Khóa luận tốt nghiệp Kỹ thuật máy tính: Thiết kế và xây dựng cánh tay robot delta ứng dụng trong phân loại sản phẩm theo màu sắc

của chúng trên thi trường.Việc sử dụng cánh tay robot trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp đang ngày càng phổ biến và đây sẽ là một trong những cuộc cách mang công nghệ lớn đánh dau

ĐẠI HOC QUOC GIA TP HO CHÍ MINH TRUONG DAI HOC CONG NGHE THONG TIN

KHOA KY THUAT MAY TINH

NGUYEN DANG QUANG

VAN Vi THÀNH

KHOA LUAN TOT NGHIEP

UNG DUNG TRONG PHAN LOAI SAN PHAM THEO

MAU SAC

DESIGN AND CONSTRUCTION DELTA ROBOT ARM

APPLICATION IN PRODUCT CLASSIFICATION BY COLOR

KY SU NGANH KY THUAT MAY TINH

TP HO CHÍ MINH, 2022

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHÍ MINH

TRUONG DAI HOC CONG NGHE THONG TIN

KHOA KY THUAT MAY TINH

NGUYEN DANG QUANG

VAN VĨ THÀNH

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

THIET KE VÀ XÂY DỰNG CANH TAY ROBOT DELTA

UNG DUNG TRONG PHAN LOAI SAN PHAM THEO

MAU SAC

DESIGN AND CONSTRUCTION DELTA ROBOT ARM

APPLICATION IN PRODUCT CLASSIFICATION BY COLOR

KY SU NGANH KY THUAT MAY TINH

TH.S TRAN QUANG NGUYEN

TH.S HO NGOC DIEM

TP HO CHi MINH, 2022

THONG TIN HOI DONG CHAM KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP

Hội đồng cham khóa luận tốt nghiệp, thành lập theo Quyết định số 75/QD-DHCNTT

ngày 15 tháng 2 năm 2023 của Hiệu trưởng Trường Đại học Công nghệ Thông tin.

LỜI CẢM ƠN

Trong khoảng thời gian bốn năm học tại trường Đại học Công Nghệ Thông Tin —Đại học Quốc gia TPHCM, chúng em đã được thay cô truyền đạt lại những kiếnthức vô cùng hữu ích về lý thuyết trong học tập cũng như trong cuộc sống Đi

đôi với điều đó, nhà trường cũng đã tạo điều kiện cho chúng em một môi trường

học tập có day đủ thiết bị tiện nghi, hiện đại Đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm

ơn chân thành đến ban giám hiệu nhà trường cũng như các thầy cô đã giảng dạychúng em trong suốt thời gian qua

Lời cảm ơn tiếp theo, chúng em xin được cảm ơn đến thầy Phạm Minh Quân, thầy

cố vẫn học tập của lớp MTCL.3 Trong thời gian 4 năm qua thầy đã tận tâm hỗ trợ và hướng dẫn chúng em về những vấn dé học tập, trao lại những kiến thức

quý báu giúp chúng em có thể hoàn thành 4 năm vừa qua

Tiếp đến, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Trần Quang Nguyên đã hướng

dẫn, hỗ trợ chúng em tận tình trong quá trình làm khóa luận, cũng như đưa ra

những đề xuất, lời khuyên dé giúp chúng em phát triển, cải thiện dé tài đúng

hướng và theo một cách tốt nhất Cảm ơn thầy đã giúp chúng em có được nhữngkiến thức mới và quý báu để có thé hoàn thành được bài khóa luận này

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

MỤC LỤC

Chương I GIỚI THIỆU DE TÀII - ¿2 2+E+2E£+EE+EE+EEEEE+EErrerrxersee 4

1.1 Giới thiệu về Delta Robot -.-ecssrseererereriririirirrie 4

1.2 Thực trạng ngành công nghiệp robot hiện nay : c-ssccrrreeeex 4

1.3 Ly do chon dé Sẽ 5

Tàn ng ctha G8 tai cccccsssssssssssssssssessesssssssssussstssssssssssssissssussssnsssssssussesnsesuesssee 61.5 Đối tượng nghiên cứu e eseeseerreerieerrerrerretrrerirerrrtrrerrerree 6

1.6 Pham vi nghién COU nh cố cố ẽố ẽẽẽ 6

Chuong 2 TONG QUAN DE TAL -2- 2-52 2+ESE£EE£EEEEEEEEEEEEEEEerkerkerkrek 7

2.1 Các hướng nghiên cứu có liên quan đến dé tai trong và ngoài nước 7

2.1.1 Phân tích và đánh giá trong nưÓc -. -cesc-erxesersererrrrer 7

2.1.2 Phân tích và đánh gid ngoài nưỚc - e -cccccveessrrrrrrrvresrrrrrree 82.2 Những van đề còn tôn tại, chỉ ra van đề và phương pháp thực hiện 9

2.2.1 Da để NGhaẽ À /ế.sấẾP 9

2.2.2 Phương pháp thực hiỆn -c-ccccerrrirrrrriirrrriiirrrre 10

Chương 3 CƠ SỞ LÝ THUYÉT - 2-2 ©E+E2E2EE£EE£EEEEEEEEErkerkerrrrer 11

3.1 Mét sd phiên ban Delta robot dang được phat trién hién TIAY .- 11

3.1.1 Delta X 2 Develop KÍ( «eeeereiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiriiirie 11

3.1.2 Delta X Š PrO(Otype e.eceeeirHHiHHHHHHHHHH Hang 13

3.1.3 IRB 390 FlexPacker Delta robot e -ecsccerxeerrrrrrrrrrrrrree 15

"da ch 16

3.2 Delta rObo( se ngHrtirrierrrrrrsrie 17

3.4 Mạch SŠ'M232E102C6ÏTỐ ««s HH HH HH 24

3.5 Module điều khién động cơ bước A4988 và Mạch CNC Shield V3 27

3.5.1 Module điều khiến động cơ bước A4988 ss eer 27

3.5.2 Mạch CNC Shield V3 cceeceEHHHHHHHH he 29

3.6 Mạch điều khiển động cơ DC L298NN eeeiiiiiiiiiiirie 30

3.7 Mạch Raspberry Pi 3 model B+ và Camera -ccccceeveeeeserrrrre 32

3.7.1 Mạch Raspberry Pi 3B-+ «HH 32 3.7.2 Module Camera VỊ e-c-cxesrrrettrriittrrirtrriirtrriirrrirrrirrree 34

3.8 Máy bơm chân không và van điện tỪ - eecceccecreeeesrrrrrrrriirrrrrrrrrrree 35

3.8.1 Máy bơm chân không I2V -ceeceeceesrerrrerrtrrrrrrrrree 35 3.8.2 _ Van điện từ FESTO MHE3-MSIH -ccccceeveeecee 36 3.9, Động cơ bước (42X48) e.ccccceccrrrrrrirerrttrrriiiriirtiiiiirrirriirirrirrrrerrrie 37 3.10 c 00 6v sẽ 39

