Luận văn Công nghệ kỹ thuật cơ điện tử: Thiết kế và chế tạo mô hình robot scara phân loại sản phẩm theo màu sắc và hình dạng

Chia sẻ: | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:134

Thêm vào BST

Báo xấu

87
lượt xem 26
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn ứng dụng công nghệ xử lý ảnh cho Robot SCARA để phân loại sản phẩm theo màu sắc và hình dạng từ đó đưa ra quyết định cho cánh tay.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Công nghệ kỹ thuật cơ điện tử: Thiết kế và chế tạo mô hình robot scara phân loại sản phẩm theo màu sắc và hình dạng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ CẦN THƠ KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ ----------  ---------- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ROBOT SCARA PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC VÀ HÌNH DẠNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: SINH VIÊN THỰC HIỆN: Ths: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN PHAN PHÚC HẬU MSSV: 1600061 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử - 2016 Cần Thơ - 2020
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2020 GVHD
Nhận xét của giáo viên phản biện ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2020 GVPB
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ CẦN THƠ Cán bộ hướng dẫn: Ths. ĐƯỜNG KHÁNH SƠN Luận văn đại học được bảo vệ tại Trường Đại học Kỹ thuật – Công nghệ Cần Thơ ngày 22 tháng 07 năm 2020. Thành phần Ban chấm đánh giá luận văn đại học gồm: 1. Trưởng ban: .......................................................................................................... .................................................................................................................................. 2. Uỷ viên phản biện: ............................................................................................... .................................................................................................................................. 3. Thư ký ban chấm: ................................................................................................. .................................................................................................................................. Xác nhận của Ban chấm đánh giá sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). TRƯỞNG BAN UỶ VIÊN PHẢN BIỆN THƯ KÝ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẦN THƠ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ NHIỆM VỤ LUẬN VĂN ĐẠI HỌC Họ và tên sinh viên: PHAN PHÚC HẬU MSSV: 1600061 Ngày, tháng, năm sinh: 30/07/1998 Nơi sinh: Cần Thơ Ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ điện tử Mã số: 7510203 TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ROBOT SCARA PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC VÀ HÌNH DẠNG NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG  Nhiệm vụ: Ứng dụng công nghệ xử lý ảnh cho Robot SCARA để phân loại sản phẩm theo màu sắc và hình dạng từ đó đưa ra quyết định cho cánh tay.  Nội dung: - Thiết kế, chế tạo mô hình Robot Scara hoàn chỉnh. - Thiết kế mạch điều khiển cho Robot Scara. - Xây dựng giao diện người dùng trên máy tính bằng phần mềm Matlab. - Ứng dụng xử lý ảnh vào mô hình Robot để phân loại sản phẩm. THỜI GIAN GIAO ĐỀ TÀI: 10/01/2020 THỜI GIAN HOÀN THÀNH: 07/07/2020 Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2020 KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ
LỜI CẢM ƠN LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài luận văn và kết thúc khóa học, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến trường Đại học kỹ thuật – công nghệ Cần Thơ đã tạo điều kiện cho em có môi trường học tập tốt trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trường. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy Đường Khánh Sơn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành luận văn. Đồng thời, em cũng gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trong khoa Kỹ thuật cơ khí, gia đình và bạn bè đã giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho em trong quá trình học tập cũng như trong quá trình hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: Phan Phúc Hậu Trang I
LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài: “Thiết kế và chế tạo mô hình Robot SCARA phân loại sản phẩm theo màu sắc và hình dạng” là một công trình nghiên cứu được thực hiện bởi cá nhân em dưới sự hướng dẫn của thầy Đường Khánh Sơn. Trong bài báo cáo, tất cả các số liệu, hình ảnh và thông tin trong đề tài này đều được em thu thập với một thái độ khách quan và trung thực. Ngoài ra, một số nguồn tài liệu tham khảo đã được trích dẫn nguồn và chú thích rõ ràng, không sao chép bất cứ tài liệu nào mà không có trích dẫn. Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước bộ môn, khoa và nhà trường về sự cam đoan này. Sinh viên thực hiện SVTH: Phan Phúc Hậu Trang II
