(Tiểu luận) đồ án môn học môn học thiết kế robot công nghiệp đề tài tính toán thiết kế rô bốt scara có khâu thao tác tịnh tiến rrrt

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 :Nguyễn Văn Phiệt MSSV : K195520114120 Lớp: K55CĐT.01 Trần Văn Minh MSSV : K195520114116 Lớp: K55CĐT.01 Chuyên Ngành : Cơ Điện Tử Giáo viên hướng dẫn : THS NGUYỄN NGỌC HÀ Thái Nguyên 4– 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KTCN KHOA CƠ KHÍ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc - - ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÔN HỌC: THIẾT KẾ RÔ BỐT CÔNG NGHIỆP BỘ MÔN: CƠ ĐIỆN TỬ Sinh viên: Nguyễn Văn Phiệt MSSV : K195520114120 Lớp: 55CĐT.01 Trần Văn Minh MSSV : K195520114116 Lớp 55CĐT.01 Chuyên ngành: Cơ điện tử Ngày giao đề : 5/4/2022 Ngày hồn thành : 19/6/2022 1.Tên đề tài: Tính tốn thiết kế rơ bốt Scara có khâu thao tác tịnh tiến RRRT (Mã số: HS-1540-054S) Nội dung thuyết minh tính toán: Nhiệm vụ đồ án bao gồm: Tổng quan đối tượng thiết kế Giải toán động học thuận, động học ngược Giải tốn lập trình quỹ đạo làm việc Mơ động học q trình làm việc Các vẽ, chương trình đồ thị Thuyết minh, chương trình đồ thị mơ TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ThS Nguyễn Ngọc Hà 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 CẢM ƠN Trong suốt thời gian tìm hiểu thi cơng đồ án mơn học, giảng dạy, hướng dẫn giúp đỡ tận tình từ thầy Nguyễn Ngọc Hà thầy môn điện tử học giúp chúng em hồn thành đồ án thiết kế robot cơng nghiệp Chúng em xin chân thành gửi lời cám ơn đến thầy Nguyễn Ngọc Hà thầy môn điện tử truyền thụ cho chúng em kiến thức bổ ích khơng cần thiết cho đồ án mà cịn cần thiết cho cơng việc sau MỤC LỤC Contents MỤC LỤC L ỜINÓI ĐẦẦU CH ƯƠNG 1:GI ỚITHI UỆ VỀẦ ROBOT CÔNG NGHIỆP 1.1 T quan vềề Robot công nghiệp 1.2 Các khái ni mệ vềề robot 1.3 Phân loại robot công nghiệp 1.4 Ứng dụng Robot 1.5 Tổng quan robot scara : CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT 2.1 Bài toán động học thuận 2.2 Bài toán động học nghịch robot…………………………………………………………… 2.2 Kếết luận CHƯƠNG : THIỀẾT KỀẾ QUỸỸẠĐO TRONG KHÔNG GIAN KHỚP 3.1 Cơ sở nội suy quyỹ đoạ không gian khớp 3.2 M ột sôế câu lệnh matlab 3.2.1Tính cho biềến khpớ q1 3.2.2 Đôề thị thay đổi biềến khpớ vị trí theo thời gian 3.3 Kếết luận CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HOAT ĐỘNG CỦA ROBOT SCARA BẬC TỰ DO… 4.1 Mô kết cấu robot Scara bậc tự do……………………………………… 4.1.1 Khâu thứ nhâết……………………………………………………………………… 4.1.2 Khâu thứ hai………………………………………………………………………… 4.1.3 Khâu thứ ba………………………………………………………………………… 4.1.4 Khâu thứ tư………………………………………………………………………… 4.1.2 Hoàn thiện robot …… …………………………………………………………… 4.2 Mô chuyển động robot……………………………………………………… 4.3 Kếết luận chương…………………………………………………………………………… CHƯƠNG : KỀẾT ULẬN…………………………………………………………………… TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………………………… LỜI NÓI ĐẦU Ngày robot dùng rộng rãi nhà máy, ứng dụng nhiều ngành khoa học cơng nghệ ví dụ kỹ thuật hàn, kỹ thuật gia cơng khí, khoa học vũ trụ, đại dương nhiều ngành khoa học khác Robot thay người làm việc điều kiện khắc nhiệt cơng việc địi hỏi độ xác