Nghiên cứu việc điều khiển thời gian thực các cơ cấu chấp hành dựa trên các cảm biến và cảm biến ảnh

ĐAI HỌC QUỐC’ GIA 11Л NÔI

NGHIÊN CỨU VIỆC ĐIẾU KH IỂN THỜ I G IAN THỤC CÁC
C ơ CẨU CHẤP HÀNH DỰA TRÊN CÁC CẢM BIẾN VÀ
CẢM BIẾN ẢNH

Báo cáo tổ n íi hợp
( Đ ề tài ngh iên cứu khoa h ọc do trường quản lý cấp Đ H Q G )

M ã s ố ะ Q C - 06

14

C h ủ n h iệ m đ ề tà i : Thạc s ĩ N guyễn V in h Q uang

. n(；
v

GtA HÀ NỘt

Ị

.,‘UNG 너 /. TiìỔNG TiN THƯ VIỂN I

DI 1.ìĩ£ ___ ]
Hà nội - 2007


MỊ ( 1.1с
N ộ i dun s
Tóm tắt các kết quà chính của để tài

M ain results o f project

5

1. M ụ c tiê u của để lài

7

2. N ộ i dun ạ nẹhiên cứu
2.1 N g hiên cứu việc điều khiển từ xa cơ cấu chấp hành
dựa trên cám bien ánh
2.2 N g hiên cứu việc điều khiển từ xa cơ cấu chấp hành
dựa irê n cần đ iề u khiến
2.3 T ổn g quan về hệ S C O R BO T- ER V plus
2.4 H oạt đ ộn g của hệ tron g các chế độ
2.5 Phần m ềm A u lo h o tk e y

7

3. Các kết quả ngh iên cứu và thảo luận
3.1 Đ iều khiển rôbốt dựa trên cảm biến ảnh
3.1 Đ iề u khiến S C O R В О Т bằng cẩn diêu khiển
3.2 Các chương trìn h điều khiển S C O R BO T
dùng Jo ystick
4. Phần phụ lục
Bài báo tạ i h ộ i nạh ị C ơ diện tử loàn quốc lẩn 3
- Các tà i liệ u liê n quan

7

8
9
10
11
U
11

12
13

18


TĨM TẮT CÁC KẾT QUẢ CHÍNH CỦA ĐẾ TÀI
T é n để tà i : N g hiên cứu việ c điều khiển th ờ i gian thực các c ơ cấu chấp
h à n h dựa trẽ n c á c с á ทา b iế n và c ả m b iế n ảnh

M ã sỏ : Q C - 06 - 14
C h ủ t r ì đề tà i : N auyền vinh Quan»
N h ữ n g k ế t q u ả c h ín h :
K ỏ t q u á ve k h o a học :
01 báo cáo tại H ộ i ng h ị cơ điện tử toàn quốc lán 3
K ế t q u ả p h ụ c v ụ th ự c tế :
Dựa irên các kết quả đã đạt được về m ặt lý thuyết có thể xây dựnc được
các hệ vớ i 1 khả n â n g m ở rộng .
Đ ã tiến hành xâ y đựng 1 hệ điểu khiển bao gồm : C ơ cấu chấp hành là
R O B O T và Cần điểu khiển ( Joystick )
Có thế tạo ra 01 hệ làm bài thực tạp điều khiển khép k í n ，bao gồm : Cần
điều khiển ，C ơ cấu chấp hành ( robot ) ，càm biến ảnh và m áy tính
K é t q u ả đ à o tạ o :

Nâno cao kiế n thức vé lĩn h vực điều khiên của các thành vién tham gia
(ІС tài . Dựa irén các kếi quả thu được liế n đến làm chủ phịnẹ thí
nghiệm ve R obot.
Nếu kin h phí và thời s i an cho phép, có thế viet được một số bài thực
hành về diều khiển R o boi
Có thê d ịch m ột sỏ phần tài liệu chính tro n c các là i liệu c il a hệ
SC O R B O T- ER V p liis để phục vụ cho công tác đào tạo.


d. K e l (|iiá Ііа п ц cao tie n i lự c kh o a học
Dã ) thế làm chủ được cơ cấu chấp hành là S C O R BO T - ER V p k is :
K I )；i ihác vận hành, lạ p ir ìn h dieu k h iể n ,...
N d iên cứu và triển khai sử dụnạ cẩn diều khiển ( jo y s tic k ) cho việc
d ic i khiến robot
Đã ạо ra m ột số các chương trìn h f m ôđun ) điều khiển dựa irên phán
ทาềi ไ A u lo h o tk e y
li n h h ìn h sử d u n g k in h p h í ะ

TY

Tên m ục

112

H ộ i ill ào. Seminar

1 14

C hi phí thuê m ướn
C h i phí hoạt động

chun m ơn
T à i sản cố định

] 19

14 5

T ổ n g cộng

( แน่ м пн：
м ĐỂ ГЛІ
( K ý và ghi rõ họ lên )

Số tiền ( đón 2 )

T ỷ lệ %

1.000.000

5%

8 .000.000

40%

10 000.000

50%

1.000.000

5%

20.000.000

100%

XẤC NHẬN с и л ĐON VI
( K ý và ehi rõ họ lên )

\ A ( ■ N H Ả N ( I Л ('(ไ n l A N Г І І Г (,)l 'A N


Main results of pro jťd :
1. T itle : The Real T im e control studine on the m anipulators basing on
the sensors and ihe vision sensor

2. Co- odin a to r : M sc. N euyen vin h Quan«
3. M a in results :
a. S c ie n tific s ig n ific a tio n :
01 s c ie n tific paper in I he proceeding o f the 3ld natio nal conference on

h. S erving :
-

G e ttin g the k n o w ]c d це o f the m anipulators ( the R o bot ) and the jo y s tic k
In fa c i, a system in c lu d in g o f SC OR BO T 一 ER V p lu s and a jo y s tic k is
b u i lt .
c. T ra in in g :
Have a chance to contact w ith the control issue and get the know ledge

about il
Some m ain parts o f the robot documents can be translated into
V ietnam ese as tra in n in g book used b y students

The Real - T im e c o n im i o f the m anipulators basing on the sens 이 'S and
the visio n sensor have been studied ( in the paper o f th e V ietnam RadioE le c tr o n ic s c o n fe re n c c

R E V - 06 ) . 【
n a d d itio n , a c o n tr o l sys te m o f a

r o b o i. a jo y s tic k ha 니been b u ilt and tested u ilh I he A u lo h o k e y so ftw a re .
I f every th in e in order, and the tim e is possible a system o f robot,
jo v s tic k and visio n sensor w ill be b u ilt and used in som e fie ld s .


