Giới thiệu một số hệ dẫn động hay dùng trong robot công nghiệp

MỤC LỤC I Tổng quan robot công nghiệp Khái niệm robot Lịch sử phát triển robot Cấu trúc robot Phân loại robot công nghiệp Kết cấu robot Ứng dụng robot cơng nghiệp II.Phân tích thơng số kỹ thuật robot Kết cấu robot Nguyên lí hoạt động Chọn modun để thiết kế robot III Tính tốn thiết kế Tính tốn động điều khiển mơ đun Tính tốn truyền động 2.1 Giới thiệu số hệ dẫn động hay dùng robot công nghiệp 2.2 Thiết kế dẫn động cho khâu 2.2.1 Chọn động 2.2.2 Thiết kế giảm tốc 2.2.3 Tính tốn thiết kế khớp nối trục 2.2.4 Tính chọn ổ bi download by : skknchat@gmail.com I Tổng quan robot công nghiệp Khái niệm robot Rôbot loại máy thực cơng việc cách tự động điều khiển máy tính vi mạch điện tử lập trình Robot tác nhân khí, nhân tạo, ảo, thường hệ thống khí-điện tử Robot cơng nghiệp tay máy vạn năng, hoạt động theo chương trình lập trình lại để hồn thành nâng cao hiệu hoàn thành nhiệm vụ khác công nghiệp, vận chuyển nguyên vật liệu, chi tiết, dụng cụ thiết bị chuyên dùng khác Robot công nghiệp máy tự động đặt cố định hay di động, bao gồm thiết bị thừa hành dạng tay máy có số bậc tự hoạt động thiết bị điều khiển theo chương trình, tái lập trình để hồn thành chức vận động điều khiển trình sản xuất Lịch sử phát triển robot Trên giới -Vào năm 1921 Thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng Séc (Czech) “Robota” có nghĩa cơng việc tạp dịch kịch -Năm 1950 Mỹ thành lập viện nghiên cứu -Đầu năm 1960 công ty AMF cho đời sản phẩm có tên gọi Versatran -Từ năm 1967, Anh, người ta bắt đầu nghiên cứu chế tạo IR -Từ năm 1968, Châu Á, Nhật bắt đầu nghiên cứu ứng dụng IR, năm 1970, Robot ý nhiều bắt đầu xuất nước Đức, Ý, Pháp download by : skknchat@gmail.com -Nhất vào năm 1990 số lượng Robot cơng nghiệp gia tăng với nhiều tính vượt bậc -Đến nay, giới có khoảng 200 cơng ty sản xuất IR Trong Mỹ Nhật chiếm đa số Tại Việt Nam Nghiên cứu phát triển Robot cơng nghiệp có bước tiến đáng kể 25 năm vừa qua nghiên động lực học Robot khoa khí, chế tạo máy trường đại học viện nghiên cứu quan tâm với nhiều sản phẩm ấn tượng trường quốc tế Trình độ phát triển robot ngày Robot ngày phát triển mạnh mẽ thành phần thiếu cách mạng cơng nghiệp tồn giới Hiện robot phát triển đến mức thay nhiều cơng việc người địi hỏi tính linh động thay hầu hết công việc người, chúng tự giao tiếp với người trí tuệ nhân tọa robot Sophia Cấu trúc robot Về mặt kết cấu, robot chế tạo khác biệt nhau, chúng xây dựng từ thành phần : (1) Tay máy (2) Nguồn cung cấp (3) Bộ điều khiển (4) Hệ thống cảm biến download by : skknchat@gmail.com - Tay máy : cấu khí gồm khâu, khớp Chúng hình thành cánh tay để tạo chuyển động bản, cổ tay tạo nên khéo léo, linh hoạt bàn tay để trực tiếp hoàn thành thao tác đối tượnphần liên kết khâu động gọi khớp động hay gọi trục Tay máy gọi cánh tay khí robot công nghiệp thông thường chuỗi động hở tạo thành từ nhiều khâu liên kết với nhờ khớp động Khâu cuối (hay khâu tác động cuối) tay máy thường có dạng tay gắp gắn dụng cụ công tác -Trung tâm điều khiển CPU chịu trách nhiệm quản lý thông tin nhớ, quản lý xuất