Đồ án: Cánh tay robot phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc

Sản phẩm được ra đời với mục đích hỗ trợ cho việc phân loại hàng hóa tại các công ty, xí nghiệp sản xuất,… Khi hàng hóa được thành phẩm sẽ được phân loại dựa trên màu sắc của nó. Thay thế được quá trình phân loại thủ công bằng chân tay con người, cải thiện được năng suất lao động và thời gian để thực hiện công đoạn.

Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2019 Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2019 Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tổng quát lại kết trình nghiên cứu chúng em Các số liệu, hình ảnh, thơng tin đồ án trung thực, chúng em tìm hiểu, tham khảo từ nhiều nguồn tư liệu Đồ án không chép đồ án có từ trước Nếu phát có gian lận chúng em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung đề tài Trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng khơng liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền tơi gây q trình thực (nếu có) Thái Tăng Hữu – Đặng Hồng Lợi – 15DT3 Trang Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành cơng mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường Đại học đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ q Thầy Cơ gia đình Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô Khoa Điện tử Viễn Thông – Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Trần Thị Minh Hạnh - cương vị giảng viên hướng dẫn đề tài nhiệt tình bảo, hướng dẫn, giảng giải tận tình vướng mắc trình tìm hiểu đề tài Một lần chúng em xin cảm ơn cô Bước đầu làm quen với môn Hệ Thống Nhúng, tìm hiểu lĩnh vực sáng tạo, kiến thức em hạn chế nhiều bỡ ngỡ Do vậy, khơng tránh khỏi thiếu sót điều chắn, em mong nhận ý kiến đóng góp q báu q Thầy Cơ bạn học lớp để kiến thức em lĩnh vực hoàn thiện EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN! Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ TÊN NHIỆM VỤ Tìm hiểu lập trinh Arduino, cảm biến Hữu màu sắc, hồng ngoại, lập trình Làm mơ hình hệ thống Thiết kế cánh tay robot, điều khiển động Lợi DC băng tài Làm mơ hình thơng Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG I TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Giới thiệu chung 1.2 Lý chọn đề tài 1.3 Nội dung đề tài 1.4 Giới thiệu hệ thống 1.4.1 Mơ hình chức hệ thống 1.4.2 Mơ hình khối hệ thống 10 1.5 Giới hạn đê tài 10 1.6 Kết luận chương 11 CHƯƠNG II THIẾT KẾ CÁNH TAY ROBOT BẬC TỰ DO 12 2.1 Ứng dụng robot bậc tự sử dụng đề tài 12 2.2 Thiết kế mơ hình cánh tay robot 13 2.2.1 Khớp robot 13 2.2.2 Cổ tay robot 14 2.2.3 Bàn tay robot (cơ cấu tác động cuối) 14 2.2.4 Mơ hình robot thiết kế 15 CHƯƠNG III 16 CHI TIẾT THIẾT BỊ VÀ THÔNG SỐ KĨ THUẬT ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 16 3.1 Giới thiệu chương 16 3.2 Arduino 16 3.2.1 Giới thiệu Arduino 16 3.2.2 Giới thiệu Arduino Uno 16 3.2.3 Thông số kĩ thuật 18 3.3 Các cảm biến động 20 3.3.1 Cảm biến màu sắc TCS3200 20 Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh 3.3.1.1 Giới thiệu 20 3.3.2 Cảm Biến Vật Cản Hồng Ngoại E18-D80NK 22 3.3.2.1 Giới thiệu 22 3.3.3 Động Cơ Servo SG90 23 3.3.4 Module điều khiển động L298N 24 2.3.4.1 Giới thiệu 24 3.3.4.2 Thông số kỹ thuật 25 3.3.5 Động giảm tốc V1 - DIY 25 3.3.5.1 Giới thiệu 25 3.3.5.2 Thông số kỹ thuật 26 Thiết kề thực phần cứng 27 3.4 Thiết kế 27 3.4.1 CHƯƠNG IV 28 THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN MỀM 28 4.1 Giới thiệu chương 28 4.2 Giới thiệu Arduino IDE ngơn ngữ lập trình cho Arduino 