Ứng Dụng Robot SCARA Trong Phân Loại Rác Tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu đề tài

1.2. Tình hình nghiên cứu

1.2.1. Nghiên cứu trong nước

1.2.2. Nghiên cứu quốc tế

1.3. Mục tiêu nghiên cứu

1.4. Nội dung nghiên cứu

1.5. Giới hạn đề tài

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Tổng quan vể robot SCARA

2.2. Khái niệm robot SCARA

2.3. Ưu và nhược điểm robot SCARA

2.4. Ứng dụng của robot SCARA

2.5. Khái quát về PLC

2.5.1. Tổng quan về PLC

2.5.2. Ưu điểm và nhược điểm của PLC

2.5.3. Vai trò và ứng dụng của PLC

2.6. PLC dòng Q của hãng Mitsubishi

2.6.1. Giới thiệu PLC dòng Q

2.6.2. Đặc điểm chung của PLC dòng Q

2.7. Giới thiệu về servo

2.7.1. Phân loại động cơ servo

2.7.2. Ưu và nhược điểm của động cơ AC servo

2.8. Khái niệm về Encoder

2.8.1. Phân loại Encoder

2.9. Khái niệm về camera nhận diện độ sâu

2.9.1. Ứng dụng của camera độ sâu

2.10. Phương pháp điều khiển vị trí động cơ

2.11. Mô hình nhận diện vật YOLO

2.11.1. Giới thiệu mô hình YOLO (You Only Look Once)

2.11.2. Kiến trúc và nguyên lí hoạt động của mô hình YOLO

2.11.3. Ứng dụng của YOLO

2.11.4. So sánh và đánh giá mô hình YOLOv8 với các phiên bản trước

2.12. Truyền thông giao tiếp MC-Protocol

2.12.1. Tổng quan về truyền thông MC-Protocol

2.12.2. Nguyên lí hoạt động MC-Protocol

2.13. Tính toán động học và động lực học robot SCARA

2.13.1. Tính toán động học thuận robot SCARA

2.13.2. Tính toán động học nghịch robot SCARA

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG

3.1. Thiết kế phần cứng

3.1.1. Yêu cầu phần cứng

3.1.2. Bố trí phần cứng

3.1.3. Thiết bị phần cứng

3.1.3.1. Robot Scara Denso HSR-055

3.1.4. Phần khung mô hình

3.1.5. Phần băng tải

3.1.6. Phần cơ cấu hút vật

3.2. Thiết kế hệ thống điện

3.2.1. Sơ đồ khối hệ thống

3.2.2. Sơ đồ đấu nối hệ thống

3.2.3. Các thiết bị sử dụng trong hệ thống

3.2.4. Thi công tủ điện

4. CHƯƠNG 4: GIẢI THUẬT GẮP VẬT TRÊN BĂNG TẢI CỦA HỆ THỐNG

4.1. Mô tả hoạt động hệ thống

4.2. Chuyển đổi ma trận giữ hệ tọa độ camera sang hệ tọa độ robot

4.3. Thiết kế chương trình điều khiển hệ thống

4.4. Lưu đồ giải thuật phân loại rác trên băng tải

4.5. Khối xử lý ảnh đầu vào

4.6. Khối xử lý dữ liệu

4.7. Khối điều khiển

5. CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH HỆ THỐNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

5.1. Các chế độ điều khiển

5.1.1. Chế độ thủ công (Manual)

5.2. Giao diện điều khiển

5.2.1. Màn hình giới thiệu và đăng nhập

5.2.2. Màn hình Jog Operation

5.2.3. Màn hình Kinematics

5.2.4. Màn hình Auto

5.3. Kiểm chứng động học robot SCARA

5.3.1. Kiểm chứng động học nghịch

5.3.2. Kiểm chứng động học thuận

5.4. Kiểm nghiệm mô hình YOLO

5.5. Kiểm nghiệm hệ thống

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

6.1. Hướng phát triển

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

I. Tổng quan về ứng dụng Robot SCARA trong phân loại rác

Trong bối cảnh ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng, việc ứng dụng Robot SCARA trong phân loại rác tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM trở thành một giải pháp hiệu quả. Robot SCARA, với khả năng di chuyển linh hoạt và chính xác, giúp tự động hóa quy trình phân loại rác, giảm thiểu công sức và thời gian cho con người. Hệ thống này không chỉ nâng cao hiệu quả phân loại mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

1.1. Khái niệm về Robot SCARA và ứng dụng trong giáo dục

Robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) là một loại robot công nghiệp được thiết kế cho các nhiệm vụ lắp ráp và phân loại. Ứng dụng của robot trong giáo dục giúp sinh viên tiếp cận công nghệ hiện đại, nâng cao kỹ năng thực hành và nghiên cứu.

