Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài Tìm hiểu về ROBOT SCARA 1. Giới thiệu về Robot nhóm nghiên cứu, các ứng dụng trong công nghiệp, kết cấu cơ khí, các thông số kỹ thuật cơ bản. Yêu cầu có hình ảnh hoặc clip hoạt động. 2. Tính toán động học thuận vị trí Robot. Xây dựng chương trình phần mềm trên MatLab để nhập dữ liệu, hiển thị kết quả. 3. Tính toán ma trận Jacoby (thông qua JH) và viêt chương trình trên MatLab 4. Tính toán động học đảo vị trí Robot 5. Thiết kế quỹ đạo chuyển động cho các khớp của Robot theo quỹ đạo dạng bậc 3 6. Thiết kế điều khiển chuyển động cho Robot theo thuật toán PID 7. Xây dựng mô hình động lực học cho đối tượng trên ToolBox SimscapeMatLab. 1. Giới thiệu về robot. 1.1 Giới thiệu chung. • Scara Robot ra đời vào năm 1979 tại trường đại học Yamanaski ( Nhật Bản) dùng trong việc lắp ráp. Đó là tay máy scara đặc biệt gồm hai khớp quay và một khớp trượt, nhưng cả ba khớp đều có trục song song với nhau. Kết cấu này làm cho tay máy cứng vững hơn theo phương thẳng đứng (Z) nhưng kém cứng vững hơn theo phương ngang (XY). Loại này chuyên dùng trong công việc lắp ráp với tải trọng nhỏ theo phương thẳng đứng. Từ SCARA là viết tắt của chữ “Selective Compliance Articulated Robot Actuato” .
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN ROBOT SCARA Thành viên tham gia MSSV Hoàng Đình Đạt 20160914 Đào Việt Hồng 20161647 Nguyễn Hữu Minh 20162731 Đỗ Tấn Sang 20153144 Đinh Tất Thắng 20163822 Vũ Minh Tuấn 20164427 Vũ Văn Tuấn 20164429 Nguyễn Đình Tùng 20164527 Nguyễn Quý Tùng 20164534 Trần Đức Tùng 20164562 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 cơng nghiệp Viện: Viện Điện HÀ NỘI, 06/2020 Đề tài Tìm hiểu ROBOT SCARA Giới thiệu Robot nhóm nghiên cứu, ứng dụng công 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 toán PID Xây dựng mơ hình động lực học cho đối tượng ToolBox Simscape/MatLab Chữ ký GVHD 2|ROBOT SCARA Nhóm MỤC LỤC Đề tài MỤC LỤC PHẦN 1: Giới thiệu Robot SCARA .4 Giới thiệu robot 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Robot Scara YASKAWA Model MYS450F Các ứng dụng công nghiệp Kết cấu khí .8 Thông số kỹ thuật 10 PHẦN II: Tính tốn động học thuận vị trí Robot 11 Cơ sở lý thuyết 11 Bài toán động học thuận vị trí Robot Scara 15 Xây dựng chương trình phần mềm MatLab để nhập liệu, hiển thị kết .16 PHẦN III: Tính tốn ma trận Jacoby 18 Tính toán 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 30 PHẦN VII: Xây dựng mô hình động lực học cho đối tượng ToolBox Simscape/MatLab 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO .41 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 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 4|ROBOT SCARA Nhóm điều khiển loại tay máy phức tạp Có thể thấy tay máy đề tài khơng mang tính chất khó, tính nghiên cứu ứng dụng cao 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: 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 + 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 6|ROBOT SCARA Nhóm + 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 + 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 7|ROBOT SCARA Nhóm 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 cơng 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 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 công nghiệp ứng dụng nhiều lĩnh vực: đúc, gia công áp lực, hàn nhiệt luyện, gia công lắp ráp Kết cấu khí 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 9|ROBOT SCARA Nhóm Thơng số kỹ thuật 10 | R O B O T S C A R A Nhóm