mẹo hay Công Nghệ Robot

Mô hình hóa chuyển động vi sai cánh tay robot năm 2024

Nó có bộ truyền động trên cao độc đáo được cấp bằng sáng chế với trục hình cầu để cải thiện tuổi thọ và giảm mô men quán tính của trục; và mở rộng phạm vi hậu cần, dây chuyền lắp ráp. Các tính năng như sau:

  • Tốc độ đường truyền tối đa của robot là 8m/s, tốc độ cao, độ cứng tốt và hiệu quả sản xuất cao.
  • Với thiết kế vệ sinh có thể giặt được [tùy chọn], bảo trì esay.
  • Hệ thống thị giác robot tích hợp với hiệu suất theo dõi vượt trội có thể được sử dụng trong dây chuyền sản xuất bao bì thực phẩm, phân loại dược phẩm, hàn bảng mạch, đóng gói nhẹ, lắp ráp linh kiện và các ngành công nghiệp khác.

Chi tiết kỹ thuật

Mô hình QJRB3-1A Số trục 4 Khối hàng 1kg / 3kg Lặp lại định vị ± 0.08mm Sải tay tối đa 900 * 320mm Phạm vi chuyển động J1 ﹢36°,﹣94° J2 ﹢36°,﹣94° J3 ﹢36°,﹣94° J4 ± 360º J5 _ J6 _ Tốc độ tối đa J1 1031 độ/giây J2 1031 độ/giây J3 1031 độ/giây J4 2865 độ/giây J5 _ J6 _ Mô men xoắn cho phép J4 Φ900mm J5 351mm J6 800mm Thời điểm quán tính J4 8m / s J5 Phục vụ động cơ truyền động J6 _ Trọng lượng cơ thể robot 120kg Công suất điện 2.0kVA Nội Kích 230 * 339 * 410mm Tủ Trọng lượng 16kg nguồn Một pha ba dây Biểu mẫu cài đặt Trần Nhà

