Đồ án tốt nghiệp thiết kế chế tạo robot tay máy ba bậc tự do RRR

Trong ứng dụng công nghiệp, từ những tay máy điều khiển từ xa chongành hoá phóng xạ ban đầu, ngày nay robot đã được sử dụng rộng khắp trongcác lĩnh vực gia công, lắp ráp của nhiều ngành

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

LỜI NÓI ĐẦU 5

PHẦN I MỞ ĐẦU 7

PHẦN II NỘI DUNG 10

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT TAY MÁY 10

1.1 Sơ lược quá trình phát triển của robot 10

1.2 Các định nghĩa về robot 14

1.3 Phân loại robot tay máy 15

1.3.1 Phân loại theo dạng hình học của không gian hoạt động 16

1.3.2 Phân loại theo hệ điều khiển 18

1.3.3 Phân loại theo ứng dụng 19

1.4 Ứng dụng robot tay máy 19

1.4.1 Ứng dụng Robot trong hàn 20

1.4.2 Ứng dụng Robot trong lắp ráp 22

1.4.3 Ứng dụng Robot trong nhà máy sản xuất 23

1.5 Xu hướng phát triển của robot công nghiệp 24

1.6 Tóm tắt chương 25

CHƯƠNG II THIẾT KẾ SƠ ĐỒ CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC TAY MÁY 26

2.1 Yêu cầu kỹ thuật 26

2.1.1 Yêu cầu về chức năng 26

2.1.2 Yêu cầu về kết cấu 26

2.1.3 Yêu cầu về các thông số kỹ thuật 26

2.2 Thiết kế sơ đồ cấu trúc 27

2.3 Thiết kế cấu trúc động học 29

2.4 Tóm tắt chương 32

CHƯƠNG III THIẾT KẾ CÁC THÀNH PHẦN CỦA CÁNH TAY 33

3.1 Thiết kế các chi tiết cơ khí 33

3.1.1 Thân đế robot 33

3.1.2 Khâu thứ nhất 35

3.1.3 Khâu thứ hai 36

3.1.4 Khâu thứ ba và cơ cấu công tác 38

3.1.5 Lắp ghép tổng thể phần cơ khí cánh tay 39

3.2 Lựa chọn động cơ dẫn động tại các khớp 40

3.2.1 Tính toán chọn công suất cho động cơ 40

3.2.2 Lựa chọn động cơ 44

3.3 Lựa chọn nguồn điện 46

3.4 Thiết kế bộ điều khiển 46

3.4.1 Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển 46

3.4.2 Mạch điều khiển 47

3.5 Tóm tắt chương 49

CHƯƠNG IV LẬP TRÌNH QUỸ ĐẠO VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT 50

4.1 Động học robot tay máy 50

4.1.1 Động học thuận 50

4.1.2 Động học ngược 53

4.2 Động lực học tay máy 59

4.2.1 Thiết lập phương trình vi phân chuyển động của robot tay máy bằng phương pháp Lagrange loại hai 59

4.2.2 Động lực học thuận 65

4.2.3 Động lực học ngược 68

4.3 Lập trình quỹ đạo 71

4.4 Mô phỏng hoạt động 75

4.4.1 Giới thiệu sơ lược về phần mềm mô phỏng 75

4.4.2 Thiết kế mô hình mô phỏng 3D 82

4.4.3 Mô phỏng 84

4.4.4 Kết quả mô phỏng 92

4.5 Thuật toán điều khiển 95

4.5.1 Sơ đồ khối tổng quát 95

4.5.3 Thuật toán điều khiển động cơ 96

4.6 Tóm tắt chương 103

PHẦN III KẾT LUẬN 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 PHỤ LỤC 107

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển như vũ bão Nhiều thành tựu khoahọc kỹ thuật đã và đang được ứng dụng vào thực tiễn và đem lại những lợi ích tolớn, tạo ra những bước ngoặt cho sự phát triển của xã hội Từ khi ra đời, Robot

đã phát triển mạnh mẽ và đã góp phần đáng kể làm thay đổi bộ mặt của nền sảnxuất – xã hội

Trong ứng dụng công nghiệp, từ những tay máy điều khiển từ xa chongành hoá phóng xạ ban đầu, ngày nay robot đã được sử dụng rộng khắp trongcác lĩnh vực gia công, lắp ráp của nhiều ngành sản xuất như năng lượng, ô tô,máy bay, sản phẩm điện - điện tử…

Trong nền sản xuất hiện đại, chúng ta không thể phủ nhận vai trò quantrọng của các robot công nghiệp trong các hệ thống sản xuất tự động Robotcông nghiệp giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, giải phóng conngười khỏi những công việc nguy hiểm hay những công việc nhàm chán trongquá trình sản xuất Trong hệ thống sản xuất tự động, một robot công nghiệp cóthể thực hiện các công việc như: vận chuyển sản phẩm, sơn, quét, lau chùi, …

Trong lĩnh vực giáo dục, nghiên cứu về robot đang được đẩy mạnh thựchiện ở rất nhiều các trường đại học trên thế giới, ở nước ta hầu hết các trường kỹthuật cũng đều được trang bị môn học robot công nghiệp tuy nhiên việc nắm bắtcủa sinh viên còn nhiều hạn chế do thiếu kỹ năng thực hành, vận dụng lý thuyếtvào thực tế nên lĩnh vực robot của nước ta chưa phát triển Trong nước mới córất ít công ty phát triển về lĩnh vực này Do đó robot là lĩnh vực rất cần đượcnghiên cứu và phát triển hơn nữa để ứng dụng nhanh vào đời sống kinh tế - xãhội của đất nước

Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp của học viên ngành cơ điện tử, được sự

hướng dẫn tận tình của thầy Hoàng Quang Chính và thầy Hoàng Văn Tiến bộ

môn Cơ điện tử và Robot đặc biệt – Học viện Kỹ thuật Quân sự Tôi chọn đề tài

“Thiết kế chế tạo robot tay máy ba bậc tự do RRR” để ứng dụng làm mô

hình học cụ trong giảng dạy

Đồ án được chia thành ba phần, bốn chương:

Phần I: Mở đầu

Phần II: Nội dung

Chương 1: Tổng quan về robot tay máyChương 2: Thiết kế cấu trúc động học của robotChương 3: Thiết kế phần cứng robot

Chương 4: Lập trình quỹ đạo và điều khiển robotPhần III: Kết luận

Sau ba tháng thực hiện, đề tài đã hoàn thành, kết quả bước đầu khẳng địnhhướng nghiên cứu phù hợp với khả năng thực tế Tuy vậy do khối lượng côngviệc nhiều, thời gian thực hiện ngắn nên đề tài có mặt còn hạn chế Tôi rất mongnhận được sự đóng góp quý báu của các thầy trong bộ môn và hội đồng bảo vệ

để đồ án của tôi hoàn thiện tốt hơn

Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy trong bộ môn Robot đặc biệt và Cơ

điện tử đặc biệt là hai thầy hướng dẫn là thầy TS Hoàng Quang Chính và thầy

KS Hoàng Văn Tiến đã tâm huyết hướng dẫn tôi hoàn thành đồ án của mình.

