BÁO cáo học PHẦN THIẾT kế hệ THỐNG cơ điện tử đề tài thiết kế sản phẩm cơ điện tử robot scara 4 bậc tự do

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÁO CÁO HỌC PHẦN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Đề tài: Thiết kế sản phẩm điện tử “Robot scara bậc tự do” Giáo viên hướng dẫn: Ths Nhữ Quý Thơ Sinh viên thực hiện: Cao Tuấn Dũng 2019601449 Lê Văn Dũng 2019600909 Lê Văn Dũng 2019605797 Hà Nội – 2022 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM I Thơng tin chung Tên lớp: ME6061004 Tên nhóm: N05 Họ tên thành viên - Cao Tuấn Dũng - Lê Văn Dũng - Lê Văn Dũng Khóa: 14 MSV: 2019601449 MSV: 2019600909 MSV: 2019605797 II Nội dung học tập Tên chủ đề: Thiết kế sản phẩm điện tử: Robot scara bậc tự Hoạt động sinh viên Nội dung 1: Phân tích nhiệm vụ thiết kế - Thiết lập danh sách yêu cầu Nội dung 2: Thiết kế sơ - Xác định vấn đề - Thiết lập cấu trúc chức - Phát triển cấu trúc làm việc - Lựa chọn cấu trúc làm việc Nội dung 3: Thiết kế cụ thể - Xây dựng bước thiết kế cụ thể - Tích hợp hệ thống - Phác thảo sản phẩm phần mềm CAD và/hoặc vẽ phác Áp dụng cơng cụ hỗ trợ: Mơ hình hóa mơ phỏng, CAD, HIL,… để thiết kế sản phẩm Sản phẩm nghiên cứu : Báo cáo thu hoạch tập lớn III Nhiệm vụ học tập Hoàn thành tập lớn theo thời gian quy định (từ ngày 16/05/2022 đến ngày 13/06/2022) Báo cáo sản phẩm nghiên cứu theo chủ đề giao trước hội đồng đánh giá IV Học liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tài liệu học tập: Bài giảng môn học thiết kế hệ thống điện tử tài liệu tham khảo Phương tiện, nguyên liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án (nếu có): Máy tính KHOA/TRUNG TÂM Ts Nguyễn Anh Tú GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ths Nhữ Quý Thơ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Lời mở đầu Trong năm gần ngành Cơ Điện tử có bước phát triển vượt bậc, việc ứng dụng sản phẩm điện tử vào sản xuất ngày phổ biến giúp nâng cao suất lao động hạ giá thành sản phẩm Song song v ới q trình phát triển u cầu ngày cao độ xác, tin cậy, khả làm việc môi trường khắc nghiệt với thời gian dài hệ thống điện tử Vì việc nghiên cứu thiết kế hệ thống điện tử để đáp ứng yêu cầu việc làm cần thiết Sự phát triển hệ thống điện tử phát triển ngành kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển tự động hoá đạt nhiều tiến Học phần Thiết kế hệ thống Cơ Điện tử đưa vào giảng dạy với mục đích giúp sinh viên có kiến thức tư việc lập k ế ho ạch cơng vi ệc theo trình tự hợp lý để thiết kế hệ thống điện tử hoạt động ổn định, tối ưu hiệu Học phần rèn luyện cho sinh viên khả tư hệ thống, kỹ làm việc nhóm kiến thức nhiều mảng khác nhau, giúp ích cho học tập cơng việc sau Sau q trình học tập tự tìm hiểu học phần, nhóm sinh viên lựa chọn hoàn thành báo cáo tập lớn với đề tài: Thiết kế sản ph ẩm c ện t “Robot scara bậc tự do” Đây đề tài hay có tính ứng dụng cao kiến thức học đưa vào thực tiễn, đồng thời sở cho nghiên cứu sản phẩm sau sinh viên TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tổng quan Robot Scara bậc tự Thuật ngữ Scara đề xuất lần vào năm 1979 Nhật Bản, hoạt động nghiên cứu lắp ráp trường đại học Yamanashi Nó tên viết tắt Selective Compliance Assembly Robot Arm Dịch tiếng Việt có nghĩa “Cánh tay