Đang tải... (xem toàn văn)
Đoàn Lê Anh Khoa Cơ khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà NẵngTóm tắt - Trong bài báo này, chúng tôi trình bày việc thiết kế,chế tạo thiết bị điều khiển mô hình cánh tay robo
1 HỘI NGHỊ TỔNG KẾT HOẠT ĐỘNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ NHÓM SRT NĂM HỌC 2019-2020 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH CÁNH TAY ROBOT THE DESIGN AND MANUFACTURE OF EQUIPMENT TO CONTROL ROBOT – ARM MODEL SVTH: Đặng Cao Thiên1,Thân Quốc Trình1, Ngơ Văn Đạt1, Nguyễn Hữu Hùng2, Trương Văn Nhân3 1Lớp 17CDT1, Khoa Cơ khí, 2Lớp 18CDT1, Khoa Cơ khí, 3Lớp 18D1, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng GVHD: TS Đoàn Lê Anh Khoa Cơ khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng Tóm tắt - Trong báo này, chúng tơi trình bày việc thiết kế, Abstract - In this report, we present the design and chế tạo thiết bị điều khiển mơ hình cánh tay robot Trong thiết kế manufacture of equipment to control robot-arm model We use này, sử dụng cảm biến uốn – Flex Sensor gắn bending sensors- Flex sensor, which are mounted on the ngón tay găng tay để phát chuyển động Khi cảm fingers of the glove in order to detect its movement When the biến bị uốn cong, điện trở cảm biến thay đổi, để sensor's metal is bent, the resistance of the sensor changes to be phát độ cong.Thông qua cảm biến ta nhận biết able to detect the curvature Through the sensor, we easily trạng thái uốn cong ngịn tay bàn tay từ định recognize the curved state of the finger to define gestures nghĩa cử để điều khiển động robot Thanks to that we can control the the robot's engine Từ khóa - Arduino Cảm biến uốn cong, Cánh tay robot, điều Key words - Arduino Mega, Flex Sensor, Robot arm, remote khiển từ xa, bàn phím control, keyboard Đặt vấn đề Thiết kế phần cứng 4.1 Sơ đồ khối Hiện cánh tay robot tiến vượt bậc công nghiệp sản xuất, đánh dấu bước Hình 1: Sơ đồ khối ngoặc lớn thời đại công nghiệp 4.0 Cánh tay robot Trung tâm khối điều khiển Arduino Mega 2560 ứng dụng mặt đời sống như: xếp, phân có nhiệm vụ thu nhận xử lí tin hiệu truyền từ loại hàng hóa, nội trợ gia đình, cơng việc bàn phím ma trận cảm biến sau hiển thị nguy hiểm tránh tiếp xúc trực tiếp với hóa chất, …Tuy lệnh điều khiển hình LCD CNC Shield mạch nhiên giá thành robot cao, với nhận tín hiệu từ Arduino truyền cho driver điều khiển loại có chức đặc biệt Một số cánh tay robot Nhóm sử dụng Shield để điều khiển loại robot điều khiển thông qua cử tay Loại động bước thơng qua driver A4988(có jumper để robot sử dụng tác vụ đặc biệt mà điều khiển động bước theo chế độ full step, haft step, khéo léo bàn tay người đóng vai trị quan trọng 1/4, 1/8, 1/16) A4988 điều khiển DMOS cực Nhằm đặt bước chân việc thiết kế chế tạo nhỏ với chuyển đổi bảo vệ q dịng A4988 loại robot nhóm chúng em đến với định điều khiển động bước lượng cực với dòng điện thực đề tài: “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ lên đến 2A với cuộn dây Nguồn để cung cấp cho ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH CÁNH TAY ROBOT” Arduino CNC Shield lấy từ nguồn tổ ong 12V, linh kiện khác lấy nguồn từ Arduino(5V 3,3V) Tổng quan đề tài 4.2 Giới thiệu thiết bị Thiết bị giúp việc tương tác người thiết bị máy móc trở nên tự nhiên, linh hoạt hiệu Việc ứng dụng cử tay để điều khiển thiết bị kỹ thuật ứng dụng việc điều khiển thiết bị xe, robot, … đến nơi có địa hình khó khăn mơi trường nguy hiểm, nơi mà người khó thể tiếp cận Cánh tay Robot nắm thả sản phẩm theo cử tay người, đồng thời điều khiển lúc nhiều khớp nên thao tác linh hoạt Nội dung nghiên cứu Thiết kế, chế tạo thiết bị điều khiển cánh tay robot bậc tự Thông qua điều khiển thiết bị, cánh tay Robot có khả thao tác di chuyển, cầm nắm vật thể có khả chuyển động với điều khiển cử tay Đặng Cao Thiên, Thân Quốc Trình, Ngơ Văn Đạt, Nguyễn Hữu Hùng, Dương Tấn Nam 4.2.1 Vi điều khiển arduino Mega 25603 Hình 2: Arduino Mega 2560 Hình 3: Sơ đồ nối chân cảm biến uốn với Arduino Arduino Mega 2560 dòng arduino tiện dụng, đơn Các thơng số kỹ thuật: giản, lập trình trực tiếp máy tính Arduino Mega phiên