Thiết kế chế tạo cánh tay robot đa bậc ứng dụng trong phân loại sản phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CHẾ TẠO CÁNH TAY ROBOT ĐA BẬC ỨNG DỤNG TRONG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ, ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS PHẠM QUỐC PHƯƠNG Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Tiến Trung 1811050094 18DCTA2 Mai Anh Hào 1811032708 18DCTA2 Nguyễn Đăng Khoa 1811030041 18DCTA2 Tp Hồ Chí Minh, tháng …/… LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “Thiết kế chế tạo cánh tay robot đa bậc ứng dụng phân loại sản phẩm” thành viên nhóm tiến hành nghiên cứu hướng dẫn giúp đỡ thầy Phạm Quốc Phương Các nội dung đồ án cá nhân trình bày tìm hiểu, tham khảo từ nhiều nguồn tài liệu khác có nguồn gốc rõ ràng trích dẫn hợp pháp Các kết đồ án trung thực, khách quan khơng chép từ đề tài khác Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm có gian lận phát Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2022 (Ký tên ghi rõ họ tên) i LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành cơng mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường đại học đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ nhiều từ Q thầy cơ, gia đình bạn bè Trước tiên em xin gửi lời cám ơn tri ân đến Ba Mẹ, người sinh thành nuôi dạy em lớn khôn đến ngày hôm nay, nhờ có họ niềm phấn đấu vươn lên em Em xin gửi lời cảm ơn đến Quý thầy cô Trường Đại học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh thầy Viện Kỹ Thuật, nhiệt tình dạy dỗ truyền đạt cho em nhiều kiến thức tảng để em có hành trang tốt chuẩn bị bước vào đời Đặc biệt em muốn tỏ lòng cảm ơn thật nhiều đến thầy ThS Phạm Quốc Phương, người thầy ân cần, tận tụy hướng dẫn em suốt thời gian thực đồ án Trong trình làm việc, với hướng dẫn tận tình thầy ThS Phạm Quốc Phương nỗ lực thân, đến cơng việc chúng em hồn thành Trong q trình tìm hiểu, tính tốn lập trình có sai sót Chúng em mong bảo thầy để đề tài hoàn thiện Nhờ hướng dẫn tận tình thầy mà em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này, lần cho em gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy, người lái đò sống với nghiệp giáo dục, dìu dắt hệ trẻ đường học tập nghiên cứu khoa học Sau cùng, em xin kính chúc Q thầy Viện Kỹ Thuật thầy ThS Phạm Quốc Phương thật dồi sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực sứ mệnh cao đẹp truyền đạt kiến thức cho hệ mai sau Em xin chân thành cảm ơn! ii TÓM TẮT Việc nâng cao suất chất lượng sản phẩm ngày đòi hỏi ứng dụng rộng rãi phương tiện tự động hóa sản xuất Các thiết bị tự động dây chuyền có tính linh hoạt cao dần phổ biến Các thiết bị thay dần máy tự động “cứng” đáp ứng việc định thị trường ln địi hỏi thay đổi mặt hàng chủng loại, kích cỡ tính năng…Vì thế, ứng dụng robot sản xuất điều thiếu Thực đề tài “Thiết kế chế tạo cánh tay đa bậc ứng dụng phân loại sản phẩm” nhằm tìm hiểu nguyên lý hoạt động, cấu tạo cánh tay robot, nghiên cứu cách sử dụng PLC để điều khiển cho cánh tay robot,…Đồng thời áp dụng kiến thức học vào tính tốn chọn động cơ, động học thuận, động học nghịch, lưu đồ giải thuật, sơ đồ khối, thiết kế mạch điều khiển, sơ đồ động robot để đưa đánh giá tìm vấn đề cịn tồn đọng, từ đưa giải pháp khắc phục iii ABSTRACT Improving productivity and product quality increasingly requires the wide application of production automation facilities Automated equipment and lines with high flexibility are gradually gaining popularity These devices gradually replace the "hard" automatic machines that only answer a