Nghiên ứu thiết kế quỹ đạo huyển động ho robot hàn ống dẫn dầu khí

Bậc tự do của robot.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN NGỌC ANH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CHO ROBOT HÀN ỐNG DẪN DẦU KHÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHẾ TẠO MÁY NGƢỜI HƢỚNG DẪN PGS TS PHAN BÙI KHÔI HÀ NỘI - 2014 1708094056468f5fb7bb7-65d9-43b8-84a2-1691277fa3a5 170809405646833284840-a526-4053-a7b1-1ef7e8f59532 170809405646790994a3f-d19f-415b-acfe-fde4a6a46bca LỜI CAM ĐOAN H tên: Nguyn Ngc Anh  Xí nghip khai thác du khí  tài: Nghiên cứu thiết kế quỹ đạo chuyển động cho robot hàn ống dẫn dầu khí” Chuyên ngành: Công ngh ch to máy Mã s: CB110015            c thc hi i s ng dn tn tình ca PGS.TS Phan Bùi Khơi Các s kt qu trình bày lun c cơng b bt kì mt tài liu Hà Nội, tháng năm 2014 Ngƣời viết Nguyễn Ngọc Anh DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ISO International Organization for Standardization CAD Computer Aided Design CAM Computer Aided Manufacturing NC Numerical Control  1; 3 Chuyng quay d2; d4 Chuyng tnh tin f bc t ca robot n S khâu ca robot bao gm c giá c nh  bc t ca mt vt rn không chu liên kt không gian làm vic ca robot fi S bc t ca khp th i g Tng s khp cu fc  fr  Vh T hàn Kp H s p Ih  dòng hàn  H s tn tht que hàn Fht Lng kim loi hòa tan to mt cng hàn Ih  n hàn  T khi kim loi hàn WMR Welding Mobile Robot  i1 Ai H s t l Ma trn mô t v ng ca khâu i i vi khâu i-1 i 1 Ai1 Ma trn ngho ca ma trn i 1 Ci Ma trn cosin ch ng i 1 Ai i 1 C iT Ma trn chuyn v ) Ma trn cosin ch c quay h t quanh trc t x góc φ  Ma trn cosin ch c quay h t quanh trc t y góc ψ  Ma trn cosin ch c quay h t quanh trc t z  Trans(a, Tnh tin dc trc t x mn a, theo trc t y mn b,c) b, theo trc t z mn c An Ma trnh v trí ca khâu thao tác n Ak Ma trnh v trí ca h t gn vi khâu thao tác tm tác ng cui h t khâu cui n D-H Denavit-Hartenberg MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BÀNG, HÌNH VẼ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT 1.1 GII THIU CHUNG V ROBOT 1.1.1 Bc t ca robot ng công tác  vùng làm vic ca robot  13 1.2.1 Hàn h quang 14 1.2.2 T chc ca kim loi hàn 15 1.2.3.t h n: 16 1.2.4 Mn .17 1.2.5 Các tham s ca trình hàn h  18  n 18 n áp h quang 19 1.2.8 T di chuyn (vn tc hàn) 19  dài h quang 19 1.3.CU TRÚC CHUNG CA ROBOT HÀN 19 1.3.1 B u khin 20 1.3.2 Ngun dng 20 1.3.3 Súng hàn 21 1.3.4 Ngun 22 1.3.5 B làm sch súng hàn 22 1.3.6 B cp dây 22 1.3.7 Khung hàn, tay hàn 23 1.3.8 B nh tâm, cm bin 23 1.4 MT S LOI ROBOT HÀN 23 1.4.1 Gii thiu mt s robot hàn 23 1.4.1 Kt cu ca robot hàn ng du khí 25 1.4.2 Bc t chuyng ca robot hàn ng du khí 28 1.4.3 Thông s ng hàn dc tính k thut ca Robot hàn 29 1.5 NG DNG ROBOT HÀN TRONG NGÀNH DU KHÍ 30 1.5.1 Công tác lng ng dn du khí  Vit Nam 30 1.5.2 Cơng ngh khai thác du khí  Vit Nam 31 CHƢƠNG 2: TÍNH ĐỘNG HỌC ROBOT HÀN ỐNG DẪN DẦU KHÍ 32 