chế tạo robot vẽ di chuyển bằng bánh omni

TĨM TẮT TĨM TẮT Tiểu luận trình bày phương pháp, trình thiết kế chế tạo robot vẽ di chuyển bánh Omni mà khơng bị giới kích thước làm việc, sử dụng Arduino kết nối với Smartphone máy tính để điều khiển robot Đề tài tiểu luận chia làm chương: • Chương 1: TỔNG QUAN • Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU • Chương 3: THIẾT KẾ MƠ HÌNH ROBOT • Chương 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương 1: Sơ lượt số đề tài có, từ rút kinh nghiệm, đặt vấn đề phương án thiết kế riêng cho đề tài “Chế tạo robot vẽ di chuyển bánh Omni” Chương 2: Tìm hiểu đối tượng cần nghiên cứu, sử dụng đề tài Chương 3: Thiết kế mơ hình khí mạch điều khiển cho robot vẽ di chuyển bánh Omni Chương 4: Kết nghiên cứu đạt với mặt hạn chế đề tài, từ đưa hướng phát triển cho đề tài sau đưa kết luận MỤC LỤC MỤC LỤC DANH SÁCH THUẬT NGỮ DANH SÁCH HÌNH ẢNH DANH SÁCH THUẬT NGỮ DANH SÁCH THUẬT NGỮ Chữ viết tắt IDE SDK LED CNC GPS LCD Ý nghĩa Integrated Development Environment Software Development Kit Light Emitting Diode Computer Numerical Control Global Positioning System Liquid Crystal Display MỞ ĐẦU MỞ ĐẦU Đất nước ta giai đoạn cơng nghiệp hóa đại hóa, nên khoa học kỹ thuật mối quan tâm hàng đầu Cùng với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật, ngành Cơ điện tử có bước phát triển nhảy vọt với linh kiện bán dẫn, hệ thống nhúng đời… Và kèm theo nhiều ứng dụng xuất phục vụ cho sinh hoạt sản xuất người Hiện việc áp dụng tiến khoa học công nghệ ngày trở nên phổ biến, từ đơn giản như: đếm sản phẩm dây chuyền sản xuất, điều khiển động điện chiều… Đến ứng dụng phức tạp điều khiển robot, hệ thống kiểm soát… Trong phát triển nay, ngành nghề, sinh hoạt sống ngày, vui chơi, giải trí… robot ln đề cập đến để thay người Với mong muốn giúp sống tốt đẹp hơn, sinh viên điện tử năm cuối, em nắm bắt thị hiếu tìm hiểu, nghiên cứu để bắt kịp xu hướng công nghệ cao, xây dựng nên giai đoạn mới, phát triển cho thân, cho xã hội SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Lý mục đích chọn đề tài 1.1.1 Lý chọn đề tài Trong thời gian qua, ngành tự động ngày có đóng góp to lớn vào cách mạng khoa học kỹ thuật đại, đặc biệt đời phát triển nhanh chóng kỹ thuật số làm cho kỹ thuật điện tử trở nên phong phú đa dạng Nó góp phần lớn việc đưa kỹ thuật đại thâm nhập rộng rãi vào lĩnh vực hoạt động sản xuất, kinh tế đời sống xã hội Chúng ta thấy rõ tầm quan trọng ngành tự động thông qua hoạt động như: điều khiển máy công nghiệp nhà máy, điều khiển robot làm công việc ngày, điều khiển thiết bị gia đình nơi cơng cộng cách linh hoạt, chi tiết đồng Robot lĩnh vực ngày phát triển sử dụng phổ biến sản xuất sống người, từ lĩnh vực công nghiệp y tế, giáo dục đào tạo, giải trí, an ninh quốc phịng thám hiểm khơng gian Vì robot có vị trí quan trọng, cịn thay người cơng việc nặng nhọc điều kiện nguy hiểm, môi trường độc hại Hình 1.1 Robot di chuyển đa hướng dùng bánh Omni Thị trường ngày xuất nhiều chủng loại mẫu mã hàng hóa thay đổi thường xuyên Để giải yêu cầu đa dạng giải pháp cơng cụ máy hỗ trợ dùng CNC hoàn toàn phù hợp SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Robot di chuyển bánh xe Omni ngày nhiều người nghiên cứu áp dụng vào đời sống Robot vẽ di chuyển bánh Omni loại robot đặc biệt Sử dụng bốn bánh Omni điều khiển bốn động bước, robot có quỹ đạo chuyển động linh hoạt, di chuyển theo hướng