Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển cánh tay robot

NỘI DUNG ĐỒ ÁN Đề tài “Thiết kế thi công hệ thống điều khiển cánh tay robot” gồm nội dung sau: - Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình C cho Arduino, phần mềm Arduino IDE - Tìm hiểu cánh tay người để từ xác định số bậc tự cho robot arm - Tìm hiểu động Servo MG996, Arduino Uno R3, module Bluetooth HC05 - Tìm hiểu hệ điều hành Android, sử dụng trang ai2.appinventor.mit.edu Google MIT phát triển - Xây dựng ứng dụng điều khiển Servo hệ điều hành Android App Inventor MIT - Thiết kế thi công hệ thống điều khiển cánh tay Robot bậc tự Smartphone qua Bluetooth LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới thầy cô giáo trường Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông thầy cô giáo Bộ môn Công nghệ Điện tử, Khoa Công nghệ Điện tử Truyền thông tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo Thạc sĩ Nguyễn Thanh Tùng tận tình giúp đỡ, trực tiếp bảo, hướng dẫn em suốt trình làm báo cáo tốt nghiệp Trong thời gian làm việc với thầy em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà học tập tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho em trình học công tác sau Sau xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè động viên, đóng góp ý kiến giúp đỡ trình học tâp, nghiên cứu hoàn thành báo cáo Đồ án tốt nghiệp Thái nguyên, Tháng 06 Năm 2016 SINH VIÊN THỰC HIỆN Hoàng Văn Bắc LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Những nội dung đồ án thực hướng dẫn thầy giáo Thạc sĩ Nguyễn Thanh Tùng nghiên cứu Internet, sách báo, tài liệu nước có liên quan, không chép hay sử dụng làm khác Mọi tham khảo dùng đồ án trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian, địa điểm công bố Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm lời cam đoan trước Quý thầy cô nhà trường Thái nguyên, Tháng 06 Năm 2016 SINH VIÊN THỰC HIỆN Hoàng Văn Bắc MỤC LỤC NỘI DUNG ĐỒ ÁN LỜI CẢM ƠN .2 LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài nước nước .9 1.1.1 Giới thiệu chung cánh tay người .9 1.1.2 Tình hình phát triển Robot giới .10 1.2 Tính cấp thiết đề tài 14 1.3 Phạm vi nghiên cứu 14 1.4 Mục tiêu đề tài 14 CHƯƠNG PHÂN TÍCH BÀI TOÁN 15 2.1 Yêu cầu toán 15 2.2 Giải pháp thiết kế 15 2.2.1 Sơ đồ khối 15 2.2.2 Phân tích chức khối 15 2.2.3 Nguyên lý hoạt động toàn hệ thốn .15 2.3 Lựa chọn linh kiện 16 2.3.1 Lựa chọn linh kiện cho Khối Module Bluetooth 16 2.3.2 Lựa chọn linh kiện cho Khối Xử Lý Tín Hiệu 18 2.3.3 Lựa chọn linh kiện cho Khối Động Lực 22 CHƯƠNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH VÀ PHẦN MỀM PHỤ TRỢ .31 3.1 Giới thiệu môi trường lập trình 31 3.2 Khởi tạo dự án 32 3.3 Cấu trúc chương trình lập trình Arduino 33 3.4 Một số ví dụ lập trình ứng dụng .34 3.5 Giới thiệu chung hệ điều hành Android .36 3.5.1 Lịch sử 37 3.5.2 Giao diện 38 3.5.3 Ứng dụng 39 3.5.4 Phát triển 40 3.5.5 Linux .41 3.5.6 Quản lý nhớ 42 3.5.7 Lịch cập nhật 43 3.5.8 Cộng đồng mã nguồn mở 44 3.5.9 Bảo mật tính riêng tư 45 3.5.10 Giấy phép phát hành 46 3.5.11 Sự đón nhận 47 3.5.12 Máy tính bảng 48 3.5.13 Thị phần tỷ lệ sử dụng .49 3.5.14 Tỷ lệ sử dụng phiên Android .50 3.5.15 Tình trạng ăn cắp quyền ứng dụng 50 3.5.16 Bản quyền phát minh 51 3.5.17 Các thiết bị khác 52 3.6 Phần mềm Fritzing 52 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 