Tìm hiểu về robot Scara IRB 910SC do công ty ABB sản xuất, là một loại robot rất phổ biến trong thực tế sản xuất công nghiệp. Vì vậy, đây là cơ hội để chúng em vừa thực hành, ôn tập kiến thức đã học, vừa tìm hiểu thêm được những ứng dụng thực tế của loại robot này. Theo yêu cầu của cô giáo PGS.TS, nhóm chúng em đã tìm hiểu các bài toán đối với robot Scara: Động học thuận, động học nghịch, ma trận Jacobi, tính toán quỹ đạo chuyển động, thiết kế điều khiển chuyển động và xây dựng mô hình động học
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - - KỸ THUẬT ROBOT Đề tài: ROBOT SCARA IRB 910SC GVHD: PSG TS Nhóm thực hiện: nhóm 05 Hà Nội, 7/2023 MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU .4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT SCARA .5 Định nghĩa Robot công nghiệp: Lịch sử đời Robot Scara: Robot SCARA IRB 910SC ABB .8 3.1 Tổng quan dòng IRB 910SC: 3.2 Kết cấu khí Robot Scara IRB 910SC: CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC THUẬN VỊ TRÍ ROBOT 13 Vấn đề đặt ra: 13 Bài toán động học thuận vị trí: 14 2.1 Các phương pháp giải: 14 2.2 Bài toán động học thuận vị trí cho Robot Scada IRB 910SC: .18 CHƯƠNG 3: BÀI TỐN ĐỘNG HỌC NGHỊCH VỊ TRÍ CỦA ROBOT 21 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN MA TRẬN JACOBY 25 Phương pháp trực tiếp: 25 Sử dụng ma trận H J 28 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CHO CÁC KHỚP NỐI ROBOT THEO QUỸ ĐẠO DẠNG BẬC 32 Thiết kế quỹ đạo chuyển động không gian khớp theo dạng đa thức bậc 31 Viết chương trình thiết kế quỹ đạo Matlab 33 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ VÀ MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT 35 Tính tốn thiết kế .35 Mô 40 LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, ngành cơng nghiệp sản xuất phát triển nhanh chóng mạnh mẽ nhờ có ứng dụng trang thiết bị, cơng cụ hỗ trợ Do dó suất chất lượng sản phẩm đầu nâng cao đồng thời giảm chi phí nhân cơng Trong đó, loại robot sử dụng với tần suất lớn q trình sản xuất Với mơn học Kỹ thuật Robot, nhóm chúng em giao Bài tập lớn với đề tài: Tìm hiểu robot Scara IRB 910SC công ty ABB sản xuất, loại robot phổ biến thực tế sản xuất cơng nghiệp Vì vậy, hội để chúng em vừa thực hành, ôn tập kiến thức học, vừa tìm hiểu thêm ứng dụng thực tế loại robot Theo yêu cầu cô giáo PGS.TS, nhóm chúng em tìm hiểu toán robot Scara: Động học thuận, động học nghịch, ma trận Jacobi, tính tốn quỹ đạo chuyển động, thiết kế điều khiển chuyển động xây dựng mô hình động học Đồng thời chúng em xây dựng chương trình tính tốn mơ phần mềm Matlab Mặc dù nhóm chúng em cố gắng làm việc nhóm với đồng thời học hỏi, tìm hiểu, đọc thêm tài liệu khơng thể tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến giáo để báo cáo hoàn thiện CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT SCARA Định nghĩa Robot công nghiệp: Robot công nghiệp hiểu thiết bị tự động linh hoạt, bắt chước chức lao động cơng nghiệp người Nói đến thiết bị tự động linh hoạt nói đến khả thao tác với nhiều bậc tự do, điều khiển trợ đơng lập trình thay đổi được, cịn nói đến bắt chước chức lao động cơng nghiệp người có ý nói đến không hạn chế từ chức