nhập, xử lý thơng tin, tính tốn điều khiển đưa tín hiệu điều khiển cho phận chuyển đổi tín hiệu Ứng dụng CPU vào điều khiển khác nhà sản xuất -Cơ cấu chấp hành tạo chuyển động cho khâu tay máy Nguồn động lực cấu chấp hành động loại: điện, thuỷ lực, khí nén kết hợp chúng - Hệ thống cảm biến gồm sensor thiết bị chuyển đổi tín hiệu cần thiết khác Các robot cần hệ thống sensor để nhận biết trạng thái thân cấu robot sensor để nhận biết trạng thái môi trường Phân loại robot công nghiệp Phân loại theo kết cấu : download by : skknchat@gmail.com Theo kết cấu (hay theo hình học), người ta phân robot thành loại: đề các, trụ, cầu, SCARA, kiểu tay người dạng khác (xem hình từ 1.4 đến hình 1.9) Phân loại theo điều khiển : Có kiểu điều khiển robot: điểu khiển hở điều khiển kín Điều khiển hở, dùng truyền động bước (động điện động thủy lực, khí nén,… ) mà quãng đường góc dịch chuyển tỷ lệ với số xung điều khiển Kiểu điều khiển đơn giản, đạt độ xác thấp Điều khiển kín (hay điều khiển servo), sử dụng tín hiệu phản hồi vị trí để tãng độ xác điều khiển Có kiểu điều khiển servo: điều khiển điểm – điểm điều khiển theo đường (contour) download by : skknchat@gmail.com Với kiểu điều khiển điểm – điểm, phần công tác dịch chuyển từ điểm đến điểm theo đường thẳng với tốc độ cao (khơng làm việc) Nó làm việc điểm dừng Kiểu điều khiển dùng robot hàn điểm, vận chuyển, tán đinh, bắn đinh,… Điều khiển contour đảm bảo cho phần công tác dịch chuyển theo quỹ đạo bất kỳ, với tốc độ điều khiển Có thể gặp kiểu điểu khiển robot hàn hồ quang, phun sơn Phân loại theo ứng dụng : download by : skknchat@gmail.com Cách phân loại dựa vào ứng dụng robot Ví dụ, có robot cơng nghiệp, robot dùng nghiên cứu khoa học, robot dùng kỹ thuật vũ trụ, robot dùng quân sự,… Kết cấu robot download by : skknchat@gmail.com -Bậc tự tay máy :Thơng thường tay máy có bậc tự Số bậc tự hay bậc chuyển động tay máy số khả chuyển động độc lập khơng gian hoạt động Trong lĩnh vực robot học (robotic) người ta hay gọi khả chuyển động (có thể chuyển động thẳng; dọc theo song song với trục, chuyển động quay quanh trục) trục, tương ứng theo toạ độ suy rộng dùng để xác định vị trí trục khơng gian hoạt động Mỗi trục tay máy có cấu tác động cảm biến vị trí điều khiển xử lý riêng Thông qua khảo sát thực tế, người ta nhận thấy để nâng cao độ linh hoạt tay máy sử dụng công nghiệp, tay máy phải có số bậc chuyển động cao Tuy nhiên, số bậc chuyển động không nên Lý với bậc chuyển động, bố trí hợp lý, đủ để tạo khả chuyển động linh hoạt khâu tác động cuối nhằm tiếp cận đối tượng thao tác (nằm vùng khơng gian hoạt động nó) theo hướng Ngoài ra, số bậc tự nhiều sáu khơng kinh tế khó điều khiển kể tính bậc chuyển động chuyển động khơng ảnh hưởng đến vị trí, toạ độ tay máy -Hệ tọa độ robot: robot thường bao gồm nhiều khâu liên kết với qua khớp tạo thành xích động học xuất phát từ khâu đứng yên Hệ tọa độ gắn với khâu gọi hệ tọa độ bản, hệ tọa độ gắn với khâu động gọi hệ tọa độ suy rộng Trong thời điểm hoạt động, tọa độ suy rộng xác định cấu hình robot cách chuyển dịch dài chuyển dịch góc khớp tịnh tiến khớp quay Hệ tọa độ suy