Khám Phá Thiết Kế và Điều Khiển Động Học Cánh Tay Robot Eezybotarm MK2 Tại HCMUTE

Việc lựa chọn vật liệu phù hợp ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ bền của cánh tay robot. Các vật liệu được chọn phải đáp ứng các yêu cầu về độ cứng, trọng lượng, khả năng chịu lực và chi phí. Thiết kế cơ khí của Eezybotarm MK2 chú trọng đến sự gọn nhẹ, chắc chắn và linh hoạt. Phân tích ứng suất và mô phỏng được thực hiện để đảm bảo sự ổn định của cấu trúc khi vận hành. Các chi tiết cơ khí được thiết kế với độ chính xác cao, đảm bảo khả năng lắp ráp và hoạt động trơn tru. Quá trình lắp ráp cánh tay robot được mô tả chi tiết, bao gồm các bước chuẩn bị, lắp ráp các khớp nối, gắn động cơ và các cảm biến. Kiểm tra và hiệu chỉnh được thực hiện sau khi lắp ráp để đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống. Kiến trúc cánh tay robot được lựa chọn tối ưu hóa phạm vi hoạt động và khả năng thao tác của robot.

Mô phỏng cánh tay robot bằng phần mềm SolidWorks cho phép kiểm tra tính khả thi của thiết kế trước khi chế tạo. Quá trình mô phỏng giúp phát hiện và khắc phục các lỗi thiết kế tiềm ẩn, tối ưu hóa hiệu suất vận hành và giảm thiểu chi phí sản xuất. Phân tích động học được thực hiện để đánh giá khả năng chuyển động của cánh tay robot. Các thông số quan trọng như tốc độ, gia tốc và mô-men xoắn được tính toán và tối ưu hóa. Mô phỏng chuyển động của cánh tay robot trong các điều kiện làm việc khác nhau giúp đánh giá độ chính xác và hiệu quả của thiết kế. Kết quả mô phỏng được sử dụng làm cơ sở để điều chỉnh thiết kế và cải thiện hiệu suất của cánh tay robot. Phần mềm SolidWorks đóng vai trò quan trọng trong quá trình này, cho phép thực hiện các phân tích phức tạp và trực quan hóa kết quả.

Thuật toán điều khiển động học được thiết kế dựa trên nguyên lý điều khiển vòng kín, sử dụng phản hồi từ các cảm biến để điều chỉnh chuyển động của cánh tay robot. Lập trình điều khiển được thực hiện trên nền tảng Arduino, sử dụng ngôn ngữ lập trình C/C++. Phần mềm Matlab được sử dụng để mô phỏng và kiểm tra thuật toán điều khiển. Thư viện Arduino được tích hợp trong Matlab để hỗ trợ quá trình lập trình và giao tiếp giữa Matlab và Arduino. Lập trình giao diện người dùng (GUI) trên Matlab cho phép người dùng điều khiển cánh tay robot một cách trực quan và dễ dàng. Các hàm và thủ tục được viết rõ ràng và hiệu quả, đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của hệ thống điều khiển. Kiểm thử và hiệu chỉnh thuật toán điều khiển được tiến hành để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của cánh tay robot.

Sau khi hoàn thành lập trình điều khiển robot, hệ thống được kiểm tra và hiệu chỉnh để đảm bảo hoạt động ổn định và chính xác. Quá trình kiểm tra bao gồm các bài kiểm tra tĩnh và động, đánh giá độ chính xác của vị trí, tốc độ và gia tốc. Hiệu chỉnh hệ thống bao gồm điều chỉnh các thông số trong thuật toán điều khiển và các thông số của động cơ servo. An toàn vận hành được đặt lên hàng đầu, các biện pháp an toàn được tích hợp vào hệ thống để tránh các sự cố nguy hiểm. Kết quả kiểm tra được phân tích và đánh giá để xác định hiệu quả của hệ thống điều khiển. Báo cáo kiểm tra bao gồm các dữ liệu đo đạc, phân tích và kết luận về hiệu suất hoạt động của cánh tay robot. Hệ thống điều khiển robot được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao nhất.

Eezybotarm MK2 chứng minh khả năng ứng dụng trong giáo dục đại học, giúp sinh viên hiểu rõ hơn về điều khiển robot, động học robot, và lập trình nhúng. Hệ thống điều khiển robot hoạt động ổn định và đáp ứng yêu cầu về độ chính xác. Ứng dụng thực tiễn của Eezybotarm MK2 có thể mở rộng sang các lĩnh vực khác như tự động hóa sản xuất, chăm sóc sức khỏe, và nghiên cứu khoa học. Nghiên cứu khoa học này đóng góp vào việc phát triển công nghệ robot tại Việt Nam. Đóng góp của đề tài bao gồm kiến thức, kinh nghiệm và sản phẩm thực tế. Phản hồi từ người dùng và đánh giá từ các chuyên gia sẽ được sử dụng để cải tiến sản phẩm trong tương lai.

Các hướng phát triển trong tương lai cho Eezybotarm MK2 bao gồm việc nâng cao độ chính xác, tích hợp thêm các cảm biến và khả năng xử lý thông tin phức tạp. Tích hợp thị giác máy sẽ giúp cánh tay robot có khả năng nhận biết và tương tác với môi trường tốt hơn. Thuật toán điều khiển tiên tiến có thể được áp dụng để cải thiện hiệu suất hoạt động. Phát triển giao diện người dùng thân thiện hơn sẽ giúp người dùng dễ dàng sử dụng và điều khiển cánh tay robot. Nghiên cứu về an toàn vận hành cần được chú trọng để đảm bảo an toàn cho người dùng và môi trường xung quanh. Việc cộng tác với các doanh nghiệp để thương mại hóa sản phẩm sẽ mang lại giá trị kinh tế cao.