TỔNG QUAN VỀ CÁNH TAY ROBOT PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC
GIỚI THIỆU
Cánh tay robot phân loại sản phẩm là một lĩnh vực quan trọng trong ngành robot công nghiệp Để hiểu rõ hơn về sự phát triển của công nghệ này, cần xem xét lịch sử hình thành và tiến bộ của robot công nghiệp từ những ngày đầu cho đến nay.
Thuật ngữ Robot xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1922 trong tác phẩm
“Rossum’s Universal Robot” của Karel Capek Trong tác phẩm nhân vật Rossum và con trai đã tạo ra chiếc máy giống con người để phục vụ cho con người
Năm 40 nhà văn viễn tưởng Nga, Issac Asimov, mô tả robot là một chiếc máy tự động, mang diện mạo con người được điều khiển bằng một hệ thần kinh khả trình Positron, do chính con người lập trình Asimov đặt tên cho ngành nghiên cứu về robot là robotics, trong đó có 3 nguyên tắc cơ bản:
Robot không được xúc phạm con người và không gây tổn hại cho con người
Hoạt động của robot phải tuân thủ các quy tắc do con người đặt ra
Các quy tắc này không được vi phạm nguyên tắc thứ nhất
Một robot cần phải bảo vệ sự sống của mình, nhưng không được vi phạm hai nguyên tắc trước
Robot là một hệ thống cơ khí-điện tử, mang lại cảm giác giống như con người nhờ vào sự xuất hiện và chuyển động của nó Thuật ngữ "robot" thường được hiểu theo hai nghĩa: robot cơ khí và phần mềm tự động Trong lĩnh vực robot, Mỹ và Nhật Bản là những quốc gia tiên phong.
Bản là những nước đi đầu thế giới về lĩnh vực này
Robot tay có khả năng thực hiện nhiều công việc khác nhau như hàn, nắm và xoay, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể Chẳng hạn, trong dây chuyền lắp ráp ô tô, cánh tay robot thực hiện các nhiệm vụ như hàn và lắp đặt linh kiện Đặc biệt, trong một số trường hợp, việc mô phỏng chính xác bàn tay con người là cần thiết, như trong các robot được thiết kế để tiến hành các công việc tinh vi hơn.
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
Sau sự xuất hiện vào năm 1922, hơn 20 năm sau, sau chiến tranh thế giới thứ
Robot đầu tiên xuất hiện tại Hoa Kỳ là loại tay máy chép hình dung trong phòng thí nghiệm vật liệu phóng xạ Vào những năm 1950, bên cạnh tay máy chép hình cơ khí, đã có sự ra đời của tay máy chép hình thủy lực điện tử.
Chiếc robot công nghiệp được đưa vào ứng dụng đầu tiên Năm 1961 ở một nhà máy ô tô của General Motors lại Trenlon New Jerscy Hoa Kỳ Năm 1967
Nhât Bản mới nhập chiếc robot công nghiệp đấu tiên từ Công ty AMF của Hoa Kỳ
(American Machine and Foundry Company)
Vào năm 1990, hơn 40 công ty Nhật Bản, bao gồm Hitachi và Mitsubishi, đã giới thiệu nhiều loại robot nổi tiếng ra thị trường quốc tế Từ những năm 70, nghiên cứu về việc nâng cao tính năng của robot đã chú trọng đến việc lắp đặt các cảm biến ngoại tín hiệu để nhận biết môi trường làm việc Tại Đại học Tổng hợp Stanford, các nhà nghiên cứu đã phát triển robot lắp ráp tự động điều khiển bằng máy vi tính dựa trên thông tin từ cảm biến lực và thị giác Trong thời gian này, công ty IBM cũng đã chế tạo robot với cảm biến xúc giác và cảm biến lực, được điều khiển bằng máy tính để lắp ráp các máy in với 20 cụm chi tiết.
Theo Viện Kỹ Thuật Robot của Hoa Kỳ, robot được định nghĩa là một loại tay máy đa chức năng, có khả năng thay đổi chương trình làm việc để thực hiện các thao tác sản xuất Mặc dù nhiều tài liệu nhấn mạnh tiêu chí điều khiển bằng máy tính, nhưng phân loại robot công nghiệp theo tiêu chuẩn Nhật Bản (JISB 0134-1979) cũng bao gồm nhóm tay máy điều khiển bằng tay.