Học viên thực hiện đồ án

Đỗ Thành Nam

PHẦN I MỞ ĐẦU

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Hiện nay, có nhiều loại robot được sử dụng trong sản xuất với nhiều bậc

tự do, trong đó có robot ba bậc tự do kiểu RRR Việc trang bị kiến thức về robotnói chung và Robot kiểu RRR nói riêng cho sinh viên kỹ thuật đặc biệt là sinhviên chuyên ngành cơ điện tử là rất cần thiết Sinh viên cần phải được học tập,làm việc cùng với robot thật như trong sản xuất thực tế để nắm bắt vấn đề và đivào vận dụng nhanh chóng có hiệu quả hơn

Các mô hình robot tay máy phục vụ giáo dục đào tạo đã được nhiềutrường đại học trong và ngoài nước thực hiện khá nhiều Tại Học viện Kỹ thuậtQuân sự, đã được trang bị một số robot tay máy trong phòng thí nghiệm CIM,tuy nhiên số thiết bị này còn khá ít và đắt tiền chưa thể đáp ứng hết được yêucầu và nội dung đào tạo vì tỉ lệ robot phục vụ dạy học so với tỉ lệ sinh viên, họcviên còn khá thấp

II TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Robot công nghiệp đã trở thành một môn học quan trọng trong chươngtrình đào tạo của các trường đại học trên thế giới, xuất hiện ngày càng nhiềucông ty chuyên nghiên cứu sản xuất ra những robot dùng trong nền sản xuấtcông nghiệp, trong y học và trong các lĩnh vực khác của cuộc sống như:GENERAL MOTORS, HITACHI, MITSUBISHI, IBM,MOTOMAN, EPSON,PANASONIC, SONY, …

Đặc biệt hơn hết là các robot được dùng trong giáo dục, chúng phải gầnvới thực tế sản xuất nhưng cũng phải mang nhiều tính khoa học sư phạm như:trực quan, dễ sử dụng, linh hoạt và phải được kết nối đa điều khiển để có thể đápứng nhiều hơn nhu cầu học tập, thực tập của người học Vì vậy, các robot đượcứng dụng trong học tập phải được kết nối với máy vi tính, phải có giao diệnđược lập trình và điều khiển thông qua máy tính Nhưng số lượng các loại robotnày không nhiều, chúng không được chú trọng trong các công ty sản xuất robot

công nghiệp trên thế giới Mặt khác, chi phí cho một robot chuyên dùng tronggiáo dục không phải là thấp Vì vậy đã hạn chế phần nào cơ hội tiếp cận vớirobot cho sinh viên kỹ thuật.

Tại Việt Nam, tỷ lệ robot phục vụ dạy học so với tỷ lệ sinh viên còn thấphơn nhiều so với thế giới Có nhiều trường đại học, cao đẳng kỹ thuật không thểtrang bị robot dùng trong học tập của sinh viên Các đề tài nghiên cứu về loạirobot này trong các viện nghiên cứu, các trường đại học còn quá ít, chưa đạtthành tựu nhiều Số lượng robot từ các đề tài này được đưa vào dạy học còn ít

III MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Mục đích chính của đề tài: “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT TAY MÁY

IV ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Khảo sát các mẫu Robot đã có từ đó lựa chọn cấu trúc hợp lý để có thểtriển khai chế tạo Từ mô hình được lựa chọn, tính toán để giải các bài toán độnghọc, động lực học, từ kết quả tính toán xây dựng chương trình mô phỏng đểkiểm tra điều chỉnh cấu trúc tối ưu và cuối cùng là thiết kế chế tạo được mẫurobot tay máy ba bậc tự do RRR

V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Ngoài sự hướng dẫn của người hướng dẫn đồ án các phương pháp nghiêncứu chủ yếu được sử dụng trong đề tài là:

Tham khảo tài liệu: Robot liên quan đến rất nhiều lĩnh vực như: cơ khí,

điện – điện tử, đồ học máy tính, lập trình giao tiếp, … Vì vậy cần phải thamkhảo nhiều loại tài liệu để có một nền tảng kiến thức hoàn chỉnh, có cái nhìntổng quan chính xác về toàn bộ vấn đề chế tạo, điều khiển robot tay máy

Truy cập mạng Internet: Internet là một nguồn tài liệu phong phú và

hữu ích cho con người Nó chứa đựng những nguồn thông tin mới nhất, nhữngtiến bộ nhất của khoa học kỹ thuật

Tự nghiên cứu: Sau khi đã tham khảo giảng viên hướng dẫn, tham khảo

tài liệu và tìm thông tin trên Internet, tôi phải tự nghiên cứu để đưa ra và chọnphương pháp thiết kế, chế tạo và điều khiển cho robot tay máy

Phương pháp thử sai: Một trong những phương pháp để nghiên cứu cho

kết quả đúng đắn hơn là phải trải nghiệm thực tế kiểm tra độ chính xác và đưa rathông số điều khiển chính xác nhất

Hệ thống điều khiển: Là bộ phận đảm bảo sự hoạt động của robot theo

các thông tin đặt trước

Giao diện điều khiển trên máy tính: Robot được điều khiển theo

chương trình dựa trên phần mềm được lập trình và thực thi trên máy tính Phầnmềm lập trình bằng các ngôn ngữ cấp cao như: Basic, C, C++, Delphi, ….Trong

đề tài này, phần mềm điều khiển được lập trình bằng ngôn ngữ C trên nền phiênbản Visual Basic và điều khiển thông qua cổng RS232 của máy tính