BLL Socket]O ch re 42

3.12 MOTT Broker -ccccsrihHhHHHh HH ren 43

Chương 4 THIẾT KE VÀ XÂY DỰNG CÁNH TAY DELTA ROBOT 45

4.1 Tổng quan về thiết kế -. eeireetreettreetrteetrirsttriretrrretrrerrrrerrrrerrire 45

4.2 Chi tiết về các bộ phận của cánh tay Delta robot . .-.ss+ 46

4.2.1 Khung Delta rOoO( c-ccceesekrerkkriirrriirrriiiiiiiriiiirriiirriree 46

4.2.2 Hộp điều khiển Delta robot s-esereeerrreetrrerrreerrree 474.2.3 Bệ cố định Delta robo -. -errerrerierirrrerere 48

4.2.3.1 Bệ cố định -eecerrerereirrrririirirrrrrrrid 48

4.2.3.2 Động cơ bước 42x48 l.8 eeeerrrirrirrrriirriiiiiiiirree 49

4.2.3.3 Gối đỡ vit me KPO8 và Puly GT2 I:2 ecrrceere 50

4.2.4 Cánh tay trên Delta rObot ccveeeeeesrretrrrtrrriiiririrrrrrrre 52 4.2.5 Cánh tay dưới Delta robot cveeeeeesrrrtrrrrrrrrriirirrrrrrrrrrrre 53

4.2.5.1 Tổng quan thiết kế - eereeerreetrrertrirertrrerrrrerrrertrrerre 53

4.2.6.3 Giác hút chân không -ccccccveeieereerrrerertrrrtrriririirrrrrrrree 55

Chương 5 THIẾT KE HỆ THONG DIEU KHIEN DELTA ROBOT 57

5.I Tổng quan hệ thống điều khiển cánh tay Delta robot .- 57

5.2 Hệ thống xử lý ảnh từ camera es-eeteeerieeerrerrrerrrrrrrerrrerre 58

5.3 Hệ thống điều khiến cánh tay Delta robot . -ecereeeerreerreeerre 59

5.4 Hiệu chính tạo độ giữa camera và cánh tay Delta robot 60

5.5 Hệ thống điều khiển động cơ bước -. -e estresteerrerrerre 625.6 Thiết kế và xây dựng trang web điều khiển Delta robot 63

5.6.1 Nguyên lý hoạt động -e.ceeekiirtiiikriiiiiiiiiriirree 63

5.6.2 Thiết kế giao diện trang Web -. eeerreerrreeerreerrrerrrrrrrrrere 64

Chương 6 THỰC NGHIỆM VA KẾT QUẢ -¿¿222222+z+2EEExversrrr 65

6.1 Nội dung thực nghiỆm -s+c++xesrrrrrrtrrertrrrrtrrrrtrrrrrrrrrrirrrrrrree 65

6.1.1 Khảo sát phạm vi hoạt động của Delta robot 65

6.1.2 Khảo sát năng suất làm việc của Delta robot - 66

6.1.3 Khảo sat tai trọng của Delta rObot cccccccceeeeeeveeeeeereereeeree 67

Co sẽ 69

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Robot Delta X được sáng lập bởi CEO Dang Hồng Trung 7Hình 2.2 Pocket Delta (Nguồn: Asyril — Expert in Flexible Feeding System) 8Hình 2.3 Robot Delta Cube (Nguồn: Trang thông tin điện tử EPFL News) 9

Hình 3.1 Delta X 2 Develop Kit [1] - - «+ + 2x19 13911 1 kg ng reg 12

Hình 3.2 Delta X S Prototype [ Í], - - cv v91 9kg hư 14 Hình 3.3 IRB 390 FlexPacker Delta robot [ <5 22+ 1+ *‡+*v+ssevksseeexssses 15

Hình 3.4 Hình ảnh một Delta robot cơ bảñ cee 5 525 S2 E2 E£*E£+zE£zkEzze£zsersee 19

Hình 3.5 Ứng dụng của Delta robot trong sản xuất đây chuyễn - 19Hình 3.6 Ung dụng của Delta robot trong công nghiệp thực phẩm - 20

Hình 3.7 Hình anh mô phỏng một Delta robot -¿- ¿+ 5222 S+*+*£+++x+ec+xsxs+2 20

Hình 3.8 Hình ảnh mô phỏng các thông số của Delta robo( - 2 5c: 21 Hình 3.9 Hình ảnh mô phỏng chuyền động của cánh tay Delta robot - 22 Hình 3.10 Hình ảnh mặt cắt cánh tay Delta robot theo mặt phang YZ 23

Hình 3.11 Hình anh mô phóng cách tìm phương trình động hoc Delta robot 24

Hình 3.12 Vi điều khién STM32F103C816 2-©22-5225222S+2£xc2zxerreerxre 25Hình 3.13 Sơ đồ hệ thống chân của board STM32F103C8T6 - - 26

Hình 3.14 Module điều khiên động cơ bước A4988 ¿- 5+©c+2s+ccxz 27

Hình 3.15 Sơ đồ nối chân của module A4988 cccccccccscrrrerrrrrrrrrrrrree 28

I§i:i668108)/LïJi09)/00)i 00c 29 Hình 3.17 Module L298ÌN -.- c2 1S 12 1111111111 11111 11 111 1H nh nh nrp 30

Hình 3.18 Sơ đồ nối chân cho module L/298N -5c-c5c++cc+cscrxrrrrreerrred 31

Hình 3.19 Mach Raspberry Pi 3ÌB~+ - - óc 111v S1 HH ket 32

Hình 3.20 Sơ đồ nối chân cho mach Raspberry Pi 3B+ -5- 2555: 33

Hình 3.21 Module Camera V1 - - - 5 E1 9H ng HH rh 34

Hình 3.23 Van điện từ FESTO MHE3- MSIH ¿+ 5: SScS+ssrsxerrersrrrrsee 36 Hình 3.24 Động cơ bước 42x48 I.8 - + 2 v12 1 1131111111211 11kg 37