nào, góc khơng gian Từ mang theo vài dụng cụ khác bút, đầu laser, máy phay,… Ở em cho robot mang theo bút để trở thành robot vẽ mà không bị giới hạn không gian làm việc loại robot vẽ khác Với cấu tạo đặc biệt khả di chuyển linh hoạt vậy, nên robot vẽ làm việc với mặt phẳng X/Y vơ hạn, sau số hình ảnh robot dùng bánh xe Omni khác Hình 1.2 Robot bánh Omni học tập SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Hình 1.3 Robot Omni mang cơng cụ phay Hình 1.4 Robot vận chuyển dùng bánh Omni Đối với sinh viên ngành kỹ thuật robot ln ước mơ hồi bảo, để trao dồi kiến thức học hỏi kinh nghiệm, để theo đuổi ước mơ vươn xa đến công nghệ tiên tiến, thúc đẩy em tìm tịi, nghiên cứu Với mong muốn tìm hiểu ngun lý, phương thức hoạt động, kỹ thuật điều khiển, sáng tạo vận hành robot vẽ dùng bánh xe Omni, nên em tìm đến với robot cách thiết kế, xây dựng nên mơ hình robot vẽ cho riêng thân Với góp ý hướng SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN dẫn thầy Đường Khánh Sơn, em chọn đề tài “Chế tạo Robot vẽ di chuyển bánh Omni” cho tiểu luận tốt nghiệp 1.1.2 Mục đích đề tài Xuất phát từ ưu điểm robot nên em tìm hiểu, nghiên xây dựng mơ hình thực tế “Chế tạo Robot vẽ di chuyển bánh Omni” phục vụ cho việc học tập, nghiên cứu sáng tạo Hơn cịn nâng cao sáng tạo cho loại robot dùng bánh xe Omni từ di chuyển đơn sơ, cấu tạo chưa hoàn thiện, sang sản phẩm giúp cho cơng việc có độ chắn Cụ thể xây dựng não vi điều khiển tích hợp sẵn Arduino, áp dụng kiến thức học để lập trình cho Arduino ngơn ngữ Arduino (được xây dựng ngôn ngữ C), để biên dịch chương trình nạp chương trình lên board phần mềm Arduino IDE Tìm hiểu Gcode cho máy CNC, giao tiếp tín hiệu thơng qua kết nơi Bluetooth, áp dụng sở lý thuyết hệ thống điều khiển số vào việc nghiên cứu giải toán điều khiển robot vẽ bốn bánh xe Omni cách linh hoạt với độ xác cao cơng việc cần thiết 1.2 Robot 1.2.1 Lịch sử hình thành phát triển Thuật ngữ robot sinh từ sân khấu, phân xưởng sản xuất Những robot xuất lần trên NewYork vào ngày 09/10/1922 “Rossum’s Universal Robot” nhà soạn kịch người Tiệp Karen Kapek viết năm 1921, từ robot cách gọi tắt từ Robota - theo tiếng Tiệp Khắc có nghĩa cơng việc lao dịch Những robot thực có ích nghiên cứu để đưa vào ứng dụng công nghiệp thực lại tay máy Vào năm 1948, nhà nghiên cứu Goertz nghiên cứu chế tạo loại tay máy đôi điều khiển từ xa đầu tiên, năm hãng General Mills chế tạo tay máy gần tương tự sử dụng cấu tác động động điện kết hợp với cử hành trình Đến năm 1954, Goertz tiếp tục chế tạo dạng tay máy đơi sử dụng động servo nhận biết lực tác SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN động lên khâu cuối Sử dụng thành đó, vào năm 1956 hãng General Mills cho đời tay máy hoạt động công việc khảo sát đáy biển Năm 1968 R.S Mosher, thuộc hãng General Electric, chế tạo thiết bị biết có bốn chân, có chiều dài 3m, nặng 1.400kg, sử dụng động đốt có cơng suất gắn 100 mã lực (hình 1.5) Hình 1.5 Robot chân hãng R.S Mosher hãng General Electric Cũng lĩnh vực này, thành tựu khoa học công nghệ đáng kể đạt vào năm 1970 xe tự hành thám hiểm bề mặt mặt trăng Lunokohod điều khiển từ trái đất (hình 1.6) Hình 1.6 Xe tự hành thám hiểm mặt trăng Lunokohod SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MƠ HÌNH ROBOT Tiếp theo dòng Scale: Ở dòng cho phép nhập tỉ lệ hình mà ta muốn tạo ra, dịng khơng nhập giá trị nhập sai giá trị robot hiểu mặt định tương