Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ROBOT XOAY RUBIK
1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM K Ĩ THU ẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: Thiết kế và thi công robot xoay rubik Design and fabrication of a Rubik Solver Robot Giáo viên hướng dẫn : KS Nguyễn Minh Triết Sinh viên thực hiện : Đặng Trung Hiếu 07111020 Trần Quang Huy 07111028 Hoàng Ngọc Thuận 07111080 TP.HCM, THÁNG 12 NĂM 2011 CLB KHOA HOC TRE_SPKT CLB KHOA HOC TRE_SPKT www.kht.com.vn i Bộ Giáo Dục và Đào Tạo Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ---oOo--- CỘNG HÒA – XÃ HỘI – CHỦ NGH ĨA – VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc ---oOo--- Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy Bộ môn Cơ Điện Tử Số: Tp. Hồ Chí Minh, ngày ……, tháng …., năm …… NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Thông tin người thực hiện: Họ và tên sinh viên: Đặng Trung Hiếu Ngành: Cơ Điện Tử Điện thoại: 0922074509 MSSV: 07111020 Lớp: 071111B Email: h07111020@gmail.com Giáo viên hướng dẫn: KS. Nguyễn Minh Triết Điện thoại: 09374 09347 Đơn vị : BM. Cơ Điện Tử 2. Tên đồ án: Thiết kế và thi công robot xoay rubik 3. Nhiệm vụ đồ án: (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu) Nhiệm vụ: - Thiết kế và thi công cơ cấu kẹp rubik lập phương 3x3 (kích thước cạnh 57mm) - Thiết kế và thi công khung robot với 3 khớp xoay rubik 4. Thời gian thực hiện: Ngày giao nhiệm vụ: 07/9/2011 Ngày hoàn thành: 31/12/2011 Nội dung nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp đ ã đư ợc thông qua Bộ Môn Ngày tháng năm Bộ môn Cơ Điện Tử (ký và ghi rõ họ tên) Ngày tháng năm Người hướng dẫn (ký và ghi rõ họ tên) CLB KHOA HOC TRE_SPKT CLB KHOA HOC TRE_SPKT www.kht.com.vn ii Bộ Giáo Dục và Đào Tạo Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ---oOo--- CỘNG HÒA – XÃ HỘI – CHỦ NGH ĨA – VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc ---oOo--- Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy Bộ môn Cơ Điện Tử Số: Tp. Hồ Chí Minh, ngày ……, tháng …., năm …… NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Thông tin người thực hiện: Họ và tên sinh viên: Trần Quang Huy Ngành: Cơ Điện Tử Điện thoại: 0985381269 MSSV: 07111028 Lớp: 071111B Email: huykhanh0306@gmail.com Giáo viên hướng dẫn: KS. Nguyễn Minh Triết Điện thoại: 09374 09347 Đơn vị : BM. Cơ Điện Tử 2. Tên đồ án: Thiết kế và thi công robot xoay rubik 3. Nhiệm vụ đồ án: (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu) Nhiệm vụ: - Nghiên cứu ứng dụng thu thập và xử lý ảnh để nhận dạng khối rubik. - Lập trình giao diện xử lí ảnh. 4. Thời gian thực hiện: Ngày giao nhiệm vụ: 07/9/2011 Ngày hoàn thành: 31/12/2011 Nội dung nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp đ ã đư ợc thông qua Bộ Môn Ngày tháng năm Bộ môn Cơ Điện Tử (ký và ghi rõ họ tên) Ngày tháng năm Người hướng dẫn (ký và ghi rõ họ tên) CLB KHOA HOC TRE_SPKT CLB KHOA HOC TRE_SPKT www.kht.com.vn iii Bộ Giáo Dục và Đào Tạo Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ---oOo--- CỘNG