Thiết kế và chế tạo cánh tay robot 3 bậc tự do ứng dụng trong phân loại sản phẩm bằng xử lý ảnh

Để xây dựng nền sản xuất hiện đại, chúng ta cần nhanh chóng ứng dụng và phát triển tự động hóa, nổi bật là các sản phẩm Cơ điện tử như Robot, ô tô, …Đặt biệt trong số những sản phẩm được

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: TS NGUYỄN DANH NGỌC

Sinh viên thực hiện: ĐẶNG HỮU TUYẾN

BÙI ĐĂNG QUÂN

Đà Nẵng, 2019

MỤC LỤC

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

Lời nói đầu và cảm ơn i

Lời cam đoan liêm chính học thuật ii

Mục lục iii

Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ v

MỤC LỤC 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 4

1.1 BỐI CẢNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 4

1.2 MỤC TIÊU 6

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KẾT CẤU CƠ KHÍ………16

2.1 THIẾT KẾ CÁNH TAY ROBOT 7

2.1.1 Phân tích và lựa chọn cấu trúc cánh tay robot……… 7

2.1.2 Thông số kích thước của cánh tay Robot……… 8

2.1.3 Xây dựng phương trình động học thuận……… 9

2.1.4 Quỹ đạo chuyển động của Robot trong không gian……… 12

2.1.5 Thiết kế các bộ phận của cánh tay……… 12

2.1.5.1 Cơ cấu xoay cơ cấu chấp hành……… 12

2.1.5.2 Cơ cấu hút……… 13

2.1.5.3 Tính chọn động cơ cho cơ cấu……… 13

2.1.5.4 Thiết kế 3D cho cánh tay robot 3 bậc tự do……… 14

2.2 THIẾT KẾ BĂNG TẢI 16

2.2.1 Tính chọn kích thước băng tải……… 16

2.2.2 Thiết kế 3D cho băng tải……… 17

2.2.2.1 Thiết kế khung băng tải……… 17

2.2.2.2 Gá động cơ băng tải……… 18

2.2.3 Lắp ráp băng tải……… 19

2.3 HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG 20

DUT.LRCC

2.4 MÔ HÌNH TỔNG QUAN CỦA HỆ THỐNG 20

CHƯƠNG 3:THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 22

3.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 22

3.2 CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH TRONG HỆ THỐNG 22

3.2.1 Vi điều khiển Arduino Nano ……….22

3.2.2 Driver A4988 ……… 24

3.2.3 Servo MG966R…… ……… 24

3.2.4 Cảm biến quang:……….25

3.2.5 Module giảm áp Lm2596……… 26

3.2.6 Công tắc hành trình……… 27

3.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 28

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 29

4.1 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH 29

4.2 GIỚI THIỆU VỀ XỬ LÝ ẢNH VISUAL STUDIO 30

4.2.1 Giới thiệu thư viện Emgu CV……… 30

4.2.3 Quy trình xử lý ảnh……… 31

4.2.4 Một số hàm xử lý trong Emgu Cv……… 32

KẾT LUẬN 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

CODE XỬ LÝ ẢNH : 39

CODE ARDUINO 46

DUT.LRCC

MỞ ĐẦU

Cơ điện tử là một trong những ngành kỹ thuật cao đang phát triển mạnh mẽ Robotics, là một trong những chuyên ngành kỹ thuật cơ điện tử, đang được ứng dụng rộng rãi trên thế giới, đã thu hút được nhiều sự chú ý ở nước ta Để xây dựng nền sản xuất hiện đại, chúng ta cần nhanh chóng ứng dụng và phát triển tự động hóa, nổi bật là các sản phẩm Cơ điện tử như Robot, ô tô, …Đặt biệt trong số những sản phẩm được ứng dụng rộng rải trong công nghiệp, thì robot 3 bậc tự do có tìm năng phát triển cao trong nền công nghiệp vì lợi thế cót lõi của robot 3 bậc tự do là tốc độ, chính vì vậy robot 3 bậc tự do vẫn bắt được vật thể dù băng tải không dừng điều này là một trong các lợi thế giúp tăng tốc độ của dây chuyền sản xuất.Và trên cũng là mục tiêu cót lõi của đề tài, xây dựng được mô hình robot 3 bậc tự do bắt vật thể trên băng tải dù băng tải không dừng, ngoài ra còn có thể tạo robot 3 bậc tự do thực hiện chạy theo hành trình có thể dạy học được

