Cánh tay máy tương tác 3 bậc tự do

LỜI CAM ĐOAN

LỜI NÓI ĐẦU

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP

1.1. Lịch sử phát triển

1.2. Sơ đồ cấu trúc chức năng của IR (Industrial Robot)

1.3. Sơ đồ cấu trúc và chức năng của robot

1.4. Cấu trúc tổng quát của IR

1.5. Giới thiệu chung về Robot và nhu cầu thực tế hiện nay. Ứng dụng robot phản hồi lực

2. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CẤU TRÚC

2.1. Dàn ý nghiên cứu

2.2. Đối tượng nghiên cứu

2.3. Tính cấp thiết của đề tài

2.4. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

2.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.6. Phương pháp nghiên cứu

2.7. Phân tích và thiết kế cấu trúc được chọn

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ROBOT

3.1. Lựa chọn mô hình động học Robot. Tính toán tỉ số truyền

4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ 3D CỦA ROBOT

4.1. Lực phân bố trên cánh tay. Tính toán thiết kế bộ truyền đai răng

4.2. Các thành phần của Robot

5. CHƯƠNG 5: CẢM BIẾN TRANG BỊ CHO ROBOT

5.1. Cảm biến moment xoắn

5.2. Kiểm tra động cơ. Cảm biến moment xoắn 1 trục

5.3. Thiết kế cơ khí và phân tích ứng suất cho cảm biến

6. CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

6.1. Sơ đồ khối điều khiển

6.2. Nguyên tác hoạt động

6.3. Thông số kỹ thuật. Vi điều khiển Master – Arduino mega 2560

6.4. Vi điều khiển Slave – Arduino uno

6.5. Vi điều khiển Slave – Arduino nano

6.6. Mạch khuyếch đại cảm biến lực – HX711

6.7. Mạch đọc encoder (dùng để xác định vị trí ban đầu các khớp)

6.8. Mạch giảm áp DC LM2596

7. CHƯƠNG 7: GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN

7.1. Động học thuận

7.2. Động học nghịch

7.3. Bộ điều khiển PID

7.4. Giới thiệu bộ điều khiển

7.5. Khâu tỉ lệ (P)

7.6. Khâu tích phân (Ki)

7.7. Khâu vi phân (Kd)

7.8. Phương pháp tìm thông số Kp, Ki, Kd

7.9. Áp dụng PID vào điều khiển vị trí động cơ

8. CHƯƠNG 8: GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN

8.1. Giao diện điều khiển

8.2. Các phím chức năng

9. CHƯƠNG 9: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

9.1. Mô hình Robot thực nghiệm

9.2. Điều khiển thực nghiệm

10. CHƯƠNG 10: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

10.1. Hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về cánh tay máy

Cánh tay máy là một trong những ứng dụng quan trọng của công nghệ robot trong sản xuất và đời sống. Đồ án 'Cánh tay máy tương tác 3 bậc tự do' được thực hiện nhằm nghiên cứu và phát triển một hệ thống robot cánh tay có khả năng tương tác với người dùng. Hệ thống này không chỉ giúp nâng cao năng suất lao động mà còn tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao hơn. Cánh tay robot được thiết kế với ba bậc tự do, cho phép thực hiện nhiều thao tác phức tạp trong môi trường làm việc. Việc sử dụng công nghệ tương tác trong thiết kế cánh tay máy giúp cải thiện khả năng điều khiển và phản hồi lực, từ đó nâng cao hiệu quả làm việc của robot.

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Trong bối cảnh công nghiệp 4.0, nhu cầu sử dụng robot trong sản xuất ngày càng tăng cao. Việc phát triển cánh tay máy có khả năng tương tác với người dùng không chỉ đáp ứng yêu cầu về năng suất mà còn giúp giảm thiểu rủi ro trong quá trình sản xuất. Đề tài này không chỉ có tính cấp thiết trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn góp phần vào việc nghiên cứu và phát triển công nghệ robot tại Việt Nam.

II. Thiết kế và chế tạo cánh tay máy

Quá trình thiết kế cánh tay máy bao gồm nhiều bước quan trọng, từ việc lựa chọn cấu trúc đến việc chế tạo các bộ phận. Cánh tay máy được thiết kế với ba bậc tự do, cho phép thực hiện các chuyển động linh hoạt và chính xác. Việc sử dụng cảm biến trong thiết kế giúp robot có khả năng phản hồi lực, từ đó nâng cao khả năng tương tác với người dùng. Hệ thống điều khiển được xây dựng dựa trên các nguyên lý kỹ thuật điều khiển, đảm bảo rằng cánh tay máy có thể hoạt động một cách hiệu quả và an toàn.

2.1. Các thành phần chính của cánh tay máy

Cánh tay máy bao gồm nhiều thành phần chính như hệ thống truyền động, cảm biến và hệ thống điều khiển. Hệ thống truyền động sử dụng các động cơ servo để thực hiện các chuyển động chính xác. Cảm biến được sử dụng để đo lường lực và vị trí, giúp robot có khả năng phản hồi nhanh chóng và chính xác. Hệ thống điều khiển được lập trình để xử lý các tín hiệu từ cảm biến và điều khiển động cơ, đảm bảo rằng cánh tay máy hoạt động theo yêu cầu của người dùng.

III. Ứng dụng và giá trị thực tiễn

Cánh tay máy tương tác 3 bậc tự do có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau như sản xuất, y tế và giáo dục. Trong sản xuất, cánh tay máy có thể thực hiện các thao tác lắp ráp, kiểm tra chất lượng sản phẩm và vận chuyển hàng hóa. Trong y tế, robot có thể hỗ trợ bác sĩ trong các ca phẫu thuật hoặc chăm sóc bệnh nhân. Đặc biệt, trong giáo dục, cánh tay máy có thể được sử dụng để giảng dạy về công nghệ robot và kỹ thuật cơ khí cho sinh viên.

3.1. Tác động đến nền kinh tế

Việc ứng dụng cánh tay máy trong sản xuất không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn giảm thiểu chi phí lao động. Công nghệ robot giúp doanh nghiệp tiết kiệm thời gian và nguồn lực, từ đó tăng cường khả năng cạnh tranh trên thị trường. Hơn nữa, việc phát triển cánh tay máy cũng tạo ra nhiều cơ hội việc làm mới trong lĩnh vực kỹ thuật cơ điện tử, góp phần vào sự phát triển bền vững của nền kinh tế.

Đồ án HCMUTE: Cánh tay máy tương tác 3 bậc tự do