Thiết kế và chế tạo robot gắp thức ăn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: C C R L T THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT GẮP THỨC ĂN U D Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Số thẻ sinh viên: Lớp: TS ĐẶNG PHƯỚC VINH VÕ NGỌC VŨ NGUYỄN HUY LUẬT 101140209 101140190 14CDT2 Đà Nẵng, 06/2019 C C U D R L T C C U D R L T TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Vũ Số thẻ SV: 101140209 Lớp: 14CDT2 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Luật Số thẻ SV: 101140190 Lớp: 14CDT2 Trong phạm vi nghiên cứu, thức ăn gồm ba loại súp lơ, bánh bao thịt miếng đặt vị trí xác định bàn Mục tiêu cần giải di chuyển loại thức ăn đến khay xác định có sẵn mà khơng làm hư hại đến thức ăn với thuật toán hiệu Để thực vấn đề này, nhóm tác giả đưa mẫu thiết kế bàn tay robot gồm ba ngón tay riêng biệt Mỗi ngón tay có khả di chuyển linh hoạt nhờ hai khớp nối thông qua cấu kéo dây Ban đầu ngón tay mặc định duỗi nhờ lò xo nối khớp Ngoài ra, cánh tay trang bị thêm camera để xử lý ảnh nhằm nhận biết loại thức ăn thơng dụng Qua xác định góc xoay cần thiết để xoay C C R L T ngón tay đến vị trí thích hợp Sau đó, ngón tay co lại theo nguyên tắc kéo dây truyền động ba động servo Kết thúc chu trình, động xoay đảo chiều, dây giãn ra, đồng thời lị xo kéo ngón tay trở vị trí ban đầu Cơ cấu truyền động điều khiển theo phương X Y, nhóm tác giả sử dụng PLC Mitsubishi FX3G-60M mô-đun truyền thông CC-Link FX3U-16CCL-M để gửi tín hiệu vị trí gắp tới Raspberry nhận liệu vị trí đích để dịch chuyển cánh tay đến vị trí thích hợp Ngồi ra, liệu truyền từ Raspberry Pi Arduino Uno để điều khiển bàn tay gắp thả thức ăn theo yêu cầu Kết đạt nhóm tác giả mẫu robot gắp thức ăn có bàn tay gồm ngón có U D khả gắp, di chuyển thả thức ăn vào vị trí yêu cầu ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lớp: 14CDT2 Họ tên sinh viên: Lớp: 14CDT2 Nguyễn Huy Luật Khoa: Cơ Khí Võ Ngọc Vũ Số thẻ sinh viên: 101140190 Ngành: Kỹ thuật Cơ Điện tử Số thẻ sinh viên: Khoa: Cơ Khí 101140209 Kỹ thuật Cơ Điện tử Ngành: Tên đề tài đồ án: Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Theo yêu cầu công ty Sunfield Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Chương 1: Tổng quan đề tài Chương 2: Tính tốn thiết kế hệ thống khí C C R L T Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống điều khiển Chương 4: Kết luận Các vẽ, đồ thị: Bản vẽ hệ thống máy: 1A0 Bản vẽ chi tiết bàn tay robot: 1A0 Bản vẽ lưu đồ thuật toán: 1A0 Bản vẽ sơ đồ mạch điện: 1A0 Họ tên người hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh U D Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: 01/02/2019 01/06/2019 Đà Nẵng, ngày 01 tháng 06 năm 2019 Trưởng Bộ môn ……………… Người hướng dẫn TS Đặng Phước Vinh Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn LỜI NĨI ĐẦU Trong thời đại cơng nghiệp 4.0 nay, robot dần thay hoạt động người sống Trong lĩnh vực thực phẩm giới, nhiều quốc gia nghiên cứu chế tạo mẫu robot gắp thức ăn đa dạng chức Tuy nhiên ứng dụng với ngành thực phẩm nước gặp nhiều bất cập liên quan đến kỹ thuật, mức độ linh hoạt, chi phí đầu tư ban đầu khó khăn q trình bảo dưỡng, sửa chữa Dưới hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Đặng