Thiết kế và chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh và tay gắp mềm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT GẮP THỨC ĂN SỬ DỤNG XỬ LÝ ẢNH VÀ TAY GẮP MỀM Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS LÊ HỒI NAM NGUYỄN ĐÌNH GIANG HÀ XUÂN TUẤN LÊ QUỐC TÍN Đà Nẵng, 12/2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thông tin chung: 1 Họ tên sinh viên: HÀ XUÂN TUẤN Số thẻ SV:101150237 NGUYỄN ĐÌNH GIANG Số thẻ SV:101150205 LÊ QUỐC TÍN Số thẻ SV:101150188 Lớp: 15CDT1 – 15CDT2 Tên đề tài: Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm Người hướng dẫn: LÊ HOÀI NAM Học hàm/ học vị: Tiến sĩ II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: Về tính cấp thiết, tính mới, khả ứng dụng đề tài: (điểm tối đa 1đ) ……………………………………………………………………………………… C C ……………………………………………………………………………………… R L T Về kết giải nội dung nhiệm vụ yêu cầu đồ án: (điểm tối đa 4đ) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… U D Về hình thức, cấu trúc, bố cục đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa 2đ) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Đề tài có giá trị khoa học/ có báo/ giải vấn đề đặt doanh nghiệp nhà trường: (điểm tối đa 1đ) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… III Tinh thần, thái độ làm việc sinh viên: (điểm tối đa 2đ) ……………………………………………………………………………………… IV Đánh giá: Điểm đánh giá: …… /10 (lấy đến số lẻ thập phân) Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không bảo vệ Đà Nẵng, ngày tháng 12 năm 2019 Người hướng dẫn TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I Thông tin chung: Họ tên sinh viên: HÀ XUÂN TUẤN Số thẻ SV:101150237 NGUYỄN ĐÌNH GIANG Số thẻ SV:101150205 LÊ QUỐC TÍN Số thẻ SV:101150188 Lớp: 15CDT1 – 15CDT2 Tên đề tài: Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm Người phản biện: ………………………….………… Học hàm/ học vị: ………… II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: Về tính cấp thiết, tính mới, khả ứng dụng đề tài: ……………………………………………………………………………………… C C ……………………………………………………………………………………… R L T Về kết giải nội dung nhiệm vụ yêu cầu đồ án: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… U D Về hình thức, cấu trúc, bố cục đồ án tốt nghiệp: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Đề tài có giá trị khoa học/ có báo/ giải vấn đề đặt doanh nghiệp nhà trường: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Điểm Điểm tối đa đánh giá TT Các tiêu chí đánh giá Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải đủ nhiệm vụ đồ án giao - Tính (nội dung ĐATN có phần so với ĐATN trước đây) 1a - Đề tài có giá trị khoa học, cơng nghệ; ứng dụng thực tiễn - Kỹ giải vấn đề; hiểu, vận dụng kiến thức bản, sở, chuyên ngành vấn đề nghiên cứu 1b - Chất lượng nội dung ĐATN (thuyết minh, vẽ, chương trình, mơ hình,…) - Có kỹ vận dụng thành thạo phần mềm ứng dụng vấn đề nghiên cứu (thể qua kết tính tốn phần mềm); 1c - Có kỹ sử dụng tài liệu tiếng nước liên quan vấn đề nghiên cứu (thể qua tài liệu tham khảo); - Có kỹ làm việc nhóm (đánh giá đề tài nhóm SV thực hiện); Kỹ viết: 2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích 2b - Thuyết minh đồ án khơng có lỗi tả, in ấn, định dạng Tổng điểm đánh giá theo thang 100: Quy thang 10 (lấy đến số lẻ) C C R L T U D 70 10 50 10 30 20 10 - Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời buổi bảo vệ: ………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… - Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không bảo vệ Đà Nẵng, ngày tháng 12 năm 2019 Người phản biện TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm Sinh viên thực hiện: Hà Xuân Tuấn Số thẻ SV: 101150237 Nguyễn Đình Giang Số thẻ SV: 101150205 Lê Quốc Tín Số thẻ SV: 101150188 Lớp: 15CDT1 – 15CDT2 Đề tài đề cập trình thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm, tài trợ công ty Sunfield Vietnam công ty Maruyasu Kikai – Nhật Bản Đề tài gồm phần chính: Thiết kế, mơ phỏng, chế tạo thử nghiệm tay gắp C C mềm