PHẨN NỘI DUNG CHÍNH


1. .Mc iu lia di' (i
H iỗn nav phịniz th í Iiehiệm R nhoi ics của khoa diện tử v iễ n ІІ 10 ГЩ (lã được
tran 2 bị m ột so ró b ố l và nhiêu Iran ỵ th iẽ i bị nhàm phục vụ cho cóng tác
«iánỉỉ dạ y và пцНіёп cứu về dieu khiển và tự động hoá. Т ц у nhiên việc Iriển
khai các th iế t bị này vào các có ne việc 2 Ìàn!i dạy và nũhiên cứu cũns như
việc áp d ụ n g chún g ch o m ộ i số các bài lốn ứnạ dụng cụ thể cịn hạn chế .
N ũuyẽn nhãn có thố là do sự là ทา chù các tram i ih iế t bị này chưa cao, việc
ứng dune các tran с ih iế t bị nàv dế ціаі quyết các bài toán vật lý chưa dược
lận dụn g m ộ t cách có hiệu quả. V ì vây để là i này là nhằm bước đầu giải
qiiv ế t phần nào vấn dể trẽn với cúc m ục tiêu là :
N g h iê n cứu vé việ c điều khiên và các cách điều khiển cho m ộ i c ơ cấu
chấp hành : Cụ the là \ ’ề các bộ diều k h iể n nsỏn ngữ điều khiển , cơ

cấu chấp hành cơ . các phươnạ pháp giao liế p điều khiển và cách lập
irìn h ch o cho hệ thona.
- Dựa Irên các nchiẽn cứu dã c ó ，liế n hành 2 hép nối ] c ơ cấu chấp hành
vớ i các th iế t bị naoại v i để xãy dựng 1 hé chấp hành . Các ngoại vi được
chọn là : Cảm biến hình ả n h ，các bộ thu phát 9 x s tre a m ，cần điều khiển

，

V ớ i các nehiên cứu đề ra có ihê dược kết hợp với С0ПЦ tác (lào tao : Như
là làm bài loán dể hướng dẫn sinh viên nghiên cứu khoa học và làm
khoá lu ậ n tốt n gh iệp . Có thể lạo ra 1 hệ ( Robot ) bị điều khiển v ớ i khả
năng m ở rộnẹ dược dùn g là m bài thực lập .

2. Nội dun« nghiên сlí 11 :
2.1Nghiên cứu việc điều kliién từ xa co cáu chấp hành dưa trên
cảm biến ảnh ะ
V iệc điểu k h iể n các cơ cấu chấp hành đã 1'ấl phát triển và được ứng dụng
nhiều trono công nahiệp, T u y nhiên ，để làm chủ được vấn đề này trong một
sổ lình huố ng cũnc cịn íiặ p nhiều khó khăn. Đ ặc biệt là vớ i m ột số yêu cầu
cụ thế của bài tốn c;ìn phái ẹiài quyết. Bài tốn ờ dây là điểu khiển !ừ xa
một đối tư ợng ( để là m quen vớ i vấn dề điều khiển ).
Để üjiü quyết vấn dề này ch uns, ta cẩn có tố i thiểu các thiết bị ( trong số
các th iê i b ị m à chú ne ta hiện có ) ]à : 01 rơbốt, 01 cam era , 02 m áy tính, 01
mạng m áy tính hoặc 01 bộ thu phát được ghép với m áy tính. Ở đây đổi tượng
bị điều k h iế n là cánh la y rỏ b ối E D - 7220 và công cụ để truyền dữ liệu ảnh
là m ạng L A N hoặc m ỏdun thu phái 9xsiream .
Phụ ih u ộ c vào bài luán ทาล ta sẽ p lu ii xác đ ịn h và gửi đi các kiểu loại và số
lượng các tham số khác nhau dù no cho việc diều khiển. Cụ thể là dựa trên cơ
câu chấp hành ( sỏ bậc lự do. к Ilõng cian làทา việc ... ) và yêu cẩu điểu khiên
( dạníĩ clườne đi . lõ c (lộ di c h u v ế n ...) la sẽ phái xác dịnh các nhóm iham số

khác nhau . ơ č l;i\. I. ;แา1า tay li D

7220 có 5 b;k' lự (1(1 phai được dieu khiển


l n 411： k l i õ i i i i

Í I K I I I .ì c h i c l i .

B ộ e lic li к h i e n

üân

к è ทา l à

l o ạ i H u y é n l h ỎM i l H ỏ i

lio p s s c li . Bài I oán tlie u khiến là : N ti ười dieu kh icn sir dụng cánh la v cùa
m ín il (le dieu к hi en t li i cl bị dầu cuối của 1'ỏbòi di chuyên . Sau các tính lốn
chiínũ lỏ i dã thu dư(；
c các biểu ihức quan hệ của bài toán dộn g học ngược là :
ơ - A rc Si ท ( y / ร 니ri ( X..X + у-У ) )
ß = p i/2 - ТО - T I
-- A rcta n ( z/ Sqrl ( x.x + y .у ))
T I - A rcC o s ( Sqrl ( x.x + v.y +
丁о

) / Sqrl ( zd ) )

у = A rcS in (.( z - zd ) / Ỏ ) = A rcS in ( ( z - d cos ( ß ) ) / d )

О
d â y x ，v ,z là to ạ đ ộ dể các củ a b ộ c h ấ p h à n h đầu c u ố i v à บ., ß. Ỵ là c h ỉ số
của các khớp . d là dỏ dài của khớp E ( đoạn O D ) và zd là tọa độ z cua điểm
D . N eoài ra dể xác dịnh sự chuyến độn a của cánh la y ta phải dùng I vậi
chuún lỊắn lẽn cánh la \ và dùns camera ih u hình ành cua cánh tay sau (ló \'iẽt
ch ư ơ n g trìn h x ử lý ảnh dể lấ y toạ d ộ cù a v ậ t ch u ẩ n . K ế t q u ả là n g ư ờ i th a o

lác ๙) Ihể sử dụn g cánh tay đế diều khiển từ xa rô bốt thông qua cam biến
ảnh . Các chi tiết hơn, đề nghị tham khảo ở bài báo gan kèm trong phần phụ
lục. V iệ c diều khiển rỏ hốt là đã thu dược m ột kết nhất đ ịn h tuy
nhiên việc áp
dụns kết quả này còn hạn chế, chưa gán được vào m ột bài loán
vật lý thực tế.
D o vậy vấn để nêu ra can dược nshiẽn cứu tiế p .

