ĐỀ XUẤT DỰ ÁN VÀ THỰC HIỆN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH ROBOT ỨNG DỤNG CẤP THÁO PHÔI VÀ CHI TIẾT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ HỌC ỨNG DỤNG ────────── TIỂU LUẬN HỌC PHẦN THIẾT KẾ ROBOT ĐỀ XUẤT DỰ ÁN VÀ THỰC HIỆN TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ HÌNH ROBOT ỨNG DỤNG CẤP THÁO PHÔI VÀ CHI TIẾT Sinh viên thực Giảng viên hướng dẫn : … MSSV: … Lớp … – K… : PGS … HÀ NỘI 07/2021 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .5 CHƯƠNG PHÂN TÍCH U CẦU KỸ THUẬT VÀ CHỌN LỰA MƠ HÌNH ROBOT .6 1 Phân tích yêu cầu toán 1.2 Mơ hình đề xuất CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MƠ HÌNH 3D 10 2.1 Thiết kế 3D 10 2.2 Bản vẽ 2D 10 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG 13 3.1 Bài toán động học 13 3.2.1 Khảo sát động học thuận 14 3.1.2 Bài toán động học ngược 16 1.1 3.2 Xây dựng quỹ đạo chuyển động 17 3.2.1 Mô điểm tác động cuối 17 3.2.3 Quỹ đạo làm việc theo quy luật vận tốc hình thang 20 CHƯƠNG 4: TĨNH HỌC ROBOT 22 4.1 Tổng quan 22 4.1.1 Bài toán 22 4.1.2 Phương trình khảo sát 22 4.2 Áp dụng vào mơ hình 24 4.2.1 Khâu 24 4.2.2 Khâu 25 4.2.3 Khâu 26 CHƯƠNG 5: ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT .28 5.1 Tính ma trận khối lượng M 29 5.1.1 Các ma trận Jacobi tịnh tiến Jacobi quay 29 5.1.2 Tính tenxo quán tính khâu robot 30 5.2 Tính 32 5.3 Tính lực suy rộng 32 5.4 Tính lực Coriolit 34 5.5 Phương trình động lực học 35 CHƯƠNG 6: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG KHÂU 37 6.1 Chọn động 37 6.2 Tính chọn hộp giảm tốc 39 6.4 Thiết kế truyền 41 6.5 Kiểm nghiệm bền 43 CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PD .47 7.1 Xây dựng mơ hình sử dụng Matlab Simulink Simechnic 47 7.2 Kết mô 51 7.2.1 Các thông số đầu vào 51 7.2.2 Kết mô 51 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 LỜI MỞ ĐẦU Q trình cơng nghiệp hóa tự động hóa phát triển khơng ngừng nghỉ Việc tự động hóa khơng dừng lại cơng nghiệp mà cịn phát triển mạnh mẽ đời sống người nhằm tạo đại tiện nghi Công cụ hỗ trợ người nhiều phải kể đến robot Hiện robot hỗ trợ người hầu hết công việc lao động chân tay, nặng nhọc cách nhanh chóng, nhẹ nhàng linh hoạt mà mệt mỏi Trong tương lai robot cịn thực cơng việc mang tính tư tư vấn hay phân tích, chứng có nhiều robot mơ gần người robot Sophia Đây thực thành tựu, bước ngoặt to lớn nghiên cứu sáng tạo loài người Robot đến với Việt Nam nói muộn nước phát triển khác nhiều khơng mà chấp nhận sau phát triển nhân loại Tuy tiếp cận muộn có ưu điểm kế thừa phát huy kết đạt trước đồng thời tránh sai lầm mà người trước gặp phải, tối ưu nghiên cứu Hiện robot nước ta chủ yếu phục vụ khu công nghiệp không thiếu hệ kỹ sư tìm tịi phát triển robot phục vụ đời sống Đại học Bách Khoa Hà Nội nôi lớn đào tạo sản sinh hệ kỹ sư Việt Nam Chính thú vị tiềm phát triển tương lai robot khiến em hào hứng tiếp cận với học phần Thiết kế robot Bộ môn