Nghiên Cứu Cải Tiến Cánh Tay Robot 6 Bậc Tự Do Ứng Dụng Camera Gắp Vật

• Tác giả: Nguyễn Đình Dũng
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Anh Dũng
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ điện tử
• Đề tài: Nghiên cứu, cải tiến cánh tay robot 6 bậc tự do ứng dụng camera để gắp vật
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ROBOT
• 1.1. Khái niệm về robot
• 1.2. Lịch sử hình thành và phát triển
• 1.3. Một số định nghĩa của robot công nghiệp
• 1.4. Cấu trúc cơ bản của robot trong công nghiệp
• 1.5. Phân loại robot
• 1.5.1. Phân loại theo kết cấu
• 1.5.2. Phân loại theo hệ thống truyền động
• 1.5.3. Phân loại theo thế hệ
• 1.6. Ứng dụng của robot công nghiệp
• 1.6.1. Robot bốc xếp hàng hoá
• 1.6.2. Robot gắp và xếp sản phẩm
• 1.6.3. Robot đúc và rèn
• 1.6.4. Robot đánh bóng
• 2. CHƯƠNG II: THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI
• 2.1. Thực trạng của cánh tay robot
• 2.1.1. Phần điều khiển
• 2.2. Mục tiêu của đồ án
• 2.2.1. Lý do chọn đề tài
• 2.2.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.2.3. Phạm vi nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CHO CÁNH TAY ROBOT
• 3.1. Hệ toạ độ khâu và các tham số động học D - H
• 3.2. Giải thích các tham số động học D - H và ý nghĩa của chúng
• 3.3. Xác định hệ toạ độ khâu của robot và bảng D – H
• 3.4. Bài toán động học thuận (Forward Kinematics)
• 3.5. Ma trận truyền biến đổi tọa độ thuần nhất Denavit – Hartenberg các khâu
• 3.6. Thiết lập ma trận trạng thái khâu thao tác
• 3.7. Bài toán động học nghịch (Inverse Kinematics)
• 3.7.1. Sơ lược về bài toán động học nghịch
• 3.7.2. Phương pháp tính toán
• 3.7.3. Giải bài toán động học ngược
• 3.7.4. Phân tích các bộ nghiệm
• 4. CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA ROBOT BẰNG VIỆC KẾT HỢP PHẦN MỀM SOLIDWORKS VÀ MATLAB/SIMULINK
• 4.1. Giới thiệu chung
• 4.2. Phần mềm SolidWorks
• 4.3. Phần mềm MATLAB
• 4.4. Mô phỏng kết hợp MATLAB Simulink với phần mềm Solidworks
• 4.5. Mô hình hoá
• 4.6. Mô phỏng động học trên MATLAB Simulink
• 4.7. Mô phỏng quỹ đạo cánh tay robot trên MATLAB Simulink
• 4.8. CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG CÁNH TAY ROBOT 6 BẬC TỰ DO
• 4.8.1. Tổng quan về hệ thống
• 4.8.2. Bộ điều khiển
• 4.8.3. Động cơ bước và Driver điều khiển động cơ
• 4.8.4. Driver điều khiển động cơ bước
• 4.8.5. Bộ phận công tắc hành trình
• 4.8.6. Bộ truyền dẫn động
• 4.8.7. Bộ truyền đai răng khâu 1
• 4.8.8. Bộ truyền khâu 2
• 4.8.9. Bộ truyền khâu 3
• 4.8.10. Bộ truyền đai răng khâu 4
• 4.8.11. Bộ truyền khâu 5
• 4.8.12. Bộ truyền khâu 6
• 4.8.13. Giới thiệu tay gắp
• 4.8.14. Lựa chọn phần cứng
• 4.8.15. Tính toán bộ truyền
• 4.8.16. Thiết kế bộ tay gắp
• 4.8.17. Sơ đồ hệ thống và sơ đồ đấu dây cánh tay robot 6 bậc
• 4.8.18. Sơ đồ đấu dây cánh tay robot 6 bậc
• 6. CHƯƠNG VI: PHẦN MỀM VÀ LẬP TRÌNH
• 6.1. Lựa chọn ngôn ngữ và framework
• 6.2. Viết chương trình điều khiển phần cứng
• 6.3. Điều khiển động cơ bước thông qua Driver TB6600
• 6.4. Điều khiển tay kẹp (Động cơ Servo)
• 6.5. Sử dụng đa luồng
• 6.6. Giao diện điều khiển robot
• 7. CHƯƠNG VII: MỘT SỐ LÝ THUYẾT VỀ XỬ LÝ ẢNH
• 7.1. Cấu trúc chương trình xử lý ảnh
• 7.2. Đọc ảnh và hiệu chỉnh camera
• 7.3. Tiền xử lý ảnh và tìm đường viền của mặt đỉnh vật
• 7.4. Tìm tâm và góc nghiêng của vật gửi sang cánh tay robot
• 8. CHƯƠNG VIII: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
• 9. CHƯƠNG IX: KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 9.1. Phương hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về cánh tay robot 6 bậc tự do ứng dụng camera

Cánh tay robot 6 bậc tự do là một trong những công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực tự động hóa. Với khả năng thực hiện nhiều thao tác phức tạp, cánh tay robot này được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp. Việc tích hợp camera vào hệ thống giúp nâng cao khả năng nhận diện và gắp vật tự động, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất.

1.1. Định nghĩa và cấu trúc của cánh tay robot

Cánh tay robot 6 bậc tự do được thiết kế với cấu trúc linh hoạt, cho phép thực hiện các chuyển động phức tạp. Mỗi bậc tự do tương ứng với một khớp, giúp robot có khả năng di chuyển trong không gian ba chiều.

1.2. Lịch sử phát triển của cánh tay robot

Cánh tay robot đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển từ những năm 1960. Sự tiến bộ trong công nghệ cảm biến và điều khiển đã giúp cánh tay robot ngày càng hoàn thiện và ứng dụng rộng rãi hơn.

II. Vấn đề và thách thức trong cải tiến cánh tay robot

Mặc dù cánh tay robot 6 bậc tự do đã đạt được nhiều thành tựu, nhưng vẫn còn nhiều thách thức cần giải quyết. Các vấn đề như độ chính xác trong gắp vật, khả năng nhận diện hình ảnh và tốc độ xử lý vẫn là những yếu tố quan trọng cần cải tiến.

2.1. Độ chính xác trong gắp vật tự động

Độ chính xác là yếu tố quyết định trong việc gắp vật tự động. Việc cải tiến cảm biến và thuật toán điều khiển là cần thiết để nâng cao độ chính xác của cánh tay robot.

2.2. Khả năng nhận diện hình ảnh của camera

Camera đóng vai trò quan trọng trong việc nhận diện vật thể. Cần phát triển các thuật toán xử lý ảnh mạnh mẽ để cải thiện khả năng nhận diện và phân loại vật thể.

III. Phương pháp cải tiến cánh tay robot 6 bậc tự do

Để cải tiến cánh tay robot, nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và áp dụng. Việc kết hợp giữa phần mềm và phần cứng là rất quan trọng để đạt được hiệu quả tối ưu.

3.1. Thiết kế và mô phỏng động học

Mô phỏng động học giúp xác định quỹ đạo di chuyển của cánh tay robot. Sử dụng phần mềm như SolidWorks và MATLAB giúp tối ưu hóa thiết kế và kiểm tra tính khả thi.

3.2. Tối ưu hóa thuật toán điều khiển

Thuật toán điều khiển cần được tối ưu hóa để cải thiện tốc độ và độ chính xác. Việc áp dụng các phương pháp học máy có thể giúp nâng cao hiệu suất của cánh tay robot.

IV. Ứng dụng thực tiễn của cánh tay robot 6 bậc tự do

Cánh tay robot 6 bậc tự do ứng dụng camera đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Từ sản xuất công nghiệp đến y tế, cánh tay robot đang chứng tỏ giá trị của mình.

4.1. Ứng dụng trong sản xuất công nghiệp

Trong sản xuất, cánh tay robot giúp tự động hóa quy trình gắp và lắp ráp, giảm thiểu thời gian và chi phí lao động.

4.2. Ứng dụng trong lĩnh vực y tế

Cánh tay robot cũng được sử dụng trong phẫu thuật, giúp bác sĩ thực hiện các thao tác chính xác hơn và giảm thiểu rủi ro cho bệnh nhân.

V. Kết luận và tương lai của cánh tay robot 6 bậc tự do

Cánh tay robot 6 bậc tự do ứng dụng camera đang mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực tự động hóa. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến đáng kể.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ robot

Công nghệ robot đang phát triển nhanh chóng với sự hỗ trợ của trí tuệ nhân tạo và học máy. Điều này sẽ giúp cánh tay robot ngày càng thông minh và linh hoạt hơn.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu và phát triển

Nghiên cứu và phát triển là yếu tố then chốt để cải tiến cánh tay robot. Các nhà nghiên cứu cần tiếp tục tìm kiếm các giải pháp mới để nâng cao hiệu suất và khả năng ứng dụng của robot.