Tài liệu Thiết kế và chế tạo cánh tay robot chơi đàn piano

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CÁNH TAY ROBOT CHƠI ĐÀN PIANO Người hướng dẫn: Người duyệt: Sinh viên thực hiện: Số thẻ sinh viên : Lớp: TS. ĐẶNG PHƯỚC VINH TS. LÊ VIẾT LĨNH TRẦN NHẬT TRÌNH 101140189 14CDT2 Đà Nẵng, 2019 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo cánh tay robot chơi đàn piano Sinh viên thực hiện: Lê Viết Lĩnh Số thẻ sinh viên: 101140189 Lớp: 14CDT2 Nội dung : Đề tài trình bày quá trình thiết kế, chế tạo và điều khiển cánh tay robot chơi đàn piano. Robot cấu tạo bởi hai bàn tay được điều khiển bằng hai động cơ bước chuyển động trên thanh trượt. Khi vận hành, một tay robot dùng đánh hợp âm và tay kia chạy nốt nhạc. Mỗi bàn tay gồm năm ngón tay gắn năm động cơ servo điều khiển chuyển động nhấn, nhả của mỗi ngón tay. Robot có thể thực hiện được những bản nhạc có giai điệu, tiết tấu đơn giản và gần như đáp ứng yêu cầu về tốc độ của bản nhạc. Đề tài tiến hành nghiên cứu một số nội dung sau : • Tìm hiểu tổng quan về đề tài, lịch sử ra đời và các nguyên mẫu trước đây đã được thực hiện trên thế giới. • Từ mô hình được thiết kế, ta sẽ tiến hành mô hình hóa mô hình đó bằng mô hình toán, từ đó có thể phân tích về động học cũng như động lực học. Từ những phân tích trên ta sẽ tiến hành nghiên cứu các thuật toán điều khiển phù hợp. • Đề tài cũng nghiên cứu tìm hiểu về điều khiển động cơ bước và servo, ưu nhược điểm cũng như là phương pháp tính toán, phương pháp thực nghiệm. • Nghiên cứu thiết kế mô hình cơ khí, phù hợp với các ứng dụng cụ thể. • Tìm hiểu các thành phần phần cứng phù hợp để điều khiển mô hình như mạch xử lý các nốt nhạc, mạch xử lý trung tâm và động cơ, là những thành phần quan trọng. Cuối cùng của đề tài sẽ rút ra được một số kết luận về ảnh hưởng của các kết cấu đến việc điều khiển và hiệu quả của các bộ điều khiển đối với mô hình. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ Họ tên sinh viên: LÊ VIẾT LĨNH Số thẻ sinh viên: 101140189 Lớp: 14CDT2 Khoa: Cơ khí Ngành: Cơ điện tử 1. Tên đề tài đồ án: Thiết kế và chế tạo cánh tay robot chơi đàn piano 2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện 3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: Tham khảo tài liệu thực tế 4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: Chương 1: Tổng quan về robot chơi đàn piano Chương 2: Tính toán và thiết kế cơ khí Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển Chương 4: Kết luận 5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): Bản vẽ sơ đồ động học : 1 A0 Bản vẽ tổng thể robot : 1 A0 Bản vẽ các chi tiết : 1 A0 Bản vẽ sơ đồ mạch điện : 1 A0 Bản vẽ lưu đồ thuật toán : 1 A0 6. Họ tên người hướng dẫn: TS. ĐẶNG PHƯỚC VINH 7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 01 / 02 / 2019 8. Ngày hoàn thành đồ án: 01 / 06 / 2019 Trưởng Bộ môn Cơ điện tử Đà Nẵng, ngày 01 tháng 06 năm 2019 Người hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, cùng với sự phát triển của công nghiệp, và cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang diễn ra. Các nhà máy và dây chuyền càng ngày càng hiện đại với mức độ chính xác và tự động hóa rất cao, điều này đòi hỏi người kỹ sư làm việc cần phải có kiến thức chuyên môn vững vàng và phải được rèn luyện kỹ càng khi còn là sinh viên. Đặc biệt là đối với sinh viên ngành Cơ điện tử, với đặc thù của ngành là phải biết rất nhiều và rộng, từ cơ khí, điện tử cho đến lập trình... thì càng phải được rèn luyện kỹ hơn, và nên có những kinh nghiệm thực tế nhiều hơn. Với mong muốn tạo ra một mô hình, mà từ đó có thể đưa vào ứng dụng vào việc giảng dạy tại nhà trường để nâng cao khả năng của sinh viên và có thể thương mại hóa sản phẩm, tác giả đã quyết định chọn đề tài “Thiết kế và chế tạo cánh tay robot chơi đàn piano”. Mô hình này là sự kết hợp giữa nhiều kỹ năng, yêu cầu phải có kiến thức về thiết kế CAD/CAM, có khả năng tính toán mô hình hóa mô hình, xử lý tín hiệu cảm biến, thiết kế bộ điều khiển cũng như khả năng lập