56 4.1 Thiết kế phần cứng 56 4.1.1 Các phận khí cánh tay 56 4.1.2 Sơ đồ nguyên lý điều khiển .60 4.2 Thiết kế phần mềm 61 4.2.1 Lưu đồ thuật toán 61 4.2.2 Tạo ứng dụng điều khiển điện thoại Android App Inventor 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 70 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Tấm dịch chuyển Gough 10 Hình 1.2 Sơ đồ Robot Delta ứng dụng đóng gói thực phẩm 11 Hình 1.3 Robot ứng dụng y học .11 Hình 1.4 Robot CRIGOS dùng để phẫu thuật tái tạo xương 12 Hình 1.5 Robot leo cột phòng thí nghiệm PCR 12 Hình 1.6 Thiết bị thực tế Viện Cơ học 13 Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 15 Hình 2.2 Module Bluetooth HC-05 16 Hình 2.3 Board Arduino Uno .19 Hình 2.4 Sơ đồ chân Arduino Uno .20 Hình 2.5 Hình ảnh thực tế servo 23 Hình 2.6 Cấu tạo servo .24 Hình 3.1 Link download phần mềm Arduino .31 Hình 3.2 Cài đặt Arduino IDE 31 Hình 3.3 Giao diện lập trình Arduino 32 Hình 3.4 Chức Menu 32 Hình 3.5 Mở ứng dụng mẫu Arduino 33 Hình 3.6 Ví dụ điều khiển led 34 Hình 3.7 Kết thu hình Serial .35 Hình 3.8 ICON chợ ứng dụng Android CH Play .40 Hình 3.9 Giao diện thiết kế mạch Breadboard 53 Hình 3.10 Giao diện chỉnh sửa thông số .54 Hình 3.11 Giao diện sơ đồ mạch nguyên lý Schemati 55 Hình 3.12 Giao diện sơ đồ mạch in PCB 55 Hình 4.1 Bản vẽ chi tiết gá servo rc 56 Hình 4.2 Gá servo RC thực tế 56 Hình 4.3 Bản vẽ chi tiết gá chữ U dài 57 Hình 4.4 Gá chữ U dài thực tế .57 Hình 4.5 Tay kẹp cánh tay robot .58 Hình 4.6 Tay kẹp ghép nối với động servo 58 Hình 4.7 Bản vẽ chi tiết servo rc MG996 59 Hình 4.8 Động servo MG996 .59 Hình 4.9 Sơ đồ mạch nguyên lý 60 Hình 4.10 Lưu đồ thuật toán .61 Hình 4.11 Đăng nhập tài khoản Google 64 Hình 4.12 Giao diện hiển thị project 64 Hình 4.13 Giao diện tạo ứng dụng 64 Hình 4.14 Giao diện thiết kế App Inventor 65 Hình 4.15 Giao diện điều khiển hình 65 Hình 4.16 Giao diện thẻ Block 66 Hình 4.17 Xuất file apk 66 Hình 4.18 Giao diện điều khiển điện thoại Android 67 Hình 4.19 Hình ảnh sản phẩm thực tế .67 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển vũ bão Nhiều thành tựu khoa học kỹ thuật ứng dụng vào thực tiễn đem lại lợi ích to lớn, tạo bấc ngoặt cho phát triển xã hội Từ đời, robot phát triển mạnh mẽ gớp phần đáng kể làm thay đổi mặt sản xuất – xã hội Trong ứng dụng công nghiệp, từ tay máy điều khiển từ xa cho ngành hóa phóng xạ ban đầu, ngày robot sử dụng rộng khắp lĩnh vực gia công, lắp ráp nhiều ngành sản xuất lượng, ô tô, máy bay, sản phẩm điện – điện tử Trong sản xuất đại, phủ nhận vai trò quan trọng robot công nghiệp hệ thống sản xuất tự động Robot công nghiệp giúp nâng cao xuất chất lượng sản phẩm, giải phóng người khỏi công việc nguy hiểm hay công việc nhàm chán trình sản xuất Trong hệ thống sản xuất tự động, robot công nghiệp thực công việc như: vận chuyển sản phẩm, sơn, quét, lau chùi Trong lĩnh vực giáo dục, nghiên cứu robot đẩy mạnh thực nhiều trường đại học giới, nước ta hầu hết trường kỹ thuật trang bị môn học robot công nghiệp nhiên việc nắm bắt sinh viên nhiều hạn chết thiếu kỹ thực hành, vận dụng lý thuyết vào thực tế nên lĩnh vực robot nước ta chưa phát triển Trong nước có công ty phát triển lĩnh vực Do robot lĩnh vực cần nghiên cứu phát triển để ứng dụng nhanh vào đời sống kinh tế - xã hội đất nước Sau thời gian học tập nghiên