ĐỒ ÁN CÁNH TAY ROBOT 3 BẬC TỰ DO

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG MỤC LỤC ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU 1 PHẦN Ý TƯỞNG MỞ ĐẦU 2 1 Lý do chọn đề tài 2 2 Tầm quan trọng của đề tài Error Bookmark not defined 3 Giới hạn của đề tài 3 4 Mục đích nghiên cứu 3 5 Tóm tắt đề tài 3 6 Phương pháp nghiên cứu 4 7 Kế hoạch nghiên cứu 4 PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ROBOT 1 1 Lịch sử phát triển Robot 5 1 2 Các ứng dụng của Robot 7 1 3 Mộ số lĩnh vực ứng dụng 8 1 4 Các khái niệm về Robot – Robot công nghiệp 9 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ PIC 2 1 Giớ.

MỤC LỤC ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU PHẦN Ý TƯỞNG/ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài 2 Tầm quan trọng đề tài Error! Bookmark not defined Giới hạn đề tài Mục đích nghiên cứu Tóm tắt đề tài Phương pháp nghiên cứu Kế hoạch nghiên cứu PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT 1.1 Lịch sử phát triển Robot 1.2 Các ứng dụng Robot 1.3 Mộ số lĩnh vực ứng dụng 1.4 Các khái niệm Robot – Robot công nghiệp CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PIC 2.1 Giới thiệu vi điều khiển pic 12 2.2 Các dòng pic cách lựa chọn 12 2.3 Giới thiệu PIC16F887 13 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG TRÌNH MPLAB IDE Giới thiệu 17 Cài đặt MPLAB IDE 17 Cài đặt compiler MPLAB C18 19 Giới thiệu pickit 21 CHƯƠNG 4: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ RC SERVO Giới thiệu rc servo 22 Giải thuật 27 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG Cơ cấu chấp hành thực tế đề tài 28 Giới thiệu điều khiển trung tâm 32 Giới thiệu nguồn ATX 41 CHƯƠNG 6: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN Giải thuật chip master 44 Giải thuật chips slave 46 Chương trình điều khiển 47 CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ kết luận 56 kiến nghị 56 Danh muc tài iệu tham khảo 56 ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MƠ HÌNH CÁNH TAY ROBOT BẬC TỰ DO GẤP SẢN PHẨM SỬ DỤNG PIC 16F887 Mô tả sản phẩm dự kiến: PHẦN Ý TƯỞNG/ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Sự phát triển khoa học kỹ thuật ngày nhanh góp phần nâng cao suất lao động Đặt biệt đời phát triển công nghệ chế tạo Robot nhằm tạo tự động hóa q trình sản xuất giảm sức lao động chân tay người lao động Đối với nước ngồi Robot nghiên cứu chế tạo để ứng dụng vào sản suất đả có từ trước Riêng nước ta lĩnh vực mẽ Tuy có đầu tư để nghiên cứu cịn hạn chế ,có thể dùng mơ hình cánh tay máy để phục vụ trực tiếp cho công việc giảng dạy trường nhằm giúp cho sinh viên hiểu rỏ lý thuyết, tạo điều kiện cho việc dạy học sinh động Bức xúc trước nhu cầu tìm hiểu tay máy cơng nghiệp từ thân người yêu thích lĩnh vực này, nhóm bắt tay vào việc thực nghiên cứu đề tài: “THIẾT KẾ MÔ HÌNH CÁNH TAY ROBOT BẬC TỰ DO GẤP SẢN PHẨM SỬ DỤNG PIC 16F887” Tầm quan trọng đề tài Ở Việt Nam nói chung cơng nghệ chế tạo tay máy chậm phát triển, vẩn chưa có nhà máy có khả chế tạo phận cấu thành tay máy đạt tiêu chuẩn quốc tế Tận dụng vật liệu có sẳn để gia cơng chi tiết khí linh kiện , thiết bị điện có sẳn nước ngòai sản suất để thiết kế thành sản phẩm cụ thể trước hết ứng dụng làm phương tiện giảng dạy trường học từ phát triển cao để ứng dụng vào sản suất hướng đắng kỹ sư Việt Nam Đề tài : “THIẾT KẾ MƠ HÌNH CÁNH TAY ROBOT BẬC TỰ DO GẤP SẢN PHẨM SỬ DỤNG PIC 