Hình 3.25 Cấu tạo của động cơ ĐướỚc -¿- - 2 + £+E+Ek+E£EE+EEEEEEEEEEEEEErkrrrkrrees 38

Hình 3.26 Mô tả cách điều khiển động cơ bước -¿©+ ++zx+zxzxezzxvred 39

Hình 3.27 Sơ đồ kết nỗi UART giữa 2 thiẾt bị - ¿52 2+E+E+Ec£zEcrxrrrkrrees 40 Hình 3.28 Mô tả cách truyền dit liệu bằng UARLT - 2-2 2+5 s+s+cx+zczxeceei 41 Hình 3.29 Mô tả gói tin trong giao tiếp UART cccccsscscessssesssessesessesessesssseeseseeseeess 41

Hình 3.30 Mô tả hoạt động của MOTT Broker 5 555 + +seesseeseeres 43

Hình 4.1 Thiết kế tong quan của Delta rObot - 2-5 2+2 +++£++£++£++£zzzxzzxeẻ 45

Hình 4.2 Mô tả thiết kế bộ khung cho Delta robot - 2-5: 5555252 s+szx+ssc: 47

Hình 4.3 Hộp điều khiển của Delta robot 22- 2 +5x2S+2£+2zxezxerxezresrxered 48 Hình 4.4 Bệ cố định của Delta rObOt .¿ 52c55+ề+tt‡EkttEkkrrtkrrtrierrrieerrked 49 Hình 4.5 Thiết kế 2D của bệ cố định Delta robot c-©cccccscvxerrrrxeeeee 49

Hình 4.6 Động cơ bước của Delta robot - 5 65c S2 ++*E+E+tE£vEe+eEerxexeexexrersea 50

Hình 4.7 Gối đỡ vitme KPO8 seeesseecsseecsseeesseesseeessneessusessueeesneeesseeesnecesseeessneesaes 50 Hình 4.8 Mô ta thông số và thiết kế của gối đỡ vitme KP08 - 5: 51

Hinh 4.9 BG Puly 06907221 51

Hình 4.10 Cánh tay trên của Delta robot ¿622 2E 332 EESEekexsreses 52

Hình 4.11 Mô phỏng thiết kế và thông số của cánh tay trên Delta robot 53

Hình 4.12 Cánh tay dưới của Delta robot ¿+5 52+ *v+tEexreererrteerrrrxes 53

Hình 4.13 Khớp cầu thép SI3TT -¿ ¿- ¿5255 SxcSx‡E2EE2EE2EEErrxerxerxerrrrrrrerree 54

Hình 4.14 Bé di động của Delta rOOI ¿2S 2222 SE £EE+tEexexetrexrsrererrxrs 55

Hình 4.15 Mô phỏng thiết kế và thông số bệ di động Delta robot -.- 55

Hình 4.16 Giác hút chân không của Delta rObo( - ¿25+ 5c+s+x+x+x+ezzerereree 56

Hình 4.17 Mô phỏng thiết kế va thông số của giác hút chân không 56

Hình 5.1 Sơ đồ hệ thống điều khiến cánh tay Delta robot - 2-2 s2 s2 57

Hình 5.2 Sơ đồ nguyên lý xử lý anh của Delta robot - 2-52 2+2 s+sezx+cse: 58

Hình 5.3 Sơ đồ nguyên lý điều khiển cánh tay delta robot -:5¿5+ 59Hình 5.4 Sơ đồ xử lý tọa độ và điều khiển động cơ bước -2- 2 2 s+cscs2 60

Hình 5.5 Mô ta qua hình hiệu chỉnh tọa độ cho Delta robot - -¿- + +s+ 61

Hình 5.6 Không gian detect của camera sau khi tịnh tiến gốc tọa độ O 61

Hình 5.7 Mô hình hoạt động của trang Web - -s+ St s vs vrvrierirrrerrrrrke 63 Hình 5.8 Giao diện website quản ly Delta rObOI( - 55 S5 + sseersseeeseeres 64

Hình 6.1 Đồ thị khảo sát phạm vi hoạt động Delta robot lần I - 65

Hình 6.2 Đồ thị khảo sát phạm vi hoạt động của Delta robot lần 2 66

Hình 6.3 Đồ thị năng suất làm việc của Delta robot - ¿5c s+c++cs+c+xz+se2 67

Hình 6.4 Biéu đồ khảo sát tải trọng của Delta robot lần 1 ¿s52 68Hình 6.5 Biéu đồ khảo sát tải trọng của Delta robot lần 2 -¿- 2 2 se ss2 68Hình 6.6 Tổng quan thiết kế Delta robot -2- 2 2 2 SE £E+EE+EE2E£+EzEe£xerxrez 70

DANH MỤC BANG

Bang 3.1 Bang thông số kỹ thuật của Delta X 2 robot - 2-5-5552 5+5: 12 Bang 3.2 Bảng thông số điện của Delta X 2 robo( 2-5 2555s+sc2x+zezxezeei 13

Bang 3.3 Bang thông số kỹ thuật của Delta X S 2- 25c 5cccx+cxczczezreccee 14

Bang 3.4 Bảng thông số kỹ thuật của IRB 390 FlexPacker Delta robot 15

Bang 3.5 Cau hình độ phân giải cho động cơ bước . +5: 5 +25s2s++s+2s+2 28 Bang 3.6 Bang cấu hình các chân cho module L298N - - 5-52 5522x255: 31

Bang 6.1 Thông số kỹ thuật của Delta robot 2-2 2 252 +E+£E+£++E++EzEzxerxee 69

TOM TAT KHÓA LUẬN

Ngày nay, với việc phát trién chóng mặt của khoa học kỹ thuật vào công nông nghiệp

đòi hỏi năng suất và hiệu suất làm việc của từng nhà máy công nông nghiệp phải tăng

đáng kể Không những thế, gần đây tình hình dịch bệnh Covid-19 xuất hiện khiến

cho nguồn nhân lực của các công nghiệp trong nước lẫn ngoài nước bị hao hụt nặng

khiến cho năng suất và chất lượng sản phâm đi xuống và điều này có thé sẽ làm suythoái cho nền kinh tế của cả nước Dé giải quyết van đề này, các doanh nghiệp và nhàmáy đang dần dịch chuyền và bắt đầu ứng dụng các công nghệ tiên tiến vào trong cácdây chuyền sản xuất đặc biệt là công nghệ robot thông minh Robot thông minh khôngchỉ dừng lại ở việc thực hiện một nhiệm vụ lặp đi lặp lại liên tục mà còn có thể thực

hiện những thao tác doi hỏi sự chính xác cao.