certain job while the market always requires changing items in terms of types, sizes and features Therefore, applied robots in production output is not missing this current Implemented the topic "Design and manufacture of multi-level arms applied in product classification" to learn the operating principles and structure of arm robots, Research how to use PLC to control arm robots, … At the same time, apply the learned knowledge to calculation mechanism, automatic learning, reverse motion, flowchart solutions, map blocks, design control, schematic robot to make assessment and find the outstanding issues, thereby fixing the issue is given iv MỤC LỤC Phiếu đăng kí tên đề tài ĐATN Phiếu giao nhiệm vụ LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH SÁCH CÁC HÌNH ix DANH SÁCH CÁC BẢNG xii LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu 1.2 Một số mơ hình cánh tay robot 1.3 Các vấn đề liên quan đến thiết kế điều khiển 12 1.4 Mục tiêu đồ án .15 1.5 Giới hạn đề tài 15 Chương 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 16 2.1 Lựa chọn phương án thiết kế cánh tay robot bậc RRRRR 16 2.1.1 Mơ hình robot bậc tự RRRRR 16 2.1.2 Lý chọn robot bậc tự RRRRR 17 2.2 Phương án điều khiển 17 2.3 Lựa chọn cấu chấp hành 19 2.4 Lựa chọn Camera 20 2.5 Cơ cấu truyền động .21 2.6 Vật liệu 21 Chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 22 v 10 22 10 13 165 163 42 3x 20 32 Người vẽ N.Tiến Trung Kiểm tra P.Q.Phương CÁNH TAY KHÂU Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM Vật liệu : Nhôm Tỉ lệ 1:1 Số lượng: R1 10 43 145 20 Người vẽ N.Tiến Trung Kiểm tra P.Q.Phương CÁNH TAY KHÂU Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM Vật liệu : Nhôm Tỉ lệ 1:1 Số lượng: 50 20 10 15 43 R3 R5 13 R5 Người vẽ N.Tiến Trung Kiểm tra P.Q.Phương TẤM CỐ ĐỊNH KHÂU Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM Vật liệu : Nhôm Tỉ lệ 1:1 Số lượng: R13 10 R3 60 Người vẽ N.Tiến Trung Kiểm tra P.Q.Phương CÁNH TAY KHÂU 3 R5 10 40 Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM Vật liệu : Nhôm Tỉ lệ 1:1 Số lượng: R5 40 7° R5 2x 12 3° 11 43 R13 R3 24 73 60 Người vẽ N.Tiến Trung Kiểm tra P.Q.Phương CÁNH TAY KHÂU Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM Vật liệu : Nhôm Tỉ lệ 1:1 Số lượng: 58 10 41 15 60 21 10 21 Người vẽ N.Tiến Trung Kiểm tra P.Q.Phương TẤM CỐ ĐỊNH KHÂU 10 10 R9 Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM Vật liệu : Nhôm Tỉ lệ 1:1 Số lượng: 56 199 387 105 8 15 10 11 360 12 13 11 15 Khớp truyền động mặt bích Nhơm, nhựa Mua từ thị trường 14 Động RC servo Nhựa Mua từ thị trường 13 Tay gắp Nhôm Mua từ thị trường 12 Gá servo khâu Nhôm 11 Khâu Nhôm 10 Cố định khâu Nhôm Khâu Nhôm Cố định khâu Nhôm Khâu 2 Nhôm Chân khâu 2 Nhôm Tấm xoay vuông khâu 1 Nhôm Tấm xoay trịn khâu 1 Nhơm Gá servo khâu 1 Nhôm Chân khâu Nhôm Gá khâu 1 Mica STT Tên gọi Số lượng Vật liệu 14 Ghi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ ROBOT BẬC TỰ DO PHÂN LOẠI SẢN PHẨM Chức Họ tên Thiết kế N.Tiến Trung Chữ ký Ngày Số lượng Khối lượng BẢN VẼ LẮP CÁNH TAY Tờ : A0 Hướng dẫn P.Q.Phương Duyệt P.Q.Phương Vật liệu : Nhôm Tỷ lệ 1:1 Số tờ : TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP.HCM 207 700 594 560 105 60 212 Gá cảm biến Nhôm Cảm biến tiệm cận Gá camera Camera Cánh tay robot Băng tải Tấm gỗ Gỗ Hộp đựng sản phẩm Nhựa STT Tên gọi Số lượng Vật liệu Mua từ thị trường Nhôm Mua từ thị trường Nhôm Mua từ thị trường Ghi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ ROBOT BẬC TỰ DO PHÂN LOẠI SẢN PHẨM Chức Họ tên Thiết