Điều khiển cánh tay máy robot
Đồ án tốt nghiệp BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN BỘ MÔN ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên : LÊ TẤN MINH Lớp :95 KĐĐ Nghành : Kỹ thuật Điện –Điện Tử 1-Tên đề tài : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY 5 BẬC TỰ DO DÙNG VI XỬ LÝ 8085 2 – Các số liệu : 3 – Nội dung của phần thuyết minh tính toán : 4 – Các bản vẽ : 5 – Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN THANH BÌNH 6 – Ngày giao nhiệm vụ : 7 – Ngày hoàn thành nhiệm vụ : Giáo viên hướng dẫn Thông qua bộ môn Ngày 28 tháng 2 năm 2000 Chủ nhiệm bộ môn Đồ án tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Giáo viên hướng dẫn Đồ án tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT Giáo viên duyệt Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Trong những năm gần đây theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra khá tốt đẹp. Trước tình hình đó đã có khá nhiều yêu cầu cấp bách và cũng là những thách thức được đặt ra cho giới trí thức. Tay máy công nghiệp là một lónh vực mới mà ở Việt Nam đang nghiên cứu và từng bước chế tạo để ứng dụng vào quá trình sản xuất góp phần nâng cao năng xuất lao động. Kỹ thuật vi xử lí rất ưu việt đã trở nên rất cần thiết trong ngành điện tử, nó đã thay thế các thiết bò có cấu tạo phức tạp thành đơn giản. ng dụng vi xử lí rất rộng rải từ máy móc quan trọng trong nền công nghiệp đến các thiết bò chuyên dùng. Với các ưu điểm về các chỉ tiêu kỹ thuật và tính linh hoạt của vi xử lí, việc nghiên cứu và ứng dụng vi xử lí rất cần thiết. Không nên dừng lại ở cách sử dụng, cách tốt nhất để hiểu rỏ thiết bò mới và đi sâu vào tìm hiểu bản chất hoạt động bên trong của thiết bò đó. Thực hiện đề tài : “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ DO” như là một cách để thể hiện một phần trong những kiến thức mà em đã đạt được sau năm năm học tập tại trường. Do có sự hạn chế về thời gian cũng như kiến thức và kinh nghệm nên không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn sinh viên Khoa Điện về đề tài này. Thủ Đức Ngày 28 Tháng 02 Năm 2000 Sinh Viên Thực Hiện LÊ TẤN MINH Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM TẠ Tập đồ án được hoàn thành như là một bước ngoặt báo hiệu kết thúc thời gian học tập tại trường ĐHSPKT. Nếu không có sự đóng góp về nhiều phía chắc chắn người thực hiện dề tài này khó mà đạt được nhũng kết quả sau 5 năm học đại học Đó là sự đóng góp tích cực về vật chất, sự ủng hộ động viện tinh thần về phía gia đình – đã hình thành một chỗ dựa vững chắc. Em sẽ mãi mãi ghi nhớ. Được học môn vi xử lý và các môn khác cùng với sự trực tiếp hướng dẫn nhiệt tình của thầy Nguyễn Thanh Bình giúp em thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn. Trong số kiến thức mà em đạt được có sự đóng góp của nhiều thầy cô, cùng với sự giúp đỡ, những lời động viên đúng lúc trong khi học và trong thời gian thực hiện đề tài của các bạn sinh viên Khóa 95 KĐĐ, có lẽ em không thể nào quên. Thủ Đức Ngày 28 Tháng 02 Năm 2000 Sinh Viên Thực Hiện LÊ TẤN MINH Ñoà aùn toát nghieäp Chöông 1 Đồ án tốt nghiệp 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng nhanh góp phần nâng cao năng suất lao động. Đặt biệt sự ra đời và phát triển của công nghệ chế tạo Robot nhằm tạo ra sự tự động hóa trong quá trình sản xuất giảm đi sức lao động bằng chân tay của người lao động Đối với các nưước ngoài thì Robot đã được nghiên cứu và chế tạo để ứng dụng vào sản suất đả có từ trước. Riêng ở nước ta lónh vực này còn khá mới mẽ. Tuy có sự đầu tư để nghiên cứu nhưng còn hạn chế ,có thể dùng mô hình cánh tay máy để phục vụ trực tiếp cho công việc giảng dạy tại trường nhằm giúp cho sinh viên hiểu rỏ hơn về lý thuyết, tạo điều kiện cho việc dạy và học được sinh động hơn . Bức xúc trước nhu cầu tìm hiểu về tay máy công nghiệp từ chính bản thân và của những người yêu thích về lónh vực này, nhóm đã bắt tay vào việc thực hiện nghiên cứu đề tài: “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ DO”. 