Thiết kế và điều khiển mobile robot (mobile robot’s design control)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM - PHẠM TRÍ TÀI THIẾT KẾ & ĐIỀU KHIỂN MOBILE ROBOT MOBILE ROBOT’S DESIGN & CONTROL CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ Mà SỐ: 2.07.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 10 năm 2003 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Ë Cán hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN NHƯ ANH ThS HỒ TRUNG MỸ Cán chấm nhận xét 1: PGS TS VŨ ĐÌNH THÀNH Cán chấm nhận xét 2: TS TRẦN XUÂN PHƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐƯC BẢO VỆ TẠI HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH Ngày 08 tháng 11 năm 2003 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ë CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc Ë NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: PHẠM TRÍ TÀI Ngày tháng năm sinh : 13 – 05 – 1974 Chuyên ngành: KỸ THUẬT VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ Khóa (năm trúng tuyển): 12 (2001) Giới tính: Nam Nơi Sinh: Bình Dương Mã số: 07 01 I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ & ĐIỀU KHIỂN MOBILE ROBOT (MOBILE ROBOT’S DESIGN & CONTROL) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG ƒ Nhiệm vụ thực - Thiết kế, chế tạo mô hình Mobile Robot gồm xe Robot cánh tay robot có chế độ vận hành như: chế độ điều khiển tay (Manual mode), chế độ tự động (Auto mode), chế độ huấn luyện (Teaching mode) - Mobile Robot sau chế tạo điều khiển từ xa vô tuyến (manual mode, auto mode, teaching mode) Chúng vận hành độc lập, nhận thực thi thao tác người Khi cần thiết thay đổi chương trình hoạt động (chế độ huấn luyện), có khả tránh va chạm thích nghi với mức độ thấp gặp chướng ngại vật đường ƒ Nội dung nghiên cứu - Động lực học cấu truyền động xe, cánh tay robot - Cảm biến linh kiện cần cho thiết kế mạch giao tiếp - Cổng giao tiếp Printer Port; thiết bị điều khiển từ xa - Giải thuật điều khiển; phương pháp thiết kế robot - Vi điều khiển - Lập trình điều khiển máy tính III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bảo vệ đề cương): 14 – 05 – 2003 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ (Ngày bảo vệ luận văn tốt nghiệp): 14–10–2003 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN NHƯ ANH ThS HỒ TRUNG MỸ VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1: PGS TS VŨ ĐÌNH THÀNH VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2: TS TRẦN XUÂN PHƯỚC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS NGUYỄN NHƯ ANH ThS HỒ TRUNG MỸ CÁN BỘ NHẬN XÉT CÁN BỘ NHẬN XÉT PGS TS VŨ ĐÌNH THÀNH TS TRẦN XUÂN PHƯỚC Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH TP HCM, ngày tháng năm 2003 CHỦ NHIỆM NGÀNH LỜI CẢM ƠN Xin trân trọng ghi nhận chân thành cảm ơn Cô Tiến só Nguyễn Như Anh Thầy Thạc só Hồ Trung Mỹ tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu đóng góp ý kiến quý báo giúp hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn giảng dạy, hướng dẫn tận tình