16F887” khơng nằm ngồi nhận định Điều quan trọng hết vấn đề liên quan đến cấu tạo, nguyên lý hoạt động tay máy phần lý thuyết hoạt động xảy bên vi xử lí giới thiệu đề tài Nó nguồn thơng tin hửu ích cho muốn tìm hiểu lĩnh vực giới hạn đề tài Tay máy đa dạng nguồn gốc chủng loại lần đầu thực nghiên cứu đề tài: “THIẾT KẾ MƠ HÌNH CÁNH TAY ROBOT BẬC TỰ DO GẤP SẢN PHẨM SỬ DỤNG PIC 16F887” điều kiện: • Thời gian thực đề tài tuần • Kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều • Tài liệu vi xử lí tay máy cịn Vì nhóm thực nghiên cứu đề tài với đặc điểm sau đây: • Thiết kế mạch cánh tay robot bậc tự • Thiết kế mạch điều khiển cánh tay máy ( robot) • Lập trình ngơn ngữ C với vi xử lí microchip “PIC 16F887” • Xây dựng gải thuật chương trình tiêu biểu Mục đích nghiên cứu Thực đề tài “THIẾT KẾ MƠ HÌNH CÁNH TAY ROBOT BẬC TỰ DO GẤP SẢN PHẨM SỬ DỤNG PIC 16F887” công việc để người thực đề tài nghiên cứu kỹ khái niệm mơ hình, ngun lý làm việc tập lệnh vi xử lí Sản phẩm đề tài trước hết ứng dụng vào phương tiện giảng dạy trường phát triển rộng, sâu ứng dụng vào thực tế sản xuất công nghiệp,và đặc biệt cung cấp nhìn tổng qt vi xử lí tay máy cơng nghiệp Tóm tắt đề tài Qua tuần thực nghiên cứu đề tài, tập đồ án hòan tất Những vấn đề nẩy sinh trình thực đề tài.Những vấn đề khơng động lực kích thích niềm say mê q trình nghiên cứu mà cịn thách thức khả cuả thân thành viên nhóm nghiên cứu Nội dung cuả đề tài hình thành từ vấn đề giải cách hợp lí Các vấn đề đề tài giải trình bày từ tổng quát đến cụ thể.Trong vấn đề ,các tình giải quuyết theo bước Đề tài bao gồm chương trình bày vấn đề trọng tâm cốt lõi tập trung vào chương 3,4 Trong chương khái niệm kiến thức tay máy trình bày ,và chương cấu trúc mạch điều khiển giới thiệu Mô hình cấu trúc mạch triển khai thành mạch điện cụ thể Cách sử dụng linh kiện, thiết bị cấu trúc nên mạch điều khiển đề cập bao gồm nội dung cần thiết phục vụ trực tiếp cho đề tài việc tính tốn,chọn linh kiện mạch công suất quan trọng trình thực thi đề tài Cánh tay máy khơng hoạt động khơng có chương trình điều khiển xây dựng chương Các bước chuẩn bị thi công mạch thao tác cần thiết để điều khiển cánh tay robot trình bày chương Phương pháp nghiên cứu ➢ Phương pháp đọc nghiên cứu tài liệu: Chủ yếu tài liệu có kiến thức liên hệ đến kỹ thuật số, kỹ thuật điện tử, ngoại vi vi xử lý microchip, cánh tay robot, ARM, phân tích cơng trình liên hệ ➢ Phương pháp thực nghiệm: Thiết Kế board lập trình cho chạy thử nghiệm ➢ Phương pháp quan sát ➢ Phương pháp hỏi chuyên gia Kế hoạch nghiên cứu TT Nội dung công việc Thời gian 1 tuần Tham khảo tài liệu Chuẩn bị nguyên vật liệu Thi cơng phần cứng Thi cơng phần mềm Kinh phí nguồn kinh phí 3.000.000đvn tuần 200.000đvn 100.000đvn Chạy thử nghiệm ngày Khắc phục sai xót tuần 200.000đvn Viết báo cáo đề tài ngày 50.000đvn Người phối hợp Sản phẩm mong đợi Chương trình điều khiên cho tồn mạch điện Hoàn thành sản phẩm thử nghiệm Hoàn thiện sản phẩm Hoàn thành báo cáo đề tài Chương TỔNG QUAN VỀ ROBOT 1.1 Lịch sử phát triển Robot Khái niệm Robot đời vào ngày 09/10/1922 NewYork, nhà soạn kịch người Tiệp Kh Karen Kapek tưởng tượng cổ máy hoạt động cách tự động, niềm mơ ước người lúc Từ ý tưởng thiết kế, chế tạo Robot thúc người Đến năm 1948, phịng thí nghiệm quốc gia Argonne, Goertz chế tạo thành công tay máy đôi (master-slave manipulator) Đến năm 1954, Goertz chế tạo tay máy đôi sử