cứu với nỗ lực, em hoàn thành nhiệm vụ "Thiết kế thi công hệ thống điều khiển cánh tay Robot” Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Thạc sĩ Nguyễn Thanh Tùng giúp đỡ hướng dẫn tận tình Đề tài không tránh khỏi thiếu xót, em mong bảo thầy để sản phẩm hoàn thiện ứng dụng vào thực tế Em xin chân thành cảm ơn ! CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài nước nước Nội dung chương khái quát chung thực trạng sử dụng cánh tay robot ngành công nghiệp Việt Nam giới Thống kê dự đoán việc sử dụng cánh tay robot tương lai Và chương sở hình thành nên ý tưởng đề tài, thiết kế thi công điều khiển cánh tay robot 1.1.1 Giới thiệu chung cánh tay người Cánh tay phận thể người Nó có vai trò quan trọng, giúp cho vận động dễ dàng thực công việc như: cầm, nắm, mang vác phục vụ sản xuất Cánh tay người cấu tạo linh hoạt gồm khớp: Khớp xoay cánh tay, khớp vai, khớp khuỷu, khớp quay - trụ gần, khớp quay - cổ tay, khớp bàn tay Khớp xoay cánh tay giúp cho cánh tay chúng tay hoạt động linh hoạt Khớp cánh tay gọi khớp vai hay khớp ổ chảo – cánh tay khớp hoạt dịch có động tác linh hoạt rộng rãi Khớp khuỷu liên kết đầu xương cánh tay với đầu hai xương cẳng tay (xương quay, xương trụ) Thực chất khớp kép bao gồm khớp nằm bao khớp chung là: - Khớp cánh tay – trụ - Khớp cánh tay – quay - Khớp quay – trụ hay khớp quay – trụ gần Khớp quay trụ xa hay khớp quay trụ liên kết hai đầu xương quay xương trụ Khớp quay – cổ tay liên kết đầu xương quay với xương cổ tay Còn đầu xương trụ tham gia gián tiếp qua dây chằng tam giác hay đĩa khớp Khi chống bàn tay xuống đất, trọng lượng thể truyền từ xương quay xuống bàn tay, đĩa khớp không trực tiếp ấn xuống cổ tay Các khớp bàn tay gồm: - Các khớp cổ tay gồm khớp gian xương cổ tay, khớp cổ tay, khớp tháp – đậu - Các khớp cổ tay – bàn tay - Các khớp bàn tay – ngón tay - Các khớp gian đốt ngón tay Khớp bàn tay giúp ta cầm nắm vật chắn 1.1.2 Tình hình phát triển Robot giới Sự phát triển khoa học kỹ thuật ngày nhanh góp phần nâng cao suất lao động Đặc biệt đời phát triển công nghệ chế tạo Robot nhằm tạo tự động hóa trình sản xuất giảm sức lao động Đối với nước Robot nghiên cứu chế tạo để ứng dụng vào sản xuất có từ trước đạt thành tựu to lớn, hỗ trợ đắc lực người nhiều lĩnh vực như: Năm 1947, Eric Gough đưa nguyên lý phát triển thiết bị tên “Universal Tyre - Test Machine” (còn gọi Universal Rig) dùng để kiểm tra lốp xe cho hãng Dumlop Thiết bị thức vào vận hành vào năm 1955 Tấm dịch chuyển thiết bị có hình lực giác, góc nối với khâu tác động tuyến tính khớp cầu Đầu lại khâu tác động nối với bệ khớp cardan Các khâu có chiều dài thay đổi cấu dẫn động tịnh tiến Thiết bị sử dụng đến năm 2000 Hiện trưng bày Viện bảo tàng khoa học Anh Hình 1.1 Tấm dịch chuyển Gough Một loại máy móc khác ứng dụng rộng rãi công nghiệp robot Delta Robot song song Delta sáng chế Reymond Clavel vào đầu thập niên 1980 với ý tưởng dùng hình hình bình hành để chế tạo robot song song có bậc tự do chuyển động tịnh tiến bậc chuyển động quay Robot Delta nhận 36 10 4.1.1.4 Động servo RC Động RC Servo MG996 phiên nâng cấp MG995, dòng RC Servo MG996, 995 thiên tốc độ phản ứng nhanh, loại thường sử dụng nhiều thiết kế Robot dẫn hướng xe Động RC Servo MG996 có lực kéo mạnh, khớp bánh làm hoàn toàn kim loại nên có bền cao, động tích hợp sẵn Driver điều