2.2 Nghiên cứu việc điểu khien lừ xa co cáu chấp hành dựa
trên cân điểu khiến ะ
Cần diề u khiến ( Joystick ) là 1 thiết bị ngoại v i của m áy tính được dùn g để
ghép nối m ầ y với người dùng . V ì vậy nó cịn là m ột loại cảm biến đặc biệt
có nhiệm vụ chuyên đ ổ i các cử độ n g c ơ học thành các tín hiệu điện để đưa
vào m áy lín h xử lý . Hẩu hết là lo ạ i Joystick 2 chiều co 2 trụ c chuyển dộng
g iố n c như ch u ộ t cịn có m ộ i số là Joystick 3 chiều. Các Joystick có cấu
h ìn h sa o С-ho d ịc h c h u y ể n cẩn sa n g trá i h a y p h á i sẽ p h á t ra tín h iệ u lư ơ n g ứng

với d ịch chuvển Iheo trục X 1 còn dịch chuyển cần liế n hay lù i là phát ra tín
hiệu của d ịch chuyến theo trục Y . V iệc quay cần trá i hay phải sẽ là dịch theo
irụ c z .
Các Jo ystick iư ơ iỊg tự có trans thái liên lục, nó phát ra số đo chuyến động
theo m ộ l hướng tro n g mặt phảng hoặc tron g không gian ( yếu tố !àทา nhiệm
vụ b iế n d ổ i CO' đ iệ n 1h ư ờ n g đ ù n g là các c h iế t á p ).

Còn J o vslick số sẽ ph ；
í! ra các lín hiệu on / o f f cho cà 4 hướng khác nhau và
m ộl so lổ hợp cơ học có thể ( v í dụ UP- R I G H T ，D O W N - L E F T ... ).
M ö l Ч(» J o y SI i t 'к сч>м

cố к hà n àn o lạ o p h á n h ổ i lư c . C h Ún о là các ih ic t bị

tích cực . M á y lin h có ilìế đưa tra tín hiệu den loại J o ystick này để cán lại sự
c h u y ế n (.iộne cu a cũ n h ằm ; a ic h p há ! ira lạ i lự c h o ặ c là m c h o J o y s tic k ru n g .

8


Viỗc ihin cu s (li ii khin bón, can dicỹ khiến dựa Irčn cán dieu khién
pi MO 1 V(i'i c;ic düc liic m lã :
C ỏ c à k i c u s ỏ \'น к l ó น i ư ơ m i l ự

Có cả 2 m ỏ lơ đó lạo phản lực runo
Có thể điểu khiến 3 chiểu
G iao tiế p với m áy lính qua cống USB và có khả nãng tự nhạn biết ( plug
and p lay )
- Tươns ill ích vói các hệ điểu hành พ LNr98/M E /2 0 0 0 /X p
Cơ cấu chấp hành là robot SCORBO T- ER V plus
-

2 .3 T ổ n g q u a n vi* hệ S C O R H O T - E R V p lii s ะ
V ề c ấ u t r ú c ะ SCO к BO T- ER V pi us là loại robot đứng thẳng với 5 khớp
quay . V ớ i kẹp được sắn vào rổbốt có 6 bậc tự do . T h iế l k ế này cho phép
đầu cuối của 1*0b ố t được đ ịn h v ị v à đ ịn h hướng tro n s m ộ t không gian rộ n g .

Sự chuyển độn с của các khớp là :
- K h ớ p đế ( base ) : Q uay thán rỏ bốt
- K hớp vai ( Shouder ) : N âns và hạ cánh tay trên rỏ hốt
- K h ớp tay ( E lbow ) : Nâng và hạ cánh tay rỏ bốt
- K hớp cổ ( W ris t Fitch ) : N âns và hạ bộ chấp hành cu ố i ( g ripp er )
Khớp W ris i R o ll : Q uay bộ chấp hành cuối

Về không gian làm việc ะ
Có dạng là m ột hình cầu gần khép kín và ở tảrn là rô b ố t . H ìn h chiếu của
к hỏn 2 gian này xuống bể m ặi đế của rôbối là m ộ t m ật trịn gần k ín có bán
kính là 610 ทาทา . Đ ộ cao nhất cùa không gian làm việc là 1040 m m .

Các mô to , bộ giải mã các công tắc ะ
Các trục và bộ kẹp cua rô bốt được điều khiển bàng các m ô tơ m ột chiều.
M ồ i mô lơ được gắn với m ột bộ g iả i mã để điểu khiển khép k ín . Bộ g iả i mã
sẽ tạo ra số các tín hiệu xung น’ lệ vớ i sự chuyển động của Irụ c quay. Các
cổ n g tắc đ ư ợ c gắn Iré n cá ch ta y cù a rị b o t th ơ n g b á o c h o b ộ d iề u k h iể n cá c v ị

trí xác định trước.

