Khi nhóm bật nguồn, robot bắt đầu di chuyển và các động cơ bắt đầu quay. Lúc này cần kiểm tra xem robot có ổn định khi nó di chuyển mà không có bóng tennis, cơ chế di chuyển và có thực hiện theo yêu cầu hay không.
Thực hiện 10 lần thử chế độ này để đảm bảo mọi thứ hoạt động như mong đợi, mỗi lần là 5 phút.
NGHIỆM THÀNH
CÔNG NHÂN
1 động như mongRobot hoạt
đợi. 100% Không có lỗi
2 động như mongRobot hoạt
đợi. 100% Không có lỗi
3 động như mongRobot hoạt
đợi. 100% Không có lỗi
4 động như mongRobot hoạt
đợi. 100% Không có lỗi
5 động như mongRobot hoạt
đợi. 100% Không có lỗi
6 động như mongRobot hoạt
đợi. 100% Không có lỗi
7 động như mongRobot hoạt
đợi. 100% Không có lỗi
8 động như mongRobot hoạt
đợi. 100% Không có lỗi
9 động như mongRobot hoạt
đợi. 100% Không có lỗi
10 động như mongRobot hoạt
đợi. 100% Không có lỗi
Bảng 4.14: Kết quả kiểm tra tải tự do
4.2.2.4. Kiểm tra lúc toàn bộ tải
Khi robot bắt đầu nhặt bóng vào hộp, nó sẽ nặng hơn lúc đầu và tốn nhiều năng lượng hơn để chạy động cơ và bộ điều khiển. Do đó, mức độ xử lý của bộ điều khiển sẽ giảm xuống và động cơ hoạt động cũng vậy. Hơn nữa, sẽ có nhiều lỗi hơn xảy ra và từ đó nhóm thực hiện đã tối ưu hóa robot.
Thực hiện 5 lần thử chế độ này để đảm bảo mọi thứ hoạt động như mong đợi, mỗi lần robot chứa khoảng 5 quả bóng tennis.
LẦN THỬ NGHIỆM KẾT QUẢ TỈ LỆ THÀNH CÔNG LỖI NGUYÊN NHÂN 1 Nhiều quả bóng bịmắc kẹt trong động
cơ phóng bóng 50%
Bóng không
được thu gom cơ chế thu gomBị mắc kẹt ở
2 Bóng bị bật lại 50% được thu gomBóng không Hộp đã đầy
3 Robot nhặt bóng tựđộng 100% Không có lỗi
4 Robot nhặt bóng tựđộng 90% Không có lỗi
5 Nhiều quả bóng bịmắc kẹt trong động
cơ phóng bóng 50%
Bóng không được thu gom
Giảm tốc độ quay của động
cơ thu gom Bảng 4.15: Kiểm tra toàn bộ tải
4.3. Phân tích
Robot hoạt động gần như theo yêu cầu nhưng vẫn có một số kết quả chưa được như mong muốn.
Dụng cụ nhặt bóng có thể chạm đất.
Nguyên nhân: Khi động cơ nghiêng 25°, khối ném bóng nặng hơn và trục khớp nối với khối ném bóng hơi bị cong.
Giải pháp: Thay dụng cụ ném bóng bằng vật liệu khác nhẹ hơn và phù hợp với động cơ phóng bóng.
Động cơ phóng bóng quay liên tục.
Nguyên nhân: Nhóm thực hiện đã không tối ưu hóa kiểm soát động cơ.
Giải pháp: Nhóm sử dụng nhiều mạch điều khiển hơn để các động cơ phóng bóng bắt đầu quay khi robot di chuyển đến gần bóng.
Robot có thể phát hiện bóng tennis với độ chính xác cao.
Hình 4.11: Kết quả của bóng được phát hiện
Robot có thể phát hiện bóng gần nhất trong khung ảnh có nhiều quả bóng.
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN NỘI DUNG
+ 5.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
+ 5.2. CÁC VẤN ĐỀ CẦN QUAN TÂM
+ 5.3. CÁC LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU THÊM
5.1. Kết quả đạt được
Với những yêu cầu và mục tiêu đầu vào, qua quá trình thực hiện, nhóm nghiên cứu đã đạt được những kết quả sau:
Nghiên cứu xử lý hình ảnh:
Mục tiêu đầu tiên là thiết kế và phát triển một hệ thống nhận dạng bóng. Việc triển khai chi tiết được thể hiện từ cách thức hoạt động của robot, lưu đồ chung và phát triển phần mềm. Các giai đoạn phát triển phần mềm là lựa chọn hình ảnh đầu vào cho phép biến đổi Hough, phân đoạn màu và cuối cùng là tích hợp thành một hệ thống. Kết quả là hệ thống nhận dạng bóng thành công đã được hoàn thiện.
