TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN KỸ THUẬT ROBOT ROBOT ABB 910 SC NHÓM 5 Ngành Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Chuyên ngành Tự động hóa Công nghiệp Giảng viên hướng dẫn PGS TS Nguyễn Phạm Th.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN KỸ THUẬT ROBOT ROBOT ABB 910 SC NHÓM Ngành Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Chuyên ngành Tự động hóa Cơng nghiệp Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phạm Thục Anh Bộ mơn: Viện: Tự Động Hóa Cơng Nghiệp Viện Điện HÀ NỘI, 7/2022 DANH SÁCH THÀNH VIÊN Ngơ Minh Quang Phạm Thế Tiệp Đỗ Hồng Minh Phan Thanh Hải Phạm Minh Quang Đào Quốc Trung Ngô Văn Qn Nguyễn Văn Hồn Vũ Trí Cơng Bùi Đức Tn 20181713 20181784 20181645 20181456 20181714 20181793 20181703 20181482 20181365 20181812 ĐỀ TÀI Giới thiệu Robot nhóm nghiên cứu, ứng dụng cơng nghiệp, kết cấu khí, thơng số kỹ thuật u cầu có hình ảnh clip hoạt động Tính tốn động học thuận vị trí Robot Xây dựng chương trình phần mềm MatLab để nhập liệu, hiển thị kết Tính tốn ma trận Jacoby (thơng qua J H) viêt chương trình MatLab Tính tốn động học đảo vị trí Robot Thiết kế quỹ đạo chuyển động cho khớp Robot theo quỹ đạo dạng bậc Xây dựng mơ hình động lực học cho đối tượng ToolBox Simscape/MatLab MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG .1 1.1 1.2 Giới thiệu chung 1.1.1 Tổng quan 1.1.2 Các đặc trưng IRB 910SC Các thông số kĩ thuật .2 1.2.1 Cấu hình 1.2.2 Các thông số kĩ thuật: .3 1.2.3 Vùng làm việc CHƯƠNG ĐỘNG HỌC THUẬN 2.1 Xác định số khớp hệ trục tọa độ 2.2 H Xác định thông số động học robot scara irb 910sc thông qua bảng D9 2.3 Các ma trận Ai robot SCARA IRB 910SC 2.4 Tính tốn ma trận xác định vị trí hướng khâu tác động cuối 10 CHƯƠNG MA TRẬN JACOBY .12 3.1 Xác định ma trận T i 12 3.2 Xác định ma trận JH 12 3.3 Tính ma trận Jacobi .13 CHƯƠNG ĐỘNG HỌC ĐẢO 15 4.1 Phương Pháp Xác Định Giá Trị Biến Khớp 15 4.2 Chương trình Matlab .17 CHƯƠNG THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CHO CÁC KHỚP CỦA ROBOT THEO DẠNG BẬC .19 5.1 Thiết kế quỹ đạo dạng bậc 19 5.2 Thực quỹ đạo MATLAB 19 CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung Hình 1.1 Robot Scara IRB 910SC 1.1.1 Tổng quan IRB 910SC ABB robot SCARA dạng cánh tay, có khả hoạt động vùng với chân đế cố định Robot lý tưởng cho công việc lắp ráp phận nhỏ, xử lý nguyên liệu hay kiểm tra sản phẩm 1.1.2 Các đặc trưng IRB 910SC 1.1.2.1 Các biến thể IRB 910SC có biến thể: IRB 910SC –3/0.45, IRB 910SC – 3/0.55m IRB 910SC – 3/0.65 Cấu trúc biến thể giống nhau, khác độ dài nối tầm với 450 mm, 550 mm 650 mm 1.1.2.2 Các thị trường hướng đến: - 3C: + Lắp ráp kiểm tra chip tùy chỉnh, kiểm tra bảng tự động, lắp ráp linh kiện điện tử hàng không vũ trụ + Kiểm tra bảng mạch PC, tự động làm thành phần bảng mạch - Đóng gói thực phẩm: + Đóng gói thịt, đóng gói bim bim, cắt dán hộp, đóng gói thành phần nhựa 1.1.2.3 Các ứng dụng - Lắp ráp thành phần nhỏ: + Lắp vít + Gắn thêm thành phần + Lắp ráp, tháo - Xử lý nguyên liệu: + Lấy đặt sang vị trí khác + Xử lý phần nhỏ + Sắp xếp - Kiểm tra + Kiểm tra sản phẩm + Chạy thử + Kiểm sốt chất lượng 1.2 Các thơng số kĩ thuật 1.2.1 Cấu hình Vị trí A Trục Trục Khớp Quay B C D 1.2.2 Trục Trục Trục Quay Quay Tịnh tiến Các thông số kĩ thuật: - IRB 910SC có phiên gắn mặt mặt phẳng Loại robot IRB 910SC3/0.45 IRB 910SC3/0.55 IRB 910SC3/0.65 - Kích thước: Khả mảng tải định mức kg Khả mang tải tối đa kg Tầm với Trọng lượng 0.45 m 24.5 kg kg kg 0.55 m 25 kg kg kg 0.65 m 25.5 kg Kí hiệu L A B Mô tả Độ dài cánh tay