Đồ án môn học robot công nghiệp 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 ROBOT CÔNG NGHIỆP Sinh viên : Lớp : Mã số viên : Giáo viên dẫn : thực Trần Tấn Sang K56CĐT.03 sinh K205520114052 hướng TS.Vũ Đức Vương 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 Sinh viên: Trần Tấn Sang Ngành: Cơ điện tử Ngày giao đề: 26/03/2023 Lớp: K56CĐT.03 Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử 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 (Ký ghi rõ họ tên) GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Thái Nguyên, ngày… tháng… năm… 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 hoàn toàn trung thực, sai chúng em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm chịu kỷ luật môn nhà trường đề LỜI NĨI ĐẦU Trong nghiệp cơng nghiệp hoá, đại hoá 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 cơng việc sau : • Tìm hiểu tổng quát trình phát triển ứng dụng robot cơng 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 Đây đề tài rộng với vốn kiến thức lớn, thời gian có hạn, kết quả, nhận định mà chúng em tìm hiểu đưa chắn có nhiều thiếu sót Chúng em thành thật mong thầy cô giáo mơn bảo thêm để đề tài hồn thiện hơn, ý nghĩa Em bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo Vũ Đức Vương thầy giáo mơn bảo tận tình tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 XÁC ĐỊNH ROBOT SỬ DỤNG:…………………………………………9 1.1.1 Mô tả nhiệm vụ công nghệ đặt ra:………………………………………9 CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC ROBOT 13 2.1 Tổng hợp cấu trúc động học .13 2.1.1 Bài toán động học thuận.:………………………………………………14 2.1.2 Giải phương toán động học Matlab:…………………………18 2.2.Động học ngược robot .21 2.2.1 Thiết lập tốn, thơng số đầu vào:………………………………… 21 2.2.2 Phương pháp giải toán giải toán động học ngược robot:…….22 2.2.3 Giả toán động học ngược Excel:………………………………23 2.2.4 Kết luận:…………………………………………………………………31 CHƯƠNG 3: QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG ROBOT .32 3.1 Cách xây dựng đường cong nội suy 32 3.1.1 Cơ sở lý thuyết:………………………………………………………… 32 3.1.2 Lập trình matlap:……………………………………………….….33 3.2 Đồ thị thay đổi biến khớp vị trí theo thời gian 39 3.3 Kết Luận: 42 CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN 1.1 Xác định robot sử dụng 1.1.1 Mô tả nhiệm vụ cộng nghệ đặt Mô tả: Cho nhu cầu sản xuất, cần di chuyển sản phẩm từ vị trí (trên băng tải) đến vị trí B (có dạng ngăn vừa sản phẩm) theo mơ tả hình -Kiện hàng đặt vào ngăn theo phương chiều sâu ngăn -Khi đặt vào ngăn vị trí B kiện hàng có vị trí tương quan chữ TNUTnhư hình vẽ mơ tả -khoảng cách vị trí hai điểm đặt hình chiếu 800mm -Giả thiết kiện hàng đưa vào ngăn trạng thái lý tưởng (kích thước ô chứa với kích thước kiện hàng) -Hãng robot sử dụng: FANUC 1.1.2 Xác định thông số để lựa chọn robot phù hợp  Từ yêu cầu công nghệ: • Độ cao chênh lệch vị trí đặt box ban đầu vị trí box cuối 800mm • Khoảng cách vị trí đặt 987mm  Từ thông số trên, cần lựa chọn robot dạng chuỗi, có tầm với lớn 493,5mm  Có khả quay, thao tác khơng gian ba chiều 1.1.3 Xác định điểm đặt robot => vị trí gốc O0  Do khoảng cách bên đăt kiện hang 987mm đủ lớn để đặt robot  Vị trí O0 thuộc mặt phẳng song song cách với mặt phẳng chứa vị trí A B  Vị trí cụ thể phụ thuộc vào loại robot chọn 1.1.4 Lựa chọn robot đáp ứng yêu cầu  Lựa chọn robot CR-7iA hãng Fanuc Hình 1.9: Robot CR-7iA 1.1.5 Phác họa khơng gian làm việc: Hình 1.11: Tầm với CR-7iA 1.1.6 Đánh giá khả đáp ứng yêu robot chọn  Tầm với: robot CR-7iA có tầm với 717 mm (> 358.5 mm)  Khả thao tác: robot CR-7iA thao tác không gian ba chiều, khả động cao, xác ổn định 1.2 Kết luận Vậy với yêu cầu công nghệ: mang khối hàng từ vị trí A đến vị trí B yêu câu giữ nguyên tương quan chữ “TNUT” phía, Robot CR7iA có đủ khả thực nhiệm vụ CHƯƠNG 02 ĐỘNG HỌC ROBOT 2.1 Tổng hợp cấu trúc động học  Động học robot nghiên cứu đặc trưng chuyển động mà không quan tâm đến nguyên nhân gây chúng lực mô men Khoa học động học nghiên cứu vị trí, vận tốc, gia tốc Do đó, động học liên quan đến hình học thời gian thay đổi chuyển dộng Sự thay đổi khâu robot liên quan đến hướng vị trí khâu chấp hành cuối ràng buộc khớp Những quan hệ động học trọng tâm việc nghiên cứu động học robot Việc nghiên cứu động học có hai vấn đề: Phân tích động học tổng hợp động học Tuy nhiên vấn đề phân tích động học tổng hợp động học liên quan đến  Động học robot nghiên cứu cách giải lớp toán :  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  Bài toán động học ngược: Đây toán ta cần xác định biến khớp qi(t) đảm bảo cho phận công tác robot thực chuyển động cho trước Việc giải toán ngược sở để xây dựng phương trình điều khiển chuyển động robot 2.1.1 Bài toán động học thuận Bài toán động học thuận: Đây toán 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