khiển động bên theo chế phát xung – quay góc nên dễ sử dụng Thông số kỹ thuật bản: Chủng loại: Analog RC Servo; Điện áp hoạt động: 4.8 – 6.6V DC; Kích thước: 40mm x 19mm x 43mm; Trọng lượng: 55g; Lực kéo: 9.4kg-cm at 4.8V; 11kg-cm at 6V; Tốc độ quay: 0.19sec/60 degrees (4.8V no load); 0.15sec/60 degrees (6.0 no load); Phạm vi quay: 180° Hình 4.7 Bản vẽ chi tiết servo rc MG996 Hình 4.8 Động servo MG996 59 4.1.2 Sơ đồ nguyên lý điều khiển Hình 4.9 Sơ đồ mạch nguyên lý Trong mạch nguyên lý sử dụng linh kiện gồm có: động Servo, Arduino Uno R3, Module Bluetooth HC05 nguồn cung cấp - Các động Servo kết nối với Port điều khiển Arduino để thực nhiệm vụ mà người điều khiển đưa Cụ thể Chân 5, 6, 7, 9, 10, 11 nối với chân Data Servo 1, Servo 2, Servo 3, Servo 4, Servo 5, Servo - Module Bluetooth HC05 có tác dụng nhận tín hiệu điều khiển từ điện thoại gửi tín hiệu vào Arduino qua chân RX TX - Arduino Uno R3 nhận tín hiệu điều khiển người điều khiển đưa điện thoại Android thông qua Module Bluetooth HC05 xử lý tín hiệu xuất tín hiệu Port điều khiển động Servo hoạt động 60 4.2 Thiết kế phần mềm 4.2.1 Lưu đồ thuật toán Hình 4.10 Lưu đồ thuật toán Bắt đầu chương trình ta cần phải khởi tạo thư viện cho Arduino, Servo Module Bluetooth Sau đó, kiểm tra điện thoại kết nối với HC05 chưa? Nếu chưa quay lại kiểm tra lại yêu cầu Nếu kết nối ta tiến hành điều khiển Servo: 61 - Kiểm tra điều kiện điều khiển Servo 1: + Đúng: Xuất tín hiệu Port điều khiển Servo -> Quay lại vòng lặp + Sai: Tiến hành kiểm tra điều khiển Servo - Kiểm tra điều kiện điều khiển Servo 2: + Đúng: Xuất tín hiệu Port điều khiển Servo -> Quay lại vòng lặp + Sai: Tiến hành kiểm tra điều khiển Servo - Kiểm tra điều kiện điều khiển Servo 3: + Đúng: Xuất tín hiệu Port điều khiển Servo -> Quay lại vòng lặp + Sai: Tiến hành kiểm tra điều khiển Servo - Kiểm tra điều kiện điều khiển Servo 4: + Đúng: Xuất tín hiệu Port điều khiển Servo -> Quay lại vòng lặp + Sai: Tiến hành kiểm tra điều khiển Servo - Kiểm tra điều kiện điều khiển Servo 5: + Đúng: Xuất tín hiệu Port điều khiển Servo -> Quay lại vòng lặp + Sai: Tiến hành kiểm tra điều khiển Servo - Kiểm tra điều kiện điều khiển Servo 6: + Đúng: Xuất tín hiệu Port điều khiển Servo -> Quay lại vòng lặp + Sai: Quay trở ban đầu 4.2.2 Tạo ứng dụng điều khiển điện thoại Android App Inventor Hệ điều hành Android phổ biến với thiết bị di động Nhiều người muốn tạo ứng dụng Android cho riêng Nhưng có kiến thức lập trình Với người lập trình họ hoàn toàn tạo ứng dụng Android cho riêng với App Inventor Ngày 12/7/2010, Google thức giới thiệu công cụ lập trình trực quan App Inventor dùng để phát triển phần mềm ứng dụng hệ điều hành Android App Inventor công cụ lập trình dành cho người, kể trẻ em Với công cụ App Inventor, Google tạo điều kiện để người tự xây dựng phần mềm ứng dụng cho thiết bị di động dùng hệ điều hành Android Với App Inventor, bạn xây dựng phần mềm ứng dụng theo ý tưởng mình, nhiều người bắt đầu với việc tạo trò chơi đơn giản Việc lập trình ứng dụng không giới hạn trò chơi đơn giản Bạn tạo phần mềm để cung cấp thông tin phục vụ cho việc dạy học Trong lĩnh vực giáo dục, App 62 Inventor công cụ mạnh mẽ cho phép giáo viên hướng dẫn học sinh làm quen với việc lập trình, giúp học sinh trở thành người sáng tạo công nghệ, thay người thụ hưởng công nghệ Để