Để có thể xây dựng được đề tài ta cần phải nắm rõ được cơ sở lý thuyết về phương pháp phân tích, tính toán động học, động học ngược và kỹ thuật xử lý ảnh, đồng thời với các kiến thức liên quan đến tính toán thiết kế cơ khí, mạch điều khiển, lập trình vi điều khiển cũng như công nghệ máy tính mới có thể đưa những lý thuyết cót lõi thành mô hình thực tế đáp ứng được các nguyên lý hoạt động đề ra

DUT.LRCC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Bối cảnh thực hiện đề tài

Theo ước tính của Liên đoàn robot quốc tế (IRF), hiện nay trên thế giới có khoảng 50% số lượng robot được sử dụng tại châu Á (trong đó Nhật Bản chiếm 30%), 32% ở châu Âu, 16% ở Bắc Mỹ, 1% ở Australia và 1% ở châu Phi

Trong đó, robot được sử dụng trong các ngành chế tạo ôtô chiếm 33,2%, ngành unseecified chiếm 25%, ngành điện-điện tử 9,9%, ngành hoá chất + cao su + nhựa chiếm 9,4%, ngành chế tạo máy 4,3%, ngành điện tử viễn thông chiếm 2,5%, sản xuất metal chiếm 3,7%, ngành sản xuất gỗ 2,5%, và các ngành khác là 10,3%

Theo dự báo ,trên thế giới trong vòng 20 năm nữa mỗi người sẽ có nhu cầu sử dụng 1 robot như nhu cầu 1 máy tính PC hiện nay và robot sẽ là tâm điểm của một cuộc cách mạng công nghệ lớn sau internet.Với xu thế này cùng với các ứng dụng truyền thông khác của robot trong công nghiệp ,y tế,giáo dục đào tạo ,giải trí,và đặc biệt trong an ninh quốc phòng thì thị trường robot và các dịch vụ ăn theo robot sẽ vô cùng lớn

Trong nghành cơ khí, robot được sử dụng nhiều trong công nghệ đúc, công nghệ hàn, cắt kim loại, sơn, phun, phủ kim loại,tháo lắp vận chuyển phôi,lắp rắp sản phẩm

Hình 1.1: Robot hàn điểm trong nhà máy sản xuất xe hơi Ngày nay, đã xuất hiện nhiều dây chuyền sản xuất tự động gồm các máy CNC với robot công nghiệp,các dây chuyền đó đạt mức tự động hóa cao, mức độ linh hoạt

DUT.LRCC

cao Ở đây các máy robot công nghiệp được điều khiển bằng cùng một hệ thống chương trình

Ngoài các phân xưởng nhà máy, kỹ thuật robot cũng được sử dụng trong việc khai thác thềm lục địa và đại dương, trong y học, sử dụng trong quốc phòng, trong chinh phục vũ trụ, trong công nghiệp nguyên tử, trong các lĩnh vực xã hội

Hình 1.2: Robot phun thuốc sinh học

Rõ ràng khẳ năng của robot trong một số điều kiện vượt hơn khẳ năng của con người, do đó nó là phương tiện hữu hiệu để tự động hóa, nâng cao năng suất lao động, giảm nhẹ cho con người những công việc nặng nhọc và độc hại.Nhược điểm lớn nhất của robot là chưa linh hoạt như con người Trong dây chuyền sản xuất tự động, nếu có một robot bị hỏng có thể làm ngừng hoạt động của cả dây chuyền, cho nên robot vẫn luôn hoạt động dưới sự giám sát của con người

