Nghiên cứu Khoa học

Thiết kế cánh tay Robot dùng Arduino

Cánh tay Robot bao gồm các servo, kết nối các servo lại với nhau như sau:

-   Servo 1 : quay cho cánh tay.

-   Servo 2 : di chuyển lên xuống cho cánh tay.

-   Servo 3 : di chuyển lên xuống cho phần đầu gắp của cánh tay.

-   Servo 4 : điều khiển phần gắp của cánh tay.

Cấu tạo của cánh tay Robot như hình sau:

 

Hình 1: Cánh tay Robot dùng Arduino

Kết nối tương tự với các biến trở t như hình 1

Điều khiển cánh tay biến trở đến vị trí A và thực hiện một hành động, cánh tay robot sẽ di chuyển giống như cánh tay biến trở. Nhấn nút record để lưu lại vị trí đó. Sau đó tiếp tục thực hiện hành động và nhấn record để lưu.

Chú ý : Số hành động phải nhỏ hơn hoặc bằng với số hành động có thể nhớ của arduino.
            Sau đó nhấn play_pause để cho cánh tay tự làm lại các động tác vừa lưu.
Tiếp đến nhấn play_pause để dừng hành động lại.

Tiếp đến nhấn Enable eeprom để lưu các động tác vào rom của arduino. Sau đó nhấn reset arduino và nhấn play_pause để kiểm tra xem cánh tay có hoạt động giống như các động tác ban đầu hay không.

Code chương trình trên Arduino:

#define servo_max 4

#define step_max 200

#define start_pause_pin 12

#define record_pin 7

#define ENABLE_EEPROM_PIN 2

#define led_pin 13

// tốc độ nhanh chậm

#define delay_toc_do 20

//cài pin vào analog

byte pin_analog[servo_max] = { A0, A1, A2, A3 };

// cài đặt pin ra cho servo

byte pin_servo[servo_max] = { 3, 5, 6, 9 };

// có 4 servo

unsigned int A0_value, A1_value, A2_value, A3_value;

 

byte get_goc(byte servo_i)

{

// tính toán lấy giá trị góc của biến trở i

switch (servo_i) {

case 0:

A0_value = constrain(analogRead(A0), 200, 823);

return map(A0_value, 200, 823, 4, 175);

break;

case 1:

A1_value = constrain(analogRead(A1), 200, 823);

return map(A1_value, 200, 823, 4, 175);

break;

case 2:

A2_value = constrain(analogRead(A2), 200, 823);

return map(A2_value, 200, 823, 175, 4);

break;

case 3:

A3_value = constrain(analogRead(A3), 200, 823);

return map(A3_value, 200, 823, 175, 4);

break;

default:

break;

}

}

const unsigned int SIZE_MEMORY_EEPROM = 1024;

 

#include <EEPROM.h>

#include <Servo.h>

 

Servo servo[servo_max];

int step_move = 0;

/*  mảng lưu góc cho 5 servo */

 

byte goc_servo[servo_max][step_max];

// mảng 2 chiều quản lý (servo_max) servo

byte goc_tam_thoi[servo_max] = { 90 };

// lưu góc tạm thời tại thời điểm cần tính

 

void setup()

{

 

pinMode(led_pin, OUTPUT);

 

pinMode(start_pause_pin, INPUT_PULLUP);

pinMode(ENABLE_EEPROM_PIN, INPUT_PULLUP);

pinMode(record_pin, INPUT_PULLUP);

//  cài chế độ 5 pin analog

for (byte i = 0; i < servo_max; i++) {

pinMode(pin_analog[i], INPUT);

servo[i].attach(pin_servo[i]);

}

 

learn_and_move(); // chạy hàm

}

 

void move_servo(byte i, byte goc_i)

{

servo[i].write(goc_i);

}

void nhap_nhay(unsigned int time_delay, byte count)

{

for (byte i = 0; i < count; i++) {

 

digitalWrite(led_pin, HIGH);

delay(time_delay);

digitalWrite(led_pin, LOW);

delay(time_delay * 2);

}

}

void record(unsigned int step_x)

{

for (byte i = 0; i < servo_max; i++) {

goc_servo[i][step_x] = get_goc(i);

}

nhap_nhay(100, 2);

}

void move_all()

{

 

for (byte i = 0; i < servo_max; i++) {

move_servo(i, goc_tam_thoi[i]);

} // di chuyển

}

void control_servo()

{

byte hieu;

for (byte i = 0; i < servo_max; i++) {

hieu = abs(goc_tam_thoi[i] - get_goc(i));

if ((hieu >= 1) && (hieu < 170)) { // bạn cũng không được di chuyển arm điều khiển quá nhanh

goc_tam_thoi[i] = get_goc(i);

}

} // lấy góc

move_all();

}

void nap_eeprom_sang_ram()

{

// nạp eeprom sang RAM

step_move = EEPROM.read(SIZE_MEMORY_EEPROM - 1); // lấy lại step_move từ rom

for (byte i = 0; i < servo_max; i++) {

 

for (int step_j = 0; step_j < step_max; step_j++) {

goc_servo[i][step_j] = EEPROM.read(step_j + i * step_max);