dùng App Inventor, bạn không thiết lập trình viên App Inventor không đòi hỏi bạn phải có kiến thức lập trình Thay viết câu lệnh, bạn thiết kế mặt ứng dụng theo ý cách trực quan lắp ráp thẻ lệnh để diễn đạt chức phần mềm App Inventor có sẵn đủ loại thẻ lệnh giúp bạn làm việc với điện thoại Android: thẻ lưu giữ thông tin, thẻ lặp lại thao tác nhiều lần, thẻ thực thao tác với điều kiện định trước App Inventor dễ dùng mạnh mẽ Phần mềm ứng dụng bạn lưu trữ liệu người dùng tạo sở liệu App Inventor thực chất ứng dụng web, chạy trình duyệt máy tính cá nhân Tuy nhiên, người dùng phải cài đặt phần mềm Java mang tên App Inventor Extras, có nhiệm vụ điều khiển điện thoại Android (kết nối với máy tính thông qua cổng USB) Nhờ vậy, người dùng nhanh chóng chuyển ứng dụng từ máy tính cá nhân qua điện thoại Android để chạy thử Nhóm dự án App Inventor Google dự định bổ sung mô điện thoại Android để sử dụng App Inventor mà không cần có điện thoại Android thực gắn vào máy tính Nhóm dự án App Inventor hoạt động đạo tiến sĩ Harold Abelson thuộc Học viện Kỹ thuật Massachusetts (Massachusetts Institute of Technology MIT) MIT nơi khai sinh phương pháp dạy lập trình phi truyền thống dựa vào phần mềm có tính đột phá Logo (thập niên 1960) Scratch Mã nguồn App Inventor có liên mật thiết với mã nguồn công cụ lập trình Scratch dành cho trẻ em Để sử dụng App Inventor, truy cập vào trang Web: http://www.ai2.appinventor.mit.edu đăng kí tài khoản sử dụng tài khoản Google để đăng nhập Sau đăng nhập thành công, chuyển đến giao diện lập trình 63 Hình 4.11 Đăng nhập tài khoản Google Sau đăng nhập, giao diện hiển thị project (các dự án, ứng dụng tạo) Hình 4.12 Giao diện hiển thị project Bấm vào Start new project để bắt đầu tạo project Hình 4.13 Giao diện tạo ứng dụng 64 Giao diện thiết kế App Inventor sau: Hình 4.14 Giao diện thiết kế App Inventor Để in dòng chữ cần kéo thả Trong Properties, ta thay thế: vào giao diện thành Hình 4.15 Giao diện điều khiển hình 65 Để lập trình tính cho đối tượng bạn chuyển qua thẻ Block Nó có giao diện sau: Hình 4.16 Giao diện thẻ Block Tại tạo code cho ứng dụng dựa vào code nạp vào Arduino Sau tạo code thiết lập thông số cho App ta xuất file apk Vào Build  App (save apk to my computer) Hình 4.17 Xuất file apk 66 Sau xuất file apk máy tính copy vào điện thoại chạy hệ điều hành Android cài đặt Như tạo xong App điều khiển Hình 4.18 Giao diện điều khiển điện thoại Android Hình 4.19 Hình ảnh sản phẩm thực tế 67 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Báo cáo giải vấn đề đặt Thiết kế hệ thống điều khiển cánh tay Robot bậc tự mô khớp tay người cách Điều khiển động Servo Smartphone chạy Android qua Bluetooth với nội dung tóm tắt sau: - Tìm hiểu phần cứng sử dụng: Arduino Uno R3, Servo RC, Module HC05 - Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình C cho Arduino, phần mềm Arduino IDE - Xây dựng chương trình nhúng vào Arduino giao diện điều khiển cánh tay robot điện thoại chạy hệ điều hành Android qua Bluetooth Tuy nhiên thuật toán điều khiển chưa tối ưu nên hệ thống thiếu chuẩn xác kỹ thuật, linh hoạt cử động robot Đứng trước xu phát triển ngành công nghiệp hóa, đại hóa đất nước ngành Công nghệ Kỹ Thuật Điện tử Truyền Thông đóng vai trò quan trọng Việc thiết kế hệ thống động sử dụng Smartphone để điều khiển đề tài thiết thực