Phước Vinh, chia sẻ kiến thức từ bạn, anh chị nhiều thầy cô khác, sau thời gian dài nghiên cứu thiết kế, nhóm tác giả đưa kết trình Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn Đây giải pháp có tính ứng dụng cao thực phẩm nước C C Do khả tiếp thu kiến thức hạn chế thời gian có hạn nên đồ án nhóm khơng thể tránh khỏi sai sót hình thức nội dung Nhóm tác giả mong nhận góp ý để đề tài hoàn thiện R L T Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cơ, anh chị bạn bè nhiệt tình giúp đỡ để hoàn thành đồ án U D Nhóm tác giả Võ Ngọc Vũ Nguyễn Huy Luật i Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn CAM ĐOAN Nhóm tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu nhóm hướng dẫn thầy giáo TS Đặng Phước Vinh không vi phạm quy định liêm học thuật Các số liệu sử dụng phân tích thuyết minh thu thập từ nguồn khác có nguồn gốc rõ ràng, tham khảo tính tốn xác, khơng chép luận văn trước Nếu phát có gian lận nhóm tác giả xin chịu trách nhiệm hồn tồn trách nhiệm Nhóm tác giả Võ Ngọc Vũ Nguyễn Huy Luật C C R L T U D ii Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu i Lời cam đoan liêm học thuật 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 đề tài vii 1.1 Giới thiệu chung robot 1.1.1 Tổng quan .2 1.1.2 Phân loại robot 1.2 Đối tượng 1.3 Hệ thống gắp thức ăn tự động Chương 2: Tính tốn thiết kế hệ thống khí 2.1 Kết cấu hệ thống C C R L T U D 2.2 Cơ cấu truyền động 2.3 Gá đỡ 10 2.3.1 Gá đỡ trục dọc .10 2.3.2 Gá đỡ bàn tay robot 10 2.4 Bàn tay robot 10 2.4.1 Cấu tạo 10 2.4.2 Nguyên lý hoạt động 11 2.4.3 Cấu tạo ngón tay 12 2.4.4 Tính động học ngón tay robot .13 2.4.5 Chọn động 15 Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống điều khiển .18 3.1 Sơ đồ hoạt động hệ thống 18 3.2 Bộ điều khiển trung tâm RPi3 .18 3.2.1 Giới thiệu 18 3.2.2 Cấu trúc RPi B 20 3.3 Adruino Uno .22 iii Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn 3.3.1 Giới thiệu 22 3.3.2 Arduino Uno R3 23 3.4 Bộ điều khiển lập trình PLC Mitsubishi FX3G-60M 24 3.4.1 Giới thiệu 24 3.4.2 PLC Mitsubishi FX3G-60M .25 3.4.3 Hoạt động PLC 27 3.4.4 Các tính 29 3.5 Mô-đun mở rộng CC-Link FX3U-16CCL-M 29 3.6 Bộ suất PCON-CB/CFB 30 3.6.1 Cấu tạo kết nối .31 3.6.2 Phần mềm PC Interface Software for RCEC 32 3.6.3 Kiểu kết nối điều khiển PCON 34 3.7 Các linh kiện sử dụng 34 3.7.1 Camera Raspberry Pi 34 3.7.2 PC817 35 3.8 Mạch chuyển đổi tín hiệu 36 3.9 Điều khiển 37 C C R L T 3.9.1 Cài đặt phần cứng phần mềm 37 3.9.2 Tín hiệu I/O cho trục 41 3.9.3 Điều khiển tín hiệu 45 3.10 Xử lý ảnh 46 3.10.1 Giới thiệu chung .46 U D 3.10.2 Các ngơn ngữ lập trình 47 3.10.3 Một số khái niệm liên quan tới xử lý ảnh 49 3.10.4 Thư viện OpenCV .50 3.10.5 Các bước xử lí ảnh 51 3.11 Lưu đồ thuật toán 55 Chương 4: Kết luận .59 4.1 Kết đạt 59 4.2 Hạn chế 59 4.3 Hướng phát triển 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 61 iv Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ Bảng Thông số cấu truyền động (mm) Bảng 2 Các thông số động học ngón tay robot 14 Bảng So sánh phương pháp điều khiển PLC Rơ-le 25 Bảng So sánh phương pháp truyền liệu CC-Link 30 Bảng 3 Điện trở khóa .38 Bảng Chiều dài cáp CC-Link 38 Bảng Tín hiệu I/O 43 ………………………………………………………………………………………… Hình 1 Cấu tạo chung robot Hình Cơng nhân làm cơm hộp nhà máy Hình Robot gắp thức ăn khí nhà máy Hình Kết cấu hệ thống Hình 2 Cấu tạo cấu truyền động .8 Hình Các thơng số hình học truyền động (mm) Hình Giá đỡ trục dọc 10 Hình Gá đỡ bàn tay robot .10 Hình Cấu tạo bàn tay robot .11 Hình Cánh tay robot gắp thức ăn 12 Hình Cánh tay robot duỗi 12 Hình Vị trí dây 13 Hình 10 Vị trí giới hạn góc quay ngón tay duỗi 13 Hình 11 Vị trí giới hạn góc quay ngón tay co 13 Hình 12 Hệ toạ độ cho ngón tay robot 14 Hình 13 Động servo DS3218 16 Hình 14 Cấu tạo servo .17 Hình Sơ đồ kết nối 18 Hình Raspberry Pi 19 Hình 3 Cấu tạo Raspberry Pi B 20 Hình Các chân GPIO Raspberry 22 Hình Arduino Uno R3 23 Hình PLC Mitsubishi FX3G-60M 26 Hình Cấu tạo điều khiển lập trình PLC Mitsubishi FX3G-60M .26 Hình Chu kỳ quét PLC .28 Hình Mơ-đun CC-Link FX3U-16CCL-M 30 Hình 10 Cấu tạo PCON 31 Hình 11 Kết nối dây PCON không sử dụng chế độ Emergency stop .31 Hình 12 Kết nối dây PCON kích hoạt chế độ Emergency stop 32 Hình 13 Tự động kết nối khởi động chọn chế độ hoạt động 32 C C R L T U D v Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn Cột Cột Cột … Cột m Hàng 0, 0, 0,… 0, m Hàng 1, 1, 1, … 1, m Hàng … …., …., … …, m Hàng n n, n, n, … n, m Hình 35 Cấu trúc khơng gian chiều ảnh Cột Cột Cột Cột m Hàng 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, m 0, m 0, m Hàng 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, m 1, m 1, m Hàng ,0 , , , ,1 ,1 , , , , m ,m , m Hàng n n, n, n, n, n, n, n, n, n, n, m n, m n, m Hình 36 Cấu trúc không gian chiều ảnh 3.10.4 Thư viện OpenCV - Thư viện OpenCV thư viện dùng để xử lí ảnh phổ biến - OpenCV (Open Source Computer Vision) thư viện mã nguồn mở thị giác máy với 500 hàm 2500 thuật toán tối ưu xử lý ảnh vấn đề liên quan tới thị giác máy OpenCV thiết kế cách tối ưu, sử dụng tối C C R L T đa sức mạnh dòng chip đa lõi… để thực phép tính tốn thời gian thực nghĩa tốc độ đáp ứng đủ nhanh cho ứng dụng thông thường OpenCV thư viện thiết kế để chạy nhiều tảng khác (crosspatform), nghĩa chạy hệ điều hành Window, Linux, Mac, iOS … Việc sử dụng thư viện OpenCV tuân theo quy định sử dụng phần mềm mã nguồn mở BSD sử dụng thư viện cách miễn phí cho mục đích phi thương mại lẫn thương mại - Dự án OpenCV khởi động từ năm 1999, đến năm 2000 giới U D thiệu hội nghị IEEE vấn đề thị giác máy nhận dạng, nhiên OpenCV 1.0 tới tận năm 2006 thức cơng bố năm 2008 1.1 pre-release đời Tháng 10 năm 2009, OpenCV hệ thứ hai đời thường gọi phiên 2.x phiên có giao diện C++ (phiên trước có giao diện C) có nhiều điểm khác biệt so với phiên thứ - Thư viện OpenCV ban đầu hỗ trợ từ Intel, sau hỗ trợ Willow Garage, phịng thí nghiệm chun nghiên cứu công nghệ robot Cho đến OpenCV thư viện mở, phát triển nguồn quỹ không lợi hưởng ứng lớn cộng đồng - Một số chức quan trọng OpenCV: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Luật Võ Ngọc Vũ Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 50 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn + Các thuật tốn xử lý hình ảnh máy tính chung: Sử dụng giao diện này, thử nghiệm nhiều tiêu chuẩn thuật tốn camera máy tính mà khơng cần phải code chúng Bao gồm việc như: phát