Theo tiêu chuẩn ISO, robot công nghiệp được định nghĩa là một tay máy đa mục tiêu với nhiều bậc tự do, dễ dàng lập trình và điều khiển, phục vụ cho việc tháo lắp phôi, dụng cụ và các vật dụng khác Tuy nhiên, định nghĩa này chưa hoàn toàn đầy đủ và thỏa đáng.
Robot công nghiệp là thiết bị tự động linh hoạt, có khả năng bắt chước các chức năng lao động của con người trong ngành công nghiệp Chúng có thể thực hiện từ những công việc đơn giản đến những nhiệm vụ phức tạp, tùy thuộc vào yêu cầu của từng loại hình công việc Mức độ hiệu quả trong việc bắt chước các chức năng lao động của con người cũng là một yếu tố quan trọng trong thiết kế và ứng dụng của robot công nghiệp.
PHÂN LOẠI ARM ROBOT
Robot Cartesian hay còn gọi là Robot Gantry (tọa độ DECAC) là một loại robot được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như chọn và đặt công việc, ứng dụng sealant, lắp ráp, xử lý máy công cụ và hàn hồ quang Robot này có thiết kế với cánh tay ba khớp lăng trụ và trục khớp, mang lại khả năng linh hoạt và chính xác trong quá trình thao tác.
Hình 2.3.1 : Robot hoạt động theo tạo độ DECAC
Robot trụ là loại robot được ứng dụng trong các hoạt động như lắp ráp, xử lý tại máy công cụ, hàn điểm và xử lý tại các máy đúc Thiết kế của robot này bao gồm một trục, tạo thành một hệ trục tọa độ, giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong các quy trình sản xuất.
Hình 2.3.2 : Robot hoạt động theo hệ tọa độ trụ Đồ án học phần 1
Robot hình cầu, hay còn gọi là Robot Polar, được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng như xử lý máy công cụ, hàn điểm, máy đúc, hàn nhiệt và hàn hồ quang Loại robot này có cấu trúc trục tạo thành hệ tọa độ cực, mang lại sự linh hoạt và chính xác trong các quá trình hàn và gia công.
Hình 2.3.3 : Robot hoạt động theo hệ tọa độ cầu
Robot SCARA được sử dụng cho các nhiệm vụ như chọn và đặt công việc, ứng dụng sealant, lắp ráp và xử lý máy công cụ Với hai khớp nối song song, robot này mang lại khả năng tuân thủ linh hoạt trong không gian làm việc.
Robot khớp nối, được sử dụng cho các hoạt động như lắp ráp, diecasting, fettling máy móc, khí hàn, hàn hồ quang và phun sơn, là loại robot có cánh tay với ít nhất ba khớp quay.
Robot mô phỏng bay là một nền tảng di động, được thiết kế để xử lý các tình huống trong buồng lái Nó bao gồm một cánh tay robot có khớp nối lăng trụ hoặc khớp quay, cho phép thực hiện các thao tác đồng thời một cách linh hoạt.
Hình 2.3.6 : Robot song song (3-PRS) Đồ án học phần 1
ỨNG DỤNG
Robot cánh tay phân loại sản phẩm theo màu được sử dụng trong các hệ thống phân loại sản phẩm có màu sắc đã biết Trong tương lai, công nghệ này có thể mở rộng để phân loại theo kích thước hoặc mã vạch, mã hiệu được cung cấp trong hệ thống.
TỔNG QUAN THIẾT BỊ VÀ PHẦN MỀM SỬ DỤNG
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ARDUINO
Hình 3.1.1: Board mạch Arduino Uno
Arduino là một bo mạch vi xử lý giúp phát triển các ứng dụng tương tác hiệu quả với nhau và với môi trường Nó bao gồm phần cứng là một bo mạch nguồn mở, được thiết kế dựa trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit hoặc ARM.
