Đồ án đề tài thiết kế và tính toán động học cho robot thực hiện nhiệm vụ theo yêu cầu công nghệ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP KHOA CƠ KHÍ Bộ mơn: CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MƠN HỌC MƠN HỌC THIẾT KẾ ROBOT CÔNG NGHIỆP Sinh viên thực : Lớp : Mã số sinh viên : Giáo viên hướng dẫn : Hoàng Trường Giang K56CĐT-CLC.01 K205520114283 PGS.TS PHẠM THÀNH LONG 1|Page TRƯỜNG ĐHKTCN KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÔN HỌC: THIẾT KẾ ROBOT CÔNG NGHIỆP BỘ MÔN: CƠ ĐIỆN TỬ Sinh viên:Hoàng Trường Giang Lớp: K56CĐT-CLC.01 Ngành: Cơ điện tử Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử Ngày giao đề: 30/03/2023 Ngày hoàn thành: Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC CHO ROBOT THỰC HIỆN NHIỆM VỤ THEO YÊU CẦU CÔNG NGHỆ Nội dung thuyết minh tính tốn: - Lựa chọn dịng robot thảo mãn u cầu cơng nghệ - Tính tốn động học robot - Thiết kế quỹ đạo không gian thao tác đáp ứng yêu cầu - Nội suy quỹ đạo khơng gian khớp Các vẽ, chương trình đồ thị Đồ họa kết cấu: AutoCad; Đồ thị biến khớp: Matlab; Phương pháp GRG: Solver Excel; TRƯỞNG BỘ MÔN DẪN (Ký ghi rõ họ tên) GIÁO VIÊN HƯỚNG (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Thái Nguyên, ngày… tháng… Năm 20 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Thái Nguyên, ngày… tháng… Năm 20 GIÁO VIÊN CHẤM (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án Robot công nghiệp “Thiết kế tính tốn động học cho robot thực nhiệm vụ theo u cầu cơng nghệ” cơng trình nghiên cứu thân Những phần sử dụng tài liệu tham khảo đồ án nêu rõ phần tài liệu tham khảo Các số liệu, kết trình bày đồ án hồn tồn trung thực, có sai sót em xin chịu hồn tồn trách nhiệm chịu kỷ luật môn nhà trường đề LỜI NÓI ĐẦU Trong nghiệp cơng nghiệp hố, đại hố đất nước vấn đề tự động hố sản xuất có vai trị đặc biệt quan trọng Nhu cầu nâng cao suất chất lượng sản phẩm ngày đòi hỏi ứng dụng rộng rãi phương tiện tự động hoá sản xuất Xu hướng tạo dây chuyền thiết bị tự động có tính linh hoạt cao hình thành Vì ngày tăng nhanh nhu cầu ứng dụng Robot để tạo hệ thống sản xuất tự động linh hoạt Robot thực gắp vật tự động nghiên cứu ứng dụng nhiều hệ thống sản xuất tự động nhằm tăng xác vị trí, liên tục theo chu trình hoạt động, đảm bảo trình sản xuất ổn định, nâng cao xuất chất lượng sản phẩm Với đề tài “Thiết kế tính tốn động học cho robot thực nhiệm vụ theo yêu cầu công nghệ”, đồ án giải công việc sau : - Tìm hiểu tổng quát trình phát triển ứng dụng robot công nghiệp - Thiết kế động học Robot - Xây dựng quỹ đạo chuyển động Robot - Nghiên cứu lý thuyết điều khiển tự động robot cơng nghệp - Xây dựng mơ hình mơ phần mềm Autocad Đây đề tài rộng với vốn kiến thức lớn, thực thời gian có hạn, kết quả, nhận định mà em tìm hiểu đưa chắn có nhiều thiếu sót Kính mong thầy, giáo mơn hướng dẫn, góp ý để đề tài em hoàn