Ngày nay, Việt Nam đang là một nước công nghiệp hóa, vì vậy việc sử dụng robot trong công nghiệp là rất cần thiết để nâng cao năng suất lao động, giảm thiểu được công người và có độ chính xác cao Hiểu được tầm quan trọng của robot trong đời sống hiện nay, nên nhóm sinh viên chúng em sẽ thực hiện đề tài “ Thiết kế và chế tạo cánhtay robot 3 bậc tự do ứng dụng trong phân loại sản phẩm bằng xử lý ảnh “ với mục tiêu sẽ xây dựng lên một mô hình minh họa được cách hoạt động của một cánh tay robot trong việc phân loại sản phẩm kết hợp với phương thức xử lý ảnh trên băng tải Đây là một đề tài thiết thực vì hiện nay việc ứng dụng xử lý ảnh trong công nghiệp

để thay thế cho các cảm biến thông thường là rất quan trọng bởi độ chính xác cao hơn, phản hồi tốt, ít nhiễu và dễ dàng lập trình Ngoài ra việc vận chuyển sản phẩm trên băng chuyền cũng mang lại những lợi ích như :

- Giảm thiểu sức người lao động

- Đạt được năng suất cao, hoạt động trong một thời gian dài

- Đạt được năng suất cao, hoạt động trong một thời gian dài

DUT.LRCC

1.2 Mục tiêu

Hình 1.3: Sơ đồ khối của hệ thống

Hệ thống sẽ có những thành phần chính sau :

- Một camera chụp ảnh vật phẩm

- Một băng tải đủ dài để vận chuyển sản phẩm

- Một cánh tay robot để đưa vật vào các ô tương ứng sau khi đã phân loại

- Máy tính và bộ điều khiển trung tâm để phân tích các dữ liệu từ camera và điều khiển cánh tay robot

Bài toán đặt ra là thiết kế chế tạo mô hình cánh tay robot phân loại vật thể trên băng chuyền Vật thể có dạng hình tròn Máy tính thông qua camera sẽ thu nhận hình ảnh vật thể trên băng chuyền để xử lý cho ra các dữ liệu cần thiết về màu sắc rồi gửi cho bộ điều khiển Bộ điều khiển sẽ điều khiển các cơ cấu chấp hành bao gồm các động cơ của tay máy, động cơ của băng tải, và các động cơ khác để đưa được vật phẩm vào các ô tương ứng

Một số phần mềm để nhóm sinh viên chúng em thực hiện đồ án :

- Phần mềm Solidwork : dùng để thiết kế 3D cho hệ thống

- Phần mềm Autocad : dùng để vẽ các chi tiết 2D, sử dụng trong việc cắt mica

- Phần mềm xử lý ảnh Visual Studio : dùng để xử lý các hình ảnh gởi về từ camera

- Phần mềm Arduino : dùng để lập trình cho các cơ cấu chấp hành

DUT.LRCC

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KẾT CẤU CƠ KHÍ

Về mặt truyền động và điều khiển robot được cấu tạo từ những khối cấu trúc cơ khí hoạt động nhờ các cơ cấu tác động Về mặt kết cấu robot được chế tạo rất khác biệt nhau nhưng chúng được xây dựng từ những thành phần cơ bản như tay máy, nguồn cung cấp, bộ điều khiển Trong đó tay máy là tập hợp các bộ phận và cơ cấu cơ khí được thiết kế và hình thành các khối có chuyển động tương đối với nhau Vì vậy trong chương 2, chúng em sẽ đi thiết kế cơ khí toàn bộ hệ thống, bao gồm cánh tay robot, băng tải và các bộ phận khác Để thiết kế mô hình 2D cũng như 3D cho cánh tay robot cũng như cho băng tải và các chi tiết khác trong hệ thống, tụi em sử dụng phần mềm Solidwork và Autocad, vừa dễ thiết kế lại có nhiều chức năng hỗ trợ cho người dùng rất tiện lợi

