Thiết kế và chế tạo cánh tay robot 5 bậc tự do ứng dụng xử lý ảnh để phân loại vật thể

Bài viết trình bày về những kết quả nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cánh tay robot 5 bậc tự do ứng dụng xử lý ảnh để phân loại vật thể. Cánh tay robot này được điều khiển thông qua bộ phận điều khiển với chip vi điều khiển Arduino và bộ phận xử lý hình ảnh.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế và chế tạo cánh tay robot 5 bậc tự do ứng dụng xử lý ảnh để phân loại vật thể Tuyển tập Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ nhất về Động lực học và Điều khiển Đà Nẵng, ngày 19-20/7/2019, tr. 160-166, DOI 10.15625/vap.2019000273 Thiết kế và chế tạo cánh tay robot 5 bậc tự do ứng dụng xử lý ảnh để phân loại vật thể Đặng Phước Vinh, Lê Đình Minh Nhật, Nguyễn Đặng Mẫn Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng Email: dpvinh@dut.udn.vn Tóm tắt Cánh tay robot này còn có thể được ứng dụng trong Trong bài báo này, nhóm tác giả trình bày về những kết quả nghiên cứu khoa học và hỗ trợ đào tạo thực hành, thí nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cánh tay robot 5 bậc tự do ứng dụng nghiệm cho sinh viên các ngành cơ khí, cơ điện tử và tự xử lý ảnh để phân loại vật thể. Cánh tay robot này được điều khiển động hóa ở các trường kỹ thuật. Ý tưởng thiết kế cho thông qua bộ phần điều khiển với chip vi điều khiển Arduino và những mô hình lớn ứng dụng trong nhiều công đoạn cho bộ phận xử lý hình ảnh. Ban đầu, camera sẽ thu nhận hình ảnh những quy trình sản xuất sản phẩm. thực tế, sau đó máy tính với nền tảng là Visual Studio C# xử lý Vậy nên, bài toán đặt ra tại đây là phải thiết kế chế tạo thông tin đầu vào và gửi lệnh điều khiển tới bộ điều khiển. Khi một hệ thống mà kết hợp giữa các phương pháp xử lý ảnh nhận được thông tin từ máy tính, bộ điều khiển sẽ điều khiển cơ và các cơ cấu cơ khí đã được áp dụng trong ngành công cấu chấp hành tương tác với vật thể. Bước đầu hệ thống hoạt động nghiệp. Hệ thống sẽ sử dụng camera chụp vật mẫu, chụp khá ổn định, có thể nhận diện được vật thể dựa vào hình dáng và vật được sản xuất, sau đó so sánh ảnh của vật mẫu và ảnh màu sắc một cách chính xác với thời gian tương đối nhanh. của vật thật hoặc phân tích đặc tính riêng trên sản phẩm rồi từ đó phân loại xác định được sản phẩm có đạt chất lượng Từ khóa: Cánh tay robot 5 bậc tự do, Vi điều khiển Aruino, Xử hay không. Nếu đạt chất lượng sẽ đưa sang đóng gói thành lý ảnh, Visual Studio C#. phẩm. Nếu không đạt chất lượng sẽ loại bỏ trở thành phế phẩm. Tuy nhiên trong thực tiễn một số bài toán không cần phải áp dụng hệ thống như trên vì nó sẽ làm cho hệ thống 1. Đặt vấn đề phức tạp, giá thành tăng. Hiện nay các tay máy có trên thị Thời đại nền công nghiệp 4.0 đã kéo theo sự phát triển trường trong lĩnh vực phân loại sẽ gồm 2 dạng cơ cấu chính không ngừng nghỉ của các công cụ lao động phụ trợ, từ là cơ cấu song song và chuỗi. Đối với tay máy có cơ cấu những công cụ máy móc thô sơ cho năng suất và chất song song sẽ có tốc độ phân loại nhanh hơn nhưng phạm lượng kém, đã dần dần được thay thế bằng những công cụ, vi làm việc nhỏ so với kích thước của tay máy. Đối với máy móc hiện đại hơn, nâng cao độ chính xác, năng suất cánh tay dạng chuỗi, hệ thống sẽ có phạm vi làm việc lớn cao hơn sản xuất được nhiều mặt hàng tinh xảo. Đồng thời hơn. Tuy nhiên, tùy thuộc vào số khớp có trong tay máy nhằm giảm công lao động của con người trong các hoạt mà độ linh hoạt sẽ cao hơn nhưng ngược lại thì độ cứng động công nghiệp hay một số môi trường đặc biệt mà con vững của tay máy lại giảm. Với yêu cầu phân loại sản phẩm người không thể làm việc được như: những môi trường độc ngày càng đa dạng thì cánh tay phải đảm bảo độ linh hoạt hại khói bụi, hóa chất,… gây ảnh hưởng tới sức khỏe và và tốc độ, vùng làm việc rộng cũng như độ cứng vững cần tính mạng của con người, các công cụ có thể thay thế con thiết. Hơn nữa, việc phân loại sản phẩm dựa vào hình dáng người và mang lại hiệu quả cao. Để giải quyết vấn đề trên và sản phẩm sẽ tối ưu hơn nếu kỹ thuật xử lý ảnh số được thì việc áp dụng cánh tay robot vào công nghiệp ngày càng áp dụng cho cánh tay robot. cấp thiết. Robot được ứng dụng trong nhiều mục đích khác nhau: như phân loại sản phẩm theo hình dáng và màu sắc (ứng dụng trong các khu công nghiệp hoặc kho hàng, cơ khí …). Bên cạnh đó, việc ứng dụng xử lý ảnh vào cánh tay robot đã và đang thu hút nhiều sự nghiên cứu trong và ngoài nước để phục vụ các mục đích khác nhau. Vào năm 2015, một cánh tay robot đã được nghiên cứu và chế tạo để phân loại hình dáng của sản phẩm sử dụng kỹ thuật xử lý ảnh số dựa vào đường biên bao quanh vật thể [1]. Một cánh tay robot gồm 4 ngón tay cũng ứng dụng xử lý ảnh số để phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc. Cánh tay này hoạt Hình 1: Những vật thể cần được phân loại trong hệ thống động theo thời gian thực sử dụng webcam để chụp ảnh và Trong bài báo này, nhóm tác giả đã nghiên cứu, thiết phân tích ảnh [2]. Tương tự, một robot ứng dụng vào thực kế và chế tạo thành công một cánh tay robot 5 bậc tự do tế để xác định các vật thể bằng xử lý ảnh từ camera đã được dùng để phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc và hình dáng. nghiên cứu và chế tạo [3]. Một thuật toán được phát triển giúp cho robot có thể xác định hay có thể vẽ được hình Công nghệ xử lý ảnh được ứng dụng trong hệ thống này dáng của vật thể từ các tọa độ điểm của chúng. giúp cho việc phân loại được chính xác hơn. Hệ thống điều Đặng Phước Vinh, ...