ứng với tỉ lệ hình vẽ Gcode 1:1 Kế tiếp số nút chức vẽ hình vng, trịn, tam giác, sao, nâng bút, stop, tọa độ gốc hạ bút Dòng cuối phần để nhập Gcode Hình 3.45 Ứng dụng điều khiển Smatphone SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết nghiên cứu đạt Chế tạo thành cơng hồn chỉnh robot vẽ di chuyển bánh Omni Robot vẽ số hình ảnh đơn giản với độ xác chấp nhận cho mục đích nghiên cứu ban đầu đề tài Sử đụng số phần mềm xuất Gcode Lập trình Arduino để điều khiển động bước Viết ứng dụng điều khiển Android Truyền nhận tín hiệu từ máy tính Smartphone đến Arduino thông qua Bluetooth Nắm thêm kiến thức điều khiển máy CNC tạo file Gcode cho máy CNC Hình 4.1 Robot vẽ di chuyển bánh Omni SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Robot với kích thước gọn gàng, với thiết kế bánh tạo với góc 90 khác với robot truyền thống thường bánh với bánh lắp đặt song song Vì di chuyển bánh xe Omni nên robot vẽ làm việc mà khơng bị giới hạn kích thước làm việc loại máy vẽ khác Robot với chiều cao 15cm, gồm tầng kết nối với nhôm định hình Về mặt khí tạo chắn cho robot Do sử dụng pin Li-Ion có trọng lượng nhẹ dung lượng pin lớn nên robot có thời gian sử dụng lâu sau lần sạc đầy Tín hiệu truyền liệu sóng Bluetooth robot tốt, bị nhiễu, khoảng cách truyền đạt thỏa mãn yêu cầu cho nghiên cứu Dưới số hình ảnh robot vẽ di chuyển bánh Omni số hình ảnh mà robot tạo Hình 4.2 Mặt robot SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Hình 4.3 Robot vẽ di chuyển bánh Omni SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Hình 4.4 Hình vng robot vẽ SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Hình 4.5 Hình tam giác robot vẽ SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Hình 4.6 Robot vẽ hình SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Hình 4.7 Mẫu chữ logo mà robot vẽ SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Hình 4.8 Robot vẽ chữ theo thiết kế phần mềm SheetCam Qua vài kết cho thấy robot có số ưu điểm sau: Hoạt động ổn định làm việc theo Gcode tạo Dễ vận hành Thời gian làm việc nguồn pin liên tục sau sạc đầy giờ, đủ để robot hồn thành cơng việc u cầu Ngồi robot cấp nguồn từ bên nên trường hợp hết pin robot hoạt động bình thường cách cấp nguồn ngồi Kích thước nhỏ trọng lượng nhẹ dễ di chuyển Kết cấu khí vững tạo ổn định làm việc SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Và điều đặc biệt robot làm việc với kích thước khơng giới hạn loại máy vẽ thông thường khác Bên cạnh số ưu điểm cịn số nhược điểm sau: SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Hình 4.9 Một vài ảnh lỗi robot vẽ Ảnh vẽ bị lỗi bề mặt làm việc không phẳng ma sát bề mặt làm việc bánh xe Omni khơng đẫn đến tình trạng bị trượt sai tọa độ Không làm việc bề mặt gồ ghề 4.2 Hướng phát triển đề tài Đề tài đạt số kết định, song để đáp ứng số toán thực tế cịn chưa tối ưu Có thể phát triển đề tài theo cách hướng như: Thay đổi cấu bánh xe thành robot dùng bánh xe Omni đặt lệch góc 120 độ giúp robot làm việc ổn định mà không cần xử lý bề mặt phẳng robot bánh xe Tích hợp thêm nhiều chức cho robot như: mang theo công cụ phay, phun sơn, đầu khắc Laser… Cải thiện sai lệch ma sát trượt bánh xe với bề mặt làm việc Sử dụng thêm cảm biến để xác định vị trí xác SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN Đề tài nghiên cứu đạt số yêu cầu đặt ban đầu, chế tạo thành cơng hồn chỉnh robot vẽ di chuyển bánh Omni Robot