Tuy nhiên các nghiên cứu cha thực hiện trên một robot công nghiệp cụ thể đang hoạt động và đánh giá ảnh hởng của điều kiện làm việc tới độ chính xác lặp của chúng.. - Tìm hiểu cấu trúc
Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hµ néi - Họ tên tác giả luận văn Trần văn diện Nghiên cứu ảnh hởng tốc độ tảI trọng tới độ xác lặp robot staubli bậc tự Chuyên ngành: điện tử Luận văn thạc sĩ khoa học Cơ điện tử Ngời híng dÉn khoa häc: Ts ngun träng doanh Hµ nội năm 2013 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131727021000000 Mơc lơc Trang Trang phơ b×a………………………………………………………………… Lời cam đoan Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở đầu Chơng 1- tổng quan robot công nghiệp 10 1.1 Lịch sử phát triển ứng dụng Rôbôt công nghiệp (IR) 10 1.1.1 Sơ lợc trình phát triển robot công nghiệp 10 1.1.2 Sử dụng robot công nghiệp sản xuất 11 1.1.3 Lịch sử phát triển robot công nghiệp Việt Nam 12 1.2 Các khái niệm định nghĩa Rôbôt công nghiệp (IR) 15 1.2.1 Định nghĩa rôbôt công nghiệp 15 1.2.2 BËc tù cđa r«b«t………………………………………………………… 16 1.2.3 Hệ toạ độ rôbôt 16 1.2.4 Trờng công tác robot 18 1.3 Cấu trúc robot công nghiệp 18 1.3.1 Các thành phần robot công nghiệp 18 1.3.2 Kết cấu tay máy18 1.4 Phân loại Robot công nghiệp 19 1.4.1 Phân loại theo kết cấu 24 1.4.2 Phân loại theo hệ thống truyền động 24 1.4.3 Phân loại theo ứng dụng 24 1.4.4 Phân loại theo cách thức đặc trng phơng pháp điều khiển 25 1.5 Hệ thống chia liều thuốc tiêm Theodorico Robot Staubli-TX40 1.5.1 Giới thiệu vỊ hƯ thèng chia liỊu tù ®éng Theodorico………………… 25 1.5.2 Cấu trúc robot TX40 27 1.5.3 Bộ điều khiển, phần mềm thiết bị dạy robot TX40 30 1.5.4 Các ma trận biến đổi robot TX40 31 Chơng 2- nguyên lý đo độ xác lặp robot35 2.1 Giới thiệu 35 2.2 Khái niệm độ xác, độ xác lặp độ phân giải 36 2.3 Các tiêu đánh giá chất lợng robot theo ISO 9238 39 2.4 Các phơng pháp đánh giá độ xác lặp 40 2.5 Chọn phơng pháp đo 43 2.6 Chọ phơng án bố trí cảm biến hệ thống đo 45 2.7 Xác định vị trí tơng quan 49 Chơng 3- thiết kế hệ thống đo 52 3.1 Nguyên lý hệ thống ®o……………………………………………… …52 3.2 ThiÕt kÕ hÖ thèng ®o……………………………………………………… 52 3.2.1 Thiết kế card ADC 52 3.2.2 Phầm mềm điều khiển thu thập liệu 56 3.3 Cảm biến 58 3.3.1 Phân loại cảm biến 58 3.3.2 Các thông số đặc trng cảm biến 59 3.3.3 Cảm biến sử dụng hệ thống đo 60 3.4 Hiệu chuẩn cảm biến (Calibration) 61 Chơng 4- đánh giá độ xác lặp robot tx40 63 4.1 Tiêu chuẩn đánh giá xử lý kết 63 4.1.1 Tiêu chuẩn đánh giá 63 4.1.2 Các bớc đo xử lý kết đo 64 4.2 Kết đo nhận xét67 4.2.1 ảnh hởng tốc độ tới độ xác lặp robot 67 4.2.2 ảnh hởng tốc độ tải trọng tới độ xác lặp robot 69 Kết luận kiến nghị 72 Tài liệu tham khảo 74 Lời cam đoan Tên Trần Văn Diện, học viên lớp cao học 11BCĐT.KH Sau gần năm học tập, nghiên cứu Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đợc hớng dẫn giúp đỡ thầy cô giáo, đặc biệt giúp đỡ giáo viên hớng dẫn tốt nghiệp TS Nguyễn Trọng Doanh, đà đến cuối chặng đờng để kết thúc khóa học Với Đề tài Luận văn tốt nghiệp là: Nghiên cứu ảnh hởng tốc độ tải trọng tới độ xác lặp robot Staubli-TX40 Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu cá nhân dới hớng dẫn TS Nguyễn Trọng Doanh Các số liệu nội dung luận văn trung thực cha sử dụng để bảo vệ học vị Tác giả luận văn Trần văn diện Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1.1: Các hệ tọa độ suy rộng Robot Hình 1.2: Quy tắc bàn tay phải Hình 1.3: Biểu diễn trờng công tác Robot Hình 1.4: Các thành phần hệ thống Robot Hình 1.5: Robot kiểu tọa độ Đề Hình 1.6: Robot kiểu tọa độ trụ Hình 1.7: Robot kiểu tọa độ cầu Hình 1.8: Robot TX40- hÃng Staubli hoạt động theo hệ tọa độ góc Hình 1.9: Robot kiểu SCARA Hình 1.10: Hệ thống chia liều tự động Theodorico Comecer Hình 1.11: Robot TX40 bng chia liỊu H×nh 1.12 KÝch thớc thân robot TX40 Hình 1.13 Cấu trúc kích thớc cổ tay robot TX40 Hình 1.14 Sơ đồ khớp không gian làm việc robot Staubli-TX40 Hình 1.15 Bộ điều khiển CS8C Hình 1.16 Sơ đồ giao tiếp phần mềm điều khiển hệ thống Hình 1.17 Thiết bị dạy robot SP1 Staubli Hình 1.18 Sơ đồ động học robot Staubli-TX40 Hình 2.1 Sai số định vị định hớng robot công nghiệp Hình 2.3 Cơ cấu thích nghi robot lắp ráp HI-T-Hand Expert-2 Hình 2.4 Tơng quan độ xác độ xác lặp Hình 2.5 Hệ thống đo Brethe Hình 2.6 Hệ thống xác định sai số góc Brethe Hình 2.7 Hệ thống đo camera Koseki Hình 2.8 Phơng pháp đo Shiakolas dùng cảm biến lực, đầu đo tiếp xúc Hình 2.9 Phơng án sử dụng cảm biến (3-2-1) Hình 3.1 Sơ đồ khối Card ADC Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý khối ADC Hình 3.3 Khối vi xử lý trung tâm dsPic 4012 Hình 3.4 Khối giao tiếp máy tính RS232 Hình 3.5 Khối nguồn Hình 3.6: Sơ đồ mạch in card ADC Hình 3.7 Card ADC 12bits Hình 3.8 Sơ đồ thuật toán đọc gửi tín hiệu Card ADC Hình 3.9 Thuật toán thu thập xử lý liệu C# Hình 3.10: Giao diện hệ thống đo độ xác lặp Hình 3.11: Cảm biến điện từ không tiếp xúc LD701 2/5 mm Hình 3.12: Thiết bị đo dịch chuyển Micro Digimax Head Mitoyo Hình 3.13: Đờng đặc tính cảm biến LD701 Hình 3.14: Giá đỡ hệ thống cảm biến Hình 3.15: Bảng liệu hệ thống đo thu đợc kênh Hình 4.1 Lắp đặt định vị hệ thống đo Hình 4.2 Vị trí định vị đo độ xác lặp Hình 4.3 Giao diện phần mềm điều khiển robot TX40 Hình 4.4 Bảng xử lý kết đo Hình 4.5 Bảng kết đo giá trị độ xác lặp tải 0g vận tốc 5% Hình 4.6 Sai số định vị theo phơng X,Y,Z robot không mang tải Hình 4.7 Độ xác lặp robot không mang tải Hình 4.8 Bảng giá trị độ xác lặp theo tốc độ tải trọng Hình 4.9 Đồ thị độ xác lặp theo vận tốc tải trọng Phần mở đầu Lý chọn đề tài Độ xác lặp robot mét chØ tiªu quan träng cho viƯc lùa chän robot ứng dụng cụ thể Chỉ tiêu đợc cung cấp nhà sản xuất nhng không nêu rõ điều kiện đạt đợc tải trọng, tốc độ, nhiệt độDo trình sử dụng để nâng cao hiệu làm việc cần thực đánh giá ảnh hởng tải trọng tốc độ tới độ xác lặp robot, từ đa điều kiện làm viƯc tèi u nhÊt cho hƯ thèng KÕt qu¶ cđa đề tài cho sản phẩm điện tử đặc trng phù hợp với lĩnh vực nghiên cứu công tác thân Lịch sử nghiên cứu Đà có nghiên cứu độ xác lặp robot mô hình học cụ Tuy nhiên nghiên cứu cha thực robot công nghiệp cụ thể hoạt động đánh giá ảnh hởng điều kiện làm việc tới độ xác lặp