quý thầy cô Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh Nhờ đó, học kiến thức khoa học quý báo Những kiến thức bổ ích tảng giúp hoàn thành luận văn Cao Học mà giúp tự tin với công tác nghiên cứu khoa học công việc sau Cuối cùng, xin bày tỏ biết ơn đến tất người thân, bạn bè quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho Chính quan tâm thiết thực động lực, chổ dựa tinh thần giúp hoàn thành chương trình Cao học TP HCM, ngày 25 tháng 10 năm 2003 KS Phạm Trí Tài NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT TỰ HÀNH TÓM TẮT Nghiên cứu thiết kế điều khiển robot tự hành lỉnh vực đáng quan tâm, đầu tư nghiên cứu, giảng dạy đưa vào ứng dụng năm gần Mục đích việc sử dụng robot tự hành nhằm giải vấn đề - Tăng suất lao động - Nâng cao chất lượng sản phẩm - Giảm phế liệu chi phí cho công việc lặp lại - Giảm chi phí cho nguyên công kiểm tra chất lượng sản phẩm - Giảm chi phí lao động trực tiếp - Có khả thực nhiều nguyên công khác Những ứng dụng Robot thật đa dạng đem lại nhiều lợi ích vô to lớn MOBILE ROBOT’S DESIGN & CONTROL ABSTRACT In recent years, the studying, teaching and applying in designing and controlling mobile robot have been paid attention by scientists and engineers Using robots help us solve problems such as - Increasing labor capacity - Increasing product quality - Decreasing substandard product - Minimum accident - Decreasing operating costs - Decreasing human power - Improving reliability on verified products In addition, Robots are very useful equipments especially to playback, high dangerous, risky and harmful tasks Robot appliances can be found in many fields and brought much of benefits Therefore, targets in studying and controlling robots are very important and great potential The main contents of the thesis are the followings „ Contents Mobile robot design bases on mechanics and electronics ƒ Mechanics: Design and set up a car ƒ Electronic: Build up control circuits (Design bases on Microcontroller AT89C51, Personal Computer, photo_sensors, conducting motors, radio transmitter /receiver, interface circuits,….) The association of the mechanics and electronic, it is possible to create a greatly applicable products The specifications of Mobile Robot will be shown as follows ƒ Mobile robot is associated mechanism of one steering driving-shaft, one conducting driving-shaft The manipulator is fixed on Mobile Robot ƒ By the radio transmitter, mobile robot can the tasks far away from control user It can work in strict, dangerous and harmful environments ƒ Design bases on programmable chip, personal computer Mobile robot can work independently (without human control) ƒ Manipulator are programmed with algorithms that users can change the manipulator operation whenever they want (teaching mode) ƒ Mobile robot also can change their speed, keeping out of objects, detect the ways for moving In addition, music or alert in necessary cases are some additional specifications of mobile robot Luận văn Thạc Só Tóm