Bản vẽ kích thước tổng thể và phạm vi chuyển động của Robot

Bản vẽ kích thước lắp đế robot

Bản vẽ kích thước lắp đặt cuối robot

  • 1. GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------- Phạm Quốc Anh THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG CÁNH TAY Chuyên ngành : Y SINH KỸ THUẬT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT Y SINH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : 1. TS. Nguyễn Phan Kiên Hà Nội – 2015.
  • 2. Cam Đoan Tôi là PHẠM QUỐC ANH, học viên cao học lớp Kỹ Thuật Y Sinh khóa 20 - 13 2015. Thầy giáo hướng dẫn là TS. Nguyễn Phan Kiên. Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong bản luận văn nay là kết quả tìm hiểu và nghiên cứu của riêng tôi, trong quá trình nghiên cứu đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động c ”. Các kết quả và dữ ánh tay liệu được nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và rõ ràng. Mọi thông tin trích dẫn đều được tuân theo luật sở hữu trí tuệ, liệt kê rõ ràng các tài liệu tham khảo. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với những nội dung được viết trong luận văn này. Hà nội, ngày 25 tháng 9 năm 2015. Học viên. Phạm Quốc Anh.
  • 3. Lục Lời Cam Đoan.............................................................................................................2 Mục Lục ......................................................................................................................3 Danh mục ký hiệu và viết tắt.......................................................................................5 Danh mục hình vẽ .......................................................................................................6 Danh mục bảng biểu....................................................................................................7 Mở Đầu........................................................................................................................8 Chương 1: Tổng quan về điều khiển mô phỏng chuyển động cơ thể. ......................10 1.1 Định nghĩa về mô phỏng và điều khiên mô phỏng:.........................................10 1.2 Sơ lược về các hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh..................11 1.2.1 Sơ lược về các hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay trên thế giới ................................................................................................................12 1.2.2 Sơ lược về các hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay ở Việt Nam.............................................................................................................13 Chapter 2: Cơ sở lý thuyết của hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay..............................................................................................................................15 2.1 Cánh tay và chuyển động của các bộ phận trên cánh tay.................................15 2.1.1 Cấu tạo cánh tay.........................................................................................15 2.1.2 Chuyển động của các phần trên cánh tay...................................................17 2.2 Cảm biến ghi nhận chuyển dộng......................................................................17 2.2.1 Cảm biến biến dạng, cảm biến dịch chuyển ..............................................19 2.2.2 Cảm biến gia tốc góc..................................................................................21 2.3 Giải thuật xử lý dữ liệu và lý thuyết điều khiển...............................................25 2.3.1 Giải thuật xử lý dữ liệu:.............................................................................26 2.3.2 Lý thuyết điều khiển ..................................................................................27 Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển mô phỏng cho cánh tay. ...........................29 3.1 Giới thiệu chung về hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay....29 3.2 Khối cảm biến và nhận dạng chuyển động Bộ cảm biến biến trở trượt và - MPU6050...............................................................................................................30
  • 4. Bộ cảm biến biến trở thanh trượt ...............................................................30 3.2.2 Cảm biến gia tốc góc/ la bàn MPU6050....................................................32 3.3 Khối xử lý- Arduino Uno.................................................................................37 3.3.1 Thông số của Arduino UNO R3.................................................................38 3.3.2. Chương trình điều khiển: ..........................................................................44 Chương 4: Kết quả và Bàn luận................................................................................53 Tài Liệu tham khảo ...................................................................................................56 Phụ Lục .....................................................................................................................57
  • 5. mục ký hiệu và viết tắt DMP Digital Motion Processor EMG Electromyo Graphy I2C Interfacing Intergrated Circuit MEMS Microelectromechanical systems PWM Pulse Width Modulation SCL Serial Clock for I2C SDA Serial Data for I2C .
  • 6. mục hình vẽ Hình 1-1. Minh họa cho hệ thống mô phỏng lắp ráp máy cơ khí và hệ thống mô phỏng chuyển động cánh tay trên máy tính. 11 Hình 1-2. Bên trái: Cánh tay 22 dùng cho người khuyết tật với 22 bậc tự do. Bên phải: Myo Gesture control band của Myo, Mỹ. 13 Hình 2-1. Cấu tạo xương cánh tay. 16 Hình 2-2. Cấu tạo xương cẳng tay. 17 Hình 2-3. Cấu tạo xương bàn tay. 17 Hình 2-4. Mô tả nguyên lý làm việc chung cả cảm biến. 19 Hình 2-5. So sánh bề mặt tiếp xúc của ngón tay và cẳng tay. 19 Hình 2-6. Nguyên lý làm việc của cảm biến gia tốc vi cơ. 23 Hình 2-7. Nguyên lý hoạt động của cảm biến gia tốc MEMS. 25 Hình 2-8. Tiến trình xử lý tín hiệu của hệ thống. 27 Hình 3-1. Sơ đồ khối của Hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay. 30 Hình 3-2. Hình minh họa cho bộ cảm biến biến trở thanh trượt 31 Hình 3-3. Nguyên lý hoạt động của biến trở. 1 là vị trí của thanh biến trở, 2 là vị trí của con chạy trên biến trở 31 Hình 3-4. Trạng thái của ngón tay và trạng thái tương ứng của con chạy biến trở. 32 Hinh 3-5. Sơ đô khối của cảm biến la bàn MPU6050. 34 Hình 3-6. Module cảm biến MPU6050 35 Hinh 3 7 Vi điều khiển ATMEGA328 39 Hình 3-8. Các cổng vào của Arduino Uno. 44 Hình 3-9. Kết nối giữa Arduino và MPU6050 theo giao thức I2C. 46 Hình 3-10. Minh họa cho kết nối giữa biến trở và Arduino. 50 Hình 4-1. Các cử động mô phỏng qua cơ cấu chấp hành của ngón tay giữa. 53
  • 7. mục bảng biểu Bảng 1 biểu diễn phạm vi góc hoạt động các khớp của chi trên - 18
  • 8. Đầu Trong giai đoạn phát triển như vũ bão của công nghệ điện tử y sinh nói chung và chuyên ngành cơ sinh nói riêng, ngành cơ sinh Việt Nam đứng trước rất nhiều thời cơ vận hội và thách thức mới trên con đường hội nhập với nền kinh tế thế giới. Để đáp ứng nhu cầu phát triển của xã hội nhằm bắt kịp bước tiến của khoa học kỹ thuật đòi hỏi đội ngũ các nhà khoa học, cán bộ kỹ thuật và công nhân lành nghề phải không ngừng nghiên cứu, học tập nâng cao trình độ để kịp thời tiếp cận làm chủ các kiến thức khoa học kỹ thuật hiện đại và công nghệ tiên tiến. Các khoá đào tạo thạc sỹ tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nhằm đào tạo những cán bộ khoa học có trình độ cao để tiếp thu và làm chủ kỹ thuật hiện đại để phục vụ cho công tác nghiên cứu, giảng dạy. Để đánh giá kết quả học tập trong toàn khoá học tôi được giao đề tài luận văn tốt nghiệp: “Thiết kế hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay” Trong quá trình phát triển của ngành điện tử y sinh, lĩnh vực cơ sinh đang phát triển hết sức nhanh chóng, nhiều mặt của cuộc sống với nhiều mức, nhiều quy mô và công nghệ hiện đại, tiên tiến nhằm đáp ứng được nhu cầu của xã hội hiện nay. Trong đó phải kể đến sự tiến bộ vượt bậc của khoa học kỹ thuật, nhất là sự ra đời của các hệ thống điều khiển mô phỏng thông minh đã tạo tiền đề cho sự phát triển mạnh mẽ của nền kỹ công nghệ có tính chất tự động hoá cao, đã dần thay thế sức lao động của con người đồng thời hiệu quả của nó đem lại cho cuộc sống là rất lớn. Hiện nay sự xuất hiện của các cơ cấu điều khiển Robot trong đời sống sinh hoạt đã trở nên phổ biến. Chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vục khác nhau, đặc biệt nổi lên hiện nay là trong ứng dụng điều khiển thực tại ảo và các ứng dụng điều khiển mô phỏng chuyển động cơ thể con người. Chúng đóng vai trò quan trọng, chúng vừa đảm bảo độ chính xác vừa đảm bảo tính tin cậy và an toàn mà với con người hay những máy móc thông thường khó có thể đạt được. Đồng thời nó có thể thay thế con người làm việc trong những môi trường độc hại, nơi con người khó có thể đặt chân tới như vũ trụ Nói chung, ứng dụng điều khiển dựa vào chuyển động cơ thể là một mảng công nghệ rất hứa hẹn, vì vậy mà trong tương lai đây sẽ là nhân
  • 9. rất tiềm năng trong sự phát triển của các cuộc sống hiện đại. Do vậy việc nghiên cứu các vấn đề về mô phỏng chuyển động mang tính thời sự. Để nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cho cánh tay bằng sử dụng cảm biến biến trở trượt và cảm biến la bàn trên nền Arduino, luận văn của tôi gồm bốn chương: Chương 1: Giới thiệu chung về mô phỏng chuyển động của cơ thể. Chương 2: Cơ sở lý thuyết về cảm biến và điều khiển, Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển mô phỏng cho cánh tay. Chương 4: Kết quả và Bàn luận Trong luận văn này, . tác giả tập trung chính vào mô phỏng vị trí chuyển động của cánh tay. Đề tài đã được hoàn thành đúng thời hạn dưới sự hướng dẫn tận tình của TS. Nguyễn Phan Kiên - - – Giảng viên Viện Điện Tử Viễn Thông Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và các bạn đồng nghiệp cùng sự nỗ lực của bản thân. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn, các thầy giáo, cô giáo thuộc trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập cũng như quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn. Vì nhiều điều kiện khách quan và khả năng của bản thân, luận văn hoàn thành chắc chắn còn thiếu sót. Rất mong sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp.
  • 10. Tổng quan về điều khiển mô phỏng chuyển động cơ thể. 1.1 Định nghĩa về mô phỏng và điều khiên mô phỏng: Mô phỏng là việc nghiên cứu trạng thái của mô hình để qua đó hiểu được hệ thống thực, mô phỏng là tiến hành thử nghiệm trên mô hình. Đó là quá trình tiến hành nghiên cứu trên vật thật nhân tạo, tái tạo hiện tượng mà người nghiên cứu cần để quan sát và làm thực nghiệp, từ đó rút ra kết luận tương tự vật thật. Ta có thể thực hiện việc mô phỏng từ những phương tiện đơn giản như giấy, bút đến các nguyên vật liệu tái tạo lại nguyên mẫu [mô hình bằng gỗ, nhựa, sợi thủy tinh…] kết hợp với việc đo đạc đánh giá với mô hình trên máy tính, cũng như các thiết bị đo đạc chuyên dụng. Hình 1-1. Minh họa cho hệ thống mô phỏng lắp ráp máy cơ khí và hệ thống mô phỏng chuyển động cánh tay trên máy tính. Điều khiển mô phỏng sử dụng mô tả tham số đầu vào, mô hình của hệ thống thực ở dạng tín hiệu điện tương tự hoặc số để ứng dụng trong điều khiển một hệ thống xác định. Điều khiển mô phỏng thường được sử dụng rất có hiệu quả để nghiên cứu trạng thái động của nguyên mẫu trong những điều kiện nếu nghiên cứu trên vật thật sẽ khó khăn, tốn kém và không an toàn. Điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay là điều khiển sử dụng tham số đầu vào hoặc các mô hình của cánh tay ở dạng tín hiệu điện để điều khiển đặc tả cơ cấu chấp hành theo một chuyển động