TÓM TẮT LUẬN VĂN TÓM TẮT LUẬN VĂN Đề tài luận văn “Thiết kế và chế tạo mô hình Robot Scara phân loại sản phẩm theo màu sắc và hình dạng” bao gồm các nội dung cốt lõi như: tìm hiểu các khái niệm và kiến thức cơ bản về Robot, thiết kế và chế tạo mô hình Robot Scara 3 bậc tự do hoạt động linh hoạt và chính xác, thiết kế mạch điều khiển và giao diện điều khiển cho Robot, xây dựng giải thuật PID điều khiển vị trí động cơ DC, ứng dụng xử lý ảnh vào mô hình để phân loại sản phẩm. SVTH: Phan Phúc Hậu Trang III
MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ I LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... II TÓM TẮT LUẬN VĂN .......................................................................................... III MỤC LỤC ................................................................................................................... i DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................ iv DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. iv CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN..................................................................................... 2 1.1 Tổng quan đề tài ........................................................................................2 1.1.1 Đặt vấn đề ...........................................................................................2 1.1.2 Mục tiêu đề tài ....................................................................................3 1.1.3 Giới hạn đề tài ....................................................................................3 1.2 Giới thiệu sơ lượt về Robot công nghiệp ..................................................4 1.2.1 Lịch sử hình thành và phát triển .........................................................4 1.2.2 Cấu trúc cơ bản của Robot công nghiệp .............................................5 1.2.3 Ứng dụng ..........................................................................................10 1.3 Giới thiệu sơ lượt về Robot Scara ...........................................................11 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................... 14 2.1 Đối tượng nghiên cứu .............................................................................14 2.2 Phương pháp nghiêm cứu .......................................................................14 2.2.1 Phần mềmMatlab ..............................................................................14 2.2.2 Matlab GUI .......................................................................................17 2.2.3 Xử lý ảnh trên Matlab .......................................................................21 2.2.4 Phần mềm Invertor ...........................................................................27 SVTH: Phan Phúc Hậu Trang i
MỤC LỤC 2.2.5 Arduino .............................................................................................29 2.2.6 Phần mềm Arduino IDE ...................................................................32 2.2.7 PID ....................................................................................................34 2.2.8 Chuẩn giao tiếp I2C ..........................................................................37 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH .......................................... 41 3.1 Bài toán động học ...................................................................................41 3.1.1 Động học thuận .................................................................................41 3.1.2 Động học ngược ...............................................................................42 3.2 Thiết kế mô hình cơ khí cho Robot.........................................................43 3.2.1 Cơ sở thiết kế ....................................................................................43 3.2.2 Bản vẽ thiết kế Robot trên Inventor .................................................44 3.2.3 Chế tạo mô hình cơ khí .....................................................................50 3.2.4 Lắp ráp mô hình Robot Scara hoàn chỉnh ........................................55 3.3 Thiết kế mạch điều khiển ........................................................................57 3.3.1 Lưu đồ giải thuật điều khiển Robot ..................................................57 3.3.2 Sơ đồ mạch điều khiển Robot ...........................................................58 CHƯƠNG 4: XỬ LÝ ẢNH VÀ THIẾT KẾ GIAO DIỆN NGƯỜI DÙNG ....... 