sau chế tạo xong hoạt động vẽ số hình ảnh đơn giản với độ xác chấp nhận Ngồi robot mang theo cơng cụ làm việc khác như: phay, Laser, phun sơn… Để phù hợp với nhu cầu nhiều công việc khác Song song đó, cịn nhiều vấn đề chưa giải như: khoảng cách truyền chưa xa Chưa đáp ứng yêu cầu di chuyển địa hình gồ ghề, phẳng, ma sát Cịn sai lệch vị trí so với thiết kế ma sát trượt bánh xe bề mặt làm việc SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo: [1] Phạm Quang Huy Lê Cảnh Trung Lập trình điều khiển với Arduino Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2014 [2] Nguyễn Thị Phương Hà Huỳnh Thái Hoàng Lý thuyết điều khiển tự động Nhà xuất Đại học Quốc gia TP.HCM, 2016 [3] Giáo trình vi điều khiển, Đường Khánh Sơn năm 2016 [4] Giáo trình kỹ thuật số, Đường Khánh Sơn năm 2016 [5] Phạm Quang Huy Nguyễn Trọng Hiếu Vi điều khiển ứng dụng Arduino Nhà xuất Bách khoa Hà Nội, 2013 [6] Nguyễn Thị Phương Hà Lý thuyết điều khiển nâng cao Nhà xuất Đại học Quốc gia TP.HCM, 2011 [7] Trần Sĩ Lâm Tiểu luận tốt nghiệp đại học Nghiên cứu chế tạo robot di động đa hướng Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ, năm 2019 Website tham khảo: [8] Sơ lược robot: https://www.slideshare.net/trangvinatex/robot-downloadcomvnsplit10563 [9] Xe điều khiển qua bluetooth: http://phukienchinhhang24h.com/du-xe- dieu-khien-tu-xa-qua-bluetooth/ [10] Giới thiệu arduino: https://mlab.vn/index.php?_route_=8836-hocarduino-bai-1-gioi-thieu-ve-arduino.html https://www.vietnic.vn/gioi-thieu-ve-arduino-va-ung-dung-arduino https://sites.google.com/site/vinhngohuy/arduino-co-ban/gioi-thieu-ve-arduino [11] Giới thiệu Android: https://androidcoban.com/gioi-thieu-ve-dieu-hanhandroid.html https://vi.wikipedia.org/wiki/Android_(h%E1%BB%87_%C4%91i%E1%BB %81u_h%C3%A0nh)#L%E1%BB%8Bch_s%E1%BB%AD [12] Công nghệ Bluetooth: SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang TÀI LIỆU THAM KHẢO https://vi.wikipedia.org/wiki/Bluetooth#:~:text=Bluetooth%20l %C3%A0%20m%E1%BB%99t%20chu%E1%BA%A9n%20c %C3%B4ng,Personal%20Area%20Network%2DPANs) https://quantrimang.com/tim-hieu-ve-cong-nghe-bluetooth-35105 [13] Omni Wheel CNC Plotter: https://www.instructables.com/id/Omni-Wheel-CNC-Plotter/ https://www.academia.edu/28866897/Robot_controller_using_Omni_wheels_r unning_straight_direction [14] Tổng quan khí: https://slideshare.vn/cokhichetaomay/tong-quan-verobot-21y1tq.html [15] Xe robot bánh Omni đa hướng – Arduino 10020: http://m.xuanvinh.com.vn/vi/san-pham/xe-robot-4-banh-Omni-da-huongarduino-10020-242.html https://vi.aliexpress.com/item/1939990281.html SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang PHỤ LỤC PHỤ LỤC Link Code: https://bit.ly/code-Omni-wheel SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang ... ? ?Chế tạo Robot vẽ di chuyển bánh Omni? ?? cho tiểu luận tốt nghiệp 1.1.2 Mục đích đề tài Xuất phát từ ưu điểm robot nên em tìm hiểu, nghiên xây dựng mơ hình thực tế ? ?Chế tạo Robot vẽ di chuyển bánh. .. TỔNG QUAN Robot di chuyển bánh xe Omni ngày nhiều người nghiên cứu áp dụng vào đời sống Robot vẽ di chuyển bánh Omni loại robot đặc biệt Sử dụng bốn bánh Omni điều khiển bốn động bước, robot có... robot vẽ di chuyển bánh Omni SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MƠ HÌNH ROBOT Hình 3.1 Bản vẽ Robot vẽ di chuyển bánh Omni SVTH: Nguyễn Hữu Tài Trang CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MƠ HÌNH ROBOT