việc vận dụng lý thuyết, kỹ giảng dạy trường, lớp vào thực tế Tuy nhiên, cánh tay robot phát triển thêm thực phương pháp điều khiển, giám sát khác Leap motion, Wifi, RF, Internet,… nhằm tăng tính đa dạng mở rộng phạm vi điều khiển Sản phẩm Cánh tay robot áp dụng trình tự động hóa, chuyên môn hóa sản xuất (nông nghiệp, công nghiệp,…) nâng cao suất chất lượng sản phẩm, giảm sức lao động người Bên cạnh sản phẩm giúp cho người tiếp xúc trực tiếp với mô trường độc hại, nguy hiểm dùng công tác xử lý hóa chất, gỡ bom mìn Sản phẩm đưa vào học tập, nghiên cứu, thực hành giảng dạy nhà trường 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kiều Xuân Thực, Vũ Thị Thu Hương Vũ Trung Kiên, 2008 Vi điều khiển cấu trúc lập trình ứng dụng Nhà xuất Giáo dục Hà Nội 199 trang [2] Nguyễn Ngọc Cương, Nguyễn Đình Nghĩa, Đỗ Quốc Huy, trần nghi Phú Phạm Thành Công, 2011 Giáo trình Ngôn ngữ lập trình C/C++ Nhà xuất Thông Tin Và Truyền Thông Hà Nội 191 trang [3] Trần Thế San, Cơ sở nghiên cứu & sáng tạo robot, Nhà xuất Thống kê, 2003 [4] Từ Diệp Công Thành, Đặng Văn Nghìn, Bộ điều khiển Parallel Robot, Bộ môn Cơ Điện tử, Khoa Cơ khí, Đại học Bách Khoa Tp.HCM [5] Bùi Quang Được, Đặng Văn Nghìn, Thiết kế, chế tạo robot Crane, Hội nghị toàn quốc lần Cơ Điện tử, Hà Nội, 2002 [6] Nguyễn Thiện Phúc, Trần Minh Nghĩa, Nguyền Đình Nin, Nghiên cứu tạo dụng robot song song loại HEXA, VICA6, Hà Nội, 2005 [7] Đặng Bảo Lâm, Phạm Minh Hải, Phan Văn Đồng, Thuật toán tìm hiểu miền làm việc họ robot song song phẳng bậc tự do, VICA6 Hà Nội, 2005 [8] Curtis, Thomas Stanley (1916) High Frequency Apparatus: Its Construction and Practical Application USA: Everyday Mechanics Company p [9] Stewart D, A platform with degrees of freedom, Proc Of the Institution of mechanical engineer, 180 (Part 1, 15): 371-386, 1965 [10] Bonev I.A, Delta parallel robot – The story of success, May 6,2001, http://www.parallemic.org/Reviews/Review002.html [11] Stewart D, A platform with degrees of freedom, Proc Of the Institution of mechanical engineer, 180 (Part 1, 15): 371-386, 1965 [12] Jean – Pierre Merlet (2000), Parallel Robots, Kluwer Academic Publishers 69 PHỤ LỤC Mã nguồn chương trình: #include Servo myservo1; // Create the object servo to servo control Servo myservo2; // Create the object servo to servo control Servo myservo3; // Create the object servo to servo control Servo myservo4; // Create the object servo to servo control Servo myservo5; // Create the object servo to servo control Servo myservo6; // Create the object servo to servo control char unChar; String readString; //Asignamos la una palabra ReadString a tipo variable Cadena void setup() { myservo1.attach(5); //Pin for control servo1 myservo2.attach(6); //Pin for control servo2 myservo3.attach(7); //Pin for control servo3 myservo4.attach(9); //Pin for control servo4 myservo5.attach(10); //Pin for control servo5 myservo6.attach(11); //Pin for control servo6 Serial.begin(9600); //Initialize serial communications Serial.setTimeout(4); } void loop() { if (Serial.available()) { //verify firs character in serial port unChar = Serial.read(); if(unChar=='A'){ //if A go to motor1 function motor1(); } if(unChar=='B'){ //if B go to motor2 function motor2(); 70 } if(unChar=='C'){ //if C go to motor3 function motor3(); } if(unChar=='D'){ //if D