Các phương pháp điều khiển Rịbot ะ
Có thể chương trình và vận hành Scorboi - ER v p lu s bàng m ột số cách :
Điều khiển bằng lập trình và điếu khiển dựa lrên bàn điểu khiển ( Teach
pendant ).
Các phẩn mềm và các bộ phận dùng đẽ điều khiến rôbốt :
A C L : ( naỏn nììữ die 니 к li i én ) là nn ngữ để lập trìn h . A C L được chương
trình dựa trên m ột tập các bộ nhớ EP R O M nà m tron g bộ điều khiển (
C ontroller A ) và có ihẽ' được truy nhập từ các thiết bị đầu cu ố i chuẩn hoặc
PC nhờ kênh truN ốn R ร 232ATS : Là phi'in ทาém ìỉiao điện mã nsiười dùng có ih c ai ao tiếp với bộ điéụ
khicn . ATS (hi'ọv c u n c t ;Vp irên 1 d ĩa vã chíiv Irẽn 1 PC .

S(O R B A S I ：: L .i IV!"! 'JI'I p h iin m è m CÍU(Íс СІІ1ПЦ \ч')'і b l) d it 'll k h iể n . N ó ť ó
c a น I rú с d ič u k h ié n d ạ n ỉi m e m i va c ó kh á n a n ti o ff - lin e

c h o v iệ c lậ p Irìn h và

(lie'll k liiẽ n rỏ h ố l. Phán m é m n à v d ư ợ c c u n c c ấ p iré n d ĩa \ ’à c liạ v Iré n PC.

Phán m ềm ทày £Ìao liế p với A C L qua kênh RS232.
T E A C H P E N D A N T : là m ội lhết bị dầu cuối cam lay (TP ) đe điéu khiển các
ill ici bị và ròbot được noi với bộ điếu khiến. T h iế t bị này rất tiện cho việc shi
lại các v ị tr í và lư u lại ( day rõbốl ). N ó có 30 phím chức папц. N h iều các
phím lệnh của T P là các lệnh cùa A C し N iỊo ài ra TP cịn có m ộ l bộ hiển ih ị
2 dòng cổ m 32 chữ cái . Bộ hiển thị chỉ Irạ n c thái của TP, lệnh đang được
dùng và các Ihỏng báo của hộ thống.

2.4

Hoạt động с lia hệ trong các chế dộ ( kỉếu ) ะ

K ic u ir ự c tiế p ( D i re e l m o d e ) : K h i hệ th ố n ạ ở ir o n s k iê u ( m o d e ) trự c liế p

ihì người điều khiến sẽ Lrực tiếp điều k hiển các truc còn bộ điểu khiển sẽ
ihực hiện ngay các lệnh (lược dưa vào. K h i ở trong kiể u này màn hình xuất
hiện dâu > _
K iể u bàns tay ( M anual mode ) : Có thể dùn g kiểu bàng tav k h i hệ ở trong
kiểu trực tiế p . K iểu này cho phép điểu khiên trực tiế p rô bốt k h i không nối
bàn diéu kh iể n . K h i hẹ ở trơna kiếu này ta có thổ dùnỉ> cả ГР và bàn phím để
điều khiển rơbốt . Để kích hoạt hoậc thốt k h ỏ i kiểu này ta giữ phím < A lt >

và ấn p h ím k í tự ทา . Để chuyến đoi hệ tọa đ ộ ta nhấn phím j ( kích hoạt toạ
độ kh ớ p ) hoặc phím X ( kích hoạt tọa độ Đềcác )• V iệ c điều khiển các trục
iron g kiể u này ( dùng bàn phím ) dựa trên các phím như sau :
K h i hệ ở tron g hệ tọa độ khớp ;
Nếu nhấn ph íทา
Làm đ ịc h chuyển trụ c 1 ( đ ế }
1. Ọ
Làm d ịc h chuyển trụ c 2 ( va i)
Nếu nhấn phím
2, พ
Nếu nhấn plnìn
3. E
L；
1ทา d ịc h chuyển trụ c 3 ( kh u ỷu )
Nếu nhấn ph íทา
4, R
Làm d ịc h chuyển trụ c 4 ( w rist pitch )
Nếu nhấn phím
5, T
Làm d ịch chuyển trục 5 ( w ris t r o ll)
Nếu nhấn phíทา
6, Y
Đ ó ng / m ơ gắp điện ( Irục 6)
K h i hệ ở tro n g hệ tọa đố X Y Z
Nếu nhấn phím
Làm d ịc h chuyển đầu gắp dọc theo trục X
1, Ọ
2 พ
Nếu nhấn ph íทา
Làm d ịch chuyến đầu gắp dọc theo trục y

Làm d ịch chuyển đầu sắp dọc theo trục z
Nế!น nhấn ph íทา
ᄂ E
Nốiư nhấn phím
4• R
Chuyển d ộn c kh ớ p Pitch ，
đầu gắp dứng yên
Còn các chuvển dộng khác là giống như tro n g hệ k h ớ p . N goai ra la có thể
thay đ ổi xen kẽ cá c hộ ІГОПЦ quá trình điều k hiến .
Đế dặt tốc độ e lio rô bốt kh i hệ trong kiể u bảng tay ta nhấn phím ร , đưa vào
ciá trị băn« số ( iìr 0 đến 100 ) và nhấn phím < E n ter >.
K iế u ]ậ p trìn h ( E d ii ทาо (.le ) :

10


IX ' la i' ІЧІ I d iư ơ iụ .’ ! | in h c liạ \ t r č il lič ทเ p h ;ii ѵііУі c liư ơ m i ti'iiih Iro n e c lic (lo
soạn lh á n . D é к it 'll Ịio a l ch ế ilộ n ay la sử d ụ 1111 h à m E d it vã đưa và o 1Č11

chưoim trin h khonü quá 5 kí tư vá sau dó la น่ท pil í ทา < E nter >

2.5Phán meni Л 니tohutkev ะ í Version 1.0.46.14 )
G iớ i ih iệ u : A u lo h o ik e v là một phần mém ทíiUổn m ờ dùn a cho W ind ow .
V ớ i phần m éทา nãy ta có thế :
丁ự d ộn u lioá h;iu hếi các việc Ьапц СЧІСІ) ein di các các nhấn phím và
nhấn chuột . T a c ó thể viết c á c m acro hoặc d ù n g bản ghi m acro .
- Có Ihế lạo các ph íทา nóng cho bàn phím , cần diều k h iể n và chuột . Bái
k ỳ các phím ，núm hoặc tổ hợp chúng đcu có thể là 1 phím nịno.
Tạo ra sự viết lát kh i eõ, ví dụ như bằn a cách gõ “ btvv có thể tự động
tạo ra 44 by the w ay .

