Mục tiêu của đề tài là tạo ra một robot chơi cờ với kết cấu vững chắc, tốc độ xử lí và đánh cờ nhanh. Thiết kế cơ khí, xây dựng bản vẽ, chế tạo robot. Xây dựng sơ đồ mạch điện, kết nối thiết bị.Đề tài chỉ dừng lại ở phạm vi xây dựng giải thuật chơi cờ ở cấp độ đơn giản, nhận diện tương đối chính xác quân cờ, và di chuyển các quân cờ đúng luật. Chỉ tính toán trước được ba đến bốn nước đi, đạt trình độ của người chơi bình thường, chưa đạt trình độ của các kiện tướng chơi cờ. Khi bắt đầu chơi, các quân cờ phải đặt đúng vị trí trên bàn cờ, không hoán đổi các vị trí gây lỗi cho chương trình chơi cờ.
Trang 2MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined
TÓM TẮT LUẬN VĂN i
MỤC LỤC ii
DANH SÁCH HÌNH VẼ viii
DANH SÁCH BẢNG BIỂU xv
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2 Sơ lược lịch sử các máy tính chơi cờ 1
1.2.1 Chiếc “máy giấy” của Turing 1
1.2.2 Cỗ máy Maniac I 1
1.2.3 Cờ và toán học 2
1.2.4 Chiếc máy Belle 3
1.2.5 HiTech 3
1.2.6 Deep Blue 4
1.3 Sơ lược về cờ tướng 4
1.4 Một số robot chơi cờ 6
1.4.1 Tay máy chơi cờ vua 6
1.4.2 Các nghiên cứu robot chơi cờ tướng 7
1.5 Mục tiêu, nhiệm vụ và phạm vi đề tài 9
1.5.1 Đầu bài 9
1.5.2 Mục tiêu 10
1.5.3 Nhiệm vụ 10
1.5.4 Phạm vi 12
1.6 Tổ chức luận văn 12
Trang 3CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 13
2.1 Lựa chọn kết cấu 13
2.1.1 Kết cấu Cartesian 14
2.1.2 Kết cấu Cylindrical 14
2.1.3 Kết cấu SCARA 15
2.2 Lựa chọn hệ thống dẫn động 16
2.2.1 Điện 16
2.2.2 Khí nén 16
2.2.3 Thủy lực 17
2.3 Lựa chọn cơ cấu tác động 17
2.3.1 Động cơ bước 18
2.3.2 Động cơ DC Servo 18
2.3.3 Động cơ AC Servo 19
2.4 Lựa chọn bộ truyền động 20
2.4.1 Bộ truyền đai răng 20
2.4.2 Bộ truyền đai ốc – vít me 21
2.5 Lựa chọn đầu công tác 22
2.5.1 Tay gắp điện 22
2.5.2 Tay gắp khí nén 23
2.5.3 Giác hút 23
2.5.4 Nam châm điện 23
2.6 Lựa chọn bộ điều khiển 24
2.6.1 Card điều khiển 24
2.6.2 Vi điều khiển 25
Trang 42.7 Kết luận 27
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ 28
3.1 Tính toán, thiết kế cụm khung và không gian làm việc của robot 28
3.1.1 Yêu cầu 28
3.1.2 Thiết kế vùng không gian làm việc của robot 28
3.1.3 Thiết kế cụm khung cho robot 29
3.2 Tính toán và lựa chọn cụm thanh trượt – con trượt 30
3.2.1 Dẫn hướng theo trục Oy 30
3.2.2 Dẫn hướng theo trục Ox 33
3.3 Tính toán lựa chọn động cơ AC servo 33
3.4 Tính toán và lựa chọn đai 37
3.4.1 Yêu cầu đai 37
3.4.2 Tính toán chọn đai 37
3.4.3 Kiểm nghiệm độ bền đai 38
3.5 Tính toán chọn xy lanh khí, van hút chân không và đầu giác hút 39
3.5.1 Yêu cầu 39
3.5.2 Chọn xy lanh và van điện từ khí nén 40
3.5.3 Tính toán chọn van hút chân không và đầu giác hút 41
3.6 Tính toán và gá đặt camera 43
3.6.1 Yêu cầu 43
3.6.2 Thông số camera 43
3.6.3 Tính toán chiều cao camera 44
3.7 Tính toán và thiết kế đồ gá 45
3.7.1 Đồ gá động cơ 45
3.7.2 Đồ gá cụm pulley bị động 46
Trang 53.7.3 Đồ gá cụm pulley dẫn hướng 47
3.7.4 Cụm đầu công tác 48
3.7.5 Cụm camera 49
3.8 Kết luận 50
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN 52
4.1 Sơ đồ khối của hệ thống 52
4.2 Cảm biến giới hạn hành trình 52
4.2.1 Giới hạn hành trình đầu công tác 53
4.2.2 Giới hạn hành trình xylanh 54
4.3 Driver SGDV 1R6A01 55
4.4 Các thiết bị tác động và đưa ra tín hiệu 59
4.5 Bộ điều khiển PLC 61
4.6 Sơ đồ đấu dây kết nối thiết bị 64
4.6.1 Cấp nguồn cho các thiết bị 64
4.6.2 Bố trí và đấu dây các cảm biến hành trình 65
4.6.3 Đấu dây PLC 67
4.6.4 Đấu dây driver động cơ 69
4.7 Kết luận 70
CHƯƠNG 5 XỬ LÝ ẢNH NHẬN DIỆN QUÂN CỜ, NHẬN DẠNG NƯỚC ĐI 71 5.1 Đặt vấn đề và ý tưởng nhận dạng quân cờ 71
5.1.1 Đặt vấn đề 71
5.1.2 Ý tưởng nhận dạng quân cờ 72
5.2 Các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh 73
5.2.1 Một số khái niệm về ảnh 73
5.2.2 Các mô hình màu cơ bản 75
Trang 65.2.3 Chuyển đổi giữa các không gian màu 76
5.3 Xác định vị trí các quân cờ trong ảnh 77
5.3.1 Đặt vấn đề 77
5.3.2 Cách xác định vị trí quân cờ trong ảnh 78
5.4 Trích xuất ảnh, tạo đặc tính từng quân cờ 80
5.4.1 Trích xuất ảnh từng quân cờ 80
5.4.2 Phân chia quân cờ vào hai nhóm đỏ và đen 83
5.4.3 Tạo đặc tính từ ảnh mẫu tự quân cờ 85
5.5 Nhận diện quân cờ 87
5.5.1 Thuật toán SVM 87
5.5.2 Chuẩn bị cơ sở dữ liệu 88
5.5.3 Kết quả thực nghiệm 91
5.6 Nhận dạng nước đi 93
5.6.1 Các quy ước 93
5.6.2 Ý tưởng thực hiện 94
5.6.3 Các bước cần thực hiện 94
5.7 Hiệu chuẩn camera 100
5.7.1 Thông số nội và thông số ngoại của camera 100
5.7.2 Xác định thông số camera và sai số của quá trình hiệu chuẩn camera 103
CHƯƠNG 6 GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN, CHƠI CỜ VÀ XẾP CỜ 108
