Điều khiển và phân loại vật thể dựa trên màu sắc sử dụng cánh tay robot 3 bậc tự do của Fischertechnik

Abstract

This paper presents a method for building a controller of a 3-axis robotic arm model from Fischertechnik. Autodesk Inventor software was used to draw the 3D model of the arm which was then converted to the model in Matlab (for controller design and simulation) via SimMechanics link toolbox. Feedback control as well as forward and inverse kinematics were applied to control positions of joints and gripper respectively. The arm has been integrated camera to perform color classification based on LabVIEW’s image processing library. A Human Machine Interface (HMI) was also designed using LabVIEW that allows operators to control and supervise the model in operation. The experimental results show that the robotic arm model can move to desired positions with low error (<8%) and high stability (standard deviation in percentage < 3%). Therefore, the model meets basic requirements of a robotic arm applied for product classification in warehouse. Moreover, it can serve for studying, learning about robotic arms and control algorithms such as ON-OFF, PID, etc.

Tóm tắt

Bài báo trình bày phương pháp xây dựng bộ điều khiển cho mô hình cánh tay robot 3 bậc tự do của Fischertechnik. Ứng dụng phần mềm Inventor thiết kế mô hình 3D cho cánh tay, sau đó sử dụng công cụ SimMechanics hỗ trợ liên kết từ Matlab với Cad 3D Inventor để mô hình hóa, mô phỏng. Nguyên lý điều khiển hồi tiếp và bài toán động học thuận, động học nghịch đã được áp dụng vào cánh tay robot 3 bậc tự do để điều khiển vị trí các khớp cũng như khâu chấp hành. Cánh tay được tích hợp thêm camera để thực hiện quá trình xử lý ảnh phân loại màu dựa trên thư viện xử lý ảnh của LabVIEW. Một giao diện được thiết kế (sử dụng LabVIEW), có chức năng cho phép người điều khiển quan sát trực tuyến các chế độ của mô hình đang hoạt động. Kết quả thực nghiệm cho thấy cánh tay gắp vật đến vị trí mong muốn với sai lệch tương đối thấp (<8%) và ổn định cao với độ lệch chuẩn thấp (<3%). Như vậy, mô hình đã xây dựng đáp ứng được các yêu cầu cơ bản của một mô hình cánh tay trong ứng dụng xếp kho hàng phân loại sản phẩm. Hơn thế nữa, nó còn có thể phục vụ cho việc học tập, tìm hiểu về cánh tay robot và một số giải thuật điều khiển như ON-OFF, PID,…