2.1 Thiết kế cánh tay robot

2.1.1 Phân tích và lựa chọn cấu trúc cánh tay robot

Qua tìm hiểu các loại cánh tay robot thì nhóm quyết định thiết kế chế tạo cánh tay robot 3 bậc tự do tọa độ cầu RRR Đây là loại robot rất phổ biến trong công nghiệp nhờ vào những ưu điểm: ít tốn không gian, dễ dàng bố trí trong không gian làm việc,

độ khéo léo, linh hoạt cao, tầm hoạt động lớn, có thể nâng hạ tải trọng lớn Tuy nhiên

nó có nhược điểm là độ cứng vững theo phương đứng thấp, độ chính xác giảm theo tầm hoạt động Cánh tay phải đạt được kích thước, độ dài hợp lý để có thể vươn dài, gắp vật phẩm trên băng tải và đưa chúng vào các ô tương ứng

Hình 2.1: Cánh tay robot tọa độ cầu

DUT.LRCC

Hình 2.2: Cơ cấu robot 3 bậc tự do Kết cấu của cánh tay robot 3 bậc tự do như sau :

- Đế xoay robot

- Khâu chuyển động để đưa đầu hút đến vị trí cần hút vật

- Đầu hút để đưa vật thể vào hộp

2.1.2 Thông số kích thước của cánh tay Robot

Từ các mục tiêu ở chương 1, ta thiết kế được kích thước cần có của cánh tay robot 3 bậc tự do trong hệ thống để đáp ứng được yêu cầu của đề tài Cánh tay robot được cấu thành bởi các bộ phận sau:

- Tay máy là cơ cấu cơ khí gồm các khâu khớp Chúng hình thành cánh tay để tạo các chuyển động cơ bản, như là lên, xuống, xoay trái, phải

- Nguồn động lực và hệ truyền động tạo chuyển động cho các khâu của tay máy,

sử dụng động cơ bước, servo

Trong đề tài lần này, chúng em chọn vật liệu robot là mica dày 5mm vì vừa rẻ, vừa dễ gia công, lại đẹp mắt, phù hợp với yêu cầu

DUT.LRCC

Hình 2.3: Thông số kích thước của cánh tay

2.1.3 Xây dựng phương trình động học thuận

Giả sử một robot có cấu hình đã biết: độ dài các thanh nối và góc quay của các khớp hoặc độ dịch chuyển các khớp tịnh tiến Bài toán động học thuân là tính toán vị trí và hướng của cánh tay robot tương ứng với cấu hình robot xác định

Xác định các hệ tọa độ:

Ta chọn hệ tọa độ O0 như hình vẽ

DUT.LRCC

Hình 2.4: Thiết lập hệ toạ độ và các thông số cho robot

00

cossin

0

sinsin

coscos

cos

sin

cossin

sincos

sincos

d a a

00

i i i i i

i i

i i i i i i i

d C

S

S a S C C

C S

C a S S C S C

00

1 1 1 1 1

1 1

1 1 1 1 1 1 1

1

d C

S

S a S C C

C

S

C a S S C S C

01000

1

1 1 1 1

1 1 1 1

d

S a C S

C a S C

0 0

2 2 2 2 2

2 2

2 2 2 2 2 2 2

2

d C

S

S a S C C

C

S

C a S S C S C

0 0

0 0

1 0 0

0

2 2 2 2

2 2 2 2

C a S

00

3 3 3 3 3

3 3

3 3 3 3 3

3 3

3

d C

S

S a S C C

C S

C a S

S C

S C

100

0010

0001

0 0

1 0 0

0 0

1 0

0 0

1

3

3

d a

00

00

100

0

2 2 2 3 2 2

2 2 2 3 2 2

C a S d S C

3 1 1 3

0 0

0

) (

) (

1 2 2 2 3 2

2

1 1 2 2 2 3 1 2 1 1 2

1

1 1 2 2 2 3 1 2 1 1

2 1

d S a C d C

S

S a C a S d S S S C C

S

C a C a S d C S C S

C C

1 0 0 0

T p

a s n

p a s n

p a s n

z z z z

y y y y

x x x x

2.1.4 Quỹ đạo chuyển động của Robot trong không gian

Do có 3 khớp quay, và bị giới hạn bởi 2 công tắc hành trình ở 2 khớp 2 và 3 nên không gian làm việc của robot là nửa dưới của hình cầu