1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẤN ĐỀ Ở Việt Nam nói chung công nghệ chế tạo tay máy còn chậm phát triển, chúng ta vẩn chưa có nhà máy nào có khả năng chế tạo các bộ phận cấu thành của tay máy đạt tiêu chuẩn quốc tế. Tận dụng những vật liệu có sẳn để gia công các chi tiết cơ khí cũng như linh kiện , thiết bò điện có sẳn do nước ngòai sản suất để thiết kế thành những sản phẩm cụ thể trước hết là ứng dụng làm phương tiện giảng dạy trong trường học và từ đó phát triển cao hơn để ứng dụng vào trong sản suất đã và đang là hướng đi đúng đắng của các kỹ sư ở Việt Nam . Đề tài : “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ DO” không nằm ngoài nhận đònh trên. Điều quan trọng hơn hết là các vấn đề liên quan đến cấu tạo, nguyên lý hoạt động của tay máy và phần lý thuyết về các hoạt động xảy ra bên trong vi xử lí sẽ được giới thiệu trong đề tài này. Nó sẽ là nguồn thông tin hửu ích cho những ai muốn tìm hiểu về lónh vực này. 1.3 GIỚI HẠN VẤN ĐỀ Tay máy rất đa dạng về nguồn gốc và chủng loại đây là lần đầu thực hiện nghiên cứu đề tài: “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ DO” trong điều kiện: • Thời gian thực hiện đề tài chỉ trong 6 tuần • Kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều • Tài liệu về vi xử lí và tay máy còn hiếm Vì vậy nhóm đã thực hiện nghiên cứu đề tài với những đặc điểm chính sau đây: • Lập trình bằng KIT vi xử lí 8085 • Thiết kế mạch điều khiển cánh tay máy • Xây dựng những chương trình tiêu biểu 1.4 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Thực hiện đề tài “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ DO” là một công việc để người thực hiện đề tài nghiên cứu kỹ khái niệm mô hình, nguyên lý làm việc cũng như tập lệnh của vi xử lí. Sản phẩm của đề tài trước hết có thể được ứng dụng vào phương tiện giảng dạy tại trường; và nếu được phát triển rộng, đi sâu hơn thì có thể ứng dụng vào trong thực tế Đồ án tốt nghiệp sản xuất công nghiệp,và đặc biệt cung cấp một cái nhìn tổng quát về vi xử lí và tay máy công nghiệp. Ñoà aùn toát nghieäp CHÖÔNG 2 Đồ án tốt nghiệp 2.1 DÀN Ý NGHIÊN CỨU • Giới thiệu tổng quát về tay máy • Thiết kế mạch điều khiển cánh tay máy • Xây dựng phần mềm • Thi công • Hướng dẫn thao tác 2.2 ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU Chủ yếu là mô hình cánh tay máy được gia công 2.3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU Phương Pháp Tham khảo tài liệu: chủ yếu là các tài liệu về kỹ thuật số, kỹ thuật vi xử lí, điện tử cơ bản Thực nghiệm: viết chương trình thử nghiệm trên KIT vi xử lý 8085 Phương Tiện • Ngòai KIT vi xử lí 8085 và mô hìmh cánh tay máy, nhóm còn thực hiện dề tài còn thiết kế thêm các mạch phụ để thử nghiệm các chương trình liên quan đến 8255 và 8279 2.4 THỜI GIAN NGHIÊN CỨU Nhóm thực nghiên cứu đề tài từ ngày đăng ký đề tài, công việc được phân bố cho 6 tuần làm việc như sau: Tuần 1 : Lập đề cương tổng quát Tuần 2 : Thu thập tài liệu Tuần 3 : Lập đề cương chi tiết Tuần 4,5 : Khai triển đề cương và đánh máy Tuần 6 : Sửa chữa và in ấn [...]... MẠCH ĐIỀU KHIỂN Dựa vào yêu cầu về phần điều khiển của cánh tay máy làm cơ sở cho việc xác đònh cấu trúc mạch Do đó vấn đề đầu tiên là phải nghiên cứu kỹ cấu tạo của tay máy, tiếp theo phải tìm hiểu rõ yêu cầu để điều khiển cánh tay máy Việc nghiên cứu này sẽ cho cái nhìn về cấu trúc mạch điều khiển Cân nhắc giữa cấu hình và yêu cầu điều khiển sẽ chọn cấu trúc mạch hợp lí Sơ đồ khối của mạch điều khiển. .. hình ROBOT L2001 Đồ án tốt nghiệp • 1 2 3 4 Ghi chú : Bàn kẹp Khớp cổ tay Khớp khuỷu tay Khớp cánh tay 5 Khớp thân 6 Cổng kết nối với thiết bò điều khiển 7 Đèn hiển thò 8 Công tắc logic Lưu đồ mô tả hoạt động của ROBOT L2001 Kẹp chi tiết (2s) 2s Nâng 2 khớp : cánh tay- khuỷu tay 1.5s Quay đến vò trí làm việc đồng thời xoay cổ tay theo chiều kim đồng hồ Hạ cánh tay 1 s