TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN Thành viên tham gia MSSV Vũ Tuấn Phương 20181698 Phạm Đức Long 20181621 Bùi Đức Tâm 20181742 Nguyễn Mạnh Linh 20181578 Nguyễn Huy Hoàng 20181490 Phạm Văn Long.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN ROBOT SCARA Thành viên tham gia MSSV Vũ Tuấn Phương 20181698 Phạm Đức Long 20181621 Bùi Đức Tâm 20181742 Nguyễn Mạnh Linh 20181578 Nguyễn Huy Hoàng 20181490 Phạm Văn Long 20181624 Hoàng Văn Quyền 20181722 Nguyễn Văn Sơn 20181733 Đinh Văn Thuấn 20181776 Lê Đức Tùng 20181823 Ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Chuyên ngành Tự động hóa Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Phạm Thục Anh Bộ mơn: Tự động hóa công nghiệp Viện: Viện Điện HÀ NỘI, 07/2022 Chữ ký GVHD Đề tài Tìm hiểu ROBOT SCARA 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 Thiết kế điều khiển chuyển động cho Robot theo thuật tốn PID Xây dựng mơ hình động lực học cho đối tượng ToolBox Simscape/MatLab 2|ROBOT SCARA Nhóm MỤC LỤC Đề tài MỤC LỤC PHẦN 1: Giới thiệu Robot SCARA Giới thiệu robot 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Robot Scara YASKAWA Model MYS450F Các ứng dụng công nghiệp Kết cấu khí Thông số kỹ thuật PHẦN II: Tính tốn động học thuận vị trí Robot 10 Cơ sở lý thuyết 10 Bài tốn động học thuận vị trí Robot Scara 14 Xây dựng chương trình phần mềm MatLab để nhập liệu, hiển thị kết 16 PHẦN III: Tính tốn ma trận Jacoby 18 Tính tốn ma trận Jacoby 18 Chương trình MatLab 20 PHẦN IV: Tính tốn động học đảo vị trí Robot 22 Tính tốn động học đảo 22 Chương trình Matlab 23 PHẦN V: Thiết kế quỹ đạo chuyển động cho khớp Robot 24 Thiết kế quỹ đạo chuyển động không gian khớp theo dạng đa thức bậc 24 Viết chương trình thiết kế quỹ đạo matlab 25 PHẦN VI: Thiết kế điều khiển chuyển động cho Robot 28 PHẦN VII: Xây dựng mơ hình động lực học cho đối tượng ToolBox Simscape/MatLab 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 3|ROBOT SCARA Nhóm PHẦN 1: Giới thiệu Robot SCARA Giới thiệu robot 1.1 Giới thiệu chung • Scara Robot đời vào năm 1979 trường đại học Yamanaski ( Nhật Bản) dùng việc lắp ráp Đó tay máy scara đặc biệt gồm hai khớp quay khớp trượt, ba khớp có trục song song với Kết cấu làm cho tay máy cứng vững theo phương thẳng đứng (Z) cứng vững theo phương ngang (XY) Loại chuyên dùng công việc lắp ráp với tải trọng nhỏ theo phương thẳng đứng Từ SCARA viết tắt chữ “Selective Compliance Articulated Robot Hình : Robot Scara Actuato” • Scara Robot chủ đề quan tâm nhiều lĩnh vực tự động hóa tính ứng dụng thực tiễn xã hội nói chung ngành cơng nghiệp nói riêng Mỗi tay máy có cấu khác nhau, có phương trình động học, động lực học khác việc tính tốn điều khiển loại tay máy phức tạp Có thể thấy tay máy đề tài không mang tính chất khó, tính nghiên cứu ứng dụng cao 4|ROBOT SCARA Nhóm • Nhờ bố trí khớp trục song song SCARA, cánh tay tuân theo hướng XY cứng nhắc theo hướng 'Z' Điều thuận lợi cho nhiều loại hoạt động lắp ráp • Thuộc tính thứ hai SCARA bố trí cánh tay hai liên kết tương tự cánh tay người chúng ta, thuật ngữ thường sử dụng, khớp nối Tính cho phép cánh tay mở rộng vào khu vực hạn chế sau rút lại "gập lại" khỏi đường Điều thuận lợi cho việc chuyển phận từ ô sang ô khác để tải / dỡ tải trạm xử lý • SCARA thường nhanh hệ thống robot Cartesian tương đương SCARA đắt hệ thống Cartesian tương đương phần mềm điều khiển yêu cầu động học ngược cho di chuyển nội suy tuyến tính • Robot Scara số hãng sản xuất: Hình : Robot Scara ngồi thị trường 5|ROBOT SCARA Nhóm 1.2 Robot Scara YASKAWA Model MYS450F + Robot SCARA trục lý tưởng cho hệ thống xử lý lắp ráp tốc độ cao + Cung cấp hiệu suất vượt trội ứng dụng lắp ráp, pha chế, xử lý phần nhỏ, đóng gói vỏ, tự động hóa phịng thí nghiệm, đóng gói, xử lý lượng mặt trời bán dẫn Hình : Robot Scara trục + Lý tưởng cho hệ thống đa quy