  • 11. của cánh tay. Điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay là một mảng nhỏ trong điều khiển mô phỏng sinh học. Bên cạnh việc mô tả hình dáng bên ngoài của cánh tay, các nhà khoa học hiện nay còn sử dụng phương pháp trích xuất đặc trưng chuyển động của cánh tay thông qua đặc trưng tín hiệu EMG hoặc EEG tương ứng với cử động. Đó không chỉ là một phương pháp tiếp cận mới mà còn là một cách tiếp cận vô cùng khoa học, đi thẳng vào vấn đề của điều khiển là thực hiện các lệnh theo ý của người điều khiển. Thực tế, mô phỏng là một dạng tạo hiệu ứng, truyền sinh khí và chuyển động cho những đối tượng khô khan. Mô phỏng chuyển động cánh tay và tính hiệu của cánh tay là xu hướng phát triển mới của điều khiển học hiện đại, hiện đã và đang được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực. Nó góp phần không nhỏ trong quá trình tối ưu hóa các thao tác trong khi khai thác vận hành, sử dụng các hệ thống. Thay vì việc sử dụng cơ chế điều khiển bằng bàn phím thông thường, người điều khiển có thể áp dụng ngay những cử động của mình vào việc xử lý công việc một cách đa dạng hơn. Tuy là phương pháp mới với nhiều ưu điểm nhưng do là công nghệ ra đời sau nên việc điều khiển sử dụng mô phỏng chuyển động cánh tay vẫn còn rất nhiều điểm tồn tại cần nghiên cứu thêm so với công nghệ panel điều khiển hoặc bảng điểu khiển sử dụng nút bấm vốn đã có lịch sử phát triển hàng trăm năm. Trong lĩnh vực cơ sinh, việc thiết kế hệ thống điều khiển có ứng dụng mô phỏng kết hợp cơ cấu chấp hành sẽ tạo cho sinh viên nhiều kỹ năng như: khả năng hoạt động quan sát [các hình ảnh tĩnh hoặc động], khả năng thao tác trên đối tượng, khả năng tự do phát triển tư duy, lựa chọn con đường tối ưu để nhận thức và phát triển các hệ thống mới dựa trên hệ thống điều khiển thế hệ trước. 1.2 Sơ lược về các hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh. Các hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động hiện nay được ứng dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực trong cuộc sống nhưng tập trung chính trong giải dạy tại
  • 12. đại học, trong các ngành như xây dựng, công nghiệp nhẹ, và đặc biệt là trong y học. Các đột phá trong việc xử lý các tín hiệu y học đã tạo tiền đề cho việc phát triên các phương thức mô phỏng rất chính xác và có khả năng đáp ứng cao với nhiều điều kiện hoạt động. 1.2.1 Sơ lược về các hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay trên thế giới Thế giới không còn quá xa lạ với các công nghệ điều khiển học và tự động dựa vào sự mô phỏng sinh học các trạng thái của con người. Điển hình là tại Mỹ, năm 2012, TS. Nitish Thakor cùng nhóm đồng sự đã tiến hành nghiên cứu, phát triển và cho ra đời sản phẩm là cánh tay thay thế cho người khuyết tật với 22 bậc tự do được điều khiển dựa trên tín hiệu thần kinh của con người. Với cách tiếp cận trực tiếp tín hiệu điện não đồ EEG và xử lý chúng dựa trên nền tảng VSLI, hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động này của TS Thakor và các đồng sự tại Khoa Y Sinh trường ĐH John Hopkins đã cho thấy sự tiềm năng, cũng như tính hiệu quả khi khai thác triệt để các thành tựu của các ngành cơ sinh, xử lý tín hiệu trên đối tượng xử lý là tín hiệu sinh học. Bên cạnh đó cơ cấu chuyển động mô phỏng cánh tay này cũng được đánh giá là có độ tin cậy cao khi thực hiện các động tác mô phỏng chuyển động của cánh tay thật. . Hình 1-2. Bên trái: Cánh tay 22 dùng cho người khuyết tật với 22 bậc tự do. Bên phải: Myo Gesture control band của Myo, Mỹ.
  • 13. ứng dụng dành cho ngành y tế, các hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động còn có giá trị rất lớn trong lĩnh vực thực tại ảo. Điển hình là sản phẩm Myo Gesture Control Armband của Hãng Myo – Mỹ. Là sản phẩm khai thác tín hiệu sEMG – tín hiệu điện cơ bề mặt, Myo Gesture Control Armband đo đạc và trích xuất các đặc trưng tín hiệu sEMG trong các chuyển động cánh tay, qua đó phân tích và xử lý các tín hiệu này để thực hiện các lệnh thao tác đã được lập trình trước. Thiết bị này có khả năng tương thích rất cao với các loại smart TV, smart phone. Với nền tảng giao tiếp Bluetooth Smart và công nghệ cảm biến Medical Grade EMG stainless steel – công nghệ cảm biến EMG y tế sử dụng điện cực sắt không gỉ, Myo Gesture Control Armband có thể thực hiện các công việc thay thế cho hầu hết các bộ điều khiển không dây có thể kết nối đến máy tính, điện thoại thông minh và máy tính bảng. Trên đây chỉ 2 là 2 ví dụ tiêu biểu về các hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay trên thế giới. Các sản phẩm này đã đánh dấu bước tiến mạnh mẽ của công nghệ nhận diện tín hiệu sinh học trong lĩnh vực điều khiển. 1.2.2 Sơ lược về các hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay ở Việt Nam Tại Việt Nam, các hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay vẫn chưa thực sự phát triển mạnh. Có thể điểm đến một số nghiên cứu của các nhóm nghiên cứu như cánh tay cứu hộ các tai nạn công trình của Nghiên Cứu Sinh – Thạc sỹ Đào Mạnh Hùng công bố năm 2012, cánh tay cứu hộ này hoạt động dựa trên các cảm biến gia tốc nhằm mô phỏng lại chuyển động của cánh tay. Sử dụng động cơ thủy lực trong cơ cấu chấp hành để nâng các vật nặng, và cơ cấu kẹp cang cua để giữ các vật nặng này. Bên cạnh đó là các nghiên cứu của các nhóm sinh viên chuyên ngành điện tử Tử Y sinh của các trương đại học Bách Khoa Hà Nội, Bách Khoa Đà Nẵng khi nghiên cứu và mô phỏng các tín hiệu sEMG và EEG để thực hiện mô phỏng chuyển động của cánh tay như nghiên cứu “thiết kế mô hình điều khiển cánh tay 2 bậc tự do sử dụng tín hiệu điện cơ bề mặt” của nhóm sinh viên Nguyễn Minh
  • 14. Phạm Quốc Anh,v.v.… Các nghiên cứu này mới chỉ dừng lại ở mức nghiên cứu sơ khởi, các cơ cấu chấp hành còn nhiều thiết sót trong mô tả chuyển động, tốc độ phản hồi, tốc độ xử lý của hệ thống xử lý còn thấp và chưa cao. Tuy nhiên, tất cả các nghiên cứu này đều rất tiềm năng nếu được đầu tư và phát triển đúng hướng. Trên đây là vài nét về điều khiển mô phỏng cơ thể con người và sơ lược về các hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động của cánh tay. Ta thấy được sự phong phú trong các tiếp cận của các nhóm phát triển, tham số điều khiển có thể là tín hiệu sEMG, EEG sinh ra trong quá trình chuyển động của cánh tay như cách tiếp cận của Hãng Myo, có thể là các giá trị góc của cánh tay trong quá trình vận động như cách tiếp cận của cánh tay cứu hộ. Qua đó ta có thể thấy sự tiềm năng của các công nghệ mô phỏng thông qua các ứng dụng đa dạng mà chúng có thể đóng góp đối với cuộc sống của chúng ta.
  • 15. Cơ sở lý thuyết của hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay. Với phương pháp tiếp cận là xác định độ biến dạng hình dáng của ngón tay trong các cử động co duỗi và sự thay đổi về vị trí dẫn đến sự thay đổi về góc của - cánh tay trong các chuyển động nhằm mô phỏng lại chuyển động của cánh tay. Trong Chương 2 này, nội dung chính đề cập đến vấn đề là cánh tay của con các người, cảm biến thu nhận tín hiệu của chuyển động cánh tay và thuật toán được dùng cho vi điều khiển mô phỏng lại chuyển động cánh tay thông qua tín hiệu thu nhận được từ cảm biến. 2.1 Cánh tay và chuyển động của các bộ phận trên cánh tay 2.1.1 Cấu tạo cánh tay Cánh tay hay chi trên là bộ phận linh hoạt nhất của con người. Chi trên chịu trách nhiệm cho hầu hết mọi hoạt động trong cuộc sống hàng ngày. Chi trên được chia làm 3 phần : Cánh tay, cẳng tay và bàn tay. Hình 2-1. Cấu tạo xương cánh tay. Cánh tay là phần nối của chi trên với vai. Cấu tạo gồm 1 xương lớn là xương cánh tay. Đầu nối với vai có cấu tạo giống như 1 khớp động dạng khớp tròn xoay. Khớp động này có thể tạo 1 góc xoay 3 chiều rất linh hoạt lên tới 142 0 .
  • 16. là phần nối giữa cánh tay và bàn tay. Cấu tạo gồm 2 xương chính là xương quay và xương trụ. 2 xương này được nối với nhau bởi màng gian cốt. Cấu tạo của cẳng tay khá đắc biệt cho phép cẳng thay thực hiện động tác xoay quanh trục là xương trụ. Giới hạn xoay của cẳng tay quanh trục xương trụ lên tới 770 . Hình 2-2. Cấu tạo xương cẳng tay. Bàn tay là phần cuối cùng của cánh tay, gồm 5 ngón tay. Trong đó, chỉ trừ ngón cái có 2 xương phụ trách chuyển động, các ngón khác đều có 3 xương phụ trách chuyển động. Chuyển động của 5 ngón tay này phối hợp tạo thành các thao tác vô cùng tinh vi và phức tạp như cầm, nắm, bấm,v.v….. Hình 2-3. Cấu tạo xương bàn tay.
  • 17. động của các phần trên cánh tay. Bảng 1 biểu diễn phạm vi góc hoạt động các khớp của chi trên - Tên của hoạt động – Loại khớp tương ứng Phạm vi góc trung bình 1 Bẻ cổ tay – Khớp cổ tay [khớp động] 900 2 Gập cổ tay – Khớp cổ tay [khớp động] 990 3 Xoay cổ tay sang trái – Khớp cổ tay [ Khớp động] 270 với tay phải và 470 với tay trái 4 Xoay cổ tay sang phải – Khớp cổ tay [Khớp động] 470 với tay phải và 270 với tay trái 5 Gập cẳng tay – Khớp cẳng tay [ khớp động ] 1190 6 Xoay cẳng tay – Khớp cẳng tay [khớp động] 770 7 Xoay cánh tay – Khớp vai [ khớp động] 1420 2.2 Cảm biến ghi nhận chuyển dộng. Trong các hệ thống điều khiển sử dụng lý thuyết điều khiển hiện đại, cảm biến đóng vai trò rất quan trọng trong việc cung cấp giá trị đầu vào cho hệ thống. Qua đó cảm biến là các thiết bị nhằm đo đạc các tín hiệu. Cảm biến ghi nhận những trạng thái biến dạng dọc của bề mặt ngón tay trong quá trình co hay quá trình duỗi ngón, cũng như trạng thái và quá trinh thay đổi của giá trị góc trên cánh tay; và biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập về trạng thái hay quá trình đó thông tin [1] . Thông tin được xử lý để rút ra tham số định tính hoặc định lượng của chuyển động, phục vụ cho quá trình xác định đầu vào cho chương trình xử lý đã được viết sẵn để mô tả chuyển đông theo thời gian thực.
  • 18. Mô tả nguyên lý làm việc chung c cảm biến. ủa Do ngón tay là khu vực cơ thể có diện tích bề mặt tiếp xúc nhỏ nên việc lựa chọn cảm biến gặp nhiều hạn chế. Đa phần các cảm biến có sẵn thường có kích thước lớn hơn bề mặt tiếp xúc của ngón tay. Bên cạnh đó, sự không đồng nhất về kích thước của ngón tay cũng làm tăng thêm sự hạn chế này. Đó chính là lý do, ta cần sử dụng 2 loại cảm biến khác nhau cho 2 đối tượng đo là ngón tay và cánh tay. Với ngón tay, ta sử dụng cảm biến biến dạng và cánh tay sử dụng cảm biến đo góc hoặc cảm biến la bàn. Hình 2-5. So sánh bề mặt tiếp xúc của ngón tay và cẳng tay. Tín hiệu điện