tắt nội dung-Lời nói đầu THIẾT KẾ & ĐIỀU KHIỂN MOBILE ROBOT TÓM TẮT Lónh vực nghiên cứu, giảng dạy, áp dụng kỹ thuật thiết kế điều khiển robot quan tâm nhiều nhà khoa học kỹ sư Sử dụng robot giúp giải vấn đề sau - Tăng suất lao động - Nâng cao chất lượng sản phẩm - Giảm phế liệu - Giảm thiểu tai nạn - Giảm chi phí vận hành - Giảm chi phí lao động trực tiếp - Tăng độ tin cậy việc kiểm tra sản phẩm Hơn nữa, Robot thiết bị vô hửu ích đặc biệt với công việc mang tính lặp lại, công việc nhiệm vụ nguy hiểm, rủi ro cao độc hại Những ứng dụng Robot thật đa dạng đem lại nhiều lợi ích vô to lớn Vì thế, mục tiêu nghiên cứu thiết kế, điều khiển robot có tầm quan trọng tiềm to lớn Sau nội dung phần thiết kế Mobile Robot „ Nội dung phần thiết kế Mobile Robot xây dựng dựa kết hợp thiết kế khí, điện tử máy tính ƒ Phần khí: thiết kế chế tạo xe Robot ƒ Phần điện tử máy tính: thiết kế lập trình dựa vi điều khiển AT89C51, máy tính PC mạch điện giao tiếp như: mạch điện giao tiếp với cánh tay, mạch điện điều khiển động truyền động, mạch thu/ phát tín hiệu vô tuyến, mạch điện thu phát tín hiệu hồng ngoại, bàn phím, công tắc hành trình, ) Sự kết hợp khí, điện tử máy tính cho phép tạo sản phẩm có tính ứng dụng cao Các tính xe thiết kế có đặc điểm nêu sau ƒ Xe Robot thiết kế gồm: cầu dẫn hướng, cầu truyền động; Cánh tay robot gắn cố định xe ƒ Nhờ vào máy phát/ thu sóng vô tuyến, Mobile Robot có khả thao tác xử lý công việc cách xa người điều khiển chế độ (Manual mode, Auto mode Teaching mode) ƒ Thiết kế vi mạch lập trình được, máy tính PC Mobile Robot sau thiết kế hoạt động độc lập (Auto mode Teaching mode) ƒ Có thể thay đổi tốc độ, tránh chướng ngại vật, dò tìm đường Thêm vào đó, nhạc báo động trường hợp cần thiết đặc điểm kèm theo GVHD:TS Nguyễn Như Anh ThS Hồ Trung Mỹ Trang i HVTH:KS Phạm Trí Tài Luận văn Thạc Só Tóm tắt nội dung-Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần đây, văn minh nhân loại có bước nhảy vọt to lớn kinh tế, khoa học kỹ thuật công nghệ Với phát minh khoa học, ước mơ, hoài bão người tương lai tươi sáng ngày thực Những ý nghó, ước mơ tương lai người chinh phục giới vũ trụ sớm thực Các sản phẩm, máy móc người làm ngày đạt đến mức tinh vi hoàn thiện (độ xác, độ đồng chất lượng cao) Môi trường làm việc người cải thiện cách mức Năng suất lao động tăng lên cách đáng kinh ngạc,… Sự phát triển công nghệ có đóng góp tích cực ngành khoa học mới: “ngành khoa học nghiên cứu_chế tạo ứng dụng robot” Thật vậy, từ đời robot thúc đẩy kích thích phát triển văn minh nhân loại cách mức Robot tỏ vô hửu ích công việc có độ an toàn lao động thấp, nơi làm việc mang tính độc hại cao Do đặc điểm đó, Robot phải máy có tính thật cao, vận hành dễ, độ tin cậy bền với môi trường hoạt động khắc nghiệt,… Các tính Robot như: kết hợp, sử dụng hợp lý tinh hoa, nghiên cứu, sáng tạo khoa học ngành nghề khác Văn minh nhân loại chẳng có ngành khoa học tác động lẫn nhau, bổ sung lẫn thúc đẩy lẫn nhau; Văn minh nhân loại có từ ước mơ, nhờ lao động nghiên cứu sáng