cạnh, đường, phát góc, hình elip, kim tự tháp… nhiều + AI phương pháp machine-learning: Ứng dụng camera máy tính thường địi hỏi máy học sử dụng phương thức AI khác Một số số có sẵn gói phần mềm OpenCV's Machine Learning + Sự biến đổi mẫu hình ảnh xem: Thường hữu ích để xử lý nhóm điểm ảnh khối OpenCV bao gồm giao diện cho vùng trích xuất hình ảnh, lấy mẫu ngẫu nhiên, thay đổi kích thước, xoay, hiệu ứng + Phương pháp tạo phân tích hình ảnh nhị phân: Ảnh nhị phân thường sử dụng hệ thống kiểm tra để quét phát khuyết tật đếm Ảnh nhị phân thuận tiện định vị trí đối tượng để nắm bắt + Phương pháp tính tốn thơng tin 3D: Các chức hữu ích để lập đồ C C nội địa hoá với nhiều quan góc nhìn từ máy ảnh + Các thuật tốn tốn học để xử lý hình ảnh, thị giác máy tính diễn giải hình ảnh: OpenCV bao gồm thuật toán toán học thường sử dụng đại số tuyến R L T tính, thống kê, hình học tính tốn + Đồ họa: Các giao diện cho phép viết văn vẽ hình ảnh Ngoài ra, U D chức hữu ích cho việc ghi nhãn đánh dấu + Các phương thức GUI: OpenCV bao gồm giao diện hình riêng Trong hạn chế so với thực tảng khác, cung cấp đơn giản, đa tảng API để hiển thị hình ảnh, chấp nhận đầu vào người dùng thông qua chuột bàn phím, thực kiểm sốt trượt + Cấu trúc thuật toán liệu: Với giao diện nên thực hiệu việc như: tìm kiếm, lưu thao tác danh sách lớn, sưu, đồ thị + Sự lưu liệu: Những phương pháp cung cấp giao diện thuận tiện để lưu trữ loại liệu vào ổ lưu trữ lấy chúng sau 3.10.5 Các bước xử lí ảnh - Mục đích: Xử lý ảnh giúp ta xác định loại thức ăn a Tiền xử lý - Việc lưu trữ xử lý đám mây điểm lớn với hàng trăm ngàn điểm dạng điểm không gian ba chiều tác vụ tiêu tốn tài nguyên phần cứng nguyên nhân dẫn đến tình trạng thắt cổ chai hệ thống Trong đó, tập liệu đám mây điểm, cần liệu liên quan đến vật thể Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Luật Võ Ngọc Vũ Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 51 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn cần xác định bề mặt Chương trình bày kỹ thuật tiền xử lý đám mây điểm, qua giảm số lượng điểm cần tính tốn nhiều lần mà giữ đặc tính hình học cần thiết b Chuyển ảnh từ RGB sang HSV - Ảnh RGB ánh sáng đỏ, xanh lục xanh lam tổ hợp với theo nhiều phương thức khác để tạo thành màu khác Từ viết tắt RGB tiếng Anh có nghĩa đỏ (red), xanh lục (green) xanh lam (blue), ba màu gốc mơ hình ánh sáng bổ sung C C R L T Hình 37 Khơng gian màu BGR - Khơng gian màu HSB, cịn gọi khơng gian màu HSV, không gian màu dựa ba số liệu H: (hue) Vùng màu S: (saturation) Độ bão hòa màu B (hay V): (bright hay value) Độ sáng U D Hình 38 Khơng gian màu HSV Ví dụ: Màu vàng Màu đỏ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Luật Võ Ngọc Vũ RGB (1,1,0) (1,0,0) HSV (600, 1,1) (00, 1,1) Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 52 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn - Khi chuyển ảnh sang nhị phân cần chuyển từ không gian màu BGR sang HSV nhị phân hố xem xét số liệu HSV nên nhị phân hoá nhận ảnh đầu cách xác c Nhị phân ảnh, xử lý hình thái học - Ảnh nhị phân (hay gọi binary image tiếng Anh) ảnh đen trắng có giá trị 255 (miền số nguyên) - Ảnh nhị phân thường dùng cho phân đoạn ảnh - Biến đổi ảnh màu (color) sang