go to motor4 function motor4(); } if(unChar=='E'){ //if E go to motor5 function motor5(); } if(unChar=='F'){ //if F go to motor6 function motor6(); }} } void motor1(){ delay(5); while (Serial.available()) { //Now the numerical data of the angle of the servomotor is received //delayMicroseconds(100); char c = Serial.read(); // Se leen los caracteres que ingresan por el puerto readString += c; //each character builds in a string } if (readString.length() >0) { //the length of the string is verified Serial.println(readString.toInt()); //Now we send data to serial and servos myservo1.write(readString.toInt()); readString=""; // Clear string }} void motor2(){ delay(5); while (Serial.available()) { //delayMicroseconds(100); char c = Serial.read(); readString += c; } 71 if (readString.length() >0) { Serial.println(readString.toInt()); myservo2.write(readString.toInt()); readString=""; }} void motor3(){ delay(5); while (Serial.available()) { //delayMicroseconds(100); char c = Serial.read(); readString += c; } if (readString.length() >0) { Serial.println(readString.toInt()); myservo3.write(readString.toInt()); readString=""; }} void motor4(){ delay(5); while (Serial.available()) { //delayMicroseconds(100); char c = Serial.read(); readString += c; } if (readString.length() >0) { Serial.println(readString.toInt()); myservo4.write(readString.toInt()); readString=""; }} void motor5(){ delay(5); while (Serial.available()) { //delayMicroseconds(100); char c = Serial.read(); 72 readString += c; } if (readString.length() >0) { Serial.println(readString.toInt()); myservo5.write(readString.toInt()); readString=""; }} void motor6(){ delay(5); while (Serial.available()) { //delayMicroseconds(100); char c = Serial.read(); readString += c; } if (readString.length() >0) { Serial.println(readString.toInt()); myservo6.write(readString.toInt()); readString=""; }} 73 [...]... toàn hệ thống 2.2.3 Nguyên lý hoạt động toàn hệ thốn Sản phẩm của đề tài Thi t kế và thi công hệ thống điều khiển cánh tay Robot sẽ thực hiện các cử động giống như các khớp trên cánh tay người Với 6 bậc tự do 15 tương ứng với 6 khớp trên cánh tay người giúp cho cánh tay hoạt động một cách linh hoạt và thực hiện các công việc theo yêu cầu một cách dễ dàng hơn Sản phẩm được thi t kế với 6 Servo được điều. .. và kỹ sư ở Việt Nam Đề tài: "Thi t kế và thi công hệ thống điều khiển cánh tay Robot sẽ giúp chúng ta hiểu hơn các vấn đề liên quan đến việc tính toán thi t kế, chế tạo, nguyên lý hoạt động của tay máy và phần lý thuyết về mạch giao tiếp công suất và mạch điều khiển hệ thống bằng vi xử lý Nó sẽ là nguồn thông tin hữu ích cho những ai muốn tìm hiểu về lĩnh vực cánh tay robot 1.3 Phạm vi nghiên cứu... phần cơ khí được xây dựng sẵn với 6 gá Servo, sử dụng các phương pháp điều khiển động cơ Servo mô phỏng các khớp của cánh tay người thực hiện chức năng được cài đặt sẵn 1.4 Mục tiêu của đề tài Thi t kế và thi công hệ thống điều khiển cho cánh tay Robot bằng cách điều khiển 6 động cơ Servo tương ứng với 6 khớp của cánh tay người (Robot arm 6 bậc tự do) bằng Smartphone chạy android qua Bluetooth 14 CHƯƠNG... phôi hoạt động phối hợp với robot Kết cấu của tay máy: Tay máy là thành phần quan trong, nó quyết định khả năng làm việc của robot Các kết cấu của nhiều tay máy được phỏng theo cấu tạo và