gắp loại thức ăn có hình dạng, kích thước khối lượng khác nhau; Xử lý ảnh phân biệt loại thức ăn với kết hợp lắp đặt vận hành cánh tay robot bậc tự để gắp loại thức ăn vào khay theo vị trí hướng yêu cầu; R L T Tích hợp cảm biến vào tay gắp mềm, áp dụng phương pháp data-driven việc dự đoán điều khiển tay gắp mềm U D Phụ lục 02 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TT Họ tên sinh viên Số thẻ SV Lớp HÀ XUÂN TUẤN 101150237 15CDT2 CƠ ĐIỆN TỬ NGUYỄN ĐÌNH GIANG LÊ QUỐC TÍN 101150205 15CDT2 101150188 15CDT1 CƠ ĐIỆN TỬ CƠ ĐIỆN TỬ Ngành Tên đề tài đồ án: Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: • Các số liệu yêu cầu phạm vi hoạt động, tốc độ, chu kỳ robot theo yêu cầu công ty Maruyasu Kikai • Kích thước thơng số phận cơng ty Maruyasu Kikai cung cấp • Các vật liệu: Nhơm định hình, inox, thép Nội dung phần thuyết minh tính tốn: a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Nội dung C C R L T U D Hà Xuân Tuấn Nguyễn Đình Giang Chương 1: Tổng quan Chương 2: Hệ thống Robot gắp thức ăn Lê Quốc Tín Hà Xuân Tuấn Chương 4: Hệ thống truyền động Nguyễn Đình Giang b Phần riêng: TT Họ tên sinh viên Nguyễn Đình Giang Nội dung Chương 3: Quá trình xử lí ảnh Lê Quốc Tín Chương 5: Tích hợp cảm biến phương pháp Datadriven cho tay gắp mềm Hà Xuân Tuấn Chương 6: Tay gắp mềm Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Nội dung Hà Xuân Tuấn Nguyễn Đình Giang Lê Quốc Tín Bản vẽ tổng quan hệ thống phần gá truyền động (1A0) Bản vẽ thành phần hệ thống (1A0) b Phần riêng: TT Họ tên sinh viên Nội dung Lê Quốc Tín Bản vẽ sơ đồ đấu nối mạch điện (1A0) Nguyễn Đình Giang Bản vẽ lưu đồ thuật toán (1A0) Hà Xuân Tuấn Bản vẽ sơ đồ động hệ thống khí nén (1A0) Bản vẽ tay gắp đồ gá tay gắp (1A0) Họ tên người hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 08 / 08 /2019 Ngày hoàn thành đồ án: 15 / 12 /2019 Đà Nẵng, ngày tháng 12 năm 2019 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn C C U D R L T LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, kinh tế nước ta đà phát triển mạnh mẽ, ngành cơng nghiệp ngày địi hỏi trình độ khoa học kỹ thuật cao Việc cung cấp nhà sản xuất nhu cầu người tiêu dùng tăng lên đáng kể Đây hội thách thức cho cơng nghiệp nói chung, ngành điện tử nói riêng, với việc ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật nhân loại để phục vụ nhu cầu đời sống xã hội Robot ứng dụng tiêu biểu, ngày trở nên đại hơn, trở thành công cụ lao động thông minh, bước thay người hoạt động sản xuất Nhờ có robot mà suất chất lượng lao động ngày cải thiện tiệm cận hoàn hảo Trong học phần này, chúng em thực đề tài: Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm Với mục tiêu tạo sản phẩm hoạt động linh hoạt có khả ứng dụng thực tế mang lại hiệu kinh tế cao Các nhiệm vụ cần thực đề tài bao gồm: C C • Xác định phương án thiết kế thiết kế tay gắp R L T • Xử lý ảnh xác định vật thể kết hợp với lập trình PLC • Tích hợp cảm biến, dự đốn điều khiển tay gắp mềm Để đồ án đạt kết tốt đẹp, chúng em nhận hỗ trợ, giúp đỡ công ty Sunfield Vietnam công ty Maruyasu Kikai – Nhật Bản Với tình cảm sâu sắc cho phép chúng em bày tỏ lòng biết ơn đến quý công ty tạo điều kiện giúp đỡ suốt trình học tập nghiên cứu đề tài Với quan tâm, dạy truyền đạt kiến thức, chúng em xin gửi tới thầy Khoa Cơ khí trường Đại học Bách Khoa Đại học Đà Nẵng lời cảm ơn sâu sắc lời chúc sức khỏe Đặc biệt chúng em chân thành cảm ơn thầy giáo – TS Lê Hoài Nam quan tâm U D giúp đỡ, hướng dẫn hoàn thành tốt đề tài thời gian qua Ngồi ra, khơng thể không nhắc tới hỗ trợ, truyền đạt kinh nghiệm thành viên nhóm Aiméka anh khóa 14CDT Tuy nhiên, kiến thức kinh nghiệm cịn nhiều hạn chế nên khó tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận thơng cảm đóng góp ý kiến thầy bạn sinh viên để đồ án hoàn chỉnh Xin chân thành cảm ơn Đà Nẵng, ngày tháng 12 năm 2019 Người thực đề tài: Lê Quốc Tín Nguyễn Đình Giang Hà Xn Tuấn i CAM ĐOAN Chúng xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu đồ án trung thực chưa sử dụng để bảo vệ đồ án học vị khác Mọi giúp đỡ cho việc thực đồ án cảm ơn thơng tin trích dẫn đồ án rõ nguồn gốc phép cơng bố Sinh viên thực Lê Quốc Tín C C Nguyễn Đình Giang R L T U D ii Hà Xuân Tuấn MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu Cam đoan i ii Mục lục iii Danh sách bảng biểu, hình vẽ sơ đồ v Danh sách cụm từ viết tắt vii Trang Chương 1: TỔNG QUAN C C R L T Chương 2: HỆ THỐNG ROBOT GẮP THỨC ĂN U D 2.1.1 Tổng quan .3 2.1.2 Sơ đồ khối hệ thống 2.1.3 Hệ thống thực tế 2.2.1 Tổng quan xử lý ảnh 2.2.2 Quy trình xử lý ảnh .6 Chương 3: QUÁ TRÌNH XỬ LÝ ẢNH 3.1.1 Điểm ảnh .9 3.1.2 Độ phân giải ảnh 3.1.3 Mức xám ảnh 3.1.4 Cấu trúc lưu liệu 3.2.1 Thiết bị phần cứng: camera xử lý ảnh 10 iii Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm if (pulse < 10) { pulse = 10; } WriteDataPLC("D32", pulse); WriteDataPLC("D33", 6); if (pulse > 600) { WriteDataPLC("D34", pulse - 600); WriteDataPLC("D35", 2); } else if (pulse < 600) { C C WriteDataPLC("D34", 600 - pulse); WriteDataPLC("D35", 3); R L T } WriteDataPLC("D36", 600); WriteDataPLC("D12", 3); bool checkProcess = false; while (checkProcess == false) { int iproc = ReadDataPLC("D13"); int PlcReset = ReadDataPLC("D14"); if ((iproc == 3) || (PlcReset == 3)) { checkProcess = true; } } WriteDataPLC("D31", 0); WriteDataPLC("D32", 0); WriteDataPLC("D33", 0); WriteDataPLC("D13", 0); WriteDataPLC("D12", 0); U D areaSend.Clear(); angleSend.Clear(); done = true; Phụ lục 25 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm break; } } } timer2.Start(); } } } private void button3_Click(object sender, EventArgs e) { int biena; bien1.plc.ReadDeviceBlock(txtBoxDevices.Text, 1, out biena); C C txtBoxData.Text = Convert.ToString(biena); } private void button4_Click(object sender, EventArgs e) R L T { bien1.plc.WriteDeviceBlock(txtBoxDevices.Text, Convert.ToInt16(txtBoxData.Text)); } private void imageBox1_Click(object sender, EventArgs e) { } } } U D 1, public class connection { public ActUtlType plc = new ActUtlType(); public int iret; public void connect() { plc.ActLogicalStationNumber = 38; plc.Open(); } Phụ lục 26 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm public void disconnect() { plc.Close(); } } C C R L T U D Phụ lục 27 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm PHỤ LỤC Cài đặt thơng số code lập trình PLC C C R L T U D Phụ lục 28 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm C C R L T U D Phụ lục 29 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm C C R L T U D Phụ lục 30 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm C C R L T U D Phụ lục 31 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm C C R L T U D Phụ lục 32 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm C C R L T U D Phụ lục 33 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm C C R L T U D Phụ lục 34 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm C C R L T U D Phụ lục 35 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm C C R L T U D Phụ lục 36 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm C C R L T U D Phụ lục 37 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm PHỤ LỤC Bản vẽ thiết kế gá trục truyền động gá tay gắp GÁ TRỤC TRUYỀN ĐỘNG C C R L T U D Phụ lục 38 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm GÁ TAY GẮP C C R L T U D Phụ lục 40 ... Nam Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm 2.1.3 Hệ thống thực tế C C R L T U D Hình 2.3 Hệ thống thực tế 2.2 Quy trình xử lý ảnh 2.2.1 Tổng quan xử lý ảnh Xử lý ảnh. .. Hoài Nam Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm Chương 3: QUÁ TRÌNH XỬ LÝ ẢNH 3.1 Các khái niệm liên quan đến xử lý ảnh 3.1.1 Điểm ảnh Điểm ảnh (Pixel) phần tử ảnh số... Tuấn GVHD: TS Lê Hồi Nam Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm 2.2.2 Quy trình xử lý ảnh Hình 2.4 Các giai đoạn q trình xử lý ảnh 2.2.2.1 Thu nhận ảnh Ðây cơng đoạn mang