trình địi hỏi khả chọn-và-đặt + Dễ dàng tích hợp với ứng dụng robot có để mở rộng quy trình tự động + Là dòng sản phẩm Yaskawa, robot 4-15 trục với trọng tải 1-800 kg + Sử dụng điều khiển giống robot Yaskawa khác Vùng làm việc thay đổi tùy thuộc vào kích thước tải trọng robot + Có tốc độ cao, hình thức nhỏ gọn,tối thiểu khơng gian lắp đặt + Có tầm với xun tâm 450 mm, hành trình trục U có tải trọng tối đa 180 mm kg + Các trục bên ngồi có sẵn, khớp linh hoạt + Độ lặp lại cao, có tuân thủ tất trục, làm cho robot lý tưởng cho nhiệm vụ lắp ráp + Có sẵn nhiều loại kết nối bus trường + Tải trọng tối đa kg 6|ROBOT SCARA Nhóm + Tầm xuyên tâm 450 mm + Hành trình trục U 180 mm + Điều khiển: FS100, MXL200 +Sử dụng điều khiển giống robot Yaskawa lớn +Tích hợp tầm nhìn dễ dàng với MotoSight 2D, hệ thống quan sát dựa tầm nhìn Cognex +Mang lại hiệu cao, yêu cầu đầu tư vốn tối thiểu +Khớp nối linh hoạt, dễ dàng triển khải, lắp đặt lại nhu cầu sản xuất thay đổi Các ứng dụng công nghiệp Mục tiêu ứng dụng robot cơng nghiệp nhằm góp phần nâng cao suất dây chuyền công nghệ, giảm giá thành sản phẩm, nâng cao chất lượng khả cạnh tranh sản phẩm, đồng thời cải thiện điều kiện lao động, Điều xuất phát từ ưu điểm robot, là: • Robot cơng nghiệp thực qui trình thao tác hợp lí người thợ lành nghề cách ổn định suốt thời gian làm việc Vì robot cơng nghiệp góp phần nâng cao chất lượng khả cạnh tranh sản phẩm Hơn robot cịn nhanh chóng thay đổi cơng việc để thích nghi sù thay đổi mẫu mã, kích cỡ sản phẩm theo yêu cầu thị trường cạnh tranh • Khả giảm giá thành sản phẩm ứng dụng robot giảm đáng kể chi phí cho người lao động • Việc áp dụng robot làm tăng suất dây chuyền công nghệ Sở dĩ tăng nhịp độ khẩn trương dây chuyền sản xuất, không thay người robot người thợ khơng thể theo kịp chóng mệt mỏi 7|ROBOT SCARA Nhóm • Robot cải thiện điều kiện lao động Đó ưu điểm bật mà cần lưu tâm Vì thực tế sản xuất có nhiều nơi người lao động phải làm việc môi trường có hại cho sức khoẻ dễ xảy tai nạn lao động • Robot cơng nghiệp ứng dụng nhiều lĩnh vực: đúc, gia công áp lực, hàn nhiệt luyện, gia công lắp ráp Kết cấu khí Hình : Kết cấu Robot Scara theo nhà sản xuất 8|ROBOT SCARA Nhóm Robot kết cấu theo dạng Scara phương án thích hợp để vận chuyển vật có khối lượng lớn Các khớp quay truyền động động điện Tốc độ quay động điện điều khiển nhờ biến tần công suất 1,5 kw Robot điều khiển nhờ lập trình PLC Các động điện có phản hồi vị trí điều khiển tốc độ quay nhờ biến tần Hệ thống điều khiển yêu cầu phản hồi đảm bảo hoạt động ổn định an toàn cho robot Thông số kỹ thuật Bảng thông số kỹ thuật Robot Scara 9|ROBOT SCARA Nhóm PHẦN II: Tính tốn động học thuận vị trí Robot Cơ sở lý thuyết • Các phương pháp giải tốn động học thuận vị trí: + Đối với robot có số bậc tự nhỏ: Sử dụng phương pháp hình học để tính tốn trực tiếp + Khi robot có bậc tự >2 gây khó khăn việc tính tốn trực tiếp Sử dụng phương pháp Denavit – HaHartenberg • Robot Scara có số bậc tự n=4 Ta sử dụng phương pháp Denavit – Hartenberg để giải tốn • Nội dung phương pháp: Hình : Mơ tả khơng gian khớp Robot + Đặt lên nối (i = − n) hệ trục tọa độ (Oi X iYi Z i ) + Xác định vị trí hướng trục { i } { i − } i −1 Ti + Xác định vị trí hướng hệ trục tọa độ { n } {0} 0Tn o Bước 1: Xác định số khớp số nối robot nDOF Robot n bậc tự có n khớp n+1 nối 10 | R O B O T S C A R A Nhóm ... suy tuyến tính • Robot Scara số hãng sản xuất: Hình : Robot Scara thị trường 5 |ROBOT SCARA Nhóm 1.2 Robot Scara YASKAWA Model MYS450F + Robot SCARA trục lý tưởng cho hệ thống xử lý lắp ráp tốc độ... ráp với tải trọng nhỏ theo phương thẳng đứng Từ SCARA viết tắt chữ “Selective Compliance Articulated Robot Hình : Robot Scara Actuato” • Scara Robot chủ đề quan tâm nhiều lĩnh vực tự động hóa...Đề tài Tìm hiểu ROBOT SCARA 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