Phương pháp điều khiển: Điều khiển dạng vòng hở, đây là dạng điều

khiển mà tín hiệu chỉ đi theo một hướng từ bộ điều khiển đến động cơ Không

có tín hiệu từ động cơ hoặc tải để cho bộ điều khiển biết rằng hành động haychuyển động đã xảy ra Vì vậy cần yêu cầu đảm bảo chính xác cả về cơ khí và

kỹ thuật điều khiển

PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT TAY MÁY

Trong chương này sẽ trình bày sơ lược về lịch sử quá trình hình thànhphát triển robot, các định nghĩa, phân loại về robot nói chung và robot tay máynói riêng, ứng dụng của robot tay máy trong đời sống và các lĩnh vực khoa học

kỹ thuật, sản xuất, quân sự… và xu hướng phát triển của robot công nghiệp

1.1 Sơ lược quá trình phát triển của robot

Robot là một thuật ngữ chỉ người lao công trong hệ ngôn ngữ X-la-vơ.Trong tiếng Nga, Robota có nghĩa là lao động, công việc Thuật ngữ Robot đượcsinh ra từ trên sân khấu, không phải trong phân xưởng sản xuất Những Robotxuất hiện lần đầu tiên trên ở trên NewYork vào ngày 09/10/1922 trong vở

“Rossum’s Universal Robot” của nhà soạn kịch người Tiệp Karen Kapek viếtnăm 1921, trong đó Robot là tên của một loại máy tự động đã tiêu diệt ông chủ

và chiếm lĩnh thế giới Loại máy này giống con người, có khả năng làm việc gấpđôi người, có suy nghĩ và có cảm giác

Năm 1926, thuật ngữ Robot lần đầu tiên lên phim ảnh tại Đức, bộ phimmang tên Metropolis Năm 1939, Robot đi bộ Elutoo và chú chó Sporko đã đượctriển lãm tại một hội chợ ở New York - Mỹ, thu hút được nhiều sự quan tâm củacông chúng Năm 1950, Isaac Asimov đã xuất bản cuốn sách “ I Robot ” bàn vềcác nguyên tắc thiết kế Robot với tư cách là một loại máy do con người chế tạo

ra và có khả năng thay thế con người trong tương lai

Những Robot thực sự có ích được nghiên cứu để đưa vào những ứng dụngtrong công nghiệp thực sự lại là những Robot tay máy Bởi vì vào năm 1948,trước nhu cầu tự động hóa ngày một lớn của các dây chuyền sản xuất và lắp rápcông nghiệp, một số loại tay máy đã được nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm tạicác phòng thí nghiệm ở Mỹ, châu Âu và một số nước khác, nhà nghiên cứuGoertz đã nghiên cứu chế tạo loại tay máy đôi điều khiển từ xa đầu tiên, và cùng

năm đó hãng General Mills chế tạo tay máy gần tương tự sử dụng cơ cấu tácđộng là những động cơ điện kết hợp với các cử hành trình

Năm 1952 máy điều khiển chương trình số đầu tiên ra đời tại Học ViệnCông nghệ Massachusetts (Hoa Kỳ) Trên cơ sở đó năm 1954, George Devol đãthiết kế Robot lập trình với điều khiển chương trình số đầu tiên nhờ một thiết bị

do ông phát minh được gọi là thiết bị chuyển khớp được lập trình JosephEngelberger, người mà ngày nay thường được gọi là cha đẻ của Robot côngnghiệp, đã thành lập hãng Unimation sau khi mua bản quyền thiết bị của Devol

và sau đó đã phát triển những thế hệ Robot điều khiển theo chương trình Năm

1962, Robot Unmation đầu tiên được đưa vào sử dụng tại hãng General Motors;

và năm 1976 cánh tay Robot đầu tiên trong không gian đã được sử dụng trên tàuthám hiểm Viking của cơ quan Không Gian NASA của Hoa Kỳ để lấy mẫu đấttrên sao Hoả (hình 1.1)

Hình 1.1 Tay Robot trên tàu thám hiểm Viking 1

Năm 1968 R.S Mosher, thuộc hãng General Electric, sau nhiều nămnghiên cứu phát triển đã chế tạo một thiết bị biết đi và cho ra mắt sản phẩmrobot bốn chân, có chiều dài hơn 3m, nặng 1.400kg, sử dụng động cơ đốt trong

có công suất gắn 100 mã lực (hình 1.2)

Hình 1.2 Robot 4 chân của hãng RS Mosher và hãng General Electric

Cũng trong lĩnh vực này, một thành tựu khoa học công nghệ đáng kể đãđạt được vào năm 1970 là xe tự hành thám hiểm bề mặt của mặt trăngLunokohod 1 được điều khiển từ trái đất (hình 1.3)

Hình 1.3 Xe tự hành thám hiểm mặt trăng Lunokohod 1

Viện nghiên cứu thuộc Trường Đại học Stanford vào năm 1969 đã thiết kếRobot Shakey di động tinh vi hơn để thực hiện những thí nghiệm về điều khiển

sử dụng hệ thống thu nhận hình ảnh để nhận dạng đối tượng (hình 1.4) Robot

này được lập trình trước để nhận dạng đối tượng bằng camera, xác định đường

đi đến đối tượng và thực hiện một số tác động trên đối tượng

Hình 1.4 Robot Shakey-Robot đầu tiên nhận dạng đối tượng bằng camera

Trong hoạt động sản xuất, đa số những Robot công nghiệp có hìnhdạng của “cánh tay cơ khí”, cũng chính vì vậy mà đôi khi ta gặp thuật ngữngười máy, tay máy trong những tài liệu tham khảo và giáo trình về Robot

Robot tiếp tục phát triển ngày càng hoàn thiện và đi sâu vào nhiều lĩnhvực trong đời sống, các hoạt động sản xuất, y tế, và cả lĩnh vực giải trí với kỹthuật công nghệ cao

Trên hình 1.5 trình bày một Robot là một cánh tay cơ khí khác xa vớiRobot R2D2, nhưng đối với sản xuất nó mang lại lợi ích to lớn