Trong nghiên cứu này, chúng em lựa chọn robot delta bởi đây là loại robot có cau

trúc đơn giản, chỉ phí sản xuất thấp và được ứng dựng rộng rãi trong các nghành côngnghiệp Robot delta là một loại robot song song bao gồm ba cánh tay được nối với

các khớp quay ở bệ cố định Đặc điểm thiết kế chính của nó là sử dụng hình bình

hành trong các cánh tay, giúp duy trì sự định hướng của bộ phận đầu cuối RobotDelta được sử dụng phổ biến trong công việc gap thả và đóng gói trong các nhà máy

vì chúng có khả năng đi chuyên rất nhanh và thuận tiện trong các khâu đóng gói và

phân loại các sản phẩm lỗi.

Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng cánh tay delta robot có khả năng phân loại đượcsản phâm theo màu sắc với tốc độ và độ chính xác trong khả năng nghiên cứu

Phương pháp thực hiện:

-_ Thiết kế cánh tay delta robot bao gồm các thành phan chính: bệ cô định, động

cơ, cảnh tay trên, cánh tay dưới, bệ di động, camera và máy hút khí.

- Su dung board STM32 dé khiéu khién canh tay robot theo tọa độ (X, Y, Z)

dựa vào phương trình động hoc Delta robot Từ tọa độ x, y, z của vật suy ra được vị trí góc của động cơ bước.

- Su dụng board Raspberry Pi xử ly anh từ camera, xác định được tọa độ va

màu sắc của sản phẩm Truyền dir liệu đó về board STM32 thông qua giao

thức UART.

- — Giao tiếp board Raspberry Pi với cloud server Xây dựng ứng dụng quản lý

hoạt động của robot.

Trong bài khóa luận này chúng em sẽ chia làm đề tài ra làm 7 chương dé có thé làm

rõ về cánh tay Robot Delta bao gồm: Chương | sẽ giới thiệu dé tài, trong chương nàychúng em sẽ đưa ra các khái niệm về cánh tay robot công nghiệp và nguyên lý hoạtđộng của chúng Chương 2 sẽ đưa ra tông quan dé tài, nhận định và các van đề còn

gặp phải trong các nghiên cứu của trong và ngoài nước Chương 3 sẽ nói về cơ sở lýthuyết của dé tài nghiên cứu Chương 4 và 5 sẽ là hai chương miêu tả quá trình thiết

kế cơ khí cũng như điều khién trong dé tài khóa luận Chương 6 sẽ là kết quả sau khithiết kế và so sánh giữa số liệu thực tế với các số liệu của những nghiên cứu có liênquan Và cuối cùng chương 7 sẽ là tong kết lại dé tài và hướng phát triển dé tài

của chúng trên thi trường.

Việc sử dụng cánh tay robot trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp đang ngày

càng phổ biến và đây sẽ là một trong những cuộc cách mang công nghệ lớn đánh dau

sự phát triển của nền kinh tế trên thế giới nói chung cũng như ở Việt Nam nói riêng

Đặc biệt, Delta robot là một loại robot song song, nhờ vào độ chính xác cao cộng với

tốc độ gap — thả vật nhanh thì nó dan thay thé con người trong khâu sản xuất của cácdoanh nghiệp Nhờ vào đó, hiệu suất làm việc ngày càng được gia tang va sỐ lượngsản phẩm bán ra ngoài thị trường ngày càng nhiều hơn

Gần đây, từ khi dịch bệnh Covid-19 xuất hiện đã gây ảnh hưởng rất lớn về sức khỏecủa người lao động khi họ làm việc tại các doanh nghiệp, buộc họ phải cách ly tại nhàkhi có dấu hiệu bat ồn về sức khỏe Điều này đã dẫn đến một sự khủng hoảng về lực

lượng lao động của từng doanh nghiệp Lúc này, việc sử dụng Delta robot có thể giúpcác doanh nghiệp thay thế con người để duy trì được hiệu suất làm việc của doanh

nghiệp.

Trong khóa luận này, chúng em sẽ xây dựng ra một cánh tay Delta Robot dùng đểphân loại sản phẩm theo màu sắc và sẽ định hướng phát triển dé tài dé có thé đưa sảnphẩm bán ra thị trường nhằm phục vụ cho các doanh nghiệp trong nước cũng như các

doanh nghiệp nước ngoài.

Chương 1 GIỚI THIỆU ĐÈ TÀI

1.1 Giới thiệu về Delta Robot

Robot Delta, còn được gọi là cánh tay song song, được phát minh vào đầu năm 1980bởi một nhà phát minh do giáo sư Reymond Clavel dẫn đầu Ngày nay, Delta Robot

đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như là Quốc phòng, y tế,

và giáo duc, Với thiết kế nhỏ gọn cũng như tốc độ thực hiện nhanh, thi Delta Robot

đã ngày càng thịnh hành trên thị trường công nghiệp hiện nay.

1.2 Thực trạng ngành công nghiệp robot hiện nay

Hiện nay, cách mạng công nghiệp 4.0 đang ngày càng phát triển một cách mạnh mẽ

trên toàn cầu, đây cũng là nguyên nhân giúp cho mọi người có cơ hội dé thay đổi nền

kinh tế trong đất nước của họ Không nhưng thế, đó cũng là những hứa hẹn về cuộc

đôi mới của các doanh nghiệp tại Việt Nam Trong đó, tự động hóa và robot trongquá trình sản xuất các sản phẩm công nghiệp đang càng trở nên phổ biến và quan

trọng hơn Ngành công nghiệp robot đang phát triển mạnh mẽ, đã có rất nhiều quốc

gia trên thế giới đã và đang tập trung nghiên cứu về lĩnh vực này như là: Mỹ, Úc,Nhật Ban, Ấn Độ, Các sản phâm được phát triển ra trong ngành công nghiệp robot

sẽ được ứng dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực khác nhau, mục đích nhằm đề phục vụ

và thay thế con người

Tại Việt Nam, các thành phố lớn như Thành phó Hồ Chí Minh, Hà Nội, Da Nẵng đều

là nơi có nền có nền kinh tế phát triển nhất trong nước Đây là nơi mà các doanhnghiệp lớn trong nước cũng như nước ngoài đều tập trung lại để có thể sản xuất vàbán ra các sản phâm của họ Cho nên việc ứng dụng robot trong quá trình sản xuất làmột nước đi mang được nhiều lợi ích cho doanh nghiệp của mình

1.3 Lý do chọn dé tài

Đề đáp ứng mục tiêu mở rộng quy mô sản xuất hàng hóa cho các ngành công nghiệp,

trong nghiên cứu này, chúng em quyết định thiết kế và xây dựng cánh tay Delta robot

ứng dụng trong phân loại sản phâm

1.4 Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu trong dé tài là nghiên cứu và xây dựng được một cánh tay robot nhằm mụcđích phân loại sản phẩm dựa vào ba màu cơ bản trong bảng màu là RGB (Red — Green

— Blue).