tạo người mà công lớn phát minh nhà khoa học Các phát minh sáng kiến phát lại tình cờ lại mang đến lợi ích lớn lao cho nhân loại Con người ngày đưa mơ ước cao hơn, xa hơn; nhờ thiết bị mới; nhờ kiến thức khoa học có Các trang thiết bị nhà khoa học chế tạo mang lại lợi ích thiết thực, công cụ phục vụ đắc lực cho lợi ích cho người Ngành khoa học kỹ thuật chế tạo điều khiển Robot đời không nguyên do, mục đích, lợi ích quy luật Ngành kỹ thuật nghiên cứu chế tạo điều khiển Robot ngành khoa học liên quan đến nhiều phạm trù kiến thức nhiều ngành khoa học khác Trong số dễ nhận thấy ngành học, khí chế tạo xác, kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin điều khiển học Những thành tựu khả áp dụng vào ngành khoa học khác ngày đa dạng mang lại thành GVHD:TS Nguyễn Như Anh ThS Hồ Trung Mỹ Trang ii HVTH:KS Phạm Trí Tài Luận văn Thạc Só Tóm tắt nội dung-Lời nói đầu tích cực Chúng mang lại lợi ích thiết thực người Trong nhiều năm qua, Robot thiết bị thiếu sản xuất công nghiệp đại lý do: chi phí vận hành robot rẽ hiệu nhiều so với chi phí dành cho người lao động thực chức Với thao tác lặp lặp lại, robot cho thấy khả ưu việt mình, chúng có khả làm việc cách xác, tốc độ thao tác nhanh, độ xác cao đặc biệt mệt mỏi nhàm chán Ngoài ra, nơi mà môi trường làm việc có tính độc hại cao, nguy hiểm, độ rủi ro cao giải pháp dùng Robot tỏ thích hợp, hiệu nhanh chóng Tuy nhiên, người phải nghiên cứu nhiều để chế tạo Robot thông minh, linh hoạt người Đa số Robot tỏ hiệu với số công việc xác định Hy vọng rằng, với tương lai không xa, với phát triển phát minh công nghệ người ngày chế tạo máy, Robot có khả suy nghó, thông minh linh hoạt Trong năm gần đây, ngành kỹ thuật Robot thật bộc lộ tiềm to lớn hấp dẫn để nghiên cứu chế tạo, ứng dụng chúng vào công nghiệp sống Những tiềm phải nhanh chóng nghiên cứu ứng dụng cho hiệu nhất, mang lại lợi ích thiết thực Chắc chắn rằng, ngành kỹ thuật đầy tiềm hứa hẹn mang lại nhiều đổi thay ảnh hưởng mang tính tích cực đến nghiên cứu ứng dụng người thời gian tới Tiềm sức hấp dẫn ngành kỹ thuật Robot thật hút Việc áp dụng kỹ thuật vào nghiên cứu xây dựng ứng dụng Robot áp dụng vào sản xuất đời sống vấn đề thiết thực Phần trình bày Luận Văn Tốt Nghiệp bao gồm nội dung sau Chương 1: Tổng quan robot - ứng dụng robot - mục tiêu nghiên cứu đề tài Chương 2: Các định nghóa robot - cấu trúc động học robot Chương 3: Nguồn dẫn động cho hoạt động robot Chương 4: Linh kiện quang & Siêu Âm Chương 5: Lý thuyết truyền động_Động lực học robot Chương 6: Tổng quan linh kiện sử dụng Chương 7: Thiết kế chế tạo & điều khiển Mobile Robot Chương 8: Kết hướng phát triển đề tài GVHD:TS Nguyễn Như Anh ThS Hồ Trung Mỹ Trang iii HVTH:KS Phạm Trí Tài Lưu đồ chi tiết điều khiển Robot Arm (tiếp theo) A Thực thi Base_Right Base Left Yes A’' No B’' Không làm Shoulder Up No C’' Yes Shoulder Down No D’' Yes No E’’ Yes Shoulder_Down Elbow Down No F’’ Yes Thực thi Base_ Right Thực thi Base_ Right Elbow_Up Thực thi Base_Right Thực thi Base_Right Shoulder_Up