lao động chân tay đơn giản đến trí khơn nhân tạo, tùy theo loại hình cơng việc lao động cần đến chức hay ko Đồng thời nói đến mức độ cần thiết bắt chước người hay không Lịch sử đời Robot Scara: Robot SCARA giới thiệu Nhật Bản vào năm 1979 từ SCARA nhiều hãng chế tạo để phục vụ có nhiều mục đích khác hàn, lắp ráp, vận chuyển, khoan, doa …Các hãng chuyên sản xuất Robot SCARA General motor, Hitachi, Mitsubishi, IBM, MOTOMAN, EPSON, PANASONIC, SONY,… Ngày nay, hãng tiếp tục hoàn thiện điều khiển kết cấu khí để ngày linh hoạt Đó kiểu tay máy có cấu tạo đặc biệt, gồm khớp quay khớp trượt, khớp có trục song song với Kết cấu làm tay máy cứng vững theo phương thẳng đứng cứng vững (Compliance) theo phương chọn (Selective), phương ngang Loại chuyên dùng cho công việc lắp ráp (Assembly) với tải trọng nhỏ, theo phương thẳng đứng Từ SCARA viết tắt “Selective Compliance Assembly Robot Arm” để mô tả đặc điểm Tay máy SCARA có vùng khơng gian hoạt động có dạng hình trụ Đây loại cấu hình dễ thực ứng dụng cho robot dạng khớp nối lề kế khớp trượt Dạng phổ biến ứng dụng cơng nghiệp chúng cho phép nhà sản xuất robot sử dụng cách trực tiếp dễ dàng nhờ khâu khớp hợp lại có nhiều ưu điểm: Mặc dù chiếm diện tích làm việc song tầm vươn lớn Tỉ lệ kích thước/tầm vươn đánh giá cao Về mặt hình học, cấu hình dạng khớp nối lề với ba trục quay bố trí theo phương thẳng đứng dạng đơn giản có hiệu trường hợp yêu cầu gắp đặt đặt chi tiết theo phương thẳng Trong trường hợp toán tọa độ quỹ đạo chuyển động robot cần giải hai phương x y lại cách phối hợp ba chuyển động quay quanh ba trục song song với trục z Hình 1.1 Cấu trúc chung tay máy Scara Một số dịng Robot Scara hãng: Hình 1.2.Robot Scara ABB Hình 1.3.Robot Scara EPSON Hình 1.4.Robot Scara TOSHIBA Hình 1.5.Robot Scara YAMAHA Robot SCARA IRB 910SC ABB 3.1 Tổng quan dịng IRB 910SC: Hình 1.6.Robot SCARA IRB-910SC IRB 910SC robot SCARA hệ ABB Robotics với bậc tự do, làm việc với tải trọng định mức 3kg(tải trọng tối đa 6kg) Robot IRB 910SC sản xuất với version tương ứng với kích cỡ khác nhau: IRB 910SC 3/0.45, IRB 910SC 3/0.55, IRB 910SC 3/0.65 ,được thiết kế đặc biệt cho dây chuyền sản xuất yêu cầu tính linh hoạt robot Hình 1.7.Các phiên IRB 910SC Robot gồm khớp quay khớp trượt, khớp có trục song song với Hình 1.8.Các khớp A, B, C : quay, khớp D tịnh tiến 3.2 Kết cấu khí Robot Scara IRB 910SC: Truyền động cho khớp tay máy cổ tay bằng động servo chiều có phản hồi vị trí tạo thành vịng điều khiển kín Chuyển động thẳng đứng thực piston khí nén Robot Scara IRB 910SC lập trình từ máy tính cách đặt liệu cho trục Hoặc điều khiển tay sử dụng thiết bị lái điện (steering) cho tay máy dùng cuộn dây điện từ giá treo (pendant) Kết cấu robot bao gồm chuỗi cứng liên kết với khớp Robot Scara IRB 910SC gồm khớp chuyển động quay khớp chuyển động tịnh tiến Gắn cho nối hệ trục toạ độ, ta có: Khớp quay quanh trục z0 góc θ1 Khớp quay quanh trục z1 góc θ2 Khớp chuyển động tịnh tiến theo trục z2 đoạn r3 Khớp quay quanh trục z3 góc θ4 Hình 1.9.Hệ trục tọa độ Robot Scara IRB 910SC 3.3 Thông số kĩ thuật phiên IRB 910SC Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật Robot Scara IRB 910