Cơ học ứng dụng Trong viết em “Đề xuất dự án thực tính tốn thiết kế mơ hình robot ứng dụng cấp tháo phơi chi tiết” Em xin đặc biệt gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy PGS.Phan Bùi Khôi người giữ truyền lửa đam mê tới chúng em qua giảng tâm huyết, xin cảm ơn tất hỗ trợ nhiệt tình từ thầy bạn giúp đỡ em hoàn thành tập lớn học phần CHƯƠNG PHÂN TÍCH U CẦU KỸ THUẬT VÀ CHỌN LỰA MƠ HÌNH ROBOT 1 Phân tích u cầu tốn Robot thiết kế nhằm mục đích cấp phơi cho máy dập chi tiết dạng nhỏ Với mục đích sử dụng robot thực việc cấp phôi từ phận tập trung phôi đến máy dập Phôi dập chi tiết dạng Hình dạng chi tiết chia thành dạng: + dạng 1: hình dạng chi tiết ảnh hưởng đến hướng cấp phơi + dạng 2: hình dạng chi tiết khơng ảnh hưởng đến hướng cấp phôi Với dạng đối tượng thao tác ta sử dụng dạng thao tác khâu cuối dùng hút chân không a Chọn đối tượng thao tác • Tấm mỏng hình trịn, dày 1mm • Đường kính 200mm • Vật liệu chế tạo nhơm dạng cắt thành • Khối lượng ≤100 g Hình 1 Phơi kích thước phơi b Vị trí tương quan máy dập, phơi, băng tải robot Vị trí cấp phôi: phôi xếp băng tải đưa tới vị trí gắp hình Máy dập vị trí cấp phơi xếp đường thẳng kích thước hình: Hình Vị trí bố trí dây chuyền sản xuất Vị trí robot đặt trước vị trí cấp phơi Vị trí robot, vị trí cấp phơi, máy dập tạo thành tam giác vuông c.Yêu cầu hướng khâu thao tác Hướng khâu thao tác phụ thuộc vào yêu cầu hướng chi tiết cần dập : • Trường hợp hình dạng chi tiết không yêu cầu hướng ( chi tiết dạng hình trịn) khâu cuối khơng cần u cầu hướng • Trường hợp hình dạng chi tiết u cầu hướng ( hình vng hình chữ nhật) Khâu cuối cần yêu cầu hướng Với yêu cầu nêu robot cần tối thiểu bậc tự Việc lựa chọn số bậc tự phụ thuộc vào việc yêu cầu hướng khâu thao tác 1.2 Mơ hình đề xuất a Số bậc tự Do đối tượng chọn không yêu cầu hướng thao tác nên số bậc tự cần thiết để robot hoàn thành nhiệm vụ b.Các u cầu để hồn thành nhiệm vụ • Tải trọng: Robot gắp phơi có khối lượng 100 g • Độ xác vị trí: Robot cần đặt phơi vị trí khn cho phơi phải thẳng khơng bị lệch cập kênh c.Mơ hình đề xuất Do u cầu phơi có dang trịn nên khơng yêu câu hướng nên nhóm chọn cấu trúc robot bậc tự hình dưới: Hình Mơ hình robot đề xuất • Ưu điểm có tốc độ nhanh, kết cấu đơn giản, dễ tính tốn • Nhược điểm kết cấu cồng kềnh + Yε = 0.81 (Tra tính theo sách Tính tốn thiết kế máy (tập 1) Chọn bánh trụ thẳng theo tiêu chuẩn: • • • • Mơ đun: m=2 Số 100 Chiều dày vành răng: b=70mm Đường kính lỗ trục: dlt=28mm Hình Bánh Kết cấu truyền động bánh dẫn động cho khâu mơ tả hình bên dưới: Hình Bộ truyền bánh b Tính Phần gia công trực tiếp lên khâu robot Số khâu 2: Z2 = d 950 = = 151 π.m 2π d3: quãng dịch chuyển lớn khâu 6.5 Kiểm nghiệm bền Sử dụng phần mềm Solidwork tìm ứng suất chuyển vị khâu, ta sau: • Khâu Ứng suất: Chuyển vị: • Khâu Ứng suất : Chuyển vị : • Khâu Ứng suất : Chuyển vị : Khâu Ứng suất : Chuyển vị CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PD 