HCMUTE: Thiết kế và thi công robot SCARA 4 bậc phân loại sản phẩm theo màu sắc

Đề tài lựa chọn robot SCARA do cấu trúc đơn giản, dễ điều khiển, tốc độ cao và độ chính xác tốt, phù hợp cho nhiệm vụ phân loại sản phẩm. So sánh robot SCARA với các loại robot khác như robot Descartes, cánh tay robot 6 bậc tự do, và robot song song được thực hiện để chứng minh sự phù hợp. Ưu điểm và nhược điểm của từng loại robot được phân tích, nhấn mạnh vào khả năng đáp ứng yêu cầu của đề tài. Ứng dụng robot SCARA trong công nghiệp được trình bày, làm nổi bật hiệu quả kinh tế và sự linh hoạt của loại robot này. Ưu điểm của robot SCARA là khả năng hoạt động nhanh, chính xác trong không gian làm việc hạn chế. Nhược điểm của robot SCARA là khả năng chịu tải tương đối thấp so với các loại robot khác. Việc lựa chọn cấu hình cụ thể, bao gồm số bậc tự do và kích thước, được giải thích dựa trên yêu cầu về không gian làm việc và khả năng xử lý sản phẩm.

Mô phỏng robot SCARA được thực hiện bằng phần mềm chuyên dụng để kiểm tra thiết kế và điều khiển trước khi chế tạo thực tế. Quá trình mô phỏng bao gồm việc xây dựng mô hình 3D, lập trình điều khiển, và kiểm tra hoạt động của robot trong các điều kiện khác nhau. Mục tiêu của mô phỏng là xác định các lỗi thiết kế và tối ưu hóa hiệu suất của robot. Kết quả mô phỏng, bao gồm đường đi của robot, thời gian thực hiện, và độ chính xác, được phân tích và đánh giá. Các phần mềm mô phỏng được sử dụng được đề cập, cùng với các thông số mô phỏng được sử dụng. Kết quả mô phỏng cho thấy robot hoạt động ổn định và đạt được độ chính xác mong muốn. Các vấn đề phát sinh trong quá trình mô phỏng và cách giải quyết được trình bày rõ ràng.

Thuật toán điều khiển PID được sử dụng để điều khiển chuyển động của robot. Việc thiết kế và tinh chỉnh các thông số PID để tối ưu hiệu suất của robot được trình bày chi tiết. Mô phỏng điều khiển tay máy bằng giải thuật PID được thực hiện để xác định các thông số tối ưu trước khi áp dụng vào hệ thống thực tế. Các phương pháp tinh chỉnh PID, như Ziegler-Nichols, được đề cập và so sánh. Kết quả mô phỏng và thử nghiệm cho thấy thuật toán PID hoạt động hiệu quả, đảm bảo độ chính xác và ổn định của robot. So sánh hiệu quả của thuật toán PID với các thuật toán điều khiển khác, nếu có, được thực hiện để chứng minh tính ưu việt của phương pháp được chọn.

Thiết kế giao diện điều khiển robot SCARA đơn giản, trực quan, dễ sử dụng. Giao diện cho phép người dùng điều khiển robot bằng tay hoặc tự động. Thiết kế màn hình điều khiển được tối ưu hóa cho việc giám sát và điều khiển các thông số hoạt động của robot. Các chức năng chính của giao diện, như điều khiển chuyển động, giám sát trạng thái, và thiết lập thông số, được trình bày chi tiết. Kết quả kiểm tra giao diện cho thấy giao diện đáp ứng yêu cầu về tính dễ sử dụng và hiệu quả. Hệ thống tự động hóa sản xuất tích hợp với robot SCARA cũng được mô tả. Các phương pháp đảm bảo an toàn trong vận hành được nhấn mạnh.

Khái niệm xử lý ảnh được trình bày ngắn gọn. Các vấn đề trong xử lý ảnh như nhiễu, ánh sáng, và độ phân giải được đề cập. Thư viện OpenCV được sử dụng để xử lý ảnh và nhận dạng màu sắc. Thuật toán nhận dạng màu sắc được mô tả chi tiết, bao gồm các bước tiền xử lý ảnh, lọc nhiễu, phân đoạn ảnh, và xác định màu sắc. Không gian màu RGB và HSV được sử dụng để biểu diễn màu sắc. Độ chính xác của thuật toán nhận dạng màu sắc được kiểm tra và đánh giá. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của hệ thống, như điều kiện ánh sáng và chất lượng ảnh, được phân tích.

Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc được tích hợp với robot SCARA. Kết nối camera với robot được mô tả chi tiết. Giao tiếp giữa hệ thống xử lý ảnh và robot được thiết kế và kiểm tra. Cơ chế hoạt động của hệ thống được trình bày, bao gồm quá trình thu thập ảnh, xử lý ảnh, nhận dạng màu sắc, và điều khiển robot. Kết quả thử nghiệm hệ thống cho thấy khả năng phân loại sản phẩm theo màu sắc chính xác và hiệu quả. Kiểm soát chất lượng sản phẩm được tích hợp trong hệ thống. Cơ cấu chính xác của robot được đánh giá để đảm bảo sản phẩm được phân loại chính xác. Tốc độ và độ chính xác của robot là các yếu tố quan trọng để đánh giá hiệu quả của hệ thống.