dụng động servo nhận biết lực tác động lên khâu cuối Năm 1956 hãng Generall Mills chế tạo tay máy hoạt động việc thám hiểm dại dương Năm 1968 R.S Mosher, General Electric chế tạo cỗ máy biết chân Hệ thống vận hành động đốt chân vận hành hệ thống servo thủy lực Năm 1969, đại học Stanford thiết kế Robot tự hành nhờ nhận dạng hình ảnh Hình 1.1 Năm 1970 người chế tạo Robot tự hành Lunokohod,thám hiểm bề mặt mặt trăng Trong giai đoạn này, nhiều nước khác tiến hành công tác nghiên cứu tương tự, tạo Robot điều khiển máy tính có lắp đặt loại cảm biến thiết bị giao tiếp người máy Theo tiến khoa học kỹ thuật, Robot ngày chế tạo nhỏ gọn hơn, thực nhiều chức hơn, thông minh Một lĩnh vực nhiều nước quan tâm Robot tự hành, chuyển động chúng ngày đa dạng, bắt chước chuyển động chân người hay lồi động vật : bị sát, động vật chân, … Và loại xe Robot (robocar) nhanh chóng ứng dụng rộng rãi hệ thống sản xuất tự động linh hoạt (FMS) Hình 1.2 Robot hàn điểm Hình 1.3 Robot phẫu thuật Từ trở người liên tục nghiên cứu phát triển Robot để ứng dụng qt trình tự động hố sản xuất để tăng hiệu kinh doanh Ngoài Robot sử dụng thay cho người công việc môi trường độc hại, khắc nghiệt, … Hiện nay, phân biệt loại Robot hai mảng : Các loại robot cơng nghiệp (cánh tay máy) loại robot di động (mobile robot) Mỗi loại có ứng dụng đặc tính khác Ngồi ra, loại robot cơng nghiệp phân chia dựa vào cấu tạo động học : Robot nối tiếp (series robot) robot song song (parallel robot) Hình 1.3.robot song song (parallel robot) 1.2 Các ứng dụng Robot Các loại Robot tham gia vào qui trình sản xuất đời sống sinh hoạt người, nhằm nâng cao suất lao động dây chuyền công nghệ, giảm giá thành sản phẩm, cao chất lượng khả cạnh tranh sản phẩm tạo Robot thay người làm việc ổn định thao tác đơn giản hợp lý, đồng thời có khả thay đổi cơng việc để thích nghi với thay đổi qui trình cơng nghệ Sự thay hợp lý robot cịn góp phần giảm giá thành sản phẩm, tiết kiệm nhân công nước mà nguồn nhân cơng chi phí cao : Nhật Bản, nước Tây Âu, Hoa Kỳ… Tất nhiên nguồn lượng từ robot lớn, có nhu cầu tăng suất cần có hỗ trợ chúng thay sức lao động người Chúng làm cơng việc đơn giản dễ nhầm lẫn nhàm chán Robot có khả nghe siêu âm, cảm nhận từ trường Bên cạnh đó, ưu điểm bậc robot mơi trường làm việc Chúng thay người làm việc môi trường độc hại, ẩm ướt, bụi bặm hay nguy hiểm Ở nơi nhà máy hố chất, nhà máy phóng xạ, lòng đại dương, hay hành tinh khác … việc ứng dụng robot để cải thiện điều kiện làm việc hữu dụng 1.3 Mộ số lĩnh vực ứng dụng a Ứng dụng lĩnh vực sản xuất khí Trong lĩnh vực khí, robot ứng dụng phổ biến nhờ khả hoạt động xác tính linh hoạt cao Các loại robot hàn ứng dụng quan trọng nhà máy sản xuất ôtô, sản xuất loại vỏ bọc khí… Hình 1.4 Robot hàn cơng nghệ sản xuất khí Ngồi người ta cịn sử dụng robot phục vụ cho công nghệ đúc, mơi trường nóng bức, bụi bặm thao tác đồi hỏi độ tin cậy b Ứng dụng lĩnh vực gia công lắp ráp Các thao tác thường tự động hoá robot gia cơng xác mức độ tin cậy cao Hình 1.5 Robot sử dụng cơng đoạn lắp ráp ôtô Chức khối : (1) Bảo vệ nguồn tải bị sét đánh, điện áp vào tăng đột ngột Lọc, loại bỏ giảm thiểu xung nhiễu công nghiệp thông qua nguồn AC vào mạch nguồn ATX, nhiễu khơng loại bỏ gây cháy nổ mạch nguồn, tải, giảm độ ổn định tải làm việc (2) Ngắt mở theo xung kích thích, nhằm tạo dịng điện khơng liên tục biến áp để lợi dụng tượng cảm ứng điện từ tạo điện