rộng gọi hệ tọa độ biến khớp -Trường làm việc robot: tồn thể tích qt khâu chấp hành cuối robot thực tất chuyển động Trường cơng tác bị ràng buộc thơng số hình học robot ràng buộc học khớp Ứng dụng robot công nghiệp Công nghệ robot ứng dụng vào lĩnh vực đời sống, xã hội, mang lại nhiều thay đổi mạnh mẽ cho kinh tế Để ứng dụng hiệu công nghệ rô-bốt, bắt nhịp với cách mạng công nghiệp (CMCN) 4.0, doanh nghiệp Việt Nam cần có chiến lược rõ ràng để mang lại hiệu sản xuất Trong CMCN 4.0 việc ứng dụng tự động hóa, trí tuệ nhân tạo vào sản xuất, kinh doanh xu hướng tất yếu nhằm tạo suất lao động cao Trên giới có nhiều nhà máy sử dụng toàn hệ thống dây chuyền sản xuất tự động hóa, đưa rơ-bốt vào thay sức lao động người, tạo sản phẩm tốt, độ xác cao Trong đó, Việt Nam hầu hết dây chuyền sản xuất chưa tự động hóa, sử dụng cơng nghệ cũ, đưa cơng nghệ thơng tin điều khiển, tự động hóa vào số cơng đoạn mức độ đơn giản Vì sản phẩm doanh nghiệp Việt Nam khó cạnh tranh với giới chất lượng hơn, không đồng bộ, giá thành cao số thay đổi nhận kết bước download by : skknchat@gmail.com đầu TS Hồng Việt Hồng, Phó Tổng Giám đốc Công ty cổ phần Viện máy dụng cụ công nghiệp cho biết, đơn vị nghiên cứu, thiết kế chế tạo thành công hệ thống máy đóng bao tự động cho Cơng ty Supe Phốt phát Hóa chất Lâm Thao, nhờ giúp giảm lượng nhân công đáng kể, suất cao nhiều lần Công nghệ thay cho hoạt động cơng nhân đóng bao tay giúp tăng mỹ quan sản phẩm, giảm lượng bụi phát tán mơi trường vị trí kẹp bao, gấp bao làm ảnh hưởng trực tiếp sức khỏe người lao động AI Phân tích thơng số kỹ thuật robot Kết cấu robot Robot gồm khâu khớp: Khâu cố định Khâu quay quanh trục thẳng đứng Khâu quay quanh trục nằm ngang vng góc với mặt phẳng chứa khâu Khâu quay quanh trục nằm ngang vng góc với mặt phẳng chứa khâu khớp quay khơng có khớp tịnh tiến Cấu trúc động học tay máy có thông số động học chọn bảng 2.1: download by : skknchat@gmail.com Bảng 2.1: d a1 a2 Số bậc tự robot: Bậc tự robot đặc trưng cho khả làm việc tự robot Được tính thơng qua cơng thức: f i f c f p f = ( n – k) + i Trong đó: f : Là bậc tự cấu :Là bậc tự không gian mà tay máy thực chuyển động n:Là số khớp động robot k : Là số khớp cấu trùng f i : Là số bậc tự khớp thứ i c : Là số ràng buộc trùng f fp : Là số bậc tự thừa Từ ta tính bậc tự robot là: f = 6.(3 – 3) + + + = Nguyên lý hoạt động robot Bảng Denavit – Hartenberg: a a Ta có ma trận biến đổi DH hệ trục tọa độ: a C C ] a2 S1 C2 A1= d + a2 S2 10 download by : skknchat@gmail.com i 90° 0 ... tốn truyền động 2.1 Giới thiệu số hệ dẫn động hay dung cơng nghiệp Có nhiều loại hộp giảm tốc sử dụng thiết kế robot công nghiệp, phụ thuộc vào yêu cầu kĩ thuật, mục đích ứng dụng robot ta chọn... dụng robot công nghiệp Công nghệ robot ứng dụng vào lĩnh vực đời sống, xã hội, mang lại nhiều thay đổi mạnh mẽ cho kinh tế Để ứng dụng hiệu công nghệ rô-bốt, bắt nhịp với cách mạng công nghiệp. .. máy có bậc tự Số bậc tự hay bậc chuyển động tay máy số khả chuyển động độc lập khơng gian hoạt động Trong lĩnh vực robot học (robotic) người ta hay gọi khả chuyển động (có thể chuyển động thẳng;