(Tiểu luận) đồ án môn học thiết kế robot scara 3 bậc tự do

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ oOo ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ ROBOT SCARA BẬC TỰ DO Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Hữu Quang Sinh viên thực hiện: Nguyễn Khánh Toàn Mã số sinh viên: 20170939 HÀ NỘI , tháng năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ oOo ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ ROBOT SCARA BẬC TỰ DO Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Hữu Quang Sinh viên thực hiện: Nguyễn Khánh Toàn Mã số sinh viên: 20170939 HÀ NỘI , tháng năm 2022 BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Hữu Quang Sinh viên thực hiện: Nguyễn Khánh Toàn Nội dung ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… …………………….……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Nhận xét giáo viên hướng dẫn ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… …………………….……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Hà Nội, ngày……tháng………năm 2022 Giáo viên hướng dẫn ký tên MỤC LỤC MỤC LỤC Danh Mục Hình Ảnh Danh Mục Bảng Biểu Chương Phân tích ngun lí thơng số kỹ thuật Robot Scara 1.1 Giới thiệu Robot Scara 1.2 Thông số kỹ thuật Robot cần thiết kế 1.3 So sánh thông số kỹ thuật Robot cần thiết kế với số Robot loại 10 Phân tích ngun lý thơng số kỹ thuật Robot Denso HM-4A60 11 2.1 Thông số kỹ thuật 11 2.2 Phân tích nguyên lý 12 Chương Thiết kế hệ thống khí 14 2.1 Động học Robot Scara 14 2.1.1 Động học thuận 14 2.1.2 Động học ngược 18 2.2 Động lực học Robot Scara 20 2.2.1 Bài toán động lực học thuận 20 2.3 Tính tốn thiết kế khâu 29 2.3.1 Thiết kế 29 2.3.2 Tính tốn thiết kế tay kẹp 30 2.3.3 Tính tốn thơng số truyền 32 2.3.4 Kiểm tra bền 35 2.3.5 Chọn động cho trục vít me 36 2.3.6 Chọn truyền động cho khâu 37 2.3.7 Chọn ổ bi đỡ chặn khâu 42 2.3.8 Chọn cấu dẫn hướng cho vít me 45 2.4 Tính tốn thiết kế khâu 46 2.4.1 Tính tốn độ bền sơ 46 2.4.2 Tính tốn, thiết kế trục 50 2.4.3 Chọn then cho trục số 52 2.4.4 Chọn ổ bi đỡ chặn cho trục số 54 2.4.5 Chọn động khâu .55 2.4.6 Chọn truyền động khâu 58 2.5 Tính toán thiết kế khâu 62 2.5.1 Tính tốn độ bền sơ 62 2.5.2 Chọn động khâu .65 2.6 Tính tốn thiết kế khâu 67 Chương Xây dựng vẽ lắp .68 Tổng kết 70 Tài liệu tham khảo 71 Danh Mục Hình Ảnh Hinh 1: Robot Scara Hinh 2: Mơ hình Robot HM-4A60 10 Hinh 3: Sơ đồ động học Robot Scara .11 Hinh 4: Sơ đồ động học Robot Scara .13 Hinh 5: Hệ tọa độ khối tâm 20 Hinh 6: Truyền động vít me - đai ốc bi 28 Hinh 7: Đồ thị vận tốc hình thang 29 Hinh 8: Phân tích lưc tay kẹp 29 Hinh 9: Tay gắp CHS2-68 30 Hinh 10: Ball screw rotating nut 31 Hinh 11: SLT /TLT 20x25 R 34 Hinh 12: Thông số chi tiết STL/TTL 25x20 R 34 Hinh 13: Đồ thị xác định ứng suất lớn 35 Hinh 14: AC servo motor BPA007GCA6D1 36 Hinh 15: Đai .36 Hinh 16: Thông số đai .37 Hinh 17: Chiều rộng đai b 38 Hinh 18: Số bánh đai nhỏ 38 Hinh 19: Số đai chiều dài đai 39 Hinh 20: Ổ bi đỡ - chặn 43 Hinh 21: SKF 7208 BECBJ 44 Hinh 22: Cơ cấu dẫn hướng cho vít me 44 Hinh 23: Tiết diện đứng khâu 46 Hinh 24: Tiết diện ngang khâu 49 Hinh 25: Đồ thị vận tốc khâu 49 Hinh 26: Sơ đồ lực tác dụng lên khâu 51 Hinh 27: Kích thước tiết diện then 52 Hinh 28: Chọn ổ bi đỡ chặn khâu 54 Hinh 29: Đồ thị vận tốc khâu 55 Hinh 30: Động 130DNMA2-01D5C 56 Hinh 31: Thông số đai .57 Hinh 32: Chiều rộng đai 58 Hinh 33: Số đai chiều dài đai 59 Hinh 34: Tiết diện đứng khâu 61 Hinh 35: Tiết diện ngang khâu 64 Hinh 36: Mặt cắt khâu 66 Hinh 37: Bản vẽ lắp 2D 67 Hinh 38: Bản vẽ lắp 3D 68 Danh Mục Bảng Biểu Bang 1: Thông số kỹ thuật Robot cần thiết kế Bang 2: So sánh thông số số Robot loại 10 Bang 3: Thông số kỹ thuật Robot HM-4A60 11 Bang 4: Thông số kỹ thuật CHS2-68 .31 Chương Phân tích ngun lí thơng số kỹ thuật Robot Scara 1.1 Giới thiệu Robot Scara SCARA hay Selective Compliance Assembly Robot Arm phát minh Hiroshi Makino vào năm 1978 ( Hình ) Đây kiểu tay máy có cấu tạo gồm hai khớp quay khớp trượt ba có trục song song với Kết cấu làm cho tay máy cứng vững theo phương thẳng đứng cứng vững theo phương ngang Vì chun dùng cho việc thao tác với vật thể có tải trọng nhỏ theo phương thẳng đứng Do có cấu trúc gồm hai khớp nối tương tự cánh tay người từ cho phép cánh tay mở rộng vào khu vực hạn chế sau thu lại gấp lại Điều thuận lơi cho việc vận chuyển phận từ vị trí sang vị trí khác Đây Robot mang tính cách mạng lĩnh vực Robot công nghiệp tốc độ thiết kế đơn giản Trong nhiều ứng cơng nghiệp địi hỏi hoạt động chọn đặt nhanh chóng cần có Robot người cơng nhân khơng thích hợp để xử lý cơng việc nhàm chán Robot SCARA lựa chọn để thực nhiệm vụ cách nhanh chóng, xác hiệu với chi phí thấp nhiều loại Robot khác Hình 1: Robot Scara 1.2 Thông số kỹ thuật Robot cần thiết kế Là Robot mang tính cách mạng, Robot Scara loại Robot công nghiệp mang tính ứng dụng cao Có nhiều loại Robot Scara, nhiên em chi sâu vào nghiên cứu Robot Scara kết cấu bậc tự Thông số kỹ thuật Robot cần thiết kế: Robot Scara bậc tự ( Denso_HM-G Series ) Bang 1: Thông số kỹ thuật Robot cần thiết kế Tải Tầm với trọng (mm) (kg) Hành trình trục z (mm) Độ chinh xác lặp Vận tốc lớn (x,y) z Khâu Khâu Khâu (mm) (mm) (°/s) (°/s) (mm/s) Chu kì thời gian ( s) Tốc độ tổng hợp (mm/s) 200, 300, 400 20 0,29 ±0,02 ±0,01 600 450 667 2780 8780 (với tải kg) 1.3 So sánh thông số kỹ thuật Robot cần thiết kế với số Robot loại Thông số Denso HM-4A60 Tải trọng (kg) Tầm với (mm) Hành trình trục z (mm) Độ (x,y) (mm) Robot cần thiết kế 20 20 600 600 200, 300, 400 200, 300, 400 0,02 0,02 ± xác lặp z (mm) ± 0,01 0,01 ± Khâu ( /s) Khâu ( /s) ± 450 450 667 667 2780 2780 8780 8780 ° Vận tốc lớn ° Khâu (mm/s) Tốc độ tổng hợp (mm/s) Chu kì thời gian ( s) 0,29 ( Với tải kg ) 0,29 ( Với tải kg ) Bang 2: So sánh thông số số Robot loại