robot lắp ráp có chọn lọc” Hình mẫu ngun thủy Scara kiểu tay máy có cấu tạo đặc biệt Nó bao gồm khớp quay, khớp trượt khớp có trục song song với Các cấu trúc Scara cấu trúc nối tiếp Nghĩa động phải mang theo tất động khác sau Nếu Scara thiết kế theo đơi cánh tay động cố định có chức kéo theo, điều khiển động lại So với kết cấu theo phương thẳng đứng, kết cấu vững hơn, cứng Tuy nhiên so với phương ngang lại cứng vững Vùng làm việc Scara phần hình trụ rỗng, theo mô thức cử động tay thao tác người Cùng với tên gọi robot Scara, cịn gọi với nhiều tên gọi khác Scara song song (parallel scara robot) Robot Scara bậc phát triển từ tảng bao gồm có bậc tự Do có cấu tạo giống cánh tay người nên mang theo nhiều ưu điểm điểm bật: - Tốc độ - Độ xác tuyệt đối - Độ lặp lại Chính nên Robot Scara bậc tự loại robot cơng nghiệp mang tính ứng dụng cao Chuyển động tay máy Scara giúp có khả gắp đặt vật liệu hồn hảo Vì vậy, ứng dụng nhiều dây chuyền sản xuất có cơng đoạn cơng việc Hơn nữa, sử dụng cho cơng việc liên quan đến hàn xì xưởng khí chế tạo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Các thành phần Robot Scara Thành phần khí Một Robot Scara bậc tự bao gồm khâu khớp liên kết chặt chẽ với Các khâu Robot phải có khả chịu tải tốt, khớp phải có khả di chuyển linh hoạt để chuyển động Robot mượt mà Ngoài Robot sử dụng động Servo Step việc điều khiển đạt độ xác cao Hệ truyền động Robot sử dụng trục vít me, bánh đai để truyền chuyển động cách hiệu Thành phần điều khiển Các thành phần điều khiển có vai trị xác định vị trí, tính tốn đưa tín hiệu di chuyển thích hợp Robot chuyển động, ngồi cịn có hệ thống cảm biến giúp cho Robot di chuyển với góc độ xác TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Thiết kế sản phẩm Phân tích nhiệm vụ thiết kế Robot thiết kế mẫu Scara có bậc tự do, việc thiết kế phải rõ rang, rành mạch, với yêu cầu thể qua trình thiết lập danh sách yêu cầu Danh sách yêu cầu Danh sách yêu cầu cho Robot Scara 21/3/2022 bậc tự Thay D/W Yêu cầu đổi Hình dạng: D - Có bậc tự D - D - Bán kính vùng làm việc: 80 – 100 D Chịu trách nhiệm Cao Tuấn Dũng Chiều cao tổng thể: từ 70 - 100 cm cm D - Đường kính vật gắp D: – cm D - Chiều cao vật gắp H: – 10 cm - Khoảng cách làm việc theo phương dọc: 60 – 80 cm Động học: - Vận tốc khớp tịnh tiến: 0.2 – 0.3 Cao Tuấn Dũng m/s - Vận tốc khớp quay: 2,6 – 3,14 rad/s Khả chịu lực: D - Khả gắp khoảng tới Cao Tuấn Dũng kg D TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com - Khối lượng: 10 – 20 kg Năng lượng: D - Sử dụng dòng điện chiều Cao Tuấn Dũng chuyển đổi từ dòng xoay chiều 220V – 60 Hz D - Điện áp: 12 – 24 VDC D - Cường độ dòng điện: 10 – 20 A Vật liệu: D - Các khâu chế tạo từ vật liệu có Cao Tuấn Dũng khả chịu va đập tốt, chịu tải trọng lớn, lượng nhẹ D - Bộ truyền đai chế tạo từ vật liệu chịu ma sát lớn, bền bỉ Tín hiệu: D - Đầu vào: Các tín hiệu từ hệ thống D - Đầu ra: tín hiệu qua xử lý D - Bộ điều khiển: Vi xử lý D - Cảm biến: cảm biến đo tải trọng, Cao Tuấn Dũng vị trí góc, cơng tắc hành trình An tồn: D - Mơi trường vận hành thơng thống, Cao Tuấn Dũng khơng có vật cản phạm vi làm việc tay máy - Cảnh báo khối lượng lớn tải trọng tay gắp tối đa Kiểm tra chất lượng: D D D - Dung sai tay máy không Cao Tuấn