Thuyết minh đồ án thiết kế rô bốt công nghiệp đề tài thiết kế robot kuka kr30i15

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THIẾT KẾ RÔ BỐT CÔNG NGHIỆP Đề tài: Thiết kế robot Kuka Kr30I15 GVHD: Dương Quốc Khánh Sinh viên: Nguyễn Văn Chiến Mssv: K205520114215 Lớp: Cơ Điện Tử 03 Thái Nguyên 2023 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ ROBOT CÔNG NGHIỆP Sinh viên: Nguyễn Văn Chiến Mã số sinh viên :K205520114215 Lớp: Ngành: Cơ điện tử Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử Ngày giao đề…6/4/2023……………… Ngày hoàn thành ………………………… Tên đề tài: Thiết kế robot Kuka Kr30L15/2 Nội dung thuyết minh Tổng quan Động học tay máy Chuyên đề Các vẽ, chương trình đồ thị Đồ họa kết cấu: AutoCad; Đồ thị biến khớp: Matlab; Phương pháp số: Solver Excel; Mô kết cấu: SolidWorks, Inventor… TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tiến trình thơng qua đồ án: Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần 10 Nội dung thông qua GVHD Nhận xét Giáo viên hướng dẫn Thái Nguyên, ngày tháng năm 20 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN CHẤM Thái Nguyên, ngày tháng năm 20 GIÁO VIÊN CHẤM GIÁO VIÊN CHẤM (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC (Phần mục lục trang riêng so với mục khác) DANH MỤC HÌNH VẼ 1.1 Tên hình Trang DANH MỤC BẢNG 1.1 Tên bảng Trang Chương :TỔNG QUAN VỀ CÁC BÀI TOÁN THIẾT KẾ , SỬ DỤNG ROBOT 1.1 Q trình phát triển robot cơng nghiệp Thuật ngữ Robot lần xuất vào năm 1920 tác phẩm văn học nhà văn Tiệp Khắc có tên Karel Capek Thuật ngữ Inducstrial Robot (IR)- xuất lần Mỹ công ty AMF (American Manchine Foundry company) quảng cáo mô tả thiết bị mang dáng dấp có số chức cánh tay điều khiển tự động để thực sản xuất số thiết bị gọi versatran Qúa trình phát triển IR tóm tắt sau : - Từ năm 50 kỷ trước Mỹ có viện nghiên cứu robot; -Đầu năm 60 xuất sản phẩm mang tên versatran công ty AMF; -Ở anh bắt đầu nghiên cứu chế tạo IR theo quyền công ty AMF Mỹ từ năm 1967; -Các nước tây âu khác bắt đầu nghiên cứu từ năm 70; -Châu có Nhật nghiên cứu từ năm 1968 Đến có 200 cơng ty sản xuất IR, có 80 cơng ty Nhật,90 cơng ty nước tây âu,30 công ty Mỹ số nước khác Ứng dụng robot công nghiệp sản xuất Từ đời, robot công nghiệp áp dụng nhiều lĩnh vực góc độ thay sức người Nhờ vậy, dây chuyền sản xuất tổ chức lại, suất hiệu sản xuất tăng lên rõ rệt Robot công nghiệp ứng dụng rộng rãi sản xuất, lĩnh vực chủ yếu là: Công nghệ đúc Gia công áp lực Các q trình hàn nhiệt luyện Cơng nghệ gia công lắp ráp Phun sơn, vận chuyển hàng hóa (Robocar) Ứng dụng robot cơng nghiệp Các xu ứng dụng robot tương lai : Robot ngày thay nhiều lao động Robot ngày trở nên chuyên dụng Robot ngày đảm nhận nhiều loại công việc lắp ráp Robot di động ngày trở nên phổ biến Robot ngày tinh khôn hơn……… Ứng dụng y tế Ứng dụng quân 1.2 Mơ hình robot kuka kr30l15/2 Phác họa khơng gian làm việc CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC ROBOT 2.1 Bài toán động học thuận Bài toán động học thuận: Đây tốn cho trước chương trình chuyển động dạng quan hệ hàm qi(t) biến