Về phan thiết kế cánh tay Delta Robot Cau trúc gồm ba cánh tay được nỗi với các

khớp quay ở bệ cé định Sử dụng hình bình hành trong các cánh tay dé duy trì sự định

hướng của bộ phận đầu cuối Ngoài ra, sử dụng thêm hệ thống hút và đầu hút dé có

thê gắp và thả vật đến các vị trí mình mong muốn

Về phần hệ thống điều khién Sử dung board STM32F1 dé điều khiển cánh tay gap —thả Một máy tính Raspberry Pi 3b+ cộng với một camera dé có thể nhận diện đượctọa độ của sản phẩm cần gap — thả và màu sắc của vật

1.5 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng sẽ tập trung vào các khâu sản xuất hàng hóa trong các xí nghiệp, doanh

nghiệp của nhiều lĩnh vực như là: y tế, thực pham,

1.6 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài sẽ nghiên cứu và cơ cau của Delta robot, kha năng vận hành của cánh tay, thiết

kế, tốc độ gap — thả của cánh tay và khối lượng vật mà cánh tay có thé gap được Dochỉ phí thiết kế chưa nhiều cho nên cánh tay sẽ sử dụng nhưng động cơ và các linh

kiện rẻ nên tốc độ xử lý gắp — thả vẫn còn hạn chế và khối lượng vật gắp được nhẹ.

Chương 2 TONG QUAN DE TÀI

2.1 Cac hướng nghiên cứu có liên quan đến dé tai trong và ngoài nước

2.1.1 Phân tích và đánh giá trong nước

Hiện nay trong nước,đã có khá nhiều các công ty đầu tư vào các lĩnh vực sản xuấtrobot, trong đó, công ty cô phần công nghệ IMWI, một trong những công ty chuyên

về cánh tay robot, và nhà sáng lập CEO Đoàn Hồng Trung đã đưa cánh tay DeltaRobot đến gần với các thị trường doanh nghiệp lớn trong nước lẫn ngoài nước nhờvào việc startup các dự án liên quan đến cánh tay Delta Robot

Sản phẩm đầu tiên của công ty là cánh tay Robot Delta X được ứng dụng trong dây

chuyền sản xuất công nghiệp Theo như thông tin từ trang thông tin điện tử “Nhịp

sống kinh doanh” thì CEO Đoàn Hồng Trung đã cho biết rằng doanh thu vào năm

2021 là 4,1 tỷ đồng với lợi nhuận gop lên đến khoảng 3,2 tỷ đồng Đối tượng kháchhàng chính là startup hoặc doanh nghiệp cung cấp hệ thống tự động hóa mua robot

về dé xây dựng hệ thống hoặc người dùng cuối muốn đưa giải pháp vào nhà máy

Điều nay cho chúng ta thay được răng sự phố biển của cánh tay Robot đang ngàyđược thịnh hành qua nhiều quốc gia

Hình 2.1 Robot Delta X được sáng lập bởi CEO Đặng Hồng TrungTheo như CEO Đặng Hồng Trung cho biết công ty IMWI sản phảm Delta Robot XS

là phiên bản công nghiệp, và cũng đang là san pham chủ đạo của startup này Tuy

nhiên cấu trúc hình học delta, thường được sử dụng trong công nghiệp ở những ứngdụng gắp thả sản phẩm, và giá robot delta trên thị trường đang rất cao, không phù hợpvới cá nhân hay tô chức có nguồn vốn hạn hẹp Chính vì vậy anh sáng tạo ra Delta X

với giá phải chăng Ngoài ra, công nghệ firmware (chương trình máy tính điều khiểnphần cứng) được sử dụng vào robot để có thé khắc phục được tất cả nhược điểm củacác thành phan cơ khí và điện tử rẻ tiền Điều này đã tạo ra lợi thế là chi phí robot

thấp nhưng hiệu năng đạt đến 60 - 80%

2.1.2 Phân tích và đánh giá ngoài nước

Đối với quốc tế thi Robot Delta được phổ biến hơn và được ứng dụng nhiều hơn vàocác dây chuyền sản xuất sản pham trong các doanh nghiệp lớn Hiện nay trên thế giới

đã xuất hiện và phát triển nhiều phiên ban Delta Robot khác nhau:

Pocket Delta: được phát triển bởi công ty Asyril SA của Thuy Sĩ, phiên bản 3 trụccủa Robot Robot được điều chỉnh cho các hệ thống linh hoạt và các ứng dụng tốc độcao, độ chính xác cao.

Hình 2.2 Pocket Delta (Nguồn: Asyril — Expert in Flexible Feeding System)

Delta Cube: Được phát triển bởi Murielle Richard, một sinh viên tại đại học EPFLLSRO tại Thụy Sĩ, thiết kế của phiên bản này theo dạng nguyên khối, có các khớpnôi uôn cong Robot này được điêu chỉnh cho các ứng dụng có độ chính xác cực cao.

Hình 2.3 Robot Delta Cube (Nguồn: Trang thông tin điện tử EPFL News)

Nhìn chung, phần lớn các Robot Delta của thế giới đều sử dụng bộ truyền động quay(sử dụng thiết kế Delta tuyến tính) thích hợp cho lĩnh vực giáo dục đặc biết là in 3D.Với những ưu điểm mà các nhà nghiên cứu trên thế giới đã tìm ra có thé giúp choDelta Robot có thê thực hiện những công việc nặng và lớn hơn mà không cần đầu tư

có thể điều khiến robot

2.2.2 Phương pháp thực hiện

Dé xây dựng được cánh tay Delta robot, chúng tôi thực hiện các phương pháp sau:

e Thiết kế cánh tay delta robot bao gồm các thành phan chính: bệ có định, động

cơ, cánh tay trên, cánh tay dưới, bệ di động, camera, may hút khí

e Sử dung board STM32 dé khiéu khién canh tay robot theo tọa độ (X, Y, Z)

dựa vào phương trình động học thuận nghịch Từ tọa độ x, y, z của vật suy ra được vị trí góc của động cơ bước.

e Sử dung board Raspberry Pi xử lý ảnh từ camera, xác định được tọa độ va

màu sắc của sản phâm Truyền dữ liệu đó về board STM32 thông qua giao

thức UART.