2.1 CU TRÚC, BC T DO CA ROBOT HÀN NG DN DU KHÍ 32 2.1.1 Cng hc 32 2.1.2 Bc t chuyng ca robot hàn ng du khí 33  LÝ THUYT KHNG HC 34 2.2.1 Các t thun nht, ma trn bii thun nht 34 2.2.3 Cách xây dng h trc t theo Denavit-Hartenberg 37 2.2.4 Các tham s ng hc Denavit-Hartenberg 39 2.2.5 Các ma trn Denavit-Hartenberg 39 2.3 THIT LP H NG HC CA ROBOT HÀN NG DU KHÍ 40 2.3.1 Các h ta  40 nh ma trn truyn 42 2.3.3 Thit lng hc robot 44 2.4.1 Bài tốn thun v v trí 45 2.4.2 Bài toán thun v vn tc 46 2.4.3 Bài toán thun v gia tc 48 2.4.4 Thut toán gii toán thun 48 2.5 Ging hc thun vào mơ hình robot hàn ng dn du khí 49 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CHO ROBOT HÀN ỐNG DẪN DẦU KHÍ 59 3.1 QU O CHUYNG CHO KHÂU CUI CA ROBOT 59 3.1.1- H to  59 o chuyng ca robot 59 3.2 KHNG HC ROBOT 60 c v v trí 60 c v vn tc 63 c v gia tc 65 u chng vector sai s 65 NG LC HC: 66 3.4 TÍNH TỐN BIÊN DNG HÀN 68 3.4.1 Mơ hình tốn hng gia cơng 68 KẾT LUẬN 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 DANH MỤC CÁC BÀNG, HÌNH VẼ Bng 2.1 Các tham s D-H 42 Hình 1.1 Trng cơng tác ca Robot Hình 1.2 Tay máy t góc Hình 1.3 Tay máy t  Hình 1.4 Tay máy t tr .9 Hình 1.5 Tay máy t cu Hình 1.6 Tay máy khp bn l 10 Hình 1.7 Khp quay 10 Hình 1.8 Kh .11 Hình 1.9 Khp tr .11 Hình 1.10 Khp ren (khp vít me) 12 Hình 1.11 Khp cu 12 Hình 1.12 Khp phng 13 Hình 1.13 Khng 13 Hình 1.14 Hàn h n 14 Hình 1.15 Robot hàn 24 Hình 1.16 Robot hàn IRB 1410 ArcPack 24 Hình 1.17 Robot hàn ti xng thc hành ci hc bách khoa Hà Ni 25 Hình 1.18 Cu trúc c khí robot hàn ng dn du khí .25 Hình 1.19: Mơ hình khâu (ray dn hng) 26 Hình 1.20 Mơ hình khâu 26 Hình 1.21: Mơ hình khâu .27 Hình 1.22: Mơ hình khâu 27 Hình 1.23: Khâu 27 Hình 1.24: Khâu 28 Hình 2.1: Mơ hình robot hàn ng dn du khí 32 Hình 2.2: S  ng hc ca robot hàn ng dn du khí 33 Hình 2.3 S  chuyn trc t 35 Hình 2.4: Các góc quay Roll-Pitch Yaw ca Robot 36 Hình 2.5: Các h t gn cho robot 40 ng hc thun 49 Hình 2.9: Qu o chuyng c 51 Hình 2.10: T khâu thao tác theo trc X 51 Hình 2.11: T khâu thao tác theo trc Y 52 Hình 2.12: T khâu thao tác theo trc Z 52  th vn tc theo phng X .54  th vn tc theo phng Y .54  th vn tc theo phng Z 55  th vn tc góc theo phng X 55  th vn tc góc theo phng Y 56  th vn tc góc theo phng Z 56  th gia tu hàn theo phng x .57  th gia tu hàn theo phng Y 57  th gia tu hàn theo phng Z 58 Hình 3.1: Mơ t ng hàn robot thc hin 68 Hình 3.2 Qu o khâu thao tác .69 Hình 3.4 Qu o chuyng khâu .71 Hình 3.5 Qu o chuyng khâu .72 Hình 3.6 Qu o chuyng khâu .72 Hình 3.7 Qu o chuyng khâu .73 Hình 3.9 Qu o chuyng khâu .73  th vn tc khâu .74  th vn tc khâu khâu 74  th vn tc khâu .75  th vn tc khâu khâu 75  th gia tc khâu 76  th gia tc khâu 76  th gia tc khâu 77  th gia tc khâu 77  th moment lt lên khâu .78  th moment lt lên khâu .78  th moment lt lên khâu .79  th moment lt lên khâu .79  th moment lt lên khâu .80