CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG
2.2 Tổng quan về robot tay máy thông minh
Robot tay máy là một loại robot gồm nhiều khớp chuyển động cơ học, có thể thực hiện đƣợc các chức năng tƣơng tự nhƣ tay của con ngƣời. Với khả năng hoạt động liên tục khơng nghỉ, robot tay máy đóng một vai trị rất quan trọng trong sản xuất công nghiệp. Ngày nay, robot tay máy đƣợc nghiên cứu để ứng dụng nhiều hơn trong đời sống hàng ngày [14].
Phần lớn robot tay máy sử dụng trong công nghiệp thƣờng đƣợc lập trình và điều khiển thơng qua bộ điều khiển chuyên dụng, điều này đòi hỏi ngƣời sử dụng phải đƣợc đào tạo chuyên môn để đảm bảo độ chính xác
22
cũng nhƣ sự an tồn. Do đó, việc có một cơ chế tƣơng tác dễ dàng hơn sẽ giúp robot tay máy có thể ứng dụng rộng rãi hơn trong đời sống hàng ngày. Một trong những giải pháp đƣợc nghiên cứu là ứng dụng trí tuệ nhân tạo [15].
Trong luận văn này tôi sử dụng Robot tay máy 4 bậc tự do (4-DOF) đƣợc thiết kế và chế tạo bằng phƣơng pháp in 3D đƣợc thiết kế và nghiên cứu tại UET Robotics Lab sẽ đƣợc sử dụng để kiểm chứng mơ hình trí tuệ nhân tạo nhận diện cử chỉ tay đƣợc xây dựng. Hệ thống tay máy 4 bậc tự do đƣợc cấu tạo bao gồm các phần chính dƣới đây.
Bảng 2.1. Chi tiết các linh kiện sử dụng trong tay máy 4 bậc tự do
Mô tả Hình ảnh linh kiện
Servo TD8120mg
Servo MG996R
Servo DG90
Vi điều khiển Arduino Mega 2560
23 Laptop Asus:
+ Intel(R) Core(TM) i5- 3110M CPU @
2.50GHz + RAM 8Gb
Sơ đồ kết nối hệ thống:
Hình 2.14. Sơ đồ kết nối mạch điều khiển robot
- Thiết kế robot dạng tay máy công nghiệp 4 bậc tự do:
+ Loại Robot đƣợc chọn để thiết kế là mơ hình robot cơng nghiệp 4 bậc tự do.
+ Số khâu, khớp: 5 khâu, 4 khớp.
+ Khả năng làm việc: tải trọng tối đa có thể gắp đƣợc một vật khoảng 0.1 kg.
+ Giới hạn làm việc: cao nhất 420 mm, xa nhất 340mm, gần nhất 100mm.
24
+ Góc giới hạn các khớp: Khớp 1: 0º đến 180º; Khớp 2: 40º đến 140º; Khớp 3: 0º đến 180º;
Khớp 4: 30º đến 150º; Khớp 5 (Gripper): 0º đến 90º. - Phần điều khiển:
+ Truyền động: sử dụng động cơ servo + Mạch điều khiển: Ardunio Mega 2560 + Ngơn ngữ lập trình: ngơn ngữ lập trình C
+ Thiết kế Robot trên phần mềm Solidworks: Thiết kế các khâu 1, 2, 3, 4, 5 nhƣ bảng 2.2 dƣới đây.
Bảng 2.2. Các bƣớc thiết kế tay máy 4 bậc tự do
Các bƣớc thiết kế Hình ảnh thiết kế trên phần mềm Solidworks
Khâu 1 thiết kế đế xoay
Khâu 2 thiết kế khớp nối
Khâu 3 thiết kế tay robot (bắp tay)
Khâu 4 thiết kế tay robot (cánh tay)
Khâu 5 thiết kế Gripper
25
Hình 2.15. Mơ phỏng Robot hồn chỉnh
Hình 2.16. Tay máy 4 bậc tự do sau khi lắp ghép hoàn chỉnh (@UET Robotics Lab)
Robot tay máy 4 bậc tự do nhƣ hình 2.16 đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp in 3D sẽ đƣợc sử dụng để thực hiện tác vụ đầu ra của mơ hình tơi đề xuất. Thơng tin về tọa độ từ mơ hình tơi phát triển sẽ đƣợc truyền tới vi điều khiển Arduino Mega 2560 Rev3 thông qua giao tiếp Serial (UART). Tại đây, vi điều khiển sẽ thực hiện các bài toán động học thuận và nghịch để di chuyển tay máy. Robot tay máy sau khi thực hiện xong một lần yêu cầu sẽ tự động trở vệ vị trí (0, 0) và chờ lần yêu cầu tiếp theo.
26
CHƢƠNG 3:
ỨNG DỤNG THỊ GIÁC MÁY CÔNG NGHIỆP KẾT HỢP AI ĐIỀU KHIỂN ROBOT THEO CỬ CHỈ CON NGƢỜI