  • 19. biến biến dạng, cảm biến dịch chuyển Đối với các cử động ngón tay cảm biến biến dạng có thể coi là một trong số những phương pháp hiệu quả để mô phỏng chuyển động của ngón tay. Khi ngón tay chuyển động, sự biến đổi diện tích trên bề mặt da do sự đàn hồi, yêu tố đó hoàn toàn có thể là cơ sở để thiết kế một cảm biến. Bằng cách đo biến dạng và chuyển đổi chúng thành tín hiệu ta có thể tính được sự thay đổi về diện tích, qua đó xác định được chuyển động của ngón tay. Trong nghiên cứu này, ta tạm bỏ qua các biến dạng vuông góc với chuyển động của ngón tay mà chỉ chú ý đến biến dạng dọc – biến dạng dọc theo chuyển thay đổi của chuyển động.Khi đó ta có biến dạng ε: là tỉ số giữa độ biến thiên kích thước [Δl] và kích thước ban đầu [l] [2.1] Do biến dạng bề mặt da là biến dạng đàn hồi, nên việc duy trì cơ cấu đo đảm bảo tính đàn hồi hoặc tự phục hồi trạng thái ban đầu là việc vô cùng quan trọng. Yêu cầu này đảm bảo cho việc xác định chính xác giá trị điện tích đặc trưng cho trạng thái của ngón tay. Ví dụ: FS flex sensor của hãng Spectra Symbol là một thiết bị khác hữu dụng trong việc đo đạc biến dạng dọc. Với điện trở ở trạng thái phẳng không biến dạng là 10k Ohm, FS flex sensor có thể lên tới 110k Ohm khi được uốn cong 1 góc là 900 . Bên cạnh đó, do được làm bằng chất liệu dẻo có độ biến dạng đàn hồi nên FS flex sensor dễ dàng tự trở lại trạng thái phẳng không biến dạng. Nếu như việc sử dụng các cảm biến biến trở biến dạng là phương pháp hiệu quả nhất song rào cản thực hiện áp dụng các biến trở này không hề nhỏ nhiều thiết - bị và cảm biến trong lĩnh vực này không có sẵn trên thị trường. Do đó, thiết kế một thiết bị tương đương về chức năng là cần thiết và cũng để thể hiện sự linh hoạt trong cách tiếp cận đến vấn đề biến dạng trong thực tế. Thiết bị này cần thỏa mãn những tính năng và tham số sau:
  • 20. nhạy  Độ chính xác  Độ phân giải  Độ chọn lọc  Độ tuyến tính  Công suất  Dải tần  Độ trễ  Tốc độ đáp ứng  Độ ổn định Dựa trên những điều kiện cần thỏa mãn ở trên, một “cảm biến” dựa trên nền biến trở là một lựa chọn khá hợp lý bởi độ nhạy của một số cảm biến khá cao [ sai số của biến trở chính xác là từ 0.1~1%]. Độ phân giải và tuyến tính của biến trở cũng hoàn toàn phù hợp với tiêu chí của cảm biến. Trên thực tế có rất nhiều cảm biến đề nghị sử dụng biến trở. Trong yêu cầu của hệ thống đo chuyển động của ngón tay, các cử động co duỗi của ngón tay được tuyến tính hóa dựa vào vị trí của vị trí con chạy trên biến trở. Về độ ổn định và tốc độ đáp ứng, biến trở có độ ổn định khá cao và tốc độ đáp ứng gần như là tức thì khi xuất hiện dòng điện trong biến trở. Hoàn toàn có hiểu được độ ổn định cao của biến trở, bởi trong số các linh kiện điện tử, điện trở và biến trở là các linh kiện có độ ổn định cao nhất. Đồng thời, ưu điểm lớn nhất của biến trở nói chung, và biến trở thanh trượt nói riêng là chúng ta có thể dễ dàng sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung [PWM]. Ở phần 2.3, chúng ta sẽ đi sâu hơn về phương pháp điều chế độ rộng xung.
  • 21. trên thực tế do chất liệu của các biến trở là không đồng nhất, độ đồng đều không cao nên tồn tại những vấn đề sau đối với biến trở thanh trượt cơ học:  Tỉ số Rx/Rn của con chạy ở 2 đầu biến trở là không đồng nhất.  Tiếp xúc giữa con chạy và thanh biến trở tham chiếu thay đổi giảm dần theo thời gian, dẫn đến sự già hóa cảm biến nhanh nếu dùng hoạt động liên tục. 2.2.2 Cảm biến gia tốc góc Đối với các cử động của cánh tay, việc sử dụng cảm biến gia tốc mà đặc biệt là gia tốc góc là phương pháp vô cùng hiệu quả. Do đây là khu vực thực hiện các cử động lớn và là khu vực có bề mặt tiếp xúc lớn, việc gắn các cảm biến gia tốc vào bề mặt da để đo đạc góc chuyển động là khả thi và có độ tin cậy cao. Trong các công nghệ của cảm biến gia tốc, chúng ta sẽ đề cập và chú trọng vào công nghệ vi cơ điện tử. MEMS] là Hệ thống vi cơ điện tử [Micro Electro Mechanicals Systems – công nghệ cho là sự tích hợp các cấu trúc vi cơ, vi cảm biến, vi chấp hành, vi điện tử thành một hệ thống trên cùng một đế silicon bằng công nghệ vi chế tạo. Một thiết bị MEMS thông thường là hệ thống vi cơ tích hợp trên một chip kết hợp những phần chuyển động cơ học với những yếu tố sinh học, hóa học, quang hoặc điện. Do đó các linh kiện MEMS có thể đáp ứng với nhiều loại đầu vào như hóa học, ánh sáng, áp suất, chuyển động, góc quay, từ tính… Với ưu thế có thể tạo ra những cấu trúc cơ học nhỏ và nhạy, công nghệ vi cơ điện tử cho phép tạo ra những bộ cảm biến [sensor], bộ chấp hành [actuator] được ứng dụng rộng rãi trong đời sống, y tế, công nghiệp...
  • 22. Nguyên lý làm việc của cảm biến gia tốc vi cơ Các ưu điểm và nhược điểm của MEMS: - MEMS có các ưu điểm chính so với các thiết bị cơ học truyền thống. + Trước tiên là khả năng sản xuất số lượng lớn dễ dàng, cùng với sự phát triển của công nghệ vi điện tử, ngày nay công nghệ VLSI cho phép sản xuất các thiết bị MEMS với số lượng lớn [lên đến 100,000 thiết bị trên 1 đế Poly Si], điều - mà khó có thể đạt được với các thiết bị cơ học bình thường. + Do có thể sản xuất số lượng lớn, nên giá cho mỗi đơn vị rẻ hơn. + Các thiết bị chế tạo bằng công nghệ vi điện tử, nên kích thước bé, hiệu năng cao, tiêu thụ ít năng lượng, dễ dàng tích hợp vào các thiết bị khác. + Các thành phần cơ học nhỏ gọn, ít bị ảnh hưởng bởi các tác động gây hại từ môi trường nên bền hơn. - Tuy vậy, các thiết bị MEMS cũng có những giới hạn và nhược điểm của mình. Dưới đây là một số nhược điểm của các cảm biến MEMS: + Do kích thước bé nên các thành phần vật lý của MEMS không chịu được các lực tác động lớn. + Có thể bị ảnh hưởng bởi các nhiễu điện từ…
  • 23. gia tốc chế tạo theo công nghệ vi cơ điện tử có hai loại là cảm biến kiểu tụ và cảm biến kiểu áp trở. Trong nhiều ứng dụng việc lựa chọn cảm biến kiểu tụ hay kiểu áp trở là rất quan trọng. Cảm biến kiểu áp trở có ưu điểm là công nghệ cấu tạo rất đơn giản. Tuy nhiên nhược điểm của nó là hoạt động phụ thuộc nhiều vào sự thay đổi nhiệt độ và có độ nhạy kém hơn cảm biến kiểu tụ. Các cảm biến kiểu tụ có độ nhạy cao hơn, ít bị phụ thuộc vào nhiệt độ, ít bị nhiễu và mất mát năng lượng. Tuy nhiên chúng có nhược điểm là mạch điện tử phức tạp hơn. Hiện nay cảm biến gia tốc kiểu tụ được ứng dụng rộng rãi hơn. Ứng dụng của cảm biến gia tốc Cảm biến gia tốc vi cơ đã nhanh chóng thay thếcác loại cảm biến gia tốc thông thường trước đây trong nhiều ứng dụng. Một vài những ứng dụng điển hìnhcủa cảm biến gia tốc vi cơ.  Cảm biến góc Roll –Pitch, góc Euler, góc  Định hướng 3D trong không gian  Phát hiện va chạm : những thông tin về gia tốc, vận tốc và độ dịch chuyển giúp phân biệt sự va chạm và việc không xảy ra va chạm  Đo và điều khiển mức rung  Điều khiển và dự đoán khả năng làm việc của máy móc, thiết bị  Đo một số thông số sinh học trong cơ thể con người. Nguyên tắc hoạt động của cảm biến vi cơ MEMS dạng tụ Việc đo gia tốc thông qua cảm biến gia tốc MEMS có thể được mô tả theo một sơ đồ mô tả dưới đây, gồm một hệ gồm một khối lượng m và một lò xo.
  • 24. Nguyên lý hoạt động của cảm biến gia tốc MEMS. Khi hệ quy chiếu được gia tốc, gia tốc này được truyền cho khối m thông qua lò xo. Lò xo giãn ra và độ dịch chuyển này được xác định bởi một cảm biến độ dịch chuyển. Theo định luật Hooke, lực kéo khối lượng m tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo F = k.x x , với k là hệ số tỉ lệ hay độ cứng của lò xo, là khoảng dịch chuyển so với vị trí cân bằng. Theo định luật II Newton, trong hệ quy chiếu quán tính đứng yên, lực F này của khối lượng m có một gia tốc a theo công thức F = ma. Tại vị trí cần bằng ta có F = ma = kx. Hệ thống có thể được mô tả bởi phương trình vi phân sau: [3.2] với D là hệ số ma sát. Do đó, chúng ta thu được a=F/m trong hệ quy chiếu quán tính đứng yên. Như vậy, để đo gia tốc ta chỉ cần đo khoảng dịch chuyển . Để đo khoảng dịch chuyển này, x người ta có thể sử dụng thuộc tính điện của tụ điện có hai bản cực song song khoảng cách giữa hai bản tụ có thể thay đổi được Điện dung của tụ điện đơn là C= . k/x0, với k là hằng số phụ thuộc vào thuộc tính của môi trường nằm giữa hai bản tụ. Nếu biết k, điện dung của tụ điện C ta có thể tính được x0.
  • 25. tụ nằm giữa CA và CB dịch chuyển một khoảng là x thì: [3.3] hay có thể viết lại là: [3.4] Do đó, [3.5] Với khoảng x dịch chuyển nhỏ, phương trình trên có thểrút gọn thành: [3.6] Như vậy, nếu gắn khối lượng m của cảm biến vào bản tụ nằm giữa hệ hai tụ điện nối tiếp thì có thể xác định được độ dịch chuyển của nó dưới tác dụng của lực F, tức là xác định được gia tốc thông qua việc xác định giá trị ∆C. Nguyên lý này phù hợp với việc đo chuyển động lớn, khi giá trị của gia tốc chuyển động ảnh hưởng trực tiếp lên độ biến dạng của điện dung. Độ biến thiên của giá trị cảm biến lúc này hoàn toàn có thể loại bỏ các ảnh hưởng của môi trường như độ ẩm và nhiệt độ, do cơ thể có cơ chế duy trì nhiệt độ bề mặt da khá tốt. 2.3 Giải thuật xử lý dữ liệu và lý thuyết điều khiển. Việc thực hiện thu nhận và xử lý dữ liệu phụ thuộc chính vào phương pháp tiếp cận của nghiên cứu, khi áp dụng lý thuyết điều khiển hiện đại nhằm đảm bảo
  • 26. tục của thời gian, việc áp dụng các cấu trúc và thư viện được xây dựng sẵn nhằm tăng tốc độ phản ứng của hệ thống tiệm cận với chế độ thời gian thực [ real- time mode]. Khác với các hệ thống sử dụng nguyên lý điều khiển cổ điển như PID, giới hạn của hệ thống điều khiển hiện đại nằm chủ yếu ở phần cứng. Các giới hạn sẽ được bảo vệ bởi các cơ chế, các mạch cứng “bảo vệ” [shield]. 2.3.1 Giải thuật xử lý dữ liệu: Là hệ thống điều khiển trực tiếp không phản hồi, giải thuật được thực hiện theo tiến trình như sau: Hình 2-8. Tiến trình xử lý tín hiệu của hệ thống. Theo lưu đồ giải thuật trên, tiến trình xử lý của hệ thống là tiến trình không có phản hồi, mọi thao tác của hệ thống và cơ cấu chấp hành được thực hiện liên tục theo một chương trình được xây dựng sẽ. Trong trường hợp này các dữ liệu được thao tác theo 3 bước chính:  C m bi n thu nh n d t ng, s hóa chúng theo ả ế ậ ữ liệu tương tự ừ môi trườ ố nguyên t c làm vi c c a nó. V i các c m bi c tích h p kh i chuy ắ ệ ủ ớ ả ến đượ ợ ố ển đổi Thu nhận dữ liệu • nhận trạng của tượng Sensor ghi các thái thay đổi đối đo. •Tiền liệu tăng tốc nếu xử lý các dữ để trình quá xử lý . có Chuyển đổi và xử lý dữ liệu • liệu được trực tiếp của hoặc điều Dữ analog xử lý trên module ADC sensor vi khiển •Thực hiện chuyển liệu chương định thực hiện các thao tác đổi dữ theo trình sẵn và các vào giá vào. lệnh dựa trị đầu Thực hiện thao tác • trị được với mức đầu tương đương Dựa vào giá đã xử lý, VĐK sánh so giá trị ra để thực hiện lệnh điều khiển chấp hoặc lệnh hiển thị cơ cấu hành, lên màn hình thông qua giao trong trình. thức được định sẵ chương