6.1 Giải thuật điều khiển PLC 108
6.1.1 Giao tiếp giữa PLC và máy tính 108
6.1.2 Giải thuật điều khiển PLC 109
6.2 Điều chỉnh các thông số cho driver động cơ 115
6.3 Phân tích động học của robot 118
Trang 76.4 Giải thuật chơi cờ 121
6.4.1 Lưu đồ giải thuật chơi cờ 121
6.4.2 Tạo giao diện 121
6.4.3 Biễu diễn quân cờ trên giao diện 124
6.4.4 Sinh nước đi cho các quân cờ 125
6.4.5 Lượng giá cho các quân cờ 126
6.4.6 Xử lí nước đi thử cho máy 127
6.4.7 Di chuyển các quân cờ 127
6.4.8 Thuật toán tìm kiếm AlphaBeta 127
6.4.9 Đổi lượt đi giữa robot và người chơi 130
6.4.10 Xác định nước đi sai của người chơi 130
6.4.11 Kết quả thực nghiệm giải thuật chơi cờ 131
6.5 Giải thuật sắp xếp quân cờ 139
6.5.1 Nội dung giải thuật 139
6.5.2 Kết quả thực nghiệm của giải thuật xếp quân cờ 141
6.6 Kết luận 144
CHƯƠNG 7: TỔNG KẾT KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 145
7.1 Tổng kết đề tài 145
7.2 Những mặt hạn chế 146
7.3 Hướng phát triển đề tài 146
TÀI LIỆU THAM KHẢO 148
Trang 8DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1: Cỗ máy Maniac I [1] 2
Hình 1.2: Chiếc máy Belle [1] 3
Hình 1.3: Deep Blue [10] 4
Hình 1.4: Quân bàn cờ tướng [10] 5
Hình 1.5: Ký hiệu và số lượng quân trong cờ tướng [10] 5
Hình 1.6: CHESSka đọ sức cùng nhà vô địch thế giới Kramnik [10] 6
Hình 1.7: CHESSka và KUKA Monster trong trận chung kết năm 2012 [10] 7
Hình 1.8: Robot Gambit [11] 7
Hình 1.9: Robot NI Intelligent [12] 8
Hình 1.10: Robot chơi cờ tướng [1] 8
Hình 1.11: Bàn máy 2D để sắp xếp quân cờ tướng [3] 9
Hình 2.1: Các bộ phận cấu thành robot chơi cờ tướng 13
Hình 2.2: Kết cấu Catersian [10] 14
Hình 2.3: Kết cấu Cylindrical [10] 14
Hình 2.4: Kết cấu SCARA [10] 15
Hình 2.5: Động cơ bước [10] 18
Hình 2.6: Động cơ DC Servo [10] 19
Hình 2.7: Động cơ AC Servo [10] 19
Hình 2.8: Bộ truyền đai răng [10] 20
Hình 2.9: Bộ truyền đai ốc – vít me [10] 21
Hình 2.10: Tay gắp điện [10] 22
Hình 2.11: Tay gắp khí nén [10] 23
Hình 2.12: Giác hút [10] 23
Hình 2.13: Card điều khiển [14] 25
Trang 9Hình 2.14: Vi điều khiển [15] 25
Hình 2.15: Hai dạng PLC thường dùng [10] 26
Hình 3.1: Kích thước bàn cờ 28
Hình 3.2: Không gian làm việc của Robot 29
Hình 3.3: Cụm khung của robot 30
Hình 3.4: Cơ cấu cơ khí với trục dẫn hướng Ox, Oy 30
Hình 3.5: Lực tác dụng lên trục trục tròn 31
Hình 3.6: Biểu đồ nội lực 32
Hình 3.7: Thanh trượt và vòng bi trượt [10] 32
Hình 3.8: Thanh trượt vuông và con trượt vuông [10] 33
Hình 3.9: Cơ cấu truyền động của động cơ 35
Hình 3.10: Phân tích lực theo trên trục Oyz 35
Hình 3.11: Động cơ AC servo 36
Hình 3.12: Driver động cơ 37
Hình 3.13: Các thông số của đai 38
Hình 3.14: Xy lanh CDJ2B16AA 40
Hình 3.15: Van khí nén 5/2 40
Hình 3.16: Giác hút chân không [10] 41
Hình 3.17: Phân tích lực tác dụng lên quân cờ [10] 42
Hình 3.18: Van hút chân không 43
Hình 3.19: Các thông số gá đặt camera [4] 44
Hình 3.20: Các chi tiết của cụm đồ gá động cơ 45
Hình 3.21: Cụm đồ gá động cơ lắp ráp hoàn chỉnh 46
Hình 3.22: Các chi tiết của cụm pulley bị động 46
Trang 10Hình 3.24: Các chi tiết của cụm đồ gá pulley dẫn hướng 47
Hình 3.25: Cụm đồ gá pulley dẫn hướng lắp ráp hoàn chỉnh 48
Hình 3.26: Các chi tiết của cụm đầu công tác 48
Hình 3.27: Cụm đầu công tác lắp ráp hoàn chỉnh 49
Hình 3.28: Cụm camera 49
Hình 3.29: Robot chơi cờ tướng được thiết kế trong Solidworks 50
Hình 3.30: Robot sau khi được chế tạo 50
Hình 4.1: Sơ đồ khối cơ bản của hệ thống 52
Hình 4.2: Cảm biến tiệm cận LJ12A3 – 4 – Z/BX NPN 53
Hình 4.3: Nguyên lí hoạt động của cảm biến tiệm cận NPN 54
Hình 4.4: Cảm biến từ D - F79 [10] 54
Hình 4.5: Driver SGDV 1R6A01 với các cổng kết nối 55
Hình 4.6: Các chân trong cổng CN1 của driver 56
Hình 4.7: Kết nối trực tiếp với đầu ra của driver 59
Hình 4.8: Nút nhấn và nút dừng khẩn cấp [10] 59
Hình 4.9: Relay kính và cuộn solenoid của van trạng thái [10] 60
Hình 4.10: Công tắc điện và cầu dao điện tự động [10] 61
Hình 4.11: Các loại đèn báo [10] 61
Hình 4.12: Board PLC FX3U LE3U 24MT [10] 64
Hình 4.13: Mạch động lực của robot 64
Hình 4.14: Mạch cấp nguồn điều khiển cho robot 65
Hình 4.15: Bố trí cảm biến giới hạn hành trình đầu công tác 65
Hình 4.16: Đấu dây cảm biến hành trình với relay kính 66
Hình 4.17: Bố trí cảm biến trên hai xylanh 66
Hình 4.18: Sơ đồ đấu dây PLC 69
Trang 11Hình 4.19: Sơ đồ đấu dây driver 70
Hình 5.1: Ký hiệu và số lượng quân cờ [10] 71
Hình 5.2: Quân xe đỏ với các hướng xoay khác nhau 72
Hình 5.3: Lưu đồ thể hiện ý tưởng để nhận dạng quân cờ 72
Hình 5.4: Ảnh bàn cờ được chụp bởi camera của robot 73