khớp, ta cần phải xác định quy luật biến đổi tham số động học đặc trưng cho chuyển động khâu Việc giải toán thuận động học robot chủ yếu nhằm thiết lập phương trình động học robot xác định vị trí tay kẹp a, Phương pháp Denavit- Hartenberg Cơ sở phương pháp Denavit-Hartenberg (D-H) Theo DH, khớp ta gắn hệ trục toạ độ, quy ước cách đặt hệ toạ độ sau: K9 -0.39087 0.0008 -0.00042 0.00446 -0.0029 0.00429 K10 -0.17329 -0.01289 0.00075 2.45284 0.15607 2.42571 K11 0.0111 -1.70886 0.88724 3.97737 1.79198 -1.01386 Bảng giá trị kc K Q1 Q2 K12 K23 K34 0.21185 Q3 1.010753 Q4 Q5 -0.84965 0.11 125 0 0.05268 -0.06656 0.026135 0.124425 0 0 0 0.10 755 2.23743 -0.77173 0.07 635 0.004565 0.002755 0.00 445 0.00241 0.001715 0.00 450 -0.00227 0.00 882 K45 K56 K67 K78 K89 K910 K1011 Q6 -1.101694 -0.0390735 -0.392 -0.391175 0 0.23685 0.081625 -0.000425 0 0.000225 0 0.00236 -0.28208 0 1.22865 1.21 -0.860875 0.44737 3.215105 0.974025 3.1.2 Lập trình matlap Dùng plot matlab để vẽ đồ thị Các thiết lập matlab thực sau : Khai báo thời gian Khai báo ma trận A (chứa biến t) Khái báo ma trận B (Các giá trị q hệ số góc chuyển tiếp) Tính nghiệm hệ số đa thức nội suy Lập hàm nội Dùng lệnh plot để vẽ đồ thị Thực lệnh Run vẽ đồ thị Dưới code matlap để vẽ đồ thị quỹ đạo chuyển động robot: t1=0;t2=1;t3=2;t4=3;t5=4;t6=5;t7=6;t8=7;t9=8;t10=9;t11=10; A1=[t1.^3 t1.^2 t1 ; t2.^3 t2.^2 t2 ; 3.*t1.^2 2.*t1 0; 3.*t2.^2 2.*t2 0] ; A2=[t2.^3 t2.^2 t2 ; t3.^3 t3.^2 t3 ; 3.*t2.^2 2.*t2 0; 3.*t3.^2 2.*t3 0]; A3=[t3.^3 t3.^2 t3 ; t4.^3 t4.^2 t4 ; 3.*t3.^2 2.*t3 0; 3.*t4.^2 2.*t4 0]; A4=[t4.^3 t4.^2 t4 ; t5.^3 t5.^2 t5 ; 3.*t4.^2 2.*t4 0; 3.*t5.^2 2.*t5 0]; A5=[t5.^3 t5.^2 t5 ; t6.^3 t6.^2 t6 ; 3.*t5.^2 2.*t5 0; 3.*t6.^2 2.*t6 0]; A6=[t6.^3 t6.^2 t6 ; t7.^3 t7.^2 t7 ; 3.*t6.^2 2.*t6 0; 3.*t7.^2 2.*t7 0]; A7=[t7.^3 t7.^2 t7 ; t8.^3 t8.^2 t8 ; 3.*t7.^2 2.*t7 0; 3.*t8.^2 2.*t8 0]; A8=[t8.^3 t8.^2 t8 ; t9.^3 t9.^2 t9 ; 3.*t8.^2 2.*t8 ; 3.*t9.^2 2.*t9 0]; A9=[t9.^3 t9.^2 t9 ; t10.^3 t10.^2 t10 ; 3.*t9.^2 2.*t9 ; 3.*t10.^2 2.*t10 0]; A10=[t10.^3 t10.^2 t10 ; t11.^3 t11.^2 t11 ; 3.*t10.^2 2.*t10 ; 3.*t11.^2 2.*t11 0]; %q1 B1= [-0.4115; 0.00376; 0; 0]; B2= [0.00376; -0.38422; 0; 0]; B3= [-0.38422; 1.147; 0; 0]; B4= [1.147; -1.64493; 0; -1.01694]; B5= [-1.64493; -0.38895; -1.01694; -0.390735]; B6= [-0.38895; -0.39252; -0.390735; -0.392]; B7= [-0.39252; -0.39148; -0.392; -0.391175]; B8= [-0.39148; -0.39087; -0.391175; -0.28208]; B9= [-0.39087; -0.17329; -0.28208; 0]; B10= [-0.17329; 0.0111; 0; 0]; %q2 B1= [0.34944; 0.07426; 0.21185; 0.05268]; B2= [0.07426;0.0311;0.05268; 0]; B3= [0.0311;-0.12118; 0; 0]; B4= [-0.12118;0.3407; 0; 0.23685]; B5= [0.3407; 0.133; 0.23685; 0]; B6= [0.133; -0.00036; 0; -0.000425]; B7= [-0.00036; -0.00049; -0.000425; 0]; B8= [-0.00049; 0.0008; 0; 0]; B9= [0.0008; -0.01289; 0; -0.860875]; B10= [-0.01289; -1.70886; -0.860875; 0]; %q3 B1= B2= B3= B4= B5= B6= B7= B8= B9= [-2.09803;-0.11703;-1.10753 ;-0.0656]; [-0.11703;-0.01417; -0.0656; 0]; [-0.01417; 0.1237; 0; 0]; [0.1237; -0.16254; 0; -0.081625]; [-0.16254; -0.00071; -0.081625; 