trình nhúng. Từ đó, sinh viên có thể có nhiều kiến thức hơn thông qua việc học tập dựa trên mô hình thực. Nếu thành công, ngoài mục đích ứng dụng vào giảng dạy thì với khả năng linh động cũng như tính thực tiễn cao, mô hình còn có thể được ứng dụng để trình diễn… Trong thời gian làm đồ án, được sự chỉ bảo tận tình của thầy TS. Đặng Phước Vinh cùng với sự nỗ lực cố gắng của bản thân đến nay đồ án đã được hoàn thành, tuy nhiên với kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy giáo và các bạn để đồ án được hoàn thiện tốt hơn. Xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 01 tháng 06 năm 2019 Sinh viên thực hiện Lê Viết Lĩnh i CAM ĐOAN Kính gửi: - Ban Giám hiệu Trường Đại học Bách khoa - Khoa Cơ Khí Tôi tên là : LÊ VIẾT LĨNH Lớp : 14CDT2 Khoa : Cơ Khí Đề tài : Thiết kế và chế tạo cánh tay robot chơi đàn piano Tôi xin cam đoan bản đồ án này do tôi tự tính toán, thiết kế ,nghiên cứu và hoàn thành dưới sự hướng dẫn của TS. Đặng Phước Vinh. Để hoàn thành đồ án này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu khác mà không được ghi. Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định. Đà Nẵng, ngày 01 tháng 06 năm 2019 Sinh viên thực hiện Lê Viết Lĩnh ii MỤC LỤC TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................... i CAM ĐOAN ......................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................... iii DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ ............................................................................ v Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT CHƠI ĐÀN PIANO ............................. 1 1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................... 1 1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................... 3 1.3 Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu đề tài ............................................ 4 1.4 Tổng quan về hệ thống ............................................................................ 5 Chương 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ ............................................. 7 2.1 Yêu cầu chung......................................................................................... 7 2.2 Mô hình tổng thể ..................................................................................... 8 2.3 Các chi tiết cơ khí.................................................................................... 9 2.3.1 Bàn tay ............................................................................................. 9 2.3.2 Ngón tay ..........................................................................................10 2.3.3 Nắp đậy bàn tay ...............................................................................11 2.3.4 Thanh trượt vuông ...........................................................................12 2.3.5 Con trượt .........................................................................................13 2.3.6 Pulley đai răng.................................................................................14 2.3.7 Gá công tắc hành trình .....................................................................15 2.4 Thiết kế hệ dẫn động ..............................................................................15 2.4.1 Tính chọn động cơ ...........................................................................15 2.4.2 Tính chọn bộ truyền đai ................................................................17 Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ...........................................19 3.1 Tổng quan ..............................................................................................19 3.2 Khối điều khiển trung tâm ......................................................................20 iii 3.2.1 Arduino Uno....................................................................................20 3.2.2 CNC Shield .....................................................................................23 