phía Chiều dài tối đa Khoảng di chuyển theo phương Z IRB 910SC3/0.45 Biến thể IRB 910SC3/0.55 IRB 910SC3/0.65 200 mm 300 mm 400 mm 620 mm 620 mm 620 mm 180 mm 180 mm 180 mm - Hiệu suất độ xác Chuyển động Trục quay Trục quay Trục tịnh tiến Trục quay IRB 910SC Vùng làm việc ±140 deg ±150 deg 180 mm ±400 deg Tốc độ tối đa 415 deg/s 659 deg/s 1.02m/s 2400 deg/s Hiệu suất IRB 910SC-3/0.45 IRB 910SC-3/0.55 IRB 910SC-3/0.65 Chu kỳ nhặt kg 0.370 0.380 0.385 (s) Vận tốc tối đa (m/ 6.2 6.9 7.6 s) Gia tốc tối đa 65 60 55 (m/s^2) Lực trục (N) 250 250 250 Khả lặp lại vị trí Trục Trục ±0.015 ±0.015 ±0.015 (mm) Trục (mm) ±0.01 ±0.01 ±0.01 Trục (deg) ±0.005 ±0.005 ±0.005 - Các thơng số khác: + Kích thước chân đế: 160mm ×160mm + Đường kính trục: 20mm + Vị trí lắp đặt: mặt bàn + Bộ điều khiển: IRC Compact + Nguồn cấp: 200-600V, 50/60Hz + Tiêu thụ điện năng: 200W 1.2.3 Vùng làm việc CHƯƠNG ĐỘNG HỌC ĐẢO 4.1 Phương Pháp Xác Định Giá Trị Biến Khớp Bài toán động học ngược vị trí tốn với đầu vào hướng vị trí khâu tác động cuối ta xác định biến khớp tương ứng robot Với robot IRB 910SC hướng vị trí khâu tác động cuối thể ma trận T 04: nx ox ax n o a Ta có ma trận T 04 = ny o y ay z z z 0 px py pz [ ] Để xác định ngược lại biến khớp ta tiến hành đồng thức ma trận T 04 với ma trận xác định hướng vị trí khâu tác động cuối có phần trước: T 04= A A2 A A c (θ1 +θ2−θ ) s(θ 1+θ 2−θ 4) T 04= 0 [ s (θ1 +θ2−θ ) l c (θ1 +θ2 )+ l c (θ1 ) −c(θ 1+θ 2−θ 4) l s (θ1 +θ2 )+ l s(θ 1) −1 −d 0 ] Có: Biến d xác định bởi: d 3=−p z Lại có: { p x =l c ( θ 1+ θ2 ) +l c ( θ1 ) p y =l s ( θ1 +θ2 ) +l s ( θ ) → p 2x + p2y =l 22 +l 21 +2l l c θ2→ c θ 2= p2x + p 2y −l 21−l 22 l1 l2 Xác định giá trị θ2 theo: θ2= ATAN 2(s θ , c θ2 ) Trong đó: √ s θ2=± 1−( c θ2 ) Từ dễ dạng xác định giá trị θ1 +θ2 : θ1 +θ2 =ATAN Ngoải ra: ( p y −l s θ1 p x −l c θ p y −l s θ p x −l c θ1 , → θ1= ATAN , −θ l2 l2 l2 l2 ) ( ) c ( θ 1+ θ2−θ )=nx s ( θ1 +θ2−θ )=n y { → θ1+ θ2−θ 4= ATAN ( n y , n x )→ θ4 =θ1 +θ2− ATAN ( n y , n x ) Các phép tốn hồn tồn giải thích phương pháp hình học: Do cấu tao chuyển động robot IRB 910SC khơng q phức tạp, biểu diễn hướng vị trí khâu tác động cuối hệ trục toạ độ cố định hình vẽ, ta dễ dạng xác định biến khớp d 3=−p z ; mặt phẳng chứa trục x y có: Từ hình có: { p x =l c ( θ 1+ θ2 ) +l c ( θ1 ) p y =l s ( θ1 +θ2 ) +l s ( θ ) Để xác định góc trục x so với x ứng với giá trị θ1 +θ2 −θ4 ta xác định góc tạo n4 , x ⃗ n0 , x vecto đơn vị trục x x vector ⃗ n4 , x =nx ⃗ n0 , x + n y ⃗ n0 , y ta xác định được: Mà ⃗ θ1 +θ2 −θ4 =ATAN ( n y , nx ) Các phép tốn hồn tồn giống phép tốn xác định từ ma trận hướng vị trí khâu tác động cuối 4.2 Chương trình Matlab %Tham so robot l1 = 200; l2 = 250; %ma tran huong va vi tri khau tac dong cuoi nx = 0.5; ox = sqrt(3)/2; ax = 0; px = 225; ny = sqrt(3)/2; oy = -0.5; ay = 0; py = 450*sqrt(3)/2; nz = 0; oz =0; az = -1; pz = 50; Tf=[nx ox ny oy nz oz 0 ax px; ay py; az pz; 1]; %Tinh dong hoc dao ... hay kiểm tra sản phẩm 1.1.2 Các đặc trưng IRB 91 0SC 1.1.2.1 Các biến thể IRB 91 0SC có biến thể: IRB 91 0SC –3/0.45, IRB 91 0SC – 3/0.55m IRB 91 0SC – 3/0.65 Cấu trúc biến thể giống nhau, khác độ... Trục Quay Quay Tịnh tiến Các thông số kĩ thuật: - IRB 91 0SC có phiên gắn mặt mặt phẳng Loại robot IRB 91 0SC3 /0.45 IRB 91 0SC3 /0.55 IRB 91 0SC3 /0.65 - Kích thước: Khả mảng tải định mức kg Khả mang... khớp hệ trục tọa độ 2.2 H Xác định thông số động học robot scara irb 91 0sc thông qua bảng D9 2.3 Các ma trận Ai robot SCARA IRB 91 0SC 2.4 Tính tốn ma trận xác định vị trí hướng khâu tác