Hình 5.5: Hệ tọa độ ảnh 74
Hình 5.6: Sự khác biệt độ phân giải của ảnh [10] 74
Hình 5.7: Ảnh xám được biểu diễn bởi các mức xám [10] 74
Hình 5.8: Ảnh nhị phân [5] 75
Hình 5.9: Mô hình màu RGB [10] 75
Hình 5.10: Mô hình màu HSV [10] 76
Hình 5.11: Sự khác biệt giữa ảnh màu RGB và ảnh xám [10] 77
Hình 5.12: Sự khác nhau giữa ảnh xám và ảnh nhị phân 77
Hình 5.13: Ảnh chụp bàn cờ ban đầu 79
Hình 5.14: Ảnh sau khi sử dụng thuật toán HoughCircles 79
Hình 5.15: Các quân cờ và tọa độ tâm tương ứng 80
Hình 5.16: Quân cờ trước và sau khi thay đổi về kích thước chuẩn 81
Hình 5.17: Sự khác biệt về kích thước ảnh quân cờ khi được trích xuất 82
Hình 5.18: Lưu đồ trích xuất ảnh từng quân cờ 82
Hình 5.19: Lưu đồ kiểm tra màu sắc quân cờ 83
Hình 5.20: Kết quả của các bước lấy mẫu tự trên quân cờ đen 84
Hình 5.21: Các bước lấy mẫu tự trên quân cờ đỏ 84
Hình 5.22: Lưu đồ tạo đặc tính cho việc nhận dạng quân cờ 86
Hình 5.23: Dữ liệu ảnh cho việc tạo cơ sở dữ liệu 88
Hình 5.24: Lưu đổ tạo file dữ liệu 89
Trang 12Hình 5.25: Đồ thị đường đặc tính 90
Hình 5.26: Kết quả nhận dạng quân cờ 91
Hình 5.27: Vị trí các quân ở trạng thái bắt đầu chơi 93
Hình 5.28: Lưu đồ giải thuật nhận dạng nước đi 95
Hình 5.29: Lưu đồ tìm vị trí quân cờ thay đổi 95
Hình 5.30: Tọa độ tâm quân cờ màu đỏ sau khi thưc hiện HoughCircles 96
Hình 5.31: Tọa độ bàn cờ trong hệ tọa độ bàn máy 96
Hình 5.32: Tọa độ các quân cờ đỏ trên bàn cờ sau khi được chuyển đổi 97
Hình 5.33: Ma trận lưu vị trí quân cờ ban đầu 98
Hình 5.34: Ma trận lưu vị trí quân cờ sau một nước đi của người chơi 98
Hình 5.35: Sự thay đổi vị trí quân tốt sau một nước đi 99
Hình 5.36: Mô hình pinhole camera [4] 100
Hình 5.37: Liên hệ giữa hệ trục tọa độ thực và hệ trục tọa độ camera [5] 102
Hình 5.38: Hiệu chuẩn camera sử dụng Toolbox Camera Calibrator trên Matlab 103
Hình 5.39: Sai số của quá trình hiệu chuẩn trả về từ Toolbox 104
Hình 5.40: Vị trí các điểm được sử dụng để kiểm tra sai số hiệu chuẩn [5] 104
Hình 6.1: Giải thuật di chuyển đầu công tác bằng nút nhấn 110
Hình 6.2: Giải thuật điều khiển hút, nhả bằng nút nhấn 111
Hình 6.3: Giải thuật điều khiển trên PLC 113
Hình 6.4: Giải thuật điều khiển xếp cờ 114
Hình 6.5: Cài đặt thông số Pn00B.2 trên driver 115
Hình 6.6: Điều chỉnh chế độ vị trí cho driver 115
Hình 6.7: Cài đặt thông số xác định chiều cho động cơ 116
Hình 6.8: Cài đặt thông số Pn20E cho driver động cơ 117
Hình 6.9: Cài đặt thông số Pn210 cho driver động cơ 117
Trang 13Hình 6.10: Các chiều di chuyển cơ bản của đầu công tác 118
Hình 6.11: Sự di chuyển đầu công tác khi M1 quay, M2 đứng yên 119
Hình 6.12: Lưu đồ giải thuật chơi cờ 122
Hình 6.13: Giao diện chính của chương trình 123
Hình 6.14: Vị trí các điểm giao trên bàn cờ 124
Hình 6.15: Vị trí các quân cờ trên bàn cờ [10] 125
Hình 6.16: Chương trình con tìm kiếm nước đi 128
Hình 6.17: Cây trò chơi trong thuật toán chơi cờ 128
Hình 6.18: Một ví dụ về thuật toán AlphaBeta 129
Hình 6.19: Robot đang hút quân mã để di chuyển 131
Hình 6.20: Quân mã được gắp đến vị trí để giữ quân tốt 131
Hình 6.21: Robot đang hút quân xe để di chuyển 132
Hình 6.22: Đầu giác hút đang hút quân bị ăn của quân đối phương 132
Hình 6.23: Quân xe được gắp đến vị trí ăn quân xe đối phương 133
Hình 6.24: Robot đang hút quân tượng để di chuyển 133
Hình 6.25: Quân tượng được di chuyển đến vị trí mới 134
Hình 6.26: Robot hút quân mã để di chuyển 134
Hình 6.27: Quân mã được di chuyển tới vị trí mới 135
Hình 6.28: Robot đang hút quân xe để di chuyển 135
Hình 6.29: Robot đang ăn tướng đối phương 136
Hình 6.30: Robot đang thế chổ quân tướng thành quân xe 136
Hình 6.31: Vị trí ban đầu của quân pháo 137
Hình 6.32: Nước đi sai của quân pháo 138
Hình 6.33: Vị trí chốt ban đầu 138
Trang 14Hình 6.35: Giải thuật sắp xếp quân cờ 140
Hình 6.36: Quân cờ đỏ trước khi xếp 141
Hình 6.37: Một số quân cờ đỏ được xếp 141
Hình 6.38: Quân cờ đỏ được xếp xong 142
Hình 6.39: Vị trí các quân cờ đỏ, đen trước khi xếp 142
Hình 6.40: Một số quân cờ đỏ đang được xếp 143
Hình 6.41: Quân cờ đỏ xếp xong và quân cờ đen đang được xếp 143
Hình 6.42: Bàn cờ đã được xếp xong 143
Trang 15DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Các tiêu chí, để so sánh lựa chọn phương án kết cấu 15
Bảng 2.2: Các tiêu chí, để so sánh phương án hệ thống dẫn động 17
Bảng 2.3: Các tiêu chí, để so sánh phương án động cơ 20
Bảng 2.4: Các tiêu chí, để so sánh giữa hai bộ truyền động 21
Bảng 2.5: Các tiêu chí, để so sánh phương án đầu công tác 24
