linh hoạt, giúp giảm tiêu thụ năng lượng

trong các ứng dụng di động và pin-điều khiến

e Công cu phát triển: STM32F407 được hỗ trợ bởi STM32Cube, một bộ công

cụ phát triển phần mềm toàn diện của STMicroelectronics, bao gồm

STM32CubeMX, STM32Cube HAL và STM32Cube IDE.

24

STM32F407 được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực ứng dụng, bao gồmthiết bị y tế, ô tô, điện tử tiêu dùng, điện tử công nghiệp, hệ thống đo lường, điều

khiển robot, mạch điều khiển và nhiều ứng dụng nhúng khác Với hiệu năng mạnh

mẽ và tính linh hoạt, STM32F407 là một lựa chọn phổ biến cho các dự án nhúngđòi hỏi hiệu suất cao và tính năng đa dạng [9]

Thông số kỹ thuật

se Vi điều khiến 32-bit ARM Cortex®-M4 STM32E407VGT6 với lõi FPU hỗ

trợ xử lý tính toán dau phầy đông, 1-MB bộ nhớ Flash, 192 Kbyte RAM.

e On-board ST-LINK/V2 trên STM32E4-DISCOVERY giúp nạp chương

trinh, gỡ lỗi.

e Nguồn điện cung cấp cho bang mạch: thông qua công USB hoặc từ một

nguồn cung cấp điện áp 5V bên ngoài.

e Từ bảng mạch, có thé cấp nguôn 3,3 V và 5 V cho các ứng dụng.

e Cảm biến chuyển động LIS302DL, ST MEMS 3 trục gia tốc.

25

e Cảm biến âm thanh MP45DT02 ST-MEMS, mic cảm biến âm thanh vô

hướng kỹ thuật số.

se Bộ chuyển đổi DAC âm thanh CS43L22

se Có sẵn 8 Led.

* Có Led thông báo trạng thái nguôn

© Hai nút bam (nút bam User mau xanh, nút bam Reset mau đen).

® OTGFS USB với công nối micro-AB

e Header mở rộng cho tất cả LOEP100 LO.

2.1.2 Step motor 42

Động cơ bước (step motor) là một loại động cơ điện đặc biệt được sử dung

tong rãi trong các ứng dụng điều khiến chính xác vị trí và chuyển động Nó có khảnăng chia thành các bước và di chuyển từng bước một, nên được gọi là động cơ

“bước” Mỗi bước tương ứng với một góc quay nhất định, được xác định bởi cau

trúc và điêu khiên của động cơ.

Trong cánh tay robot SCARA, động cơ bước thường được sử dụng để điềukhiển các khớp quay, cung cấp chuyển động xoay chính xác và định vị Các khớp

của cánh tay SCARA có thé làm việc như các cơ cấu nối tiếp, và động cơ bước

được sử dụng đê kiêm soát vỊ trí và góc quay của môi khớp.

26

Bảng 2 1: Thông số kỹ thuật của step motor

Hình 2 3: Driver motor L298N

Bang 2 2: Thông số kỹ thuật L298N

Dién áp điêu khiến +5V~+12VDòng tôi đa cho mỗi cầu H 2A

Điện ap của tin hiệu điều khiển | +5V ~+7V

Nhiệt độ bao quan -25°C~+130

2.1.4 Driver điều khiến động cơ bước TB6600

Dùng đê điêu khiên động cơ bước

28

Thông số kỹ thuật:

° Nguôn cấp: 9~42 VDC

® Dòng cấp tối da: 4A

e Tín hiệu dau vảo có cách ly quang tốc độ cao băng opto

® Có thé dừng động co bang cách ngưng cấp xung điêu khiển

© Chế độ điêu khién bán kép kín giúp cho mạch có thé hoạt động ở những môi

trường nghiém ngặt hơn

® Có chức năng khóa bán tự động tiết kiệm năng lượng

e C6 chức năng bảo vệ Quá nhiệt, quá dòng, sụt áp.

® Có thê điều khién động cơ bước 2 pha quay va đảo chiêu quay, có thê hoạt

đồng ở chế độ vi bước( 1/2; 1/4; 1/8; 1/16 bước)

29

2.1.5 Động Co DC Servo Giảm Tốc JGB

Động cơ DC servo giảm tốc JGB là một loại động cơ servo kết hợp với hộp

giảm tốc dé dung cấp sự chuyên động chính xác và lực day lớn trong các ứng dụngcông nghiệp và tự động hóa Động cơ DC servo là một loại động cơ được điềukhiến bởi tín hiệu điều khiển phản hồi về vi trí hoặc tốc độ Nó cung cấp chuyềnđộng chính xác và ồn định, với độ phản hồi cao từ các cảm biến, giúp duy trì vị trí

và tốc độ đúng theo yêu cầu người dùng Hộp giảm tốc JGB là một bộ phận đi kèmvới động cơ DC servo, có chức năng giảm tốc vòng quay từ động cơ và tăng lựcday Hộp giảm tốc thường được sử dụng để tăng lực xoăn và giảm tốc độ quay,cung cấp sức mạnh và mô men xoắn lớn hơn cho các ứng dụng yêu cầu lực đây cao

và vận tốc chậm

Đối với cánh tay robot SCARA, động cơ DC servo giảm tốc JGB giúp định

vị chính xác, điều khiến tốc độ và lực đây, có khả năng chịu tải trọng lớn và đápứng yêu cầu độ bền trong môi trường công nghiệp

30

Bảng 2 3: Thông số kỹ thuật động cơ DC

Nguôn điện hoạt động 12 hoặc 24VDC

Trọng lượng 19

Chiêu dai hộp số

M6 men xoăn 9ke.cm

Tốc độ 12V : 80 RPM

2.1.6 Nguồn tô ong 12V

Dùng đê câp nguôn cho toàn bộ mạch

2.2 XU LÝ ANH

2.2.1 Raspberry Pi 3

a Raspberry Pi

31