Mở hàm kẹp 1.2 s Nâng cánh tay. .. mang bàn kẹp của tay máy Tương tự như tay người để bàn kẹp (bàn tay) làm việc được cần có ba loại chuyển động, tương ứng với các chuyển động này là ba dạng cấu trúc của tay máy như sau: Cấu trúc chuyển động toàn bộ (Chân người) cấu trúc này thực hiện chuyển động đem toàn bộ tay máy (tay người) đến vò trí làm việc Cấu trúc này hết sức đa dạng và thông thường nếu không phải là tay máy hoạt động trong... động các khớp của tay máy tay máy phụ thuộc vào điện áp đặt vào động cơ và có thể điều chỉnh vô cấp Kết cấu bộ truyền động cơ khí đơn giản thông qua bộ bánh răng giảm tốc 3 cấp, cấp thứ 3 là bộ trục vít- bánh vít do đó khả năng tự hãm rất tốt khi làm việc Để xử lý công việc hãm chính xác và khử quán tính, tay máy được trang bò hệ thống điều khiển bằng bộ vi xử lý, nó có chức năng điều khiển theo chương... độ điều khiển, và khả năng nhận biết thông tin của tay máy - người máy đã được sản xuất trên thế giới có thể phân loại các IR thành các thế hệ sau: Thế hệ 1 : thế hệ có kiểu điều khiển theo chu trình dạng chương trình cứng không có khả năng nhận biết thông tin Thế hệ 2 : thế hệ có kiểu điều khiển theo chu kì dạng chương trình mềm bước đầu đa có khả năng nhận biết thông tin Thế hệ 3 : thế hệ có kiểu điều. .. điều khiển dạng tinh khôn ,có khả năng nhận biết thông tin và bước đầu đã có một số chức năng lý trí của con người Đối với tay máy công nghiệp đã có hơn 250 loại ,trong số đó có hơn 40% là loại tay máy có kiểu điều khiển đơn giản thuộc thế hệ thứ nhất Sự xuất hiện của robot và sự gia tăng vai trò của chúng trong sản xuất và xã hội loài người làm xuất hiện một ngành khoa học mới là ngành robot học (Robotic)... trình Tay máy được ứng dụng trong các công việc như : cấp phôi cho máy bán tự động, vận chuyển sản phẩm nhựa từ máy ép nhựa, phát hiện và loại bỏ phế phẩm trong dây chuyền sản xuất … Điều cần quan tâm ở đây của người nghiên cứu là giá thành sản xuất thấp, do đó phù hợp với điều kiện nước ta hiện nay Mặc dù độ chính xác của tay máy chưa cao lắm, nhưng với yêu cầu công nghệ nhất đònh nào đó tay máy có... động quét của tay máy (chuyển động quay phải hay quay trái của thân người); 2 Chuyển động lên hay xuống theo chiều thẳng đứng (chuyễn động của khớp bả vai) 3 Chuyển động duổi ra hay co vào của cánh tay (chuyển động của khớp khuỷu tay) 4 Chuyển động lật lên xuống của bàn tay so với cổ tay; 5 Chuyển động quay ngược hay thuận chiều kim đồng hồ của bàn tay so với cổ tay So với chuyển động của tay người (không... của tay máy bao gồm các loại động cơ như : các động cơ thủy lực, khí nén, cơ cấu servo điện tử, động cơ bước mỗi chuyển động của IR thường có một động cơ riêng và các thanh chòu lực Hệ thống điều khiển - thường là loại đơn giản làm việc có chu kỳ vận hành theo nguyên lý của hệ thống điều khiển hở hoặc kín Hình 3.2 : Mô hình hệ thống chấp hành tay máy công nghiệp Đồ án tốt nghiệp Phân loại tay máy theo... hoạt động của Robot Với cấu trúc và chức năng như trên Robot phần nào mang tính “người“ còn phần máy chính là trạng thái vật lý của cấu trúc Với IR, tính chất người và máy cũng được thể hiện đầy đủ như trên, duy chỉ hình thức mang dáng dấp của tay “Người” Đồ án tốt nghiệp 3.3 CẤU TRÚC TỔÀNG QUÁT CỦA IR Chúng ta hãy xem xét cấu trúc của một tay máy công nghiệp có sơ đồ ở hình 3.2 Tay máy trên hình . vào của cánh tay (chuyển động của khớp khuỷu tay) 4. Chuyển động lật lên xuống của bàn tay so với cổ tay; 5. Chuyển động quay ngược hay thuận chiều kim đồng hồ của bàn tay so với cổ tay. So với. cánh tay- khuỷu tay Quay đến vò trí làm việc đồng thời xoay cổ tay theo chiều kim đồng hồ Hạ cánh tay Mở hàm kẹp 1.2 s Nâng cánh tay Xoay đế về vò trí đầu, xoay nghòch cổ, hạ khuỷu và cánh tay 1 s Đồ. khâu mang bàn kẹp của tay máy. Tương tự như tay người để bàn kẹp (bàn tay) làm việc được cần có ba loại chuyển động, tương ứng với các chuyển động này là ba dạng cấu trúc của tay máy như sau: Cấu