ảnh xám (grayscale) đọc ảnh lên cờ ảnh xám - Thiết lập ngưỡng (threshold) để nhị phân hóa ảnh - Áp dụng ngưỡng vào ảnh xám để tạo ảnh nhị phân áp dụng giải thuật nhị phân hóa ảnh Các pixel có giá trị lớn ngưỡng ta thiết lập 255 (hoặc 1), nhỏ ngưỡng ta thiết lập - Hình thái học toán học (Mathematical morphology) lý thuyết kỹ thuật để phân tích xử lý cấu trúc hình học, dựa lý thuyết tập hợp, lý thuyết lưới, cấu trúc C C liên kết chức ngẫu nhiên Hình thái học tốn học phổ biến áp dụng cho hình ảnh kỹ thuật số Ngồi hình thái học tốn học sử dụng tốt đồ thị, bề mặt mắt lưới, chất rắn, nhiều cấu trúc không gian khác R L T - Hình thái học tốn học phát triển cho hình ảnh nhị phân, sau mở rộng cho ảnh đa mức xám (Image Grayscale) kỹ thuật U D áp dụng giai đoạn tiền xử lý Hai phép toán thường dùng phép giãn nở (Dilation) phép co (Erosion) - Xử lý hình thái học sử dụng để nhận dạng đối tượng, nâng cao chất lượng ảnh, phân đoạn ảnh kiểm tra khuyết điểm ảnh, sử dụng nhiều để giảm lỗi trình nhận dạng + Làm mỏng đối tượng ảnh (Thinning) + Làm dày đối tượng ảnh (Thickening) - Phần tử cấu trúc ảnh (Image structuring element) hình khối định nghĩa sẵn nhằm tương tác với ảnh xem có thỏa mãn số tính chất Là ma trận nhỏ có hai giá trị 1, giá trị bỏ qua trình tính tốn Một số hình dáng phần tử cấu trúc thường xuyên sử dụng ảnh nhị phân: + Dạng đường theo chiều ngang dọc + Dạng chữ thập + Dạng hình vng + Dạng hình ellipse Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Luật Võ Ngọc Vũ Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 53 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn Hình 39 Một số hình dáng phần tử cấu trúc - Phép toán giãn nở (Dilation) hoạt động hình thái tốn học Phép tồn có tác dụng làm cho đối tượng ban đầu ảnh tăng lên kích thước (Giãn nở ra) - Phép toán co (Erosion) phép toán co (Erosion) hai hoạt động (khác phép giãn nở) hình thái học có ứng dụng việc giảm kích thước đối tượng, tách rời đối tượng gần nhau, làm mảnh tìm xương đối tượng C C R L T U D Hình 40 Ảnh chụp vật Hình 41 Ảnh sau nhị phân d Xác định Contour xử lý nhiễu thơng số tâm, góc nghiêng vật - Contour thuật toán sử dụng xử lý ảnh nhằm tách, trích xuất đối tượng, tạo điều kiện để xử lý sau xác - Contour tập hợp pixels mà pixel xảy thay đổi đột ngột cường độ sang - Xác định thông số tâm, diện tích vật khơng thể xác định trực tiếp mà ta cần tính tốn khoảnh khắc không gian trung tâm ghi chúng vào khoảnh khắc Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Luật Võ Ngọc Vũ Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 54 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn Những khoảnh khắc sử dụng sau để tính tốn trọng tâm trung tâm hình dạng, diện tích nó, trục hình dạng khác - Góc xác định cách đo góc trục hồnh chiều rộng hình chữ nhật bao phủ contour Chiều dương theo chiều kim đồng hồ Hình 42 Ảnh xác định vật 3.11 Lưu đồ thuật toán C C R L T U D Hình 43 Lưu đồ thuật tốn xử lí ảnh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Luật Võ Ngọc Vũ Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 55 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn C C R L T U D Hình 44 Lưu đồ thuật tốn Raspbery Arduino