//nạp dữ liệu từ rom sang ram

}

}

}

 

void luu_vao_eeprom()

{

// bước 1: lưu dữ liệu vào rom

 

EEPROM.write(SIZE_MEMORY_EEPROM - 1, step_move); // ghi step_move vào rom

delay(15); // đợi 15ms để hoàn thành ghi 1 ô nhớ

 

nhap_nhay(500, 3);

digitalWrite(led_pin, HIGH); // giữ nguyên đèn

for (byte i = 0; i < servo_max; i++) {

for (int step_j = 0; step_j < step_move; step_j++) {

EEPROM.write(step_j + i * step_max, goc_servo[i][step_j]);

//nạp dữ liệu từ ram vào rom

delay(15); // đợi 15ms để hoàn thành ghi 1 ô nhớ

}

}

nhap_nhay(500, 3);

 

digitalWrite(led_pin, LOW); // tắt đèn

}

 

void pause()

{

// chỉ được lưu dữ liệu vào eeprom khi đã có dữ liệu

// nhấn pause trước, sau đó mới nhấn nút ENABLE_EEPROM_PIN để bắt đầu ghi vào eeprom

if (digitalRead(start_pause_pin) == 0) {

 

while (true) {

digitalWrite(led_pin, 1);

delay(300); // chống nhiễu

if (digitalRead(ENABLE_EEPROM_PIN) == 0) {

// nhấn lưu eeprom

delay(300);

luu_vao_eeprom();

}

if (digitalRead(start_pause_pin) == 0)

digitalWrite(led_pin, 0);

delay(300); // chống nhiễu

goto out_pause;

}

}

}

out_pause:;

// thoát lặp

}

void auto_move()

{

 

Serial.println(step_move);

nhap_nhay(50, 3);

float hieu_f[servo_max];

unsigned int step = 0, step_next;

 

byte time;

byte thay_doi;

while (true) {

//lấy hiệu góc hiện tại và góc sau

 

if (step < step_move) {

step_next = step + 1; // không viết : step++

}

else {

/*step = step_mov :thì step tiếp theo của step cuối cùng là step đầu tiên*/

step_next = 0;

}

 

for (byte i = 0; i < servo_max; i++) {

 

hieu_f[i] = (float(goc_servo[i][step]) - float(goc_servo[i][step_next]));

}

for (float loading = 1.0; loading <= 100.0; loading++) {

 

//denta=30+((sq(loading-150))/1000);

// loading là phần trăm %, đánh giá kết thúc 1 động tác là 100%

for (byte i = 0; i < servo_max; i++) {

 

goc_tam_thoi[i] = byte(float(goc_servo[i][step]) - (((hieu_f[i]) * loading) / 100.0));

}

// gia tốc từ chậm->nhanh->chậm

 

if ((loading >= 0.0) && (loading < 20.0)) {

time = delay_toc_do * 2 + 5;

}

else if (loading < 30.0) {

time = delay_toc_do / 2 + 5;

}

else if (loading < 90.0) {

time = delay_toc_do + 5;

}

else {

time = delay_toc_do * 2 + 5;

}

 

// delay(delay_toc_do);

while ((millis() % delay_toc_do) != 0) { // làm trễ

/* cứ sau denta_ms, vòng lặp mới được thoát, */

pause();

} //while

move_all();

}

 

if (step < step_move) {

step++; // tăng cho lần kế tiếp

}

else {

/* step = step_move*/

step = 0; // lại từ đầu

}

 

//kết thúc 1 động tác

delay(100);

} //while

}

void learn_and_move()

{

step_move = 0;

 

while (digitalRead(start_pause_pin) != 0) {

//b1: điều khiển servo bằng biến trở

while (digitalRead(record_pin) != 0) {

control_servo();

if ((digitalRead(start_pause_pin) == 0) && (step_move == 0)) {

 

// nếu chưa có cài đặt náo mà vô thẳng phần chạy thì hiểu : lấy cài đặt từ eeprom

nap_eeprom_sang_ram();

}

if ((digitalRead(start_pause_pin) == 0) && (step_move != 0)) {

goto buoc_3;

}

//delay(1);// bỏ delay luôn

}

// nút record đươcj nhấn, thoát lặp

// b2: lưu vào mảng

record(step_move);

if (step_move < step_max) {

step_move++; // tăng step cho bước sau

}

}

// nút start_pause được nhấn, thoát lặp

buoc_3:

 

step_move--; //không có bước sau, giảm step_move xuống 1 đơn vị

//b4:auto move

auto_move();

}

void loop()

{

 

}

Các tin khác

• Ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong ngành Điện
• Điều khiển nồng độ pH cho hồ cá
• Xây dựng hệ thống Điều khiển động cơ dùng FPGA
• Giới thiệu về Công nghệ Nén Ảnh
• Bài toán xác định vị trí và tìm đường cho Mobile Robot