Atmel 32-bit Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau Được giới thiệu vào năm 2005, những nhà thiết kế của Arduino cố gắng mang đến một phương thức dễ dàng, không tốn kém cho những người yêu thích, sinh viên và giới chuyên nghiệp để tạo ra những nhiết bị có khả năng tương tác với môi trường thông qua các cảm biến và các cơ cấu chấp hành Những ví dụ phổ biến Đồ án học phần 1 nhiệt độ và phát hiện chuyển động Đi cùng với nó là một môi trường phát triển tích hợp (IDE) chạy trên các máy tính cá nhân thông thường và cho phép người dùng viết các chương trình cho Aduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++
Arduino là nền tảng tạo mẫu mở về điện tử, bao gồm cả phần cứng và phần mềm, cho phép người dùng lập trình và điều khiển thiết bị một cách dễ dàng Đây là một bộ điều khiển logic có thể tương tác với môi trường thông qua cảm biến và hành vi đã được lập trình Với Arduino, việc lắp ráp và điều khiển các thiết bị điện tử trở nên đơn giản hơn, đặc biệt cho những ai đam mê công nghệ nhưng không có nhiều thời gian để tìm hiểu sâu về lập trình và cơ điện tử.
Hiện nay, nhiều loại vi điều khiển được lập trình bằng ngôn ngữ C/C++ hoặc Assembly, gây khó khăn cho những ai có ít kiến thức về điện tử và lập trình Điều này trở thành rào cản cho những người muốn tạo ra sản phẩm công nghệ riêng Arduino được phát triển để đơn giản hóa thiết kế, lắp ráp linh kiện điện tử và lập trình trên vi xử lý, giúp mọi người dễ dàng tiếp cận thiết bị điện tử mà không cần nhiều kiến thức chuyên sâu và thời gian Dưới đây là những ưu điểm của Arduino so với các nền tảng vi điều khiển khác.
- Chạy trên đa nền tảng: Việc lập trình Arduino có thể thể thực hiện trên các hệ điều hành khác nhau như Windows, Mac Os, Linux trên Desktop,
- Ngôn ngữ lập trình đơn giản dễ hiểu
Arduino là một nền tảng mở, cho phép phần mềm chạy trên nó được chia sẻ và tích hợp một cách dễ dàng vào nhiều nền tảng khác nhau.
- Mở rộng phần cứng: Arduino được thiết kế và sử dụng theo dạng module nên việc mở rộng phần cứng cũng dễ dàng hơn
- Đơn giản và nhanh: Rất dễ dàng lắp ráp, lập trình và sử dụng thiết bị
- Dễ dàng chia sẻ: Mọi người dễ dàng chia sẻ mã nguồn với nhau mà không lo Đồ án học phần 1
Arduino có nhiều module được thiết kế cho các ứng dụng khác nhau Các bo mạch Arduino chủ yếu được phân loại thành hai loại: loại bo mạch chính sử dụng chip Atmega và loại bo mạch mở rộng chức năng cho bo mạch chính.
Các bo mạch chính có chức năng tương tự nhau nhưng khác biệt về cấu hình, bao gồm số lượng I/O, dung lượng bộ nhớ và kích thước Một số bo mạch còn được trang bị các tính năng kết nối như Ethernet và Bluetooth Các bo mở rộng chủ yếu nhằm bổ sung thêm tính năng cho bo mạch chính, chẳng hạn như kết nối Ethernet, Wireless và điều khiển động cơ.
Arduino là bộ não xử lý cho nhiều thiết bị từ đơn giản đến phức tạp, với khả năng thực hiện các nhiệm vụ phức tạp Một số ứng dụng nổi bật của Arduino bao gồm công nghệ in 3D, robot dò đường theo nguồn nhiệt, thiết bị nhấp nháy theo âm thanh và đèn laser, cũng như thiết bị thông báo thời gian bánh mì ra lò Arduino ngày càng được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới, chứng tỏ sức mạnh qua nhiều ứng dụng độc đáo trong cộng đồng nguồn mở.
(open-source) Tuy nhiên tại Việt Nam Arduino vẫn còn chưa được biết đến nhiều Đồ án học phần 1 ứng dụng của arduino trong thực tế:
Hình 3.1.3: Hệ thống cánh tay robot Đồ án học phần 1
Hình 3.1.1.1: Board mạch Arduino Uno
Arduino Uno là một bo mạch vi điều khiển dựa trên chip Atmega328 Nó có
Bảng mạch này có 14 chân vào ra bằng tín hiệu số, trong đó 6 chân có khả năng điều chế độ rộng xung Nó cũng bao gồm 6 chân đầu vào tín hiệu tương tự, cho phép kết nối với các bộ cảm biến bên ngoài để thu thập dữ liệu Mạch sử dụng dao động thạch anh với tần số 16MHz và có cổng kết nối USB để nạp chương trình Ngoài ra, mạch còn có chân cấp nguồn, ICSP header và nút reset Nguồn cung cấp cho Arduino có thể đến từ máy tính qua cổng USB, từ bộ nguồn chuyên dụng chuyển đổi xoay chiều sang một chiều, hoặc từ pin.
