Phần cánh tay, khâu 2 chúng em đã thiết kế khoét những lỗ để chứa ổ bi mục đích để giảm ma sát giữa trục hai khâu qui về ma sát giữa thành trong ổ bi với bi, tạo chuyển động nhẹ nhàng hơn, mềm mại hơn.
3.7. Tính tốn lực và điều kiện bền
Dựa trên bài tốn cơ học cơ bản ta có thể tính sơ bộ sau khi tính xong bài tốn động lực học thì chúng em sẽ hiệu chỉnh lại các thơng số sơ bộ này. Do đó chúng em cần tính tốn lực/moment cũng như độ dịch chuyển để xác định độ đàn hồi của cơ cấu theo hướng ngang bằng phương pháp giải tích và số. Tuy nhiên để dễ dàng thực hiện việc tính tốn thì chúng em sử dụng phần mềm CAE thương mại để tính tốn các thông số này theo phương pháp phần tử hữu hạn (FEM).
3.7.1. Tính tốn lực
Dựa vào số liệu ban đầu ta có lực nhấn đầu massage trong suốt quá trình di chuyển như sau: Lực tác động nhấn đầu massage nằm trong khoảng 15N - 20N. Cùng với chiều dài của các khâu đã đã xác định trong các phần trước. Giả sử với lúc gây ra lực trên đầu, ta xét điểm quay của động cơ là cố định, coi như một đường thẳng, đồng thời mỗi phía sẽ chịu lực tác động 20N. Sử dụng phần mềm CAE để tính tốn độ bền của cánh tay.
3.7.2. Kết quả tính ứng suất
Giá trị lớn nhất 1.843e + 005 N/mm2, giá trị nhỏ nhất 1.695e + 000 N/mm2. Trong khi đó giá trị của nhơm là 5.515e + 007 N/mm2. Từ đó ta thấy ứng suất thiết kế đáp ứng yêu cầu bền ban đầu.
24
Giá trị lớn nhất 1.000e -030 N/mm2, giá trị nhỏ nhất 4.673e - 005 N/mm2 như
hình 3.9. Từ đó ta thầy sự chuyển vị theo các trục của hệ trục Decard khơng có nhiều
tác động vào chuyển dịch của cả cơ hệ, nó khơng đóng vai trị quan trọng trong sai số của cả hệ thống.
3.8. Tính tốn cơng suất động cơ
Mỗi cánh tay robot cần 3 động cơ DC servo, với hai chuyển động quay và một chuyển động tịnh tiến, trong phần này ta sẽ tính tốn cho phần cơng suất động cơ nâng cánh tay robot cũng là động cơ tác động lực bấm (nhấn) lên cơ thể người, và đây là nơi động cơ chịu lực lớn nhất, q trình tính tốn như hình 3.10.
Cơng suất của động cơ khi di chuyển có tải bằng: P = 𝐹×𝑣
η×10−3 [kW] (3.4)
Mơmen xoắn của động cơ:
M = 10
2×𝑃
1.047×𝑛 [Nm] (3.5)
Cơng suất động cơ được lựa chọn dựa trên các thông số lớn nhất do yêu cầu đặt ra. Trong lúc hoạt động, robot chịu nhiều ảnh hưởng bởi các lực cản bên ngồi. Vì vậy, để đảm bảo cơng suất cho robot vận hành, yêu cầu về vận tốc của robot cũng như khả năng vận hành khi quá tải, chọn động cơ có cơng suất 17W, 24V có bộ giảm tốc vừa đáp ứng các yêu cầu trên như Bảng 3.4.
Bảng 3.4 Kích thước động cơ 24VDC-17W
STT Thông số Giá trị
1 Loại động cơ DC Servo hộp số vuông tự
hãm
2 Công suất (W) 17
3 Tốc độ động cơ (vòng/phút) 9000
4 Tỉ số truyền 1:180
5 Loại encoder Encoder từ
6 Số xung encoder 12
3.9. Động học robot
25
Dựa vào nền tảng của cơ cấu robot nối tiếp là cơ sở lý thuyết, nhóm đã xây dựng mơ hình cánh tay robot như một cơ chế liên kết với nhau bao gồm: các liên kết với mặt cố định các khớp nối giữa các khâu cố định, khâu chủ động và khâu bị động. Các khớp nối này bao gồm 2 khớp được nối với nhau về mặt cố định, qui ước là khớp nối 1 và 2 và các đầu cơng tác. Các đầu cơng tác này chính là nơi nhận nhiệm vụ quan trọng là thực các hoạt động gội đầu và massage trên da đầu người sử dụng. Độ dài các khâu, các góc quay đều được kí hiệu và biểu diễn như hình 3.2. Độ dài các khâu được kí hiêu là l, các góc cơ sơ để tính tốn được kí hiệu là θ. Ở đây, cánh tay robot trong trường hợp như cách tay nối tiếp nên phương pháp để tính bài toán động học là phương pháp Denavit-Hartebberg. Để dễ dàng trong việc tính tốn nhóm đã góp các đầu cơng tác thành 1 đầu cơng tác P ở giữa theo hình 3.2. Theo đó, nhóm đã xác định được bảng D-H và đặt hệ trục tọa độ Bảng 3.1 Bảng tham số D-H Khớp θ d l α 1 θ1 300 150 π/2 2 θ2 150 150 0 Từ bảng D-H và kết hợp sử dụng phần mềm hỗ trợ matlab, nhóm tìm được ma trận chuyển vị từ khớp 1 và khớp 2. T1= [ cos(t1) 0 sin(t1) 0 0 1 1 0 sin (t1) 150 × cos(t1) −cos (t1) 150 × sin(t1) 0 0 300 1 ] (3.1) T2= [ cos(t2) 0 sin(t2) 0 0 1 1 0 −sin (t2) 150 × cos(t2) cos (t2) 150 × sin(t2) 0 0 300 1 ]
