ĐO GÓC NGHIÊNG VÀ ĐO ĐỘ RUNG
5.1 Sử dụng sensor gia tốc ADXL202E để đo góc nghiêng .1 Giới thiệu
5.1.2 Mô tả hệ thống
Trong phần này, một hệ thống được thiết kế sử dụng các sensor gia tốc ADXL202E gắn trên cánh tay người để đo góc nghiêng rồi đưa vào điều khiển tay máy robot dịch chuyển theo tay người. Với các ưu điểm kích thước nhỏ, khối lượng nhẹ và các đặc trưng vật lý rất tốt, sensor ADXL202E có thể đo chuyển động của tay người với một độ chính xác cao. Các sensor được gắn trên cánh tay và ngón tay của người điều khiển mà không ảnh hưởng nhiều tới hành động của người đó. Dữ liệu lối ra của sensor sẽ thể hiện vị trí và trạng thái của các phần được gắn sensor. Các vị trí đó được ánh xạ tới vị trí của các khớp nối của tay máy và vì thế có thể dùng để điều khiển các góc quay của các khớp nối theo sự chuyển động của tay người vận hành. Nếu những dữ liệu này được thu nhận, xử lý và truyền đi bằng những phần cứng và phần mềm thích hợp, hệ thống có thể điều khiển robot bắt chước điệu bộ cử chỉ của tay người vận hành ở khoảng cách khá xa.
Trong hệ thống này, chúng ta có thể sử dụng các thông tin khác từ sensor siêu âm, sensor hồng ngoại hoặc sensor thị giác (vision) sẵn có bên trong tay máy đưa ngược trở về để người điều khiển có thể nắm bắt được điều kiện xung quang vùng hoạt động của robot [25]. Hình 5.2 thể hiện sơ đồ khối của hệ thống.
Vũ Việt Hùng 71
Luận văn thạc sỹ
Trong hệ thống này, sensor là một nguồn tín hiệu cho quá trình điều khiển.
Theo dõi tín hiệu lối ra của sensor có thể phát hiện tay người chuyển động và tạo ra tín hiệu điều khiển tay máy chuyển động tương tự với sự chuyển động của tay người.
Hình 5.2 Sơ đồ khối của hệ điều khiển tay máy từ xa
Hệ thống này có thể được mô tả như sau: tay người điều khiển cố gắng chuyển động để thực hiện một nhiệm vụ được xác định trước, khi đó các sensor gắn trên tay người điều khiển đo góc nghiêng của các khớp tay và truyền về bộ phận điều khiển robot để điều khiển tay máy robot chuyển động tương ứng theo tay của người điều khiển. Tín hiệu từ lối ra của sensor được đưa tới khối vi điều khiển Basic Stamp. Tín hiệu này biểu diễn vị trí của các khớp tay của người điều khiển, qua bộ vi điều khiển để chuyển đổi thành tín hiệu số truyền qua cổng nối tiếp RS232 (cổng COM1) của PC1. Sau đó dữ liệu này được mã hóa và điều chế rồi truyền tới vùng chấp hành thông qua cổng MODEM 9xStream được nối với cổng COM2. Trên PC1 có sẵn một chương trình mô phỏng hoạt động của tay máy theo các thông số phản hồi từ tay náy robot. Ở vùng chấp hành, một bộ MODEM 9xStream khác nhận dữ liệu. Tín hiệu được đưa vào máy tính qua cổng COM1 để giải điều chế và giải mã. Sau đó đưa vào bộ điều khiển robot để điều khiển tay máy robot thông qua cổng COM2. Ở đây chúng tôi sử dụng một tay máy có 5 bậc tự do SCORBOT ER-Vplus. Ngoài ra, còn có một camera được
(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00
Luận văn thạc sỹ
gắn ở vùng chấp hành giúp người điều khiển theo dõi hoạt động của robot và các đối tượng bên trong phạm vi làm việc của robot.
Hệ thống bao gồm một số khối có đặc trưng và cách xử lý khác nhau do đó ảnh hưởng tới thời gian thực hiện nhiệm vụ. Theo quán tính của phần cơ khí bên trong sensor, nó mất một thời gian để thiết lập dữ liệu lối ra trong suốt qua trình chuyển động của sensor. Cũng có một số lý do khác như trễ do truyền tín hiệu và xử lý trong hệ thống. Sự trễ của hệ thống cũng là do sự giới hạn về thời gian xử lý dữ liệu và do hiệu ứng cổ chai trong truyền thông nối tiếp cũng như xử lý chậm trong cơ cấu chấp hành.
Hình 5.3 Vị trí của sensor gắn trên tay người ánh xạ lên các khớp của tay máy
Hai sensor gắn trên cánh tay và khuỷu tay, các trục X của sensor dọc theo chiều dài của bắp tay, tín hiệu lối ra của hai sensor này dùng để điều khiển góc quay của các khớp shoulder và elbow tương ứng trong tay máy. Sensor thứ ba được gắn lên mu bàn tay, các trục X, Y theo hướng dọc và ngang của bàn tay. Dữ liệu lối ra trên sensor thứ ba này dùng để điều khiển quay và xoay bàn kẹp của tay máy (gripper). Các sensor gắn trên ngón cái và ngón trỏ điều khiển hành động đóng mở của bàn kẹp (hình 5.2).
Tiếp theo, có một chương trình phần mềm hỗ trợ cho hệ thống và người điều khiển. Chương trình này được viết với mục đích thử nghiệm hoạt động của hệ thống.
9 Chương trình nhúng trên vi điều khiển BASIC Stamp thực hiện các nhiệm vụ sau:
Vũ Việt Hùng 73
Luận văn thạc sỹ
- Đếm xung lối ra của sensor
- Chuyển đổi tới dạng tín hiệu phù hợp với chuẩn RS232 9 Lập trình trên PC1 được viết trên LabView và Visual C++:
- Đọc dữ liệu từ cổng COM1 - Mô phỏng tay máy ảo
- Gửi lại dữ liệu tới cổng COM2 - Hiển thị ảnh nhận được từ camera.
9 Lập trình trên máy tính PC2 được viết trên ngôn ngữ ACL kèm theo với tay máy Evplus-ESHED:
- Đọc dữ liệu từ cổng COM1 và chia thành hai nhóm để điều khiển tay máy và camera.
- Tính toán chuyển đổi từ dữ liệu lối ra của sensor thành dữ liệu điều khiển các khớp nối và chuyển động của camera
- Điều khiển tay máy 5 bậc tự do qua cổng COM2