3.3 Khối công suất .......................................................................................25 3.3.1 PCA 9685 ........................................................................................25 3.3.2 Động cơ bước ..................................................................................26 3.3.3 Driver A4988 ..................................................................................27 3.3.4 Động cơ servo MG90S ....................................................................29 3.3.5 Công tắc hành trình .........................................................................30 3.4 Khối nguồn ............................................................................................31 3.4.1 Nguồn cung cấp 12V-10A ...............................................................32 3.4.2 Module LM2596 .............................................................................33 3.4.3 Module XL4015 ..............................................................................34 3.5 Lưu đồ thuật toán các chương trình điều khiển .......................................35 3.5.1 Chuyển sheet nhạc vào chương trình ...............................................35 3.5.2 Chương trình chính ..........................................................................37 3.5.3 Chương trình thực thi ......................................................................38 3.5.4 Chương trình lấy vị trí đặt tay tiếp theo ...........................................39 3.5.5 Thuật toán điều khiển động cơ bước ................................................40 Chương 4: KẾT LUẬN .................................................................................41 4.1 Kết quả đạt được ....................................................................................41 4.2 Những hạn chế .......................................................................................42 4.3 Hướng phát triển ....................................................................................43 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................44 PHỤ LỤC 1: CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH ........................................................45 PHỤ LỤC 2: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN BÀN TAY ...........................50 PHỤ LỤC 3: CHƯƠNG TRÌNH CHƠI NHẠC ...............................................56 iv DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1. 1 Hình 1. 2 Hình 1. 3 Hình 1. 4 Robot chơi kèn trumpet ......................................................................... 1 Nhóm nhạc Z-machine .......................................................................... 2 Robot chơi đàn piano trên truyền hình ................................................... 3 Sơ đồ tổng quan về đề tài ...................................................................... 5 Hình 2. 1 Mô hình tổng thể Cánh tay Robot chơi đàn piano .................................. 8 Hình 2. 2 Hai bàn tay của robot............................................................................. 8 Hình 2. 3 Hình ảnh 3D chi tiết bàn tay .................................................................. 9 Hình 2. 4 Các thông số kích thước của bàn tay ....................................................10 Hình 2. 5 Hình ảnh 3D chi tiết ngón tay ...............................................................10 Hình 2. 6 Hình ảnh 3D chi tiết nắp đậy bàn tay ....................................................11 Hình 2. 7 Chi tiết thanh trượt vuông.....................................................................12 Hình 2. 8 Chi tiết con trượt vuông........................................................................13 Hình 2. 9 Chi tiết pulley đai răng .........................................................................14 Hình 2. 10 Hình ảnh 3D chi tiết gá công tắc hành trình ........................................15 Hình 2. 