Hình 1.5 Robot lập trình được đầu tiên do George Dovol thiết kế

Loại Robot công nghiệp cũng có quá trình phát triển rất mau lẹ Kể từ khixuất hiện cho đến nay, theo chủng loại, mức độ điều khiển và khả năng nhậnbiết thông tin của tay máy – người máy đã được sản xuất trên thế giới có thểphân loại các Robot công nghiệp thành các thế hệ sau:

Thế hệ 1: Thế hệ có kiểu điều khiển theo chu trình dạng chương trìnhcứng không có khả năng nhận biết thông tin

Thế hệ 2: Thế hệ có kiểu điều khiển theo chu kỳ dạng chương trình mềmbước đầu có khả năng nhận biết thông tin

Thế hệ 3: Thế hệ có kiểu điều khiển dạng tinh khôn, có khả năng nhậnbiết thông tin và bước đầu đã có một số chức năng lý trí của con người

Sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng mạnh nhanh chóng gópphần nâng cao năng suất lao động Đặc biệt sự ra đời và phát triển của côngnghệ chế tạo Robot nhằm tạo ra sự tự động hóa trong quá trình sản xuất giảm

đi sức lao động bằng chân tay của con người

1.2 Các định nghĩa về robot

Có khá nhiều định nghĩa về Robot cho đến nay Năm 1986, McKerrowđịnh nghĩa Robot là một loại máy móc cơ khí có thể lập trình để thực hiện một

số công việc nào đó

Schulussel (1985) lại định nghĩa Robot là một tay máy đa chức năng, khảtrình được thiết kế để vận chuyển nguyên vật liệu, phôi, chi tiết gia công

Ben Zion S (1999) cũng Tay máy là một cơ cấu thường ở dạng chuỗi hở,các khâu được nối tiếp nhau và di chuyển tương đối với nhau nhằm mục đíchgắp và di chuyển các đối tượng theo một số bậc tự do nhất định

Robot là một đối tượng máy móc có thể lập trình điều khiển, có chứcnăng nhiệm vụ, có thể tái lập trình, có thể được điều khiển tự động hoặc điềukhiển bằng tay,

Định nghĩa robot còn được Mikell P.Groover, một nhà nghiên cứu hàngđầu trong lĩnh vực robot, mở rộng hơn như sau: “Robot công nghiệp là nhữngmáy, thiết bị tổng hợp hoạt động theo chương trình có những đặc điểm nhất

định tương tự như ở con người”.

Định nghĩa của M.P.Groover về robot không dừng lại ở tay máy mà mởrộng ra cho nhiều đối tượng khác có những đặc tính tương tự như con ngườinhư là suy nghĩ, có khả năng đưa ra quy định và có thể nhìn thấy hoặc cảm nhậnđược đặc điểm của vật hay đối tượng mà nó phải thao tác hoặc xử lý TheoArtobolevski I.I., Vorobiov M.V và các nhà nghiên cứu thuộc trường phái khốiSEV trước đây thì phát biểu rằng:

“Robot công nghiệp là những máy hoạt động tự động được điều khiểntheo chương trình để thực hiện việc thay đổi vị trí của những đối tượng thao táckhác nhau với mục đích tự động hoá các quá trình sản xuất”

Kết cấu cơ bản của robot:

Hình 1.6 Kết cấu Robot

1.3 Phân loại robot tay máy

Trong công nghiệp người ta sử dụng những đặc điểm khác nhau cơ bảnnhất của robot để giúp cho việc nhận xét đánh giá được dễ dàng đối với từngloại robot từ đó ứng dụng cho phù hợp với từng mục đích và nhiệm vụ của mỗiloại công việc Có nhiều phương pháp để phân loại robot tay máy, tùy theo kết

cấu, ứng dụng của mỗi loại robot, tuy nhiên thông thường thì có 4 yếu tố chính

để phân loại robot như sau: theo dạng hình học của không gian hoạt động, theothế hệ robot, theo bộ điều khiển, theo nguồn dẫn động

1.3.1 Phân loại theo dạng hình học của không gian hoạt động

(1) Robot toạ độ vuông góc (cartesian robot):

Robot loại này có ba bậc chuyển động cơ bản gồm ba chuyển động tịnhtiến dọc theo ba trục vuông góc

Hình 1.7 Robot toạ độ vuông góc đề các

(2) Robot toạ độ trụ (cylindrical robot):

Tay máy kiểu tọa độ trụ: khớp đầu tiên: dùng khớp quay thay cho khớp

trượt Vùng làm việc có dạng hình trụ rỗng Độ cứng vững cơ học của tay máytrụ tốt, thích hợp với tải nặng, nhưng độ chính xác định vị góc trong mặt phẳngnằm ngang giảm khi tầm với tăng

Hình 1.8 Robot toạ độ trụ

(3) Robot toạ độ cầu (spherical robot):

Khớp thứ hai được thay bằng khớp quay Vùng làm việc của nó là khốicầu rỗng Độ cứng vững của loại tay máy này thấp hơn 2 loại trên và độ chínhxác định vị phụ thuộc vào tầm với Loại này có thể nhặt được cả các vật ở dướinền

Hình 1.9 Robot toạ độ cầu

(4) Robot SCARA:

Hai khớp quay và 1 khớp trượt, có trục song song với nhau Tay máycứng vững hơn theo phương thẳng đứng nhưng kém cứng vững theo phươngđược chọn Dùng cho công việc lắp ráp với tải trọng nhỏ, theo phương thẳngđứng SCARA - "Selective Compliance Assembly tay máy" Vùng làm việc làmột phần của hình trụ rỗng

Hình 1.10 Robot SCARA

(5) Tay máy kiểu tay người:

Ba khớp đều là các khớp quay, trong đó trục thứ nhất vuông góc với 2trục kia Với kết cấu này, không có sự tương ứng giữa khả năng chuyển độngcủa các khâu và số bậc tự do Tay máy làm việc rất khéo léo, nhưng độ chínhxác định vị phụ thuộc vị trí của phần công tác trong vùng làm việc Vùng làmviệc của tay máy kiểu này gần giống một phần khối cầu

Hình 1.11 Robot tay máy kiểu tay người

1.3.2 Phân loại theo hệ điều khiển

Có hai kiểu điều khiển robot: điều khiển hở và điều khiển kín

- Điều khiển hở: Dùng truyền động bước (động cơ điện hoặc động cơ thủy lực,khí nén, ) mà quãng đường hoặc góc dịch chuyển tỷ lệ với số xung điều khiển.Kiểu điều khiển này đơn giản, nhưng đạt độ chính xác thấp