Uno Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Luật Võ Ngọc Vũ Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 56 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn C C R L T U D Hình 45 Lưu đồ thuật toán PLC Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Luật Võ Ngọc Vũ Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 57 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn C C R L T Hình 46 Lưu đồ thuật tốn chương trình điều khiển bàn tay U D Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Luật Võ Ngọc Vũ Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 58 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn Chương 4: KẾT LUẬN 4.1 Kết đạt - Trong q trình thực đề tài, nhóm tác giả ln nỗ lực tâm hoàn thiện đề tài Đề tài đạt số yêu cầu sau: + Phân tích, nhận diện xác định đa số loại thức ăn cho trước thơng qua camera + Giao tiếp truyền nhận tín hiệu PLC Mitsubishi Raspberry Pi + Giao tiếp truyền thông CC-Link + Điều khiển cánh tay đến vị trí đích cần thiết cần gắp vật mẫu + Thiết kế sơ cánh tay gồm ba ngón có khả điều khiển kéo, thả vật + Tự thiết kế điều khiển cho cánh tay robot 4.2 Hạn chế - Do thời gian làm đề tài có hạn kiến thức hạn hẹp nên đề tài có số điểm hạn chế sau: C C R L T + Chưa hồn thiện điều khiển thơng minh cho hệ thống + Số bậc tự thấp + Việc nhận diện thức ăn xảy sai sót việc xử lý ảnh phụ thuộc vào độ sáng môi trường + Cánh tay thiết kế cịn thơ U D + Thiết kế khí chưa hoàn thiện 4.3 Hướng phát triển + Nghiên cứu thuật tốn gắp thích hợp nhằm giảm thiểu thời gian gắp hệ thống cánh tay, tăng hiệu suất công việc + Sử dụng camera đại cải tiến thuật toán xử lý ảnh để tăng độ xác nhận diện loại thức ăn + Tích hợp cảm biến strain gauge để xác định lực gắp cần thiết cho cánh tay + Tối ưu hố kết cấu ngón tay để thao tác gắp linh hoạt Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Luật Võ Ngọc Vũ Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 59 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Văn Địch, Đồ gá, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2006 [2] Đỗ Sanh, Cơ học Tập 1: Tĩnh học Động học, Nhà xuất Giáo dục, 2005 [3] Đỗ Sanh, Cơ học Tập 2: Động lực học, Nhà xuất Giáo dục, 2005 [4] Đinh Gia Tường, Nguyễn Xuân Lạc, Trần Doãn Tiến, Nhà xuất Đại học THCN, Hà Nội, 1969 [5] Bùi Thanh Liêm, Nguyên lý máy, Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nôi, 1981 [6] Đặng Phước Vinh, Giáo trình Kỹ thuật Vi điều khiển PIC, Nhà xuất Xây dựng, 2019 [7] Elango Natarajan Litu Dhar, Kinematic Analysis of Three Fingered Robot Hand Using Graphical Method - IACSIT International Journal of Engineering and Technology, Vol 5, No 4, August 2013 [8] L.R Lin H.P Huang, NTU Hand: A New Design of Dexterous Hands, Journal of Mechanical Design 120, 282–292 (1998) [9] Pedro M R Caleiro, António J R Neves Armando J Pinho, Color-spaces and C C R L T color segmentation for real-time object recognition in robotic applications, Revista detua, Vol 4, Nº 8, Junho 2007 [10] C Benedek T Sziranyi, Study on color space selection for detecting cast U D shadows in video surveillance, International Journal of Imaging Systems and Technology, vol 17, no 3, pp 190–201, 2007 [11] L Lucchese S K Mitra, Filtering