HÒA – XÃ HỘI – CHỦ NGH ĨA – VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc ---oOo--- Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy Bộ môn Cơ Điện Tử Số: Tp. Hồ Chí Minh, ngày ……, tháng …., năm …… NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Thông tin người thực hiện: Họ và tên sinh viên: Hoàng Ngọc Thuận Ngành: Cơ Điện Tử Điện thoại: 0989369362 MSSV: 07111080 Lớp: 071111A Email: thuanft@yahoo.com Giáo viên hướng dẫn: KS. Nguyễn Minh Triết Điện thoại: 09374 09347 Đơn vị : BM. Cơ Điện Tử 2. Tên đồ án: Thiết kế và thi công robot xoay rubik 3. Nhiệm vụ đồ án: (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu) Nhiệm vụ: - Nghiên cứu giải thuật xoay rubik. - Lập trình 1 giải thuật xoay rubik theo mô hình c ơ khí 3 kh ớp xoay. 4. Thời gian thực hiện: Ngày giao nhiệm vụ: 07/9/2011 Ngày hoàn thành: 31/12/2011 Nội dung nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp đ ã đư ợc thông qua Bộ Môn Ngày tháng năm Bộ môn Cơ Điện Tử (ký và ghi rõ họ tên) Ngày tháng năm Người hướng dẫn (ký và ghi rõ họ tên) CLB KHOA HOC TRE_SPKT CLB KHOA HOC TRE_SPKT www.kht.com.vn iv ÐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGH ĨA VI ỆT NAM Ðộc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc PHIẾU NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP (Dùng cho giáo viên hướng dẫn LVTN) TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ROBOT XOAY RUBIK Họ và tên sinh viên thực hiện: Đặng Trung Hiếu MSSV: 07111020 Trần Quang Huy MSSV: 07111028 Hoàng Ngọc Thuận MSSV: 07111080 Họ và tên người nhận xét: Nguyễn Minh Triết MSCB: ……… . I. PHẦN NHẬN XÉT : 1. Về cuốn báo cáo Về hình thức: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Về phần tổng quan: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… CLB KHOA HOC TRE_SPKT CLB KHOA HOC TRE_SPKT www.kht.com.vn v Về nội dung và kết quả nghiên cứu ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… 2. Về sản phẩm/ chương tr ình demo ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Về báo cáo và trả lời chất vấn: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… 3. Về tinh thần thái độ làm việc ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… CLB KHOA HOC TRE_SPKT CLB KHOA HOC TRE_SPKT www.kht.com.vn vi II. PHẦN CHẤM ĐIỂM: Nội dung đánh giá Điểm tối đa Điểm thực chấm CUỐN BÁO CÁO 4 Về hình thức 0.5 Tóm tắt 0.5 Về phần tổng quan 1 Về nội dung 1 Về kết quả nghiên cứu 1 SẢN PHẨM/ CHƯƠNG TR ÌNH DEMO 3 Chức năng của sản phẩm đáp ứng yêu cầu đặt ra 2 Sản phẩm có khả năng ứng dụng trong thực tiễn 1 BÁO CÁO VÀ TRẢ LỜI CHẤT VẤN 2 Báo cáo tốt 1 Trả lời chất vấn tốt 1 TINH THẦN THÁI ĐỘ LÀM VIỆC 1 TỔNG CỘNG 10 Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 12 năm 2011 NGƯỜI ĐÁNH GIÁ CLB KHOA HOC TRE_SPKT CLB KHOA HOC TRE_SPKT www.kht.com.vn vii ÐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGH ĨA VI ỆT NAM Ðộc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc PHIẾU NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP (Dùng cho giáo viên phản biện LVTN) TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ROBOT XOAY RUBIK Họ và tên sinh viên thực hiện: Đặng Trung Hiếu MSSV: 07111020 Trần Quang Huy MSSV: 07111028 Hoàng Ngọc Thuận MSSV: 07111080 Họ và tên người nhận xét: ……………… MSCB: ……… . III. PHẦN NHẬN XÉT : 4. Về cuốn báo cáo Về hình thức: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Về phần tổng quan: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… CLB KHOA HOC TRE_SPKT CLB KHOA HOC TRE_SPKT www.kht.com.vn viii Về nội dung và kết quả nghiên cứu ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… 5. Về sản phẩm/ chương tr ình demo ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Về báo cáo và trả lời chất vấn: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… 6. Về tinh thần thái độ làm việc ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… CLB KHOA HOC TRE_SPKT CLB KHOA HOC TRE_SPKT www.kht.com.vn ix IV. PHẦN CHẤM ĐIỂM: Nội dung đánh giá Điểm tối đa Điểm thực chấm CUỐN BÁO CÁO 4 Về hình thức 0.5 Tóm tắt 0.5 Về phần tổng quan 1 Về nội dung 1 Về kết quả nghiên cứu 1 SẢN PHẨM/ CHƯƠNG TR ÌNH DEMO 3 Chức năng của sản phẩm đáp ứng yêu cầu đặt ra 2 Sản phẩm có khả năng ứng dụng trong thực tiễn 1 BÁO CÁO VÀ TRẢ LỜI CHẤT VẤN 2 Báo cáo tốt 1 Trả lời chất vấn tốt 1 TINH THẦN THÁI ĐỘ LÀM VIỆC 1 TỔNG CỘNG 10 Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 12 năm 2011 NGƯỜI ĐÁNH GIÁ CLB KHOA HOC TRE_SPKT CLB KHOA HOC TRE_SPKT www.kht.com.vn [...]... 2: THI T KẾ CƠ KHÍ 4 2.1 4 Thi t kế cơ cấu kẹp 2.2.1 4 2.2.2 Lựa chọn phương án và tính toán thi t kế 6 2.2.3 Mô phỏng hoạt động của cánh tay kẹp 9 2.2.4 2.2 Các kiểu cơ cấu kẹp đã có Hình ảnh mô hình cơ cấu kẹp đã thi công 10 Thi t kế khung cơ khí 11 2.2.1 Các phương án đã có 11 2.2.2 Lựa chọn phương án và tính toán thi t kế 12 2.2.3 Hình ảnh mô hình cơ khí thi t kế và gia công 13 xii 14 3.1 Sơ đồ. .. thị LCD và giao tiếp người dùng ht c CL B K H O w w A w k c Giải thuật: đầu vào là các ma trận màu của khối rubik, giải thuật tính ra các bước quay khối rubik về vị trí yêu cầu d Xử lí ảnh: nhận biết được màu đơn sắc 1.2.2 Nội dung thực hiện - Thi t kế và thi công cơ cấu kẹp rubik lập phương 3x3 (kích thước cạnh 57mm) Thi t kế và thi công khung robot với 3 khớp xoay rubik - Thi t kế và thi công mạch... viên chia sẽ, giúp đỡ nhiệt tình và đóng góp nhiều ý kiến quý báu để chúng em hoàn thành đồ án x TÓM TẮT H om O v C n TR E_ SP K T Đề tài nghiên cứu thi t kế và thi công robot xoay rubik theo mô hình: 3 cơ c ấu kẹp rubik lập phương 3x3 (kích thước cạnh 57mm), khung robot với 3 khớp xoay các mặt tương ứng của khối rubik Thi t kế và thi công mạch điều khiển robot xoay rubik với các chức năng: Điều khiển... trường ánh sáng tốt xi MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i.ii,iii PHIẾU NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP iv, v, LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT CHƯƠNG 1: GIỚI THI U 1.1 H om O v C n TR E_ SP K T vi,vii,viii,ix x xi 1 