© Giao tiếp board Raspberry Pi với Cloud server, xây dựng trang Web quan lý

và điều khiển Delta robot

10

Chương 3 CƠ SỞ LÝ THUYET

3.1 Một số phiên bản Delta robot đang được phát triển hiện nay

Trên thị trường thế giới hiện nay đã phát triển rất nhiều phiên bản Delta robot như:

Delta với 6 bậc tự do: được phát triển bởi công ty Fanuc, trên đó một động họcnối tiếp với 3 bậc tự do được đặt trên hiệu ứng cuối

Delta với 4 bậc tự do: được phát triển bởi công ty Adept, có 4 hình bình hành

được kết nối trực tiếp với bệ cuối thay vì có một chân thứ tư đến ở giữa bộphận đầu cuối

Pocket Delta: được phát triển bởi công ty Asyril SA của Thụy Sĩ, phiên bản 3trục của Robot Robot được điều chỉnh cho các hệ thống linh hoạt và các ứng

Robot này được điêu chỉnh cho các ứng dụng có độ chính xác cực cao.

Đặc biệt ở Việt Nam, một công ty có tên Delta X Robot đang phát triển 3 phiên bản

Delta robot bao gồm Delta X, Delta X 2 va Delta X S.

3.1.1 Delta X 2 Develop Kit

Giới thiệu:

Delta X 2 cung cấp cho bạn tat cả những thứ bạn cần dé xây dựng một robot tự động

Nó phù hợp cho việc giảng dạy, nghiên cứu, thử nghiệm hoặc thậm chí là dây chuyềnsản xuất nhỏ Đây là loại delta robot 4 trục với nguồn điện cung cấp là 12V 5A Giácủa sản phâm là $1.450.00 cho phiên bản VI

11

Thông số kỹ thuật:

Bảng 3.1 Bảng thông số kỹ thuật của Delta X 2 robot

Thông số Thông số kỹ thuật

Không gian làm việc Dài = 320mm, Rộng = 200mm

Tải trọng tối đa 700g

Thông số điện :

Bảng 3.2 Bảng thông số điện của Delta X 2 robot

Các thành phần Thông số kỹ thuật

Bảng điều khiển Bảng mạch Delta X 2 (ARM Cortex-M3)

Giao tiếp USB, UART, Bluetooth, Wifi

Đâu vào 1 dau vào tương tự (cảm biến nhiệt độ)

đâu ra Bước/Laser/Chân không/Trục-4/Kẹp

Đây là phiên bản được cải tiên rât nhiều so với đàn em của nó Delta X 2 robot:

- _ Các chỉ tiết cơ khí được làm bằng kim loại giúp độ chính xác, độ bền cao

- Mach chống nhiễu giúp robot sử dụng được trong môi trường công nghiệp

- Tay robot có 6 bậc tự do giúp robot thực hiện được các công việc phức tạp

hơn.

- Su dụng hộp SỐ, động cơ mạnh mẽ, chính xác, trình điều khiển công suất cao

giúp tăng tải trọng.

- _ Cánh tay có 3 phiên bản kích thước khác nhau giúp dé dàng tùy chỉnh không

gian làm việc cho robot theo ý khách hàng.

Giá của sản phâm là $4.000.00 cho phiên bản Delta X S V4 D800

13

Thông số kỹ thuật:

Bang 3.3 Bang thông số kỹ thuật của Delta X S

Trục Z = 150mm/210mm

Động cơ lai Servo Servo 57HSE 84W

Nhiệt độ môi trường 0°C dén 45°C

Tai trong tôi đa 2Kg

Tốc độ tôi đa 1200 mm/s

Gia tốc tôi đa 20000 mm/s?

Khoi lượng 25 kg

14

3.1.3 IRB 390 FlexPacker Delta robot

Giới thiệu

IRB 390 FlexPacker là một cải tiến mang tính đột phá trong công nghệ Delta Robot

Robot delta IRB 390 FlexPacker được thiết kế cho thời gian chuyên đổi nhanh chóng

đi kèm với sự tăng trưởng của sản xuất khối lượng thấp, hỗn hợp cao đề đáp ứng cuộccách mạng về nhu cầu mới của người tiêu dùng Nó giải quyết nhu cầu ngày càng

tăng đối với bao bì San sàng lên kệ (SRP) và Bán lẻ sẵn sàng (RRP) bằng cách thúcđây sự hiện diện trên kệ, cho phép tải trọng cao hơn và linh hoạt hơn trong khi vẫnduy trì tốc độ

Hình 3.3 IRB 390 FlexPacker Delta robot [

Thông số kỹ thuật:

Bảng 3.4 Bảng thông số kỹ thuật của IRB 390 FlexPacker Delta robot

Thông số Thông số kỹ thuật

Không gian làm việc Trục X, Y = Ø1300 mm

Nhiệt độ môi trường 0°C đến 50°C

Độ âm môi trường tôi đa 95%

15

Tiêu chuẩn bảo vệ IP67

Tải trọng tôi đa 15 Kg

Tốc độ tối đa 5,7m⁄s

Gia tốc tối đa 98 m/s”

Khoi lượng IRB 390 - 15/1300: 133 kg

IRB 390 - 10/1300: 148 kg

Đặc điểm nỗi bat:

- Kha năng chịu tải hàng đầu Tải trọng cao 15kg và phạm vi làm việc lớn của

IRB 390 cho phép chọn nhiều sản phâm, mở rộng phạm vi sản phẩm có thé

được xử lý và tăng năng suất cho mỗi rô-bốt

- Xw lý linh hoạt Biến thể có trục thứ 5 (10 kg) mang lại sự khéo léo và linh

hoạt cao hơn so với rô-bốt 4 trục (15 kg) tương đương, bao gồm khả năng địnhhướng các hộp và bưu kiện theo chiều dọc, đồng thời đạt được tốc độ cao hơn

so VỚI các đơn vi 6 trục.

- Hiệu suất nhanh Với hiệu suất thời gian chu kỳ hàng đầu trong lớp, IRB 390

có thé chọn các sản phẩm từ các hệ thong tốc độ cao chạy với tốc độ lên đến

100 m/phut và đặt chúng vào thùng, khay, thùng hoặc các định dạng đóng gói khác.