nâng cấp Arduino R3 với số chân Điện áp hoạt động – 5V, hoạt động giao tiếp, ngoại vi nhớ nhiều Mạch thiết điện áp thấp kế sử dụng linh kiện tương đương với phiên hãng Arduino cc, phù hợp cho ứng dụng Nhiệt độ hoạt động -45oC – 80oC cần nhiều nhớ nhiều chân, cổng giao tiếp so Điện trở phẳng 25k với Arduino Uno Arduino Mega 2560 vi điều Phạm vi kháng uốn 45k – 125k khiển hoạt động dựa chip Atmega2560 Bao hồm: Dung sai điện trở 30% 54 chân digital(trong có 15 chân sử 4.2.3 Module NRF24L01 dụng chân PWM từ chân số – 13 chân 44 45 46) ngắt ngoài: chân (interrupt 0), chân (interrupt 1), chân 18 (interrupt 5), chân 19 (interrupt 4), chân 20 (interrupt 3), and chân 21 (interrupt 2) 16 chân vào analog (từ A0 đến A15) cổng Serial giao tiếp giao tiếp với phần cứng: Bảng 1: Vị trí chân cổng Serial Hình 5: Module NRF24L01 4.2.2 Cảm biến uốn cong2 Mạch thu phát RF NRF24L01+ 2.4Ghz sử dụng chip Hình 4: Cảm biến uốn cong truyền sóng NRF24L01+ từ hãng Nordic với Cảm biến hoạt động theo nguyên lý dải uốn, có nhiều cải tiến so với chip NRF24L01 cũ tốc độ truyền, nghĩa dải bị xoắn điện trở khoảng cách, độ nhạy, bổ sung thêm pipelines, buffers, bị thay đổi Điều đo lường với trợ giúp tính auto-retransmit tương thích ngược điều khiển với phiên cũ cách sử dụng , NRF24L01+ hoạt Cảm biến hoạt động tương tự điện trở động dải tần 2.4GHz sử dụng giao tiếp thay đổi xoắn điện trở bị thay đổi Sự SPI, khoảng cách tối đa điều khiện không vật cản thay đổi điện trở phụ thuộc vào độ tuyến tính lên đến 100m bề mặt điện trở khơng giống mức Khi cảm biến xoắn 45o giá trị điện trở Thông số kỹ thuật: khác Tương tự, senor bị xoắn đến 90o giá trị điện trở khác Điện trở bình thường trường Điện hoạt động: 1.9 – 3.6V hợp không bị uốn, điện trở tăng gấp đôi trường Truyền 100m với điều kiện trống trãi 30 – hợp bị uốn 45o, điện trở bốn lần bị uốn 90o Điện trở tăng góc tăng lên 50m nhà Tốc độ truyền liệu qua sóng: 250kbps – 2Mbps Kết nghiên cứu khảo sát HỘI NGHỊ TỔNG KẾT HOẠT ĐỘNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ NHÓM SRT NĂM HỌC 2019-2020 5.1 Găng tay điều khiển Cánh tay robot có bậc tự chuyển động linh hoạt khớp nhờ động bước, có tay kẹp để cầm, gắp vật Đánh giá hoạt động thực tế Có chế điều khiển cánh tay robot gồm: Bàn phím Găng tay Hình 6: Găng tay điều khiển Hoạt động cánh tay robot mà nhóm làm bao gồm: quay, cầm nắm, nhấc, dịch chuyển, tiến hành theo 5.1.1 Cơ chế hoạt động thao tác thông qua cảm biến bàn tay Nó lập trình mô thông qua phần mềm cài Găng tay điều khiển cánh tay robot cử đặt máy tính tay đơn giản cong duỗi ngón tay Mỗi ngón tay điều khiển khớp khác cánh tay Hoạt động găng tay để điều khiển cánh tay robot ; robot Điều khiển cánh tay Robot chuyển động, có khả cầm nắm vật thể có kích thước thơng qua 5.1.2 Điều khiển từ xa cảm biến được gắn găng tay Kết luận Trong trình thực đề tài, nhóm tác giả ln nỗ lực tâm hoàn thiện đề tài cách tốt Đề tài đạt số yêu cầu sau: Hình 7: Điều khiển từ xa Giải vấn đề điều khiển mô hình cánh tay robot chuyển động thơng qua cảm biến Thiết bị truyền nhận tín hiệu điều khiển từ gắn găng tay xa thông qua module NRF24L001 tích hợp găng tay cánh tay robot Phạm vi điều khiển 30m Cánh tay Robot chuyển động , nắm thả lên đến 100m môi trường thuận lợi – khơng sản phẩm cách nhanh chóng linh hoạt vật cản, truyền xun tường, kính… Nội dung phương pháp triển khai nghiên cứu 5.2 Mơ hình cánh tay robot ví dụ cho tốn thiết kế cánh tay Robot ứng dụng tốt cho việc hỗ trợ tăng cường sức người Thay người làm việc môi trường xấu, làm việc nặng nhọc, nguy hiểm Tuy nhiên dò thời gian làm đề tài có hạn kinh phí cịn q eo hẹp nên tài cịn số hạn chế sau Tay gắp cánh tay robot chưa nâng vật có kích thước trọng lượng lớn Cơ cấu cánh tay chưa linh hoạt, cần có can thiệp người, chưa tự động hoàn toàn Tài liệu tham khảo [1] Tác giả KS Phạm Quang Huy, Vi điều khiển ứng dụng – Arduino dành cho người tự học, NXB Thanh niên tái năm 2019 [2] https://banlinhkien.vn/goods-9929-cam-bien-flex-sensor-4-5-cam- bien-uon-cong-.html?from=rss [3] https://nshopvn.com/product/arduin-mega2560-r3-atmega16u2/ Hình 8: Cánh tay robot