Arduino hỗ trợ kết nối qua USB hoặc nguồn điện bên ngoài, với khả năng tự động chọn nguồn cung cấp Hệ thống vi điều khiển có thể hoạt động với nguồn điện từ 6V đến 20V.
Cung cấp điện áp dưới 7V có thể khiến chân 5V không đạt 5V, làm cho hệ thống vi điều khiển không ổn định Ngược lại, nếu cấp điện áp trên 12V, bộ điều chỉnh điện áp có thể quá nóng, gây nguy hiểm cho bo mạch Do đó, phạm vi điện áp khuyến nghị nên được tuân thủ để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động.
- Chân Vin: Điện áp đầu vào Arduino khi chúng ta dùng nguồn điện bên ngoài
(khác với nguồn 5V lấy từ USB hoặc nguồn thông qua jack cắm nguồn riêng) Chúng ta có thể cung cấp nguồn thông qua chân này 25
Chân 5V trên bo mạch cung cấp nguồn cho vi điều khiển và các linh kiện khác, đồng thời cũng cấp điện cho các thiết bị ngoại vi khi chúng được kết nối.
- Chân 3,3V: Cung cấp nguồn cho các thiết bị cảm biến
- Chân GND: Chân nối đất
- Chân Aref: Tham chiếu điện áp đầu vào analog
Chân IOREF cung cấp điện áp cho vi điều khiển, cho phép shield được cấu hình đúng đọc điện áp này để chọn nguồn phù hợp hoặc kích hoạt bộ chuyển đổi điện áp, giúp hoạt động ở mức 5V hoặc 3,3V.
Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng:
Bộ nhớ Flash 32KB trên vi điều khiển cho phép lưu trữ các đoạn lệnh lập trình, trong đó một phần nhỏ sẽ được dành cho bootloader.
SRAM (Static Random Access Memory) có dung lượng 2KB, nơi lưu trữ giá trị của các biến mà bạn khai báo trong quá trình lập trình Số lượng biến bạn khai báo càng nhiều thì yêu cầu về bộ nhớ RAM càng lớn.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẢM BIẾN
Cảm biến, xuất phát từ chữ "sense" nghĩa là giác quan, hoạt động tương tự như các giác quan trên cơ thể con người Nhờ vào cảm biến, hệ thống điện và mạch điện có khả năng thu thập thông tin từ môi trường bên ngoài Điều này cho phép các hệ thống máy móc và điện tử tự động hiển thị thông tin về đối tượng hoặc điều khiển các quá trình đã được định trước, đồng thời linh hoạt thay đổi theo điều kiện hoạt động.
Cảm biến là thiết bị có chức năng nhận diện và chuyển đổi các đại lượng vật lý cũng như những đại lượng không mang tính chất điện thành các tín hiệu điện để có thể đo lường và xử lý một cách hiệu quả.
Các bộ cảm biến là thành phần thiết yếu trong lĩnh vực đo lường và điều khiển, có khả năng cảm nhận và phản ứng với các kích thích không điện Chúng chuyển đổi các đại lượng này thành tín hiệu điện và truyền tải thông tin đến hệ thống điều khiển, từ đó giúp chúng ta nhận diện, đánh giá và điều chỉnh các biến trạng thái của đối tượng một cách hiệu quả.
Hiện nay, có rất nhiều loại cảm biến được sản xuất, bao gồm cảm biến ánh sáng, cảm biến độ ẩm, cảm biến nhiệt độ và cảm biến quang.
Cảm biến có ứng dụng đa dạng và phạm vi sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, khoa học kỹ thuật, giám sát thiết bị, viễn thông, giao thông, dân dụng và quân sự.
3.2.2 Cảm biến màu sắc TCS3200:
Hình 3.2.2.1: Cảm biến màu sắc TCS3200 Đồ án học phần 1
Cảm biến màu TCS3200 là một thiết bị hoàn chỉnh, bao gồm chip cảm biến TAOS TCS3200 RGB và bốn đèn LED trắng, có khả năng phát hiện và đo lường một dải màu sắc rộng lớn Ứng dụng của TCS3200 rất đa dạng, bao gồm đọc dải thử, phân loại màu sắc, cảm biến ánh sáng xung quanh và kết hợp màu sắc, chỉ là một vài trong số nhiều khả năng của nó.