66 4.1 Xử lý ảnh .................................................................................................66 4.1.1 Giới thiệu về hệ thống xử lý ảnh ......................................................66 4.1.2 Sơ lượt về quá trình xử lý ảnh trong đề tài .......................................68 4.1.3 Thu nhận ảnh đầu vào .......................................................................69 4.1.4 Xác định vùng hoạt động của Robot ................................................70 4.1.5 Phân vùng ảnh và tách sản phẩm ......................................................72 4.1.6 Nhận dạng đối tượng ........................................................................74 SVTH: Phan Phúc Hậu Trang ii
MỤC LỤC 4.1.7 Kết quả của quá trình xử lý ảnh ........................................................77 4.2 Thiết kế giao diện người dùng ................................................................77 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ........................................ 79 5.1 Kết quả ....................................................................................................79 5.1.1 Kết quả mô phỏng trên Matlab Simulink .........................................79 5.1.2 Kết quả thực tế của mô hình Robot Scara ........................................80 5.1.3 Kết quả chạy thực tế của mô hình Robot Scara ................................83 5.2 Đánh giá ..................................................................................................90 5.3 Kết luận ...................................................................................................90 5.3.1 Kết quả đạt được ...............................................................................91 5.3.2 Những hạn chế của đề tài .................................................................91 5.4 Hướng phát triển .....................................................................................91 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 93 PHỤ LỤC ................................................................................................................. 94 SVTH: Phan Phúc Hậu Trang iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Dây chuyền sản xuất ô tô tự động bằng Robot ...........................................2 Hình 1.2: Robot Scara phân loại sản phẩm .................................................................3 Hình 1.3: Cánh tay Robot 5 bậc tự do của hãng YASKAWA MOTOMAN ..............4 Hình 1.4: Sơ đồ khối của Robot công nghiệp .............................................................5 Hình 1.5: Các thành phần chính của hệ thống Robot..................................................6 Hình 1.6: Phân loại Robot theo hình dạng hình học của không gian hoạt động .........8 Hình 1.7: Sơ đồ điều khiển hở ....................................................................................9 Hình 1.8: Sơ đồ điều khiển kín ...................................................................................9 Hình 1.9: Robot xếp các hàng thùng hàng lên pallet ................................................10 Hình 1.10: Robot phun sơn tự động trong sản xuất ô tô ...........................................10 Hình 1.11: Robot hàn Panasonic ...............................................................................11 Hình 1.12: Ứng dụng của Robot trong một số lĩnh vực ............................................11 Hình 1.13: Robot Scara .............................................................................................12 Hình 1.14: Robot SCARA của hãng MITSUBISHI .................................................12 Hình 1.15: Robot SCARA trong dây chuyền sản xuất linh hoạt ..............................13 Hình 2.1: Phần mềm Matlab .....................................................................................15 Hình 2.2; Giao diện làm việc của Matlab .................................................................16 Hình 2.3: Cửa sổ GUIDE Quick Start .......................................................................18 Hình 2.4: Giao diện Blank GUI mặc định ................................................................18 Hình 2.5: Hộp thoại Inspector ...................................................................................20 Hình 2.6: Ảnh Index ..................................................................................................22 Hình 2.7: Ảnh xám ....................................................................................................23 Hình 2.8: Ảnh nhị phân .............................................................................................23 Hình 2.9: Ảnh