7.1 Xây dựng mơ hình sử dụng Matlab Simulink Simechnic Hình Mơ hình Simulink Mơ hình gồm:  Quỹ đạo Hình Khối quỹ đạo đặt  Khối động học ngược Hình Khối động học ngược  Khối PD Hình Khối PD  Khối bù phi tuyến (Controller_Nonlinear) Hình Khối bù phi tuyến  Khối Robot dùng Simechanic Hình Mơ hình Simechanic Robot  So sánh lấy tín hiệu Hình 7 So sánh lấy tín hiệu sai lệch 7.2 Kết mô 7.2.1 Các thông số đầu vào  Khối lượng khâu m1=30 kg, m2=10 kg, m3=1 kg  Cho quỹ đạo chuyển động từ A(-0.450 , , 0.880) đến B(-0.451 , 0.650 ,0.880)  Hệ số PD: K v =600, K p =14  Thời gian mô t=1 s 7.2.2 Kết mơ • Quỹ đạo Hình Quỹ đạo mơ • Sai lệch khâu Hình Sai lệch khâu NHẬN XÉT: Kết mô có sai lệch lý thuyết thực tế có sai khác, hệ số K d , K p chưa tối ưu KẾT LUẬN Sau hoàn thành tiểu luận Thiết kế robot với nội dung Đề xuất dự án thực tính tốn thiết kế mơ hình robot ứng dụng cấp tháo phôi chi tiết giúp em tổng quan lại kiến thức học đồng thời ứng dụng tìm hiểu thêm nhiều kiến thức liên quan để hiểu sâu rộng robot Kết thúc tiểu luận em hoàn thành yêu cầu ra, tính tốn động học thuận ngược, thiết lập phương trình động lực học robot, thiết lập quỹ đạo chuyển động khơng gian khớp khơng gian làm việc, …ngồi em cịn có thêm nhiều kỹ tìm kiếm, lọc phân tích thơng tin, kỹ trình bày báo cáo khoa học, có thêm nhiều kiến thức robot tình hình phát triển xã hội Tuy nhiên tiểu luận tồn số nhược điểm thông số chưa tối ưu, điều khiển chưa xác khơng gian làm việc, em hy vọng thân sớm khắc phục vấn đề tồn Dù cố gắng hoàn thiện tiểu luận cách tốt với kiến thức nhiều hạn hẹp thời gian khơng cho phép tiểu luận em tránh khỏi nhiều sai sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn để tiểu luận em hoàn thiện Một lần em xin cảm ơn thầy PGS Phan Bùi Khôi nhiều, cảm ơn tất bạn giúp đỡ, hỗ trợ nhiệt tình người giúp em hoàn thiện tiểu luận này, cảm ơn trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện môi trường tốt để em tiếp cận môn học Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Bài giảng Robotics-PGS.TS.Phan Bùi Khôi 2.Động lực học hệ nhiều vật-GS.TSKH.Nguyễn Văn Khang Cơ sở Robot công nghiệp -GS.TSKH Nguyễn Văn Khang Điều khiển Robot công nghiệp – TS Nguyễn Mạnh Tiến Robot công nghiệp – GS TSKH Nguyễn Thiện Phúc Phần help phần mềm Maple Phần help phần mềm Matlab ... tương lai robot khiến em hào hứng tiếp cận với học phần Thiết kế robot Bộ môn Cơ học ứng dụng Trong viết em ? ?Đề xuất dự án thực tính tốn thiết kế mơ hình robot ứng dụng cấp tháo phôi chi tiết? ?? Em... THUẬT VÀ CHỌN LỰA MƠ HÌNH ROBOT 1 Phân tích u cầu tốn Robot thiết kế nhằm mục đích cấp phơi cho máy dập chi tiết dạng nhỏ Với mục đích sử dụng robot thực việc cấp phôi từ phận tập trung phôi đến... dập Phơi dập chi tiết dạng Hình dạng chi tiết chia thành dạng: + dạng 1: hình dạng chi tiết ảnh hưởng đến hướng cấp phơi + dạng 2: hình dạng chi tiết khơng ảnh hưởng đến hướng cấp phôi Với dạng