Hình 2.5: Không gian làm việc của robot

2.1.5 Thiết kế các bộ phận của cánh tay

2.1.5.1 Cơ cấu xoay cơ cấu chấp hành

Ở đây ta dùng phương pháp dẫn động bằng bánh răng , dễ dàng thiết kế nhưng lại kéo được lực lớn, tốc độ nhỏ, không gây rung giật, thích hợp với các cơ cấu nặng

DUT.LRCC

2.1.5.3 Tính chọn động cơ cho cơ cấu

Khối lượng lớn nhất nhất mà robot có thể làm việc là 2kg => Khối lượng lớn

nhất trên mỗi cánh tay là 2kg Từ phương trình mômen theo thời gian đã xác lập phần

tĩnh học ta tìm được mômen lớn nhất trên mỗi động cơ của cánh tay là

M=N.d/i = 2×9.81×0.18/3= 1.18 N.m

DUT.LRCC

- Chọn tốc độ động cơ n = 1000 v/p

+ô 0.995:là hiệu suất ổ lăn

+br 0.97: là hiệu suất của bộ truyền đai

trong đó:   ô br = 0.96 là hiệu suất truyền động

P = M.w =M.n.2.Π

= 0.78*1000*2*3.14 = 85 W

 Chọn động cơ thỏa n =1000 v/p và P >= 85 W

Vì tốc độ và công suất yêu cầu nhỏ nên ta ưu tiên chọn loại động cơ phổ biến trên thị

trường, có giá thành rẻ Ta chọn động cơ bước NIDEC SERVO KH42KM2R015E

Hình 2.8: Động cơ bước NIDEC SERVO KH42KM2R015E

Thông số kĩ thuật: - Kích thước mặt bích: 42x42 mm

- Chiều dài thân: 50mm

-Dòng chịu tải:1- 1.3A

-Góc bước: 1.8°/step

2.1.5.4 Thiết kế 3D cho cánh tay robot 3 bậc tự do

Nhóm sinh viên chúng em sử dụng phần mêm Solidwork để thiết kế 3D cho cánh tay robot cũng như toàn hệ thống Sử dụng phần Part để vẽ các biên dạng 3D của từng chi tiết, sau đó dùng phần Assembly để lắp ráp các chi tiết lại thành một cánh tay hoàn chỉnh Phần này cũng dùng để kiểm tra xem các mối lắp có xung đột với nhau hay không để khi ra thực tế có thể lắp nối lại dễ dàng

DUT.LRCC

Hình 2.8 : Mô hình 3D cánh tay robot Thông qua bản vẽ kích thước và bản vẽ 3D mô hình cánh tay, chúng ta xuất các chi tiết thành file 2D, sau đó đi cắt mica và về lắp cơ khí thành cánh tay robot 3 bậc tự

do hoàn chỉnh

Hình 2.9: Cánh tay robot 3 bậc tự do thực tế

DUT.LRCC

2.2 Thiết kế băng tải

2.2.1 Tính chọn kích thước băng tải

Từ kích thước cũng như vùng làm việc của cánh tay robot 3 bậc tự do, chúng em tính

chọn được kích thước của băng tải cần có như sau :