TCS3200 được trang bị một dãy bộ lọc quang với các màu đỏ, xanh lá cây, xanh dương và bộ lọc trong suốt Các bộ lọc này được phân bố đều trên toàn mảng, giúp loại bỏ sự thiên vị về vị trí giữa các màu sắc Bên trong thiết bị có bộ dao động, tạo ra đầu ra sóng vuông với tần số tỉ lệ thuận với cường độ của màu đã chọn.
- Hoạt động cung cấp duy nhất (2.7V đến 5.5V)
- Chuyển đổi độ phân giải cao sang Tần số
- Màu lập trình được và Tần số đầu ra Quy mô Toàn
- Giao tiếp trực tiếp với vi điều khiển
- S0 ~ S1: đầu ra lựa chọn lựa chọn tần số đầu ra
- S2 ~ S3: Đầu vào lựa chọn loại Photodiode
- OUT Pin: Tần số đầu ra
- OE Pin: Tần số đầu ra cho phép pin (hoạt động thấp), có thể là sắp xảy ra khi sử dụng
- Hỗ trợ điều khiển ánh sáng đèn LED
- Kích thước: 28.4 x 28.4mm Đồ án học phần 1
ĐỘNG CƠ SERVO
Servo là một loại động cơ điện đặc biệt, khác với động cơ thông thường, servo chỉ quay khi có tín hiệu điều khiển, không quay liên tục khi được cấp điện.
Servo (bằng xung PPM) hoạt động hiệu quả trong khoảng góc quay từ 0° đến 180° Mỗi loại servo có kích thước, khối lượng và cấu tạo khác nhau; ví dụ, một số loại chỉ nặng 9g, thường được sử dụng trên máy bay mô hình, trong khi những loại khác có momen lực lên đến vài chục.
Động cơ servo hoạt động dựa trên hệ thống hồi tiếp vòng kín, trong đó tín hiệu ra của động cơ được kết nối với mạch điều khiển Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được gửi về mạch điều khiển Nếu có bất kỳ trở ngại nào ngăn cản chuyển động của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ phát hiện rằng tín hiệu ra chưa đạt vị trí mong muốn Mạch điều khiển sẽ tự động điều chỉnh sai lệch để động cơ đạt được độ chính xác cần thiết.
Động cơ servo điều khiển bằng liên lạc vô tuyến, hay còn gọi là động cơ servo RC, thực chất không được điều khiển trực tiếp bằng sóng vô tuyến Thay vào đó, động cơ này kết nối với máy thu vô tuyến trên máy bay hoặc xe hơi, và nhận tín hiệu từ máy thu đó để hoạt động.
3.3.1 Động cơ RC Servo Digital RC FR1510:
Động cơ RC Servo Digital RC FR1510 có thiết kế trục xoay tương tự như servo truyền thống, rất phù hợp cho các ứng dụng trong thiết kế robot Đặc biệt, loại động cơ này sở hữu chất lượng vượt trội với bánh răng kim loại, lực kéo mạnh mẽ, khả năng xoay êm ái, không rung lắc và giữ vị trí ổn định.
- Tốc độ: 0.16s/60 o tại 4.8VDC đến 7.2VDC
- Lực kéo: 17kg/cm tại 4.8VDC đến 7.2VDC
- Dòng điện tiêu thụ: >600mA
Động cơ RC Servo 9G là một loại động cơ nhỏ gọn, phổ biến trong việc chế tạo các mô hình nhỏ hoặc các cơ cấu kéo nhẹ Với kích thước nhỏ, động cơ này rất thích hợp cho những ứng dụng không yêu cầu lực kéo lớn.
Servo 9G sở hữu tốc độ phản ứng nhanh và được trang bị động cơ RC Servo với Driver điều khiển tích hợp sẵn Điều này cho phép người dùng dễ dàng điều chỉnh góc quay của servo trong các ứng dụng khác nhau.