  • 27. ố ị tương tự ợc quy đổ ị ố theo độ t s . Các giá tr đư i thành giá tr s phân gi n. ả ịnh trướ i đ c c a c ủ ả ế m bi  Tín hi u s t c m bi n s c g i v c ng giao ti p c vi u khi n. ệ ố ừ ả ế ẽ đượ ử ề ổ ế ủa điề ể Theo t ng nhóm d nh s u khi n s c hi n các ừ ữ liệu đầu vào đị ẵn, các vi điề ể ẽ thự ệ chuy i các giá tr này thành các giá tr chu n b cho quá ển đổ ị ị trung gian để ẩ ị trình th c thi l i v u ch p hành ho u hi n th . Quá trình ự ệnh đố ới cơ cấ ấ ặc cơ cấ ể ị này s so sánh giá tr c a tín hi n t c m bi ẽ ị ủ ệu điệ ừ ả ến, qua đó xác định được trạ ế ủa cơ cấu đ ề ể ng thái ti p theo c i u khi n, ch p hành ho c hi n th . ấ ặ ể ị  Thự ệnh: sau khi đượ ử ển đổ ữ ệu đầu vào; vi điề ể c thi l c x lý, chuy i d li u khi n s c thi vi c xu t tín hi u ch p hành, hi n th ẽ thự ệ ấ ệu đầu ra để các cơ cấ ấ ệ ị thực hiệ ệnh tương tự ớ n l v i giá tr c ng. ị ủa đầu vào tương ứ Toàn b trình này c m b o s liên t ng c u khi ộ quá ần đả ả ự ục trong ngưỡ ủa điề ển thờ ự i gian th c. 2.3.2 Lý thuyết điều khiển Với số lượng đầu vào các biến của chuyển động là 5 biến cho 5 ngón tay và 2*n biến cho chuyển động lớn của cánh tay [n=1, 2, 3] tương ứng với cặp 2 cử động lớn của cổ tay, khớp khuỷu tay, và khớp bả vai. Thay vì quy định chuyển động chung cho cả hệ thống điều khiển mô phỏng dựa vào ma trận đầu vào [2*n+5] x 1 giá trị. Chúng ta sẽ thực hiện mô phỏng riêng lẻ từng chuyển động với các cảm biến đặt tương ứng với các vị trí tạo ra điều khiển và thực hiện mô phỏng trực tiếp trạng thái thông qua việc điều chế độ rộng xung của tín hiệu và cơ chế servo. Phương pháp điều xung PWM [Pulse Width Modulation] là phương pháp điều chỉnh điện áp ra tải, hay nói cách khác, là phương pháp điều chế dựa trên sự thay đổi độ rộng của chuỗi xung vuông, dẫn đến sự thay đổi điện áp ra. Các PWM khi biến đổi thì có cùng 1 tần số và khác nhau về độ rộng của sườn dương hay sườn âm.
  • 28. ứng dụng nhiều trong điều khiển. Điển hình nhất mà chúng ta thường hay gặp là điều khiển động cơ và các bộ xung áp, điều áp... Sử dụng PWM điều khiển độ nhanh chậm của động cơ hay cao hơn nữa, nó còn được dùng để điều khiển sự ổn định tốc độ động cơ. Ngoài lĩnh vực điều khiển hay ổn định tải thì PWM còn tham gia và điều chế các mạch nguồn như : boot, buck, nghịch lưu 1 pha và 3 pha... PWM còn gặp nhiều trong thực tế ở các mạch điện điều khiển. Điều đặc biệt là PWM chuyên dùng để điều khiển các phần tử điện tử công suất có đường đặc tính là tuyến tính khi có sẵn 1 nguồn 1 chiều cố định .Như vậy PWM được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị điện điện tử. PWM cũng chính là nhân tố mà các đội - Robocon sử dụng để điều khiển động cơ hay ổn định tốc độ động cơ. Với việc sử dụng biến trở, ta có thể đơn giản xác định được chế độ điều chế xung của cơ cấu điều khiển của chuyển động ngón tay theo công thức:         Trong đó, Rx là điện trở hiện thời của biến trở và Rbiến trở là giá trị định danh của biến trở. Khi đó, tỉ lệ         sẽ tương đương với hệ số điều chỉnh D trong điều chế độ rộng xung vuông. Cơ chế điều khiển này có ưu điểm rất mạnh trong điều khiển động cơ bởi đây gần như là cơ cấu điều khiển khá phổ biến cho các hệ thống robot, và không đòi hỏi người sử dụng cần có nhiều kiến thức về điều khiển học.
  • 29. Thiết kế hệ thống điều khiển mô phỏng cho cánh tay. Dựa vào các cơ sở lý thuyết được phân tích trong chương 2, chương 3 sẽ tập trung vào phần thực hiên các yêu cần thiết để có thể thiết kế mô hình hợp lý nhất phù hợp điều kiện môi trường nghiên cũng như tạo ra được kết quả khả thi nhất. 3.1 Khái quát về hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay Với các cơ sở trong chương 2, hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay sẽ gồm 2 khối chính là khối cảm biến và khối xử lý. Ngoài ra, trong khuôn khổ mục đích mô phỏng, chúng ta cũng thực hiện xây dựng mô hình mô phỏng cánh tay với một số yêu cầu kỹ thuật nhất định. Dưới đây là sơ đồ khối của hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay: Hình 3-1. Sơ đồ khối của Hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG CÁNH TAY Chuyển động của cánh tay VI XỬ LÝ/VI ĐIỀU KHIỂN Cử động lớn của cánh tay Bộ cảm biến biến trở trượt Cảm biến la bàn MPU6050 Cử động nhỏ của ngón tay Tín hiệu được điều chế độ rông xung PWM
  • 30. chọn cụ thể với các khối như sau:  Khố ả ế ậ ạ ển độ ộ ả ế ế ở ợ i c m bi n và nh n d ng chuy ng: B c m bi n bi n tr trư t và c n la bàn MPU6050 ảm biế  Khố ử i x lý: Kit Arduino Uno R3 và module Arduino Nano. 3.2 Khối cảm biến và nhận dạng chuyển động Bộ cảm biến biến trở trượt và - MPU6050 Là khối chức năng chính để thu nhận các chuyển động và cử động của cơ thể, khối cảm biến và nhận dạng chuyển động thu thập dữ liệu trạng thái của các ngón tay và trạng thái của cẳng tay, cánh. 3.2.1 Bộ cảm biến biến trở thanh trượt Hình 3-2. Hình minh họa cho bộ cảm biến biến trở thanh trượt Bộ cảm biến biến trở trượt được hình thành theo yêu cầu đo biến dạng của ngón tay. Với nguyên lý chính dựa vào nguyên lý của cảm biến biến dạng và cảm biến di chuyển. Với việc đồng nhất hiệu điện thế của 5 biến trở, ta có thể xác định được chuyển động tương đương của các ngón tay thông quá trình phân áp trên điện trở thanh trượt
  • 31.        [3.1] Trong đó, Rx là điện trở hiện thời của biến trở và Rbiến trở là giá trị định danh của biến trở. Hình 3-3. Nguyên lý hoạt động của biến trở. 1 là vị trí của thanh biến trở, 2 là vị trí của con chạy trên biến trở Nguyên lý hoạt động của bộ cảm biến biến trở Biến trở trượt được cố định 1 đầu hoàn toàn vào cổ tay hoặc 1 điểm nằm trên cánh tay, con chạy của biến trở được nối vào đầu ngón tay bằng một dây không có tính đàn hồi và được giằng cố định bằng một dây cao su có độ đàn hồi co dãn xác định. Hình 3-4. Trạng thái của ngón tay và trạng thái tương ứng của con chạy biến trở. Chọn gốc giá trị Rx= Rbiến trở [giá trị biến trở trong nghiên cứu này là 10k Ohm, do dòng điện khi đi qua biến trở luôn được duy trì ở ngưỡng an toàn với vi
  • 32. khi đó điện thế phân áp trên biến trở = 0V tương ứng với khi ngón tay duỗi thoải mái. Khi ngón tay co duỗi, do tính chất không đàn hồi của dây nối và tính chất đàn hồi của da, con chạy của biến trở sẽ bị dây nối dịch chuyển một đoạn Δl tương đương với độ biến dạng theo chiều chuyển động của bề mặt ngón tay. Thực nghiệm đo cho thấy, Δl và U ngón tay tỷ lệ thuận với nhau tương đương với giá trị theo công thức phân áp. Qua đó, chúng ta hoàn toàn có thể xác định được giá trị điện thế tương đương với các cử động của ngón tay. Ngoài ra, Chức năng của dây nối không biến dạng là xác định khoảng biến dạng của ngón tay là Δ cao su có chức năng duy trì hình dáng và vị trí của con chạy l; dây biến trở, đồng thời tái tạo tính đàn hồi của hệ thống mô phỏng. Dây cao su này cho phép hệ thống cảm biến con trở duy trì độ dịch chuyển của biến trở tương đương với biến dạng dọc của ngón tay trong các chuyển động co duỗi. 3.2.2 Cảm biến gia tốc góc/ la bàn MPU6050 MPU6050 là cảm biến của hãng InvenSense. MPU6050 là một trong những giải pháp cảm biến chuyển động đầu tiên trên thế giới có tới 6 [mở rộng tới 9] trục vảm biến tích hợp trong 1 chip duy nhất. Với kích thước nhỏ gọn thích hợp với việc gắn cố định lên cánh tay. Đây là một lựa chọn hợp lý cho hệ thống mô phỏng MPU6050 sử dụng công nghệ độc quyền MotionFusion của InvenSense có thể chạy trên các thiết bị di động, tay điều khiển,... Nó được điều hành bằng một nguồn cung cấp 3.3V/5V và gia tiếp thông qua I2C với tốc độ tối đa 400kHz. Chip o này cũng có sẵn một gói SPI được gọi là MPU6000 cho tốc độ giao tiếp lên tới 10Mbs. Thông số truyền động:  Có th l n ±2/4/8/16g ph m vi gia t ể ựa chọ ạ ốc.  Có l thể ựa chọn ±250/500/1000/2000 độ ạ ồ ể /s ph m vi con quay h i chuy n.  16 bit đầu ra
  • 33. quay nh y c m c a gia t c tuy /s, m t c i ti n l n so v ạ ả ủ ố ến tính 0.1 độ ộ ả ế ớ ới con quay h i chuy n tr ồ ể ục tri của các công ty khác.  Chị ảnh hưở ủ ễ ấ ả ế ả đầ ố ỹ u ng c a nhi u th p trên c hai k t qu u ra [xem thông s k thuật].  T l s ng d n 1000Hz, m c xây d ng b ng k ỷ ệ ản lượ ữ liệu lên đế ặc dù đượ ự ằ ỹ thu t qua b l c có t n s góc t ật số thấp vượ ộ ọ ầ ố ối đa là 256Hz.  Con quay h i chuy n 3 tr -axis MEMS gyroscope]. ồ ể ục [3  C m bi n gia t c 3 chi u [3-axis MEMS ả ế ố ề accelerometer]. Ngoài ra, MPU6050 còn có 1 đơn vị tang tốc phần cứng chuyên xử lý chuyển động số [Digital Motion Processor – DMP] do cảm biến thu thập và thực hiện các tính toán cần thiết. Điều này giúp giảm bớt đáng kể phần xử lý tính toán của vi điều khiển, giảm độ trễ của tốc độ đáp ứng, cải thiện tốc độ xử lý; và kết quả là tốc độ phản hồi của khối cảm biến sẽ được cải thiện đáng kể. Đó chính là ưu điểm lớn của MPU6050 so với khá nhiều cảm biến gia tốc khác. Hinh 3-5. Sơ đô khối của cảm biến la bàn MPU6050.
  • 34. biến bên trong MPU6050 sử dụng bộ chuyển đổi tương tự số [ Analog to Digital Converter ADC] 16- – bit cho ra kết quả chi tiết về góc quay với độ phân giải cao. Với 16 bit, chúng ta có giải giá trị thu được lên tới 65536 mức, tất - cả chỉ cần 1 cảm biến Một tính năng của chip này là bộ xử lý chuyển động kỹ thuật số trên máy bay [DMP]. Trong lý thuyết này có thể được sử dụng để sản xuất trực tiếp các góc Euler, Quaternions, hoặc một hướng cosin ma trận, và thậm chí thực hiện lọc cùng với việc tích hợp dữ liệu một la bàn I2C bên ngoài. MPU6050 có thể kết hợp với cảm biến từ trường [bên ngoài] để tạo thành bộ cảm biến 9 góc đầy đủ thông qua giao tiếp I2C. Hơn nữa, MPU6050 có sẵn bộ đếm dữ liệu 1024 byte cho phép vi điều khiển phát lệnh cho cảm biến và nhận dữ liệu sau khi MPU6050 tính toán xong. Chân giao tiếp MPU6050. Hình 3-6. Module cảm biến MPU6050 VCC 2.375V 3.46V – GND 0V
  • 35. SCL trong giao tiếp I2C SDA Chân SDA trong giao tiếp I2C XDA Chân dữ liệu [kết nối với cảm biến khác] XCL Chân xung [kết nối với cảm biến khác] AD0 Bito của địa chỉ I2C INT Chân ngắt MPU-6050 sẽ giúp ta xác định được góc nghiêng của thiết bị với phương nằm ngang mặt đất [Accelerometer] cũng như xác định được vận tốc góc theo các trục tọa độ[ Gyro] Việc tích hợp 2 bộ cảm biến trên vào trong con MPU 6050 sẽ . - tận dụng ưu điểm và hạn chế nhược điểm của 2 bộ cảm biến gia tốc cảm biến và góc. Cảm biến gia tốc giúp ta đo được chính xác góc nghiêng, nhưng lại bị ảnh hưởng rất mạnh bởi nhiễu,rung động của thết bị, còn cảm biến góc thì giúp ta xác định được vận tốc góc, từ đó suy ra được góc nghiêng, và không bị ảnh hưởng bởi rung lắc của thiết bị, nhưng lại bị trôi điểm 0, và hoạt động sau một thời gian thì tích lũy sai số rất lớn. Cho nên việc kết hợp 2 bộ trên là rất hợp lý. MPU-6050 có rất nhiều thanh ghi, có những thanh ghi là để thiết lập chế độ hoạt động cho nó, và có những thanh ghi chứa các dữ liệu cảm biến mà ta cần phải đọc được giá trị của nó qua I2C để từ đó tính toán được góc nghiêng. - - Việc giao tiếp I2C với MPU 6050 được nói đến trong datasheet của MPU 6050 như sau:  Để đọ ộ c m t byte:
  • 36. đọ ề ộ c nhi u byte m t lúc: Tương tự đó là việc ghi 1 hay nhiều byte vào các thanh ghi của MPU-6050: Trong đó:  S: bit Start  AD :đị ỉ ủ a ch c a MPU-6050  W: bit xác định là đọ ệ c ghi li u  R: bit xác địnhlà đọ ữ ệ c d li u  ACK: bit Acknowledge  N-ACK :Not-Acknowledge  RA: đị ỉ ốn đọ a ch thanh ghi mà ta mu c  DATA: d u truy n di ho c ữ liệ ề ặ ọc đượ c đ  P: bit Stop