- Chọn băng tải có kích thước 1056×15

- Sử dụng động cơ DC giảm tốc 342IL – 47X có tốc độ động cơ nđc = 300 rpm

- Các bộ phận cơ khí được thiết kế với kích thước theo bản vẽ

- Tốc độ băng tải

nbt=µ = 0.525×

= 78.5 (mm/s) Trong đó: µ: hiệu suất chung của hệ thống truyền động

µ = µnt ×µtv ×µ2ol = 1×0.82×0.992 = 0.8

Hình 2.10: Kích thước của băng tải

DUT.LRCC

Động cơ băng tải :

Hình 2.11: Động cơ giảm tốc 342IL – 47X

2.2.2 Thiết kế 3D cho băng tải

2.2.2.1 Thiết kế khung băng tải

Khung băng tải ta chọn chất liệu là nhôm định hình, dễ dàng lắp ráp và tháo gỡ,

vì vậy ta có thể chỉnh sửa theo yêu cầu đề tài một cách dễ dàng hơn

Hình 2.12 : Ke góc nhôm định hình

DUT.LRCC

Các ke góc dùng để lắp các thanh nhôm lại với nhau một cách dễ dàng, không cần phải dùng đến các mối hàn Nhôm định hình cho phép tháo lắp, sửa chữa dễ dàng, không gây hƣ tổn đến vật liệu

Hình 2.13: Mô hình 3D khung nhôm băng tải

2.2.2.2 Gá động cơ băng tải

Gá động cơ đƣợc in bằng chất liệu nhựa, dễ dàng chế tạo lắp ráp, chịu đƣợc lực rung giật của động cơ

Hình 2.14: Gá động cơ băng tải

DUT.LRCC

2.2.3 Lắp ráp băng tải

Băng tải nhóm chúng em sử dụng loại cao su PVC 2mm, khó bị co giãn, không

sần sùi Áp dụng biện pháp căng đai lên khung băng tải, căng đai làm sao cho miếng

su băng tải không đƣợc căng quá làm hƣ hải động cơ, cũng nhƣ không đƣợc trùng quá

sẽ không ổn định

Hình 2.15: Cao su băng tải PVC 2mm

Từ các thiết kế trên, ta có đƣợc mô hình tổng thể của băng tải trong hệ thống :

Hình 2.16: Mô hình tổng thể của băng tải

DUT.LRCC

2.3 Hệ thống cấp phôi tự động

Đây là một hệ thống sẽ tự động cung cấp phôi lên băng tải mỗi khi có hiệu lệnh

từ vi điều khiển Mỗi khi có tín hiệu từ arduino, động cơ servo sẽ quay một góc làm

cánh tay gạt phôi trên ống nước vào băng tải.Vì vật phẩm trong hệ thống hình trụ tròn

có ф = 42 nên ta sẽ chọn ống cấp phôi hình trụ tròn có ф = 48

Hình 2.17: Hệ thống cấp phôi tự động

2.4 Mô hình tổng quan của hệ thống

Hình 2.18: Mô hình tổng quan của hệ thống

Mô hình bao gồm một băng tải, một cánh tay robot 3 bậc tự do, một hệ thống

cấp phôi tự động, hôp đen chứa camera và hai thanh điều hướng

Khi bấm nút khởi động, hệ thống cấp phôi sẽ thả phôi lên băng tải từng phôi

một, phôi đi qua sẽ được camera chụp hình lại, qua hàng loạt các thuật toán lọc, sẽ biết

DUT.LRCC

được phôi màu gì từ đó gởi các kí tự tương ứng xuống vi điều khiển để điều khiển cánh tay robot 3 bậc tự do hút vật tại vị trí đã được định sẵn ( sau khi vật được đi qua hai thanh điều hướng và dừng lại tại một điểm cố định ) sau đó thả vật vào các ô tương ứng

DUT.LRCC

CHƯƠNG 3:THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

3.1 Thiết kế hệ thống điều khiển

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống Camera chụp ảnh đối tượng cần xử lí

Máy tính(CPU) nhận dữ liệu từ bộ điều khiển và dữ liệu ảnh từ camera để tiến hành xử lý ảnh tìm ra màu sắc của vật, đồng thời cũng nhận các tín hiệu và chương trình từ người vận hành