- Điều khiển kín (hay điều khiển servo), sử dụng tín hiệu phản hồi vị trí để tăng

độ chính xác điều khiển Có 2 kiểu điều khiển servo: điều khiển điểm - điểm vàđiều khiển theo đường (contour)

+ Điều khiển điểm - điểm, phần công tác dịch chuyển từ điểm nμy đến điểm kiay đến điểm kiatheo đường thẳng với tốc độ cao (không làm việc) Nó chỉ làm việc tại các điểmdừng Kiểu điều khiển này được dùng trên các robot hàn điểm, vận chuyển, tánđinh, bắn đinh,

+ Điều khiển contour đảm bảo cho phần công tác dịch chuyển theo quỹ đạo bất

kỳ, với tốc độ có thể điều khiển được Có thể gặp kiểu điều khiển này trên cácrobot hàn hồ quang, phun sơn

1.3.3 Phân loại theo ứng dụng

- Robot trong công nghiệp;

- Trong nông nghiệp;

- Robot trong sinh hoạt vui chơi giải trí v.v

1.4 Ứng dụng robot tay máy

Robot được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp Những ứngdụng ban đầu bao gồm gắp đặt vật liệu, hàn điểm và phun sơn

Một trong những công việc kém năng suất nhất của con người là rèn kimloại ở nhiệt độ cao Các công việc này đòi hỏi công nhân di chuyển phôi có khốilượng lớn với nhiệt độ cao khắp nơi trong xưởng Việc tuyển dụng công nhânlàm việc trong môi trường nhiệt độ cao như vậy là một vấn đề khó khăn đối vớingành công nghiệp này, và Robot ban đầu đã được sử dụng để thay thế côngnhân làm việc trong điều kiện môi trường ngặt nghèo như trong lò đúc, xưởngrèn, và xưởng hàn

Trong các nhà máy sản xuất xe hơi thì hàn điểm là công việc sử dụngRobot nhiều nhất: khung xe được cố định vào một xe được điều khiển từ xa di

chuyển khắp nhà máy Khi xe đến trạm hàn, kẹp sẽ cố định các chi tiết đúng vào

vị trí cần hàn, trong khi đó Robot di chuyển dọc theo các điểm hàn được lập trìnhtrước

Robot còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nữa như phục vụ chomáy công cụ, làm khuôn trong công nghiệp đồ nhựa, gắn kính xe hơi, gắp hàng

ra khỏi băng tải và đặt chúng vào các trạm chuyển trung gian

1.4.1 Ứng dụng Robot trong hàn

Trong các nhà máy sản xuất xe hơi thì hàn điểm là công việc sử dụng robotnhiều nhất: khung xe được cố định vào một xe được điều khiển từ xa di chuyểnkhắp nhà máy Khi xe đến trạm hàn, kẹp sẽ cố định các chi tiết đúng vào vị trícần hàn, sau đó robot di chuyển dọc theo các điểm hàn được lập trình trước

Hình 1.12 Robot hàn điểm trong nhà máy sản xuất xe hơi

Hàn đường thường được thực hiện bằng tay Tuy nhiên năng suất thấp doyêu cầu chất lượng bề mặt mối hàng liên quan đến các thao tác của đầu mỏ hànvới môi trường khắc nghiệt do khói và nhiệt độ phát ra trong quá trình hàn

Không giống kỹ thuật hàn điểm, ở đó mối hàn có vị trí cố định, mối hàntrong kỹ thuật hàn đường nằm dọc theo mối ghép giữa hai tấm kim loại Những

hệ thống hàn đường thực tế (hình 1.13) phụ thuộc vào con người trong việc kẹp

chặt chính xác chi tiết được hàn, và sau đó Robot di chuyển dọc theo quĩ đạođược lập trình trước.

Hình 1.13 Hệ thống Robot hàn đường của hãng FANUC

Ưu điểm duy nhất so với hàn bằng tay là chất lượng mối hàn được ổnđịnh Người vận hành chỉ còn thực hiện một việc tẻ nhạt là kẹp chặt các chi tiết

Có thể thực hiện tăng năng suất bằng cách trang bị hàn định vị quay nhờ đóngười vận hành có thể kẹp chặt một chi tiết trong khi thực hiện việc hàn chi tiếtkhác Tuy nhiên, luôn có vấn đề khó khăn trong việc lắp khít chi tiết do dung saitrong chế tạo, chi tiết bị cong vênh, và các thiết kế cần lắp ghép theo đường congkhông đồng dạng Các vấn đề đó làm cho việc kẹp chặt chi tiết khó khăn, đặcbiệt là đối với các chi tiết lớn và lắp tấm kim loại mỏng Hơn nữa, đường hàn cóthể không xử lý được với mỏ hàn vì nó bị che khuất bởi chi tiết khác Thợ hàntay phải xử lý khó khăn nhiều loại mối nối và vị trí các chi tiết khác nhau Gầnđây các nghiên cứu tập trung vào phương pháp dò vết đường hàn với mục đíchgiảm bớt yêu cầu định vị chính xác, và do đó giảm chi phí hàn trong khi chấtlượng mối hàn lại tăng

Cảm biến trang bị trên các Robot hàn đường phải có khả năng xác định vịtrí đúng của đường hàn Như vậy, để mối hàn được đặt chính xác, đúng yêu cầu

về hình dáng và kích thước thì Robot phải giữ điện cực theo hướng đúng củađường hàn với khoảng cách đúng từ đường hàn đến đầu mỏ hàn và di chuyển với

tốc độ không đổi sao cho lượng vật liệu chảy vào mối nối không đổi Xác địnhđường hàn cho các vật thể ba chiều thì phức tạp hơn cho các tấm phẳng vithường cần phải mô hình hoá hình học để định ra đường di chuyển của Robot.Hình 1.14 trình bày một Robot có trang bị cảm biến laser để dò đường đi của đầuhàn.