RGB...................................................................................................24 Hình 2.10: Arduino Mega 2560 và Arduino Uno R3 ...............................................29 Hình 2.11: Phần cứng của Arduino Uno R3 .............................................................30 Hình 2.12: Ba loại Arduino phổ biến ........................................................................31 Hình 2.13: Một số loại Arduino nâng cao .................................................................31 Hình 2.14: Phần mềm Arduino IDE..........................................................................32 SVTH: Phan Phúc Hậu Trang iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.15: Một chương trình Arduino cơ bản ..........................................................33 Hình 2.16: Giao diện của phần mềm Arduino IDE...................................................33 Hình 2.17: Ba thành phần của bộ điều khiển PID ....................................................35 Hình 2.18: Mô hình hệ thống điều khiển với bộ PID................................................35 Hình 2.19: Sơ đồ truyền dữ liệu I2C .........................................................................38 Hình 2.20: Điều kiện START và STOP ....................................................................38 Hình 2.21: Điều kiện REPEATED START ..............................................................39 Hình 2.22: Giao thức truyền nhận dữ liệu I2C..........................................................39 Hình 3.1: Gắn hệ tọa độ cho Robot ...........................................................................41 Hình 3.2: Sắt tấm.......................................................................................................50 Hình 3.3: Sắt hộp.......................................................................................................50 Hình 3.4: Nhôm tấm ..................................................................................................50 Hình 3.5: Động cơ M555 ..........................................................................................51 Hình 3.6: Động cơ Planet ..........................................................................................52 Hình 3.7: Bộ truyền Pully và dây đai ........................................................................52 Hình 3.8: Bộ thanh trục vít-me đai ốc .......................................................................53 Hình 3.9: Bộ thanh trượt, ray trượt và gối đỡ ...........................................................54 Hình 3.10: Bạc đạn đỡ trục KFL08 ...........................................................................54 Hình 3.11: Vòng bi trục ............................................................................................54 Hình 3.12: Khớp nối mặt bích cố định ......................................................................54 Hình 3.13: Bulong đai ốc ..........................................................................................54 Hình 3.14: Phần đế thực tế của mô hình Robot Scara ..............................................55 Hình 3.15: Khâu tịnh tiến thực tế của mô hình Robot Scara ....................................55 Hình 3.16: Hai khâu quay thực tế của mô hình Robot Scara ....................................56 Hình 3.17: Mô hình cơ khí hoàn thiện của Robot Scara ...........................................56 Hình 3.18: Lưu đồ giải thuật điều khiển ...................................................................57 Hình 3.19: Mạch điều khiển Robot ...........................................................................58 Hình 3.20: Sơ đồ chân của Arduino Uno ..................................................................59 Hình 3.21: Sơ đồ chân của Arduino Nano ................................................................61 Hình 3.22: Sơ đồ chân của Module L298N ..............................................................63 SVTH: Phan Phúc Hậu Trang v
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 3.23: Nguồn tổ ong 12V-10A ..........................................................................64 Hình 3.24: Động cơ Servo MG995 ...........................................................................65 Hình 4.1: Quá trình xử lý ảnh ...................................................................................66 Hình 4.2: Các bước cơ bản trong xử lý ảnh ..............................................................67 Hình 4.3: Sơ đồ quá trình xử lý ảnh trong đề tài.......................................................69 Hình 4.4: Webcam logitech HD C270 ......................................................................69 Hình 4.5: Kích thước vùng hoạt động .......................................................................70 Hình 4.6: Ảnh quá trình xác định vùng hoạt động của Robot ..................................70 Hình 4.7: Sơ đồ quá trình tìm vùng hoạt động của Robot ........................................71 Hình 4.8: Vùng hoạt động của Robot .......................................................................71 Hình 4.9: Sơ đồ quá trình nhị phân ảnh ....................................................................72 Hình 4.10: Ảnh quá trình nhị phân ảnh .....................................................................72 Hình 4.11: Sơ đồ giải thuật phân vùng và tách đối tượng ........................................73 Hình 4.12: Ảnh kết quả của quá trình phân vùng .....................................................73 Hình 4.13: Giải thuật quá trình nhận dạng màu sắc ..................................................74 Hình 4.14: Ảnh nhị phân từng màu của vật ..............................................................75 Hình 4.15: Ảnh kết quả của quá trình nhận dạng màu sắc........................................75 Hình 4.16: Giải thuật quá trình nhận dạng hình dạng ...............................................76 Hình 4.17: Ảnh kết quả của quá trình nhận dạng hình dạng.....................................76 Hình 4.18: Ảnh kết quả của quá trình nhận dạng màu sắc và hình dạng ..................77 Hình 4.19: Giao diện người dùng điều khiển Robot Scara .......................................78 Hình 5.1: Mô hình hóa Robot Scara trên Matlab Simulink ......................................79 Hình 5.2: Mô hình 3D khi mô phỏng trên Matlab Simulink ....................................79 Hình 5.3: Kết quả chạy thực nghiệm PID trên khớp 1..............................................80 Hình 5.4: Kết quả chạy thực nghiệm PID trên khớp 2..............................................80 Hình 5.5: Kết quả chạy thực nghiệm PID trên khâu 3 ..............................................81 Hình 5.6: Tay gắp thực hiện gắp vật .........................................................................81 Hình 5.7: Tay gắp thực hiện thả vật ..........................................................................81 Hình 5.8: Kết quả chạy thực tế động học thuận của Robot Scara.............................82 Hình 5.9: Kết quả chạy thực tế động học ngược của Robot Scara ...........................82 SVTH: Phan Phúc Hậu Trang vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 5.10: Kết quả nhận dạng màu sắc các vật hình tròn .........................................83 Hình 5.11: Quá trình phân loại màu sắc các vật hình tròn của Robot Scara ............84 Hình 5.12: Kết quả nhận dạng màu sắc các vật hình vuông .....................................84 Hình 5.13: Quá trình phân loại màu sắc các vật hình vuông của Robot Scara .........85 Hình 5.14: Kết quả nhận dạng hình dạng các vật màu đỏ ........................................85 Hình 5.15: Quá trình phân loại hình dạng các vật màu đỏ của Robot Scara ............86 Hình 5.16: Kết quả nhận dạng hình dạng các vật màu xanh lá .................................86 Hình 5.17: Quá trình phân loại hình dạng các vật màu xanh lá của Robot Scara.....87 Hình 5.18: Kết quả nhận dạng hình dạng các vật màu xanh dương .........................87 Hình 5.19: Quá trình phân loại hình dạng các vật màu xanh dương của Robot .......88 Hình 5.20: Kết quả nhận dạng màu sắc và hình dạng của tất cả các vật ..................88 Hình 5.21: Quá trình phân loại màu sắc và hình dạng của Robot Scara...................90 SVTH: Phan Phúc Hậu Trang vii
DANH MỤC BẢNG DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Bảng thông số PID theo phương pháp Ziegler-Nichols ...........................37 Bảng 3.1: Bảng thông số DH ....................................................................................41 Bảng 3.2: Bảng thông số động cơ .............................................................................52 Bảng 3.3: Bảng thông số bộ truyền ...........................................................................53 SVTH: Phan Phúc Hậu Trang iv