- Tạo ra các dạn« đưa số liệu vào thơng d ụ n g ，các si ao diện ท2 ười dùnẹ
và các lhanh thực đơn.
T h a y đ ổ i các phím vã núm trên bàn phím , cần điều khiển và chuột.
- Trả lờ i các tín hiệu lừ bộ điều khiển lừ xa .
- C hạy các bản ЦІ1І ( scripts ) đã có và thêm vào các khả năng m ới cho các
bán ghi.
- Đ ổ i các bàn g h i thành lệp E X E để chạy irèn m áy tính mà khơn g cẩn có
A u lo h o tk e y
B ả n t h ả o ( S c r ip t ) : M ỗ i bản thảo là m ột tệp dạng vãn bản ( text ) chứa
các dòn g được chạy b ớ i Autohotkey.exe . M ộ t script cune eó thể a ồ iĩi các
h o tk e v c á c c h u ồ i n ó n g . T u y n h iê n k h i k h ô n g c ó h o tk e y và ch u o ] n ó n g các
lệ n h cù a s c rip t sẽ đ ư ợ c th ự c h iệ n lầ n lư ợ t lừ trê n x ư ố n g d ư ớ i th e o th ờ i đ iể m

được p h á i ra. Chương trình sẽ nạp các s c rip t vào nhớ theo ểịn g và m ỗi
dịng có th ể dài đến 16.383 kí tự . T rong k h i nạp, script sẽ được kiể m tra và
tố i ưu hoá . Các sai sót sẽ được hiển ih ị và ta phải sửa trước k h i chạy .

3. Các két quả nghiên cứu và thảo luận ะ
3.1 Đ iế u k h ic n r ỏ hot dựa trớ n cám biến ả n h ะ
N g hiên cứu ờ dây dựa trên các thiết bị có sẩn là cảm hiến ảnh loại C C D ，
cánh tay rơbơì E D 7220, máy tính . m ạng và bộ ih u phát 9 x stream. Thơns
lin sẽ (ìược tru y é ii theo 2 hướno là :
Đe có được hình ánh của rơbối :
ảnh R o b o t -> cam era -■> PC -> mạ n о -> PC
Đ ể đi é u khiến rõ bối ;
ánh của O perator -> camera -> PC -> thu phái 9 x stream -> PC -> R obol
V iệ c d ie u khiến (lựa lrẽn việc phán líc il hình ành thu dược. Kết quà thu
d ư ự c là t if i t i l f i ] к h ic u d ư ợ c c á n li la y r ó lio i (Jich c h iiN č n th e o sự c h u yể n

dộníi của cánh Ui\' ili!ười thao lác .Để có thêm th ó n s tin chi tiết xin tham

kháo bỉio Ciio Iro m i phan phụ lục.


.V2 D il li k liie ii S ( ( ) K I Ỉ ( ) I h ã n ỵ c a n clicu k liic ii :
D ế c ó d ư ợ c I h ẹ ih ố m i h o à li c h in i) hơn ve d i è li k h iể n , v iệ c íih é p n ói hệ
S C O R B O T - E R V pl LIS \'u i к а п lỵ iik i k h ié ii ІІП (lun e ih ực h iê n .

SCOR ВО I - ER V p lu s น'» 1 hệ bao som I c ；
ín h tay Robot いà 1 dieu khiến
С ш ііго ііе г
A . Cánh Ul y ไ'Ỉ obol cổ 6 bậc tự do vứi 5 k hớp quay \'ii m ột đáu
k ẹ p ( g r ip p e r ) q u a y , к h ó n g 2 i an là m \'iệ c cùa R o b o t ỉà m ộ t h ìn h gần CÛU đặc

hở với R o bối ớ <4ấn lâm ( xem hình ). Bộ diéu khiên có thể được cấu hình
theo m ột số thaทา sổ như loại Robot, so Irục dược diều k h iể n , dun« lư ợng mỏ'
rộ n 2 của bộ n h ớ ....
Các phẩn m ém dùn g dể điều khiến Robot bao gồm A C L , A T S và
SC O R B A S E . A C L là ncôn n sữ lập liin li da nhiệm dược cài dặt tro n c các vi
m ạch E P R O M tro n c C o n tro lle r - A . A C L được tru y nhập bởi các thiết bị
đẩu cuối chuẩn ( hoặc PC ) qua kênh RS 232. jATS là 1 phần mềm giao diện
cho phép n sư ờ i dùn«

2 ĩ ao liế p VƠI b ộ d iê u k h ie n . А Ль d ư ợ c c u n ẹ cấ p trẽ n đ ĩa

và hoạt độn g trên PC . S C O R BA SE là 1 phần ทาém điểu khiến R o bol mà nó
có khả nâng điều khiển o fflin e và có cấu trúc diếu khiển dạng Menu.
Robot có thể hoạt độn g dựa trên m ột số kiểu ( m ode ) , đó là : K iể u trực tiếp
( D irect ทาode ) . K iê u chươnẹ trình ( Edit mode ) và kiểu bằng tay ( M anual
mode ). T ro n g kieu trực liế p nsười (lieu klu cn sẽ đưa vào lừ ng l^nh và các
lệnh này sẽ được thực hiện ngay. V ớ i kiểu chương trình, người điểu khiến