chúng Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tợng phạm vi nghiên cứu - Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu tổng quan robot công nghiệp ứng dụng robot công nghiệp Các phơng pháp đo độ xác lặp robot Phơng pháp thiết kế thi công hệ thống đo lờng thu thập liệu dùng cho nghiên cứu độ xác lặp Đánh giá ảnh hởng tốc độ tải trọng đến độ xác lặp robot cụ thể từ lựa chọn điều kiện làm việc tối u cho hệ thống - Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế hệ thống đo độ xác lặp từ đánh giá ảnh hởng tốc độ tải trọng đến độ xác lặp robot - Đối tợng nghiên cứu: Độ xác lặp robot công nghiƯp Staubli TX40 dïng hƯ thèng chia liỊu thc tiêm Trung tâm Máy gia tốc- Bệnh viện TƯQĐ 108 Tóm tắt cô đọng luận điểm đóng góp tác giả: - Tìm hiểu tổng quan robot công nghiệp ứng dụng robot công nghiệp Việt Nam - Tìm hiểu cấu trúc, động học điều khiển robot TX40 - Tìm hiểu phơng pháp đánh giá độ xác lặp - Nghiên cứu phơng pháp đo chọn hệ thống đo phù hợp - Xây dựng hoàn thiện hệ thống đo, card thu thập liệu phần mềm thu thập liệu chuyên dụng cho nghiên cứu độ xác lặp - Đánh giá ảnh hởng tốc độ tải trọng tới độ xác lặp robot TX40 dựa vào kết đo thực nghiệm lựa chọn điều kiện làm việc tối u cho robot Phơng pháp nghiên cứu: Sử dụng phơng pháp thực nghiệm Xây dựng hệ thống đo độ xác cho robot thực đo robot làm việc điều kiện khác Tính toán xử lý kết dựa theo tiêu chuẩn ISO9238 Đánh giá dựa vào kết tính toán tiêu kỹ thuật nhà sản xuất Chơng - tổNG QUAN Về RÔBÔT CÔNG NGHIệP 1.1 Lịch sử phát triển øng dơng robot c«ng nghiƯp (IR : Industrial Robot) 1.1.1 Sơ lợc trình phát triển robot công nghiệp Thuật ngữ Robot xuất phát từ tiếng Sec (Czech) Robota có nghĩa công việc tạp, dịch kịch Rossums Universal Robots Karel Capek, vào năm 1921 Trong kịch này, Rossum trai ông ta đà chế tạo máy gần giống với ngêi ®Ĩ phơc vơ ngêi Cã lÏ ®ã gợi ý ban đầu cho nhà sáng chế kỹ thuật cấu, máy móc bắt chớc hoạt động bắp ngời Đầu thËp kû 60, c«ng ty Mü AMF (American Machine and Foundry Company) quảng cáo loại máy tự động vạn gọi Ngời máy công nghiệp (Industrial Robot) Ngày ngời ta đặt tên ngời máy công nghiệp (hay robot công nghiệp) cho loại thiết bị có dáng dấp vài chức nh tay ngời ®ỵc ®iỊu khiĨn tù ®éng ®Ĩ thùc hiƯn mét sè thao tác sản xuất Về mặt kỹ thuật, robot công nghiệp ngày nay, có nguồn gốc từ hai lĩnh vực kỹ thuật đời sớm cấu điều khiển từ xa (Teleoperators) máy công cụ điều khiển số (NC - Numerically Controlled machine tool) Các cấu điều khiển từ xa (hay thiết bị kiểu chủ-tớ) đà phát triển mạnh chiến tranh giới lần thứ hai nhằm nghiên cứu vật liệu phóng xạ Ngời thao tác đợc tách biệt khái khu vùc phãng x¹ bëi mét bøc têng cã vài cửa quan sát để nhìn thấy đợc công việc bên Các cấu điều khiĨn tõ xa thay thÕ cho c¸nh tay cđa ngêi thao tác; gồm có kẹp bên (tớ) hai tay cầm bên (chủ) Cả hai, tay cầm kẹp, đợc nối với cấu sáu bậc tự để tạo vị trí hớng tuỳ ý tay cầm kẹp Cơ cấu dùng để điều khiển kẹp theo chuyển động tay cầm Vào khoảng năm 1949, máy công cụ điều khiển số đời, nhằm đáp ứng yêu cầu gia công chi tiết ngành chế tạo máy bay Những robot 10