Trong tác phẩm này nhân vật Rossum và con trai của ông đã tạo ra nhứng chiếc máy gần giống như con người để hầu hạ con người.Năm 1950 cùng với sự phát triển của kỹ thuật điều khiển theo
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ GIANG NAM NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP RƠ BỐT CƠNG NGHIỆP TRONG HỆ THỐNG SẢN XUẤT Chuyên ngành: Cơ điện tử LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Phạm Văn Hùng TS Lê Giang Nam Hà Nội – 2011 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205302171000000 Luận văn Thạc sỹ Khoa học MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN T 82 T 82 DANH MỤC CÁC BẢNG T 82 T 82 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ T 82 T 82 PHẦN MỞ ĐẦU 10 T 82 T 82 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ RÔ BỐT CÔNG NGHIỆP 12 T 82 1.1 Lịch sử đời phát triển Rô bốt 12 T 82 T 82 1.2 Hướng phát triển Rô bốt tương lai 14 T 82 T 82 1.3 Phân loại rô bốt công nghiệp 16 T 82 T 82 1.3.1 Phân loại Rô bốt theo số bậc tự trường công tác 17 T 82 T 82 1.3.2 Phân loại Rô bốt theo hệ 19 T 82 T 82 1.3.3 Phân loại theo điều khiển 22 T 82 T 82 1.3.4 Phân loại rô bốt theo nguồn dẫn động 22 T 82 T 82 1.4 Kết luận 23 T 82 T 82 CHƯƠNG 2: RÔBÔT KUKA & PHẦN MỀM SIM LAYOUT 24 T 82 2.1 Giới thiệu Rô bôt Kuka 24 T 82 T 82 2.1.1 Q trình phát triển Rơbơt Kuka 24 T 82 T 82 2.1.2 Các phận tính hệ thống rô bốt Kuka 29 T 82 T 82 2.1.2.1 Các phận hệ thống rô bốt Kuka 29 T 82 T 82 2.1.2.2 Các thông số kỹ thuật Rôbôt Kuka 44 T 82 T 82 2.1.2.3 Ứng dụng rô bốt kuka 47 T 82 T 82 2.2 Giới thiệu phần mềm Simlayout 50 T 82 T 82 2.2.1 Các thành phần phần mềm Simlayout 50 T 82 T 82 2.2.2 Cách xây dựng tích hợp phần tử hệ thống phần mềm Kuka T 82 Simlayout 52 T 82 2.2.3 Phương pháp điều khiển hoạt động rô bốt 57 T 82 T 82 2.3 Kết luận 63 T 82 T 82 Hv: Lê Giang Nam Cao học Cơ điện tử - 2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN RƠ BỐT CÔNG NGHIỆP 64 T 82 3.1 Giới thiệu chung lập trình điều khiển rơ bốt 64 T 82 T 82 3.1.1 Các dạng lập trình điều khiển rơ bốt cơng nghiệp 64 T 82 T 82 3.1.1.1 Lập trình kiểu dạy học (Online) 64 T 82 T 82 3.1.1.2 Lập trình điều khiển thơng qua máy tính (Offline) 65 T 82 T 82 3.1.1.3 Lập trình điều khiển rô bốt theo nhiệm vụ 66 T 82 T 82 3.1.1.4 Các dạng lập trình điều khiển rơ bốt khác 67 T 82 T 82 3.2 Phương pháp sử dụng Teach Pendant lập trình điều khiển rơ bốt kuka 67 T 82 T 82 3.2.1 Giới thiệu Teach Pendant 67 T 82 T 82 3.2.1.1 Các thành phần bảng điều khiển Teach pendant 68 T 82 T 82 3.2.1.2 Các kiểu chuyển động rơ bốt Kuka dạy học Teach T 82 pendant 74 T 82 