Elbow Up Wrist Left No G’' Yes Thực thi Base_ Right Wrist_Left Elbow_Down Wrist Right No H’' Yes Gripper Close No I’’ Yes Thực thi Base_ Right Gripper_Close Thực thi Base_ Right Wrist_Right Gripper Open No Yes Thực thi Base_ Right Gripper_Open B Thửùc thi Shoulder_Up Aă Base Left Yes No Shoulder_Up Base_Left Bă Shoulder Up No Yes Thửùc thi Shoulder_Up Că Shoulder Down No Yes Khoõng laứm gỡ caỷ Dă Elbow Up No Eă Yes Thửùc thi Shoulder_Up Elbow_Up Elbow Down No Yes Thửùc thi Shoulder_Up Elbow_Down Fă Wrist Left No Yes Gă Thửùc thi Shoulder_Up Wrist_Left Wrist Right No Yes Thửùc thi Shoulder_Up Wrist_Right Hă Gripper Close No Yes Thửùc thi Shoulder_Up Gripper_Close Iă Gripper Open No Yes Thực thi Shoulder_Up Gripper_Open Hình 7.4.1.a Lưu đồ chi tiết điều khiển Robot Arm (tiếp theo) GVHD:TS Nguyễn Như Anh ThS Hồ Trung Mỹ Trang 150_B HVTH:KS Phạm Trí Tài Các trường hợp lại C, D, E, F, G H I tương tự lưu đồ Điểm lưu ý tên khớp giống tên ký tự đầu lại khác ký tự sau không thực thi tác vụ (tránh tượng ngắn mạch) ƒ Lưu đồ chi tiết điều khiển Robot Arm (tiếp theo) A’ Các phím ấn đồng thời (≥ phím bàn phím ấn lúc) No Yes Không làm Hình 7.4.1.c Lưu đồ chi tiết điều khiển Robot Arm (tiếp theo) Tương tự trường hợp A’, trường hợp lại có ngõ laø B’, C’, D’, E’, F’, G’, H’, I’; A, B, C, D, E, F, G, H, I; Aă, Bă, Că, Dă, Eă, Fă, Gă, Hă, Iă nhử treõn lưu đồ (các trường hợp lở ấn lúc đồng thời nhiều phím) chương trình không làm GVHD:TS Nguyễn Như Anh ThS Hồ Trung Mỹ Trang 150_C HVTH:KS Phạm Trí Tài 7.4.1.d Chế độ manual (Manual Mode) ‘cài đặt máy tính’ QUÉT PHÍM Xem xét phím ấn Có phím ấn thực thi tác vụ Base Left No Base Right Yes Yes Thực Thi Base_Left Base_Right Thực Thi No Shoulder Up No Ye Thực Thi Shoulder_Up Shoulder Down No Elbow Up Yes No Yes Elbow Down Yes Thực Thi Shoulder_Down Thực Thi Elbow_Up STOP EXIT No No Yes Thực Thi Elbow_Down Wrist Left No Yes Thực Thi Wrist_Left Wrist Right No Yes Thực Thi Wrist_Right Gripper Close No Gripper Open Yes Thực Thi Gripper_Close No Yes Thực Thi Gripper_Open No Yes Dừng điều khiển Clear Printer Port End GVHD:TS Nguyễn Như Anh ThS Hồ Trung Mỹ Hình 7.4.1.d: Lưu đồ điều khiển cánh tay (Manual Mode) ‘MÁY TÍNH PC’ Trang 150_D HVTH:KS Phạm Trí Tài 7.4.1.e Sơ đồ khối điều khiển Xe Robot ‘Lập trình AT89C51’ Chạy tới No Chạy lùi No E No A Chạy tới B’ Yes No C’ Không làm SW_hành trình_trái No Quay Trái Yes E Quay Trái No Yes Thực thi Chạy lùi Quay trái Trang 150_E No Quay Phải Yes D’ E Quay Phải No Yes E Thực thi Chạy tới Cấm quay trái No Yes Thực thi Chạy lùi Quay phải SW_hành trình trái E SW_hành trình_trái E’’ No SW_hành trình_phải Yes D Thực thi Chạy tới Quay phải Thực thi Chạy tới Quay trái No Yes C Yes E Không làm No Yes B Chạy lùi Quay Phải Yes A Thực Thi Chạy tới No Quay Trái Yes Yes GVHD:TS Nguyễn Như Anh ThS Hồ Trung Mỹ Vòng lặp QUÉT PHÍM Thực thi Chạy lùi Cấm quay trái No Yes Thực thi Chạy tới Cấm quay phải No Yes SW_hành trình phải F’’ SW_hành trình_phải No Yes Thực thi Chạy lùi Cấm quay phải HVTH:KS