Lưu ý: Các bánh răng được làm bằng nhựa nên cần lưu ý khi nâng tải nặng vì có thể làm hư bánh răng
- Tốc độ hoạt động: 60 độ trong 0.1 giây
- Nhiệt độ hoạt động: 0 ºC – 55 ºC
KHUNG CÁNH TAY ROBOT
Hình 3.4.1: Khung robot phân loại sản phẩm theo màu sắc Đồ án học phần 1
GIỚI THIỆU PHẦM MỀM IDE
Hình 3.5.1: Giao diện phần mềm IDE
Môi trường phát triển tích hợp (IDE) của Arduino là ứng dụng cross-platform viết bằng Java, hỗ trợ ngôn ngữ lập trình Processing và project Wiring IDE này được thiết kế dành cho người mới bắt đầu trong lĩnh vực phát triển phần mềm, bao gồm trình soạn thảo mã với các tính năng như đánh dấu cú pháp, tự động khớp dấu ngoặc và tự động canh lề, cùng với khả năng biên dịch.
Các chương trình Arduino được phát triển bằng ngôn ngữ C hoặc C++, sử dụng thư viện phần mềm "Wiring" để đơn giản hóa các thao tác input/output Để tạo ra một chương trình vòng thực thi (cyclic executive) có thể chạy, người dùng chỉ cần định nghĩa hai hàm cơ bản.
- setup() : hàm này chạy mỗi khi khởi động một chương trình, dùng để thiết lập các cài đặt
- loop() : hàm này được gọi lặp lại cho đến khi tắt nguồn board mạch
Một chương trình cơ bản cho bộ vi điều khiển thường là điều khiển một bóng đèn LED bật và tắt Trong môi trường Arduino, bạn cần viết một đoạn mã tương ứng để thực hiện chức năng này.
Hình 3.5.2: Code sáng tắt led trên phần mềm IDE
Hầu hết các board Arduino đều có một đèn LED và điện trở kết nối giữa chân 13 và đất, điều này rất tiện lợi cho nhiều ứng dụng đơn giản Tuy nhiên, đoạn code trên không thể được một compiler C++ chuẩn nhận diện là chương trình hợp lệ, dẫn đến việc khi nhấn nút "Upload to I/O board", sẽ gặp phải vấn đề.
IDE này sẽ sao chép đoạn code vào một file tạm, bao gồm một Đồ án học phần 1 với header ở đầu và một hàm main() đơn giản ở cuối, tạo thành một chương trình C++ khả dụng.
Arduino IDE này sử dụng GNU toolchain và AVR Libc để biên dịch chương trình, và sử dụng avrdude để upload chương trình lên board
Arduino sử dụng vi điều khiển của Atmel, vì vậy có thể phát triển phần mềm cho Arduino bằng cách sử dụng môi trường Atmel, bao gồm AVR Studio hoặc các phiên bản mới hơn của Atmel Studio.
KẾT NỐI LINH KIỆN, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ LẬP TRÌNH
KẾT NỐI LINH KIỆN
4.1.1 Kết nối Servo với Arduino:
Hình 4.1.1: Kết nối Servo với arduino
Bảng 4.1.1: Kết nối servo với arduino
SERVO 1 Dây cam -7, dây đen-GND Dây đỏ -VCC
SERVO 2 Dây cam -6, dây đen-GND Dây đỏ -VCC
SERVO 3 Dây cam -5, dây đen-GND Dây đỏ -VCC
SERVO 4 Dây cam -4, dây đen-GND Dây đỏ -VCC
SERVO 5 Dây cam -3, dây đen-GND Dây đỏ -VCC
PIN GND Đồ án học phần 1
4.1.2 Kết nối Cảm biến màu sắc với Arduino:
Hình 4.1.2: Kết nốicảm biến màu sắc với arduino
Bảng 4.1.2: Kết nối cảm biến màu sắc với arduino Đồ án học phần 1
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Hình 4.2.1: Vị trí servo trên cánh tay robot
Đầu tiên, khi khởi động cánh tay robot được set về vị trí ban đầu
Động cơ Servo(sv) 1 hoạt động, làm cánh tay xoay 1 góc 180 độ đến
Khi đến vị trí làm việc 1, động cơ sv2 và sv3 hoạt động để đưa cánh tay về phía trước (vị trí làm việc 2) Đồng thời, sv4 và sv5 cũng hoạt động để đưa kẹp gắp về vị trí như hình, và kẹp gắp được mở ra nhờ vào sv5.
Khi đến vị trí làm việc thứ hai, cảm biến màu sắc sẽ được kích hoạt, cho phép phân biệt các màu đỏ, xanh lá và vàng Dữ liệu từ các màu này sau đó được gửi về Arduino để xử lý.
