BaiThamLuan HN SVNCKH taymaykhinen

Đề tài nghiên cứu và chế tạo tay máy gắp sản phẩm truyền động bằng khí nén phục vụ trong các dây chuyền sản xuất tự động. Tay máy thay thế cho con người trong hệ thống sản xuất, giúp nâng cao độ tin cậy, năng suất của dây chuyền, và giảm thiểu tai nạn lao động. Tay máy có 3 bậc tự do. Tay máy gồm 3 chuyển động lần lượt là xoay, trượt, trượt. Mỗi chuyển động được truyền động bằng xylanh khí nén. Hoạt động tự động của tay máy được điều khiển bằng chip vi điều khiển ATMega. Tay máy sau khi được tính toán, thiết kế, chế tạo đã được lắp ráp và có thể hoạt động tốt.

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO TAY MÁY GẮP SẢN PHẨM TRUYỀN ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN ỨNG DỤNG CHO DÂY CHUYỀN TỰ ĐỘNG Nguyễn Thị B*, Nguyễn Văn A* *Viện Kỹ thuật HUTECH, trường Đại học Cơng nghệ TP.HCM (HUTECH) TĨM TẮT Đề tài nghiên cứu chế tạo tay máy gắp sản phẩm truyền động khí nén phục vụ dây chuyền sản xuất tự động Tay máy thay cho người hệ thống sản xuất, giúp nâng cao độ tin cậy, suất dây chuyền, giảm thiểu tai nạn lao động Tay máy có bậc tự Tay máy gồm chuyển động xoay, trượt, trượt Mỗi chuyển động truyền động xylanh khí nén Hoạt động tự động tay máy điều khiển chip vi điều khiển ATMega Tay máy sau tính tốn, thiết kế, chế tạo lắp ráp hoạt động tốt GIỚI THIỆU Tay máy gắp sản phẩm sản xuất nhiều giới giá thành cao, đề tài thực việc thiết kế chế tạo tay máy với giá thành thấp nhiều chủ động phát triển công nghệ nước Việt Nam Tay máy robot nghiên cứu ứng dụng dây chuyền tự động [1-8] Ưu điểm tay máy khả định vị xác, lặp lại xác thay đổi chương trình cho phù hợp với dòng sản phẩm dây chuyền sản xuất Tuỳ theo ứng dụng cụ thể, kết cấu khí robot, cảm biến trang bị, chương trình thiết kế tương ứng phù hợp Trong ứng dụng gắp đặt đơn giản, tay gắp robot truyền động khí nén sử dụng rộng rãi nhờ ưu điểm dễ chế tạo, đáp ứng nhanh, đơn giản giá thành rẻ phù hợp ứng dụng đơn giản [5-7] Có nhiều kiểu thiết kế cấu trúc khí tay gắp robot nghiên cứu trình bày tài liệu [3] Tay gắp bậc tự có vùng khơng gian làm việc khối hình hộp cấu trúc kiểu toạ độ trụ Tuỳ ứng dụng mà cấu trúc khí thiết kế cho phù hợp [3] Hướng nghiên cứu chế tạo tay máy khí nén gắp sản phẩm nghiên cứu nhiều trường đại học ứng dụng cho dây chuyền ép nhựa công ty sản xuất sản phẩm nhựa Chế tạo, điều khiển tay máy sản phẩm nhựa PLC, kết hợp truyền động điện khí nén thực nhóm nghiên cứu TS Lê Hoài Quốc ĐH Bách Khoa TP.HCM năm 2003 Chế tạo điều khiển PLC tay gắp sản phẩm nhựa thực trường ĐH Bách Khoa ThS Võ Anh Huy chủ trì năm 2002 Năm 2007, đề tài “Ứng dụng camera điều khiển tay máy gắp sản phẩm nhựa” đoạt giải ba giải thưởng Vifotec năm 2006, giải ba giải thưởng SV nghiên cứu khoa học Bộ Giáo dục - đào tạo TS Bùi Thanh Luân hướng dẫn 2 THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG Định hướng ứng dụng tay máy dùng để gắp thành phẩm sản xuất công nghiệp sản phẩm làm từ khuôn nhựa, sản phẩm sau đúc tay máy gấp chuyển trực tiếp vào thùng chứa Cánh tay robot ứng dụng rộng rãi sản xuất cơng nghiệp, giúp giảm bớt việc sử dụng sức lao động người vào trình sản xuất, cao suất hiệu công việc Nguyên lý hoạt động: tay máy bậc tự truyền động xylanh khí nén (xem hình 1): xylanh 8, xylanh 7, xylanh Xylanh duỗi truyền động khung xoay quanh trục Xylanh duỗi đưa phận tay kẹp tác động cuối xuống Xylanh điều khiển cụm xylanh di chuyển qua trái - phải Chuyển động xylanh điều khiển van khí nén tác động cuộn từ Sơ đồ mạch khí nén thể hình (Phải) Một ứng dụng điển hình gắp sản phẩm thể biểu đồ trạng thái hoạt động hệ thống hình (Trái) Kích thước bao tay gắp theo chiều dài x rộng x cao 485 x 160 x 563 (mm) Hình Bản vẽ lắp tay máy robot Hình Biểu đồ trạng thái, bảng tín hiệu, mạch khí nén điều khiển xilanh tay máy Sơ đồ khối kết nối hệ thống tay máy thể hình Cụm nguồn cung cấp điện cho toàn hệ thống hoạt động, điều khiển Arduino bật tắt relay tương ứng để đóng ngắt valve khí nén điều khiển hoạt động cấu chấp hành xylanh khí nén Hình Sơ đồ khối hệ thống điều khiển Kết cấu tay máy thiết kế 3D sử dụng phần mềm Solidwork Hình mơ tả mơ hình 3D tay máy Hình Hình thiết kế 3D tay máy (ví dụ minh hoạ) KẾT QUẢ THI CÔNG SẢN PHẨM TAY MÁY ROBOT: GIA CÔNG, LẮP RÁP, LẬP TRÌNH Kết