cao Trong tương lai robot ứng dụng rộng rãi đời sống hàng ngày Ở nước ta lĩnh vực robot nghiên cứu trường đại học viện nghiên cứu đặt nên móng cho phát triển ngành khoa học non trẻ Việt Nam.Trong công nghiệp việt nam, robot ứng dụng dây chuyền sản xuất nhà máy nhằm nâng cao suất, hiệu lao động chế tạo sản phẩm có độ xác cao Cùng với phát triển khoa học, tin học ứng dụng robot ngày trở nên quan trọng Máy tính sử dụng cơng cụ thay người việc tính tốn tốn phức tạp Nó giúp đưa kết nhanh xác Chương trình Maple phần mềm tính tốn mạnh phổ biến giúp giải nhiều loại toán như: Bài tốn phân tích, thống kê, tốn học, tốn nhiệt, tốn điện kỹ thuật…Ngồi cịn ngơn ngữ lập trình thơng dịch mạnh giúp cho người kỹ sư tính tốn tốn học quen thuộc nhanh chóng dễ dàng Được hướng dẫn bảo tận tình thầy NGUYỄN NGỌC HÀ em chọn đề tài: “TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ RƠ BƠT SCARA CĨ KHÂU THAO TÁC TỊNH TIẾN “ CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP I Tổng quan Robot công nghiệp 1.1 Lịch sử phát triển CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP I Tổng quan Robot công nghiệp 1.1 Lịch sử phát triển Thuật ngữ robot xuất vào năm 1920 tác phẩm văn học nhà văn Tiệp Khắc tên Karel Capek Thuật ngữ Inducstrial Robot (IR) xuất Mỹ công ty AMF (Americal Machine and Foundry Company) quảng cáo mô thiết bị mang dáng dấp có số chức tay người điều khiển tự động thực số thao tác để sản xuất thiết bị có tên gọi Versatran Q trình phát triển IR tóm tắt sau: Từ năm 1950 Mỹ xuất viện nghiên cứu Vào đầu năm 1960 xuất sản phẩm có tên gọi Versatran công ty AMF Ở Anh người ta bắt đầu nghiên cứu chế tạo IR theo quyền Mỹ từ năm 1967 Ở nước Tây Âu khác như: Đức, Pháp, Ý, Thụy Điển bắt đầu chế tạo IR từ năm 1970 Châu Á có Nhật Bản bắt đầu nghiên cứu ứng dụng IR từ năm 1968 Đến nay, giới có 600 cơng ty sản xuất IR số có 400 cơng ty Nhật Bản, 130 công ty Tây Âu,70 công ty Mỹ số công ty Nga, Tiệp Khắc … Trong cơng ty sản xuất Robot lớn giới kể là: ABB, FANUC, YASKAWA… 1.2 Các khái niệm Robot Định nghĩa robot cơng nghiệp: Hiện có nhiều định nghĩa Robot, điểm qua số định nghĩa sau: Định nghĩa theo tiêu chuẩn AFNOR ( Pháp ): Robot công nghiệp cấu chuyển động tự động lập trình, lặp lại chuoưng trình, tổng hợp chương trình đặt trục toạ độ, có khả định vị, định hướng, di chuyển đối tượng vật chất: chi tiết, đạo cụ, gá lắp,… theo hành trình thay đổi chương trình hố nhằm thực nhiệm vụ công nghệ khác Định nghĩa theo RIA (Robot institute of America) : Robot tay máy vạn lặp lại chương trình thiết kế để di chuyển vật liệu, chi tiết, dụng cụ thiết bị chun dùng thơng qua chương trình chuyển động thay đổi để hồn thành nhiệm vụ khác Định nghĩa theo FOCT 25686-85( Nga): Robot công nghiệp tay máy tự động, đặt cố định di động ngược, liên kết tay máy hệ thống điều khiển theo chương trình, lập trình lại để hồn thành chức vận động điều khiển trình sản xuất Có thể nói Robot cơng nghiệp máy tự động linh hoạt thay phần toàn hoạt động bắp hoặt động trí tuệ người nhiều khả thích nghi khác Robot cơng nghiệp có khả chương trình hố linh hoạt nhiều trục chuyển động, biểu thị cho số bậc tự