3.2.2 Lập trình điều khiển rơ bốt Kuka Teach pendant 75 T 82 T 82 3.2.2.1 Khởi động chương trình Teach pendant 75 T 82 T 82 3.2.2.2 Tạo chương trình điều khiển rơ bốt 77 T 82 T 82 3.2.2.3 Lập trình chương trình hoạt động cho rơ bốt 78 T 82 T 82 3.3 Kết luận 87 T 82 T 82 CHƯƠNG 4: TÍCH HỢP RƠ BỐT CƠNG NGHIỆP KUKA TRONG HỆ T 82 THỐNG SẢN XUẤT VÀ LẬP TRÌNH MƠ PHỎNG 88 4.1 Mô sản xuất đại kĩ thuật rô bốt 88 T 82 T 82 4.1.1 Mơ 88 T 82 T 82 4.1.2 Tại phải sử dụng mô kĩ thuật 89 T 82 T 82 4.1.3 Mô kĩ thuật rô bốt công nghiệp 90 T 82 T 82 4.2 Tích hợp rơ bốt cơng nghiệp Kuka với hệ thống sản xuất lập trình T 82 mô 91 T 82 4.2.1 Tích hợp rơ bốt Kuka hệ thống hàn khung ô tô 91 T 82 T 82 4.2.1.1 Phân tích hệ thống sản xuất 91 T 82 T 82 4.2.1.2 Mơ hình sơ đồ khối hoạt động hệ thống 91 T 82 T 82 4.2.1.3 Tích hợp ghép nối rơ bốt Kuka mơ hình 3D 93 T 82 Hv: Lê Giang Nam T 82 Cao học Cơ điện tử - 2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học 4.2.1.4 Kết luận 97 T 82 T 82 4.2.2 Tích hợp rơ bốt Kuka hệ thống dây chuyền vận chuyển thức ăn chăn T 82 nuôi 98 T 82 4.2.2.1 Phân tích hiệu hệ thống sản xuất 98 T 82 T 82 4.2.2.2 Mơ hình sơ đồ khối hoạt động hệ thống 98 T 82 T 82 4.2.2.3 Tích hợp ghép nối rơ bốt Kuka mơ hình 3D 100 T 82 T 82 4.2.2.4 Kết luận 106 T 82 T 82 4.2.3 Tích hợp rơ bốt Kuka hệ thống vận chuyển kính 106 T 82 T 82 4.2.3.1 Phân tích hệ thống sản xuất 106 T 82 T 82 4.2.3.2 Mơ hình sơ đồ khối hoạt động hệ thống 107 T 82 T 82 4.2.3.3 Tích hợp ghép nối rơ bốt Kuka mơ hình 3D 109 T 82 T 82 4.2.3.4 Kết luận 112 T 82 T 82 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 114 T 82 T 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 T 82 T 82 PHỤ LỤC 116 T 82 T 82 Hv: Lê Giang Nam Cao học Cơ điện tử - 2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn với đề tài: “Nghiên cứu tích hợp rô bốt công nghiệp hệ thống sản xuất” tự thực hướng dẫn thầy giáo PGS TS Phạm Văn Hùng, TS Lê Giang Nam Các số liệu kết hoàn toàn trung thực Ngoài tài liệu tham khảo dẫn cuối sách, đảm bảo không chép cơng trình người khác Nếu phát có sai phạm với điều cam đoan trên, xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Học viên thực Lê Giang Nam Hv: Lê Giang Nam Cao học Cơ điện tử - 2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 : Số lượng rô bốt sử dụng nước Bảng 2.1 : Thơng số góc quay khớp rơ bốt Kuka KR 6/2 Bảng 2.2 : Các thông số động học rô bốt Kuka KR 6/2 Hv: Lê Giang Nam Cao học Cơ điện tử - 2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 : Mơ hình sử dụng rơ bốt cơng nghiệp Hình 1.2 : Rô bốt tham gia vào công việc phun sơn cơng nghiệp Hình 1.3 : Rơ bốt xe lăn điều khiển tự động Hình 1.4 : Rơ bốt tham gia lắp rắpvũ trụ Hình 1.5 : Sơ đồ động học rơ bốt tọa độ vng góc Hình 1.6 : Sơ đồ động học rơ bốt tọa độ trụ Hình 2.1 : Biểu đồ phát triển Rơ bốt Kuka Hình 2.2 : Câc chủng loại rô bốt tải trọng Rô bốt Kuka Hình 2.3 : Rơ bốt trượt băng tải 10 Hình 2.4 : Rơ bốt trượt treo dầm 11 Hình 2.5 : Sơ đồ bố trí tọa độ thông số động học rô bốt Kuka 12 Hình 2.6 : Các trục toạ độ cánh tay rơ bốt 13 Hình 2.7 : Sơ đồ khảo sát rơ bốt Kuka 14 Hình 2.8 : Các khâu cánh tay rơ bốt Kuka 15 Hình 2.9 : Khớp nối khâu rơ bốt 16 Hình 2.10 : Một số hình ảnh cơng đoạn lắp ráp rơ bốt 17 Hình 2.11 : Các loại rơ bốt Kuka 18 Hình 2.12 : Truyền động dùng khí nén 19 Hình 2.13 : Động servo 20 Hình 2.14 : Một số loại tay gắp rơ bốt 21 Hình 2.15 : Sơ đồ hệ thống khí nén điều chỉnh ngón tay tay kẹp 22 Hình 2.16 : Các trạng thái mỏ kẹp 23 Hình 2.17 : Hệ thống Rô bốt sử dụng cảm biến hình ảnh (Camera) 24 Hình 2.18 : Cấu trúc điều khiển rơ bốt 25 Hình 2.19 : Tủ điều khiển với phận PC 26 Hình 2.20 : Tủ điều khiển BUS 27 Hình 2.21 : Điều khiển rô bốt với thiết bị camera Hv: Lê Giang Nam Cao học Cơ điện tử - 2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học 28 Hình 2.22 : KUKA Control Panel (KCP) 29 Hình 2.23 : Rơ bốt KR150/2 30 Hình 2.24 : Các trục tọa độ rơ bốt Kuka 31 Hình 2.25 : Rơbơt hàn 32 Hình 2.26 : Rô bốt gắp bao thức ăn chăn nuôi 33 Hình 2.27 : Rơ bốt lắp ráp 34 Hình 2.28 : Rơ bốt cắt kim loại 35 Hình 2.29 : Rơ bốt hàn thiết bị 36 Hình 2.30 : Rơ bốt nâng tải 37 Hình 2.31 : Rơ bốt vận chuyển phơi 38 Hình 2.32 : Rơ bốt phân xưởng đúc 39 Hình 2.33 : Giao diện phần mềm Sim Layout 40 Hình 3.1 : Bảng điều khiển teach pendant 41 Hình 3.2 : Bảng hệ thống chữ ASCII 42 Hình 3.3 : Khóa điều khiển rơ bốt 43 Hình 3.4 : Cửa sổ chương trình 44 Hình 3.5 : Chuyển đổi cửa sổ 45 Hình 3.6 : Chương trình 46 Hình 3.7 : Các phím mềm rơ bốt 47 Hình 3.8 : Màn hình khởi động chương trình 48 Hình 3.9 : Chương trình KRC 49 Hình 3.10 : Chuột điều khiển rơ bốt 50 Hình 3.11 : Hệ tọa độ hệ thống 51 Hình 3.12 : Chiều trục toạ độ rơ bốt 52 Hình 3.13 : Hệ toạ độ gốc cố định 53 Hình 3.14 : Hệ tọa độ đề cố định gốc tâm dụng cụ 54 Hình 3.15 : Hệ tọa độ đề cố định gốc phơi 55 Hình 3.16 : Các trục chuyển động rô bốt Kuka 56 Hình 3.17 : Cách gọi trả lại chương trình cho chương trình Hv: Lê Giang Nam Cao học Cơ điện tử - 2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học 57 Hình 4.1 : Mơ hình hàn ơtơ 2D 58 Hình 4.2 : Mơ hình 3D tích hợp rô bốt Kuka với hệ thống sản xuất hàn khung tơ 59 Hình 4.3 : Các rơ bốt Kuka KR125 hệ thống sản xuất 60 Hình 4.4 : Hệ thống đèn chiếu sáng 61 Hình 4.5 : Hệ thống rào chắn 62 Hình 4.6 : Các rơbơt hàn 63 Hình 4.7 : Phịng điều khiển hệ thống 64 Hình 4.8 : Mơ hình 2D hệ thống 65 Hình 4.9 : Mơ hình 3D tích hợp rơ bốt Kuka hệ thống dây chuyền T 83 T 83 T 83 sản xuất thức ăn 66 Hình 4.10 : Sơ đồ bố trí mặt hệ thống mơ hình 3D 67 Hình 4.11 : Băng tải sản phẩm 68 Hình 4.12 : Băng tải vận chuyển giá 69 Hình 4.13 : Rơ bốt Kuka 70 Hình 4.14 : Xe nâng 71 Hình 4.15 : Mơ hình 2D hệ thống vận chuyển kính 72 Hình 4.16 : Mơ hình 3D tích hợp rơ bốt Kuka hệ thống vận chuyển kính 73 Hình 4.17 : Mơ hình Rơ bốt Kuka 74 Hình 4.18 : Giá đỡ kính 75 Hình 4.19 : Hệ thống hàng rào 76 Hình 4.20 : Băng tải vận chuyển kính 77 Hình 4.21 : Bố trí hệ thống bàn xoay khung đỡ quanh rô bốt T 83 Hv: Lê Giang Nam Cao học Cơ điện tử - 2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Nhu cầu cạnh tranh thị trường ln địi hỏi nhà sản xuất phải thường xuyên thay đổi mẫu mã, kích cỡ thường xuyên cải tiến để nâng cao chất lượng sản phẩm Sự cạnh tranh hàng hóa đặt vấn đề phải có hệ thống thiết bị sản xuất dễ dàng thay đổi linh hoạt để đáp ứng với nhu cầu thường xuyên thay đổi thị trường Nhờ phát triển kỹ thuật số công nghệ thông tin, khả “mềm hóa” hệ thống thiết bị sản xuất thực Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS đời, phương thức sản xuất đại, có ưu điểm thiết bị chủ yếu hệ thống đầu tư lần, việc đáp ứng lại thay đổi sản phẩm phần mềm máy tính Hệ thống FMS đại lại thích hợp với quy mơ sản xuất vừa nhỏ Ngày nay, nước phát triển, hệ thống FMS có xu hướng thay dần hệ thống thiết bị tự động “cứng” sản xuất hàng loạt lớn sản phẩm Các hệ thống thiết bị tự động cứng đắt tiền mà cần thiết phải thay đổi theo yêu cầu sản phẩm phải đổi gần hồn tồn thiết bị Như vậy, hệ thống thiết bị tự động cứng nhanh chóng trở nên lạc hậu khơng thích nghi với thị trường đầy biến động Ý tưởng chủ đạo việc tổ chức hệ thống sản xuất đại linh hoạt “linh hoạt hóa” “mơđun hóa” Một hệ thống sản xuất linh hoạt gồm nhiều môđun linh hoạt Một hệ thống hệ thống CIM – hệ thống tích hợp sản xuất dùng máy tính Để tạo mơđun sản xuất linh hoạt vậy, có mặt rô bốt cần thiết thiếu, rô bốt phận cấu thành Ở đây, rôbôt làm công việc chuyển tiếp máy cơng tác (cấp phơi dụng cụ cắt cho trung tâm gia công), vận chuyển phân xưởng, thao tác kho tự động v.v Việt Nam q trình hội nhập, cơng nghiệp địi hỏi phải có bước tiến phù hợp Việc ngày có nhiều nhà máy ứng dụng cơng nghệ đại vào sản xuất dây chuyền sản xuất tự động, rơ bốt cơng nghiệp địi hỏi khả khai thác hiệu mở rộng khả thiết bị cần thiết Hv: Lê Giang Nam 10 Cao học Cơ điện tử - 2009