gia cơng chế tạo sản phẩm thực tế thể hình Vật liệu chế tạo chi tiết khí thép Hình Hình ảnh thực tế tay máy hồn chỉnh (ví dụ minh hoạ) Chi tiết kết nối đầu mạch Arduino mạch module relay sau: Modul relay kênh (kích mức 0) Chân VCC relay nối với chân V Arduino Chân GND relay nối với chân GND Arduino Các chân để xuất tín hiệu điều khiển từ mạch Arduino sang Module relay xếp theo thứ tự sau (Hình 6,7): Hình Cấu trúc vi điều khiển Arduino Mega 2560 Hình Kết nối vi điều khiển relay Chân số 13 Arduino nối với chân IN1 Module relay để điều khiển cuộn coid Valve số Chân số 12 Arduino nối với chân IN2 Module relay để điều khiển cuộn coid Valve số Chân số 11 Arduino nối với chân IN3 Module relay để điều khiển cuộn coid Valve số Chân số 10 Arduino nối với chân IN4 Module relay để điều khiển cuộn coid Valve số Chân số Arduino nối với chân IN5 Module relay để điều khiển cuộn coid Valve số Chân số Arduino nối với chân IN6 Module relay để điều khiển cuộn coid Valve số Chân số Arduino nối với chân IN7 Modul relay để điều khiển cuộn coid Valve số Chân số Arduino nối với chân IN8 Modul relay để điều khiển cuộn coid Valve số Chương trình điều khiển hoạt động tay máy viết dựa ngơn ngữ lập trình C máy tính Sau nạp vào chip vi điều khiển Chương trình chip vi điều khiển vận hành hoạt động tay máy KẾT LUẬN Đề tài thực việc tính tốn, thiết kế chế tạo tay máy gắp sản phẩm truyền động khí nén Tay máy có bậc tự do, bậc tự truyền động xylanh khí nén Hoạt động tay máy điều khiển mạch Arduino (chip vi điều khiển ATmega) Tay máy sau chế tạo lắp ráp hoạt động yêu cầu thiết kế Tốc độ chuyển động điều chỉnh cho phù hợp với ứng dụng công nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO M VukobratovićD Stokić, Application of robots in assembly automation, Journal of Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, Volume 4, Issues 1-2, 1988, Pages 175-180 KeshengWangTerje K.Lien , The structure design and kinematics of a robot manipulator—I Theory, Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, Volume 5, Issues 2–3, 1989, Pages 153-158 Craig, J.J., "Introduction to Robotics, Mechanics and Control", 2^ Edition, AddisonWesley, 1989 Sciavicco, L., and Siciliano, B., "Modeling and Control of Robot Manipulators"-2nd Edition, McGrawHill, 1996 Mohd Aliff, Shujiro Dohta, Tetsuya Akag,i Hui Li, Development of a Simple-structured Pneumatic Robot Arm and its Control Using Low-cost Embedded Controller, Sciencedirect, Procedia Engineering, Volume 41, 2012, Pages 134-142 S Maeda, N Tsujiuchi, T Koizumi, M Sugiura and H Kojima, "Development and control of pneumatic robot arm for industrial fields," IECON 2011 - 37th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Melbourne, VIC, 2011, pp 86-91 G Carducci Mario, Massimo Foglia ,Angelo Gentile ,Nicola Ivan, Giannoccaro A Messina, “Pneumatic robotic arm controlled by on-off valves for automatic harvesting based on vision localization” ,January 2005 Swapnil Gurav, Chetan Bagul, Rahul Ramole, Pukhraj Patil, Prof Sneha Bire , “ Review on design and fabrication of pneumatic gripper for material handling”, Feb 2008 Milind R Shinde, V N Bhaiswar, B G Achmare ,“Designing a suitable robotic arm for loading and unloading of material on lathe machine using workspace simulation software” ,Jan-2016 10 S Premkumar,a, K.Surya Varman,b, R.Balamurugan, “Design and Implementation of multi handling Pick and Place Robotic Arm”, March 2016 11 Rakesh.N, Pradeep Kumar.A, Ajay.S, Design and Manufacturing of Low Cost Pneumatic Pick And Place Robot, International Journal of Scientific & Technology Research Volume 2, Issue 8, August 2013 12 M Kostadinović, M Stojčev, Z Bundalo and D Bundalo, 2010 ‘Simulation model of DC servo motor control,’ Proceedings of 14th Int Power Electronics and Motion Control Conf EPE-PEM, Ohrid, pp: T7-10 -T7-14 13 Wang Z., Chen Z., Zhang J 2012 ‘Servo Motor Position Control Based on DSP,’ In: Zhang T (eds) Mechanical Engineering and Technology Advances in Intelligent and Soft Computing, vol 125 Springer, Berlin, Heidelberg 14 M Md Kamal and N Mamat, 2009 ‘Controller design for servo motor,’ IEEE Symposium on Industrial Electronics & Applications, Kuala Lumpur, pp 926-929 15 Mạch vi điều khiển Arduino Mega: https://www.arduino.cc/