Phạm Trí Tài 7.4.3 Chế độ huấn luyện (teaching mode) Tập mờ >> xây dựng ràng buộc cho hệ Bắt đầu nhập liệu cần điều khiển (lần 1) No Base Left No Base Right Shoulder Up Yes Yes Lưu liệu cần điều khiển Base_Left No Shoulder Down Elbow Up Yes Yes B A No Nhập liệu (vòng lập nhận dạng, chọn , phân loại tính toán liệu) No Elbow Down Yes Nhận dạng phân loại liệu (vòng lập if … then để lựa chọn liệu) Wrist Left Yes D C No NHẬP DỮ LIỆU (PHỤC VỤ YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN) E Wrist Right Yes No Yes F No Pause No No Gripper Open Yes G Các liệu không hợp lệ Gripper Close H No Yes I No Yes Dữ liệu dạng số No Lưu liệu tạm dừng điều khiển Báo lỗi Yes Báo lỗi J Yes No Thời gian (s) No Yes Lưu lại giá trị thời gian đồng thời đổi liệu thời gian tương ứng với góc quay khớp Base_Left theo độ radian Kết thúc việc nhập liệu cần điều khiển (lần 1) GVHD:TS Nguyễn Như Anh ThS Hồ Trung Mỹ Góc quay (độ) góc mở tay gấp (mm) No Yes Lưu lại giá trị góc quay (độ) đồng thời đổi liệu góc quay (độ) liệu thời gian radian tương ứng với khớp xoay Base_Left Góc quay (radian) góc mở tay gấp (mm) Yes Lưu lại giá trị góc quay (radian) đồng thời đổi liệu góc quay (radian) liệu thời gian độ tương ứng với khớp xoay Base_Left Trang 152_A Vòng lập if … then để lựa chọn liệu>> Các liệu hệ “các trọng số, thông số kỹ thuật cánh tay” >> tính toán lại để làm tương thích với yêu cầu hệ thống HVTH:KS Phạm Trí Tài „ CHẾ ĐỘ HUẤN LUYỆN (TEACHING MODE) (tiếp theo) A Lưu liệu cần điều khiển Base_Right Dữ liệu dang số No Báo lỗi Tập mờ Yes Thời gian (s) No Yes Lưu giá trị thời gian đồng thời đổi liệu thời gian tương ứng với góc quay khớp Base_Right theo độ radian GVHD:TS Nguyễn Như Anh ThS Hồ Trung Mỹ Góc quay (độ) góc mở tay gấp (mm) No Góc quay (radian) góc mở tay gấp (mm) Yes Yes Lưu lại giá trị góc quay (độ) đồng thời đổi liệu góc quay (độ) liệu thời gian radian tương ứng với khớp xoay Base_ Right No Lưu lại giá trị góc quay (radian) đồng thời đổi liệu góc quay (radian) liệu thời gian độ tương ứng với khớp xoay Base_Right Vòng lập if … then để lựa chọn liệu>> Các liệu hệ “các trọng số, thông số kỹ thuật cánh tay” >> tính toán lại để làm tương thích với yêu cầu hệ thống Trang 152_B HVTH:KS Phạm Trí Tài „ CHẾ ĐỘ HUẤN LUYỆN (TEACHING MODE) (tiếp theo 7.4.3) NHẬP DỮ LIỆU Lấy nội dung ô nhớ huấn luyện Giờ Tập mờ No Yes Phút No Khoảng thời gian biến cố Yes Yes No Độ Yes Lưu liệu nhập Lưu liệu nhập Đổi giây Đổi giây Radian No Yes Đổi giây tương ứng với khớp điều khiển Đổi giây tương ứng với khớp điều khiển Thời gian (s) No Lưu liệu nhập >> dùng thuật toán tính thời gian đổi liệu nhập → giây No Khoảng thời gian chờ &thời gian thực thi No Yes Lưu liệu nhập >> so sánh với hệ thống PC → điều khiển & đổi liệu nhập → giây Xây dựng ràng buộc >> tính toán lại trọng số cho tương thích yêu cầu tập mờ Yes Đổi giây tương ứng với khớp điều khiển Σ thời gian liệu Tính toán - Số lần phải thực thi - Thời gian cần thực thi khớp nhập Đưa nội dung liệu vào trình thực thi huấn