phái viết chươnc n in h bao gổm các lênh. Chương trình dưực vie l có thể được
chạy 11say hoặc dược lưu lại để chạy các lẩn sau. K iểu b a r\g jạ y có sẵn ngay
cá k h i hệ th ố n g đang tron« kiể u trực tiếp. Nhưng lúc này chỉ có thể sử dụng
bàn điều khiến ( Teach pendant ) để vận hành R obot. K h i k ic h hoạt kiểu
barm tav ( ấn phím くA ll > + m ) Robot có thế dược điều khiển bằng cả bàn
điều khiển và bàn phím của PC. T ro n g q vrình điều khiển Robot chuyển
dộng 2 vấn đề được lựa chọn là :
Chọn 1 tro n g 2 hệ thống tọa đổ : Tọa độ X Y Z và tọa đ ộ khớp . Lựa chọn
sự cho phép cncu kh icn : Cho phép và không cho phép ( Enable và Disabled
I. Các lựa chọn nàv có thê được thực hiện từ bàn điểu khiển hoặc từ bàn
ph íทา. Đ ế xây dự n íi 1 hệ tliố rig iheo yêu cẩu là điều khiển lay m áy Robot
bằng cần điểu khiển 1 phươnti án đã được dưa ra . Đ ó là : Chọn k iể u điều
khiển Robot là kiểu bàns tay ( m anual ทาod с ), Chọn hệ tọa độ ià X Y Z ( nếu
cần có thể chọn tọa độ khớp ) . N h ư vặv . việc điều khiển Robot có thể được
thực hiện từ bàn phím của PC với các thủ tục có sẫn như sau :
Nếu ấn phím 1 hoặc
Q Đầu kẹp (TC P ) sẽ dịch dọc x + hoặc X Nếu ấn phím 2 hoậc
w Đấu kẹp (TC P ) sẽ d ịch dọc Y + hoặc у Nell ấn phím л lioặc
E Đẩu kẹp (TCP) sẽ dịch dọc 7 л hoặc z Nếu an phím 4 hoặc i< Pitch chuyên đ ộ n 2 . Đầu kẹp (lứne
věn
Neu án phím 6 lioặc у Dâu kẹp (TC P ) m ờ hoặc đóne


( '；
in d ie u k lì i L'Il ( jo y s iic 'k ,) clưực d il n e (V d ãy lã ร;นา p lũ im CLI；
I h à Re L o ü ilc c h
: R u n lb !e p a d 2 G a m e p a d . G in n à y c ổ 1 n ú m d ie u k h iể n và 9 p h ím c ỏ n g lá c.

Như vậv hồn น);เท có the d ùm ĩ cần diều khiến này để vận hành cánh lay
Robot iheo \.ẽน cáu tro n g к hổn 2 gian làm \'iệc cua R o b ili. Tvhiệm vụ tlạl ra

lù p h a i v ie l cá c c h ư ơ n g trìn h d ể c ó ih ế sử d ụ n ạ cán đ iề u k h iể n th a y c h o 1 รอ
p li im trẽ n b àn p h i ทา. C á c c h ư ơ n u tn n h ท ；
IV dã d irợ c v iế t dựa Irê n p hẩ n ทาcm

A iilo h o k e v .
Các ch ươn ạ trình nàv sẽ ánh xạ ( Rem appínc ) cần điều khiển đến 1 số
phím của bàn phím . Sư lưa chọn SC lỉi : N úm ìiểu kh ic n của cẩn dieu khiến
(iược quy chiếu đến các phím 1, Q, 2 , พ irén bím phím . Các phím 1, 3 irên
cấn điều khiến được q uy chiếu đốn các phím 3. E trẽn bàn ph íทา .
O le phin 4. 5 trẽn cần diéu khiên (lược q uv ch ic li đến các phím 4, R trên hàn
phím . Các phím; 6.7 trên cần điều khiến được q uy chiếu đến các phíทา 6 ，Y
trẽn bàn phím .
Các ch ươn Ц trình cho phép sử dụng cần điểu khiển để điều khiển cánh tay
Roboi này dã dược viẽì và được chạy kiểm ira ( X e m các Chirons trìn li dính
kèm theo ). Các kết quả chạy thử cho thấy là có thể sử dụng cần điểu khiển
để ih ao tác cánh la v R obot iheo phương pháp đã nêu trên. T u y vậy 1 số nhận
xél cũng được để cạp đến là :
V ớ i ๙in diều kh ic n hiện dan« dùng ( Số núm và phím có hạn, cần (liều
khiến ụiao tiế p vớ i PC qua cổng USB ) thì hệ thống được xây dựng
ln ] ；
rO N -L IN E
V iệ c kháo sát phái chi liế t hơn
- Nếu hệ được gắn vớ i m ộ t bài tốn cụ thể sẽ có V ngh ĩa hơn

3.3 Các chương ỉ rin li điểu khiên SCO RBO T bằng Joystick ะ
3.3.1 СІШОПЦ t r ì n h d ie u k h iể n lo n độ X, y : ( X

Y m o v in g )

; A u lo H o tk e y V e rsion: l.x

: Langiiaec:
E n elish
; Platform :
W in ậ x /N T
: A u th o r :

A . N . O t h e r < m Ve m a 11(ứЛไ0 w h e r e .с о !ท >

; Seri pi Fun ction:
;

T e m p la te s c rip t (y o u ca n c u s to m iz e ih is te m p la te b v e d itin g

" Sh с IIN e w \ ' Гс ทไ p I a I e .a Iไк " ill y o u r W in d o w s fo ld e r)
# N o E n \' : R e c o m m e n d e d f o r p e rfo rm a n c e and c o m p a tib i l i l v w ilh fu tu re

A u to H o tk e y releases.
Sen d .M od с lii p u l : R e c o m m e n d e d l'o r n e w seri p is (ỈUC 10 its s u p e rio r speed
and r e lia b iliiy .


?*I V is i.si C lil ; Kc'cp lilis scrip! Ш 11 nine uni il the แร(.ฯ'
ScП ทาIC 1\ W a ic h A x is , 200

W al c il A xi.s:
Ciel K e y S la te , J o y X , J o y X

: G e l p o s itio n o f X a xis.

G et K e y .Slate, J o y Y . Jo y Y

; G e t p o s itio n o f Y a xis.