Hình 1.14 Đầu hàn có trang bị cảm biến dò tìm đường đi bằng laser theo không

gian ba chiều

1.4.2 Ứng dụng Robot trong lắp ráp

Một kỹ thuật sản xuất có mục tiêu lâu dài là nhà máy tự động hoàn toàn, ở

đó một bản thiết kế được thể hiện tại một trạm thiết kế bằng máy tính, không có

sự can thiệp của con người vào quá trình sản xuất Hãy thử hình dung một môitrường sản xuất tự động hoàn toàn; từ ý tưởng sản phẩm, gồm các chỉ tiêu kỹthuật cấp cao, người ta thiết kế ra sản phẩm; sau đó đặt vật liệu, lập ra chươngtrình gia công, lập ra chiến lược đường đi của chi tiết trong nhà máy; điều khiểncung cấp chi tiết vào máy gia công, lắp ráp và kiểm tra tự động thông qua cácmáy gia công CNC và các Robot tĩnh và Robot di động

Những thành tựu của một môi trường sản xuất như thế đã và đang đượcđầu tư nghiên cứu và phát triển trong nhiều năm qua Hiện nay các nhà máy lớnhiện đại đều áp dụng mô hình tự động hoá hoàn toàn, đặc biệt là phần thiết kế ở

cấp cao và phần xử lý chi tiết ở cấp thấp Một trong những trở ngại chính là liênkết các tầng với nhau Một khó khăn khác là nhu cầu phương pháp xuất ra cácđặc tả thủ tục từ mô hình máy tính của sản phẩm Ví dụ, việc lập ra một cách tựđộng trình tự lắp ráp các chi tiết với nhau trong khâu lắp ráp.

Hình 1.15 Robot lắp ráp mạch in có hệ thống Camera quan sát được dùng để

xác định vị trí chân trên bản mạch in

1.4.3 Ứng dụng Robot trong nhà máy sản xuất

Trong sản xuất lớn, những Robot này là những hệ thống được tự động hoáhoàn toàn: chúng đo đạc, cắt, khoan các thiết bị chính xác và còn có khả nănghiệu chỉnh các công việc của mình, hầu như ở đây không cần sự giúp đỡ của conngười trừ chương trình điều khiển trong máy tính điện tử Các Robot làm tất cảcác công việc như vận chuyển sản phẩm từ công đoạn sản xuất này tới công đoạnsản xuất khác kể cả việc đưa và sắp xếp thành phẩm vào kho Các nhà máy lớnthì thường sản xuất một số mặt hàng nhất định trên các dây chuyền hiện đại Cácnhà máy cỡ vừa và nhỏ, như nhà máy sản xuất phụ tùng xe đạp chẳng hạn, thìthường sản xuất sản phẩm đa dạng với số lượng không lớn Bằng cách trang bịnhiều thiết bị đa dạng cho tay gắp của Robot cho phép Robot có khả năng điềuchỉnh nhanh chóng thiết bị công nghệ đáp ứng linh hoạt với nhiều dạng công việckhác nhau

Hình 1.16 Robot được sử dụng trên máy ép nhựa để lấy thành phẩm

1.5 Xu hướng phát triển của robot công nghiệp

Tối ưu cấu trúc cơ khí, chú ý tới việc sử dụng vật liệu nhẹ, độ bền cao; lựachọn bộ truyền có tỷ số truyền và hiệu suất lớn, tuổi thọ, độ chính xác cao đểtăng độ chính xác điều khiển, tăng ổn định và tuổi thọ của Robot

Các bài toán cơ học: động học, động lực – điều khiển, cân bằng, dư dẫnđộng, rung, tránh va chạm, cho các cấu trúc Robot công nghiệp truyền thống vàđặc biệt cho các cấu trúc động học song song, cấu trúc tích hợp trên Robot diđộng Các bài toán có kể đến yếu tố đàn hồi (chuyển vị, dao động) và khe hở(giữa các mối ghép, tương tác, ) là các vấn đề cũng đang được đề cập rộngkhắp, nhằm nâng cao chất lượng điều khiển theo yêu cầu, tránh cộng hưởng,nâng cao tuổi thọ, độ bền cơ cấu,

Các cơ cấu dẫn động và cảm biến tín hiệu: Đáp ứng yêu cầu về kết cấu vàđiều khiển Robot, các cơ cấu dẫn động được nghiên cứu ứng dụng theo hướngtiết kiệm năng lượng, bền lâu, đủ công suất, gọn nhẹ Các sensor được nghiêncứu phát triển sao cho đáp ứng được các yêu cầu về độ chính xác cảm nhận tínhiệu, tốc độ lấy mẫu, chống nhiễu,

Điều khiển thông minh: Cùng với sự phát triển và thành tựu của các lĩnhvực Trí tuệ nhân tạo, Thị giác máy và xử lý ảnh, xử lý âm thanh, tiếng nói, lĩnhvực điều khiển thông minh trong kỹ thuật Robot đang trên đà phát triển vô cùngmạnh mẽ và được nhiều người quan tâm

1.6 Tóm tắt chương

Qua tìm hiểu sơ lược về robot ta có thể thấy lĩnh vực robot ngày càng pháttriển và ứng dụng vào hầu hết các lĩnh vực trong đời sống của con người Robotngày càng thông minh hơn, xử lý các công việc đòi hỏi độ chính xác cao đã vàđang lần lượt thay thế cho con người trong nhiều công việc nặng nhọc, nguyhiểm

Trong tất cả các lĩnh vực đều có thể ứng dụng đến robot nói chung vàrobot tay máy nói riêng Trong công nghiệp hầu hết sử dụng các robot tay máy

để thực hiện các công việc như lắp ráp, phun sơn, hàn, cấp phôi…

Đề tài tôi chọn là thiết kế chế tạo robot tay máy ba bậc tự do RRR mụcđích để ứng dụng vào phục vụ thí nghiệm, giảng dạy các môn học về robot côngnghiệp

CHƯƠNG II THIẾT KẾ SƠ ĐỒ CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC TAY MÁY

Trong chương này tìm hiểu các vấn đề về đặc điểm thiết kế, phân tích tínhtoán để chọn kết cấu robot tay máy, sơ đồ cấu trúc, cấu trúc động học tay máydựa trên các yêu cầu kỹ thuật, kiến thức đã được cung cấp qua các môn học, quatìm hiểu tổng quan về robot tay máy

2.1 Yêu cầu kỹ thuật

Để thiết kế robot tay máy ba bậc tự do RRR ta cần đặt ra các chỉ tiêu vềyêu cầu kỹ thuật, chức năng nhiệm cụ của robot