Bảng 2.6: Các tiêu chí, để so sánh phương án bộ điều khiển 26
Bảng 2.7: Các phương án được lựa chọn để thiết kế robot 27
Bảng 3.1: Các thông số và kí hiệu các đại lượng 34
Bảng 3.2: Thông số động cơ AC servo 36
Bảng 3.3: Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều rộng dây đai 39
Bảng 3.4: Thông số quân cờ tường 39
Bảng 3.5: Thông số xy lanh 40
Bảng 4.1: Một số chân được dùng để điều khiển vị trí 57
Bảng 4.2: Đấu nối chân driver với các thiết bị 58
Bảng 4.3: Cấp nguồn cho driver, đấu nối driver với động cơ 58
Bảng 4.4: Số lượng ngõ vào cần có cho bộ điều khiển PLC 62
Bảng 4.5: Số lượng ngõ ra cần có cho bộ điều khiển PLC 63
Bảng 4.6: Các ngõ vào của bộ điều khiển PLC 67
Bảng 4.7: Các ngõ ra của bộ điều khiển PLC 68
Bảng 5.1: Kết quả nhận diện cho trường hợp 32 quân cờ 92
Bảng 5.2: Kết quả nhận diện cho trường hợp 14 quân cờ 92
Bảng 5.3: Kết quả nhận diện cho trường hợp 16 quân cờ 93
Bảng 5.4: Kết quả kiểm tra sai số của quá trình hiệu chuẩn camera 105
Trang 16Bảng 6.2: Các cờ sử dụng trong giải thuật điều khiển 112
Bảng 6.3: Khoảng các di chuyển của đầu công tác trong các trường hợp 120
Bảng 6.4: Các quân cờ tướng và số điểm 126
Bảng 6.5: Thời gian thực hiện nước đi đầu tiên của robot 137
Trang 17CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề
Cờ tướng là một trò chơi đối kháng phổ biến, là một môn thể thao trí tuệ dành cho hai người, với nhiều thể thức thi đấu đa dạng Nhưng với nhịp sống hiện đại, thật khó
để có thể ngồi cùng nhau say sưa một ván cờ, bởi hiếm để tìm được người cùng đam
mê Vì thế mà các ứng dụng chơi cờ trên điện thoại, máy tính … ra đời và phát triển Nhưng vì là một trò chơi đối kháng nên việc chơi trên các thiết bị màn hình, không trực quan, không đem lại hứng thú cho người chơi Từ đó, đề tài robot chơi cờ tướng được hình thành Và sẽ như thế nào nếu giao nhiệm vụ đánh cờ cho máy thực hiện?
1.2 Sơ lược lịch sử các máy tính chơi cờ
1.2.1 Chiếc “máy giấy” của Turing
Một điều thú vị là chương trình chơi cờ đầu tiên được viết trước khi chiếc máy tính đầu tiên được phát minh Alan Turing – một nhà toán học lớn thời kỳ đó, là người đứng đầu nhóm phá mã bí mật “Enigma” của Đức, có ảnh hưởng lớn đến kết cục của chiến tranh thế giới thứ 2 Ông rất thích chơi cờ, và mặc dù đã dành rất nhiều công sức để học
cờ nhưng ông vẫn là một người chơi cờ tương đối yếu Sau chiến tranh, ông viết những lệnh để hướng dẫn máy tính chơi cờ Vào thời điểm đó, chưa có chiếc máy tính nào có thể chạy được các lệnh, nên chính ông thực hiện các lệnh đó, đóng vai bộ xử lý trung tâm và cần khoảng nửa tiếng cho một nước đi Một ván cờ được ghi lại, trong đó chiếc
“paper machine” của Turing thua một đồng nghiệp
1.2.2 Cỗ máy Maniac I
Năm 1946, nhà toán học John von Neumann được giao thiết kế một chiếc máy tính
để phục vụ cho việc chế tạo bom nguyên tử Năm 1950, một chiếc máy khổng lồ mang tên Maniac I được chế tạo Với hàng nghìn bóng chân không và công tắc như trong hình
1.1, nó có thể thực hiện 10000 lệnh trong một giây
Thay vì ngay lập tức bắt tay vào việc chế tạo bom, các nhà khoa học bắt đầu thí nghiệm với chiếc máy Một trong những điều đầu tiên họ làm là viết một chương trình chơi cờ, chơi trên một bàn cờ thu nhỏ 6×6 và không có Tượng Mặc dù vậy, chương
Trang 18ba nước là 4.1 tỷ Trung bình một ván cờ kéo dài khoảng 40 nước Số vị trí cần tính là khoảng 10 mũ 128, lớn hơn cả số nguyên tử có trong vũ trụ (chỉ khoảng 10 mũ 80)
Và không có chiếc máy tính hay loại máy nào có thể chơi cờ bằng cách tìm ra tất
cả các khả năng Nhưng con người cũng không phải là hoàn hảo Câu hỏi là máy cần tìm kiếm tới độ sâu nào (trước bao nhiêu nước) để có thể đối chọi được với khả năng chiến lược của con người Những chiếc máy tính thời đầu có thể tạo và đánh giá khoảng
500 vị trí trong một giây hay 90000 vị trí trong ba phút, đó là thời gian cho phép để đi một nước trong các cuộc thi đấu Điều này có nghĩa là chỉ có thể tìm kiếm trước 3 ply (một nước đi rưỡi) Từ đó cho thấy, nó chơi rất kém – chỉ ngang một người mới tập chơi
Để tìm kiếm sâu hơn nữa, cần giải quyết được 15000 vị trí trong một giây, nhanh hơn gấp 30 lần Nhưng tính toán trước 4 ply cũng chưa đủ sâu Do đó máy tính dường như không bao giờ có thể chơi cờ ở trình độ kiện tướng
Trang 19CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.2.4 Chiếc máy Belle
Ken Thompson – một nhà khoa học không thể chờ đợi những chiếc siêu máy tính giá hàng triệu đô trở lên, để có thể chơi cờ nhanh hơn 5 đến 25 lần Ông và một đồng nghiệp ở Bell Laboratorié quyết định chế tạo một chiếc máy chỉ chuyên để chơi cờ, sử
dụng hàng trăm con chip và giá khoảng 20 nghìn đô la
Hình 1.2: Chiếc máy Belle [1]
Họ gọi chiếc máy đó là “Belle”, với hình dáng như trong hình 1.2 Nó có thể tìm kiếm tới 180000 vị trí trong một giây (siêu máy tính vào thời đó chỉ có thể tìm được
5000 vị trí) Belle có thể tìm trước 8 tới 9 ply trong các cuộc thi đấu, giúp nó có thể được chơi trong hàng kiện tướng Nó thắng giải vô địch thế giới máy tính chơi cờ đầu tiên và tất cả những giải đấu khác từ năm 1980 đến 1983 cho tới khi bị chiếc máy khổng lồ Cray X-MPs, đắt hơn nó qua mặt
1.2.5 HiTech
Vào giữa những năm 80, giáo sư Hans Berliner, một nhà khoa học máy điện toán
ở Đại học Carnegie-Mellon tiếp tục công việc của Ken Thompson Ông đã chế tạo một chiếc máy tính có phần cứng đặc biệt để chơi cờ, gọi là HiTech Với 64 chip chạy song song, HiTech suýt nữa đạt danh hiệu vô địch máy tính đánh cờ vua thế giới vào năm
1986 (một chiếc Cray thắng giải này)
Sau đó các sinh viên Feng-hsiung Hsu, Murray Campbell và những người khác tự phát triển một chiếc máy tính khác, được gọi là ChipTest và sau đó Deep Thought Giá của nó khoảng 5 nghìn đô la, và có thể tính toán được 500000 vị trí trong một giây
Trang 201.3 Sơ lược về cờ tướng
- Cờ tướng hay còn gọi là cờ Trung Hoa vì nó được phổ biến ra thế giới từ Trung Quốc
và cũng được coi là “quốc hồn quốc túy” của nước này, là loại cờ được chơi phổ biến nhất thế giới cùng với cờ vua
- Ván cờ được tiến hành giữa hai người, một người cầm quân đỏ, một người cầm quân đen Mục đích của mỗi người là tìm mọi cách đi quân trên bàn cờ theo đúng luật để chiếu bí hay bắt Tướng của đối phương
- Quân bàn cờ tướng được thể hiện như trong hình 1.4 Bàn cờ là một hình chữ nhật do
9 đường dọc và 10 đường ngang cắt nhau vuông góc tại 90 điểm hợp thành Một khoảng
Trang 21- Mỗi ván cờ lúc bắt đầu phải có đủ 32 quân, chia đều cho mỗi bên gồm 16 quân đỏ và
16 quân đen, gồm 7 loại quân như trong hình 1.4 Tuy tên quân cờ của mỗi bên có thể viết khác nhau (ký hiệu theo chữ Hán) nhưng giá trị và cách đi quân của chúng lại giống nhau hoàn toàn Bảy loại quân có ký hiệu và số lượng cho mỗi bên như trong hình 1.5
Hình 1.5: Ký hiệu và số lượng quân trong cờ tướng [10]
Trang 22CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.4 Một số robot chơi cờ
1.4.1 Tay máy chơi cờ vua
a) Robot CHESSka (Nga)
Tháng 6/2009, robot CHESSka lần đầu tiên được giới thiệu bởi Konstantin Kosteniuk, một huấn luyện viên cờ vua, đồng thời là một người sở hữu rất nhiều bằng sáng chế Đây là một robot chơi cờ thực thụ với một cánh tay tự động có thể thực hiện thao tác gắp các quân cờ, di chuyển chúng đến ô khác, sau đó nhấn vào đồng hồ bấm giờ để hoàn tất nước cờ
Hình 1.6: CHESSka đọ sức cùng nhà vô địch thế giới Kramnik [10]
Về cách thức hoạt động, CHESSka không hề nhìn thấy bàn cờ mà đúng hơn là nó được kết nối với bàn cờ Các quân cờ tương tác với bàn cờ, qua đó robot có thể phát hiện khi nào một quân cờ được di chuyển và vị trí của nó, sau đó robot sẽ phản hồi lại bằng cách thực hiện nước đi của mình Cơ cấu bàn tay của robot gồm 3 ngạnh cho phép đóng mở để gắp hoặc thả các quân cờ
CHESSka đã từng thi đấu với nhiều đại kiện tướng thế giới, thắng Aleksander Grischuk (Vô địch cờ chớp thế giới 2006), hòa Vladimir Borisovich Kramnik (Vô địch
cờ tiêu chuẩn thế giới 2000-2006) Trong hình 1.6, CHESSka đang chơi cờ với Kramnik trước phần đông khán giả
Bằng việc đánh bại đối thủ KUKA Monster trong trận chung kết năm 2012, CHESSka đã giành ngôi quán quân trong giải Robot World Chess Trong hình 1.7, một ván cờ đang diễn ra giữa hai robot
Trang 24CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
toán chơi cờ Trong hình 1.9, robot dùng nam châm điện để hút và thả, đã hoàn thành sắp xếp các quân trên bàn cờ
Hình 1.9: Robot NI Intelligent [12]
b) Tay máy chơi cờ tướng
Là đề tài luận văn của hai sinh viên khoa Điện – Điện tử, trường Đại học Bách Khoa Tp HCM, Vũ Văn Khắc và Lê Bạch Quý Cường Robot được cấu tạo dạng cánh tay, với một khớp tịnh tiến (dùng động cơ DC servo), và hai khớp xoay (dùng động cơ bước) Trong hình 1.10, robot hoạt động với đầu công tác sử dụng nam châm điện
Hình 1.10: Robot chơi cờ tướng [1]
- Đề tài mang lại một số kết quả:
+ Nhận diện được tương đối chính xác nước đi trong điều kiện đảm bảo ánh sáng + Giải thuật chơi cờ: với độ sâu 5 (tìm kiếm trước 5 ply), thời gian suy nghĩ 5s
Trang 25CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
- Hạn chế:
+ Độ cứng vững kém và tốc độ di chuyển còn chậm
+ Chưa nhận dạng được quân cờ