color images in the xyy color space, in ICIP, pp 500–503, 2000 [12] PCON-CB(ME0342-1F), IAI Corporation, 2018 [13] RCP6-SLIDER(ME3749-2O), IAI Corporation, 8/2018 [14] CC-LinkME0254-10D, IAI Corporation, 1/2018 [15] FX3U-16CCL-M-users-manual, Mitsubishi Electric Corporation, 4/2015 [16] FX3G/FX3U/FX3GC/FX3UC SERIES PROGRAMMABLE CONTROLLERS USER'S MANUAL, Mitsubishi Electric Corporation, 12/2012 [17] GX Works2 Beginner's Manual, Mitsubishi Electric Corporation Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Luật Võ Ngọc Vũ Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 60 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn PHỤ LỤC Bảng Tải trọng cấu truyền động Loại Động Bước Thanh ngang / Thanh dọc Thanh ngang Tải phụ thuộc vào gia tốc [kg] Vận tốc [mm/s] 0.3G 0.7G 25 22 20 25 22 50 25 22 80 25 22 110 20 14 140 15 11 11 10 - 10 - 10 - 80 10 - 110 - 140 - 170 - 20 14 40 20 14 100 20 14 160 20 14 220 16 14 280 13 340 10 - 40 - 100 - 160 - 220 - 280 2.5 - 340 - R L T 20 50 Thanh dọc SA6C C C 170 U D 42P Thanh ngang Thanh dọc Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Luật Võ Ngọc Vũ Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 61 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn Loại Loại động Tải trọng phụ thuộc vào gia tốc [kg] Thanh ngang/ Thanh dọc Bước Thanh ngang 12 Thanh dọc Vận tốc [mm/s] 0.3G 0.7G 14 10 80 14 10 200 14 10 320 14 10 440 11 560 2.5 680 - 80 - 200 - 320 - 1.5 - - 0.5 - 160 320 480 640 800 1.5 960 0.5 0.75 - 160 0.75 - 320 0.75 - 480 0.75 - 640 0.75 - 800 0.75 - 960 0.5 - C C 440 R L 560 SA6C 42P T U D Thanh ngang 20 Thanh dọc Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Luật Võ Ngọc Vũ 680 Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 62 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn Loại SA6C Bước ngang/ Thanh Loại ngang Thanh dọc ngang Thanh dọc ngang Thanh dọc ngang Thanh dọc (mm) động 42P 12 20 dọc 50 100 200 Hành trình (mm) 450 500 550 130 600 115 650 100 100 700 400 150 115 350 180 130 300 215 150 250 Bảng Tốc độ cấu truyền động 150 225 180 200 215 230 405 225 265 460 405 200 305 535 460 735 230 365 620 535 840 265 435 735 620 970 735 305 885 735 1130 840 365 885 1335 970 435 450 900 900 1440 1280 1130 450 U D R L T 63 Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Luật Võ Ngọc Vũ C C Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn C C R L T U D Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Luật Võ Ngọc Vũ Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 64 ... Vinh Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn Hình Robot gắp thức ăn khí nhà máy - Giải pháp nhóm tác giả thiết kế hệ thống gắp thức ăn với bàn tay gồm ngón tay với đặc điểm + Có thể gắp nhiều loại thức. .. Phước Vinh Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn Chương 2: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 2.1 Kết cấu hệ thống - Mô tả: Robot gắp thức ăn từ vị trí chứa thức ăn di chuyển lên qua thả vào khay... phải đưa loại thức ăn khác vào hộp cách thủ công gây tốn nhiều thời gian, nhân lực không gian làm việc dẫn đến suất thấp Đề tài thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn: robot thực gắp thức ăn khay chứa