chúng Robot công nghiệp trang bị bàn tay máy cấu chấp hành, giải nhiệm vụ xác định q trình cơng nghệ trực tiếp tham gia nguyên công ( sơn, hàn , phun phủ, rót, kim loại vào khn đúc, lắp ráp máy,…) phục vụ q trình cơng nghệ ( tháo lắp chi tiết gia công, dao cụ, đồ gá,…) với thao tác cầm nắm, vận chuyển trao đổi đối tượng với trạm công nghệ hệ thống máy tự động linh hoạt, gọi “Hệ thống tự động linh hoạt robot hoá” cho phép thích ứng nhanh thao tác đơn giản nhiệm vụ sản xuất thay đổi 1.3 Cấu trúc chung Robot công nghiệp Một RBCN cấu thành hệ thống sau: Tay máy (Manipulator) cấu khí gồm khâu, khớp Chúng hình thành cánh tay để tạo chuyển động bản, cổ tay tạo lên khéo léo, linh hoạt vá bàn tay (End Effector) để trực tiếp hoàn thành thao tác đối tượng Cơ cấu chấp hành tạo chuyển động cho khâu tay máy Nguồn động lực cấu chấp hành động loại: điện, thủy lực, khí nén kết hợp chúng Hệ thống cảm biến gồm sensor thiết bị chuyển đổi tín hiệu cần thiết khác Các robot cần hệ thống sensor để nhận biết trạng thái thân cấu robot sensor để nhận biết trạng thái môi trường Hệ thống điều khiển (controller) thường máy tính để giám sát vá điều khiển hoạt động robot Hình 1.1 1.4 Phân loại robot Trong coong nghiệp robot phong phú đa dạng, phân loại theo cách sau: - Phân loại theo kết cấu : Theo kết cấu tay máy người ta phân thành robot kiểu toạ độ Đề cá, kiểu toạ độ trụ, kiểu toạ độ cầu, kiểu toạ độ góc, robot kiểu SCARA trình bày - Phân loại theo hệ thống truyền động : có dạng truyền động phổ biến : Hệ truyền động điện: Thường dùng động điện chiều (DC : Direct Current) động bước( step motor) Loại truyền động dễ điều khiển, kết cấu thu gọn Hệ truyền động thuỷ lực: đạt cơng suất cao, đáp ứng điều kiện làm việc nặng Tuy nhiên hệ thống thuỷ lực thường có kết cấu cồng kềnh, tồn độ phi tuyến lớn khó xử lí điều khiển Hệ truyền động khí nén: có kết cấu gọn nhẹ không cần dẫn ngược nhưung lại phải gắn liền với trung tâm tạo khí nén Hệ làm việc với cơng suất trung bình nhỏ, xác, thường thích hợp với robot hoạt động theo chương trình định sẵn với thao tác đơn giản “nhấc lên-đặt xuống” ( Pick and Place or PTP: Point To Point) - Phân loại theo ứng dụng: Dựa vào ứng dụng robot sản xuất có Robot sơn, robot hàn, robot lắp ráp, robot chuyển phôi,… - Phân loại theo cách thức đặc trưng phương pháp điều khiển Có robot điều khiển hở ( mạch điều khiển khơng có quan hệ phản hồi), Robot điều khiển kín( hay điều khiển servo) : sử dụng cảm biến, mạch phản hồi để tăng độ xác mức độ linh hoạt điều khiển Ngồi cịn có cách phân loại khác tuỳ theo quan điểm mục đích nghiên cứu 1.5 Ứng dụng Robot Ngày nay, thấy ứng dụng robot có mặt lĩnh vực, lĩnh vực cơng nghiệp chiếm đại đa số Ngồi cịn nhiều lĩnh vực khác quốc phòng, dân sinh, y tế quan tâm Ứng dụng robot cơng nghiệp có từ lâu với đa dạng chủng loại công việc không nâng, kéo, thả, mang vật nặng phân loại, xếp sản phẩm mà đảm nhận công việc phức tạp như: - Phục vụ máy CNC hệ thống tự động linh hoạt - Đúc - Lắp ráp, đóng gói - Phun, phủ - Tự động hàn - Đảm nhận thực cấp phôi phục vụ nguyên công dây chuyền sản xuất tự động - Chế tạo máy - Kiểm tra - Sơn