Đồ án robot song song 4 bậc tự do xử lý ảnh điều khiển Raspberry - ĐH SPKT

Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu thiết kế chế tạo robot song song 4 bậc tự do điều khiển bằng Raspberry Pi kết hợp xử lý ảnh trong dây chuyền sản xuất.

• Tác giả: Đinh Kiên Cường
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Minh Triết
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kĩ thuật Cơ điện tử
• Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo robot song song bốn bậc tự do điều khiển bằng Raspberry kết hợp xử lí ảnh ứng dụng trong dây chuyền sản xuất
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan robot song song 4 bậc tự do bằng Raspberry

Robot song song 4 bậc tự do là một bước tiến quan trọng trong cơ điện tử hiện đại. Hệ thống robot này gồm các chuỗi động học khép kín kết nối giữa đế cố định và bàn nâng di động. Khác với tay máy nối tiếp truyền thống, các động cơ của cơ cấu song song được bố trí ngay trên khung bệ tĩnh. Cấu trúc này giúp giảm thiểu đáng kể khối lượng chuyển động và lực quán tính. Do đó, cơ cấu đạt gia tốc vận hành rất cao cùng độ cứng vững cơ học vượt trội. Việc ứng dụng vi máy tính Raspberry Pi mang lại khả năng xử lý tính toán linh hoạt và tối ưu chi phí. Thiết bị này đảm nhiệm vai trò trung tâm điều khiển, nhận dạng thị giác máy tính và phân phối quỹ đạo chuyển động. Hệ thống cho phép thực hiện các thao tác định vị ba chiều kèm theo một chuyển động xoay linh hoạt tại khâu chấp hành cuối. Nhờ tích hợp thuật toán xử lý ảnh số, robot nhận diện và phân loại sản phẩm nhanh chóng. Mô hình này đáp ứng hoàn hảo các tiêu chuẩn tự động hóa khắt khe trong dây chuyền đóng gói, phân loại và lắp ráp công nghiệp tốc độ cao.

1.1. Cấu trúc động học của robot song song 4 bậc tự do

Cơ cấu robot Quattro 4 bậc tự do sở hữu bốn chuỗi động học song song độc lập. Mỗi chuỗi động gồm cánh tay chủ động gắn với động cơ và cánh tay bị động dạng thanh đôi song song. Bốn chuỗi này liên kết trực tiếp với bàn thao tác di động ở trung tâm. Thiết kế hình học này tạo nên bốn bậc tự do chuyển động gồm ba bậc tịnh tiến dọc các trục không gian và một bậc quay quanh trục thẳng đứng. Khâu chấp hành cuối duy trì độ ổn định cao nhờ tải trọng được phân bố đồng đều lên bốn nhánh động học. Toàn bộ sai số truyền động không bị tích lũy cộng dồn như ở các cánh tay máy nối tiếp Puma thông thường. Hệ thống đảm bảo độ lặp lại vị trí chính xác trong suốt chu kỳ làm việc.

1.2. Vai trò của bo mạch Raspberry Pi trong điều khiển

Bo mạch nhúng Raspberry Pi đóng vai trò là bộ điều khiển trung tâm toàn diện cho hệ thống robot. Với vi xử lý đa nhân mạnh mẽ và bộ nhớ RAM tốc độ cao, thiết bị thực hiện tính toán ma trận động học phức tạp theo thời gian thực. Nền tảng hệ điều hành Linux nhúng cung cấp môi trường lập trình linh hoạt với thư viện mã nguồn mở phong phú. Raspberry Pi giao tiếp trực tiếp với camera công nghiệp để thu nhận khung hình và xử lý dữ liệu ảnh. Đồng thời, máy tính nhúng xuất tín hiệu điều khiển xung và hướng đến các mạch điều khiển động cơ bước hoặc servo. Việc tích hợp này giúp thu gọn kích thước phần cứng, tiết kiệm điện năng tiêu thụ và giảm chi phí sản xuất đáng kể.

II. Vấn đề động lực học robot song song 4 bậc tự do bằng Raspberry

Quá trình phân tích động học và động lực học của robot song song đối mặt với nhiều thách thức toán học phức tạp. Hệ mạch vòng kín tạo ra các ràng buộc hình học phi tuyến tính nghiêm ngặt giữa các khớp và khâu nối. Bài toán động học thuận thường có nhiều nghiệm đại số, gây khó khăn cho việc xác định vị trí thực tế của khâu thao tác. Ngược lại, bài toán động học nghịch đòi hỏi phải thiết lập chính xác góc quay của từng động cơ dựa trên tọa độ mong muốn. Ngoài ra, việc phân tích động lực học bằng phương trình Lagrange đòi hỏi khối lượng tính toán ma trận vi phân rất lớn. Các yếu tố như mômen quán tính của thanh truyền, ma sát khớp cầu và biến dạng đàn hồi cơ khí đều ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng chuyển động. Nếu phần cứng điều khiển không đủ mạnh, độ trễ tín hiệu sẽ làm giảm độ chính xác định vị và gây rung lắc khi vận hành ở tốc độ cao. Do đó, việc mô hình hóa chính xác toàn bộ hệ thống là yêu cầu bắt buộc trước khi tiến hành chế tạo cơ khí thực nghiệm.

2.1. Thách thức giải bài toán động học nghịch và động lực học

Bài toán động học nghịch giữ vị trí then chốt trong việc kiểm soát quỹ đạo chuyển động của robot song song. Thuật toán cần chuyển đổi tọa độ không gian làm việc sang góc quay của bốn trục động cơ truyền động. Các phương trình lượng giác phi tuyến được giải bằng phương pháp chiếu hình học và đại số giải tích để tìm nghiệm duy nhất trong thời gian thực. Về mặt động lực học, phương pháp cân bằng năng lượng Lagrange được áp dụng để xác định mômen xoắn yêu cầu cho từng khớp quay. Quá trình tính toán phải bao quát lực tác động qua lại giữa các thanh giằng và gia tốc chuyển động của bàn thao tác. Sự chính xác của mô hình toán học quyết định trực tiếp hiệu suất bám quỹ đạo.