11 Động cơ bước NIDEC SERVO KH42KM2R015E .............................16 Hình 2. 12 Bộ truyền đai răng ..............................................................................17 Hình 3. 1 Sơ đồ toàn bộ hệ thống của robot .........................................................19 Hình 3. 2 Arduino UNO R3 .................................................................................20 Hình 3. 3 Stepper Driver CNC Shield ..................................................................24 Hình 3. 4 Sơ đồ chân CNC Shield ứng với Arduino Uno .....................................25 Hình 3. 5 Module 16 kênh PWM điều khiển servo PCA 9685 .............................25 Hình 3. 6 Động cơ bước .......................................................................................26 Hình 3. 7 Module điều khiển động cơ bước A4988 ..............................................27 Hình 3. 8 Mạch điều khiển động cơ bước dùng driver A4988 ..............................28 Hình 3. 9 Động cơ servo MG90S .........................................................................29 Hình 3. 10 Công tắc hành trình ............................................................................30 Hình 3. 11 Nguồn cung cấp 12V - 10A ................................................................32 Hình 3. 12 Module hạ áp LM2596 .......................................................................33 Hình 3. 13 Module hạ áp XL4015 ........................................................................34 Hình 3. 14 Đàn piano thực tế ...............................................................................35 Hình 3. 15 Giá trị các nốt nhạc và dấu lặng ..........................................................35 Hình 3. 16 Một đoạn nhạc trong bài nhạc.............................................................36 Hình 3. 17 Lưu đồ thuật toán chương trình chính của robot .................................37 Hình 3. 18 Lưu đồ thuật toán chương trình thực thi của robot ..............................38 Hình 3. 19 Lưu đồ thuật toán chương trình lấy vị trí đặt tay tiếp theo ..................39 Hình 3. 20 Lưu đồ thuật toán điều khiển động cơ bước đến vị trí yêu cầu ............40 v Hình 4. 1 Mô hình thực tế Cánh tay Robot chơi đàn piano ...................................41 Hình 4. 2 Robot đang chơi đàn piano ...................................................................42 vi Thiết kế và chế tạo cánh tay robot chơi đàn piano Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT CHƠI ĐÀN PIANO 1.1 Đặt vấn đề Robot giải trí không còn xa lạ tại các cường quốc về khoa học kỹ thuật. Nó xuất hiện ngày càng nhiều trong các cuộc thi về khoa học công nghệ, tại các triển lãm trên thế giới. Robot chơi đàn piano là một trong những sản phẩm rất độc đáo, mang tính giải trí cao đã được nghiên cứu và phát triển bởi nhiều kỹ sư, nhà khoa học trên thế giới và Việt Nam. Nó đã từng được biểu diễn tại các đại hội âm nhạc tầm cỡ thế giới như tại Moscow, Nga năm 2014. Hình 1. 1 Robot chơi kèn trumpet Hình 1 là robot chơi kèn trumpet được các giáo sư trường đại học Toyota tạo ra vào năm 2005 có khả năng thay đổi áp suất bên trong miệng của nó để có thể phát ra âm thanh chơi được kèn. SVTH: Lê Viết Lĩnh GVHD: TS. Đặng Phước Vinh 1 Thiết kế và chế tạo cánh tay robot chơi đàn piano Hình 1. 2 Nhóm nhạc Z-machine Hình 2 là một nhóm nhạc rock gồm 3 thành viên chơi guitar, chơi trống và keyboard với tên gọi lần lượt là March, Ashura và Cosmo ra mắt khán giả lần đầu tiên vào năm 2013 tại một lễ hội âm nhạc ở Anh quốc. Robot được nghiên cứu không chỉ là những chú robot trình diễn đơn lẻ như chơi kèn, chơi đàn…. mà càng ngày được phát triển thành các nhóm nhạc robot với sự đa dạng về khả năng chơi nhạc cụ, kết hợp nhuần nhuyễn trên sân khấu đem đến cho khán giả những bữa tiệc âm nhạc không khác gì nhóm nhạc thực thụ. Ở Việt Nam, Robot nói chung và robot giải trí nói riêng ngày càng nhận được sự quan tâm từ giảng viên và sinh