  • 37. là để giao tiếp I2C với các chip khác nhau thì cách thức là khác nhau, nhưng đều dựa trên chuân I2C, ở đây ta thấy là có thể phải gửi 2 lần bit Start, trong một phiên giao tiếp phải gửi cả bit Write đầu tiên sau đó lại lại bit Read. Ta chỉ có thể biết rõ điều này khi th m khảo datasheets. a 3.3 Khối xử lý- duino Uno Ar Một mạch Arduino bao gồm một vi điều khiển AVR với nhiều linh kiện bổ sung giúp dễ dàng lập trình và có thể mở rộng với các mạch khác. Một khía cạnh quan trọng của Arduino là các kết nối tiêu chuẩn của nó, cho phép người dùng kết nối với CPU của board với các module thêm vào có thể dễ dàng chuyển đổi, được gọi là . Vài shield truyền thông với board Arduino trực tiếp thông qua các shield chân khách nhau, nhưng nhiều shield được định địa chỉ thông qua hệ thống bus nối tiếp I2C-nhiều shield có thể được xếp chồng và sử dụng dưới dạng song song. Arduino chính thức thường sử dụng các dòng chip megaAVR, đặc biệt là ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280, và ATmega2560. Một vài các bộ vi xử lý khác cũng được sử dụng bởi các mạch Aquino tương thích. Hầu hết các mạch gồm một bộ điều chỉnh tuyến tính 5V và một thạch anh dao động 16 MHz [hoặc bộ cộng hưởng ceramic trong một vài biến thể], mặc dù một vài thiết kế như LilyPad chạy tại 8 MHz và bỏ qua bộ điều chỉnh điện áp onboard do hạn chế về kích cỡ thiết bị. Một vi điều khiển Arduino cũng có thể được lập trình sẵn với một boot loader cho phép đơn giản là upload chương trình vào bộ nhớ flash on chip, so với các thiết bị - khác thường phải cần một bộ nạp bên ngoài. Điều này giúp cho việc sử dụng Arduino được trực tiếp hơn bằng cách cho phép sử dụng 1 máy tính gốc như là một bộ nạp chương trình. Theo nguyên tắc, khi sử dụng ngăn xếp phần mềm Arduino, tất cả các board được lập trình thông qua một kết nối RS 232, nhưng cách thức thực hiện lại tùy - thuộc vào đời phần cứng. Các board Serial Arduino có chứa một mạch chuyển đổi giữa RS232 sang TTL. Các board Arduino hiện tại được lập trình thông qua cổng
  • 38. hiện thông qua chip chuyển đổi USB serial như là - - to FTDI FT232. Vài biến thể, như Arduino Mini và Boarduino không chính thức, sử dụng một board adapter hoặc cáp nối USB serial có thể tháo rời được, hoặc các - - to Bluetooth phương thức khác. [Khi sử dụng một công cụ lập trình vi điều khiển truyền thống thay vì ArduinoIDE, công cụ lập trình AVR ISP tiêu chuẩn sẽ được sử dụng.] Nhắc tới dòng mạch Arduino dùng để lập trình, cái đầu tiên mà người ta thường nói tới chính là dòng Arduino UNO. Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3 [R3]. 3.3.1 Thông số của Arduino UNO R3 Vi điều khiển ATmega328 [họ 8bit] Điện áp hoạt động 5V – DC [chỉ được cấp qua cổng USB] Tần số hoạt động 16 MHz Dòng tiêu thụ 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7-12V – DC Điện áp vào giới hạn 6-20V – DC Số chân Digital I/O 14 [6 chân PWM] Số chân Analog 6 [độ phân giải 10bit] Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA Dòng ra tối đa [5V] 500 mA
  • 39. tối đa [3.3V] 50 mA Bộ nhớ flash 32 KB [ATmega328] với 0.5KB dùng bởi bootloader SRAM 2 KB [ATmega328] EEPROM 1 KB [ATmega328] Vi điều khiển Hinh 3-7. Vi điều khiển ATMEGA328 Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8, ATmega168, ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,… Thiết kế tiêu chuẩn của Arduino - UNO sử dụng vi điều khiển ATmega328. Tuy nhiên nếu yêu cầu phần cứng không cao, có thể sử dụng các loại vi điều khiển khác có chức năng tương đương như ATmega8 [bộ nhớ flash 8KB] hoặc ATmega168 [bộ nhớ flash 16KB]:
  • 40. thủ công Sử dụng mạch in Năng lượng Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài với điện áp khuyên dùng là 7 12V DC và giới hạn là 6 20V. Thường - - thì cấp nguồn bằng pin vuông 9V là hợp lí nhất nếu không có sẵn nguồn từ cổng USB. Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên sẽ làm hỏng Arduino UNO. Các chân năng lượng  GND [Ground]: cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO. Khi dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau.  5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.  3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.  Vin [Voltage Input]: để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, nối cực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.  IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được đo ở chân này. Lưu ý hạn chế lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn.
  • 41. việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ. Lưu ý:  Arduino UNO không có bảo vệ cắm ngược nguồn vào. Do đó phải hết sức cẩn thận, kiểm tra các cực âm – dương của nguồn trước khi cấp cho Arduino UNO. Việc làm chập mạch nguồn vào của Arduino UNO sẽ biến nó thành một miếng nhựa chặn giấy. dùng nguồn từ cổng USB nếu có thể. Nên  Các chân 3.3V và 5V trên Arduino là các chân dùng để cấp nguồn ra cho các thiết bị khác, không phải là các chân cấp nguồn vào. Việc cấp nguồn sai vị trí có thể làm hỏng board. Điều này không được nhà sản xuất khuyến khích.  Cấp nguồn ngoài không qua cổng USB cho Arduino UNO với điện áp dưới 6V có thể làm hỏng board.  Cấp điện áp trên 13V vào chân RESET trên board có thể làm hỏng vi điều khiển ATmega328.  Cường độ dòng điện vào/ra ở tất cả các chân Digital và Analog của Arduino UNO nếu vượt quá 200mA sẽ làm hỏng vi điều khiển.  Cấp điệp áp trên 5.5V vào các chân Digital hoặc Analog của Arduino UNO sẽ làm hỏng vi điều khiển.  Cường độ dòng điện qua một chân Digital hoặc Analog bất kì của Arduino UNO vượt quá 40mA sẽ làm hỏng vi điều khiển. Do đó nếu không dùng để truyền nhận dữ liệu, nên sử dụng một điện trở hạn dòng. Bộ nhớ Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng:
  • 42. bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ Flash của vi điều khiển. Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ được dùng cho bootloader và bộ nhớ này là đủ cho các ứng dụng điều khiển thông thường.  2KB cho SRAM S R A M [ tatic andom ccess emory]: giá trị các biến khai báo khi lập trình sẽ lưu ở đây. hai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ K nhớ RAM. Tuy nhiên 2KB là đủ đối với các ứng dụng sử dụng trong nghiên cứu này.  1KB cho EFROM E E P R O M [ lectrically raseble rogrammable ead nly emory]: đây giống như một chiếc ổ cứng mini, nơi có thể đọc và ghi dữ liệu của mình vào đây mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên SRAM. Các cổng vào/ra Hình 3-8. Các cổng vào của Arduino Uno. Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA. Ở mỗi
  • 43. có các điện trở pull up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển - ATmega328 [mặc định thì các điện trở này không được kết nối]. Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:  2 chân Serial nối tiếp : 0 [RX] và 1 [TX]: dùng để gửi [transmit – TX] và nhận [receive – RX] dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân này. Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial không dây. Nếu không cần giao tiếp Serial, không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết  Chân PWM [~]: 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép xuất ra xung PWM với độ phân giải 8bit [giá trị từ 0 → 28 -1 tương ứng với 0V → 5V] bằng hàm analogWrite[]. Nói một cách đơn giản, có thể điều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác. Các chân PWM phù hợp với yêu cầu điều khiển  Chân giao tiếp SPI: 10 [SS], 11 [MOSI], 12 [MISO], 13 [SCK]. Ngoài các chức năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức SPI với các thiết bị khác.  LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam [kí hiệu chữ L]. Khi bấm nút Reset, sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối với chân số 13. Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng. Arduino UNO có 6 chân analog [A0 → A5] cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit [0 → 210 -1] để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với chân AREF trên board, có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog. Tức là nếu cấp điện áp 2.5V vào chân này có thể dùng các chân analog để ta đo điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit.
  • 44. Arduino UNO có 2 chân A4 [SDA] và A5 [SCL] hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác. 3.3.2. Chương trình điều khiển: Các thiết bị dựa trên nền tảng Arduino được lập trình bằng ngôn riêng. Ngôn ngữ này dựa trên ngôn ngữ Wiring. Và Wiring lại là một biến thể của C/C++. Một số người gọi nó là Wiring, một số khác thì gọi là C hay C/C++. Nhưng thực tế, nhà sản xuất định danh ngôn ngữ này là . Ngôn ngữ Arduino bắt ngôn ngữ Arduino nguồn từ C/C++ phổ biến hiện nay do đó rất dễ học, dễ hiểu. Nếu học tốt chương trình Tin học 11 thì việc lập trình Arduino là hoàn toàn khả thi. Trong luận văn này, chúng ta sẽ đi vào chi tiết 3 vấn đề. Vấn đề thứ nhất là thiết lập giao tiếp I2C giữa cảm biến và vi điều khiển cũng như xác định giá trị tương đương của cảm biến biến trở, vấn đề thứ 2 là xử lý dữ liệu từ cảm biến MPU6050, vấn đề thứ 3 là xây dựng ma trận cử động tương ứng giữa cử động đầu vào và giá trị đầu ra. Sau đây, chúng ta sẽ đi vào chi tiết lần lượt từng vấn đề. t l p giao ti p I2C v nh giá tr u vào c a bi Thiế ậ ế ới MPU6050 và xác đị ị đầ ủ ến trở. I Để thiết lập được giao tiếp I2C [ nterface Intergrated Circuit] giữa MPU6050 và Arduino, ta thực hiện kết nối giữa chân SCL của MPU6050 với chân SCL [chân A5] của vi điều khiển Arduino và chân SDA của MPU6050 và chân SDA [chân A4] của vi điều khiển Arduino, đồng thời cấp nguồn cho MPU6050 ở ngưỡng 5V / 3.3V. Lúc này đã thực hiện xong việc thiết lập phần cứng cho giao thức I2C giữa Arduino Uno R3 va MPU6050.
  • 45. Kết nối giữa Arduino và MPU6050 theo giao thức I2C. Lúc này MPU6050 sẽ đóng vai trò như một mạch cấp dưới [ Slave ] của Arduino và các giá trị của MPU6050 sẽ được gọi ra theo các hàm truyền đạt và sử sẵn có trong thư viện Mpu6050.h được viết sẵn. Khi sử dụng thư viện MPU6050.h. Các giá trị của gia tốc các trục x, y, z cũng như giá trị gyro của các trục này được thư viện MPU6050.h khởi tạo sẵn và thực hiện xử lý ngay trong khối xử lý chuyển động của MPU6050. Dưới đây là các giá trị được tạo sẵn mà ta có thể sử dụng khi khai thác thư viện MPU6050.h uint8_t dmpSendQuaternion[uint_fast16_t accuracy]; uint8_t dmpSendGyro[uint_fast16_t elements, uint_fast16_t accuracy]; uint8_t dmpSendAccel[uint_fast16_t elements, uint_fast16_t accuracy]; uint8_t dmpSendLinearAccel[uint_fast16_t elements, uint_fast16_t accuracy]; uint8_t dmpSendLinearAccelInWorld[uint_fast16_t elements, uint_fast16_t accuracy];
  • 46. elements, uint_fast16_t accuracy]; uint8_t dmpSendSensorData[uint_fast16_t elements, uint_fast16_t accuracy]; uint8_t dmpSendExternalSensorData[uint_fast16_t elements, uint_fast16_t accuracy]; uint8_t dmpSendGravity[uint_fast16_t elements, uint_fast16_t accuracy]; uint8_t dmpSendPacketNumber[uint_fast16_t accuracy]; uint8_t dmpSendQuantizedAccel[uint_fast16_t elements, uint_fast16_t accuracy]; uint8_t dmpSendEIS[uint_fast16_t elements, uint_fast16_t accuracy]; hàm xác định chuyển động xoay. void getRotation[int16_t* x, int16_t* y, int16_t* z]; int16_t getRotationX[]; int16_t getRotationY[]; int16_t getRotationZ[]; hàm xác định gia tốc void getMotion9[int16_t* ax, int16_t* ay, int16_t* az, int16_t* gx, int16_t* gy, int16_t* gz, int16_t* mx, int16_t* my, int16_t* mz]; void getMotion6[int16_t* ax, int16_t* ay, int16_t* az, int16_t* gx, int16_t* gy, int16_t* gz]; void getAcceleration[int16_t* x, int16_t* y, int16_t* z]; int16_t getAccelerationX[]; int16_t getAccelerationY[];
  • 47. vao các kết quả trên ở phần thân chương trình, code được rút ngắn như sau:

    include "Wire.h"

    include "I2Cdev.h"

    include "MPU6050.h"

    include "Servo.h" MPU6050 mpu; int16_t ax, ay, az; int16_t gx, gy, gz; Servo truc_xoay,truc_gap; int xoay,gap; void setup[] { Wire.begin[]; Serial.begin[9200]; Serial.println["Initialize MPU"]; mpu.initialize[]; Serial.println[mpu.testConnection[] ? "Connected" : "Connection failed"];

  • 48. &ay, &az, &gx, &gy, &gz]; gap = map [ax, -16500,16500,0, 179]; xoay = map[ay, -16500, 16500, 0, 179]; truc_xoay.write[xoay]; truc_gap.write[gap]; delay[50]; } Với các giá trị có thể lấy được từ hàm getMotion6, các chuyển động được lấy tỉ lệ theo phép toán ánh x với biên giới hạn là giá trị off set của MPU6050 ạ map - là . Thiết l t n i v i b ậ ế ế p giao ti p k ố ớ ộ ả ế ế c m bi n bi n trở. Thực hiện kết nối biến trở là bước đầu tiên trong quá trình đo và xác định giá trị chuyển động của ngón tay.Kết nối này được minh họa bằng hình 3 10, qua đó - ta thấy được các kết nối của một cảm biến với Arduino. Đầu vào của biến trở có thể là một trong số các cổng vào bất ky từ A0 đến A5 của kit Arduino. Khi đó, giá trị phân áp trên biến trở sẽ cung cấp trị đầu vào cho phép đều chế độ rộng xung PWM. Chương trình để xử lý giá trị của biến trở như sau
  • 49. Minh họa cho kết nối giữa biến trở và Arduino.

    include Servo ngon_tro,ngon_giua,ngon_aput,ngon_ut,ngon_cai; // create servo object to control a servo int ts_tro = 0;// analog pin used to connect the potentiometer int ts_giua = 1; int ts_aput= 2; int ts_ut= 3; int ts_cai=4; int tro;// variable to read the value from the analog pin int giua; int aput; int ut; int cai;

  • 50. // attaches the servo on pin 9 to the servo object ngon_giua.attach[10]; ngon_aput.attach[11]; ngon_ut.attach[6]; ngon_cai.attach[5]; } void loop[] { tro = analogRead[ts_tro]; // reads the value of the potentiometer [value between 0 and 255] tro = map[tro, 0, 127, 0, 180]; // scale it to use it with the servo [value between 0 and 180] ngon_tro.write[tro]; // sets the servo position according to the scaled value giua = analogRead[ts_giua]; // reads the value of the potentiometer [value between 0 and 255] giua = map[giua, 0, 127, 0, 180]; // scale it to use it with the servo [value between 0 and 180] ngon_giua.write[giua]; // sets the servo position according to the scaled value aput = analogRead[ts_aput]; // reads the value of the potentiometer [value between 0 and 255] aput = map[aput, 0, 127, 0, 180]; // scale it to use it with the servo [value between 0 and 180] ngon_aput.write[aput]; // sets the servo position according to the scaled value
  • 51. analogRead[ts_ut]; // reads the value of the potentiometer [value between 0 and 255] ut = map[ut, 0, 127, 0, 180]; // scale it to use it with the servo [value between 0 and 180] ngon_ut.write[ut]; // sets the servo position according to the scaled value cai = analogRead[ts_cai]; // reads the value of the potentiometer [value between 0 and 255] cai = map[cai, 0, 127, 0, 180]; // scale it to use it with the servo [value between 0 and 180] ngon_cai.write[cai]; // sets the servo position according to the scaled value delay[15]; // waits for the servo to get there } Trong chương trình này, giá trị của đầu vào là dạng 8 bit được xử lý trong phép ánh xạ quy đổi [val,0,127,0,180]. Các giá trị từ 0 đến 127 cung cấp dải quy đổi tương đương gồm 128 giá trị với độ phận giải của về góc tương ứng của hệ thống là 1.40 . 128 giá trị tương đương này tương đương với 28 trạng thái trong hệ nhị phân, qua đó chuyển đổi giá trị tương đương của biến trở thành giá trị góc gần đúng. Với hàm analogRead[] và hàm servo.write[]; giá trị được đọc trực tiếp từ chân kết nối với biến trở thông qua hàm analogRead[ đầu vào], với đầu vào tương ứng với các chân A0 đến A5. Sau đó, hệ thống sẽ thực hiện việc quy đổi giá trị tương đương giá trị điều chế D với giá trị mà hệ thống đọc được từ đầu vào. Một xung vuông sẽ được hình thành dựa vào giá trị điều chế D theo biểu thức nêu ở mục 2.3.2, sau đó đượcc chuyển đến hàm servo.write[] để thực thi điều chế PWM với cơ chế servo. Đó là toàn bộ những điểm cần chú ý trong chương trình xử lý dữ liệu từ cảm biến của khối vi điều khiển. Bên cạnh những điểm đã được khắc phục và xử lý; hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay vẫn cần rất nhiều thời gian để
  • 52. và hoàn thiện nhằm phục vụ các ứng dụng thực tiễn hơn, không chỉ bó gọn trong chức năng mô phỏng điều khiển.
  • 53. Kết quả và Bàn luận. Hệ thống mô phỏng chuyển động mô phỏng lại được các chuyển động lớn của cánh tay và chuyển động nhỏ của ngón tay. Độ chính xác của hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động chưa được tiến hành kiểm chứng trong khuôn khổ nghiên cứu. Với hệ thống điều khiển có kiểm soát bằng điều chế biên độ rộng xung, hệ thống hoàn toàn kiểm soát được độ chính xác của tín hiệu đầu ra khi sử dụng điều khiển cơ cấu chấp hành servo. Các nhân tố ảnh hưởng đến độ chính xác, và tốc độ đáp ứng của cơ cấu chấp hành là các nhân tố cơ khí như các khớp mô phỏng, độ chính xác khi thiết kế và chế tạo cơ cấu chấp hành. Hình 4-1. Các cử động mô phỏng qua cơ cấu chấp hành của ngón tay giữa. Với kết quả cử động của ngón tay được thể hiện ở hình trên, việc phát triển hệ thống cánh tay mô phỏng chuyển động của con người là bước tiếp theo của luận văn này. Bằng việc kết hợp các nghiên cứu về cơ cấu chấp hành cũng như về vật liệu, nghiên cứu tiếp tục mở rộng của hệ thống điều khiển sẽ gồm việc nâng cấp nhận dạng tín hiệu sinh học của con người – nhận diện sinh trắc học Bằng việc -. tích hợp sử dụng nguyên lý “chứa trong”, hệ thống điều khiển sẽ được chuyển đổi thành một cánh tay robot cơ khí thực sự với khả năng chuyển động đầy đủ các bậc tự do [22 bậc tự do].
  • 54. vấn đề còn tồn tại của hệ thống, việc giảm tuổi thọ trong quá trình sử dụng của biến trở thanh trượt là vấn đề khá nan giải. Với biến trở thanh trượt, cách tiếp cận này bộc lộ rất nhiều ưu điểm. Trong đó phải kể đến sự đơn giản hóa đến mức tối đa các chuyển đổi tín hiệu chuyển động sang tín hiệu điện. So với những cảm biến chuyển động khác sử dụng nguyên lý vi cơ điện tử hay sử dụng vật liệu áp điện. Do đó, xác định phương án thay thế tương đương cho biến trở thanh trượt hoặc đề xuất cách nâng cấp và phát triển biến trở thanh trượt có tuổi thọ cao là điều rất quan trọng đối với nghiên cứu này. Một vấn đề nảy sinh trong quá trình nghiên cứu hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay người là đặc điểm sinh học của bàn tay người. Mỗi người đều sở hữu các nét đặc biệt trên bàn tay như chiều dài, đường kính ngón tay, cũng như giới hạn chuyển động của ngón tay mỗi người là khác nhau. Điều này dẫn đến 1 vấn đề khá nghiêm trọng là việc áp dụng hệ thống này trên diện rộng là rất khó nếu không phát triển hệ thống theo hướng sử dụng các hệ thống có luật học kiểm soát sử dụng trí tuệ nhân tạo. Bởi các chương trình được viết sẵn không thể nhận biết sai khác ngay từ đối tượng đầu vào. Nếu đối tượng đầu vào thay đổi, việc thay đổi tín hiện đo ở khối cảm biến là hệ quả tất nhiên. Nó sẽ khiến hệ thống nhận định sai về giá trị cần mô phỏng nếu ta xử lý trên miền biến dạng dọc. Do đó, giải đáp cho vấn đề này là việc sử dụng cảm biến biến dạng dạng thanh. Khi đó toàn bộ các biến dạng dọc sẽ được chuyển thành các biến dạng gập, lúc này vấn đề chiều dài không đồng bộ của ngón tay sẽ được triệt tiêu và thay vào đó là việc xử lý độ biến thiên của giá trị dựa vào độ biến thiên góc trên ngón tay. Thêm một vấn đề khác nữa là việc nâng cấp hệ thống chấp hành cho hệ thống mô phỏng chuyển động cánh tay. Do đặc điểm cấu tạo của do có độ đàn hồi biến dạng nên cánh tay con người là cơ cấu rất khó thực hiện mô phỏng tái tạo với vật liệu thông thường. Việc sử dụng các vật liệu thông thường như giấy, nhựa, cao su đều gặp phải trở ngại. Nếu giấy tetra pad cho phép xây dựng hệ thống chấp hành nhẹ, có độ chịu lực cao thì vấn đề xảy ra là độ đàn hồi biến dạng rất thấp. Dẫn đến tính mô phỏng hầu như hạn chế rất nhiều khi tay thực hiện các động tác có sự biến
  • 55. mặt lớn như nắm tay hoặc xoay cổ tay. Nếu sử dụng nhựa PVC thì hệ thống có ưu điểm chịu lực cao xong độ đàn hồi biến dạng là không có, việc này đưa đến một vấn đề lớn trong thiết kế cánh tay chấp hành. Người thiết kế phải xử lý các khớp nối vô cùng phức tạp để đạt được hiệu quả tương tự như các khớp ở tay người nhưng độ mềm dẻo của cử động rất thấp. Quá đó ta có thể thấy, cách tiếp cận xây dựng cơ cấp chấp hành cho hệ thống mô phỏng chuyển động là rất khó và đòi hỏi nghiên cứu chuyên sâu và bài bản hơn. Với việc phát xây dựng cánh tay chấp triển hành dựa trên cấu trúc giải phẫu sinh lý của cánh tay người đưa ra một ý tưởng rất khả thi cho phương án nâng cấp của hệ thống. Với đầu vào tín hiệu là tín hiệu điện não đồ EEG cùng với các hệ thống cảm biến áp lực và hệ thống tạo phản hồi cho hệ thần kinh, hệ thống hoàn toàn có thể nâng cấp trở thành thiết bị thay thế cho chi cho người khuyết tật. Qua nghiên cứu này, chúng ta cũng thấy rõ được sự hạn chế của cảm biến đề xuất thiết kế cơ cấu đo chuyển động nhỏ đề nghị ng được , do cho ngón tay khô nghiên cứu kế thừa mà được sử dụng dựa vào tính sẵn có và độ đơn giản khi tiếp cận nên rất nhiều chỉ số của cơ cấu đo bị bỏ qua do không có khả năng đáp ứng như độ phân giải, độ tin cậy, .v.v…. Điều này dẫn đến một sự đòi hỏi một nghiên cứu bài bản và lâu dài để có thể hoàn thiện thiết kế này, và nâng cấp chúng lên các thiết bị có thể gắn trên cơ thể nhằm tăng tính tiện dụng. Ngoài ra, việc mở rộng các giao thức kết nối khác như SPI hoặc các chuẩn kết nối công nghiệp và an toàn công nghiệp để đưa hệ thống điều khiển phục vụ sản xuất công nghiệp, trong bốc dỡ hàng hóa tại các điểm trung chuyển hàng hóa là hướng đi hoàn toàn hứa hẹn. Trên đây là các điểm còn tồn tại và cần nghiên cứu thêm của hệ thống điều khiển. Tuy còn hạn chế, xong hệ thống điều khiển mô phỏng chuyển động cánh tay đã cung cấp một cách tiếp cận đơn giản, dễ thực hiện. Nó có ý nghĩa ứng dụng cao trong việc xây dựng mô hình học tập trong các trường có giảng dạy về cơ sinh, cơ sinh ứng dụng, cũng như điều khiển học.
  • 56. tham khảo [1] Arduino Reference, [Online]. Availabe: //www.ele.uri.edu/Courses/ele205/ELE205Lab/ELE205_Lab_files/Arduino %20-%20Reference.pdf [2]Arduino MPU6050 [Oniline] Availabe: //playground.arduino.cc/Main/MPU-6050 [3] Nhóm tác giả Dieutri.vn, [Online] Giải phẫu chi trên Availabe://www.dieutri.vn/giaiphaunguoi/31-3-2015/S6816/Giai-phau- - co chi-tren.htm [4] Philipp Lang, Daniel Steines, Hacene Bouadi, David Miller, Barry J. Linder, Cecily Anne Snyder [2003], Minimally invasive Joint implant with 3 dimensional geometry matching the articular surfaces [Online] Availabe: //www.google.com/patents/WO2004032806A1?cl=en