Tiếp theo nhóm tính được ma trận và từ ma trận nhóm suy ra vị trí của đầu cơng tác theo θ1 , θ2 :
Px = 150*cos(t1) + 150*sin(t1) + 150*cos(t1)*cos(t2) Py= 150*sin(t1) - 150*cos(t1) + 150*cos(t2)*sin(t1) Pz= 150*sin(t2) + 300
3.10. Bài toán động học nghịch
Trong bài toán động học nghịch, vấn đề chính là đã biết vị trí của đầu cơng tác P và việc cịn lại là tìm thơng số góc xoay của θ1 , θ2
26
Như vậy, để tính tốn bài tốn động học nghịch nhóm sẽ dùng phương pháp đại số để giải và được các kết quả sau :
θ2 = atan2(sin( θ2)
cos ( θ2))
Với sin(θ2) = Pz−300
150 ; cos(θ2)= √1 − sin( θ2 )
3.11. Kết luận
Qua chương ba chúng em đã có thể được cấu hình cho robot cũng như tính tốn các phần sức bền, tính tốn và thiết kế được đầu massage cho robot. Đây là những bước đi đầu tiên trong việc xây dựng robot. Sau khi phân tích lựa chọn cơ cấu, chúng em cũng kết hợp khảo sát kích thước đầu của người Việt để xác định khơng gian hoạt động và chọn kích thước của các khâu trong cấu hình nối tiếp cầu, ngồi ra về kích thước các khâu chúng em cũng đã giả lập và chạy vịng lặp các kích thước để có thể tìm ra được một kích thước tốt nhất, nhằm hoạt động tốt và độ phân giải cao trong vùng hoạt động đã được chọn.
27
CHƯƠNG 4: SỬ DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO (AI) ĐỂ NHẬN DẠNG VÙNG HUYỆT MASSAGE TƯƠNG ỨNG KHẢ NĂNG TỰ PHỤC HỒI.
4.1. Giới thiệu
Trong phần này chúng em sẽ tập trung trong việc sử dụng trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence) cụ thể là Máy học (Machine Learning), Mạnh thần kinh nhân tạo (Neural Network) và logic mờ (Fuzzy Logic) để xác định các thông tin về kích thước đầu, tọa độ các điểm huyệt, với dữ liệu giới tính, độ tuổi... để đưa vào hệ thống quản lý sức khỏe của hệ thống robot massage. Việc xác định các tọa độ các điểm huyệt đều dựa trên cơ sở dữ liệu cung cấp bởi hệ thống huyệt đạo của y học cổ truyền Việt Nam. Theo tổ chức y tế Thế giới WHO công bố trong Báo cáo Danh mục châm cứu bấm huyệt Tiêu chuẩn quốc tế năm 1991 với 361 huyệt đạo truyền thống trên cơ thể người. Các huyệt này được nối liền với 12 đường kinh chính và 8 mạch kỳ kinh. Mỗi điểm có một hiệu ứng khác nhau về khí khi đi qua nó. Theo thời gian, số huyệt đạo trên cơ thể đã được nhiều nhà nghiên cứu mở rộng thêm vào bản đồ huyệt đạo trên cơ thể.
4.2. Thốn:
Thốn (Tấc ta) trong hệ thống đo lường Trung Quốc và Việt Nam đã thay đổi rất nhiều theo thời gian và chưa có một chuẩn chung nhất.
Đại khái 1 Thốn dài chừng 3,33 cm. Do đó trong châm cứu, khi lấy 1 Thốn là khoảng cách của đốt giữa ngón giữa bàn tay, vì người ta thấy dài khoảng 1 Thốn nên đặt tên đó là 1 thốn châm cứu.
Ở Việt Nam theo một cuộc điều tra cơ bản của khoa châm cứu Viện nghiên cứu Đông y (Viện y học dân tộc Hà Nội) năm 1967 cho thấy ở người Việt Nam trưởng thành cao trung bình 158 cm thì 1 thốn châm cứu = 2,1 cm (không phải dài 3,33 cm như các cách đo chiều dài khác).
Thốn trong châm cứu cũng có số đo khác nhau tùy theo từng phân đoạn của cơ thể. Vấn đề này ta có thể tham khảo thêm các tài liệu về Châm cứu để hiểu rõ hơn.
4.3. Mạng thần kinh nhân tạo:
Trước khi xây dụng một mơ hình mạng thần kinh nhân tạo thì việc phân tích và chọn ra dữ liệu đầu vào và đầu ra là điều quan trọng nhất. Điều này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả của mạng thần kinh. Ví dụ cần một mạng thần kinh nhân tạo để đưa ra dự đốn giá nhà, thì các thơng tin ảnh hưởng đến giá nhà là vị trí, diện tích, số tầng,… Những thông tin trên ảnh hưởng đến kết quả đầu ra.
28