- Pham vi hoạt động của các robot lớn, tốc độ và độ chính xác của robot cao,

khai thác tốt hiệu suất của Delta robot

Nhược điểm:

- Các phiên ban Delta robot trên thị trường có thiết kế qua phức tạp dẫn đến khó

khăn cho quá trình lắp đặt và bảo trì.

- Cac robot sử dụng các vật liệu, động cơ có chi phí rat cao khiến giá thành của

Delta robot cao

Đề khắc phục được các nhược điểm trên, chúng tôi đã thiết kết và xây dựng một Delta

robot với thiết kế đơn giản cho người dùng dễ dàng lắp đặt và sửa chữa Ngoài ra, Delta robot còn sử dụng các vật liệu chi phí thấp nhưng van đáp ứng được mục tiêu

phân loại hàng hóa cho người dùng.

Delta robot của chúng tôi bao gồm 3 trục hoạt động độc lập dé điều khiển thiết bị đầucuối, một camera đề xác định vật thể trong phạm vi hoạt động và một máy hút chânkhông đề hút sản phâm

3.2 Delta robot

Dinh nghia :

Robot delta là một loại robot song song bao gồm ba cánh tay được nối với các khớp

quay ở bệ cố định Đặc điểm thiết kế chính của nó là sử dụng hình bình hành trong

các cánh tay, giúp duy trì sự định hướng của bộ phận đầu cuối, ngược lại với nền tảngStewart là có thé thay đôi hướng của bộ phận đầu cuối của nó

Robot Delta được sử dụng phổ biến trong công việc gắp thả và đóng gói trong các

nhà máy vì chúng đi chuyên rất nhanh, một số có thê xếp tới 300 sản phẩm mỗi phút

cô la, một thành viên trong nhóm muốn phát triển một robot dé đặt pralines trong cácgói của họ Mục đích của loại robot mới này là nâng hạ các vật thể nhẹ và nhỏ với tốc

độ rất cao, một nhu cầu trong công nghiệp tại thời điểm đó

Năm 1987, công ty Demaurex của Thuy Sĩ đã mua giấy phép cho robot delta và bắtđầu sản xuất robot delta cho ngành đóng gói Năm 1991 Reymond Clavel đã trình

bày luận án tiến sĩ của mình ‘Conception d’un robot parallèle rapide à 4 degrés de

Liberté’, và nhận giải thưởng Golden Robot năm 1999 cho công việc và sự phát triểncủa robot delta Cũng trong năm 1999, ABB Linh hoạt tự động bắt đầu bán robot

delta, FlexPicker Đến cuối năm 1999, robot delta cũng được Sigpack Systems bán

Ta.

Thiết kế :

Ý tưởng chính của robot delta là việc sử dụng các hình bình hành dé tạo ra chuyênđộng cho đầu cuối mà vẫn giữ nguyên hướng, tức là chỉ chuyền động theo hướng X,

Y hoặc Z mà không bi quay hướng.

Bệ của robot được gắn phía trên không gian làm việc và tất cả các cơ cấu chấp hànhđược đặt trên nó Từ bệ, ba cánh tay trung gian được gắn vào Đầu của những cánhtay này được kết nối với một chỉ tiết hình tam giác nhỏ Sự chuyên động của nhữngcánh tay này sẽ di chuyên chỉ tiết tam giác theo hướng X, Y hoặc Z Việc truyền động

có thé được thực hiện với các bộ truyền động tuyến tính hoặc quay, có hoặc không

có giảm tốc(truyền động trực tiếp)

18

Hình 3.4 Hình ảnh một Delta robot cơ bản

Các ứng dụng của Delta robot:

Delta robot được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành nhưng chủ yếu là ngành công nghiệp đóng gói, y tế, sản xuất thuốc, in 3D, sản xuất chip và linh kiện điện tử,

ô tô

Hình 3.5 Ứng dụng của Delta robot trong sản xuất dây chuyền

19

Hình 3.6 Ứng dụng của Delta robot trong công nghiệp thực phẩm

3.3 Phương trình động học Delta robot

Đề điều khiển được Delta robot hoạt động, chúng tôi sử dụng phương trình động họcnghịch Delta robot Từ tọa độ của vật thê tìm ra được giá trị góc của 3 động cơ và từ

đó điều khién Delta robot hoạt động

e Eo(Xo, Yo, Zo) — (thetal, theta2, theta3)

Hình 3.7 Hình ảnh mô phỏng một Delta robot

20

Trong đó:

- Eo(Xo, Yo, Zo): là tọa độ của vật thé trong không gian 3 chiều,

- thetal, theta2, theta3: là giá trị 3 góc của 3 động cơ bước.

Phương trình động học nghịch (Inverse Kinematics)

Đầu tiên, chúng tôi xác định một số thông số hình học chính của robot bao gồm:

- f : là chiều dài cạnh của tam giác bệ có định

- _e: là chiều dài cạnh của tam giác bệ di động

- rŸ: là chiều dài khớp trên của robot

- re: là chiều dài hình bình hành khớp dưới của robot

- thetal, theta2, theta3 : là 3 góc của động cơ tạo bởi cạnh rf và mặt phăng bệ

có định

Hình 3.8 Hình ảnh mô phỏng các thông số của Delta robot

Đây là những thông số được xác định theo thiết kế của robot Hệ quy chiếu sẽ chọn gốc tọa độ là tâm của bệ có định vì vậy nên tọa độ Z của thiết bị cuối luôn âm.

Do khớp thiết kế của robot F1J1 (xem hình bên đưới) chỉ có thể quay trong mặt phẳng

YZ, tạo thành đường tròn có tâm là điểm F1 và bán kính rf Trái ngược với Fl, J1 và

21

El được gọi là khớp vạn năng, có nghĩa là E1J1 có thé quay tự do tương đối so với

El, tạo thành hình cầu có tâm tại điểm E1 và bán kính lại

Hình 3.9 Hình ảnh mô phỏng chuyền động của cánh tay Delta robot

Giao tuyến của mặt cầu này và mặt phăng YZ là một đường tròn có tâm là E'l và bánkính E'lJ1, trong đó E'l là hình chiếu của điểm EI trên mặt phăng YZ Điểm J1 bâygiờ có thé được tìm thay là giao điểm của các đường tròn có bán kính đã biết với cáctâm ở E'l và FI (ta chỉ nên chọn một giao điểm có tọa độ Y nhỏ hơn) Và nếu chúng

ta biết J1, chúng ta có thé tính góc thetal

Dưới đây, bạn có thé tìm thấy các phương trình tương ứng mặt phăng cắt YZ:

22

e/2 e/2 - tan(30) E

Hình 3.10 Hình anh mặt cắt cánh tay Delta robot theo mặt phăng YZPhương trình động học nghịch Delta robot:

