Công nghệ ngày nay đã làm gia tăng sự quan tâm đến các hệ thống robot và tăng số lượng nghiên cứu trong lĩnh vực này. Có nhiều nghiên cứu về các hệ thống robot trong một số lĩnh vực để tạo điều kiện tốt hơn cho cuộc sống của con người theo nghĩa đen. Trong nghiên cứu này, một bàn tay robot được thiết kế để lặp lại chuyển động của ngón tay tùy thuộc vào các cảm biến linh hoạt được gắn trên bất kỳ găng tay nào. Các cảm biến khác nhau phát hiện chuyển động ngón tay được sử dụng.
Cảm biến phát hiện góc của các ngón tay đã được hiển thị để cung cấp độ chính xác cao dù có giá thành rẻ trong nghiên cứu hiện tại. Hơn nữa, bằng cách nhập dữ liệu cảm biến vào chương trình giao diện nguồn mở có tên Blender 3D, chúng ta có thể thấy được cách bàn tay robot di chuyển được hiển thị trên chương trình. Nhờ phát triển bàn tay robot với các vật liệu và cơ chế khác nhau, chúng ta có thể thực hiện các nghiên cứu thử nghiệm với chi phí thấp ở những nơi không phù hợp với sức khỏe và an toàn của con người. Dữ liệu góc trên cảm biến và thông tin vị trí động cơ servo được truyền qua mô-đun không dây RF 433 MHz. Các quyết định liên quan đến điều khiển cánh tay robot được thực hiện với thẻ Arduino. Trong bài viết này, bạn hãy cùng Uniduc tìm hiểu về cơ chế hoạt động ngón tay linh hoạt của cánh tay robot dựa trên cảm biến linh hoạt nhé.
I. Cảm biến linh hoạt.
Các cảm biến linh hoạt có thể được sản xuất theo độ linh hoạt một chiều hoặc hai chiều là các máy dò có sức đề kháng có thể thay đổi bởi áp suất tác dụng lên chúng. Vì các ngón tay của con người có thể được xoắn theo một hướng theo bản chất của chúng, một cảm biến linh hoạt một chiều đã được chọn làm cảm biến trong nghiên cứu này. Với sự trợ giúp của các cảm biến, động cơ servo có thể được điều khiển từ 0° đến 180°. Mối quan hệ giữa các cảm biến linh hoạt được gắn trên găng tay và các giá trị góc của mô tơ servo được thể hiện trong Bảng 1.
II. Kết nối hệ thống.
Các cảm biến được gắn vào găng tay như trong Hình 2 để bao phủ toàn bộ chiều dài của ngón tay.
Hình 3 thể hiện các cảm biến linh hoạt và các kết nối nền tảng Arduino. Cảm biến được kết nối với các đầu vào tương ứng của bộ vi xử lý theo nguyên tắc phân chia điện áp.
Động cơ micro servo có ưu điểm là kích thước nhỏ và mô-men xoắn cao được sử dụng cho chuyển động tay của robot. Mô-men xoắn là 1,8 kg.cm cho mỗi động cơ servo được sử dụng trong hoạt động do nó chỉ được thực hiện cho hoạt ảnh chuyển động. Các giá trị mô-men xoắn này là đủ cho cuộc nghiên cứu này và có thể dễ dàng được chọn làm giá trị lớn hơn cho các ứng dụng yêu cầu công suất khác. Kết nối động cơ servo Arduino được hiển thị trong Hình 4.
Thông tin tương tự nhận được từ các cảm biến ngón tay nằm trong các ngón tay được chuyển đổi thành thông tin góc ở dạng kỹ thuật số và sau đó được gửi đến tay robot từ xa thông qua mô-đun giao tiếp không dây RF 433 MHz. Hình 5 thể hiện mô-đun thu phát RF 433 MHz và các kết nối Arduino.
Sơ đồ luồng thông tin để gửi các giá trị từ các ngón tay lên mô-đun máy phát RF 433 MHz được hiển thị trong Hình 6.