2.2. Vấn đề xử lý thị giác máy tính và độ trễ tín hiệu

Tích hợp hệ thống thị giác máy tính vào chu trình điều khiển tự động tạo ra bài toán lớn về thời gian thực. Camera cần liên tục ghi hình vật thể chuyển động trên băng tải với tốc độ khung hình cao. Dữ liệu hình ảnh thô phải trải qua các bước tiền xử lý như lọc nhiễu, cân bằng sáng, phân ngưỡng nhị phân và trích xuất đường biên vật thể. Quá trình này tiêu tốn nhiều tài nguyên xử lý của CPU. Nếu thuật toán xử lý ảnh không được tối ưu, hiện tượng trễ khung hình sẽ xảy ra khiến tọa độ vật thể bị sai lệch so với vị trí thực tế. Điều này dẫn đến tình trạng robot gắp trượt hoặc va chạm cơ khí ngoài ý muốn.

III. Giải pháp chế tạo robot song song 4 bậc tự do bằng Raspberry

Giải pháp chế tạo robot song song 4 bậc tự do kết hợp tối ưu hóa phần cứng và thuật toán điều khiển thông minh trên Raspberry Pi. Về mặt cơ khí, khung máy được gia công từ nhôm định hình kết hợp các chi tiết in 3D chất lượng cao nhằm giảm trọng lượng nhưng vẫn giữ được độ cứng vững. Bốn động cơ bước gắn liền hộp giảm tốc được đặt cố định trên khung trên để loại bỏ mômen quán tính thừa. Về mặt phần mềm, hệ thống sử dụng ngôn ngữ Python kết hợp thư viện OpenCV để xử lý ảnh nhanh chóng. Thuật toán phân ngưỡng màu HSV và tìm đường bao cho phép xác định chính xác tâm và góc xoay của phôi mẫu trong mili giây. Tọa độ thực tế sau khi hiệu chuẩn được chuyển đổi tức thì thành xung điều khiển động cơ qua các chân GPIO. Cơ chế điều khiển đa luồng giúp tách biệt luồng xử lý ảnh và luồng phát xung chuyển động. Nhờ đó, robot thực hiện chu trình gắp đặt vật thể mượt mà với độ chính xác cao và thời gian đáp ứng cực ngắn.

3.1. Phương pháp thiết kế cơ khí và lựa chọn vật liệu chế tạo

Cơ cấu cơ khí được thiết kế trên phần mềm CAD 3D với sự phân tích kỹ lưỡng về trọng tâm và ứng suất vật liệu. Khung bệ chính sử dụng nhôm định hình tiêu chuẩn giúp tăng khả năng chịu rung động khi làm việc ở chu kỳ cao. Cánh tay chủ động được cắt gọt chính xác từ hợp kim nhôm để đảm bảo độ cứng uốn. Các thanh giằng song song phía dưới chế tạo từ sợi carbon siêu nhẹ kết hợp khớp cầu kim loại chính xác cao. Khâu chấp hành cuối tích hợp giác hút chân không hoặc kẹp khí nén nhỏ gọn cùng cơ cấu bánh răng hành tinh tạo chuyển động quay. Cấu trúc tổng thể tối ưu hóa trọng lượng giúp tăng tốc độ đáp ứng chuyển động.

3.2. Thuật toán thị giác máy tính OpenCV và truyền thông GPIO

Thư viện OpenCV trên Raspberry Pi đảm nhiệm nhiệm vụ xử lý ảnh thời gian thực với độ trễ thấp. Hình ảnh thu từ camera được chuyển sang không gian màu HSV để phân đoạn đối tượng theo dải màu sắc xác định. Thuật toán tìm đường viền tính toán tọa độ trọng tâm và góc nghiêng của sản phẩm trên băng chuyền chuyển động. Hệ thống sử dụng phép biến đổi ma trận phối cảnh để quy đổi tọa độ điểm ảnh sang hệ tọa độ không gian thực của robot. Raspberry Pi gửi tín hiệu xung điều khiển qua cổng GPIO đến mạch công suất với tần số ổn định. Cơ chế đệm tín hiệu giúp duy trì chuyển động liên tục và hạn chế rung giật cơ học.

IV. Ứng dụng thực tiễn robot song song 4 bậc tự do bằng Raspberry

Nghiên cứu và chế tạo thành công robot song song 4 bậc tự do điều khiển bằng Raspberry Pi chứng minh tính khả thi cao của giải pháp tự động hóa chi phí thấp. Thiết bị đạt hiệu suất vận hành ấn tượng với tốc độ gắp nhả nhanh, độ định vị chuẩn xác và khả năng thích ứng linh hoạt trong môi trường sản xuất thực tế. Trong công nghiệp, mẫu robot này là giải pháp lý tưởng cho các khâu phân loại nông sản, đóng gói thực phẩm, dược phẩm và sắp xếp linh kiện điện tử. Sự kết hợp giữa cơ cấu động học song song và trí tuệ thị giác máy tính mở ra xu hướng phát triển mới cho các dây chuyền thông minh. Hơn nữa, mô hình này còn đóng vai trò là nền tảng nghiên cứu và giảng dạy trực quan trong các cơ sở đào tạo kỹ thuật cơ điện tử. Tiềm năng nâng cấp tiếp theo bao gồm việc tích hợp các mô hình học sâu AI để phân loại vật thể phức tạp và tối ưu hóa quỹ đạo chuyển động tự động.

4.1. Ứng dụng thực tế trong dây chuyền đóng gói và phân loại

Robot song song 4 bậc tự do thể hiện ưu thế vượt trội trong các dây chuyền phân loại sản phẩm tốc độ cao. Thiết bị có thể thực hiện liên tục các chu kỳ gắp và thả với tần suất lên tới hàng chục sản phẩm mỗi phút. Trong ngành thực phẩm và đóng gói dược phẩm, cánh tay robot gắp sản phẩm lỗi ra khỏi băng tải mà không làm gián đoạn dây chuyền. Khả năng xoay khâu chấp hành giúp định hướng chính xác sản phẩm vào khay chứa theo đúng quy cách đóng gói. Việc thay thế nhân công bằng hệ thống tự động này giúp tăng năng suất lao động vượt bậc và bảo đảm an toàn vệ sinh trong sản xuất.