Mục tiêu thứ hai là có thể nhận dạng bóng. Hệ thống nhận dạng bóng được phát triển trong đề tài này có khả năng xác định các quả bóng tennis và phân biệt chúng với hầu hết các đối tượng nền. Kỹ thuật để đạt được điều này là thực hiện phân đoạn màu sắc và tìm ra các đặc tính vùng khác nhau của một quả bóng tennis.
Mục tiêu cuối cùng là có thể xác định chính xác vị trí bóng. Mục tiêu này đạt được bằng cách tìm ra vị trí trung tâm của các quả bóng tennis. Khoảng cách từ tâm bóng tennis phát hiện trên khung ảnh đến tâm khung ảnh được tính bằng tỷ lệ giữa khoảng cách thực và số pixel hiển thị trong hệ tọa độ của hình ảnh.
Thiết kế cơ khí:
- Thiết kế sơ bộ mô hình cơ khí trên phần mềm chuyên dụng Solidworks. - Mô hình đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và thẩm mỹ.
Thiết kế bộ điều khiển
Trong nghiên cứu này, thiết bị thu thập bóng tennis tự động trong sân quần vợt được thiết kế và hoàn thiện. Các quả bóng được phát hiện thông qua xử lý ảnh và lựa chọn đường đi tốt nhất để thu thập bóng dễ dàng. Để có thể điều khiển chuyển động, nhóm sử dụng các phương trình động học của robot. Các phương trình động học này cung cấp góc đo được từ các bộ mã hóa. Bộ điều khiển góc nghiêng quyết định tín hiệu vận tốc thích hợp cho động cơ. Các bộ điều khiển được nhúng trong Arduino và Raspberry. Tham chiếu góc được xác định bằng phần mềm xử lý hình ảnh phát hiện quả bóng gần nhất và góc của nó với tâm của robot. Quy trình này tiếp tục cho đến khi tất cả các quả bóng kết thúc. Trong tương lai, có thể sẽ cải thiện về bộ điều khiển để thu thập bóng nhanh hơn và công suất nhặt bóng cao hơn.
5.2. Các vấn đề cần quan tâm
Kích thước của robot quá lớn và cồng kềnh nên khó trong việc vận chuyển robot.
Do nhóm không thể tối ưu hóa công suất và năng lượng cho robot nên thời gian sử dụng không được hiệu quả cao.
Thiếu kinh nghiệm và tính toán là nguyên nhân khiến robot hoạt động không ổn định.
Khu vực làm việc của robot không thể kiểm soát 100% do thiếu phần mềm.
Vẫn chưa có ứng dụng trên điện thoại để người dùng điều khiển robot dễ dàng và hiệu quả.
5.3. Các lĩnh vực nghiên cứu thêm
Tối ưu hóa thời gian phát hiện và nhặt bóng.
Làm ứng dụng điện thoại thông minh để kiểm soát và giám sát các thông số của robot như pin, số lượng bóng, cảnh báo nếu có bất cứ điều gì xảy ra.
Tối ưu hóa hành trình của robot. Nếu robot không thể phát hiện bất kỳ quả bóng nào sau một thời gian nhất định, nó sẽ quay trở lại vị trí bắt đầu.
Thiết kế hệ thống nhận diện bóng trong và ngoài sân khi vẫn có người đang chơi tennis.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Ryan Collier, Mohammed Adham, Perry Haldenby , Kevin Smith , “Design Report Autonomous Tennis Ball Collector”, 2009.
2. Foo Shi Wei, “Design and develop of an automated tennis ball collector and launcher robot for both able-bodied and wheelchair tennis players – ball recognition system”, 2012.
3. M.F.Ali, C.K.Lam, K.V.Chong, K.Sundaraj and W.-H.Tan, “Design and Development of Path Planning Techniques for a Tennis Ball Retriever Robot”, 2010.
4. I. Elamvazuthia, Jeffery Law, Vedpal Singh, M.K.A. Ahamed Khan, S. Parasuraman M. Balaji and M. Chandrasekaran, “Development of an Autonomous Tennis Ball Retriever Robot As an Educational Tool”, 2015.
5. Vehbi Umur Çabuk, Ahmet Kubilay Şavkan, Ramazan Kahraman, Ferdi Karaduman, Okan Kırıl , Volkan Sezer “Design and Control of a Tennis Ball Collector Robot”, 2018.
6. Sách tính toán thiết kế hệ thông dẫn động cơ khí – tập một – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển.
7. PGS Trần Hữu Quế, vẽ kĩ thuật cơ khí tập một, Vẽ kĩ thuật cơ khí tập 2, nhà xuất bản giáo dục Việt Nam.