:. ; Kc \'T o H ơ 1d D ow n Pie ะ二 ř г к с >•ТоН о Id D o w n r i ; Prcv no w holds the key
lhal was dow n before ( i f any ).
i f J o y X > 70
K e y T o H o ld D o w n = 1
else i f Jo y X < 30
K e y T ('H ol dD o WI1 ะ= q
else iiM o y Y > 70
K e y T o H o ld D o w n = 2
else i f Joy Y < 30
К e y T o H (Ì1d D o ■ท = \v
else
K e y T o H o Id D ow n ~
i f K e v T o H o ld D o w n ะะ % K evT oH oldD o w nP rcV % ; The corre ct key is
already dow n (o r กо key is needed),
return : D o nothinc.
; O therw ise, release the previous key and press dow n the n e w key:
S e lK cyD e la y -1 ; A v o id delavs bel ween keyslrokes.
i f К eV Го Н oldDow njpreV ; There is a previous key to release.
Send, Ị % K e yT o H o ld D o w n P re v% up} ; Release it.
i f K e y 丁 아 lo ld D o w n ; There is a k e y to press down.
S end, ị % K e v T o H o l( lD o w n % d o w n 1 ; Press il d o w n ,

ret ม โท
3.3.2 C h ư ơ n g t r in h dieu k h ie n toạ đ ộ z : ( z m o v in g )
; A นk) H o l key V e rsion: 1.x
; Lan ÜUa se ：
; P la ifo n ri:

; A u lh o r :

E n iilis h
W in 9 x /N T

A .N .O lh e r < m y c m a i]@ n o v v h c re .c o m >

1-1


i em piate sс 11 pi iy(> 니 can a js t( 、n ii/c lliis template by cd it ill 2
SI )с 11N с W'\Te ทา p hi k-.;111к " เท your W indow s fo kle r)
tiN o E n v ; Recom m ended ib r perform ance and c o m p a lib ility w ith future
A lilo II o ỵkc y re ! ease ร.
Sond M o d e In p u t : R e c o m m e n d e d f o r n e w s c rip ts d u e to ils s u p e rio r speed

and re lia b ility .
J o v l::
Send 13 d o w n }

: Press the spacebar down.

S e tT im e r, W a ữ F 이 -J o y ] ,2 0 0 ; R e d นce the n u m b e r 3 0 to 2 0 o r 10 ІО send

kevs l'aster. Increase it to send slower.
return
W a ilF o rJ o y ] :
if not G elK eyS latcC 'Joy ] " j ; The button has been released.
i
•Send 13 u p } ; R e le ase the spacebar.

S ftT im e r, W aitF or.loy ]. o f f : Slop m o n ilo rin « ihe b illio n ,
re l urn
1
: Since above d id n 't "re lu rn ", the b ill ton is s iili being held dow n.
Send Ị 3 dow n Ị ; Send another Spacebar kevsiroke.
return
Joy3::
Send {e d o w n } : Press the spacebar down.
Se IT im e r, W a it For Joy3.200 : Reduce ІІ1С num ber 30 10 20 o r 10 to send
keys fasler. Increase it to send slower.

i f not G e iK e vS la te (".lo v3 ") ; The button has been released.
I
Send ịc u p i : Release I he spacebar.
S e iTim er. W a iiF o r.lo y3 . o f f ; Stop mon il ori ПЦ the button,
reum i
Ị

; Since above d id n 't "re iu m ". the button is s iili beine held dow n.
Senti ịe clown Ị : Sc I I I I ano! her vSpacehar k c \ stroke.
return

15


3.3.3 ( 'á c f lu i '(U lli t r i t i l i ( l i l i i k liiĨM i k ! i; ic ะ
; A u io H o lk c y W 'i s i o n : 1 .X

lin u lis lì

WmWNT
A .N . O l lie r <m vem ail(a>now here.com >
: A llt h o r :
on:
Tem plate seri pi (you can custom ize ib is tem plate by e d itin g
siie 1IN e w \T e กาpi ate .ahk1' in vo u r W in d o w s folde r)
; L an ụ u a L ic:

; P latform :

#N oE nv : Recom m ended fo r perform ance and c o m p a tib ility w ith future
A u tọ H Ol ke V re 1ca s e s .
Send M ode I n pu I ; Recomm ended f o r new scripts due to ils superior speed
and re lia b ility .
Jov2::
Send ị 4 d o w n } : Press the spacebar down.
S clT im er, W a ilF o rJo y2 ,2 0 0 ; Reduce the num ber 30 to 20 or 10 lo send
keys faster. Increase il to send slower.

W aitF o rJo y2 ;
i f not G e lK e y S ia ie ("J o v 2 ") ; The butto n has been released.
Í
Send 14 up) ; Release the spacebar.
S e lT im er, W a il For Joy 2, o f f ; Slop m o n iio rin s the button,
return
Ỉ
; Since above d id n 't "re tu rn ", the b u ll on is s till being held dow n.
Send (4 d o w n Ị ; Send another Spacebar keystroke,
return
Joy4::

Send { r d o w n }

Press ih c sp a ce b a r d o w n .

S e lTim er, W a il For Joy4,200 : Reduce the ทนทา ber 30 to 20 o r 10 น) send
keys faster. Increase il to send slower.
return
\V aitF orJoy4:
i f not G ctK cyS i;tlc( "J<)\ 4 " I ; The b u ll o il has been released.
I
Send [ r

up}

:

R e le a s e l l i c s p ; u e h a r .

S d T im c r . W u iiF o r J o y 나. o ť f : S lo p m o n ilo r in g th e h iitlo n .

16


ГСI u 111

: Since above d ill 11't " iv lu n i'. I he button is s iili being held dow n.
Send Ị r dow n Ị : Send another Spacebar keystroke.
return

Send (6 d o w n j

: Press the space ba r d o w n .

Se IT im e r. W a iiF or.loyří.200 ; Reduce Ihc num ber 30 to 20 o r 1 0 10 send
keys faster. Increase it to send slower.
rciurn
\V aiiF o rJo y5 :
ІГ n o l G e tK e y S ta lc (" J o v 5 " ) ; T h e b u lto n has been rele ase d .

I
Send {6 up} ; Release the spacebar.
SetTim er, W aitF orJoy5, o f f ; Stop m on ito rin o the butto n .
return

、

1
; Since above d id n 't "re tu rn ", ihe button is s till being held dow n.
Send {6 dow n J ; Send another Spacebar keystroke,
return
Joy 6::
Send i y dow n I ; Press the spacebar clown.
S clT im er, W aitForJoy6.2()0 ; Reduce ih c num ber 30 10 20 o r 10 to send
keys faster. Increase it to send slower.
return
W ailF orJoyó:
i f n o t G e tK e y S la tc ( " J o y 6 " ) ; T h e b u tio n has been rele ase d .