Khi Arduino nhận diện màu sắc từ cảm biến, nó sẽ phát tín hiệu điều khiển đến các động cơ Tùy thuộc vào màu sắc được phát hiện, cánh tay robot sẽ di chuyển sản phẩm đến các vị trí khác nhau: màu đỏ sẽ đưa sản phẩm đến vị trí 3, màu xanh lá đến vị trí 4, và màu vàng đến vị trí 5.
- Chú ý: vị trí làm việc là của động cơ, vị trí là nơi đã được xác định để cánh tay đến
Khi nhận được tín hiệu màu rồi, sv5 sẻ hoạt động kẹp chặt vật lại Sv
2 và sv3 sẻ hoạt động đưa sản phẩm lên cao(vị trí làm việc 6)
Tại vị trí làm việc 6, cảm biến của sv1 sẽ hoạt động và dựa trên màu sắc mà nó nhận được, sv1 sẽ điều chỉnh cánh tay để xoay đến các vị trí 3, 4 hoặc 5.
Khi đến các vị trí làm việc 3,4 hoặc 5 Cánh tay được đưa về phía trước nhờ động cơ sv2 và sv3(vị trí làm việc 2)
Khi đến vị trí làm việc 2, sinh viên 5 sẽ thả vật ra Sau đó, sinh viên 2 và sinh viên 3 sẽ đưa cánh tay về vị trí làm việc 6, và cuối cùng, sinh viên 5 sẽ thực hiện thao tác kẹp lại.
Đến vị trí làm việc 6 của động cơ sv2 và sv3, sv1 sẻ hoạt động đưa cánh tay đến vị trí làm việc 1
Vòng lặp bắt đầu từ vị trí làm việc 1 của các động cơ cho đến khi sản phẩm hoàn thành, trong suốt quá trình, cánh tay luôn ở vị trí làm việc chờ Khi cảm biến nhận được dữ liệu, cánh tay sẽ di chuyển đến vị trí làm việc 2.
Trước khi tắt máy nên nhấn nút Reset, động cơ sẻ về vị trí ban đầu Đồ án học phần 1
LẬP TRÌNH
Đồ án học phần 1 Đồ án học phần 1 Đồ án học phần 1 Đồ án học phần 1
Chương trình đã hoạt động thành công mà không gặp lỗi Tuy nhiên, do chỉ thực hiện trên lý thuyết, khả năng xảy ra sai sót trong thực tế vẫn có thể xảy ra Ngoài ra, độ sáng của môi trường có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của cảm biến màu sắc Đây là kết quả của đồ án học phần 1.
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 KẾT LUẬN:
5.1.1 Những nhiệm vụ đã thực hiện:
- Tìm hiểu được quá trình hình thành và phát triển của Robot
- Nghiên cứu, tìm hiểu phần cứng của đề tài
- Sưu tầm, tìm kiếm tài liệu tham khảo phục vụ cho việc nghiên cứu
- Nghiên cứu, học hỏi các phương pháp lập trình arduino
5.1.2 Những thuận lợi và khó khăn khi thực hiện đề tài:
- Được thầy và các bạn hỗ trợ hết mình
- Được tiếp xúc với môi trường năng động ở xưởng thực hành làm tăng niềm đam mê tìm tòi học hỏi
- Vì vừa nghiên cứu và phải đảm bảo việc học trên trường nên sự phân bố thời gian chưa được nhiều
- Tài liệu chủ yếu về đề tài chủ yếu là tiếng anh nên việc dịch có những chổ chưa chuẩn xác
HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
Cánh tay robot có tiềm năng phát triển đa dạng hơn trong việc phân loại sản phẩm, không chỉ dừng lại ở việc phân loại theo màu sắc mà còn có thể mở rộng sang các phiên bản phân loại theo kích thước hoặc nhiệt độ.
Ngoài việc phân loại sản phẩm đề tài này có thể phát triển thành cánh tay robot dùng để gắp linh kiện, hay hàn, cắt hay khoan…
Ngoài những hướng phát triển mà em tin tưởng mình có khả năng theo đuổi trong tương lai dựa trên kiến thức đã tích lũy, em nhận thấy cần phải nghiên cứu thêm Với sự phát triển đa dạng của robot, em mong thầy có thể cung cấp thêm thông tin và hướng dẫn để em có thể mở rộng hiểu biết của mình.