2.1.1 Yêu cầu về chức năng

- Gắp vật có trọng lượng nhỏ (khối lượng khoảng 100g) di chuyển từ vị trínày sang vị trí khác trong phạm vi bán trụ bán kính 100mm, cao 15mm( khônggian công tác được cho trong phần 2.1.3) được dùng làm mô hình học cụ thínghiệm về robot công nghiệp;

- Chạy theo chương trình;

- Dễ lập trình điều khiển;

- Hoạt động theo các chế độ:

+ Tự động theo quỹ đạo cố định lập trình sẵn;

+ Chế độ điều khiển bằng tay

2.1.2 Yêu cầu về kết cấu

- Không gian công tác như hình 2.1 với giới hạn các góc quay như sau:

θ1=−90 °÷ 90 °; θ2=−30° ÷ 90 °; θ3=−30 °÷ 90 °;Sai số cho phép của khâu công tác: 1mm

Hình 2.1 Không gian công tác của robot

Vận tốc góc và gia tốc góc tối đa ở các khớp:

Khớp 1: ω1=120 °/s; ε1=120° /s 2;Khớp 2: ω2=90 °/s; ε2=90 °/s 2;Khớp 3: ω3=90 °/s; ε1 =90 °/s2;Kích thước các khâu:

2.2 Thiết kế sơ đồ cấu trúc

Trong thiết kế robot, các giải pháp thiết kế đều được phát triển dựa trêncác đặc tả về chức năng – yêu cầu cơ bản đặt ra Xây dựng các giải pháp thiết kếđáp ứng các chỉ tiêu về chức năng, yêu cầu của các thông số kỹ thuật cho trước

là quá trình vừa trực quan vừa có tính hệ thống Quá trình này nhằm từng bướctiếp cận đến giải pháp thiết kế tối ưu

ĐK máy tính

Truyền tín hiệu

Robot tay máy

Modul côngtác

Đối tượng

Giải pháp thiết kế robot theo nguyên tắc chia tách hệ thống robot thànhcác cụm, khối, modul để phân tích, so sánh, đánh giá chung sau đó xây dựngthành hệ thống tổng thể hoàn chỉnh Đa phần các hệ thống robot đều được cấutrúc ở dạng modul hóa Trên cơ sở đó tôi đã xây dựng sơ đồ cấu trúc hệ thốngrobot tay máy ba bậc tự do như hình 2.2

Hình 2.2 Sơ đồ cơ cấu hệ thống robot tay máy

Khối ĐK máy tính: Đây là khối có chức năng để điều khiển mọi hoạt

động của robot tay máy Bao gồm máy tính, mạch vi điều khiển Khối này đểtính toán động học, xây dựng hàm truyền, bộ điều khiển cho robot tay máy hoạtđộng theo quỹ đạo lập trình sẵn hoặc chạy trực tiếp dưới sự điều khiển ở chế độbằng tay

Khối truyền tín hiệu: Sử dụng giao thức RS 232 để truyền tín hiệu điều

khiển từ máy tính xuống vi điều khiển để điều khiển robot tay máy

Khối Robot tay máy: Là phần cứng cơ khí bao gồm các khâu các khớp,

động cơ của Robot tay máy

Khối modul công tác: Là phần thực hiện chức năng công tác của Robot,

bao gồm động cơ và phần cơ khí tay gắp

Khối đối tượng: Là vật cần gắp.

Hoạt động của Robot: Cho trước quỹ đạo hoạt động của robot tay máy,

máy tính sử dụng các hàm lập trình bởi người sử dụng tính toán góc quay củacác khớp và truyền dữ liệu là các góc quay này xuống vi điều khiển Bộ điềukhiển nhận được dữ liệu góc sẽ chuyển đổi thành các xung để điều khiển robottay máy chính là điều khiển các động cơ làm quay các khớp đưa các khâu đitheo quỹ đạo đã định

2.3 Thiết kế cấu trúc động học

Cấu trúc động học robot ba bậc tự do kiểu bản lề RRR có rất nhiều tuynhiên ko phải loại nào cũng có thể đáp ứng được yêu cầu của bài toán Ví dụ cấutạo kiểu khớp trong không gian phẳng như hình 2.3, cấu trúc kiểu này không đápứng được yêu cầu kỹ thuật về không gian công tác đã đề ra do cấu hình chỉ chophép khâu công tác làm việc trong mặt phẳng trong khi yêu cầu bài toán đặt ra làkhâu công tác phải làm việc trong không gian

Hình 2.3 Cấu trúc động học tay máy ba bậc tự do RRR phẳng

Từ yêu cầu về các thông số kỹ thuật về kích thước các khâu và khônggian công tác tôi thiết kế sơ đồ cấu trúc động học của tay máy như hình 2.4

Tay máy thiết kế có dạng tọa độ cầu gồm 3 khớp bản lề ba bậc tự dogồm có ba khâu, các khớp nối giữa các khâu là các khớp quay loại 5 (còn gọi làkhớp bản lề) Khâu tác động cuối là tay gắp Tay gắp có kết cấu đơn giản đượcgắn cố định vào khâu ba của tay máy.

Với cấu trúc động học như trên khâu công tác của tay máy hoàn toàn cóthể làm việc trong hệ tọa độ không gian, không gian công tác của tay máy robot

sẽ được trình bày sau Để đảm bảo được không gian thao tác của khâu cuối robotcần đảm bảo các thông số góc quay và các kích thước động học để đảm bảo thựchiện được yêu cầu của bài toán đặt ra

Cấu trúc động học robot tay máy có các thông số kích thước động họcđược cho chọn như trong bảng 2.1

cơ ngay tại các khớp quay O0, O1, O2

Để khâu công tác đi đúng quỹ đạo mong muốn (tức là tới điểm có tọa độmong muốn), thì phải phối hợp chuyển động của các khâu Cụ thể sẽ phải phốihợp chuyển động của các góc θ1, θ2, θ3 (hình 2.5)

Với góc θ1 là góc quay theo trục tọa độ z, các góc quay θ2, θ3 để điềuchỉnh vị trí tay máy trong mặt phẳng

θ 2

θ 3

-θ 1

θ 1

Hình 2.5 Các góc quay tay máy

Không gian làm việc của robot tay máy phụ thuộc vào các góc quay vàkích thước động học của các khâu Ta có vùng không gian hoạt động của taymáy như sau