c) Bàn máy 2D nhận dạng và xếp quân cờ tướng
Là đề tài luận văn của sinh viên khoa Cơ Khí, trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM, Nguyễn Phú Hiền Bàn máy sử dụng động cơ bước để điều khiển hai trục xy, kết hợp khí nén để di chuyển quân cờ Bằng việc ứng dụng mạng noron để nhận dạng quân cờ Bước đầu đã nhận dạng được tương đối chính xác từng quân Bên cạnh đó, dùng thuật toán đường đi ngắn nhất để sắp xếp quân trên bàn cờ Bàn máy được thể hiện như trong hình 1.11
Hình 1.11: Bàn máy 2D để sắp xếp quân cờ tướng [3]
1.5 Mục tiêu, nhiệm vụ và phạm vi đề tài
Trang 26CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
- Đặc điểm hệ thống:
+ Quân cờ được gắp và đặt trong phạm vi chủ yếu là mặt bàn cờ (mặt phẳng ngang) + Quân trên bàn cờ phải đặt tại giao điểm của các ô cờ, vị trí các quân cờ phải đặt đúng luật Nếu đặt sai hay đi không đúng luật, hệ thống sẽ báo lỗi và yêu cầu người chơi
vì vậy mục tiêu của đề tài là tạo ra một robot chơi cờ với kết cấu vững chắc, tốc độ xử
lí và đánh cờ nhanh
1.5.3 Nhiệm vụ
- Thiết kế cơ khí, xây dựng bản vẽ, chế tạo robot
+ Phân tích, lựa chọn phương án cho kết cấu robot
+ Tính toán vùng không gian làm việc, từ đó thiết kế, lắp ráp cụm khung cho robot + Tính toán, chọn đường kính, chiều dài các thanh trượt dẫn hướng theo các trục, kiểm nghiệm độ bền các trục
+ Tính toán, chọn động cơ có công suất phù hợp với yêu cầu kéo tải của cơ cấu, thiết kế đồ gá động cơ trên cụm khung
+ Tính toán, chọn pulley, chế tạo pulley để gá đặt, tính toán đai, chọn đai, kiểm tra
độ bền đai và thiết kế bộ phận kẹp đai
+ Thiết kế, chế tạo đầu công tác để gắp, di chuyển và thả quân cờ
+ Tính toán chiều cao gá đặt camera, thiết kế giá treo camera để phục vụ cho việc nhận dạng quân cờ, nhận dạng nước đi
- Xây dựng sơ đồ mạch điện, kết nối thiết bị
Trang 27- Xây dựng giải thuật điều khiển đầu công tác
+ Tìm hiểu, cài đặt các thông số trong driver để điều khiển động cơ
+ Tính toán tần số, số xung cần cấp cho động cơ để điều khiển đầu công tác + Tìm hiểu, lập trình bộ điều khiển để cấp xung điều khiển động cơ
+ Xây dựng chương trình giao tiếp giữa bộ điều khiển và máy tính để có thể truyền nhận thông tin giữa hai thiết bị với nhau
- Ứng dụng xử lý ảnh để nhận diện quân cờ, nhận dạng nước đi
+ Tìm hiểu các thuật toán cơ bản: Canny, HoughCircles … để tách biên, lấy tọa độ quân cờ trong ảnh
+ Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu và sử dụng phương pháp SVM (Support vector machines) để nhận diện quân cờ
+ Sử dụng ma trận để lưu vị trí quân cờ phục vụ cho việc nhận dạng nước đi + Thiết kế giao diện để cài đặt, điều chỉnh các thông số, kiểm tra chương trình + Thực nghiệm để kiểm tra việc nhận diện quân cờ có chính xác, đúng tên, màu sắc hay không
- Xây dựng giải thuật chơi cờ
+ Tìm hiểu các thuật toán: Minimax, Alpha-Beta … để tính toán và tìm ra nước đi cho robot
+ Xây dựng chương trình báo lỗi sai khi người chơi đi không đúng luật
+ Thiết kế giao diện bàn cờ, điều chỉnh các thông số
+ Thực nghiệm gắp và di chuyển quân cờ để kiểm tra độ ổn định của đầu công tác,
có rơi quân cờ lúc di chuyển hay không
Trang 28độ của các kiện tướng chơi cờ Khi bắt đầu chơi, các quân cờ phải đặt đúng vị trí trên bàn cờ, không hoán đổi các vị trí gây lỗi cho chương trình chơi cờ
- Chương 4: Lựa chọn thiết bị, kết nối thiết bị, đấu dây mạch điện cho robot
- Chương 5: Xây dụng giải thuật xử lý ảnh để nhận diện quân cờ, nhận dạng nước đi của người chơi
- Chương 6: Xây dựng giải thuật điều khiển robot, và giải thuật xếp cờ, chơi cờ Thực thi chương trình điều khiển và đánh giá thực nghiệm
- Chương 7: Tổng kết kết quả đạt được cùng với những hạn chế trong quá trình thực hiện luận văn Hướng phát triển đề tài
Trang 29CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Chương trước đã điểm qua một số robot chơi cờ điển hình với các kết cấu khác nhau, cùng các đặc điểm đặc trưng cho từng kết cấu Mỗi kết cấu đều có ưu điểm và hạn chế nhất định Do đó, chương này sẽ đi vào phân tích, so sánh, để chọn ra kết cấu phù hợp nhất Cùng với đó, là việc lựa chọn phương án cho các bộ phận cấu thành robot chơi
cờ tướng, được thể hiện như trong hình 2.1 Và kết quả của chương này sẽ tạo cơ sở cho việc tính toán, thiết kế ở các chương tiếp theo
Robot Kết cấu
Hệ thống dẫn động
Cơ cấu tác động
Bộ truyền động
Đầu công tác
Bộ điều khiển Camera
Hình 2.1: Các bộ phận cấu thành robot chơi cờ tướng Hình 2.1 thể hiện ý tưởng để thiết kế robot chơi cờ tướng với các bộ phận cấu thành như: kết cấu, hệ thống dẫn động, cơ cấu tác động, bộ truyền động sẽ giúp tạo chuyển động di chuyển đầu công tác trong mặt phẳng bàn cờ (mặt phẳng ngang), để hút