28 3.3 Thiết kế thực phần mềm hệt thống 29 3.3.1 Lưu đồ giải thuật Arduino 29 4.4 Code chương trình Arduino 31 4.5 Kết luận chương 40 CHƯƠNG V 41 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 41 5.1 Kiểm tra độ ổn định hệ thống 41 5.3 Hướng phát triển 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh CHƯƠNG I TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Giới thiệu chung Chương giới thiệu tình hình phát triển cơng nghệ tự động hóa để ứng dụng vào q trình sản xuất cơng nghiệp nước ta nhằm góp phần thay sức lao động chân tay người Theo sau tổng quan nội dung đề tài, nêu mơ hình giải tốn “Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc” với giới hạn phạm vi đề tài đưa Lý chọn đề tài Sự phát triển khoa học kỹ thuật ngày nhanh góp phần nâng cao suất lao động Đặt biệt đời phát triển công nghệ chế tạo Robot nhằm tạo tự động hóa q trình sản xuất giảm sức lao động chân tay người lao động Đối với nước ngồi Robot nghiên cứu chế tạo để ứng dụng vào sản suất có từ lâu Riêng nước ta lĩnh vực mẽ, chưa có nhà máy có khả chế tạo phận cấu thành tay máy đạt tiêu chuẩn quốc tế Đó lý mà nhóm đề xuất nên “Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc” để góp phần nâng cao suất lao động, phát triển công nghệ chế tạo Robot nước ta sử dụng đề tài để làm Đồ án Chuyên nghành 1.2 1.3 Nội dung đề tài Sản phẩm đời với mục đích hỗ trợ cho việc phân loại hàng hóa cơng ty, xí nghiệp sản xuất,… Khi hàng hóa thành phẩm phân loại dựa màu sắc Thay q trình phân loại thủ cơng chân tay người, cải thiện suất lao động thời gian để thực công đoạn Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh Các giai đoạn phát triển hệ thống: Việc thực thi hệ thống thực qua cơng đoạn sau Hình 1.1 Mơ hình giai đoạn phát triển hệ thống 1.4 Giới thiệu hệ thống Với vấn đề đặt nhóm ban đầu hình thành nên ý tưởng ban đầu sau 1.4.1 Mơ hình chức hệ thống - Mơ hình hệ thống : Các thành phần hệ thống: Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh + Băng tải chuyển động truyền phôi đến nơi để phân loại +Trên băng tải có cảm biến màu sắc để nhận biết màu phơi, sau phơi tiếp tục đưa gặp cảm biển hồng ngoại để dừng lại vị trí cuối + Cánh tay robot hoạt động sau phôi đưa đến nơi 1.4.2 Mơ hình khối hệ thống 2.2 Giải pháp công nghệ áp dụng - Sử dụng cánh tay robot bậc tự để gắp phơi - Sử dụng kiến thức lập trình arduino - Sử dụng số cảm biến: cảm biến màu sắc, hồng ngoại - Sử dụng công cụ lập trình, Arduino IDE - Sử dụng ngơn ngữ lập trình C 2.3 Đặc tả tính phần mềm - Xác định vị trí phơi cần phân loại cánh tay robot - Phân loại phôi dưa vào cảm biến màu sắc - Đưa phôi đến vị trí phân loại 2.4 Phân tích điểm độc đáo, sáng tạo sản phẩm - Quá trình phân loại diễn tra tự động - Tiết kiệm thời gian công sức, đồng thời nâng cao suất công việc phân loại sản phẩm công nghiệp 1.5 Giới hạn đê tài Trong phạm vi cho phép nhóm thi cơng mơ hình Trong thời gian thực đề tài có hạn, với lượng kiến thức truyền đạt suốt khóa học khả có hạn, nhóm thực đề tài giải vấn đề sau:  Thiết kế mơ hình hoạt động ổn định  Bên cạnh cịn số sai sót linh kiện Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang 10 Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh CHƯƠNG IV THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN MỀM 4.1 Giới thiệu chương Tiếp tục hoàn thiện hệ thống sau kết nối thiết bị phần cứng cách ổn định Để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định chương tìm hiểu kỹ hệ thống nhúng, cụ thể lập trình arduino phần mềm