chức năng của tay người Tuy nhiên ngày nay, tay máy được thi t kế rất đa dạng, nhiều cánh tay robot có hình dạng rất khác xa cánh tay người Trong thi t kế và sử dụng tay máy, chúng ta cần quan tâm đến các thông số hình... phổ biến nhất thế giới, vượt qua Symbian vào quý 4 năm 2010, và được các công ty công nghệ lựa chọn khi họ cần một hệ điều hành không nặng nề, có khả năng tinh chỉnh, và giá rẻ chạy trên các thi t bị công nghệ cao thay vì tạo dựng từ đầu Kết quả là mặc dù được thi t kế để chạy trên điện thoại và máy tính bảng, Android đã xuất hiện trên TV, máy chơi game và các thi t bị điện tử khác Bản chất mở của Android... các trục x, y, z ký hiệu là R Tùy thuộc vào số khâu và sự tổ hợp các chuyển động (R và T) mà tay máy có các kết cấu khác nhau với vùng làm việc khác nhau Các kết cấu thường gặp của robot là robot kiểu tọa độ Descartes, tọa độ trụ, tọa độ cầu, robot kiểu SCARA, hệ tọa độ góc Hoạt động chung của cánh tay robot công nghiệp: Tương tự như cánh tay người, cánh tay robot để di chuyển cơ cấu cuối cùng từ điểm... của robot, dụng cụ của robot có thể có nhiều kiểu khác nhau như: dạng bàn tay để nắm bắt đối tượng hoặc các công cụ làm việc như mỏ hàn, đá mài, đầu phun sơn Bộ tech pendant thường dùng để điều khiển robot bằng 28 tay và có thể lập trình cho các hoạt động đơn giản của robot Các phần mềm để lập trình và các chương trình điều khiển robot được cài đặt trên máy tính, dùng điều khiển robot thông qua bộ điều. .. điều khiển Bộ điều khiển còn được gọi là modun điều khiển, nó thường được kết nối với máy tính Một modun điều khiển có thể còn có các cổng vào – ra để làm việc với nhiều thi t bị khác nhau như các cảm biến giúp robot nhận biết trạng thái của bản thân, xác định vị trí của đối tượng làm việc hoặc các dò tìm khác, điều khiển các băng tải hoặc cơ cấu cấu phôi hoạt động phối hợp với robot Kết cấu của tay. .. hợp điều khiển Động cơ và vôn kế nối với mạch điều khiển tạo thành mạch hồi tiếp vòng kín Cả mạch điều khiển và động cơ đều được cấp nguồn DC (thường từ 4.8 – 7.2 V) Để quay động cơ, tín hiệu số được gửi tới mạch điều khiển Tín hiệu này khởi động động cơ, thông qua chuỗi bánh răng, nối với vôn kế Vị trí của trục vôn kế cho biết vị trí trục ra của servo Khi vôn kế đạt được vị trí mong muốn, mạch điều khiển. .. bài toán - Tìm hiểu về các khớp của cánh tay người để lựa chọn số bậc tự do (số Servo, số gá động cơ) cho Robot arm - Tìm hiểu về phương pháp điều khiển Servo qua Bluetooth - Áp dụng Arduino, Servo, Module Bluetooth HC05 vào điều khiển cánh tay Robot 6 bậc tự do bằng Smartphone Android qua Bluetooth 2.2 Giải pháp thi t kế 2.2.1 Sơ đồ khối Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 2.2.2 Phân tích chức năng các khối ... giới Thống kê dự đoán việc sử dụng cánh tay robot tương lai Và chương sở hình thành nên ý tưởng đề tài, thi t kế thi công điều khiển cánh tay robot 1.1.1 Giới thi u chung cánh tay người Cánh tay. .. mô khớp cánh tay người thực chức cài đặt sẵn 1.4 Mục tiêu đề tài Thi t kế thi công hệ thống điều khiển cho cánh tay Robot cách điều khiển động Servo tương ứng với khớp cánh tay người (Robot arm... Đề tài: "Thi t kế thi công hệ thống điều khiển cánh tay Robot giúp hiểu vấn đề liên quan đến việc tính toán thi t kế, chế tạo, nguyên lý hoạt động tay máy phần lý thuyết mạch giao tiếp công suất