E(Xo, Yo, Zo)

(Yn — yeu)? + (2n = zr)? = tf? > (ys + AP + 251? = 1 (1)

(yn — yer)? + (Zn — ze 1) = (te? — xo?) > (yn + yo + oA + (251 — Z0)*= (te? — Xo”) (2)

Từ (1), (2) suy ra: Ji(0, yn, zn)

ZJ1 YF1-YJ1 )

— 8 =arctan(

Sự đơn giản đại số như vậy xuất phát từ sự lựa chọn tốt hệ quy chiếu: khớp F1J1 chỉ

di chuyển trong mặt phẳng YZ, vì vậy chúng ta hoàn toàn bỏ qua tọa độ X Dé tậndụng lợi thế này cho các góc còn lại theta2 và theta3 ta nên sử dụng tính đối xứng của

23

robot delta Đầu tiên, hãy xoay hệ tọa độ trong mặt phăng XY quanh trục Z một góc

120 độ ngược chiều kim đồng hồ, như được hiền thị bên dưới

9

x' =x cos(120) + y sin(120) y' = -x sin(120) + y cos(120)

EXP Yọ: #g —> Koz Vo: 4)

V°

Hình 3.11 Hình ảnh mô phỏng cách tìm phương trình động học Delta robot

Chúng ta có một khung tham chiếu mới X'Y'Z’, và trong khung này, chúng ta có thé

tìm góc theta2 bằng cách sử dụng cùng một thuật toán mà chúng ta đã sử dụng dé tìmthetal Thay đôi duy nhất là chúng ta cần xác định tọa độ mới x'0 và y'0 cho điểm EO,điều này có thé dé dàng thực hiện bằng cách sử dung ma trận xoay tương ứng Dé tìmgóc theta3 ta phải xoay hệ quy chiếu theo chiều kim đồng hồ

3.4 Mạch STM32F103C8T6

Giới thiệu

STM32 là một trong những dòng chip phố biến của ST với nhiều họ thông dụng nhưF0,F1,F2,F3,F4 Stm32fl03 thuộc ho Fl với lõi là ARM COTEX M3.STM32F103 là vi điều khiển 32 bit, tốc độ tối đa là 72Mhz Giá thành cũng khá rẻ so

với các loại vi điều khiển có chức năng tương tự Mạch nạp cũng như công cụ lập

trình khá đa dạng và dễ sử dụng.

24

Hình 3.12 Vi điều khiển STM32F103C8T6

Mục đích sử dụng trong dự án

Trong dự án thiết kế và xây dựng cánh tay delta robot, chúng tôi sử dụng vi điều khiển

STM32F103C8T6 dé nhận dữ liệu từ board Raspberry pi, tính toán dữ liệu toa độ,

tìm ra được giá trị góc cho 3 động cơ bước từ đó điều khiển 3 động cơ bước hoạtđộng Ngoài ra, board STM32F103C8T6 còn dùng dé điều khiển máy hút chân không

và giao tiếp với các thiết bị ngoại vi như nút nhắn, LED

Sử dung thạch anh ngoài từ 4Mhz -> 20Mhz.

Thạch anh nội dùng dao động RC ở mode 8Mhz hoặc 40khz.

Sử dụng thạch anh ngoài 32.768khz được sử dụng cho RTC.

«_ 2 bộ ADC 12 bit với 9 kênh cho mỗi bộ.

S Khoảng giá trị chuyền đổi từ 0 — 3.6V

25

o_ Lấy mẫu nhiều kênh hoặc 1 kênh.

o Có cảm biến nhiệt độ nội

«_ DMA: bộ chuyền đổi này giúp tăng tốc độ xử lý do không có sự can thiệp quá

sâu của CPU.

o7 kênh DMA.

o Hỗ trợ DMA cho ADC, I2C, SPI, UART.

¢ Hỗ trợ 9 kênh giao tiếp bao gồm:

o 2 bộ I2C(SMBus/PMBus).

o 3 bộ USART(SO 7816 interface, LIN, IrDA capability, modem

control).

o 2SPIs (18 Mbit/s).

o Ibộ CAN interface (2.0B Active)

o USB 2.0 full-speed interface

‹ Kiểm tra lỗi CRC va 96-bit ID.

Hình 3.13 Sơ đồ hệ thống chân của board STM32F103C8T6

26

Ưu điểm:

- _ Tốc độ xử lý cao lên đến 72Mhz đáp ứng được hầu hết các công việc tính toán

- _ Có đầy đủ các công giao tiếp : 2 bộ I2C, 3 bộ UART, 2 bộ SPI giúp linh

hoạt hơn trong quá trình trao đôi dữ liệu và điều khién các thiết bị

- _ Điện áp hoạt động 2V — 3.6V, mức tiêu thụ điện thấp, tiết kiệm năng lượng

- Gia thành thấp, thích hợp với việc học tập nghiên cứu cho học sinh, sinh viên.

- Padang phần mềm lập trình như [AR Embedded Workbench, Keil C, Visual

3.5 Module điều khiển động cơ bước A4988 và Mạch CNC Shield V3

3.5.1 Module điều khiến động cơ bước A4988

Giới thiệu

A4988 là một trình điều khiến vi bước dé điều khiển động cơ bước lưỡng cực có bộ

dịch tích hợp dé vận hành dễ dàng Điều này có nghĩa là chúng ta có thé điều khiển

động cơ bước chỉ với 2 chân từ bộ điêu khiên của chúng ta hoặc một chân đê điêu

khiên hướng quay và chân kia đê điêu khiên các bước.

Hình 3.14 Module điều khién động cơ bước A4988

27

Thống số kỹ thuật

Điện áp cấp cực đại: 35 V

Dòng cấp liên tục cho mỗi pha: 1 A (không cần tản nhiệt, làm mát)

Dòng cấp liên tục cho mỗi pha: 2 A (khi có làm mát, tản nhiệt)

Điện áp logic 1 tối thiểu: 3 V

Điện áp logic 1 tối đa: 5.5 V

Có 5 chế độ: full bước, 1/2 bước, 1/4 bước, 1/8 bước, 1/16 bước

Có chức năng bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ tụt áp và chống dòngngược.

Bảng 3.5 Cấu hình độ phân giải cho động cơ bước

MSI MS2 MS3 Độ phân giải

Low Low Low 1 bước High Low Low 1⁄2 bước Low High Low 1⁄4 bước

High High Low 1/8 bước High High High 1/16 bude

motor power supply