LỜI NÓI ĐẦU LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của các cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên thế giới là những tiến bộ trong lĩnh vực điều khiển và tự động hoá sản xuất. Một trong những thành tựu nổi bật của quá trình tự động hoá là những cánh tay máy Robot. Những Robot từ đơn giản đến phức tạp, đã đóng góp rất nhiều trong việc thay thế con người ở môi trường làm việc cường độ cao, độc hại và đòi hỏi chính xác cao. Để có thể phát triển và ứng dụng Robot rộng rãi trong sản xuất, bên cạnh những kiến thức về điện, điện tử…thì việc nghiên cứu tính toán động học và điều khiển Robot cũng là một yếu tố rất quan trọng để tạo nên cơ sở và nền tảng cho việc chế tạo Robot. Với đề tài “Thiết kế và chế tạo mô hình Robot Scara phân loại sản phẩm theo màu sắc và hình dạng” em tin rằng với những kết quả đạt được trong quá trình thực hiện đề tài sẽ là một bước đệm quan trọng cho việc phát triển nhiều hơn nữa những ý tưởng trong tương lai về tính toán và thiết kế các loại Robot công nghiệp. SVTH: Phan Phúc Hậu Trang 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đề tài 1.1.1 Đặt vấn đề Ngày nay, cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật nhằm mục đích giúp cho cuộc sống tốt hơn và việc giải phóng sức lao động của con người trong các môi trường làm việc khó khăn là vấn đề cần thiết thì công nghệ Robot cũng ngày càng được phát triển và sử dụng phổ biến trong sản xuất cũng như trong cuộc sống của con người. Robot được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong các ngành sản xuất có tính dây chuyền và công nghệ cao vì Robot có thể vừa đảm bảo tính chính xác vừa đảm bảo tính liên tục của dây chuyền mà con người và máy móc khó có thể đạt được. Đồng thời, Robot có thể thay thế con người làm việc trong những môi trường nặng nhọc, độc hại, nhiệt độ cao, ... Hình 1.1: Dây chuyền sản xuất ô tô tự động bằng Robot Nhận thấy được tầm quan trọng của Robot đối với đời sống con người, các nước phát triển luôn cạnh tranh với nhau về nghiên cứu và chế tạo nhiều thế hệ Robot tốt nhất. Vì vậy nhiều công ty trên thế giới đã và đang sản xuất, phát triển, nghiên cứu để đưa Robot lên một tầm cao có thể tư duy như con người. Do đó, lĩnh vực Robot đang ngày càng chiếm được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu và xã hội. Dự đoán trong tương lai thì Robot sẽ là tâm điểm của một cuộc cách mạng lớn sau Internet. Với xu hướng này thì thị trường Robot sẽ vô cùng to lớn. SVTH: Phan Phúc Hậu Trang 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Từ những nhu cầu thực tế và niềm đam mê với Robot, cùng với sự góp ý và hướng dẫn của thầy Đường Khánh Sơn. Em đã chọn đề tài “ROBOT SCARA ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC VÀ HÌNH DẠNG” cho luận văn tốt nghiệp của mình. Hình 1.2: Robot Scara phân loại sản phẩm 1.1.2 Mục tiêu đề tài Thiết kế và chế tạo mô hình Robot SCARA hoàn chỉnh. Từ đó, thiết kế bộ điều khiển và giao diện điều khiển cho Robot. Vận dụng xử lý ảnh vào quá trình phân loại sản phẩm tự động nhằm cải thiện năng suất và chất lượng cũng như giải phóng sức lao động cho con người trong quá trình sản xuất. Nhằm làm chủ kỹ thuật chế tạo Robot để có thể phục vụ mục đích học tập và nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của các trường cao đẳng, đại học cũng như ứng dụng trong sản xuất công nghiệp. Vận dụng và củng cố lại những kiến thức đã học được để tìm hiểu và xây dựng mô hình cánh tay Robot có thể đạt được mục tiêu đặt ra. Bên cạnh đó nâng cao khả năng sử dụng các phần mềm bổ trợ như Inventor, Matlab, Arduino IDE, ... 1.1.3 Giới hạn đề tài Đề tài “Thiết kế và chế tạo mô hình Robot Scara phân loại sản phẩm theo màu sắc và hình dạng” dùng một camera đặt cố định để thu nhận ảnh, ảnh thu được sẽ được máy tính xử lý để xác định các thông số của đối tượng bao gồm: vị trí, màu SVTH: Phan Phúc Hậu Trang 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN sắc và hình dạng từ đó điều khiển cánh tay Robot Scara thực hiện chuyển động gắp và phân loại sản phẩm ở bất kỳ vị trí nào trong phạm vi hoạt động của nó. 1.2 Giới thiệu sơ lượt về Robot công nghiệp Robot là một loại máy có thể thực hiện công việc một cách tự động bằng sự điều khiển của máy tính hoặc các vi mạch điện tử được lập trình. Robot công nghiệp được lập trình sẵn theo một trình tự nhất định và sử dụng nhằm mục đích phục vụ công việc lắp ráp, sản xuất hoặc chế biến sản phẩm. Robot hỗ trợ rất nhiều cho con người. Đặc biệt là trong những môi trường khắc nghiệt, độc hại và nguy hiểm. Robot công nghiệp có tính chính xác cao và hiệu quả vượt trội so với sản xuất thủ công. Hình 1.3: Cánh tay Robot 5 bậc tự do của hãng YASKAWA MOTOMAN 1.2.1 Lịch sử hình thành và phát triển Thuật ngữ Robot xuất hiện vào năm 1920 trong một tác phẩm văn học của nhà văn tiệp khắc có tên là Karel Capek. Thuật ngữ Inducstrial Robot (IR) xuất hiện đầu tiên ở Mỹ do công ty AMF (Americal Machine and Foundry Company) quảng cáo mô phỏng một thiết bị mang dáng dấp và có một số chức năng như tay người được điều khiển tự động thực hiện một số thao tác để sản xuất thiết bị có tên gọi Versatran. Quá trình phát triển của IR được tóm tắt như sau: - Từ những năm 1950 ở Mỹ xuất hiện viện nghiên cứu đầu tiên. - Vào đầu những năm 1960 xuất hiện sản phẩm đầu tiên có tên gọi là Versatran của công ty AMF. SVTH: Phan Phúc Hậu Trang 4