và thả quân cờ, thông qua bộ điều khiển Một camera sẽ chụp lại các thay đổi trên bàn
cờ, để cập nhật trạng thái cho máy tính xử lý, tìm ra nước đi đáp trả tối ưu nhất Chi tiết hơn về việc lựa chọn phương án cho từng bộ phận sẽ được trình bày với nội dung cụ thể bên dưới
Trang 30CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
- Không yêu cầu về hướng của quân cờ khi đặt xuống, vậy 3 bậc tự do là đủ để xác định
vị trí, thao tác gắp thả không tính là bậc tự do tiếp theo
- Các quân cờ đặt tương đối gần nhau, vì vậy độ chính xác, và độ chính xác lặp lại là hai yếu tố rất quan trọng
Dựa vào các đặc điểm bên trên, có 3 kiểu kết cấu phù hợp cho việc thiết kế robot
2.1.1 Kết cấu Cartesian
Với 3 khớp tịnh tiến kết hợp với nhau, tạo nên một kế cấu có độ cứng vững rất cao Hình 2.2 thể hiện cho kết cấu này, với đặc điểm:
- Độ cứng vững cao
- Công suất tải lớn
- Không gian làm việc rộng
Hình 2.2: Kết cấu Catersian [10]
2.1.2 Kết cấu Cylindrical
Hình 2.3: Kết cấu Cylindrical [10]
Trang 31CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Không gian làm việc của kết cấu này có dạng hình trụ rỗng, được thể hiện như trong hình 2.3 Với một khớp xoay kết hợp cùng hai khớp tịnh tiến, kết cấu có đặc điểm:
- Không gian hoạt động tương đối nhỏ
- Thiếu cứng vững do kết cấu dạng console
2.1.3 Kết cấu SCARA
Hai khớp xoay kết hợp cùng với một khớp tịnh tiến đặt ở khấu cuối, tạo nên kết cấu SCARA như trong hình 2.4 Kết cấu có đặc điểm:
- Không gian hoạt động nhỏ
- Thiếu cứng vững do kết cấu dạng console
- Công suất tải thấp
Trang 32CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Với những đặc trưng của mỗi kết cấu như trên, bảng 2.1 được lập ra để so sánh, nhằm chọn ra kết cấu thỏa mãn nhất Bằng việc tính điểm theo trọng số được thể hiện ở mỗi tiêu chí trong bảng, phương án được chọn là phương án có tổng điểm cao nhất Trong bảng 2.1, tiêu chí độ cứng vững quyết định tính ổn định của robot, do đó có trọng
số cao hơn Và mỗi phương án đề xuất được đánh giá thông qua số điểm, 3 điểm dành cho phương án tối ưu nhất Với tổng điểm đánh giá là cao nhất, phương án “Cartesian” được chọn với các đặc điểm phù hợp
+ Cơ cấu tác động nhanh, chính xác
+ Nguồn điện luôn có sẵn
+ Không ồn, không ô nhiễm môi trường
- Nhược điểm:
+ Khi ngắt nguồn hệ thống không thể giữ vị trí
+ Gây quá nhiệt khi hệ thống bị dừng hoạt động do quá tải
2.2.2 Khí nén
- Ưu điểm:
+ Phù hợp với các nhiệm vụ cần đáp ứng nhanh
+ Cơ cấu tác động có thể dừng mà không hư hỏng
+ Nguồn khí nén phổ biến
- Nhược điểm:
+ Khó điều khiển chính xác vị trí ở giữa hành trình
+ Cần thiết bị cấp nguồn khí nén
Trang 33CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
+ Khí xả gây ồn
2.2.3 Thủy lực
- Ưu điểm:
+ Chịu tải trọng lớn, vận hành êm
+ Tự bôi trơn và làm nguội
- Nhược điểm:
+ Không thích hợp cho hệ thống đòi hỏi tác động nhanh
+ Nguồn dầu kém phổ biến
Tương tự như bảng 2.1, các phương án đề xuất được đánh giá thông qua số điểm,
3 điểm dành cho phương án thỏa mãn nhất Trong bảng 2.2, tiêu chí tác động nhanh, cùng với điều khiển chính xác vị trí sẽ quyết định khả năng làm việc của robot, vì vậy hai tiêu chí này có trọng số cao hơn Với tổng điểm đánh giá là 2.3, phương án hệ thống dẫn động bằng điện được chọn
2.3 Lựa chọn cơ cấu tác động
Trang 34CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Do hệ thống dẫn động được chọn là điện nên cơ cấu tác động tương ứng là động
cơ Và để điều khiển được chính xác vị trí, cần chọn ra một loại động cơ thích hợp, thỏa mãn yêu cầu đáp ứng nhanh Có 3 kiểu động cơ thường dùng: động cơ bước, DC servo,
- Ưu điểm:
Trang 35CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
- Có hồi tiếp
- Nhận biết quá tải thông qua hồi tiếp dòng
- Việc chọn độ chính xác độc lập với chọn công suất động cơ
- Nhược điểm:
+ Không có khả năng giữ tải
+ Đa số hoạt động ở tốc độ cao (moment chịu tải không lớn)
Hình 2.6: Động cơ DC Servo [10]
2.3.3 Động cơ AC Servo
Có 3 chế độ điều khiển: vận tốc, vị trí, và moment Tùy thuộc yêu cầu hệ thống mà chế độ nào được sử dụng Hình 2.7 là một dạng động cơ của hãng Yaskawa, thường được sử dụng trong công nghiệp
Hình 2.7: Động cơ AC Servo [10]
- Ưu điểm:
+ Dạng động cơ tích hợp
Trang 36CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Tương tự như các bảng bên trên, các phương án đề xuất được đánh giá thông qua