Dũng 5% - Sai số công suất nhỏ 5% TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com D - Giới hạn bền: 350 – 600 N/mm2 - Giới hạn chảy: ≥ 360 N/mm2 - Độ xác lặp lại: 98% Lắp ráp: D - Thời gian lắp ráp từ – tuần D - Các linh kiện lắp vị trí D - Sau lắp ráp phải vận hành kiểm Cao Tuấn Dũng thử Vận hành: D - Robot vận hành êm không gây Cao Tuấn Dũng tiếng ồn lớn D - Động làm việc trơn tru không rung lắc gây ồn D - Truyền động đai làm việc ổn định, khơng bị trượt qua trình chuyển động D - Cảm biến hoạt động khác tay máy đến góc làm việc tối đa D D - Thao tác gắp thả xác vị trí Bảo trì: - Dễ dàng tháo lắp để vệ sinh thay Cao Tuấn Dũng D D - Thời gian lần bảo dưỡng từ tới tháng - Bảo quản nhiệt độ phịng Chi phí sản xuất: D - 1.500.000 – 3.000.000 VND Kế hoạch phát triển: Cao Tuấn Dũng Cao Tuấn TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com D - Nghiên cứu chế tạo vòng Dũng tháng Thiết kế sơ Xác định vấn đề Việc xác định vấn đề dựa theo bước Bước 2: loại bỏ sở thích cá nhân, bỏ qua yêu cầu không ảnh hưởng trực tiếp đến chức buộc cần thiết Hình dạng: - Có bậc tự - Chiều cao tổng thể: từ 70 - 100 cm - Bán kính vùng làm việc: 80 – 100 cm - Đường kính vật gắp D: – cm - Chiều cao vật gắp H: – 10 cm - Khoảng cách làm việc theo phương dọc: 60 – 80 cm Động học: - Vận tốc khớp tịnh tiến: 0.2 – 0.3 m/s - Vận tốc khớp quay: 2,6 – 3,14 rad/s Khả chịu lực: - Khả gắp khoảng tới kg - Khối lượng: 10 – 20 kg Năng lượng: - Sử dụng dòng điện chiều chuyển đổi từ dòng xoay chiều 220V – 60 Hz - Điện áp: 12 – 24 VDC - Cường độ dòng điện: 10 – 20 A Vật liệu: TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com - Các khâu chế tạo từ vật liệu có khả chịu va đập tốt, chịu tải trọng lớn, lượng nhẹ - Bộ truyền đai chế tạo từ vật liệu chịu ma sát lớn, bền bỉ Tín hiệu: - Đầu vào: Các tín hiệu từ hệ thống - Đầu ra: tín hiệu qua xử lý - Bộ điều khiển: Vi xử lý - Các cảm biến đo tải trọng, vị trí góc, nhiệt độ An tồn: - Mơi trường vận hành thơng thống, khơng có vật cản phạm vi làm việc tay máy - Cảnh báo khối lượng lớn kg Kiểm tra chất lượng: - Dung sai tay máy không 5% - Hiệu suất truyền đai từ 95 – 96 % - Sai số công suất nhỏ 5% - Giới hạn bền: 350 – 600 N/mm2 - Giới hạn chảy: ≥ 360 N/mm2 Vận hành: - Robot vận hành êm không gây tiếng ồn lớn - Động làm việc trơn tru không rung lắc gây ồn - Truyền động đai làm việc ổn định, khơng bị trượt qua trình chuyển động - Cảm biến hoạt động khác tay máy đến góc làm việc tối đa - Thao tác gắp thả xác vị trí Bước 3: chuyển liệu định lượng thành liệu định tính giảm chúng thành tuyên bố thiết yếu TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hình dạng: - Có bậc tự - Chiều cao tổng thể: từ 70 - 100 cm - Bán kính vùng làm việc: 80 – 100 cm - Đường kính vật gắp D: – cm - Chiều cao vật gắp H: – 10 cm - Khoảng cách làm việc theo phương dọc: 60 – 80 cm Động học: - Vận tốc khớp tịnh tiến: 0.2 – 0.3 m/s - Vận tốc khớp quay: 2,6 – 3,14 rad/s Khả chịu lực: - Khả gắp khoảng tới kg - Khối lượng: 10 – 20 kg Năng lượng: - Dòng điện chiều chuyển đổi từ dòng xoay chiều 220V – 60 Hz - Điện áp: 12 – 24 VDC - Cường độ dòng điện: 10 – A Vật liệu: - Các vật liệu có khả chịu va đập tốt, chịu tải trọng lớn, lượng nhẹ - Bộ truyền đai chế tạo từ vật liệu chịu ma sát lớn, bền bỉ Tín hiệu: - Đầu vào: Các tín hiệu từ hệ thống - Đầu ra: tín hiệu qua xử lý - Bộ điều khiển: Vi xử lý - Các cảm biến đo tải trọng, vị trí góc, nhiệt độ An toàn: TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com - Mơi trường vận hành thơng thống, khơng có vật cản phạm vi làm việc tay máy - Cảnh báo khối lượng lớn tải trọng tay gắp tối đa, nhiệt độ≥ 70° Kiểm tra chất lượng: - Dung sai tay máy không 5% - Hiệu suất truyền đai từ 95 – 96 % - Sai số công suất nhỏ 5% - Giới hạn bền: 350 – 600 N/mm2 - Giới hạn chảy: ≥ 360 N/mm2 Vận hành: - Robot vận hành êm không gây tiếng ồn lớn - Động làm việc trơn tru không rung lắc gây ồn - Truyền động đai làm việc ổn định, không bị trượt qua trình chuyển động - Cảm biến hoạt động khác tay máy đến góc làm việc tối đa - Thao tác gắp thả xác vị trí Bước 4: mức độ định khái quát lại kết bước trước Hình dạng: - Có bậc tự - Chiều cao tổng thể: từ 70 - 100 cm - Bán kính vùng làm việc: 80 – 100 cm - Đường kính vật gắp D: – cm - Chiều cao vật gắp H: – 10 cm - Khoảng cách làm việc theo phương dọc: 60 – 80 cm Động học: - Vận tốc khớp tịnh tiến: 0.2 – 0.3 m/s - Vận tốc khớp quay: 2,6 – 3,14 rad/s TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Khả chịu lực: - Khả gắp khoảng tới kg - Khối lượng: 10 – 20 kg Năng lượng: - Dòng điện chiều chuyển đổi từ dòng xoay chiều 220V – 60 Hz - Điện áp: 12 – 24 VDC - Cường độ dòng điện: 10 – 20 A Vật liệu: - Các vật liệu có khả chịu va đập tốt, chịu tải trọng lớn, lượng nhẹ - Bộ truyền đai chế tạo từ vật liệu chịu ma sát lớn, bền bỉ Tín hiệu: - Đầu vào: Các tín hiệu từ hệ thống - Đầu ra: tín hiệu qua xử lý - Bộ điều khiển: Vi xử lý - Các cảm biến đo tải trọng, vị trí góc, nhiệt độ An tồn: - Mơi trường vận hành thơng thống, khơng có vật cản phạm vi làm việc tay máy - Cảnh báo khối lượng lớn tải trọng tay gắp tối đa Kiểm tra chất lượng: - Dung sai tay máy không 5% - Hiệu suất truyền đai từ 95 – 96 % - Sai số công suất nhỏ 5% - Giới hạn bền: 350 – 600 N/mm2 - Giới hạn chảy: ≥ 360 N/mm2 Vận hành: TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com - Robot vận hành êm không gây tiếng ồn lớn - Động làm việc trơn tru không rung lắc gây ồn - Truyền động đai làm việc ổn định, khơng bị trượt qua trình chuyển động - Cảm biến hoạt động khác tay máy đến góc làm việc tối đa - Thao tác gắp thả xác vị trí Bước 5: hình thành vấn đề thuật ngữ trung lập giải pháp - Thiết kế Robot dạng Scara có bậc tự TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Thiết lập cấu trúc chức a) Cấu trúc tổng thể Chức tổng thể Robo Scara bậc TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ... trình học tập tự tìm hiểu học phần, nhóm sinh viên lựa chọn hoàn thành báo cáo tập lớn với đề tài: Thiết kế sản ph ẩm c ện t ? ?Robot scara bậc tự do? ?? Đây đề tài hay có tính ứng dụng cao kiến thức học. .. làm cần thiết Sự phát triển hệ thống điện tử phát triển ngành kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển tự động hoá đạt nhiều tiến Học phần Thiết kế hệ thống Cơ Điện tử đưa... 201960 144 9 MSV: 2019600909 MSV: 2019605797 II Nội dung học tập Tên chủ đề: Thiết kế sản phẩm điện tử: Robot scara bậc tự Hoạt động sinh viên Nội dung 1: Phân tích nhiệm vụ thiết kế - Thiết lập