I
Send {v u p } ; Release the spacebar.

S e lTim er, W aitF orJovó, o f f ; Stop m o n ito r in g Ihe button,
return
I
; Since above d id n 't "reiurn ". the bution is s till beine, held down.
Send { y dow n Ị ; Send anol her Spacebar keysiroke.
return
- • 계 &UOC GIA И,

з)г I ใ?г


V e r s io n

1 . 0 . 4 6 . 1 4

www.autohotkey.com
u č
Automstíon. Hotkeys. Scripting.

©2003-2007 Chris Mallett, portions ©Autolt
Team

Introduction
Auto Hotkey is a free, open-source utility for Windows. With it, you can:
• Automate almost anything by sending keystrokes and mouse clicks.
You can write macros by hand or use the macro recorder.
• Create hotke) s for keyboard, joystick, and mouse. Virtually any key,
button, or combination can become a hotkev.
• Expand abbreviations as you type them. For example, typing "btw"
can automatically produce "by the wav".

• Create custom data-cntrv forms, user interfaces, and menu bars. See
GUI for details.
• Remap keyร and buttons on your keyboard, joystick, and mouse.
• Respond to signals from
client script.

h a n d -h e ld

remote controls via the WinLIRC

• Run existing Auto 11 v2 scripts and enhance them with new
capabilities.
• Convert anv script into an EXEJ'ile that can be run on computers that
don't have Au toHotkey installed.
Gettimi started miiiht be easier than y oil think. Check out the quick-start
tutorial.


S oftw are L icense: G N U G eneral Public. License

A c k n o w le d g e m e n t s
A special th a n k s to Jonathan B e nnett, whose ge n e ro s ity in rele a sin g A u to lt v2 as
free s o ftw a re in 1999 served as an in s p ira tio n and tim e -s a v e r fo r m y s e lf and m a n y
others w o rld w id e . In a d d itio n , m a n y o f A u to H o tk e y 's enhancem ents to th e A u to lt
v2 co m m a n d set, as w e ll as the W in d o w Spy and the s c rip t c o m p ile r, w ere adapted
d ire c tly fro m th e A u to ft v3 s o r r o c code. So thanks to Jon and the o th e r A u to ỉt
authors f o r those as w e ll.

F in a lly , A u to H o tk e y w o u ld n o t be w h a t it is to d a y w ith o u t these o th e r in d iv id u a ls .

P ro L ;!':'m i% 2 (.iF ilťN . A นt o H o lk e v . \ u h i H o l k e y . c h i l l ：
: doL's A u ( o l lo i. . .

1그
/그1/ 2 0 0 7


PHÂN PHỤ LỤC





w tih 5 decrees o f freedom II'
Il ( seria! sec VO contro II er J is
ssc II IS the common ly jic

ED-7220 we

1C problem 11
X, у. г o f the
end cffeciors ( the gripper ) should be changed
lu the indexes o f the jo in ts The physical model
o f ihe fabni arm ED-7220 IS presented on the
f
ỗ3 Basing on this model and the requests o f

I ho comn、
i problem WÇ have consirucied the
พท!เ.mg space o f this robot ( Гіе 4 ) v>'i!h this

r o h rii

nnv

i ll ree

im p o n im i

ỊO Ìn i

a rc

F .E .D


Fife 5 The operator
Fig 4.
ЗГСІІ nates X

is captured and proc
processed
c o n tro llin e the
ro b o t's arm A fte r m km g p re pa ra tion , w ritin g

; A rc S in (

the c o m ro l p ro gram ., the resu lts o f the co n tro l
are the pictures and or ■ o f th em is the fig 5.

= p i/2 - 丁

(

Ĩ opera tor ร
T he second 0 : The m ot]
arm w hen he IS w ritin g i captured b y one
cam era. A fte r processing thee (captured images
the system w ill create sor t suita ble code 10
re m o te ly co n tro l the ro b o t's arm. A w ritin g to o l

7- i Sqrs (
( S q rtụ .x

y -

and the robo! ' ร a

T he firs ; one: The m o tio n o f the o p era tor's

I ) / S q rt(zd )；

A r c 's in ( ( z ~ zd ) / d )

(a pen ) was auached on the ro b o t's end e ffector
and the results arc th e s y m b o ls . One o f the
results is presented in F ig 6.

A r c S in ( ( 2 - d co s ( ß ) ) / d )
>:, y ,z are the co-ordinates o f the end e ffector
a , ß, y are the jo in t's indexes,
d

is the len gth o f the jo in i Б ( th e s e g m e n t

OD Ì
zd is the co-o rd in a te 2 o f the p o ini D
in sum m ary , to solve the m entioned problem
w e have 10 get the real co-ordinates o f the hand
o f the hum an op erator. T hu s, th e po s itio n o f the
hand m ust be determ ined and we proposed one
s im p le m eth od to set th e p o s iiio n Л w h ile piccc
IS attached on the hum an op era tor's hand as the
reference o b je ci. The o b je c t’ s images are
processed to get the p o sitio n ( the co-ordinates

Fig 6

丁
he

svm bo l m eans R E V 2 0 0 6 . 丁
he
rs are linked because the lift o f the
s not id e n tifie d by the
operaio 'ร arm exits b
cam era . T he reason is usin g o n ly
a n d the A
H I. S O M E E X P E R IM E N T S
In the process o f b u ild m c 3 c am p ie ie con trol
s y s ifm we carried OU! Some simpíe ĩests I mean

ỵhat o n lv one camera :s used and the problem s
arv
V. ；
ไ:ไ '
. i n ::；：
；
:โ ไ ; '. h ะ•
;r‘o v :n ỗ i ã.'c- : u
'- d i m e n ì i : ■'‘ spare'
!:ііоѵѵілс -чч іѵркท！еѵ .：
：
.：

The sym bo l is created b y robo»

The

above

emark：
' on the system in th e simple с
IS o n ly used m the I

betv-ecr, !

โฑวrjpuia'.

312

ie d iffe re n c e i

- th e d e v ；
ăt ：
r ： o f the po s itio n
la o d and the siave
T he m lie re n c e IS
such
as
Ihe