4.2. Hướng phát triển và tích hợp trí tuệ nhân tạo nâng cao

Hướng nghiên cứu tiếp theo tập trung vào việc tích hợp mạng nơ-ron tích chập sâu lên phần cứng tăng tốc AI tương thích với Raspberry Pi. Sự nâng cấp này cho phép robot nhận diện các vật thể biến dạng, xếp chồng hoặc khuyết tật bề mặt tinh vi trong môi trường ánh sáng phức tạp. Bên cạnh đó, việc áp dụng các thuật toán điều khiển thích nghi hiện đại sẽ bù trừ sai số ma sát và giảm rung lắc cơ khí ở tốc độ giới hạn. Hệ thống cũng có thể kết nối giao thức công nghiệp IoT để truyền dữ liệu trạng thái lên máy chủ đám mây, phục vụ công tác giám sát và bảo trì dự đoán thông minh.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình tự động hóa sản xuất công nghiệp, robot đóng vai trò thay thế sức lao động của con người trong các môi trường độc hại, nhiệt độ cao và nhiều khói bụi, đồng thời tăng năng suất và độ mềm dẻo của dây chuyền. Tuy nhiên, các dòng robot nối tiếp (chuỗi hở) truyền thống bộc lộ nhiều hạn chế về quán tính lớn, vận tốc và gia tốc bị giới hạn do động cơ của khớp sau trở thành tải trọng của khớp trước, cùng với hiện tượng sai số vị trí bị tích lũy cộng dồn qua từng khâu. Để khắc phục những nhược điểm này, cơ cấu robot song song (đặc biệt là dạng robot Quattro 4 bậc tự do) với đặc trưng mạch vòng kín, động cơ đặt cố định trên bệ trên, các lực tác động phân bố đều thành lực kéo/nén lên các chân và sai số được bù trừ trung bình đã trở thành hướng nghiên cứu có giá trị thực tiễn cao trong các thao tác gắp - đặt (Pick and Place) tốc độ cao.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định gồm các nội dung cụ thể:

1. Nghiên cứu nguyên lý cấu tạo, phân tích và giải bài toán động học thuận (ĐHT), động học nghịch (ĐHN), động lực học và quy hoạch quỹ đạo cho robot song song Quattro 4 bậc tự do.
2. Xây dựng mô hình mô phỏng và kiểm nghiệm động học trên phần mềm MATLAB R2019a Simulink kết hợp Simscape Multibody.
3. Thiết kế mô hình cơ khí 3D trên phần mềm Autodesk Inventor và tiến hành gia công, lắp ráp hoàn thiện mô hình thực nghiệm.
4. Thiết kế hệ thống điều khiển điện tử, bố trí tủ điện công nghiệp và kết nối phần cứng.
5. Xây dựng thuật toán xử lý ảnh trên máy tính nhúng để nhận diện, xác định tọa độ sản phẩm theo màu sắc và lập trình điều khiển vị trí điểm tới điểm (Point-to-Point) phục vụ thao tác gắp và thả vật trên dây chuyền.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là mô hình robot song song Quattro 4 bậc tự do (4 DOF). Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở việc phân tích lý thuyết, thiết kế cơ khí - điều khiển phần cứng kết hợp mạch vi điều khiển Arduino Nano và máy tính nhúng Raspberry Pi 4, quy hoạch quỹ đạo chuyển động điểm - điểm trong không gian làm việc và tích hợp camera xử lý ảnh phân loại sản phẩm cơ bản theo màu sắc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Về mặt lý thuyết, đề tài dựa trên các nguyên lý cơ bản của cơ cấu robot song song nhiều nhánh kín:

• Cấu trúc động học: Khảo sát mô hình robot song song không gian đối xứng dạng 4-RUS ($f = 4$, gồm 4 chuỗi động học giống nhau nối giữa bàn máy cố định tâm $O$ và bàn máy động tác động cuối tâm $A$). Mỗi nhánh gồm một khâu chủ động gắn với khớp quay ($R$) dẫn động bởi động cơ và một khâu bị động dạng hình bình hành với các khớp cầu/khớp các-đăng ($U-S$) nhằm đảm bảo bàn máy động luôn chuyển động tịnh tiến 3 bậc tự do và 1 bậc quay quanh trục $Z$.
• Mô hình toán học:
  • Bài toán động học thuận được quy về việc giải hệ phương trình hình học xác định giao điểm của 4 mặt cầu tâm tại các khớp quay trung gian $J_i'$ với bán kính bằng chiều dài cánh tay dưới $L_1$, đưa về phương trình bậc hai theo biến tọa độ $z$.
  • Bài toán động học nghịch sử dụng phép biến đổi hình học tọa độ kết hợp ma trận quay quanh trục $Z$ với các góc $0^\circ, 90^\circ, 180^\circ, 270^\circ$ để tìm các góc quay khớp chủ động $\theta_i$ ($i = 1, 2, 3, 4$) từ tọa độ điểm tác động cuối $(X_A, Y_A, Z_A)$.
  • Động lực học robot được thiết lập dựa trên phương pháp nhân tử Lagrange (Lagrangian mechanics).
• Thị giác máy tính: Áp dụng thuật toán xử lý ảnh số nhằm phân đoạn không gian màu, nhận dạng đối tượng mẫu theo màu sắc và chuyển đổi tọa độ điểm ảnh (pixel) sang tọa độ thực $(x, y, z)$ trong không gian làm việc của robot.

Phương pháp nghiên cứu thực hiện bao gồm:

• Phương pháp phân tích lý thuyết: Thiết lập công thức giải tích động học thuận/nghịch, phân tích không gian làm việc (workspace) và quy hoạch quỹ đạo.
• Phương pháp mô phỏng số: Ứng dụng MATLAB R2019a Simulink và Simscape Multibody để kiểm nghiệm tính đúng đắn của thuật toán ĐHT, ĐHN và mô phỏng trực quan chuyển động theo quỹ đạo đường thẳng, hình tròn và hình tam giác.
• Phương pháp thực nghiệm kỹ thuật: Thiết kế chi tiết cơ khí trên Inventor, gia công cơ khí chính xác, đấu nối hệ thống điện động lực/điều khiển và lập trình nhúng điều khiển vị trí trên phần cứng thực tế.

Bảng dưới đây tổng hợp so sánh đặc tính kỹ thuật giữa robot chuỗi truyền thống và robot song song được trình bày trong cơ sở lý thuyết:

Tiêu chí so sánh	Robot nối tiếp (chuỗi hở)	Robot song song (chuỗi kín)
Độ chính xác vị trí	Thấp hơn (sai số cộng dồn qua từng khâu)	Cao hơn (sai số được bù trừ trung bình qua các chân)
Độ cứng vững kết cấu	Thấp hơn	Cao hơn
Tỉ số tải trọng / Khối lượng	Thấp hơn	Cao hơn
Tải trọng quán tính	Lớn hơn (động cơ di chuyển cùng khớp)	Nhỏ hơn (động cơ đặt cố định trên bệ)
Vận tốc và gia tốc làm việc	Thấp hơn	Cao hơn
Không gian làm việc	Lớn hơn so với kích thước bệ	Nhỏ hơn, bị giới hạn bởi các nhánh
Độ phức tạp tính toán/điều khiển	Đơn giản hơn	Phức tạp hơn
Mật độ điểm suy biến (kỳ dị)	Ít hơn	Nhiều hơn trong không gian làm việc

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống robot song song Quattro 4 bậc tự do được thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh bao gồm ba phân hệ chính: kết cấu cơ khí, phần cứng điện - điều khiển và giải thuật phần mềm.

1. Thiết kế cơ khí

• Khung robot: Khung chịu lực được lắp ghép từ nhôm định hình kích thước $30 \times 30\text{ mm}$, đảm bảo độ cứng vững, khả năng giảm chấn và triệt tiêu rung lắc khi robot vận hành tốc độ cao.
• Tấm đế trên (Base plate): Gia công định vị chính xác vị trí lắp đặt của 4 bộ động cơ servo và hộp giảm tốc đặt vuông góc hoặc đối xứng tâm $O$.
• Cơ cấu cánh tay: Mỗi nhánh gồm khâu chủ động gắn với trục hộp giảm tốc và khâu bị động dạng thanh kép song song hình bình hành liên kết qua các khớp cầu/khớp xoay.
• Khâu tác động cuối (End-Effector - EE): Tấm đế dưới mang cơ cấu chấp hành gắp/thả vật, được cố định hướng nhờ cấu trúc hình bình hành của các cánh tay.

2. Thiết kế hệ thống điện và thiết bị phần cứng

Hệ thống điện được tích hợp trong tủ điều khiển chuyên dụng, bao gồm các thiết bị công nghiệp:

Danh mục thiết bị	Ký hiệu / Mã thiết bị	Chức năng kỹ thuật trong hệ thống
Động cơ chấp hành	Mitsubishi HC-KFS13 (HC-HFS13)	Động cơ AC Servo truyền động cho 4 trục chủ động
Bộ điều khiển động cơ	Mitsubishi MR-J2S-10A	Driver điều khiển vị trí, nhận tín hiệu xung/hướng
Hộp giảm tốc	KSBL 44-10-P1	Tỉ số truyền $1:10$, tăng mô-men xoắn và độ chính xác
Bộ xử lý trung tâm	Raspberry Pi 4	Máy tính nhúng chạy thuật toán xử lý ảnh, tính toán ĐHN
Vi điều khiển phụ trợ	Arduino Nano v3	Nhận dữ liệu góc quay từ Raspberry Pi, phát xung điều khiển Driver
Thiết bị đóng cắt	Schneider EZ9F34210 (MCB)	Bảo vệ quá tải và ngắn mạch nguồn điện chính
Khởi động từ	Schneider LC1D09M7 (Contactor)	Đóng ngắt nguồn động lực an toàn cho Driver Servo
Bộ lọc nguồn	MXB-1210-33	Lọc nhiễu cao tần nguồn điện AC cấp cho hệ thống
Nguồn một chiều	Nguồn tổ ong 12V 5A	Cấp nguồn DC cho mạch điều khiển, cảm biến và rơ-le

3. Cấu trúc điều khiển và thuật toán

• Giao thức truyền thông: Raspberry Pi 4 và Arduino Nano giao tiếp với nhau thông qua chuẩn truyền thông nối tiếp UART.
• Quy trình hoạt động:
  1. Camera thu thập hình ảnh khu vực cấp phôi, gửi dữ liệu về Raspberry Pi 4.
  2. Raspberry Pi 4 xử lý ảnh, xác định tâm màu của vật phẩm, tính ra tọa độ thực $(X, Y, Z)$.
  3. Thuật toán ĐHN trên Raspberry Pi 4 giải ra 4 góc $\theta_1, \theta_2, \theta_3, \theta_4$ tương ứng.
  4. Chuỗi dữ liệu góc được truyền qua UART sang Arduino Nano.
  5. Arduino Nano tạo chuỗi xung điều khiển tương ứng gửi đến các Driver Mitsubishi MR-J2S-10A để dẫn động 4 động cơ đưa cơ cấu tác động cuối đến vị trí gắp, chuyển sang vị trí thả theo quy hoạch quỹ đạo.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương này phân tích tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa và nhu cầu ứng dụng robot công nghiệp tốc độ cao. Tác giả tổng hợp lịch sử phát triển robot thế giới từ thập niên 1930 đến nay, các mốc chế tạo tay máy điều khiển từ xa của Goertz (1948), robot công nghiệp Unimation (1956, 1961), IRB 6 của ASEA (1974). Đồng thời, chương 1 điểm luận các công trình nghiên cứu robot song song tiêu biểu trong và ngoài nước: cơ cấu Gough (1949), Stewart (1965), robot Delta của Reymond Clavel (1980s); cùng các nghiên cứu tại Việt Nam như robot Delta 4 DOF (ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM), robot Hexapod dùng phần mềm SACR 1.0 (Viện Cơ học), giải thuật điều khiển phân tán và khảo sát không gian làm việc của các nhóm nghiên cứu tại ĐH Bách Khoa TP.HCM.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Nội dung chương 2 tập trung trình bày lý thuyết cấu trúc robot song song: định nghĩa, so sánh chi tiết giữa robot chuỗi và robot song song, phân loại robot song song đối xứng, phẳng (với 7 dạng chân khả dĩ như RRR, RRP, RPR, PRR, RPP, PPR, PPP), robot cầu 3RRR và robot không gian theo bậc tự do và độ liên kết khớp. Chương này cũng trình bày cơ sở lý thuyết về các loại khớp động (khớp thấp R, P, C, H, S, E và khớp cao G, Cp), giới thiệu công cụ MATLAB Simulink, thư viện Simscape Multibody và các khái niệm xử lý ảnh số cơ bản ứng dụng trong việc nhận diện và định vị đối tượng.

Chương 3: Nghiên cứu phân tích, tính toán động học robot Quattro

Tác giả xây dựng mô hình cơ học giải tích cho robot song song không gian 4-RUS gồm bàn máy cố định $O$, bàn máy động $A$, 4 khâu chủ động $O_i J_i$ và 4 khâu bị động hình bình hành $J_i B_i$. Chương 3 trình bày chi tiết việc giải bài toán động học thuận bằng phương pháp giao 4 mặt cầu đưa về phương trình bậc hai theo $z$, và giải bài toán động học nghịch bằng ma trận xoay quanh trục $Z$ ($0^\circ, 90^\circ, 180^\circ, 270^\circ$) để xác định góc $\theta_i$ dưới dạng phương trình lượng giác: $$\theta_i = \arcsin\left(\frac{c_i}{\sqrt{a_i^2 + b_i^2}}\right) - \arctan\left(\frac{a_i}{b_i}\right)$$ Bên cạnh đó, chương này đề cập đến việc phân tích không gian làm việc (workspace) dạng hình xuyến trong hệ tọa độ $Oxyz$ và $Oxy$, mô tả bài toán động lực học dựa trên công thức hàm Lagrange và phương pháp quy hoạch quỹ đạo chuyển động.

Chương 4: Kiểm nghiệm, mô phỏng động học và robot song song Quattro không gian

Chương 4 thực hiện mô phỏng kiểm chứng các thuật toán động học trên MATLAB Simulink kết hợp Simscape Multibody thông qua mô hình nhập từ phần mềm CAD SolidWorks. Tác giả xây dựng các khối chức năng: khối ĐHN, khối ĐHT, khối Simscape Multibody và khối quy hoạch quỹ đạo. Kết quả mô phỏng được thực hiện trên ba dạng quỹ đạo chuẩn:

• Quỹ đạo đường thẳng: kiểm tra đáp ứng vị trí $X, Y, Z$ và sai số góc $\theta$.
• Quỹ đạo hình tròn bán kính $R = 50\text{ mm}$: phân tích tín hiệu đặt và đáp ứng ngõ ra của các góc $\theta_1, \theta_2, \theta_3, \theta_4$ cùng sai số bám vị trí.
• Quỹ đạo hình tam giác: kiểm tra tính liên tục của chuyển động và tính ổn định của giải thuật tại các điểm gập khúc.

Chương 5: Thiết kế và thi công mô hình

Chương 5 trình bày toàn bộ quá trình hiện thực hóa mô hình vật lý:

• Thiết kế 3D chi tiết các bộ phận trên Inventor: tấm đế trên, đế dưới (EE), bệ đỡ động cơ, trục 1, mặt bích, khớp nối.
• Gia công lắp ráp khung nhôm định hình $30 \times 30\text{ mm}$.
• Lựa chọn và tính toán thông số kỹ thuật thiết bị: 4 bộ động cơ AC Servo Mitsubishi HC-KFS13 (HC-HFS13) kèm hộp giảm tốc KSBL 44-10-P1, 4 bộ Driver Mitsubishi MR-J2S-10A, Arduino Nano v3, bộ nguồn tổ ong 12V 5A, các thiết bị bảo vệ tủ điện (MCB Schneider EZ9F34210, Contactor LC1D09M7, bộ lọc nhiễu MXB-1210-33).

Chương 6: Điều khiển robot Quattro 4 bậc tự do

Chương 6 giải thích kiến trúc điều khiển tích hợp:

• Xây dựng lưu đồ thuật toán tổng quan của quá trình nghiên cứu, lưu đồ vận hành của robot và lưu đồ điều khiển phát xung động cơ servo.
• Thiết kế sơ đồ nguyên lý, sơ đồ bố trí thiết bị trong tủ điện và mạch in (PCB) mở rộng cho board điều khiển.
• Thiết lập giao thức truyền thông nối tiếp UART giữa Raspberry Pi và Arduino.
• Cài đặt thuật toán thị giác trích xuất tọa độ màu sắc của sản phẩm từ camera.
• Thiết kế giao diện điều khiển (GUI) cho phép giám sát trạng thái và điều khiển vận hành hệ thống.

Chương 7: Kết luận và hướng phát triển

Tóm lược các kết quả đạt được về tính toán lý thuyết, mô phỏng Simulink và chế tạo thành công mô hình thực nghiệm hoạt động ổn định. Tác giả nêu các định hướng phát triển nhằm nâng cao độ chính xác gia công cơ khí, hoàn thiện giải thuật bù sai số động học và mở rộng thuật toán xử lý ảnh cho các sản phẩm có hình dáng phức tạp.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã đạt được các kết quả kỹ thuật cụ thể:

1. Hoàn thiện mô hình toán học: Thiết lập thành công hệ phương trình tường minh giải bài toán động học thuận và động học nghịch cho cơ cấu robot song song 4-RUS 4 bậc tự do; giải quyết bài toán bù góc thông qua ma trận xoay quanh trục $Z$.
2. Kiểm nghiệm mô phỏng chính xác: Xây dựng mô hình mô phỏng Simscape Multibody trên MATLAB R2019a. Kết quả kiểm nghiệm bám quỹ đạo đường tròn bán kính $R = 50\text{ mm}$, quỹ đạo đường thẳng và tam giác cho thấy sai số động học giữa tín hiệu đặt và tín hiệu đáp ứng nằm trong giới hạn cho phép, chứng minh tính đúng đắn của thuật toán ĐHT và ĐHN.
3. Chế tạo hoàn chỉnh mô hình thực nghiệm: Gia công lắp ráp thành công khung cơ khí, bàn máy động, bàn máy tĩnh và tích hợp hoàn chỉnh tủ điện công nghiệp sử dụng 4 bộ AC Servo Mitsubishi MR-J2S-10A cùng cơ cấu giảm tốc KSBL 44-10-P1.
4. Tích hợp hệ thống thị giác và điều khiển PTP: Xây dựng thành công hệ thống điều khiển phân tầng (Raspberry Pi 4 xử lý ảnh - Arduino Nano phát xung) qua giao tiếp UART, thực hiện nhận dạng màu sắc và điều khiển gắp/thả phôi theo tọa độ thực tế.

Đóng góp của đồ án thể hiện ở việc kết nối thành công chuỗi quy trình từ nghiên cứu lý thuyết giải tích, mô phỏng cơ hệ nhiều vật (Simscape Multibody) đến thi công phần cứng thực tế và ứng dụng công nghệ điều khiển nhúng kết hợp xử lý ảnh cho robot song song tại Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Các hạn chế được rút ra từ phạm vi thực hiện của đồ án bao gồm:

• Mô hình cơ khí thực nghiệm được gia công bằng phương pháp thủ công kết hợp nên độ rơ khớp tại các khớp cầu và độ đồng tâm của các trục còn sai số nhất định so với mô hình thiết kế 3D.
• Hệ thống điều khiển mới dừng lại ở việc điều khiển vị trí điểm tới điểm (PTP) vòng hở từ bộ điều khiển cấp trên xuống Driver, chưa áp dụng giải thuật điều khiển vòng kín nâng cao dựa trên mô hình động lực học Lagrangian.
• Thuật toán xử lý ảnh chỉ nhận diện vật thể dựa trên màu sắc đơn giản trong điều kiện ánh sáng ổn định, chưa xử lý được các vật phẩm có biên dạng hình học phức tạp hoặc phôi chuyển động liên tục trên băng tải.

Hướng phát triển tiếp theo được tác giả đề xuất:

• Gia công lại các chi tiết cơ khí bằng máy phay CNC chuyên dụng để nâng cao độ cứng vững và giảm thiểu ma sát, độ rơ tại các khớp liên kết.
• Ứng dụng giải thuật điều khiển bền vững, điều khiển thích nghi hoặc điều khiển lực/mô-men trực tiếp dựa trên mô hình động lực học đã thiết lập.
• Nâng cấp camera công nghiệp và thuật toán thị giác máy tính nhằm nhận diện phân loại đối tượng theo hình dáng, kích thước và bắt bám động (tracking) sản phẩm di chuyển trên băng chuyền tốc độ cao.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và ứng dụng kỹ thuật đối với:

• Sinh viên và học viên ngành Cơ điện tử, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Kỹ thuật Robot: Cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết về phương pháp tính toán động học giải tích cho robot song song (cấu trúc 4-RUS), các bước chuyển đổi mô hình từ phần mềm thiết kế 3D (SolidWorks/Inventor) sang Simscape Multibody để mô phỏng cơ hệ nhiều vật.
• Kỹ sư thiết kế và chế tạo máy tự động: Tham khảo sơ đồ bố trí tủ điện công nghiệp chuẩn, cách đấu nối và điều khiển Driver Mitsubishi MR-J2S-10A, kỹ thuật ghép nối truyền thông UART giữa Raspberry Pi và Arduino, cũng như quy trình xây dựng ứng dụng gắp - đặt (Pick and Place) kết hợp camera xử lý ảnh.

Câu hỏi thường gặp

1. Robot trong đồ án sử dụng cấu trúc động học nào và có bao nhiêu bậc tự do?
Robot sử dụng cấu trúc song song không gian 4-RUS với 4 bậc tự do (gồm 3 bậc chuyển động tịnh tiến trong không gian và 1 bậc quay quanh trục $Z$ của khâu tác động cuối nhờ cấu trúc các khâu hình bình hành).

2. Phương pháp giải bài toán động học nghịch của robot Quattro trong đồ án được thực hiện như thế nào?
Từ hệ tọa độ đặt tại tâm bàn máy cố định $O$, tác giả dời hệ tọa độ đến từng khớp quay $F_i$ của mỗi cánh tay và thực hiện phép nhân ma trận quay quanh trục $Z$ lần lượt các góc $0^\circ, 90^\circ, 180^\circ, 270^\circ$. Sau đó, phương trình hình học chiếu được giải tích để suy ra góc quay $\theta_i$ dưới dạng phương trình hàm lượng giác $\arcsin$ và $\arctan$.

3. Phần mềm nào được sử dụng để mô phỏng và kiểm nghiệm động học của robot trước khi chế tạo?
Đồ án sử dụng phần mềm MATLAB R2019a kết hợp công cụ Simulink và thư viện Simscape Multibody, nhập mô hình 3D từ phần mềm CAD để kiểm nghiệm động học thuận, động học nghịch trên các quỹ đạo đường thẳng, hình tròn bán kính $R = 50\text{ mm}$ và hình tam giác.

4. Cấu trúc phần cứng điều khiển và phân chia nhiệm vụ xử lý trong mô hình thực tế như thế nào?
Hệ thống sử dụng cấu trúc điều khiển phân tầng: máy tính nhúng Raspberry Pi 4 thu nhận hình ảnh từ camera, thực hiện thuật toán phân đoạn màu sắc, tính toán tọa độ vật và giải động học nghịch; sau đó truyền dữ liệu góc qua UART đến vi điều khiển Arduino Nano v3 để phát xung/hướng điều khiển 4 bộ Driver Mitsubishi MR-J2S-10A dẫn động động cơ AC Servo kết hợp hộp giảm tốc KSBL 44-10-P1.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo robot song song bốn bậc tự do điều khiển bằng Raspberry kết hợp xử lí ảnh ứng dụng trong dây chuyền sản xuất" của nhóm sinh viên Đinh Kiên Cường và Lê Hải Đăng đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán từ lý thuyết động học giải tích, mô phỏng cơ hệ trên MATLAB Simulink đến thi công mô hình thực tế 4-RUS. Hệ thống tích hợp thành công tủ điều khiển công nghiệp với 4 động cơ AC Servo Mitsubishi, mạch nhúng Raspberry Pi 4, Arduino Nano và camera thị giác máy để thực hiện chức năng phân loại màu sắc và gắp - đặt vật thể. Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho việc phát triển các dòng robot song song ứng dụng trong dây chuyền đóng gói và sản xuất tự động.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề: Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa của nước ta, việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo các robot công nghiệp để ứng dụng vào sản xuất có một ý nghĩa rất quan trọng, đặc biệt là trong giai đoạn hội nhập phát triển công nghệ như hiện nay. Việc tự động hóa quá trình sản xuất với sự có mặt của các robot sẽ làm tăng khả năng mềm dẻo của hệ thống sản xuất, tăng chất lượng của sản phẩm và đặc biệt là có thể làm giảm giá thành sản phẩm để tăng tính cạnh tranh. Ngoài ra, robot còn có một tính năng quan trọng khác là nó có thể làm việc liên tục và ổn định thay thế cho con người trong những môi trường khắc nghiệt như là: môi trường nhiều khói bụi, môi trường độc hại của hóa chất, môi trường nhiệt độ cao, … Hiện nay, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng cánh tay robot vào quá trình sản xuất như các cánh tay robot hàn trong nhà máy sản xuất ô tô, robot lắp máy, robot đào đường hầm, robot cấp phôi trong các máy gia công chi tiết cơ khí, …Tuy nhiên ở Việt Nam thì việc nghiên cứu và chế tạo robot chỉ tập trung chủ yếu các robot (hay còn gọi là tay máy) nối tiếp có kết cấu vòng hở. Với nhu cầu ngày càng cao, các nhà máy có xu hướng ứng dụng robot nhiều hơn trong mục đích hỗ trợ và thực thi các nhiệm vụ sản xuất.

Không những vậy, trong nhiều doanh nghiệp, robot đang trở thành trợ thủ đắc lực trong quá trình hiện đại hóa sản xuất. Do đó, việc đưa ra các cải tiến, những thế hệ, mẫu mã robot mới khác nhau để đáp ứng nhu cầu đó là một công việc hết sức quan trọng đối với đội ngũ nghiên cứu và chế tạo robot. Với mong muốn tìm hiểu sâu về lĩnh vực cánh tay Robot để ứng dụng vào thực tế cuộc sống. Chính vì vậy đề tài “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo Robot song song 4 bậc tự do điều khiển bằng Raspberry kết hợp với xử lí ảnh ứng dụng trong dây chuyền sản xuất” được thực hiện.

Tính cấp thiết của đề tài: Cùng với quá trình phát triển các robot công nghiệp, việc ứng dụng robot trong sản xuất hết sức cần thiết. Tuy nhiên, loại robot nối tiếp hiện đang được sử dụng trong nhiều lĩnh vực đã bộc lộ nhiều nhược điểm như tính linh hoạt thấp, tốc độ xử lý và khả năng 1 Đồ án tốt nghiệp Khoa đào tạo chất lượng cao đáp ứng không cao, độ cứng vững cũng như độ chính xác chưa đảm bảo, tích lũy sai số qua các khâu. Do đó một loại robot mới ra đời, thay thế dần các loại robot trước đây, đó là robot song song, với các đặc tính nổi trội so với robot cổ điển như: - Khả năng chịu được tải lớn, các thành phần cấu tạo nhỏ hơn nên tổng trọng lượng của robot cũng nhỏ. - Độ cứng vững cao do kết cấu hình học hợp lý.

Tất cả các lực tác động đồng thời được phân bố đều cho các chân, đồng thời lực tác động lên các chân của robot đều là lực kéo (hay nén) nhờ các cấu trúc của robot. - Có thể thực hiện các thao tác phức tạp với độ chính xác cao trong công việc nhờ vào cấu trúc song song, các sai số chỉ phụ thuộc vào sai số dọc trục và sai số không bị tích lũy. - Các cơ cấu chấp hành đều có thể định vị trên tấm nền. Các robot song song không cần làm việc trên bệ đỡ và có thể di chuyển tới mọi nơi trong môi trường sản xuất do có khối lượng và kích thước tương đối nhỏ… - Robot song song có phạm vi sử dụng tương đối rộng, từ việc dùng lắp rắp các chi tiết tinh vi cho đến việc tạo các chuyển động phức tạp.

Năng suất làm việc cao. - Giá thành của robot song song sử dụng trong gia công rẻ hơn nhiều so với các máy CNC có tính năng tương đương. Với tính ưu việt cao, các robot song song ngày càng được các nhà khoa học nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 1.

Mục đích của đề tài: Thực nghiệm trên mô hình robot song song 4 bậc tự do qua đó tìm hiểu về nguyên lí, cấu tạo của robot song song. Vận dụng các kiến thức đã học và tìm hiểu xây dựng mô hình robot có thể hoạt động và lập trình điều khiển. Thiết kế và chế tạo robot song song nhằm ứng dụng vào các dây chuyền sản xuất. Qua đó, ta sẽ phát triển thành sản phẩm ứng dụng trong gia công tạo hình, lắp ghép và vận chuyển sản phẩm.

2 Đồ án tốt nghiệp Khoa đào tạo chất lượng cao 1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu của đề tài là mô hình robot song song 4 bậc tự do sử dụng mạch Raspberry và Adruino để điều khiển. Đề tài giới hạn ở việc nghiên cứu và chế tạo Robot Quattro, điều khiển theo vị trí, quỹ đạo điểm-điểm. Trên cơ sở đó thực hiện gắp và thả vật dựa trên thuật toán xác định tọa độ xử lí ảnh.

Phương pháp nghiên cứu: Đề tài kết hợp nghiên cứu giữa phương pháp lý thuyết và thực nghiệm: - Nghiên cứu lý thuyết: + Nghiên cứu tổng quan về robot song song. Tổng hợp tài liệu về tính toán động học thuận và ngược của robot song song, từ đó giải bài toán động học thuận, động học ngược và động lực học trên Robot Quattro. + Nghiên cứu thuật toán điều khiển và xây dựng chương trình điều khiển vị trí đối với robot song song trên Raspberry Pi 4 và Adruino. + Nghiên cứu mô phỏng chuyển động của robot song song theo quỹ đạo cho trước bằng matlab simulink.

+ Nghiên cứu thuật toán xử lí ảnh vào ứng dụng “Pick and Place” của robot. + Tính toán thiết kế mô hình cơ khí cho robot trên phần mềm Inventor đảm bảo độ chính xác và độ cứng vững cần thiết, đáp ứng nhu cầu điều khiển chính xác. - Nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu, thiết kế và thi công mô hình cơ khí của robot kết hợp với tủ điều khiển. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Đề tài mang nhiều ý nghĩa khoa học và thực tiễn: - Kết quả nghiên cứu của để tài có thể được ứng dụng xây dựng robot tự động gắp và phân loại sản phẩm dựa theo màu sặc, dựa theo hình dáng, hoặc chia sản phẩm từ trên băng truyền xếp vào thùng/khay.

Ngoài ra robot còn có thể ứng dụng trong gia công các biên dạng bề mặt phức tạp, tạo biên dạng theo đường cong bất kì, robot lắp ráp sản phẩm trong các hệ thống sản xuất, robot nâng chuyển. - Góp phần xây dựng mô hình dạy học về điều khiển tự động đối với robot công nghiệp tại các trường Cao đẳng và Đại học. 3 Đồ án tốt nghiệp Khoa đào tạo chất lượng cao 1. Các nghiên cứu trên thế giới và trong nước liên quan đến đề tài: 1.

Sơ lược về lịch sử Robot: Với một lịch sử phát triển lâu dài, cho đến nay robot đã trở thành tâm điểm của cuộc cách mạng công nghệ lớn của loài người sau internet. Vào thế kỉ trước, lĩnh vực robot đã có những bước tiến dài.1: Những thành tựu phát triển của robot trong thế kỉ 20 Năm Cột mốc Robot Humanoid (giống người) được triển lãm vào năm 1939 và 1940 tại Hội 1930s chợ thế giới 1948 Các robot đơn giản thể hiện các hành vi bắt chước sinh vật Robot thương mại đầu tiên, do công ty Unimation được thành lập bởi George 1956 Devol và Joseph Engelberger, dựa trên các phát minh của Devol 1961 Robot lắp đặt công nghiêp đầu tiên 1973 Robot công nghiệp đầu tiên với 6 bậc tự do Robot công nghiệp được điều khiển bởi vi máy tính đầu tiên, IRB 6 do công 1974 ty ASEA sản xuất, được giao cho một công ty cơ khí nhỏ ở miền nam Thụy Điển. Thiết kế của robot này đã được cấp bằng sáng chế đã được năm 1972 1975 Cánh tay thao tác vạn năng lập trình được, sản phẩm của Unimation Trong những năm 60 của thế kỉ trước, những ứng dụng đầu tiên trong việc sử dụng robot đã ra đời. Con người sử dụng robot để thay thế hoặc thực hiện những công việc nặng nhọc, nguy hiểm trong môi trường độc hại.

Do nhu cầu sử dụng ngày càng nhiều và ứng dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp, y tế, giáo dục đào tạo, giải trí và đặc biệt trong an ninh quốc phòng thì việc phát triển robot và các ngành dịch vụ kéo theo sẽ đem đến một lợi ích vô cùng to lớn. Có thể kể đến một số loại robot được quan tâm nhiều trong thời gian qua như: tay máy robot (Robot Manipulators), robot di động (Mobile Robots) và robot phỏng sinh học (Bio Inspired Robots). 4 Đồ án tốt nghiệp Khoa đào tạo chất lượng cao Bảng 1.2: Các chủng loại robot đang được phát triển và nhân rộng trên toàn thế giới Nhóm robot Tên robot Hình ảnh Robot công nghiệp (Industrial Robot) Robot y tế Tay máy Robot (Medical Robot) Robot trợ giúp người tàn tật (Rehabilitation robot) Robot tự hành trên mặt đất AGV Robot di động Robot tự hành dưới nước AUV 5 Đồ án tốt nghiệp Khoa đào tạo chất lượng cao Robot tự hành trên không UAV Robot vũ trụ (Space Robots) Robot đi (Walking robots) Robot phỏng sinh học Robot dáng người (Humanoid Robots) Song song với việc chế tạo robot thì các công trình nghiên cứu khoa học về robot như động học, động lực học, thiết kế quỹ đạo, xử lí thông tin cảm biến, cơ cấu chấp hành, điều khiển và phát triển trí thông minh cho robot cũng được chú trọng nghiên cứu. Trong đó, các mô hình điều khiển cân bằng phục vụ cho việc nghiên cứu robot được ra đời ở nhiều nước trên thế giới cũng như ở Việt Nam.

6 Đồ án tốt nghiệp Khoa đào tạo chất lượng cao 1. Các nghiên cứu trên thế giới: Vào năm 1948, nhà nghiên cứu Goertz đã nghiên cứu chế tạo loại tay máy đôi điều khiển từ xa đầu tiên, và cùng năm đó hang General Mills chế tạo tay máy gần tương tự sử dụng cơ cấu tác động là những động cơ điện kết hợp với các cử hành trình. Đến năm 1954, Goertz tiếp tục chế tạo một dạng tay máy đôi sử dụng động cơ servo và có thể nhận biết lực tác động lên khâu cuối. Sử dụng những thành quả đó, vào năm 1956 hãng General Mills cho ra đời tay máy hoạt động trong công việc khảo sát đáy biển.

Mosher, thuộc hãng General Electric đã chế tạo một thiết bị biết đi có 4 chân, có chiều dài hơn 3m, nặng 1.400kg, sử dụng động cơ đốt trong có công suất gắn 100 mã lực.1: Robot 4 chân của R.