    backward-citations

  • 57. viện hàm “MPU6050.h”

    ifndef _MPU6050_H_

    define _MPU6050_H_

    include "I2Cdev.h" // supporting link: //forum.arduino.cc/index.php?&topic=143444.msg1079517

    msg1079517 // also: //forum.arduino.cc/index.php?&topic=141571.msg1062899

    msg1062899s

    ifndef __arm__

    include

    else

    define PROGMEM /* empty */

    define pgm_read_byte[x] [*[x]]

    define pgm_read_word[x] [*[x]]

    define pgm_read_float[x] [*[x]]

    define PSTR[STR] STR

    endif

    define MPU6050_ADDRESS_AD0_LOW 0x68 // address pin low [GND], default for InvenSense evaluation board

    define MPU6050_ADDRESS_AD0_HIGH 0x69 // address pin high [VCC]

    define MPU6050_DEFAULT_ADDRESS MPU6050_ADDRESS_AD0_LOW

    define MPU6050_RA_XG_OFFS_TC 0x00 //[7] PWR_MODE, [6:1] XG_OFFS_TC, [0] OTP_BNK_VLD

    define MPU6050_RA_YG_OFFS_TC 0x01 //[7] PWR_MODE, [6:1] YG_OFFS_TC, [0] OTP_BNK_VLD

    define MPU6050_RA_ZG_OFFS_TC 0x02 //[7] PWR_MODE, [6:1] ZG_OFFS_TC, [0] OTP_BNK_VLD

    define MPU6050_RA_X_FINE_GAIN 0x03 //[7:0] X_FINE_GAIN

    define MPU6050_RA_Y_FINE_GAIN 0x04 //[7:0] Y_FINE_GAIN

    define MPU6050_RA_Z_FINE_GAIN 0x05 //[7:0] Z_FINE_GAIN

    define MPU6050_RA_XA_OFFS_H 0x06 //[15:0] XA_OFFS

    define MPU6050_RA_XA_OFFS_L_TC 0x07

    define MPU6050_RA_YA_OFFS_H 0x08 //[15:0] YA_OFFS

    define MPU6050_RA_YA_OFFS_L_TC 0x09

    define MPU6050_RA_ZA_OFFS_H 0x0A //[15:0] ZA_OFFS

    define MPU6050_RA_ZA_OFFS_L_TC 0x0B

    define MPU6050_RA_XG_OFFS_USRH 0x13 //[15:0] XG_OFFS_USR

    define MPU6050_RA_XG_OFFS_USRL 0x14

    define MPU6050_RA_YG_OFFS_USRH 0x15 //[15:0] YG_OFFS_USR

    define MPU6050_RA_YG_OFFS_USRL 0x16

    define MPU6050_RA_ZG_OFFS_USRH 0x17 //[15:0] ZG_OFFS_USR

    define MPU6050_RA_ZG_OFFS_USRL 0x18

    define MPU6050_RA_SMPLRT_DIV 0x19

    define MPU6050_RA_CONFIG 0x1A

    define MPU6050_RA_GYRO_CONFIG 0x1B

    define MPU6050_RA_ACCEL_CONFIG 0x1C

    define MPU6050_RA_FF_THR 0x1D

    define MPU6050_RA_FF_DUR 0x1E

    define MPU6050_RA_MOT_THR 0x1F

  • 58. 0x20

    define MPU6050_RA_ZRMOT_THR 0x21

    define MPU6050_RA_ZRMOT_DUR 0x22

    define MPU6050_RA_FIFO_EN 0x23

    define MPU6050_RA_I2C_MST_CTRL 0x24

    define MPU6050_RA_I2C_SLV0_ADDR 0x25

    define MPU6050_RA_I2C_SLV0_REG 0x26

    define MPU6050_RA_I2C_SLV0_CTRL 0x27

    define MPU6050_RA_I2C_SLV1_ADDR 0x28

    define MPU6050_RA_I2C_SLV1_REG 0x29

    define MPU6050_RA_I2C_SLV1_CTRL 0x2A

    define MPU6050_RA_I2C_SLV2_ADDR 0x2B

    define MPU6050_RA_I2C_SLV2_REG 0x2C

    define MPU6050_RA_I2C_SLV2_CTRL 0x2D

    define MPU6050_RA_I2C_SLV3_ADDR 0x2E

    define MPU6050_RA_I2C_SLV3_REG 0x2F

    define MPU6050_RA_I2C_SLV3_CTRL 0x30

    define MPU6050_RA_I2C_SLV4_ADDR 0x31

    define MPU6050_RA_I2C_SLV4_REG 0x32

    define MPU6050_RA_I2C_SLV4_DO 0x33

    define MPU6050_RA_I2C_SLV4_CTRL 0x34

    define MPU6050_RA_I2C_SLV4_DI 0x35

    define MPU6050_RA_I2C_MST_STATUS 0x36

    define MPU6050_RA_INT_PIN_CFG 0x37

    define MPU6050_RA_INT_ENABLE 0x38

    define MPU6050_RA_DMP_INT_STATUS 0x39

    define MPU6050_RA_INT_STATUS 0x3A

    define MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_H 0x3B

    define MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_L 0x3C

    define MPU6050_RA_ACCEL_YOUT_H 0x3D

    define MPU6050_RA_ACCEL_YOUT_L 0x3E

    define MPU6050_RA_ACCEL_ZOUT_H 0x3F

    define MPU6050_RA_ACCEL_ZOUT_L 0x40

    define MPU6050_RA_TEMP_OUT_H 0x41

    define MPU6050_RA_TEMP_OUT_L 0x42

    define MPU6050_RA_GYRO_XOUT_H 0x43

    define MPU6050_RA_GYRO_XOUT_L 0x44

    define MPU6050_RA_GYRO_YOUT_H 0x45

    define MPU6050_RA_GYRO_YOUT_L 0x46

    define MPU6050_RA_GYRO_ZOUT_H 0x47

    define MPU6050_RA_GYRO_ZOUT_L 0x48

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_00 0x49

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_01 0x4A

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_02 0x4B

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_03 0x4C

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_04 0x4D

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_05 0x4E

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_06 0x4F

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_07 0x50

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_08 0x51

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_09 0x52

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_10 0x53

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_11 0x54

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_12 0x55

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_13 0x56

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_14 0x57

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_15 0x58

  • 59. 0x59

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_17 0x5A

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_18 0x5B

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_19 0x5C

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_20 0x5D

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_21 0x5E

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_22 0x5F

    define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_23 0x60

    define MPU6050_RA_MOT_DETECT_STATUS 0x61

    define MPU6050_RA_I2C_SLV0_DO 0x63

    define MPU6050_RA_I2C_SLV1_DO 0x64

    define MPU6050_RA_I2C_SLV2_DO 0x65

    define MPU6050_RA_I2C_SLV3_DO 0x66

    define MPU6050_RA_I2C_MST_DELAY_CTRL 0x67

    define MPU6050_RA_SIGNAL_PATH_RESET 0x68

    define MPU6050_RA_MOT_DETECT_CTRL 0x69

    define MPU6050_RA_USER_CTRL 0x6A

    define MPU6050_RA_PWR_MGMT_1 0x6B

    define MPU6050_RA_PWR_MGMT_2 0x6C

    define MPU6050_RA_BANK_SEL 0x6D

    define MPU6050_RA_MEM_START_ADDR 0x6E

    define MPU6050_RA_MEM_R_W 0x6F

    define MPU6050_RA_DMP_CFG_1 0x70

    define MPU6050_RA_DMP_CFG_2 0x71

    define MPU6050_RA_FIFO_COUNTH 0x72

    define MPU6050_RA_FIFO_COUNTL 0x73

    define MPU6050_RA_FIFO_R_W 0x74

    define MPU6050_RA_WHO_AM_I 0x75

    define MPU6050_TC_PWR_MODE_BIT 7

    define MPU6050_TC_OFFSET_BIT 6

    define MPU6050_TC_OFFSET_LENGTH 6

    define MPU6050_TC_OTP_BNK_VLD_BIT 0

    define MPU6050_VDDIO_LEVEL_VLOGIC 0

    define MPU6050_VDDIO_LEVEL_VDD 1

    define MPU6050_CFG_EXT_SYNC_SET_BIT 5

    define MPU6050_CFG_EXT_SYNC_SET_LENGTH 3

    define MPU6050_CFG_DLPF_CFG_BIT 2

    define MPU6050_CFG_DLPF_CFG_LENGTH 3

    define MPU6050_EXT_SYNC_DISABLED 0x0

    define MPU6050_EXT_SYNC_TEMP_OUT_L 0x1

    define MPU6050_EXT_SYNC_GYRO_XOUT_L 0x2

    define MPU6050_EXT_SYNC_GYRO_YOUT_L 0x3

    define MPU6050_EXT_SYNC_GYRO_ZOUT_L 0x4

    define MPU6050_EXT_SYNC_ACCEL_XOUT_L 0x5

    define MPU6050_EXT_SYNC_ACCEL_YOUT_L 0x6

    define MPU6050_EXT_SYNC_ACCEL_ZOUT_L 0x7

    define MPU6050_DLPF_BW_256 0x00

    define MPU6050_DLPF_BW_188 0x01

    define MPU6050_DLPF_BW_98 0x02

    define MPU6050_DLPF_BW_42 0x03

    define MPU6050_DLPF_BW_20 0x04

    define MPU6050_DLPF_BW_10 0x05

  • 60. 0x06

    define MPU6050_GCONFIG_FS_SEL_BIT 4

    define MPU6050_GCONFIG_FS_SEL_LENGTH 2

    define MPU6050_GYRO_FS_250 0x00

    define MPU6050_GYRO_FS_500 0x01

    define MPU6050_GYRO_FS_1000 0x02

    define MPU6050_GYRO_FS_2000 0x03

    define MPU6050_ACONFIG_XA_ST_BIT 7

    define MPU6050_ACONFIG_YA_ST_BIT 6

    define MPU6050_ACONFIG_ZA_ST_BIT 5

    define MPU6050_ACONFIG_AFS_SEL_BIT 4

    define MPU6050_ACONFIG_AFS_SEL_LENGTH 2

    define MPU6050_ACONFIG_ACCEL_HPF_BIT 2

    define MPU6050_ACONFIG_ACCEL_HPF_LENGTH 3

    define MPU6050_ACCEL_FS_2 0x00

    define MPU6050_ACCEL_FS_4 0x01

    define MPU6050_ACCEL_FS_8 0x02

    define MPU6050_ACCEL_FS_16 0x03

    define MPU6050_DHPF_RESET 0x00

    define MPU6050_DHPF_5 0x01

    define MPU6050_DHPF_2P5 0x02

    define MPU6050_DHPF_1P25 0x03

    define MPU6050_DHPF_0P63 0x04

    define MPU6050_DHPF_HOLD 0x07

    define MPU6050_TEMP_FIFO_EN_BIT 7

    define MPU6050_XG_FIFO_EN_BIT 6

    define MPU6050_YG_FIFO_EN_BIT 5

    define MPU6050_ZG_FIFO_EN_BIT 4

    define MPU6050_ACCEL_FIFO_EN_BIT 3

    define MPU6050_SLV2_FIFO_EN_BIT 2

    define MPU6050_SLV1_FIFO_EN_BIT 1

    define MPU6050_SLV0_FIFO_EN_BIT 0

    define MPU6050_MULT_MST_EN_BIT 7

    define MPU6050_WAIT_FOR_ES_BIT 6

    define MPU6050_SLV_3_FIFO_EN_BIT 5

    define MPU6050_I2C_MST_P_NSR_BIT 4

    define MPU6050_I2C_MST_CLK_BIT 3

    define MPU6050_I2C_MST_CLK_LENGTH 4

    define MPU6050_CLOCK_DIV_348 0x0

    define MPU6050_CLOCK_DIV_333 0x1

    define MPU6050_CLOCK_DIV_320 0x2

    define MPU6050_CLOCK_DIV_308 0x3

    define MPU6050_CLOCK_DIV_296 0x4

    define MPU6050_CLOCK_DIV_286 0x5

    define MPU6050_CLOCK_DIV_276 0x6

    define MPU6050_CLOCK_DIV_267 0x7

    define MPU6050_CLOCK_DIV_258 0x8

    define MPU6050_CLOCK_DIV_500 0x9

    define MPU6050_CLOCK_DIV_471 0xA

  • 61. 0xB

    define MPU6050_CLOCK_DIV_421 0xC

    define MPU6050_CLOCK_DIV_400 0xD

    define MPU6050_CLOCK_DIV_381 0xE

    define MPU6050_CLOCK_DIV_364 0xF

    define MPU6050_I2C_SLV_RW_BIT 7

    define MPU6050_I2C_SLV_ADDR_BIT 6

    define MPU6050_I2C_SLV_ADDR_LENGTH 7

    define MPU6050_I2C_SLV_EN_BIT 7

    define MPU6050_I2C_SLV_BYTE_SW_BIT 6

    define MPU6050_I2C_SLV_REG_DIS_BIT 5

    define MPU6050_I2C_SLV_GRP_BIT 4

    define MPU6050_I2C_SLV_LEN_BIT 3

    define MPU6050_I2C_SLV_LEN_LENGTH 4

    define MPU6050_I2C_SLV4_RW_BIT 7

    define MPU6050_I2C_SLV4_ADDR_BIT 6

    define MPU6050_I2C_SLV4_ADDR_LENGTH 7

    define MPU6050_I2C_SLV4_EN_BIT 7

    define MPU6050_I2C_SLV4_INT_EN_BIT 6

    define MPU6050_I2C_SLV4_REG_DIS_BIT 5

    define MPU6050_I2C_SLV4_MST_DLY_BIT 4

    define MPU6050_I2C_SLV4_MST_DLY_LENGTH 5

    define MPU6050_MST_PASS_THROUGH_BIT 7

    define MPU6050_MST_I2C_SLV4_DONE_BIT 6

    define MPU6050_MST_I2C_LOST_ARB_BIT 5

    define MPU6050_MST_I2C_SLV4_NACK_BIT 4

    define MPU6050_MST_I2C_SLV3_NACK_BIT 3

    define MPU6050_MST_I2C_SLV2_NACK_BIT 2

    define MPU6050_MST_I2C_SLV1_NACK_BIT 1

    define MPU6050_MST_I2C_SLV0_NACK_BIT 0

    define MPU6050_INTCFG_INT_LEVEL_BIT 7

    define MPU6050_INTCFG_INT_OPEN_BIT 6

    define MPU6050_INTCFG_LATCH_INT_EN_BIT 5

    define MPU6050_INTCFG_INT_RD_CLEAR_BIT 4

    define MPU6050_INTCFG_FSYNC_INT_LEVEL_BIT 3

    define MPU6050_INTCFG_FSYNC_INT_EN_BIT 2

    define MPU6050_INTCFG_I2C_BYPASS_EN_BIT 1

    define MPU6050_INTCFG_CLKOUT_EN_BIT 0

    define MPU6050_INTMODE_ACTIVEHIGH 0x00

    define MPU6050_INTMODE_ACTIVELOW 0x01

    define MPU6050_INTDRV_PUSHPULL 0x00

    define MPU6050_INTDRV_OPENDRAIN 0x01

    define MPU6050_INTLATCH_50USPULSE 0x00

    define MPU6050_INTLATCH_WAITCLEAR 0x01

    define MPU6050_INTCLEAR_STATUSREAD 0x00

    define MPU6050_INTCLEAR_ANYREAD 0x01

    define MPU6050_INTERRUPT_FF_BIT 7

    define MPU6050_INTERRUPT_MOT_BIT 6

  • 62. 5

    define MPU6050_INTERRUPT_FIFO_OFLOW_BIT 4

    define MPU6050_INTERRUPT_I2C_MST_INT_BIT 3

    define MPU6050_INTERRUPT_PLL_RDY_INT_BIT 2

    define MPU6050_INTERRUPT_DMP_INT_BIT 1

    define MPU6050_INTERRUPT_DATA_RDY_BIT 0 // TODO: figure out what these actually do // UMPL source code is not very obivous

    define MPU6050_DMPINT_5_BIT 5

    define MPU6050_DMPINT_4_BIT 4

    define MPU6050_DMPINT_3_BIT 3

    define MPU6050_DMPINT_2_BIT 2

    define MPU6050_DMPINT_1_BIT 1

    define MPU6050_DMPINT_0_BIT 0

    define MPU6050_MOTION_MOT_XNEG_BIT 7

    define MPU6050_MOTION_MOT_XPOS_BIT 6

    define MPU6050_MOTION_MOT_YNEG_BIT 5

    define MPU6050_MOTION_MOT_YPOS_BIT 4

    define MPU6050_MOTION_MOT_ZNEG_BIT 3

    define MPU6050_MOTION_MOT_ZPOS_BIT 2

    define MPU6050_MOTION_MOT_ZRMOT_BIT 0

    define MPU6050_DELAYCTRL_DELAY_ES_SHADOW_BIT 7

    define MPU6050_DELAYCTRL_I2C_SLV4_DLY_EN_BIT 4

    define MPU6050_DELAYCTRL_I2C_SLV3_DLY_EN_BIT 3

    define MPU6050_DELAYCTRL_I2C_SLV2_DLY_EN_BIT 2

    define MPU6050_DELAYCTRL_I2C_SLV1_DLY_EN_BIT 1

    define MPU6050_DELAYCTRL_I2C_SLV0_DLY_EN_BIT 0

    define MPU6050_PATHRESET_GYRO_RESET_BIT 2

    define MPU6050_PATHRESET_ACCEL_RESET_BIT 1

    define MPU6050_PATHRESET_TEMP_RESET_BIT 0

    define MPU6050_DETECT_ACCEL_ON_DELAY_BIT 5

    define MPU6050_DETECT_ACCEL_ON_DELAY_LENGTH 2

    define MPU6050_DETECT_FF_COUNT_BIT 3

    define MPU6050_DETECT_FF_COUNT_LENGTH 2

    define MPU6050_DETECT_MOT_COUNT_BIT 1

    define MPU6050_DETECT_MOT_COUNT_LENGTH 2

    define MPU6050_DETECT_DECREMENT_RESET 0x0

    define MPU6050_DETECT_DECREMENT_1 0x1

    define MPU6050_DETECT_DECREMENT_2 0x2

    define MPU6050_DETECT_DECREMENT_4 0x3

    define MPU6050_USERCTRL_DMP_EN_BIT 7

    define MPU6050_USERCTRL_FIFO_EN_BIT 6

    define MPU6050_USERCTRL_I2C_MST_EN_BIT 5

    define MPU6050_USERCTRL_I2C_IF_DIS_BIT 4

    define MPU6050_USERCTRL_DMP_RESET_BIT 3

    define MPU6050_USERCTRL_FIFO_RESET_BIT 2

    define MPU6050_USERCTRL_I2C_MST_RESET_BIT 1

    define MPU6050_USERCTRL_SIG_COND_RESET_BIT 0

    define MPU6050_PWR1_DEVICE_RESET_BIT 7

  • 63. 6

    define MPU6050_PWR1_CYCLE_BIT 5

    define MPU6050_PWR1_TEMP_DIS_BIT 3

    define MPU6050_PWR1_CLKSEL_BIT 2

    define MPU6050_PWR1_CLKSEL_LENGTH 3

    define MPU6050_CLOCK_INTERNAL 0x00

    define MPU6050_CLOCK_PLL_XGYRO 0x01

    define MPU6050_CLOCK_PLL_YGYRO 0x02

    define MPU6050_CLOCK_PLL_ZGYRO 0x03

    define MPU6050_CLOCK_PLL_EXT32K 0x04

    define MPU6050_CLOCK_PLL_EXT19M 0x05

    define MPU6050_CLOCK_KEEP_RESET 0x07

    define MPU6050_PWR2_LP_WAKE_CTRL_BIT 7

    define MPU6050_PWR2_LP_WAKE_CTRL_LENGTH 2

    define MPU6050_PWR2_STBY_XA_BIT 5

    define MPU6050_PWR2_STBY_YA_BIT 4

    define MPU6050_PWR2_STBY_ZA_BIT 3

    define MPU6050_PWR2_STBY_XG_BIT 2

    define MPU6050_PWR2_STBY_YG_BIT 1

    define MPU6050_PWR2_STBY_ZG_BIT 0

    define MPU6050_WAKE_FREQ_1P25 0x0

    define MPU6050_WAKE_FREQ_2P5 0x1

    define MPU6050_WAKE_FREQ_5 0x2

    define MPU6050_WAKE_FREQ_10 0x3

    define MPU6050_BANKSEL_PRFTCH_EN_BIT 6

    define MPU6050_BANKSEL_CFG_USER_BANK_BIT 5

    define MPU6050_BANKSEL_MEM_SEL_BIT 4

    define MPU6050_BANKSEL_MEM_SEL_LENGTH 5

    define MPU6050_WHO_AM_I_BIT 6

    define MPU6050_WHO_AM_I_LENGTH 6

    define MPU6050_DMP_MEMORY_BANKS 8

    define MPU6050_DMP_MEMORY_BANK_SIZE 256

    define MPU6050_DMP_MEMORY_CHUNK_SIZE 16 // note: DMP code memory blocks defined at end of header file class MPU6050 { public: MPU6050[]; MPU6050[uint8_t address]; void initialize[]; bool testConnection[]; // AUX_VDDIO register uint8_t getAuxVDDIOLevel[]; void setAuxVDDIOLevel[uint8_t level]; // SMPLRT_DIV register uint8_t getRate[]; void setRate[uint8_t rate];

Bài Viết Liên Quan

Check ip máy chủ thuộc nhà cung cấp nào năm 2024
Usb bị lỗi windows was unable to complete the format năm 2024
Bài tập hóa 12 đại cương kim loại năm 2024
A nh dươ i va y văn pho ng năm 2024
Cực đại hóa tiện ích sử dụng bộ nhớ năm 2024
6d chup chân dung ở khẩu độ nào tốt năm 2024
Top 10 nhung co nang nguc lep trong anime năm 2024
Cach viet hóa ung dung bang apk editor năm 2024
Bài văn tả khu vườn lớp 6 văn ngắn năm 2024
Hóa chất xử lý nhà máy nước tân hiệp năm 2024
Em hứa sẽ chẳng bao giờ đổ lỗi cho anh năm 2024
Những lời nói xin lỗi người yêu hay nhất năm 2024
Nhà cung cấp hóa chất bôi trơn saf-t-lok năm 2024
Chị ngọc thủy top ten fm 99.9 năm 2024
Hệ hô hấp gồm những bộ phận nào năm 2024
Bằng b tiếng anh tương đương trình độ nào năm 2024
Hóa học tính tỉ khối của chất khí năm 2024
Soạn bài cô tô lớp 6 tập 2 năm 2024
Nên ở khách sạn nào ở hạ long năm 2024
Công nghiệp hóa dầu nằm trong nhóm ngành nào năm 2024

Toplist mới

#1
Top 7 download sách nói kinh doanh 2023
7 tháng trước
#2
Top 8 bà bầu uống nước ép cà rốt tốt không 2023
7 tháng trước
#3
Top 1 công cụ kế hoạch hoá đối với quản lý nhà nước về thương mại 2023
7 tháng trước
#4
Top 8 phrasal verb unit 4 lớp 9 2023
7 tháng trước
#5
Top 7 ứng dung kỹ năng giao tiếp sư phạm 2023
7 tháng trước
#6
Top 6 5 chú tiểu bồng lai la con của ai 2023
7 tháng trước
#7
Top 10 khi chàng nhìn thẳng vào mắt bạn 2023
7 tháng trước
#8
Top 4 đồ an tốt nghiệp thiết kế đồ họa văn lang 2023
7 tháng trước
#9
Top 4 7 nụ cười xuân mùa 5 trực tiếp 2023
7 tháng trước

Bài mới nhất

Lỗi không lưu được file hosts win 10 năm 2024
Bài mẫu báo cáo thực tập tốt nghiệp kế toán năm 2024
Bảng mã lỗi máy giặt samsung cửa trên năm 2024
Khắc phục lỗi tắt màn hình khi gọi điện năm 2024
Ngày cô thần quả tú là ngày nào năm 2024
Số liên kết hóa trị giữa các nu năm 2024
Các chuẩn mực kế toán liên quan đến doanh thu năm 2024
Công ty honda việt nam thành lập năm nào năm 2024
Các bài toán thực tế của phần mềm microstation năm 2024
Lỗi kết nối máy tính với tivi qua cổng hdmi năm 2024

Chủ Đề

Hỏi Đáp Toplist Là gì Địa Điểm Hay Mẹo Hay mẹo hay programming Học Tốt Nghĩa của từ Công Nghệ Khỏe Đẹp Bao nhiêu đánh giá Top List bao nhiêu bao nhieu hướng dẫn Bài tập So Sánh So sánh Tiếng anh Xây Đựng Ngôn ngữ Bài Tập Sản phẩm tốt Ở đâu Thế nào Dịch Hướng dẫn Đại học Máy tính Tại sao Món Ngon Khoa Học Vì sao Bao lâu