viên các trường đại học chuyên ngành kỹ thuật khắp cả nước. Đã có những nguyên bản robot chơi đàn đầu tiên được nghiên cứu và ra đời ở Việt Nam như Robot chơi đàn piano của trường Đại học bách khoa, đại học Đà Nẵng tạo ra năm 2012 với chuyển động chủ yếu tự xi-lanh điện hay Robot chơi đàn organ được các sinh viên trường Cao đẳng công nghệ Viettronics tạo ra năm 2014…. SVTH: Lê Viết Lĩnh GVHD: TS. Đặng Phước Vinh 2 Thiết kế và chế tạo cánh tay robot chơi đàn piano 1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Với mong muốn tìm hiểu và nghiên cứu về lĩnh vực robot cùng một chút đam mê về đàn piano, tác giả đã quyết định nghiên cứu và thiết kế Robot chơi đàn piano. Pianist Robot là robot có thể chơi đàn bằng hai tay trên piano và chơi những bài nhạc được điều khiển từ máy tính. Robot đang được nghiên cứu và dần cải thiện nên lúc đầu chỉ chơi được những bản nhạc đơn giản. Hình 1. 3 Robot chơi đàn piano trên truyền hình VTV2 Robot giải trí đã dần trở nên phổ biến trong thế kỉ 21, xuất hiện ngày càng nhiều trên truyền hình với mục đích đưa đến cho khán giả những cái nhìn rõ hơn về công nghệ, về những sản phẩm trí tuệ của con người. SVTH: Lê Viết Lĩnh GVHD: TS. Đặng Phước Vinh 3 Thiết kế và chế tạo cánh tay robot chơi đàn piano Robot chơi đàn đã và đang được nghiên cứu trên phạm vi toàn cầu, với sự tham gia của nhiều nhà khoa học, kỹ sư và bộ phận sinh viên kỹ thuật. 1.3 Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu đề tài Đề tài thực hiện với mục đích chính là hiện thực hóa ý tưởng của tác giả về việc tạo ra những con robot mang tính giải trí cao, có thể ứng dụng trong việc giảng dạy tại các trường học. Ngoài ra nếu mô hình này thành công có thể đem trưng bày tại các Techshow về robot, tham dự các triển lãm công nghệ, hay xa hơn là được trình diễn trên các sân khấu âm nhạc.… Mục tiêu hướng đến của nghiên cứu này là robot có thể chơi những bản nhạc với tốc độ và nhịp điệu đáp ứng được như con người. Robot cũng là một mô hình để tiến hành nghiên cứu một số nội dung sau : • Tìm hiểu tổng quan về đề tài, lịch sử ra đời và các nguyên mẫu trước đây đã được thực hiện trên thế giới. • Từ mô hình được thiết kế, ta sẽ tiến hành mô hình hóa mô hình đó bằng mô hình toán, từ đó có thể phân tích về động học cũng như động lực học. Từ những phân tích trên ta sẽ tiến hành nghiên cứu các thuật toán điều khiển phù hợp. • Đề tài cũng nghiên cứu tìm hiểu về điều khiển động cơ bước và servo, ưu nhược điểm cũng như là phương pháp tính toán, phương pháp thực nghiệm. • Nghiên cứu thiết kế mô hình cơ khí, phù hợp với các ứng dụng cụ thể. • Tìm hiểu các thành phần phần cứng phù hợp để điều khiển mô hình như mạch xử lý các nốt nhạc, mạch xử lý trung tâm và động cơ, là những thành phần quan trọng • Đề tài cũng nghiên cứu qua một số chuẩn giao tiếp của vi điều khiển để ứng dụng trong mô hình. SVTH: Lê Viết Lĩnh GVHD: TS. Đặng Phước Vinh 4 Thiết kế và chế tạo cánh tay robot chơi đàn piano 1.4 Tổng quan về hệ thống Hình 1. 4 Sơ đồ tổng quan về đề tài Hệ thống cánh tay robot chơi đàn piano được xây dựng từ các thành phần chính như: khối nguồn, khối điện tử, khối công suất……Mối liên hệ giữa các thành phần của robot được thể hiện như hình 1.4 Nguồn cấp cho hệ thống được lấy từ nguồn cung cấp 12 V 10A, qua các module giảm áp LM2596 (dùng cho Arduino Uno) và XL4015 (dùng cho module PCA9685 điều khiển nhiều servo) Khối công suất bao gồm hệ thống các động cơ bước được điều khiển qua các driver tương ứng tạo nên sự chuyển động qua lại của bàn tay robot và các động cơ servo tạo nên sự chuyển động nhấn nhả của các ngón tay Các công tắc hành trình phản hồi tín hiệu để bộ điều khiển xử lý xác lập vị trí ban đầu cho bàn tay Bộ điều khiển thực hiện việc truyền nhận dữ liệu điều khiển từ máy tính và giải mã tín hiệu đồng thời thực hiện tính toán động học, truyền tín hiệu điều khiển đến các driver điều khiển động cơ để thực hiện điều khiển góc quay cho động cơ. Bộ điều khiển còn thực SVTH: Lê Viết Lĩnh GVHD: TS. Đặng Phước Vinh 