0]; [-0.00071; 0.00019; 0; 0.000225]; [0.00019;0.00026; 0.000225; 0]; [0.00026; -0.00042; 0; 0]; [-0.00042; 0.0075; 0; 0.44737]; B10= [0.0075; 0.88724; 0.44737; 0]; %q4 B1= [-1.5721; 0.03027; 0; 0.026135]; B2= [0.03027; 0.022; 0.026135; 0]; B3= [0.022; -0.10616; 0; 0]; B4= [-0.10616; 0.47029; 0; 2.23743]; B5= [0.47029; 0.00457; 2.23743; 0.004565]; B6= [0.00457; 0.00456; 0.0004565; 0.00241]; B7= [0.00456; 0.00026; 0.00241; 0.00236]; B8= [0.00026; 0.00446; 0.00236; 1.22865]; B9= [0.00446; 2.45284; 1.22865; 3.215105]; B10= [2.45284; 3.97737; 3.21505; 0]; %q5 B1= [-1.56357; -0.13573; -0.84965; -0.124425]; B2= [-0.13573; -0.11312; -0.124425; 0]; B3= [-0.11312; 0.43773; 0; 0]; B4= [0.43773; -1.53971; 0; -0.77137]; B5= [-1.53971; -0.00372; -0.77137; -0.002755]; B6= [-0.00372; -0.00179; -0.002755; -0.001715]; B7= [-0.00179; -0.00164; -0.001715; -0.00227]; B8= [-0.00164; -0.0029; -0.00227; 0]; B9= [-0.0029; 0.15607; 0; 0.974025]; B10= [0.15607; 1.79198 ; 0.974025; 0]; %q6 B1= [0.17781; 0.04462; 0.111251; 0]; B2= [0.04462; -0.01261; 0; 0]; B3= [-0.01261; 0.06674; 0; 0.107555]; B4= [0.06674; 0.14837; 0.107555; 0.07635]; B5= [0.14837; 0.00433; 0.07635; 0.00445]; B6= [0.00433; 0.00448; 0.00445; 0.00450]; B7= [0.00448; 0.00453; 0.00450; 0.00882]; B8= [0.00453; 0.00429; 0.00882; 1.215]; B9= [0.00429; 2.42571; 1.215; 0]; B10= [2.42571; -1.01386; 0; 0]; X1= X2= X3= X4= X5= X6= inv(A1)*B1; inv(A2)*B2; inv(A3)*B3; inv(A4)*B4; inv(A5)*B5; inv(A6)*B6; X7= inv(A7)*B7; X8=inv(A8)*B8; X9=inv(A9)*B9; X10=inv(A10)*B10; T1=0:0.01:1; T2=1:0.01:2; T3=2:0.01:3; T4=3:0.01:4; T5=4:0.01:5; T6=5:0.01:6; T7=6:0.01:7; T8=7:0.01:8; T9=8:0.01:9; T10=9:0.01:10; u1=X1(1).*T1.^3 +X1(2).*T1.^2+ X1(3).*T1 +X1(4); u2=X2(1).*T2.^3 +X2(2).*T2.^2+ X2(3).*T2 +X2(4); u3=X3(1).*T3.^3 +X3(2).*T3.^2+ X3(3).*T3 +X3(4); u4=X4(1).*T4.^3 +X4(2).*T4.^2 +X4(3).*T4 +X4(4); u5=X5(1).*T5.^3 +X5(2).*T5.^2 +X5(3).*T5 +X5(4); u6=X6(1).*T6.^3 +X6(2).*T6.^2 +X6(3).*T6 +X6(4); u7=X7(1).*T7.^ 3+X7(2).*T7.^2 +X7(3).*T7 +X7(4); u8=X8(1).*T8.^3+X8(2).*T8.^2+X8(3).*T8 + X8(4); u9=X9(1).*T9.^3+X9(2).*T9.^2+X9(3).*T9 + X9(4); u10=X10(1).*T10.^3+X10(2).*T10.^2+X10(3).*T10+X10(4); title('quy dao bien khop q6') xlabel('thoi gian(s)') ylabel('radian') hold on grid on plot (T1,u1,'linewidth',2) plot (T2,u2,'linewidth',2) plot (T3,u3,'linewidth',2) plot (T4,u4,'linewidth',2) plot (T5,u5,'linewidth',2) plot (T6,u6,'linewidth',2) plot (T7,u7,'linewidth',2) plot(T8,u8,'linewidth',2) plot(T9,u9,'linewidth',2) plot(T10,u10,'linewidth',2) Thu kết biến khớp sau : Ta thu kết sau : Chương CHUYÊN ĐỀ 3.1 Giới thiệu phần mềm inventor Autodesk, sử dụng cho việc thiết kế mơ phận khí, kết cấu công nghiệp Phần mềm Inventor thông dụng ngành sản xuất đúc, gia công khí, thiết kế máy móc, cầu đường, kết cấu thép, nhiều lĩnh vực khác Phần mềm Inventor cung cấp cho kỹ sư khí thiết kế nhà máy công cụ mạnh, hiệu linh hoạt để tạo quản lý sản phẩm họ Nó cung cấp cho người dùng giao diện đồ họa trực quan, cho phép họ thiết kế, mơ hình hóa tạo vẽ kỹ thuật phận hệ thống sản xuất