Đang tải... (xem toàn văn)
Song song với sự phát triển đó,công nghệ chế tạo Robot cũng phát triển nhanh chóng đặc biệt là ở các nƣớc pháttriển nhằm đáp các nhu cầu về sản xuất, sinh hoạt, quốc phòng…Robot có thể t
TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ - - BÁO CÁO ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Đề Tài: Tính Toán Thiết Kế Robot Khắc Chữ RRT GVHD : Th.S Triệu Thị Minh Thu Sinh viên : Lê Anh Quân Lớp : 61CĐT1 Mã sinh viên Hà Nội, 1/2024 1951093509 Đồ án hệ thống Cơ điện tử GVHD: Th.S Triệu Thị Minh Thu TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí Bộ mơn: Kỹ thuật điện tử Học kỳ: Giai đoạn: 1+2 Năm học: 2023-2024 ĐỀ BÀI TIỂU LUẬN: ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Trƣởng môn Ngƣời đề (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) TS Nguyễn Huy Thế Th.S Triệu Thị Minh Thu Sinh viên nhận đề: Lớp: 61CĐT1 Chữ ký sinh viên: MSSV:1951093509 Lê Anh Quân Tên đề tài: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ROBOT KHẮC CHỮ KIỂU RRT u cầu: Không gian làm việc: 500x600x400 (mm) Dạng robot: Khắc chữ RRT Quỹ đạo làm việc: di chuyển đƣờng cong Parabol 3t 250 x 20 3369 15 E r y t t 50 E E 1580000 zE Khối lƣợng: Sinh viên thực hiện: Lê Anh Quân - MSSV: Đồ án hệ thống Cơ điện tử GVHD: Th.S Triệu Thị Minh Thu Nội dung thực hiện: Thuyết minh: Phân tích lựa chọn cấu trúc robot 1.1 Số bậc tự cần thiết 1.2 Phân tích cấu trúc phƣơng án thiết kế robot Bài toán động học robot 2.1 Bảng tham số động học D-H-C 2.2 Bài toán động học thuận 2.3 Bài toán động học ngƣợc Thiết kế robot 3.1 Giới thiệu phần mềm thiết kế 3D 3.2 Thiết kế chi tiết robot 3.3 Lắp ráp khâu mô hình tổng thể robot 3.4 Mơ lắp ráp chuyển động robot 3.5 Thiết kế 2D Bài toán động lực học robot 4.1 Xác định tham số động lực học 4.2 Thiết lập phƣơng trình vi phân chuyển động robot 4.3 Giải toán động lực học thuận ngƣợc (*) Thiết kế hệ thống dẫn động 5.1 Lựa chọn động dẫn động cho khâu 5.2 Phân tích lựa chọn hệ thống dẫn động cho khâu Thiết kế hệ thống điều khiển (*) 6.1 Chọn luật điều khiển phù hợp 6.2 Mô phần mềm Matlab Bản vẽ: 03 vẽ 3D - Bản vẽ lắp tổng thể mô hình robot - Bản vẽ tách khâu robot - Bản vẽ tách chi tiết điển hình Sinh viên thực hiện: Lê Anh Quân - MSSV: Đồ án hệ thống Cơ điện tử GVHD: Th.S Triệu Thị Minh Thu MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG 1: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CẤU TRÚC ROBOT 10 1.1 Số bậc tự cần thiết .10 1.2 Phân tích số cấu trúc thỏa mãn lựa chọn phƣơng án thiết kế .13 CHƢƠNG 2: BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT 20 2.1 Bảng tham số động học D-H-C .20 2.2 Bài toán động học thuận 22 2.3 Bài toán động học ngƣợc 28 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ ROBOT 38 3.1 Giới thiệu phần mềm thiết kế 3D 38 3.2 Thiết kế chi tiết robot .39 3.3 Lắp ráp khâu mơ hình tổng thể robot 53 3.4 Mô lắp ráp chuyển động robot 58 3.5 Thiết kế 2D 63 CHƢƠNG 4: BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC .70 4.1 Xác định tham số động lực học 70 4.2 Thiết lập phƣơng trình vi phân chuyển động robot 72 CHƢƠNG 5: TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN ĐỘNG ROBOT .80 5.1 Lựa chọn động dẫn động cho khâu 80 5.2 Phân tích lựa chọn hệ thống dẫn động cho khâu 81 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC 88 Sinh viên thực hiện: Lê Anh Quân - MSSV: Đồ án hệ thống Cơ điện tử GVHD: Th.S Triệu Thị Minh Thu DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1.1: Quỹ đạo làm việc chuyển động .12 Hình 1.2: Cơ cấu toạ độ đề .13 Hình 1.3: Cơ cấu tọa độ trục 14 Hình 1.4: Cơ cấu toạ độ cầu 15 Hình 1.5: Cơ cấu tọa độ SCARA 16 Hình 1.6: Robot SCARA bậc tự RRT 17 Hình 2.1: Thiết lập hệ toạ độ khớp 20 Hình 2.2: Đồ thị quỹ đạo điểm E 27 Hình 2.3: Đồ thị vận tốc điểm E .27 Hình 2.4: Đồ thị gia tốc điểm E .28 Hình 2.5: Đồ thị quỹ đạo đƣờng Parabol .31 Hình 2.6: Đồ thị quỹ đạo suy rộng robot 32 Hình 2.7: Đồ thị vận tốc suy rộng robot 32 Hình 2.8: Đồ thị gia tốc suy rộng robot 33 Hình 2.9: Đồ thị tọa độ suy rộng q1(t), q1(t), q1(t) 33 Hình 2.10: Đồ thị tọa độ suy rộng q2 (t), q2(t), q2(t) 34 Hình 2.11: Đồ thị tọa độ suy rộng q3(t), q3(t), q3(t) 34 Hình 2.12: Cấu hình Robot RRT 35 Hình 3.1: Phần mềm thiết kế 3D SolidWorks .38 Hình 3.2: Lựa chọn sử dụng phần mềm vẽ 3D Part 40 Hình 3.3: Chọn mặt phẳng 2D làm việc .40 Hình 3.4: Vẽ chi tiết dạng 2D 40 Hình 3.5: Vẽ chi tiết dạng 3D 41 Hình 3.6: Chỉnh sửa vẽ 3D .41 Hình 3.7: Định dạng file dƣới dạng sldprt 42 Hình 3.8: Mơ hình lắp ráp tổng thể robot RRT .53 Hình 3.9: Lựa chọn sử dụng phần mềm lắp ráp 3D Assembly .54 Sinh viên thực hiện: Lê Anh Quân - MSSV: Đồ án hệ thống Cơ điện tử GVHD: Th.S Triệu Thị Minh Thu Hình 3.10: Sử dụng cơng cụ Insert Component 54 Hình 3.11: Thƣ viện bulong, ecu tiêu chuẩn ISO 55 Hình 3.12: Sử dụng công cụ Mate 55 Hình 3.13: Định dạng file dƣới dạng sldasm .56 Hình 3.14: Mơ hình lắp ráp khâu đế .56 Hình 3.15: Mơ hình lắp ráp khâu .57 Hình 3.16: Mơ hình lắp ráp khâu .57 Hình 3.17: Mơ hình lắp ráp khâu .57 Hình 3.18: Biểu diễn q trình tách chi tiết mơ hình 58 Hình 3.19: Biểu diễn đƣờng tháo lắp mơ hình .59 Hình 3.20: Định dạng file dƣới dạng avi .59 Hình 3.21: Sử dụng cơng cụ Mate Distance 60 Hình 3.22: Tạo khơng gian làm việc XYZ cho robot 61 Hình 3.23: Thanh nhập vị trí cho điểm làm việc 61 Hình 3.24: Mơ mơ hình chuyển động thành video .62 Hình 3.25: Định dạng file dƣới dạng avi .62 Hình 3.26: Bản vẽ lắp ráp tổng thể mơ hình robot RRT .63 Hình 3.27: Thiết kế khung vẽ theo quy định 63 Hình 3.28: Chuyển đổi hình 3D thành vẽ 2D 64 Hình 3.29: Chọn kích thƣớc khung tỷ lệ hình vẽ .64 Hình 3.30: Các hình chiếu chi tiết 3D 65 Hình 3.31: Thanh cơng cụ ghi thích cho vẽ .65 Hình 3.32: Tạo bảng liệt kê chi tiết cụm .66 Hình 3.33: Chỉnh sửa tên vật liệu chi tiết 66 Hình 3.34: Định dạng file dƣới dạng slddrw .67 Hình 3.35: Bản vẽ lắp ráp mơ hình cụm truyền động khâu đế 67 Hình 3.36: Bản vẽ lắp ráp mơ hình cụm truyền động khâu .68 Hình 3.37: Bản vẽ lắp ráp mơ hình cụm truyền động khâu .69 Hình 3.38: Bản vẽ lắp ráp mơ hình cụm truyền động khâu .69 Sinh viên thực hiện: Lê Anh Quân - MSSV: Đồ án hệ thống Cơ điện tử GVHD: Th.S Triệu Thị Minh Thu Hình 4.1: Momen quán tính khối khâu đế 70 Hình 4.2: Momen qn tính khối khâu 70 Hình 4.3: Momen qn tính khối khâu 71 Hình 4.4: Momen quán tính khối khâu 71 Hình 5.1: Động Step M1343051 81 Hình 5.2: Chiều rộng đai 813 Hình 5.3: Bảng tra số 813 DANH SÁCH BẢNG THÔNG SỐ Bảng 1: Bảng tham số động học Craig robot 21 Bảng 2: Bảng tham số động học 36 Bảng 3: Bảng mơ tả vị trí trọng tâm, khối lƣợng, momen quán tính khối khâu robot .72 Sinh viên thực hiện: Lê Anh Quân - MSSV: Đồ án hệ thống Cơ điện tử GVHD: Th.S Triệu Thị Minh Thu LỜI CAM ĐOAN Chúng em cam đoan đồ án hoàn toàn chúng em tự tìm hiểu, tự làm theo hƣớng dẫn thầy cô Các nội dung, kết đồ án trung thực hồn tồn chƣa đƣợc cơng bố dƣới hình thức Trong đồ án có sử dụng kiến thức, nhận xét, đánh giá thông số tác giả, quan tổ chức mà chúng em tham khảo nhiều nguồn khác nhau, có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Trƣờng Đại học Thủy lợi khơng có liên quan đến vi phạm quyền, quyền tác giả chúng em gây trình làm đồ án môn học Hệ thống Cơ điện tử Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) Lê Anh Quân Sinh viên thực hiện: Lê Anh Quân - MSSV: Đồ án hệ thống Cơ điện tử GVHD: Th.S Triệu Thị Minh Thu LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, chúng em xin đƣợc gửi lời cảm ơn trân trọng sâu sắc thầy Th.S Nguyễn Tiến Thịnh tạo điều kiện tận tình hƣớng dẫn, động viên chúng em suốt trình nghiên cứu thực đồ án Em xin trân trọng cám ơn đến tất quý thầy cô thuộc môn Cơ Điện Tử trƣờng Đại Học Thuỷ Lợi, ngƣời trang bị cho chúng em kiến thức , nhƣ nhiệt tình hƣớng dẫn giúp đỡ chúng em suốt khóa học vừa qua Những góp ý, sửa chữa thầy phần giúp nhóm tự tin cách thức tiếp cận với công nghiệp có chuẩn bị em kiến thức mang đến đồ án cịn sai sót chƣa Em mong có đƣợc bổ sung, sửa chữa Một lần em xin cảm ơn Trân trọng! Sinh viên thực hiện: Lê Anh Quân - MSSV: Đồ án hệ thống Cơ điện tử GVHD: Th.S Triệu Thị Minh Thu LỜI NĨI ĐẦU Cùng với phát triển khơng ngừng ngành khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp phát triển nhanh chóng Việc áp dụng máy móc đại vào sản suất yêu cầu thiếu nhà máy nhằm tăng suất, tăng chất lƣợng giảm giá thành sản phẩm Song song với phát triển đó, cơng nghệ chế tạo Robot phát triển nhanh chóng đặc biệt nƣớc phát triển nhằm đáp nhu cầu sản xuất, sinh hoạt, quốc phịng… Robot thực cơng việc mà ngƣời khó thực chí khơng thực đƣợc nhƣ: làm cơng việc địi hỏi độ xác cao, làm việc mơi trƣờng nguy hiểm (nhƣ lị phản ứng hạt nhân , dị phá mìn qn sự), thám hiểm không gian vũ trụ… “Đồ án Hệ thống Cơ điện tử – Robot” học phần bắt buộc chƣơng trình đào tạo Kiến thức ngành Cơ điện tử, học phần giúp cho sinh viên bƣớc đầu làm quen với việc thiết kế khí hệ thống Robot bản, ứng dụng phần mềm SOLIDWORK 2D/3D, mô nguyên lý hoạt động robot, giúp cho sinh viên nắm vững đƣợc kiến thức học phần làm quen với nhiệm vụ ngƣời kỹ sƣ Có thể nói học phần thiếu đƣợc sinh viên chuyên ngành Cơ điện tử Với bố cục gồm phần chính: Tổng quan robot Phần nhìn sơ qua Robot bao gồm lịch sử phát triển, phân loại ứng dụng giúp hình dung tính quan trọng nhƣ hữu dụng tới sống Tính tốn thiết kế robot khắc chữ Bao gồm bƣớc thiết kế việc mơ để kiểm chứng tính đắn trình thiết kế cung cấp q trình để xác định cách sản phẩm Robot đƣợc đƣa vào ứng dụng sống Sinh viên thực hiện: Lê Anh Quân - MSSV: