SỞ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Tên đề tài NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT DẠNG NGƯỜI ỨNG DỤNG ĐƯỢC CHO DỊCH VỤ CHÀO HÀNG Cơ quan chủ trì: Trung tâm Nghiên cứu Thiết bị và Công nghệ Cơ khí Bách khoa Chủ nhiệm đề tài: PGS. NGUYỄN TẤN TIẾN Tp. HCM, tháng 02-2018 MỤC LỤC I. THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 1 II.
NỘI DUNG KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI ĐÃ ĐĂNG KÝ VÀ THỰC HIỆN 2 III. SẢN PHẨM ĐĂNG KÝ ĐÃ THỰC HIỆN 3 IV. TÌNH HÌNH KINH PHÍ 5 V. BÁO CÁO CÁC PHẦN ĐĂNG KÝ ĐÃ THỰC HIỆN 5 Nội dung 1: Xây dựng mô hình và các yêu cầu cho robot dịch vụ được thiết kế, chế tạo 5 Nội dung 2: Nghiên cứu khảo sát phần cơ khí robot mẫu dạng người UXA90-Light (23 bậc tự do) và xây dựng hệ điều khiển cho robot mẫu 57 Nội dung 3: Phân tích, đề xuất phương án khả thi cho thiết kế chế tạo phần cơ khí và điều khiển robot dạng người của đề tài 101 Nội dung 4: Thiết kế chi tiết cơ khí cho robot dạng người có 31 bậc tự do 108 Nội dung 5: Chế tạo phần cơ khí robot dạng người 108 Nội dung 6: Tích hợp phần cơ khí robot dạng người 108 Nội dung 7: Thiết kế hệ thống điều khiển robot dạng người 112 Nội dung 8: Thiết kế phần mềm điều khiển robot dạng người 123 Nội dung 9: Chế tạo hệ thống điều khiển robot dạng người 134 Nội dung 10: Thực nghiệm điều khiển robot dạng người 144 Nội dung 11: Hoàn chỉnh thiết kế phần cứng, phần mềm 160 Nội dung 12: Ứng dụng thử nghiệm ngoài hiện trường 169 Nội dung 13: Xây dựng quy trình công nghệ cho sản xuất – chuyển giao công nghệ robot dạng người 177 VI.
NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN ĐỌNG CẦN GIẢI QUYẾT 188 VII. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 189 Tài liệu tham khảo 190 I. THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 1 Tên đề tài: 2 Mã số: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT DẠNG NGƯỜI ỨNG DỤNG ĐƯỢC CHO DỊCH VỤ CHÀO HÀNG 3 Dạng đề tài Nghiên cứu cơ bản Nghiên cứu ứng dụng 4 Thời gian thực hiện: 24 tháng 5 Cấp quản lý: (Từ tháng 3/2016 đến tháng 3/2018) Thành phố Hồ Chí Minh 5 Tổng kinh phí 3.120 triệu đồng, trong đó Nguồn Tổng số (triệu đồng) - Từ ngân sách khoa học thành phố 2.800 - Từ nguồn khác (ghi rõ nguồn cấp) 320 6 Thuộc chương trình: CHẾ TẠO ROBOT CÔNG NGHIỆP Tự đề xuất Đặt hàng (từ doanh nghiệp) 7 Chủ nhiệm đề tài Họ và tên: Nguyễn Tấn Tiến Năm sinh: 29/06/1968 Nam/Nữ: Nam Học vị: Tiến sỹ Chuyên ngành: Cơ điện tử; Năm đạt học vị: 2001 Học hàm: PGS.
Chuyên ngành: Cơ khí – Động lực; Năm được phong: 2007 Chức vụ: Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Thiết bị và Công nghệ Cơ khí Bách khoa CQ công tác: Trường Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh Địa chỉ CQ: 268 Lý Thường Kiệt, Q. Hồ Chí Minh Điện thoại CQ: 08-38.818 Fax: Địa chỉ nhà: 387 Hàn Hải Nguyên, P.11, Thành phố Hồ Chí Minh Điện thoại nhà: 8-9691111 ĐT di động: 0918255355 Email: nttien@hcmut.vn Thư ký đề tài Họ và tên: Nguyễn Trí Dũng Năm sinh: 1992 Nam/Nữ: Nam Học vị: Kỹ sư Chuyên ngành: Cơ điện tử Học hàm: Chức vụ: CQ công tác: Trường Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh Địa chỉ CQ: 268 Lý Thường Kiệt, Q.
Hồ Chí Minh Điện thoại CQ: 8-8652442 Fax: 8-8653823 Địa chỉ nhà: 74B ấp Bình Thành, xã Bình Phú, Tp Bến Tre, tỉnh Bến Tre Điện thoại nhà: ĐT di động: 0979620801 Email: nguyentridung_92@yahoo.vn 1 8 Cơ quan chủ trì và quản lý đề tài: 8.1 Tên cơ quan chủ trì đề tài: Trung tâm Nghiên cứu Thiết bị và Công nghệ Cơ khí Bách khoa Đại diện là Ông: Nguyễn Tấn Tiến Chức vụ: Giám đốc Địa chỉ: 268 Lý Thường Kiệt, Phường 14, Quận 10, Tp. Hồ Chí Minh Điện thoại 08-38.818 Số tài khoản: 3713.00000 tại Kho bạc nhà nước Q. Hồ Chí Minh Mã quan hệ ngân sách: 9081515 8.2 Tên cơ quan quản lý đề tài: Sở Khoa học Công nghệ Tp. Hồ Chí Minh II.
NỘI DUNG KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI ĐÃ ĐĂNG KÝ VÀ THỰC HIỆN Các nội dung, công việc chủ yếu cần được Tiến độ TT Kết quả phải đạt Thời gian thực hiện (các mốc đánh giá chủ yếu) thực hiện 1. Xây dựng mô hình và các yêu cầu cho robot Báo cáo chuyên đề 04/16–06/16 Đã xong dịch vụ được thiết kế, chế tạo 2. Nghiên cứu khảo sát phần cơ khí robot mẫu Báo cáo chuyên đề, bản 04/16–08/16 Đã xong dạng người UXA90-Light (23 bậc tự do) và vẽ thiết kế bộ ĐK, Điều xây dựng hệ điều khiển cho robot mẫu khiển được UAX90- light 3. Phân tích, đề xuất phương án khả thi cho Báo cáo chuyên đề 05/16–07/16 Đã xong thiết kế chế tạo phần cơ khí và điều khiển robot dạng người của đề tài 4.
Thiết kế chi tiết cơ khí cho robot dạng người Báo cáo chuyên đề, bản 07/16–10/16 Đã xong (31 bậc tự do) vẽ thiết kế cơ khí 5. Chế tạo phần cơ khí robot dạng người Báo cáo chuyên đề, sản 11/16–02/17 Đã xong phẩm chi tiết cơ khí 6. Tích hợp phần cơ khí robot dạng người Báo cáo chuyên đề, sản 02/17 Đã xong phẩm chi tiết cơ khí BÁO CÁO GIÁM ĐỊNH (1 năm) Báo cáo giám định 03/17 Đã xong 7. Thiết kế hệ thống điều khiển robot dạng Báo cáo chuyên đề, sản 04/17–05/17 Đã xong người phẩm chi tiết cơ khí 8.
Thiết kế phần mềm điều khiển robot dạng Báo cáo chuyên đề, bộ 05/17–10/17 Đã xong người phần nềm 9. Chế tạo hệ thống điều khiển robot dạng Báo cáo chuyên đề, sản 06/17–08/17 Đã xong người phẩm bộ điều khiển 10. Thực nghiệm điều khiển robot dạng người Báo cáo chuyên đề, kết 09/17–11/17 Đã xong quả thực nghiệm 11. Hoàn chỉnh thiết kế phần cứng, phần mềm Báo cáo chuyên đề, Bản 12/17 Đã xong thiết kế cuối 2 12.
Ứng dụng thử nghiệm ngoài hiện trường Báo cáo chuyên đề, kết 01/18 Đã xong quả thực nghiệm 13. Xây dựng quy trình công nghệ cho sản xuất Báo cáo chuyên đề, Bản 01/18 Đã xong – chuyển giao công nghệ robot dạng người thiết kế cuối BÁO CÁO TỔNG KẾT Bộ hồ sơ tổng kết đề tài 03/18 Đã xong III. SẢN PHẨM ĐĂNG KÝ ĐÃ THỰC HIỆN Dạng sản phẩm I Robot dạng người cho dịch vụ chào hàng: 01 hệ thống Yêu cầu KH dự kiến đạt được TT Tên sản phẩm Thực hiện (tiêu chuẩn chất lượng) 1. Robot dạng người 1 hệ thống 1 hệ thống cho dịch vụ chào hàng Chức năng Thực hiện các động tác: đứng, đi, Thực hiện các động tác: đứng, đi, ngồi, cúi chào, bắt tay, ngồi, cúi chào, bắt tay, Phát âm các từ đơn giản: chào Phát âm các từ đơn giản: chào mừng, cảm ơn, … mừng, cảm ơn, … Có khả năng tránh vật cản, Có khả năng tránh vật cản, Có khả năng điều khiển từ máy Có khả năng điều khiển từ máy tính bảng, tính bảng, Trọng lượng 10𝑘𝑔 10,5𝑘𝑔 Chiều cao 100𝑐𝑚 100,5𝑐𝑚 Bề rộng thân 35𝑐𝑚 30𝑐𝑚 Tốc độ đi bộ 20𝑐𝑚/𝑠 10𝑐𝑚/𝑠 Số bậc tự do 23 bậc tự do cho robot 23 bậc tự do cho robot - 12 bậc chân, - 12 bậc chân, - 8 bậc cho tay, - 8 bậc cho tay, - 1 bậc cho lưng, - 1 bậc cho lưng, - 2 bậc cho đầu, - 2 bậc cho đầu, 1 bàn tay phải thực hiện tác vụ 1 bàn tay phải thực hiện tác vụ bắt tay bắt tay Một số cảm biến, pin bao gồm: - Cảm biến quán IMU (2𝑔, ±1800 ) (Roll/Yaw) IMU (2𝑔, ±1800 ) (Roll/Yaw) tính 900 (Pitch) 900 (Pitch) - Vision camera 01 bộ Pixy CMUcam module - Cảm biến siêu âm 01 bộ SRF04105 + module điều khiển - Loa 01 bộ tích hợp 3 - Microphone Tích hợp trong vision camera Tích hợp - Pin Pin: Pin: - Lithium-Polymer 18,5𝑉 - Lithium-Polymer 18,5𝑉 - Dung lượng 3000𝑚𝐴 - Dung lượng 3000𝑚𝐴 - Thời gian hoạt động 20 phút - Thời gian hoạt động 20 phút Dạng sản phẩm II TT Tên sản phẩm Yêu cầu đăng ký Ghi chú Triển khai 1 Bản vẽ thiết kế TCVN Đã xong Dạng sản phẩm III TT Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học Dự kiến nơi công bố Ghi chú Triển khai 1 Báo cáo khoa học HN CĐT toàn quốc VCM2016 Việt nam Đã xong 2 Bài báo khoa học TC chuyên ngành TC Phát triển KH&CN ĐHQG-HCM Đã xong 3 Sở hữu trí tuệ Giải pháp hữu ích Cục SHTT Đang triển khai - Bài báo scopus: 2 bài báo khoa học 1.
Nhat Dang Khoa Nguyen, Ba Long Chu, Thanh Phuong Nguyen, Hoang Long Phan, and Tan Tien Nguyen, Optimal Control Method for Stable Walking Gait of a UXA-90 Light Robot, Springer - Lecture Note in Electrical Engineering, Vol. Tri Dung Nguyen, Ba Long Chu, Thien Phuc Tran, Tan Tien Nguyen, and Sang Bong Kim, Stable Walking Gait Planning for 3D Biped Robot with Feet Applied for UXA90-Light, Springer - Lecture Note in Electrical Engineering, Vol. 676-685, December 08-09, 2016 (ISSN 1876-1119) - Hội nghị Quốc tế: 6 báo cáo khoa học 1. Anh Nguyen Van Tien, Hoai Quoc Le, Thien Phuc Tran, and Tan Tien Nguyen, Design of Biped Walking Gait on Biped Robot, Proceeding of The 14th International Conference on Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence (URAI), pp.
303-306, June 28 - July 1, 2017, Maison Glad Jeju, Jeju, Korea 2. Nguyen Duc Chinh, Pham Nhat Tan, Chu Ba Long and Nguyen Tan Tien, Design of Force Support Device for Human Ankle Joint, Proceeding of The 14th International Conference on Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence (URAI), pp. 274-279, June 28 - July 1, 2017, Maison Glad Jeju, Jeju, Korea 3. Nhat Dang Khoa Nguyen, Ba Long Chu, Van Tien Anh Nguyen, Van Hien Nguyen and Tan Tien Nguyen, Optimal Control for Stable Walking Gait of a Biped Robot, Proceeding of The 14th International Conference on Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence (URAI), pp.
309- 313, June 28 - July 1, 2017, Maison Glad Jeju, Jeju, Korea 4. Nhat Dang Khoa Nguyen, Ba Long Chu, Thanh Phuong Nguyen, Hoang Long Phan, and Tan Tien Nguyen, Optimal Control Method for Stable Walking Gait of a UXA-90 Light Robot, Springer - Lecture Note in Electrical Engineering, Vol. Tri Dung Nguyen, Ba Long Chu, Thien Phuc Tran, Tan Tien Nguyen, and Sang Bong Kim, Stable Walking Gait Planning for 3D Biped Robot with Feet Applied for UXA90-Light, Springer 4 - Lecture Note in Electrical Engineering, Vol. Vo Van Tan Nhat, Pham Uyen Phuong and Nguyen Tan Tien, Study on Motion Generation for a Dancing Humanoid Robot using Kinect, Proceeeding of The 11th SEATUC Symposium (SETUC2017), pp.
1-6, March 13-14, 2017, Vietnam (ISSN 1882-5796) - Hội nghị trong nước: 6 báo cáo khoa học 1. Trần Thiện Chí, Huỳnh Thanh Tâm, Phan Hoàng Long và Nguyễn Tấn Tiến, Nghiên cứu thiết kế bàn tay robot thực hiện tác vụ bắt tay, Tuyển tập Hội nghị Cơ điện tử Toàn quốc lần thứ 8 (VCM2016), trang 313-321, ngày 25 - 26/11/2016, Cần Thơ 2.