Ngoài ra, Inventor cịn cho phép người dùng tạo mơ hình 3D linh hoạt, giúp họ dễ dàng xác định vấn đề kỹ thuật tăng độ xác sản phẩm Bên cạnh đó, phần mềm cịn tích hợp với cơng cụ phân tích kiểm tra phần mềm, giúp mang lại hiệu kinh tế thời gian cho việc thiết kế người dùngPhần mềm Inventor phần mềm thiết kế kỹ thuật hãng Hình 3.1 Giao diện phần mềm inventor 3.2 Kết cấu robot kuka kr30l15/2 bậc tự +Các tập lệnh inventor dùng vẽ, lắp ghép robot scobot -Start 2D sketch-chọn mặt phẳng 2D để vẽ(lệnh bên sketch 2D gần tương tự autocad) -Extrude-chọn đối tượng kéo theo chiều dài tạo khối -Revolve-quay quanh đối tượng để tạo khối 3D -Fillet-bo cạnh trịn đối tượng -Chamfer-vát góc đối tượng mà yêu cầu -Plane-chọn mặt phẳng plane theo yêu cầu -Emboss-dùng để viết chữ,và số tập lệnh khác + Mô khâu robot kuka krl15/2 Hình 3.2 Cánh tay robot kuka krl15/2 CHƯƠNG KẾT LUẬN 4.1 Ưu-nhược điểm Việc thiết kế chế tạo mơ hình robot kuka krl15/2 bậc tự hoàn thành theo yêu cầu đề tài mặt lý thuyết việc điều khiển cho mơ hình hoạt động Tuy nhiên q trình thực đề tài, gặp nhiều khó khăn em phải tìm hiểu phần mềm mơ thiết kế số ứng dụng Do nhiều hạn chế thời gian khả thân nên em chưa thực hết ý tưởng đặt ra, mà tập trung để thực số vấn đề phục vụ cho đề tài Em dã cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đặt là: + Tìm hiểu robot cơng nghiệp lĩnh vực ứng dụng robot + Giải toán động học để xác định cấu hình, quỹ đạo chuyển động, thông số biến khớp +Vẽ lắp ghép mô chuyển động inventor Song bên cạnh robot chúng em cịn số hạn chế như: Khả xác khí hạn chế, tốc độ xử lí điều khiển chưa lập trình, tính tốn động học cịn hạn chế… Do hạn chế thời gian kiến thức nên đồ án nhóm em cịn hạn chế thiếu sót Rất mong góp ý bạn sinh viên, thầy cô giáo để đồ án nhóm em hồn thiện 4.2 Hướng phát triển đề tài: Robot ứng dụng tương đối rộng rãi nghành công nghiệp đại Như nghành cơng nghiệp lớn Đóng tàu, hầm mỏ, khí … thay người chất lượng làm việc tốt người Chúng ta lập trình cho robot thơng minh hơn, cách chi tiết khí động cơ, dùng tính tốn cụ thể để tăng cường độ xác cho robot có khả làm việc hiệu Cải tiến kỹ thuật xây dựng dây truyền tự động phục vụ cầu phát triển người tương lai Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Dương Quốc Khánh thầy cô tạo điều kiện giúp đỡ em nhiều để em hồn thành đồ án Robot cơng nghiệp Trong q trình thực khó tránh khỏi có sai sót mong q thầy đóng góp góp ý để đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Thành Long: Robot Công nghiệp, 2010 NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội – 2010 Nguyễn Văn Khang: Động lực học hệ nhiều vật NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2007 Bộ môn Cơ điện tử; Bài giảng Rô bốt Công nghiệp; Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Nguyễn Thiện Phúc; Robot Công nghiệp, 2002 NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội – 2002 Nguyễn Văn Khang: Robot Công nghiệp, 2011 NXB Giáo dục, Hà Nội, 2011 Trần Thế San, TS Nguyễn Tiến Dũng: Cơ sở nghiên cứu & sáng tạo ROBOT- Nhà xuất thống kê – 2003