Dữ liệu từ mô đun máy phát RF 433 MHz được gửi đến mô đun máy thu nơi nó được phân tách và gửi đến các động cơ servo. Sơ đồ luồng thông tin từ mô đun máy thu đến động cơ servo được hiển thị trong Hình 7.
III. Phương thức giao tiếp.
Giao tiếp không dây cung cấp sự tiện lợi to lớn để nhận thông tin từ các thiết bị di động hoặc văn phòng phẩm giúp dễ dàng di chuyển hoặc gửi qua một khu vực rộng. Trong dự án này, mô-đun RF 433 MHz với mức chi phí thấp và dễ tìm thấy trên thị trường được sử dụng như một phương thức liên lạc không dây của găng tay và bàn tay robot.
Dữ liệu từ năm cảm biến linh hoạt khác nhau được gửi tuần tự đến các động cơ servo. Một giao thức phân biệt dữ liệu này trên máy thu đã được phát triển. Dữ liệu tương tự nhận được từ các ngón tay được chuyển đổi thành giá trị kỹ thuật số và sau đó được chuyển đổi thành giá trị góc của loại số nguyên. Sau khi chuyển đổi giá trị góc thành loại char, các giá trị góc khác nhau được gán cho mô-đun máy phát RF 433 MHz bằng cách kết hợp các ký tự ASCII khác nhau từ đầu các giá trị góc để phân biệt 5 giá trị góc khác nhau. Trong chuỗi này, kí tự“A” là “góc 1”, “B” là “góc 2”, “C” là “góc 3”, “D” là “góc 4” và “E” là “góc 5”. Chuỗi ký tự này sau đó được gửi đến mô-đun máy thu thông qua mô đun máy phát RF 433 MHz. Các giá trị góc được nhận từ các phần tử của mảng này được chuyển đổi thành giá trị nguyên. Sơ đồ dòng của mô đun máy thu được hiển thị trong Hình 8.
IV. Vận hành hệ thống.
Các giá trị góc tương tự thu được từ cảm biến linh hoạt được kết nối với các đầu vào tương tự của Arduino Nano được gắn trên găng tay. Các giá trị góc này được chuyển đổi sang hoạt động kỹ thuật số, sau đó được gửi đến nền tảng Arduino UNO R3 được kết nối với cánh tay robot thông qua mô-đun truyền thông RF 433 MHz. Sau khi các giá trị góc này được gửi đến các động cơ servo bằng cách áp dụng kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM). Hoạt động này được áp dụng cho 5 động cơ servo theo cùng một cách và thông tin góc được gửi đến giao diện thông qua giao tiếp nối tiếp (USART). Hoạt động này được hiển thị trong Hình 9.
V. Thiết kế giao diện với Blender 3D.
Blender 3D là một ứng dụng mô hình hóa và hoạt hình ba chiều (3D) miễn phí mã nguồn mở. Ngoài việc là một phần mềm hoạt hình mô hình ba chiều, nó còn bao gồm một công cụ trò chơi, một phần mềm dựng phim và âm thanh. Trong dự án này, để theo dõi chuyển động tay của robot trên máy tính, dữ liệu góc được gửi đến Blender thông qua giao tiếp nối tiếp và chuyển động của ngón tay được theo dõi ngay lập tức. Ngoài ra, điều khiển trò chơi thời gian thực được cung cấp thông qua giao diện sao chép chuyển động của ngón tay và công việc hoạt hình có thể được thực hiện trên máy tính. Giao diện của chuyển động tay robot được hiển thị trong Hình 10.
Chúc bạn thành đạt trong công việc và hạnh phúc trong cuộc sống !
Hotline / Zalo: 0903 666 014
Website: https://uniduc.com/vi
-------------////--------------------------------------------////------------
HUMANOID ROBOT CỦA CÔNG TY UNIDUC SẢN XUẤT PHÁT TRIỂN.