Hình 2.6 Không gian làm việc tay máy

Như vậy tay máy thiết kế đủ khả năng thực hiện được nhiệm vụ chứcnăng yêu cầu

Hình 2.6 biểu diễn một lát cắt mang trục OZ của không gian hoạt độngtay máy Đó là phần đánh dấu chấm Đường tròn (O1, R1=160) là đường giới hạn

xa nhất mà tay máy có thể với tới được, đường tròn (O2, R2=80) là đường giớihạn phía trong mà tay máy có thể với tới, đường thẳng ngang qua O0 là đườnggiới hạn dưới cho phép khâu công tác robot tay máy làm việc Khi xoay lát cắtnày quanh trục Z thì ta được một vùng không gian đó là khoảng không gian màtay máy có thể thao tác được

2.4 Tóm tắt chương

Như vậy sau chương 2 đã thiết kế được sơ đồ cấu trúc động học của robot,chọn được các thông số kích thước cũng như góc quay để đảm bảo thỏa mãn yêucầu chức năng và các thông số động học của robot cần thiết kế

CHƯƠNG III THIẾT KẾ CÁC THÀNH PHẦN CỦA CÁNH TAY

Trong chương này trình bày các vấn đề sau:

- Thiết kế các chi tiết cơ khí cho robot;

- Lựa chọn động cơ dẫn động tại các khớp;

- Thiết kế bộ điều khiển;

- Mô phỏng hoạt động robot tay máy

3.1 Thiết kế các chi tiết cơ khí

Dựa theo phần tính toán thiết kế sơ đồ cấu trúc động học như trình bàyphần chương II tôi thiết kế các chi tiết cơ khí của tay máy như sau:

3.1.1 Thân đế robot

Phần đế thân dưới của robot là nơi gá động cơ, bộ nguồn, mạch điều khiểnnên yêu cầu có độ cứng vững nhất, trọng lượng lớn nhất so với các kết cấu kháccủa robot để tạo đối tải với toàn bộ phần thân trên của robot, giúp robot không bịlật trong quá trình hoạt động ( Bản vẽ chi tiết và lắp ráp được trình bày trongphần phụ lục C)

Vật liệu làm thân đế là phíp tấm có độ dày 2 và 5mm kích thước và hìnhdạng như hình :

Hình 3.1 Thân đế dưới tay máy Hình 3.2 Tấm đế trên tay máy

Thân đế tay máy được làm từ vật liệu phíp tấm dày 5mm có chức nănglàm tấm đỡ cả robot, gá mạch điều khiển và nguồn điện cho robot hoạt động.Được liên kết với thân đế trên bởi bulong có kích thước d4x80mm, đồng thờicũng liên kết với 2 tấm gá để gá động cơ được làm từ vật liệu phíp tấm dày 2mm(2 chi tiết này để gá động cơ của khớp quay thứ nhất), liên kết thông qua bulongd4x80mm 2 tấm gá động cơ gắn với nhau liên kết với động cơ thông quabulong có kích thước d3x50mm

3.1.2 Khâu thứ nhất

Khâu 1 được làm từ vật liệu là nhôm tấm dày 2mm uốn vuông góc để gáđộng cơ liên kết với thân đế và khâu 2 thông qua các bulong d4x10mm gắn trựctiếp với trục quay của động cơ

Kích thước cụ thể của khâu 1 được trình bày trong phần phụ lục C

Hình 3.7 Khâu 1

3.1.3 Khâu thứ hai

Khâu 2 được làm từ vật liệu là nhôm tấm dày 2mm để gá động cơ liên kếtvới khâu 1 và khâu 3 thông qua các bulong d4x10mm gắn trực tiếp với trục quaycủa động cơ

Hình 3.8 Khâu 2 gắn động cơ

Hình 3.9 Khâu 2 gắn nắp trục

Phần nắp trục cũng được làm từ vật liệu nhôm tấm và được uốn vuônggóc để liên kết trục quay cho khâu 1 và khâu 3

3.1.4 Khâu thứ ba và cơ cấu công tác

Khâu 3 được chế tạo từ vật liệu nhôm tấm 2mm được uốn vuông góc, liênkết với khâu 2 qua bulong gắn trực tiếp trên trục động cơ, động cơ tay gắp đượcgắn trên khâu 3 nhờ 2 chi tiết ke gá vuông góc bởi bulong d3x10mm

Hình 3.12 Khâu 3

Hình 3.13a Ke góc gá động cơ trái Hình 3.13b Ke góc gá động cơ

phải

Kích thước các chi tiết trên khâu 3 được trình bày trong phụ lục C

Khâu 3 lắp ráp được thể hiện trên hình 3.14:

Hình 3.14 Khâu 3 lắp ráp

3.1.5 Lắp ghép tổng thể phần cơ khí cánh tay

Với kết cấu đã thiết kế và kích thước từng khâu, sau khi lắp ráp kíchthước tối đa của tay máy là: 450x400x400mm

Hình 3.15 Hình dáng robot sau lắp ráp

3.2 Lựa chọn động cơ dẫn động tại các khớp

3.2.1 Tính toán chọn công suất cho động cơ

Do thiết kế cơ cấu robot tay máy với động cơ có trục ra gắn luôn tại vị trícác khớp quay nên ta không cần tính toán để chọn các bộ truyền mà chỉ tínhtoán chọn công suất động cơ cho phù hợp với chức năng hoạt động của tay máy

Chọn công suất động cơ:

Do mô hình tay máy hoạt động chỉ mang tính thử nghiệm trong điều kiệnkhông chịu ngoại lực tác dụng mà chỉ chịu tác dụng của lực ma sát, tải trọngrobot tay máy, momen quán tính và tải trọng của vật cần gắp do đó momen xoắncủa động cơ phụ thuộc vào trọng lượng của tay máy và vật cần gắp Do đó cầntính toán momen tối thiểu do động cơ sinh ra để thắng được tải, ma sát, quántính của cả hệ thống

3.2.1.1 Tính toán lực và công suất trên khâu 3

Khâu 3 chịu tác dụng của các lực được thể hiện như hình 3.16 dưới đây:

Hình 3.16 Sơ đồ lực tác dụng lên khâu 3

Trong đó: