thiết kế và thi công mô hình tay máy song song 2 bậc tự do cải tiến để bóc tách và sắp xếp hàng hóa trong quản lý chuỗi cung ứng báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

BỘ CƠNG THƯƠNG _ ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHĨ HỊ CHÍ MINH BAO CAO TONG KET DE TAI KHOA HOC KET QUA THUC HIEN DE TAI — NGHIÊN CUU KHOA HQC CAP TRƯỜNG Tén dé tai: Thiét ké va thi cơng mơ hình tay máy song song bậc tự cải tiễn đề bóc tách xếp hàng hóa quán lý chuỗi cung ứng Mã số đề tài: 22/2DSVI12 Chủ nhiệm đề tài: Trần Quốc Thịnh Don vi thực hiện: Khoa Công nghệ Điện LỜI CÁM ƠN Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn Quý Thây/Cơ, bạn sinh viên khoa Điện nói riêng sinh viên Trường Đại học Cơng nghiệp TP.HCM nói chung giúp đỡ, tạo điều kiện sở vật chất, trang thiết bị, để nhóm chúng em hoàn thành tốt đề tài Ngoài ra, thời gian qua trình tìm hiểu thực nghiên cứu, nhóm chúng em nhận dạy quan tâm tận tình đến từ Thây Với lịng biết ơn sâu sắc, nhóm xin chân thành gửi lời cảm ơn đến giảng viên hướng đẫn — Giảng viên: TS Nguyễn Văn Thọ Bằng tri thức tâm huyết mình, Thầy truyền đạt giúp đỡ cho nhóm tồn thể sinh viên kiến thức vơ q báu suốt q trình làm việc Đó nguồn động lực vơ to lớn giúp nhóm chúng em tiến hành nghiên cứu thực tiểu luận với dé tai “THIET KE VA THI CONG MO HINH TAY MAY SONG SONG? BAC TU DO CAITIEN DE BOC TACH VA SAP XEP HANG HOA TRONG QUAN LY CHUOI CUNG UNG” Nghiên cứu nhóm chúng em đảm báo thời gian nội đung kiến thức cịn hạn hẹp, hạn chế thiếu sót nhiều mặt, chúng em mong nhận đóng góp, ý kiến quý báu từ thầy tồn thể thầy cơ, bạn sinh viên dé dé tài hồn thiện trau đồi nhiều kiến thức Cuối lời, nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy đồng hành với chúng em tập thé sinh viên suốt qng đường Nhóm kính chúc thầy thật nhiều sức khỏe! Tp HCM, ngày 03 tháng 07 năm 2023 PHẢN I THƠNG TIN CHUNG I Thơng tin tổng qt 1.1 Tên đề tài: Thiết kế thi công mô hình tay máy song song bậc tự cải tiễn đề bóc tách xếp hàng hóa quản lý chuỗi cung ứng 1.2 Mã số: 22/2DSV12 1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực đề tài TT Boren (học hàm, hoe vi) Don vicéng tac | Vai trò thực để tài Trần Quốc Thịnh Khoa Công nghệ Điện Chủ nhiệm đề tài Nguyễn Minh Cường Khoa Công nghệ Điện Thành viên Nguyễn Thanh Tùng Khoa Cơng nghệ Điện Thành viên Bùi Thành Đạt Khoa Cơng nghệ Điện Thành viên 1.4 Đơn vị chủ trì: 1.5 Thời gian thực hiện: 1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 03 năm 2023 đến tháng 03 năm 2024 1.5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng năm 1.5.3 Thực thực tế: từ tháng 03 năm 2023 đến tháng 06 năm 2023 1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): Và muc tiêu, nội