5 Thiết kế và chế tạo cánh tay robot chơi đàn piano hiện nhận các tín hiện phản hồi của các công tắc hành trình để thực hiện các chức năng được đề ra cho bộ điều khiển. Chương trình điều khiển được viết ra nhằm thực hiện tính toán về thời gian đáp ứng và tính động bộ giữa các thiết bị, giao tiếp giữa khối công suất với hệ thống điều khiển và thực hiện các thuật toán viết ra. Chương trình điều khiển cho bộ điều khiển thực hiện giải mã các dữ liệu, tính toán động học robot điều khiển hệ thống dẫn động để thực hiện các chức năng nguyên lý đề ra cho robot. SVTH: Lê Viết Lĩnh GVHD: TS. Đặng Phước Vinh 6 Thiết kế và chế tạo cánh tay robot chơi đàn piano Chương 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ 2.1 Yêu cầu chung Để robot có thể vận hành ổn định và hoạt động hiệu quả, trước hết cần đảm bảo có một cơ cấu chắc chắn, đáp ứng được các thông số kỹ thuật. Điều đó phụ thuộc vào từng chi tiết được thiết kế và chế tạo về mặt độ cứng, độ bền, độ linh loạt… Ngoài ra phải chú ý đến thẩm mỹ kỹ thuật, một cơ cấu đẹp sẽ giúp người nhìn có ấn tượng hơn về robot. ❖ Yêu cầu Robot được thiết kế cần đảm bảo các yêu cầu sau : • Mô hình phải đủ cứng vững, đảm bảo kết cấu không bị cong vênh khi hoạt động • Các kích thước phải có độ chính xác cao • Trọng lượng 2 bàn tay hợp lý để có thể di chuyển dễ dàng trên ray trượt • Khoảng cách các ngón tay đều nhau đặt khít trên các phím đàn ❖ Lựa chọn vật liệu Vật liệu được chọn phải đảm bảo các yêu cầu sau: • Có thể dễ dàng gia công chính xác, lắp ráp • Đảm bảo bền, chắc • Khối lượng nhẹ Do đó, nhựa PLA được chọn để làm vật liệu chính các chi tiết của robot. ❖ Phương pháp gia công Phương pháp gia công được chọn phải đảm bảo độ chính xác kích thước đúng như thiết kế. Cụ thể, phương pháp được lựa chọn là : in 3D SVTH: Lê Viết Lĩnh GVHD: TS. Đặng Phước Vinh 7 Thiết kế và chế tạo cánh tay robot chơi đàn piano 2.2 Mô hình tổng thể Hình 2. 1 Mô hình tổng thể cánh tay robot chơi đàn piano Hình 2. 2 Hai bàn tay của robot SVTH: Lê Viết Lĩnh GVHD: TS. Đặng Phước Vinh 8 Thiết kế và chế tạo cánh tay robot chơi đàn piano Hình 2.1 thể hiện kết cấu cơ khí của robot gồm có 3 phần chính: hệ thống khung, hệ thống thanh trượt và hai bàn tay Đây là loại robot được cấu tạo không quá phức tạp, được vận hành chủ yếu là do hai bàn tay di chuyển trên thanh trượt, thanh trượt này được gắn trên một khung cố định có kích thước bằng cây đàn piano thực tế. Hai bàn tay di chuyển được trên thanh trượt là do hai con trượt có thể trượt một cách dễ dàng, được điều khiển nhờ vào động cơ bước gắn trên bàn tay. Khi chơi nhạc, tay trái dùng đánh hợp âm và tay phải chạy nốt nhạc. 2.3 Các chi tiết cơ khí 2.3.1 Bàn tay Hình 2. 3 Hình ảnh 3D chi tiết bàn tay SVTH: Lê Viết Lĩnh GVHD: TS. Đặng Phước Vinh 9 Thiết kế và chế tạo cánh tay robot chơi đàn piano Hình 2. 4 Các thông số kích thước của bàn tay Bàn tay được cấu tạo như hình 2.4 được gắn vào con trượt để di chuyển khi chơi nhạc. Trên bàn tay chứa 5 động cơ servo liên kết với 5 ngón tay bởi thanh dẫn động và thanh truyền động. Bàn tay được điều khiển bởi động cơ bước, còn các ngón tay thì được điều khiển bởi động cơ servo. 2.3.2 Ngón tay Hình 2. 5 Hình ảnh 3D chi tiết ngón tay SVTH: Lê Viết Lĩnh GVHD: TS. Đặng Phước Vinh 10 Thiết kế và chế tạo cánh tay robot chơi đàn piano Ngón tay được thiết kế như hình 2.5 dùng để nhấn vào phím đàn piano tạo ra âm thanh. Nó được thiết kế gọn, nhẹ, có kích thước phù hợp để tạo góc nhấn, nhả vừa đủ tiếp xúc phím đàn. Các ngón được đặt cách đều nhau và tương ứng với 5 phím đàn liên tiếp có thể dễ dàng thực hiện động tác gõ theo yêu cầu. 2.3.3 Nắp đậy bàn tay Hình 2. 6 Hình ảnh 3D chi tiết nắp đậy bàn tay Nắp đậy được thiết kế có kích thước khớp với bàn tay dùng để đậy lên bàn tay, có trọng lượng nhẹ không làm ảnh hưởng đến việc điều khiển và di chuyển. Nó vừa có tác dụng che những chi tiết bên trong để tăng tính thẩm mỹ vừa giúp giảm tiếng ồn gây nên bởi những động cơ servo. SVTH: Lê Viết Lĩnh GVHD: TS. Đặng Phước Vinh 11