kế N.Tiến Trung Hướng dẫn P.Q.Phương Duyệt P.Q.Phương Chữ ký Ngày Số lượng Khối lượng BẢN VẼ LẮP Tờ : A0 Tỷ lệ 1:2 Số tờ : TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP.HCM 220VAC FROM SOURCE FACTORY N L BK BN TBL1 R N T L WD1 VCMD 2X1.0MM2 100/250V T L N MCB 10A R X1 X2 EA1 POWER LAMP L ~ PS1 24VDC/2A AC V0 N ~ N ~ PS2 5VDC/5A DC + V+ 0VDC 24VDC AC N DC V- L ~ L + V+ 0VDC/1 5VDC NGƯỜI VẼ NGUYỄN ĐĂNG KHOA 21/07 KIỂM TRA TH.S PHẠM QUỐC PHƯƠNG BẢN VẼ MẠCH ĐIỆN 1/08 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM TỈ LỆ: 1:4 MẠCH NGUỒN CHÍNH T01 24VDC 24VDC 0VDC 0VDC 11 BN 11 11 SF2 STOP SF3 E.STOP BK 12 12 SF1 START 24 23 12 BU TBL2 BX1 PROXIMITY SENSOR NPN TBL2 10 X15 X14 X13 X12 X11 X10 X07 X06 X05 X04 X03 X02 X01 X00 COM DC- DC+ PLC-INPUT FX3U-24MT-6AD-2DA NGƯỜI VẼ NGUYỄN ĐĂNG KHOA 21/07 KIỂM TRA TH.S PHẠM QUỐC PHƯƠNG BẢN VẼ MẠCH ĐIỆN 1/08 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM TỈ LỆ: 1:4 INPUT-PLC T02 Y11 Y10 A DIODE K 13 RL2 24VDC A K DIODE 13 14 14 RL1 24VDC 13 14 CM2 Y07 Y06 Y05 Y04 CM1 Y03 Y02 Y01 Y00 CM0 PLC-OUTPUT FX3U-24MT-6AD-2DA 24VDC 24VDC 0VDC 0VDC NGƯỜI VẼ NGUYỄN ĐĂNG KHOA 21/07 KIỂM TRA TH.S PHẠM QUỐC PHƯƠNG BẢN VẼ MẠCH ĐIỆN 1/08 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM TỈ LỆ: 1:4 OUTPUT-PLC T03 WHITE WEBCAM B- A+ DA1 DA0 GND AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 GND FX3U-24MT-6AD-2DA MODULE COMMUNICATION PLC BLACK A+ B- BR2 COMPUTER VCC TXD RXD GND BLUE GREEN YELLOW ORANGE NGƯỜI VẼ NGUYỄN ĐĂNG KHOA 21/07 KIỂM TRA TH.S PHẠM QUỐC PHƯƠNG BẢN VẼ MẠCH ĐIỆN 1/08 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM TỈ LỆ: 1:4 COMMUNICATION PLC T04 PURPLE WHTE BR1 GND VCC TX 32 R 31 30 29 28 27 26 25 20 10 21 L RL2 19 0VDC/1 19 17 GND 18 18 VCC 5VDC 16 RL2 15 LAMP STOP 14 X1 EA3 13 10 12 X2 LAMP RUN X2 X1 VDD EA2 T N TX RX TX TX TX TX TX TX TX 5V 5V VCC VCC VCC VCC VCC VCC VCC GND GND GND GND GND GND GND GND GND 20 21 22 GREEN BLUE ORANGE PURPLE WHTE YELLOW BLACK RED WHITE 23 24 25 BLACK RED WHITE 26 27 28 BLACK RED WHITE 29 30 31 32 33 34 BLACK RED WHITE BLACK RED WHITE 35 36 37 BLACK RED WHITE 38 39 40 BLACK RED WHITE NGƯỜI VẼ NGUYỄN ĐĂNG KHOA 21/07 KIỂM TRA TH.S PHẠM QUỐC PHƯƠNG BẢN VẼ MẠCH ĐIỆN 1/08 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM TỈ LỆ: 1:4 MẠCH ĐIỀU KHIỂN T05 24VDC WHITE RED BLACK WHITE RED BLACK WHITE RED BLACK WHITE RED BLACK WHITE RED BLACK WHITE RED BLACK WHITE RED BLACK 0VDC 16 10 21 20 25 24 23 28 27 26 31 30 29 34 33 32 37 36 35 40 39 RL1 38 22 15 TBL3 10 11 12 TBL2 TBL1 15 32 37 36 35 40 39 16 38 BROWN BROWN BROWN BROWN BROWN BROWN RED 33 ORANGE 34 RED 29 ORANGE 30 RED 31 ORANGE 26 RED 27 ORANGE 28 RED 23 ORANGE 24 RED 25 ORANGE 20 RED 21 BROWN ORANGE 22 M M M M M M M M MA1 RC SERVO DC MA2 RC SERVO DC MA3 RC SERVO DC MA4 RC SERVO DC MA5 RC SERVO DC MA6 RC SERVO DC MA7 RC SERVO DC MA8 CONVEYOR NGƯỜI VẼ NGUYỄN ĐĂNG KHOA 21/07 KIỂM TRA TH.S PHẠM QUỐC PHƯƠNG 1/08 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM BẢN VẼ MẠCH ĐIỆN TỈ LỆ: 1:4 MẠCH ĐỘNG LỰC T06 210 21 400 Trungking 25x45 PS1 ROBOT ARM CONTROL CABINET PS2 216 MCB Trungking 25x45 215 BR2 BR1 RL1 RL2 PLC FX3U-24MT Trungking 25x45 600 Trungking 25x45 PLC STOP START DANGER E.STOP Trungking 25x45 EMERGENCY 30 141 STOP EXTERNAL FRONT VIEW TBL3 TBL2 TBL1 Trungking 25x45 INTERNAL FRONT VIEW RIGHT SIDE VIEW BOTTOM VIEW NGƯỜI VẼ NGUYỄN ĐĂNG KHOA 21/07 KIỂM TRA TH.S PHẠM QUỐC PHƯƠNG BẢN VẼ TỦ ĐIỆN 1/08 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM TỈ LỆ: 1:4 TÔN TRÁNG KẼM T08