áp cảm ứng thứ cấp (3) Là tải cơng suất chính, tạo điện áp thứ cấp, đồng thời cách ly khối sơ/thứ cấp để loại bỏ mass (điện áp cao) sơ cấp bảo vệ tải người sử dụng (4) Là mạch nghịch lưu cơng suất nhỏ, dùng dao động riêng blocking (5) Là tải công suất cấp trước, nhằm tạo điện áp cấp trước gồm mức : 5V, 1216V cung cấp cho dao động, PS-ON, STB khuyếch đại kích thích (6) Nắn, lọc, ổn áp đưa điện áp chiều standby (7) Là mạch dao động RC nhằm tạo xung vng có tần số cố định (các nguồn đời cũ có tần số 13KHz, nguồn đời 19KHz) Xung gửi tới điều khiển cơng suất đóng/mở Xung từ dao động có độ rộng xung (tx) biến đổi theo điện áp ra, điện áp cao thiết kế độ rộng xung giảm xuống Ngược lại, điện áp giảm thấp thiết kế độ rộng xung tăng lên Vì IC thực dao động có tên PWM (Pulse Wide Modulation – điều khiển độ rộng xung) (8) Khuyếch đại tăng cường biên độ xung điều khiển Đầu vào mạch xung vng từ mạch dao động (9) Là tải mạch khuyếch đại dao động kích thích với mục đích ghép xung kích thích sang cơng suất chính, đồng thời khơng làm cách ly phần sơ cấp, thứ cấp (10) Bao gồm mạch nắn, lọc, ổn áp Đầu vào điện áp xoay chiều lấy từ biến áp công suất chính, đầu mức áp chiều ỏn định đưa đến jack ATX (11) Mạch hồi tiếp ổn định điện áp ngắt dao động điện áp lớn, ngắt dao động có chập tải để bảo vệ mạch nguồn bảo vệ tải (12) Mạch khuyếch đại thuật toán, hoạt động sau máy bật, tạo điện áp PG, thời điểm xuất PG trễ điện áp khoảng 0.2-0.5 giây, nhằm chờ cho điện áp ổn định PG đưa vào main kích thích tất mạch main bắt đầu hoạt động thời điểm (đồng thời điểm gốc) 42 Giá trị áp tương ứng với màu dây: Bộ nguồn nhóm chế lại thành nguồn cấp cho board mạch cpu động RC SERVO Lưu ý : “Hướng dẩn cách chế lại nguồn hướng dẩn cụ thể đĩa kèm theo đề tài này” 43 Chương LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 1) Giải thuật chip master START KHỞI TẠO I/O KHỞI TẠO TIMER KHỞI TẠO NGẮT NHẬN TÍN HIỆU TỪ CẢM BIẾN MASTER XỬ LÝ RC0=1 XUẤT TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN KHỚP CỔ TAY DELAY 20MS 44 RC0=0 XUẤT TÍN HIỆU CHO SLAVE KHỚP GẤP DELAY 15MS XUẤT TÍN HIỆU CHO SLAVE KHỚP VAI DELAY 15MS RESET VỀ CENTER 45 2) Giải thuật chip SLAVE START KHỞI TẠO I/O KHỞI TẠO TIMER KHỞI TẠO NGẮT NHẬN TÍN HIỆU TỪ CHIP MASTER RC0=0 SLAVE XỬ LÝ RC0=1 XUẤT TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN KHỚP DELAY 15MS 46 3) Chương trình điều khiển a chương trình cho chip master #include CONFIG (INTIO & WDTDIS & PWRTEN & MCLREN & UNPROTECT & DUNPROTECT& BORDIS & IESODIS & FCMDIS & LVPDIS); #define _XTAL_FREQ 20000000 /* Hardware number*/ #define CENTER 17 #define c_sp RA0 // Prototype declaration unsigned char TURN =0; unsigned int n = 0; void main() { /* initialize */ //I/O PORT ANSEL=ANSELH=0; TRISA=0X01; TRISC=0X0; //initialize TM0 T0CS=0; PSA=0; PS2=0; PS1=0; PS0=0; TMR0=245; T0IE=1; T0IF=0; GIE=1; //initialize VAL START TURN=CENTER-6;//DC servo (0 do) 47 RA1=0; RA2=0; delay_ms(10); while(1) { if(c_sp ==1) { delay_ms(15); // B1 TURN=CENTER+1; RA1=0; RA2=0; delay_ms(15); // B2 -RA2=1; delay_ms(20); // B3 -TURN=CENTER-6; delay_ms(20); //B4 -RA1=1; delay_ms(35); //B5 TURN=CENTER-1; delay_ms(20); //B6 -RA2=0; delay_ms(10); //B7 -TURN=CENTER-6; delay_ms(15); //B8 48 RA1=0; delay_ms(20); } else if(c_sp ==0) { TURN=CENTER-6; RA1=0; RA2=0; } } } /* control RC Servo */ void interrupt isr() { if(T0IE&T0IF) { n++; if(n==300) { n=0; } if(n