Tổng quan về robot xoay rubik 1 1.1.1 Rubik 1 1.1.2 Robot xoay rubik Nội dung và giới hạn đồ án 3 ht c 1.2 3 CL B K H O w w A w k 1.1.3 Ứng dụng của robot xoay rubik 1.2.1 Các yêu cầu của một robot xoay rubik. .. trong đồ án 44 5.3 Thu thập và xử lý ảnh bằng Matlab 44 xiii Chương 6: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 47 6.1 Kết quả đạt được 47 Phần thi t kế và thi công mô hình cơ khí 47 6.1.2 Phần thi t kế và thi công mạch điều khiển 47 6.1.3 Phần giải thuật xoay rubik 47 6.1.4 Kết quả xử lý ảnh nhận diện khối rubik 49 6.1.5 Giao diện chương trình 55 6.1.6 Tổng quan kết quả hoạt động của robot 57 H om O v C n TR E_... gian xoay rubik 3 CHƯƠNG 2: THI T KẾ CƠ KHÍ ht c CL B K H O w w A w k H om O v C n TR E_ SP K T 2.1 Thi t kế cơ cấu kẹp 2.1.1 Các kiểu cơ cấu kẹp đã có - Kiểu quay 6 mặt: với cơ cấu xoay gồm 6 trục dài nối vào động cơ và 6 mặt của rubik (hình 2.1) - Hình 2.1: Robot của Evan Gates (2004) [5] Kiểu quay 3 mặt: Cơ cấu được thi t kế như 3 cánh tay robot, mỗi cánh tay gồm 2 thanh kẹp để giữ chặt mặt rubik. .. gồm 1 khớp để xoay và các khớp cần thi t để giữ cục rubik cố định các mặt còn lại của rubik (Hình 1.2, hình 2.4) 5 ht c CL B K H O w w A w k H om O v C n TR E_ SP K T 2.1.2 Lựa chọn phương án và tính toán thi t kế a Lựa chọn mô hình: Với giải thuật đã l ựa chọn, nhóm quyết định thi công mô hình cơ cấu 3 cánh tay kẹp, mỗi cánh tay gồm 2 thanh kẹp và 1 khớp xoay để cố định 1 mặt rubik, khớp xoay còn lại... rubik cần xoay, và 1 khớp xoay để quay mặt đã được cố định (Hình 2.2) Hình 2.2: Mô hình kẹp 3 mặt rubik [6] 4 - Kiểu quay 2 mặt rubik: Cơ cấu được thi t kế như 2 cánh tay robot, mỗi cánh tay H om O v C n TR E_ SP K T Hình 2.3: Cánh tay giải rubik trong 15s [7] ht c CL B K H O w w A w k - gồm 2 thanh kẹp để giữ chặt mặt rubik cần xoay, và 1 khớp xoay để quay mặt đã được cố định (hình 1.1) Kiểu xoay 1 mặt:... giải thuật xoay rubik Lập trình 1 giải thuật xoay rubik theo mô hình cơ khí 3 khớp xoay Nghiên cứu ứng dụng thu thập và xử lý ảnh để nhận dạng khối rubik Lập trình giao diện điều khiển xoay rubik trên máy tính ht c CL B K H O w w A w k Kết quả đạt được: Thi công hoàn thành mô hình cơ khí đã thi ết kế, mạch điều khiển hoạt động tốt, ổn định Chương trình giải thuật hoàn thành bài toán xoay rubik trung... ra món đồ chơi Rubik nổi tiếng [1] - Mỗi mặt của phiên bản rubik 3x3x3 có 9 ô vuông và được sơn phủ một trong sáu màu khác nhau, thông thường là trắng, đỏ, vàng, cam, xanh lá cây và xanh dương Bài toán xoay rubik bắt đầu bằng việc xáo trộn tất cả vị trí các ô vuông ở mỗi mặt, sao cho các màu sắc xen kẽ nhau Muc tiêu: xoay mỗi mặt của rubik có màu giống nhau 1.1.2 Robot xoay rubik: - Robot xoay rubik . xi CHƯƠNG 1: GIỚI THI U 1 1.1 Tổng quan về robot xoay rubik. 1 1.1.1 Rubik. 1 1.1.2 Robot xoay rubik. 1.1.3 Ứng dụng của robot xoay rubik. 3 1.2 Nội dung. Thi t kế và thi công cơ cấu kẹp rubik lập phương 3x3 (kích thước cạnh 57mm). Thi t kế và thi công khung robot với 3 khớp xoay rubik. - Thi t kế và thi công