Bộ điều khiển thực hiện việc truyền nhận dữ liệu điều khiển từ máy tính và các cảm biến để điều khiển đến các driver điều khiển động cơ để thực hiện điều khiển góc quay cho động cơ và gửi xung điều khiển servo Bộ điều khiển còn thực hiện nhận các tín hiện phản hồi của các công tắc hành trình, nút nhấn để thực hiện các chức năng được đề ra cho bộ điều khiển

Bộ điều khiển trung tâm sau khi nhận các tín hiệu về màu sắc vật phẩm từ máy tính thông qua giao tiếp UART và tín hiệu của các công tắc hành trình, sẽ điều khiển các động cơ bước và động cơ đầu hút chân không để hút và thả vật vào các ô tương ứng

Bộ điều khiển trung tâm sau khi nhận tín hiệu từ cảm biến sẽ cho động cơ băng tải dừng lại và tiếp tục quay khi cánh tay robot thực hiện xong chu trình của 1 màu Đồng thời động cơ servo sẽ hoạt động khi bộ điều khiển nhận được tín hiệu của cảm biến và cánh tay robot thực hiện gắp thả vật phẩm xong

3.2 Các thành phần chính trong hệ thống

3.2.1 Vi điều khiển Arduino Nano

DUT.LRCC

Hình 3.2: Module Arduino Nano Thông số kỹ thuật:

- Thiết kế chuẩn kích thước, chân Arduino Nano

- Firmware: Arduino Nano

- IC chính: ATmega328P-AU

- IC nạp và giao tiếp UART: CH340

- Điện áp cấp: 5VDC cổng USB hoặc 6-9VDC chân Raw

- Mức điện áp giao tiếp GPIO: TTL 5VDC

- Dòng GPIO: 40mA

- Số chân Digital: 14 chân, trong đó có 6 chân PWM

- Số chân Analog: 8 chân (hơn Arduino Uno 2 chân)

- Flash Memory: 32KB (2KB Bootloader)

3.2.2 Driver A4988

Hình 3.3: Driver A4988 A4988 là một trình điều khiển vi bước để điều khiển động cơ bước lưỡng cực có

bộ dịch tích hợp để vận hành dễ dàng Điều này có nghĩa là chúng ta có thể điều khiển động cơ bước chỉ với 2 chân từ bộ điều khiển của chúng ta hoặc một chân để điều khiển hướng quay và chân kia để điều khiển các bước

Driver cung cấp năm độ phân giải bước khác nhau: bước đủ, ½ bước, ¼ bước, 1/8 bước và 1/16 bước Ngoài ra, nó có một biến trở để điều chỉnh đầu ra hiện tại, tắt khi nhiệt độ quá cao và bảo vệ dòng điện chéo Nguồn vào của nó là từ 3 đến 5,5 V và dòng điện tối đa trên mỗi pha là 2A nếu được làm mát bổ sung tốt hoặc dòng điện liên tục 1A mỗi pha mà không cần tản nhiệt hoặc làm mát

3.2.3 Servo MG966R

Động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín Tín hiệu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này Nếu có bầt kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác Động cơ servo kết hợp cùng với cặp bánh răng giúp điều khiển góc quay của cơ cấu chấp hành theo ý muốn

Động cơ Servo MG966R là động cơ có mô men xoắn lớn, chạy mượt mà, phù hợp với những mô hình điều khiển có trọng tải lớn như cánh tay robot kim loại Động

cơ Servo MG966R được nâng cấp từ MG995 6V / 11kg, đáp ứng được tốc độ và độ chính xác cao

DUT.LRCC

3.2.4 Cảm biến quang:

Dùng để phát hiện vật thể trên băng tải, gởi tín hiệu về arduino để làm dừng băng tải, điều khiển cánh tay hút vật thể, và kích hoạt động cơ servo cấp phôi cho hệ thống



DUT.LRCC