dung, phương pháp, kết nghiên cứu tổ chức thực hiện; Nguyên nhân, Y kiên Cơ quan quản lý) 1.7 Tổng kinh phí phê duyệt đề tài: 10 triệu đồng II Kết nghiên cứu Đặt vấn đề Trong thời điểm công nghệ phát triển, quốc gia cạnh tranh, thay cải tạo hệ thống máy móc, cơng xưởng thuật ngữ tự động hóa dẫn trở nên phổ biến Một khâu quan trọng sản xuất gắp tha vật thi hẳu sở sản xuất sứ dụng Robot cho công việc Robot gắp tha sản phẩm (Piekand-Place Robot) la loai Robot sử dụng đại trà dây chuyển sản xuất, chế tạo Việc gắp thả sản phẩm Robot có chế lặp lặp lại liên tục nhiều lần với tốc độ nhanh loại Robot công cụ vô cần thiết dây chuyển đóng gói sản phẩm Hinh 0.1: Robot gap tha v: ñ dây chuyên sản xuất Robot gắp thả sản phẩm có nhiều loại nhiên sử dụng loại Robot nối tiếp có cầu mở rộng cánh tay băng tái chiếm diện tích lon va chi phí gia cơng cao Vì Robot song song giải pháp phù hợp thiết thực Robot lắp đặt ngược lên đề khâu rơi xuống đưới, qua tiết kiệm không gian tốc độ chuyên tay máy cải thiện Đề tài tập trung nghiên cứu vào Robot song song có khớp xoay với hệ thống dẫn động bên Robot lấy ý tưởng dựa Robot Delta nghiên cứu giáo sư Reymond Clavel [1] Với thiết kế hình bình hành cho cánh tay máy, Robot loại có cau tac dong cudi (End - Effector) duoc thiét ké phuc vu cho muc đích gắp thả sản phẩm băng chuyên công nghiệp cách nhẹ nhàng linh động Hình 0.2: Mơ hình Robot song song 2-DOF Thực tế theo nghiên cứu triển khai giới, loại Robot nhóm tiến hành thiết kế, chế tạo loại có khớp quay dựa loại Robot song song tinh tiến có tên Diamond [2] Chúng ta lựa chọn loại Robot Diamond có hai cấu hình bình hành cấu hình bình hành tùy thuộc vào mục đích yêu cầu sứ dụng Ở day, dé tai tập trung vào loại cấu hình bình hành Ngoài khớp quay, Hermes Giberti cộng sử dụng xi-lanh khí nén cho loại Robot [3] Tuy nhiên, áp dụng cấu khí nén vào dây chuyển cầu không thực tối ưu không gian khối lượng Robot, ngồi cấu khơng mang tính thâm mĩ cao Qua đó, khớp xoay điều khiển động lựa chọn hoàn hảo nhiều chuyên gia đồng thuận Do đó, sở lý thuyết này, nhiều nghiên cứu giới công bố đề hiệu chỉnh, tối ưu cho hệ thống trục song song Một nghiên cứu thiết thực Tian Huang cộng Nghiên cứu họ số yếu tố hiệu chỉnh tối ưu cho hệ thống giới hạn hình học, giới hạn góc quay, khoảng cách hai trục động cơ, độ dài khâu [4] Tương tự, nghiên cứu khác Tian cộng tính tốn cơng thức giúp lựa chọn kích thước mơ hình cách hiệu trình bày phần sau [5] Tuy nhiên, so với nghiên cứu giới, Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu chuyên sâu loại Robot song song sử dụng hai khớp quay Đa số nghiên cứu công bố trước loại Robot Delta với thiết kế theo vùng khơng gian làm việc Các tính tốn Lê Xuân Hoàng Lê Hoài Nam Trường Đại học Bách khoa- Đại học Đà Nẵng số ví dụ có hai cách tối ưu để thiết kế mơ hình Robot đựa khơng gian làm việc [6] Ngồi ra, tìm hiểu, áp dụng thêm số phương pháp hiệu chỉnh, tối ưu dựa loại Robot khác Robot SCARA bậc tự Nguyễn Hoàng Dũng cộng [7], hiệu chỉnh PID hệ mờ [8] hay tính tốn động học Robot song song bất đối xứng nhóm 3URS [9] Hình 0.3: Robot Delta hãng ABB Qua nghiên cứu cơng bố ngồi nước Đây xem đề tài thú vị, đòi hỏi nhiều kiến thức chun mơn, rẻ Ở khía cạnh ngoai nude, cac nghiên cứu trước thiết kế mơ hình Robot song song bậc tự phục vụ cho việc gắp thả sản phẩm dây chuyển công nghiệp Các nghiên cứu cung cấp lượng kiến thức đủ động học, động lực học, quỹ đạo chuyển động, không gian làm việc loại Robot Bên cạnh đó, số để tài đề xuất giải pháp tối ưu hóa hệ thống, tiết kiệm chi phí gia công Ngược lại, môi trường nước, để tài khơng có báo, nghiên cứu Các nghiên cứu nước công bố từ trước đến chủ yếu tập trung vào loại Robot Delta với để xuất hiệu chỉnh chất lượng cho loại Robot Ngoài ra, viết để cập loại Robot phẳng, khơng gian làm việc Robot có hai chiều Chính vi ly đo đó, hướng phát triển mà nhóm đề xuất thiết kế thêm bậc tự phần mơ hình đề Robot có thê chuyên theo day đủ trục không gian dựa theo chế độ làm việc (-+) ma Alexandre Figielski va cac céng su da dé cap dén viết [10] Vì vừa hội đề nhóm tìm hiểu nghiên cứu từ nguồn tư liệu quý giá cho nghiên cứu sau này, vừa thách thức lượng kiến thức hạn chế nguồn đữ liệu phụ thuộc vào nước Mục tiêu 2.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình cánh tay máy hai trục song song cải tiến với ba bậc tự 2.2 Mục tiêu cụ thể Nghiên cứu nguyên lý hoạt động, cấu tạo cánh tay máy hai trục song song hai bậc tự Thiết kế tính tốn tiết động học, động lực học, quỹ đạo cánh tay máy hai trục song song hai bậc tự Cải tiến không gian hoạt động cách tăng thêm bậc tự đo cho cánh tay máy hai trục song song hai bậc tự Chế tạo mơ hình khí hồn chỉnh Lập trình điều khiển mơ hình Đề xuất phương án tối ưu thiết kế, tính tốn ngun vật liệu Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu nguyên lý hoạt động, cấu tạo cánh tay máy hai trục song song hai bậc tự Thiết kế tính tốn tiết động học, động lực học, quỹ đạo cánh tay máy hai trục song song hai bậc tự Cải tiến không gian hoạt động cách tăng thêm bậc tự cho cánh tay máy hai trục song song hai bậc tự Chế tạo mơ hình khí hồn chỉnh Lập trình điều khiển mơ hình PLC Lập trình thiết kế hình điều khiển HMI Kiểm soát lưu trữ liệu hệ thống Excel Tổng kết kết nghiên cứu 4.1 Kết làm việc 4.1.1 Thiết kế phần khung Khung mơ hình phác thảo phần mềm SolidWorks với chất liệu nhơm định hình ke góc để cố định đầu nối cạnh Kích thước khung §00x800x1000 mm Phần mềm vẽ 3D SolidWorks cho phép thao tác, thiết kế tiết khí Ngồi ra, phần mềm giúp mơ phóng biến dạng tiết hiệu chỉnh thông số vật liệu cách nhanh chóng hiệu Theo đó, phần khung mơ hình có kích thước Hình 4.1 1000 250 1050 800 100 600 Hình 0.4 Phác thảo khung mơ hình Hình 0.5: Ban vẽ mơ hình 3D 4.1.2 Thiết kế tay máy robot ; Từ sở tính tốn động học, nhóm đưa thơng số phù hợp cho tay máy Robot với thông số sau: Bảng 0.1: Thông số kĩ thuật tay máy robot Khoảng cách trục đến tâm tọa độ (la) Độ dài khâu chủ động (l;} Độ dài 70 mm 200 mm khâu bị động (ï) 400 mm Góc giới hạn trân (8,„} 30 độ Góc quay tối đa (8) 120 độ Hình 0.3 Ký hiệu thơng số tay máy Hình 0.6: Tay máy 3D 4.13 Mô phốngMatlab Matlab Simulink la phan mém mơ phương trình tốn học, mơ hình Matlab giúp cho người sử dụng khảo sát đặc tính mơ hình đự đốn trước tình thực tế Ở đây, dé tài sứ dụng Matlab Simulink dé mơ phóng quỹ đạo chuyển động robot đề từ quỹ đạo robot triển khai cách dé dang hon 4.1.4 Mơ phơng sức bền Ngồi van để thiết kế, mơ hình cần tính tốn, kiểm tra độ bền q trình vận hành Ở đây, mơ hình mơ phóng phần mềm khác Từ đó, ta có nhìn khách quan tác động từ môi trường, vật liệu đến cấu khí 4.1.4.1 Kiểm tra sức bền vật liệu SolidWorks “®somelnc |» Hình 0.7: Mơ ứng suất SolidWorks Tx ssometric Hình 0.8: Mơ biến dạng SolidWorks 1/0 CABLE X00-X1F TERM PROIECT ame: rus anon S2 102M POSTWAR EU DRAWING HS NUNEER DATE 3005/2023, Advanced 2-DOF Robot at cmmcurr BISON A ‘ranDAWES Quoe TihBY I pem= THECEDVạn EYThe Ngiện m= mm TAPPROVEDVan ThoBY Nguyen A LỊ c 24V | X10 ov X00 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X18 X02 X03 X04 X05 X06 X07 X08 X01 † T X19 XIA X1B | XIC | XID | XIE XIF X09 X0A | X0B | X0C | X0D | X0E XOF † > | DOMINO E xo PIA(B) LỊ xi P32) xo ALI (GA) x03 PSEA) 04 BI) 105 PLIES) 06 PIN xi x08 BIA(MĐ - PIAG) 109 P430 Ỹ P.9(G3) Ov - 0V pois) ave P13 (G0) 24M B300) opr RIGHT seus oe CO TEA Setecaseolen cprecanmacry|(pROiEcr: Trte Advanced 2-D0F Robot, TNPUT CIRCUTT DEERING NEE DATE 3005/2023, ae ‘ranDRAWED Quoe ThBF ier CHECKEDVan BYTho gwen Oe PROVEDVan ThoBY Nguyen 113 A P.12 (E,1) P.12 (E/2) 00 P.12 (E2) soi P.12 (E3) xoa xơi P.12 (E3) P.2 (E4) xe P.12 (E4) 105 P.42 (E,5) x05 P.12 (E,6) 07 P.12 (E6) xua xe ° b START |, SIGP|, 'SAFEI|, START| STOP ‘SAFE Tử = g aaa FAN 2P m m m SAFE2| SAFEA|A ‘SAFE m a CHIEIIS CHIET2L aoe CH2ABTIL eae (BAHMH2L fe ie SAFE m sare4| a SAFE 4| z T mm ar ae a mm Tp =e er = a2 (8) ov ‡ wv Pasig Pa (62D4 | 2M pas(ao) setae onan snesserrvere Soni Seen OLYro aPTTe THI RETIN AEE LTR | (PROUT: : Fochôn oi thay Dhaaun I ome: ni ⁄wmeesd-9oFRee oo SENSOR CIRCUIT : ñ DATE: 300050023 we in “TenDRAWED Quee TarBY T ni CHECKEDVan BY:Tho Nghyện D ec gt APPROVEDVan The BY: Nguyen A H QY4IP e 1/O CABLE Y20-Y3F ° E ỹ El Trt] Ỉ IS COPY GHT ori OLY PET THIF RITE Seen mo Te Ss {Ta huuyen Vanda and4 u vop iti, we | | PROJECT: Fac One ame: Stet! women erred DOr RACE QY41P CIRCUTT DRAWING NONE on DATE: 30/05/2023 avis a “renDRAWED Quee TarBY: Tage 1927 CHECKED BY: Nguyen Van Tho Ts TEC tpi003.ept APPROVED BY: Nguyen Van The 114 A ; 24v | Y30 | Y31 | Y32 | Y33 | Y34 | Y35 | Y36 | Y37 | Y38 | Y39 | Y3A | Y3B | Y3C | YaD | Y3E | Y3F ry 0V Y20 Y21 Y22 Y23 Y24 X25 Y26 Y27 Y28 Y29 Y2A Y2B Y2C Y2D Y20 Y21 Y22 Y23 Y24 Y25 Y26 Y27 Y28 Y29 Y2A Y2B Y2C Y2D Y2E Y2F e > RL1ij, RL2| oe RL3|, - RL4, RLS|, TF lý RL6,, RL7|, et El RLS), tổ RL9|, ey RLIO}, Bế RL11|, RL12|, a RLI3|, RL14|, ee : s|P12t89)2 —] & ÁN P47 (A0) e136) ov ov #4700 " Tee mRNA Pe ar area eee nỷ SSR : œ + se|( PARLEY © ame I A| PaA® u vnansd bor Rabat sininie cine = oo Bare 339503 = on sanEM gue Tih = I 5Entbr nguyen ne ` oe TRO The gone a DOMINO ° FT RL1 RL2 RL3 RL4 RLS LAMP ° LỊ RL1 RL2_ RL3_ / RL4 ị RLS _ DOGRISENSORI e 1008 1009 1011 1012 VALVE 1007 FAN LED START LED STOP @ BUZZER i VALVEL_EX HIGH CABIBET FS DOMINO Fl HỆ 2000 Pe(@3} N „ TS maenegornpescmi Eaeee a ae Sea NI * TH : th h0g NI lor|[PUE -— wessetzporKset ame getavconereancny eer Bare 33950 ae sanSMS Que Tinh elm SEutbirTo tenon =x TRE Te gare 115 Al P45(68)24/ 24V P.20(6,0) RE? Boi c Ð Re cs BS | re} Ea c RL 10 = : RL12 ru : m : / =] comme E BRK BRK MAGNET RED GREEN MAGNET Ï| RED GREEN YELLOW a BRK1 —_+-{[ HỆ YELLOW PI5(68 omy RIGHT: “as EESGh AND PR TH Papen OF cD GEMIED NOU Pe it mm) Sexson oe TEEN = z A BRK2 —_}-Ï ov Sea STAM lao tàn, ad + ty phu koyc| | POIECT: me su a Advanced 2-DOF Robot RELAY 24V CIRCUIT : DRAWING NUMER: đồi DATE 30/05/2023 Paths) Dv mm a DRANED SY “Tran Quoc Trình, I : : TAGE wi CHECKED BY Nghiên Van The, : + p2n(8m) = TEC 002 ent APPROVED BY Nguyen Van Tha > ay RL 13 « ria Bi ff B Ð ” |boMINO E LÍ BT1 BT2 a HỈ PBfuS) ®W CoPY Ria: 2TH pnapsnTY OF ca “as besoh shop HE HOU Oh Pe IS mm Sexuescton maTTE w eS EGR aes tae Wad vui Hcxc| | PROJECT: er Tre tee ew nt) a = Advanced 2-DOF Robot RELAY 12V CHRCUTT DRAWING NUMER KH DATE 30/05/2023 5mm x DRAVED BY Tiên Quac Thịnh TAGE 18/77 CHECKED Nghyen Van Th, 708 16 002 ent APPROVED BY: Nguyện Vạn Thỏ 116 QD75MH4 1/O CABLE 2A1-2B20 1/O CABLE 1A1-1B20 TERM SSCNET CABLE, TERM CNIA-DRINERL P23 (13) |" ‘COPY RIGHT: “TT DESTeh no PRINT IS THE PROPERTY OF c2TD THBUSUAL UM/8STY 0F Hồ C MA CTY Phau Var dau st Waid Ga Wop Dale, HOM PROIECT: me: Advanced 2-DOF Robot | Q075MH4 CIRCUTT  ‘DRAWING NUMBER: gối Date 30/05/2003 Em a DRAWED BY: “Tran Quoc Thin PAGE 19/27 CHECKED BY: Nguyên Van Tho ¬ TEC j1003.ept “APPROVED BY: Nguyen Van Tho TERM BI | , B2 | Al | A2 | FLSI| # RLSI B3 | B4| B5 | A3 | A4 |} A5| B6 AG DOGI 24v ã DOMINO FLSI NPN P47 (N6) 24W Par) Ove 2M | + I P21(G/0) ` (TERM HAS 40 PINS FROM A1-A20, B1-B20 BUT WE JUST NEED TO FOCUS ON A1-A6, B1-B6) (COPY RIGHT: "NDUSTIAL UNDVERSSTY OF HO-c Mt TY PROJECT: hạ ve Va Bout and Ga Yop Dab, HOME Tre: yanced 2-DOF 21 Robot= ‘Advanced sous CIRCUIT DRAWING ne NUMBER: DATED 30/05/2003 BIVISION: is DRAWED BY: “Tran Quoc Thinh PAGE: 20/27 CHECKED BY: Nguyen Van Tho 308 TEC Tpl03 spt “APPROVED BY: Nguyên Van Tho 117 a TERM Al | A2 | A3 | A4| A5 | A B1 | B2 | B3 | B4| B5 | B6 FLSQ| : RLS2| » DOG2' m P ¢ 242V a DOMINO DOG3 NPN e209) 200 w 92160 (TERM Sa mam ee ey re HAS 40 PINS FROM A1-A20, : aah me — [= B1-B20 BUT WE JUST NEED TO FOCUS ON A1-A6, B1-B6) arcane : | T mm SE sonyina aa mm re T = TERED oe = ee Ceo TERM Al | A2 | A3 | A4.| A5 | A B1 | B2 | B3| B4) B5 BE FLSQ| RLS2| = Ũ DOG2} = 24v = By FLS3 NPN Š š (TERM aT Tit Hi | | H me» «- eee HAS 40 PINS FROM A1-A20, ae | [= , I B1-B20 BUT WE JUST NEED TO FOCUS ON A1-A6, B1-B6) esa ease | BRAT NUH SE mm mm is Seo TT nen 118 a MOTOR CABLE DRIVER MR-J3 108, B PS (45) 1003 | Paia) La eltCNPL lu a I | Pa (HS) 214%»—— _ a CNP3 eee Ú I |v | ce | | | ' Lf _ fe LỊ “ wee L 2ˆ =1 N i | L] ° SERVO MOTOR HF-KP13 pt = ro I—O ENCODER _|cNP2 E | | LỊ Il P| P I je cna | ,? ENCODER CABLE {a , mm LỊ lại cn3 LỊ CNIB-DRIVERL SSCNET CABLE P.19(F.1) GVLA-DRIVERL®————— " COPY RIGHT: “es best sho pa sr Soni OLY PT THI RETIN SeRaSOn MOM CTO TE ri i | CNIA-DRIVER+ LMAO IaH AMET Jue ar Bs a4 co Vapoeic, Hove] | PROUECT: Foc oi ame: ‘tate wh tn I : Aelvansed 2-DOF Robot DRIVER CIRCUIT : [ BOONEL CABTE DRAWING NUMBER oo DATE: 30/05/2023 : ‘VISION: a DRANED SY Trên Quac Thịnh I a ‘ nin RIVER? 24 (4,1) TAGE ain CHECKED Nguyện Van Tho so TC H03 cpt APPROVED BY: Nguyen Van Tha MOTOR CABLE DRIVER2 MR-J3 10B P8(H/) 10% P208) 122 † PB 6) 011#E—— c | +“,CNPL ⁄jỉả | | | \ ie | | a 1+» N pa —L PE Pd ENCODER | | le i | | tứ eet lợp [ene2 Prat FI v Ï đá D E i I | L] LỊ CNP3 RẺ LÍ key Í | SERVO MOTOR HF-KP13 mmi P cy œ2 =—=— , LL ENCODER CABLE | Lit Ủ lại bw La cna L| L " SSCNET CABLE 523 048)SuaMEg#——————zE COPY RIGHT: ori OLY PET THIF RITE SEEN PO CTO TE Ss ‘Bure faa ad avy Dat, beac| | PRODECT: Fac One ame: State in CNIB-DRIVER2 Sẽ iaiveucet 2:DDF Retiod DRIVER CIRCUE H———— SSENE] CABLE: GRi&RINVERS P.25 (01) ÿ DRAWING NUMER oa DATE: 30/05/2023 ‘VISION: a DRAVED BY Tiên Quac Thịnh TAGE 2927 CHECKED BY Nguyện Van Tho mm TC tllD3epL APPROVED BY: Nguyen Van Tho 119 MOTOR CABLE DRIVERS MR-J3 108, B Pe C18) 1005 L3 | Bồ (HA) Ls al NPL lu | T a Ị L] I | ot > Ld a | ad yy | “2 _I Iv l ' lee ee