luyện Xử lý liệu thực thi Vòng lập if … then để lựa chọn liệu >> Các liệu hệ “các trọng số, thông số kỹ thuật cánh tay” >> tính toán lại để làm tương thích với yêu cầu hệ thống GVHD:TS Nguyễn Như Anh ThS Hồ Trung Mỹ Trang 152_B End HVTH:KS Phạm Trí Tài THỰC THI DỮ LIỆU HUẤN LUYỆN (tiếp theo 7.4.3) Quét liệu lần thứ I (ô nhớ lưu đầu tieân) Base Left No Yes Base Right A No Yes Shoulder Up B No Yes Shoulder Down C Quét lấy nội dung liệu huấn luyện >>“Thực thi điều khiển theo nội dung huấn luyện” No Yes Elbow Up D No Lấy tất nội dung chứa ô nhớ liệu nhập >> đưa liệu vào hàm xuất liệu tương ứng với khớp quay Base_Left >> thực thi tác vụ Base_Left theo nội dung liệu nhập vào No Elbow Down Yes E Nhận vào số chu kỳ cần thực thi & khởi tạo vòng lặp Yes Wrist Left F Yes J Yes Wrist Right G No Yes Gripper Close H No Yes Gripper Open I No Yes Điều khiển theo tập lệnh ràng buộc “điều khiển thích nghi” Ngỏ điều khiển, liệu tương ứng với tín hiệu điều khiển >> ngõ điều khiển (thuật thi theo tập lệnh if… then) No Pause No Kết thúc thưc thi liệu lần thứ I Quét liệu lần thứ II (ô nhớ lưu laàn 2) Base Left Yes No Base Right No Shoulder Up Yes A Lấy tất nội dung chứa ô nhớ liệu nhập >> đưa liệu vào hàm xuất liệu tương ứng với khớp quay Base_Left >> thực thi tác vụ Base_Left theo nội dung liệu nhập vào J’ No Yes B Shoulder Down No Elbow Up Yes C No Elbow No Down Yes E’ D Pause Yes Wrist Left No Wrist Right Yes F’ G Yes No Gripper Close H No Gripper Open No Yes Yes I’ No Yes Thực thi liệu người huấn luyện mong muốn Kết thúc thưc thi liệu lần thứ II Lấy tất nội dung chứa ô nhớ liệu nhập >> đưa liệu vào hàm xuất liệu tương ứng “hàm PAUSE” >> Tạm dừng thực thi tác vu theo nội dung liệu nhập vào K GVHD:TS Nguyễn Như Anh ThS Hồ Trung Mỹ Trang 153_A HVTH:KS Phạm Trí Tài „ THỰC THI DỮ LIỆU HUẤN LUYỆN (tiếp theo 7.4.3) Quét liệu lần thứ N (kết thúc chu kỳ) Phân loại nhận dạng đối tượng điều khiển No Base Left Yes A" No Base Right Shoulder Up Yes No Shoulder Down Yes Yes C" D" B" Pause Yes J" No No Elbow Up No Yes E" Elbow Down No Yes F" Wrist No Left Wrist Right No Yes Yes G" H" Gripper Close Yes I" Gripper Open No Yes Lấy tất nội dung chứa ô nhớ liệu nhập (đúng Gripper Open thứ tự) >> đưa liệu vào hàm xuất liệu tương ứng với tay gấp Gripper Open >> thực thi tác vụ Gripper Open Điều khiển theo tập lệnh ràng buộc “điều khiển thích nghi” Ngỏ điều khiển, liệu tương ứng tín hiệu điều khiển >> điều khiển ngõ tương ứng (thuật thi theo tập lệnh if… then) Quét liệu lần I >> chu kỳ No End Program Yes Clear PrinterPort Kết thúc thực thi liệu lần thứ N (kết thúc chu kỳ) Hình 7.4.3 Giải thuật thực thi liệu huấn luyện GVHD:TS Nguyễn Như Anh ThS Hồ Trung Mỹ No Trang 153_B End HVTH:KS Phạm Trí Tài „ Chế độ hỗ trợ người sử dụng (khảo sát thông số kỹ thuật Robot Arm (cánh tay máy)) QUÉT PHÍM Xem xét phím ấn Nếu ấn thực thi tác vu,ï đồngthời cập nhật lại thông số hoạt động cánh tay Base Left No Base Right Yes Yes Lưu liệu thời gian & xuất tín hiệu điều khiển khớp Base_Left STOP A