Arduino IDE Cuối trình xây dựng phần mềm hệ thống, cách thức hoạt động hệ thống giảng đồ cụ thể, chi tiết 4.2 Giới thiệu Arduino IDE ngơn ngữ lập trình cho Arduino Là nhân tố góp phần làm nên thành cơng Arduino, Arduino IDE mơi trường để lập trình cho Arduino Đơn giản, dễ sử dụng, ngơn ngữ lập trình dễ hiểu dựa tảng C/C++ quen thuộc Vùng Lệnh Vùng viết chương trình Vùng thơng báo Hình 3.2 Giao diện lập trình Arduino Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang 28 Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh Arduino IDE chạy hầu hết hệ điều hành phổ biến Window, Linux, MacOS,… Tuy nhiên máy tính cần cài đặt sẵn Java Runtime Environment Driver để chạy kết nối board Arduino - Vùng lệnh: Bao gồm nút lệnh menu (file, edit, sketch, tool, help) icon cho phép sử dụng nhanh chức thường dùng IDE - Vùng viết chương trình: Nơi bạn đặt đoạn mã nạp vào Board - Vùng thông bảo: Hiển thị thông báo từ IDE Cách cài đặt thư viện FreeRTOS: Ở giao diện Arduino IDE, Sketch > Include Library > Manage Libraries Search từ khóa FreeRTOS cài đặt thư viện 3.3 Thiết kế thực phần mềm hệt thống 3.3.1 Lưu đồ giải thuật Arduino Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang 29 Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh Băng tải Cảm biến hồng ngoại Cảm biến màu sắc Vi xử lý Cánh tay robot Hình 3.5 Lưu đồ giải thuật khối xử lý Arduino Mega Đầu tiên hệt thống bắt đầu lấy giá trị từ cảm biến, sau tính tốn giá trị cho biến định So sánh biến giá trị với điều kiện lệnh điều khiển cánh tay robot Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang 30 Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh 4.4 Code chương trình Arduino #include Servo SV1,SV2,SV3,SV4; int ss1=90; int ss2=90; int ss3=90; int ss4=90; #define sensor //DK dong co int enA = 8; int in1 = 7; int in2 = 6; // sensor mau sac const int s0 =40; const int s1 =42 ; const int s2 =34; const int s3 =36; const int out = 38; int red =0; int green =0; int blue=0; int i; int mau = 0; Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang 31 Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(s0,OUTPUT); pinMode(s1,OUTPUT); pinMode(s2,OUTPUT); pinMode(s3,OUTPUT); pinMode(out, INPUT); digitalWrite(s0,HIGH); digitalWrite(s1,HIGH); pinMode(sensor,INPUT); pinMode(enA, OUTPUT); pinMode(in1, OUTPUT); pinMode(in2, OUTPUT); SV2.attach(A1); sv2(60,10); SV1.attach(A0); sv1(35,10); SV4.attach(A3); sv4(70,10); Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang 32 Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh } void GAP2(){ sv2(130,10); sv4(0,10); sv2(60,10); sv1(160,10); sv2(135,10); sv4(70,10); ///////// sv2(60,10); sv1(35,10); sv4(70,10); } void GAP1(){ sv2(130,10); sv4(0,10); sv2(60,10); sv1(125,10); sv2(140,10); sv4(70,10); ///////// sv2(60,10); Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang 33 Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh sv1(35,10); sv4(70,10); } void loop() { chaymotor(); while(digitalRead(sensor)==1) { color(); if(red < blue && red < green && red < 25) { Serial.println("- red color"); vattrang(); // delay(100); } else{ if(blue < red && blue < green) { Serial.println("-blue color"); mau=2; delay(100); } else { if(green < red && green < blue) { Serial.println("-green color"); Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang 34 Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh //delay(100); } else{ Serial.println(); //vattrang(); } } } } if (digitalRead(sensor)==0){ dungmotor(); if(mau == 1){ GAP1(); mau=0; } if(mau == 2){ GAP2(); mau=0; } } } Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang 35 Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh void vattrang() { Serial.print("vattrang"); mau =1; } void chaymotor() { digitalWrite(in1, HIGH); digitalWrite(in2, LOW); analogWrite(enA,140); delay(100); } void dungmotor() { digitalWrite(in1, LOW); digitalWrite(in2, LOW); delay(70); } void hongngoai() { Serial.print("Gia tri cam bien:"); Serial.println(digitalRead(sensor)); Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang 36 Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh delay(50); } void vatdo() { mau=2; } void color() { digitalWrite(s2, LOW); digitalWrite(s3, LOW); red = pulseIn(out, digitalRead(out) == HIGH ? LOW : HIGH); digitalWrite(s3, HIGH); blue = pulseIn(out, digitalRead(out) == HIGH ? LOW : HIGH); digitalWrite(s2, HIGH); green = pulseIn(out, digitalRead(out) == HIGH ? LOW : HIGH); } Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang 37 Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh void sv1( int goc, int spd){ if(goc > ss1){ for(ss1; ss1 = goc; ss1 ){ SV1.write(ss1); delay(spd); } } } void sv2( int goc, int spd){ if(goc > ss2){ for(ss2; ss2 = goc; ss2 ){ SV2.write(ss2); delay(spd); } } } void sv3( int goc, int spd){ if(goc > ss3){ for(ss3; ss3 = goc; ss3 ){ SV3.write(ss3); delay(spd); } } Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang 39 Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh } void sv4( int goc, int spd){ if(goc > ss4){ for(ss4; ss4 = goc; ss4 ){ SV4.write(ss4); delay(spd); } } } 4.5 Kết luận chương Qua chương nắm rõ phần lý thuyết tất kiến thức liên quan đến phần mềm để tiến hành lập trình cho hệ thống chúng ta, cụ thể kiến thức lập trình vi điều khiển Theo sau trình bày giới thiệu chi tiết lưu đồ giải thuật cho hệ thống, từ giản đồ hệ thống lập trình hồn thiện Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang 40 Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kiểm tra độ ổn định hệ thống Bước để kiểm tra xem hệ thống có đạt mục tiêu ban đầu đề nhóm hay khơng, thơng qua bước sau: - Nạp code C cho Arduino thông qua IDE - Kiểm tra chế độ, thông số cảm biến - Kiểm tra chế độ hoạt động cánh tay robot băng tải 5.2 Kết luận Hệ thống hoạt động ổn định, đạt yêu cầu đề ra, nhiên hoạt động nhiều hạn chế chưa tích hợp nhiều tính Về hệ thống sử dụng - Ưu điểm: + Mơ hình nhỏ gọn + Đáp ứng yêu cầu đề tài + Kết nối ổn định - Nhược điểm: +Chưa khai thác hết tính + Vẫn cịn độ trễ định + Vẫn số lỗi nhiễu cảm biến 5.3 Hướng phát triển Hệ thống áp dụng thực tế, nhà máy Hệ thống nâng cấp thành mơ hình nhà máy thơng minh với khả phân loại khác đặc thù Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang 41 Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh TÀI LIỆU THAM KHẢO Website: http://arduino.vn Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang 42 ... Trang Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh + Băng tải chuyển động truyền phôi đến nơi để phân loại +Trên băng tải có cảm biến màu sắc để nhận biết màu phơi,... thông số gửi cho khối xử lý - Cánh tay robot: Gắp phôi đến vùng phân loại Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang 27 Cánh Tay Robot Phân Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh... Loại Sản Phẩm Dựa Vào Màu Sắc | GVHD: Trần Thị Minh Hạnh 2.2.4 Mơ hình robot thiết kế Hình 2.4 : Mơ hình cánh tay robot bậc tự Thái Tăng Hữu – Đặng Hoàng Lợi – 15DT3 Trang 15 Cánh Tay Robot Phân