thiện, ý nghĩa Em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành, sâu sắc đến thầy giáo Phạm Thành Long thầy giáo mơn bảo tận tình tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án 1|Page MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .1 DANH MỤC HÌNH ẢNH .4 DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng Quan Về Robot Công Nghiệp 1.1.1 Giới Thiệu Chung Về Robot 1.1.2 Cấu trúc chung Robot công nghiệp 1.1.3 Giới thiệu sơ lược Robot Fanuc .7 1.2 Xác định robot sử dụng 1.2.1 Xác định thông số để lựa chọn robot phù hợp .8 1.2.2 Lựa chọn robot đáp ứng yêu cầu 1.2.3 Phác họa không gian làm việc .10 1.2.4 Đánh giá khả đáp ứng yêu robot chọn 11 1.2.5 Kết luận 11 CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC ROBOT 12 2.1 Tổng hợp cấu trúc động học 12 2.1.1 Bài toán động học thuận 12 2.1.2 Giải phương toán động học Matlab 17 2.2 Động học ngược robot .19 2.2.1 Thiết lập tốn, thơng số đầu vào 19 2.2.2 Phương pháp giải toán giải toán động học ngược robot 20 2.2.3 Giả toán động học ngược Excel 20 2.2.4 Kết luận: .28 CHƯƠNG 3: QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG ROBOT .29 3.1.Cơ sở nội suy quỹ đạo không gian khớp 29 3.2 Nội suy quỹ đạo không gian khớp 30 3.2.1 Lập trình matlap 37 3.2 Đồ thị thay đổi biến khớp vị trí theo thời gian 43 KẾT LUẬN ĐỒ ÁN .46 Khái quát lại nội dung đồ án .46 Kiến thức tích luỹ 46 2|Page Ưu - nhược điểm 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 3|Page DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình1.1: Vật thể cần gia cơng Hình 1.2: Robot Fanuc CR-7iA .9 Hình 1.3: Khơng gian làm việc robot 10 Hình 2.1: Sơ đồ quan hệ hệ quy chiếu Oi-1 Oi theo D-H .13 Hình 2.2: Lược đồ cấu robot gắn trục tạo độ khớp 15 Hình 2.3: Quỹ đạo làm việc 22 Hình 2.4 Thiết lập excel 25 Hình 2.5: Tọa độ vị trí tay kẹp 28 Hình 3.1: Sơ đồ tính tốn hệ số góc tiếp tuyến chung Pi Error! Bookmark not defined Hình 3.2: Sự thay đổi biến khớp q1 theo thời gian 43 Hình 3.3: Sự thay đổi biến khớp q2 theo thời gian 43 Hình 3.4: Sự thay đổi biến khớp q3 theo thời gian 44 Hình 3.5: Sự thay đổi biến khớp q4 theo thời gian 44 Hình 3.6: Sự thay đổi biến khớp q5 theo thời gian 45 Hình 3.7: Sự thay đổi biến khớp q6 theo thời gian 45 4|Page DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Thông số Denavit & Hartenberg 155 Bảng 2.2: Thông số đầu vào 20 Bảng 2.3: Bảng giá trị khâu .22 Bảng 2.4: Tọa độ điểm công tác 22 Bảng 2.5: Bảng thông số biến khớp 28 Bảng 3.1 : Hệ số góc k hệ số góc chuyển tiếp kc biến khớp Q1 31 Bảng 3.2 : Hệ số góc k hệ số góc chuyển tiếp kc biến khớp Q2 32 Bảng 3.3 : Hệ số góc k hệ số góc chuyển tiếp kc biến khớp Q3 33 Bảng 3.4: Hệ số góc k hệ số góc chuyển tiếp kc biến khớp Q4 33 Bảng 3.5 : Hệ số góc k hệ số góc chuyển tiếp kc biến khớp Q5 34 Bảng 3.6 : Hệ số góc k hệ số góc chuyển tiếp kc biến khớp Q6 356 5|Page