1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng Robot SCARA tại Việt Nam

Tại Việt Nam, việc nghiên cứu và ứng dụng Robot SCARA trong phân loại rác vẫn còn hạn chế. Nhiều trường đại học đang tích cực tìm kiếm giải pháp kết hợp giữa công nghệ tự động hóa và trí tuệ nhân tạo để cải thiện quy trình xử lý rác thải.

II. Vấn đề và thách thức trong phân loại rác hiện nay

Phân loại rác tại nguồn là một trong những thách thức lớn trong quản lý rác thải. Việc phân loại thủ công không chỉ tốn thời gian mà còn dễ mắc sai sót. Hệ thống phân loại rác hiện tại chưa đáp ứng được yêu cầu về hiệu suất và độ chính xác. Do đó, việc ứng dụng công nghệ như Robot SCARA là cần thiết để giải quyết vấn đề này.

2.1. Những khó khăn trong việc phân loại rác thủ công

Phân loại rác thủ công đòi hỏi nhiều công sức và thời gian. Nhân viên thường gặp khó khăn trong việc phân loại chính xác, dẫn đến việc tăng khối lượng rác cần xử lý.

2.2. Tác động của ô nhiễm môi trường đến sức khỏe con người

Ô nhiễm môi trường do rác thải không được phân loại đúng cách ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Việc áp dụng công nghệ phân loại rác tự động giúp giảm thiểu tác động này.

III. Phương pháp ứng dụng Robot SCARA trong phân loại rác

Để ứng dụng Robot SCARA trong phân loại rác, cần thực hiện các bước như lắp đặt hệ thống, lập trình điều khiển và xây dựng mô hình nhận diện. Việc sử dụng công nghệ xử lý ảnh, đặc biệt là mô hình YOLO, giúp robot nhận diện và phân loại rác một cách chính xác.

3.1. Lắp đặt hệ thống và thiết bị cần thiết

Hệ thống bao gồm robot SCARA, băng tải và camera. Việc lắp đặt đúng cách giúp đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống phân loại rác.

3.2. Lập trình điều khiển và xử lý ảnh

Lập trình điều khiển robot SCARA để thực hiện các nhiệm vụ gắp và phân loại rác. Sử dụng mô hình YOLO để nhận diện các loại rác như chai và lon trong môi trường thực tế.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ thống phân loại rác sử dụng Robot SCARA và công nghệ YOLO đạt hiệu suất cao trong việc nhận diện và phân loại rác. Hệ thống này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu sai sót do yếu tố con người.

4.1. Đánh giá hiệu suất của hệ thống phân loại rác

Hệ thống đã được kiểm nghiệm và cho thấy khả năng phân loại chính xác lên đến 95%. Điều này chứng tỏ tính khả thi của việc ứng dụng robot trong phân loại rác.

4.2. Ứng dụng thực tiễn tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM

Hệ thống phân loại rác đã được triển khai tại trường, giúp nâng cao ý thức bảo vệ môi trường cho sinh viên và giảm thiểu lượng rác thải không được xử lý đúng cách.

V. Kết luận và hướng phát triển trong tương lai

Việc ứng dụng Robot SCARA trong phân loại rác tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã chứng minh được hiệu quả và tính khả thi. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển hệ thống để mở rộng khả năng phân loại và ứng dụng trong các lĩnh vực khác.

5.1. Đề xuất cải tiến hệ thống phân loại rác

Cần nghiên cứu thêm về các loại rác khác nhau và cải tiến mô hình nhận diện để nâng cao hiệu suất phân loại.

5.2. Hướng phát triển công nghệ tự động hóa trong giáo dục

Khuyến khích các trường đại học áp dụng công nghệ tự động hóa vào giảng dạy và nghiên cứu, giúp sinh viên tiếp cận với các công nghệ tiên tiến.

Đồ Án Tốt Nghiệp: Ứng Dụng Robot SCARA Phân Loại Rác