No Shoulder No Up Shoulder Down No Elbow Up Yes B No Yes D C Elbow Down No Wrist Left No Yes Yes E F No Yes Löu liệu thời gian & xuất tín hiệu dừng điều khiển khớp Base_Left STOP No EXIT Yes Dừng điều khiển Right Yes G No Gripper Close No Gripper Open Yes Yes Lưu liệu thời gian & xuất tín hiệu điều khiển Gripper_Close STOP No H No Yes Yes Reset ngỏ >> thoát Lưu thời gian & xuất tín hiệu dừng điều khiển khớp Gripper_close Tính toán thời gian → góc quay (độ, radian) tương ứng với khớp quay Gripper_close Tính toán thời gian → góc quay (độ, radian) tương ứng với khớp quay Base_Left GVHD:TS Nguyễn Như Anh ThS Hồ Trung Mỹ No Wrist Trang 153_C HVTH:KS Phạm Trí Tài Luận văn Thạc Só Một số hình ảnh Mobile Robot (thiết kế cứng) MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ MOBILE ROBOT (PHẦN THIẾT KẾ CỨNG) Giao tiếp điều khiển Robot Arm dùng máy tính PC (manual mode, auto mode, teaching mode) Giao tiếp điều khiển Robot Arm dùng thiết bị điều khiển từ xa (máy thu/ phát) vô tuyến GVHD:TS Nguyễn Như Anh ThS Hồ Trung Mỹ Trang 176 HVTH:KS Phạm Trí Tài Luận văn Thạc Só Một số hình ảnh Mobile Robot (thiết kế cứng) Điều khiển Robot Arm (bàn phím) Điều khiển Robot Arm (công tắc khí) GVHD:TS Nguyễn Như Anh ThS Hồ Trung Mỹ Trang 177 HVTH:KS Phạm Trí Tài Luận văn Thạc Só Một số hình ảnh Mobile Robot (thiết kế cứng) Dùng thiết bị điều khiển từ xa (điều khiển xe Robot) Dùng bàn phím để điều khiển hoạt động xe Robot GVHD:TS Nguyễn Như Anh ThS Hồ Trung Mỹ Trang 178 HVTH:KS Phạm Trí Tài BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ë CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc Ë LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: PHẠM TRÍ TÀI Phái: Nam Ngày tháng năm sinh: 13 – 05 –1974 Nơi Sinh: Bình Dương Địa liên lạc: 67 – Hưng Phước – Hưng Định – Thuận An – Bình Dương QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Từ 1993 – 1998 : Sinh viên trường Đại học Bách Khoa TP HCM Từ 5/1998 – 1/1999: Đào tạo chuyên môn kỹ thuật sư phạm Singapore Từ 2001 - 2003: Sinh viên cao học (khóa 12) ngành kỹ thuật Vô Tuyến – Điện Tử trường Đại Học Bách Khoa TP HCM QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC Từ 5/1998 – 4/2003: Trung tâm đào tạo kỹ thuật Việt Nam - Singapore (VSTTC: Việt Nam - Singapore Technical Training Center) TP HCM, ngày 24 tháng 11 năm 2003 PHẠM TRÍ TÀI ... TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ & ĐIỀU KHIỂN MOBILE ROBOT (MOBILE ROBOT? ??S DESIGN & CONTROL) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG ƒ Nhiệm vụ thực - Thiết kế, chế tạo mô hình Mobile Robot gồm xe Robot cánh tay robot có chế... tiêu nghiên cứu thiết kế, điều khiển robot có tầm quan trọng tiềm to lớn Sau nội dung phần thiết kế Mobile Robot „ Nội dung phần thiết kế Mobile Robot xây dựng dựa kết hợp thiết kế khí, điện tử... dung-Lời nói đầu THIẾT KẾ & ĐIỀU KHIỂN MOBILE ROBOT TÓM TẮT Lónh vực nghiên cứu, giảng dạy, áp dụng kỹ thuật thiết kế điều khiển robot quan tâm nhiều nhà khoa học kỹ sư Sử dụng robot giúp giải