số điểm, 3 điểm dành cho phương án thỏa mãn nhất Trong bảng 2.3, tiêu chí điều khiển chính xác vị trí có trọng số cao nhất bởi bài toán của robot là gắp và thả quân cờ, và các quân cờ được đặt tương đối gần nhau, vì vậy độ chính xác vị trí là yếu tố rất quan trọng Với tổng điểm là 2.4, cao hơn hai phương án còn lại, nên phương án động cơ AC Servo được lựa chọn
2.4 Lựa chọn bộ truyền động
2.4.1 Bộ truyền đai răng
Hình 2.8: Bộ truyền đai răng [10]
Trang 37CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Gồm pulley truyền động thông qua một sợi đai răng, khớp với răng trên pulley như thể hiện trong hình 2.8 Số răng có trên pulley được chọn tùy thuộc vào yêu cầu thiết kế
Bộ truyền có các đặc điểm: kích thước nhỏ gọn, khoảng cách trục lớn, hiệu suất truyền cao
2.4.2 Bộ truyền đai ốc – vít me
Thường được sử dụng trong các hệ thống điều khiển chính xác, phù hợp với vận tốc thấp Truyền động thông qua ren có trên trục, khoảng cách truyền cũng chính là chiều dài trục ren Hình 2.9 thể hiện một dạng của bộ truyền loại này, với đặc điểm vận hành êm, nhưng ma sát sinh ra tương đối lớn, do đó làm giảm hiệu suất của bộ truyền
Hình 2.9: Bộ truyền đai ốc – vít me [10]
Bảng 2.4: Các tiêu chí, để so sánh giữa hai bộ truyền động
Trang 38CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Tương tự như các bảng bên trên, nhưng 2 điểm dành cho phương án thỏa mãn nhất
và 1 điểm dành cho phương án còn lại Trong bảng 2.4, tiêu chí tốc độ truyền nhanh và kích thước nhỏ gọn có trọng số cao hơn bởi với mục tiêu của đề tài là tạo ra một robot chơi cờ với tốc độ nhanh, cùng với đó là kích thước nhỏ gọn để đảm bảo hoạt động chơi
cờ được dễ dàng, thuận tiện Với tổng điểm đánh giá là 1.8 cao hơn 1.2 của phương án vít me – đai ốc, nên phương án truyền động bằng đai răng được chọn với các đặc điểm
phù hợp
2.5 Lựa chọn đầu công tác
- Có 2 vấn đề được đặt ra để dùng làm cơ sở cho việc chọn lựa đầu công tác sử dụng trong luận văn:
+ Các quân cờ có dạng hình trụ, đồng nhất, được đặt trên bàn cờ (mặt phẳng ngang)
+ Các quân được đặt khá sát nhau, việc di chuyển quân cờ không được làm thay đổi vị trí của các quân cờ khác
- Một số đầu công tác thường được dùng trong các ứng dụng của robot: tay gắp điện, tay gắp khí nén, giác hút, nam châm điện Với đặc điểm từng loại được thể hiện với nội dung bên dưới
2.5.1 Tay gắp điện
Có cấu tạo dạng hai má kẹp, điều khiển được góc mở thông qua một động cơ RC servo, như được thể hiện trong hình 2.10 Tay gắp có độ chính xác cao, tuy nhiên lực giữ tải thấp, hơn nữa đòi hỏi không gian hoạt động lớn
Hình 2.10: Tay gắp điện [10]
Trang 39CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.5.2 Tay gắp khí nén
Với hai má kẹp tương tự như tay gắp điện bên trên, nhưng được điều khiển đóng
mở thông qua nguồn khí nén cấp vào Có cấu tạo đơn giản, dễ lắp ráp, trong hình 2.11
là một dạng của tay gắp loại này Do sử dụng khí nén nên lực giữ tải tương đối lớn, và khi hoạt động cũng cần một không gian đủ lớn
2.5.4 Nam châm điện
- Chỉ có tác dụng khi vật cần hút có tính chất từ Được cấu tạo bởi một cuộn dây quấn quanh một lõi sắt non Khi hoạt động, bằng việc đóng ngắt dòng điện trong cuộn dây sẽ
Trang 40CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
- Các quân cờ được sử dụng trong luận văn được làm từ chất liệu nhựa, nên hoàn toàn không có tính chất từ Do đó, đầu công tác dùng nam châm điện là một phương án không
áp dụng được trong trường hợp này
Bảng 2.5: Các tiêu chí, để so sánh phương án đầu công tác
Đầu công tác
Tiêu chí, trọng số
Tay gắp điện
Tay gắp khí nén
Tương tự như các bảng bên trên, các phương án đề xuất được đánh giá thông qua
số điểm, 3 điểm dành cho phương án thỏa mãn nhất Trong bảng 2.5, tiêu chí kích thước nhỏ gọn có trọng số cao nhất bởi như đã đề cập bên trên là các quân cờ được đặt tương đối gần nhau, và việc di chuyển quân cờ không được làm thay đổi vị trí của các quân khác, nên đầu công tác với kích thước nhỏ gọn rất quan trọng Bên cạnh đó, đầu công tác phải đảm bảo giữ được quân cờ trong khi di chuyển, tránh làm rơi quân cờ Và với
số điểm là 2.7 cao hơn hai phương án còn lại, phương án đầu công tác sử dụng giác hút được chọn thỏa mãn các đặc điểm yêu cầu
2.6 Lựa chọn bộ điều khiển
2.6.1 Card điều khiển
Là đầu vào điều khiển mọi hoạt động của máy Có nhiều tính năng điều khiển Dễ dàng kết nối, độ ổn định cao, có các cổng để kết nối với máy tính, có giao diện đơn giản
và dễ sử dụng Tuy nhiên, giá thành tương đối cao File điều khiển phải được lưu với các định dạng khác nhau, đòi hỏi phải có phần mềm chuyển đuôi định dạng file Hình
2.13 thể hiện một dạng của card điều khiển