cánh tay robot hai bậc tự do đóng gói sản phẩm vào thùng carton

son ng nu mm 13 Phụ lục A: Bảng phân công công việc của từng thành viên trong nhóm thực hiện đồ án thep các phần chính của công Phụ lục B: Bảng mắc điện & sơ đồ mạch điện của mô hình 15

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VĂN LANG KHOA THƯƠNG MẠI - BỘ MÔN

LOGISTICS VANLANG

UNIVERSITY 4

HỌC PHẦN

CÁC MÔ HÌNH ỨNG DỤNG LOGISTICS

ID MÔN HỌC :223_71SCMN40293_0201

GV HƯỚNG DẪN : Tống Chí Thông

ĐO AN

CÁNH TAY ROBOT HAI BẬC TỰ DO ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM VÀO THÙNG CARTON

Trang 1

DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM

3

Dương Ngọc Trâm 227510605046 80%

9 Quách Khải Danh 227510605005 80%

Trang 2

1 Giới thiệu về mô hình su nu nu ng nu nu ng 6

1.1 Giới thiệu ChUng nung Tnhh gay 6 — Vấn đề nghiên cứu 6

6 D2 MUC th U nA a4 6

Mục tiêu nghiên cứu 6

TH uc nh nen HH nen kh ĐK ĐEEEkku Hạn chế của mô hình 6

2.1 Khái niệm mô hÌnH cc nh Tnhh Tnhh ra 7 1Â 1 tt nh nh he Tnhh Sơ đồ khối của mô hình

7

8 2.2_ Mô hình khối n1 nh 1 51111111111 kh khen 9

25 nesses eeeeee ee eeee eran eeteaeetaa setae ntias Ban vé 3d 9

QQ 2Q ceccccecrrrsrersessseesecsseeceeeeeeeensanessseaeeesenesaaeeesseeeeen anne: Sơ đồ cấu tạo 9

2.3 Phân chia thời gian thực hiện đồ án seo 11 HP icccccccccccccccccscesecseeeeecseeeeeesueeseceveaesenys Quá trình thực hiện đồ án

11

Trang 3

3 Kết luận chung - son ng nu mm 13

Phụ lục A: Bảng phân công công việc của từng thành viên

trong nhóm thực hiện đồ án thep các phần chính của công

Phụ lục B: Bảng mắc điện & sơ đồ mạch điện của mô hình 15 Phụ lục C: Phần code lập trình cho mô hình hoạt động 15 Phụ lục D: Bảng chỉ phí của các thành phần của mô hình 15

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Là nhóm sinh viên thực hiện đồ án môn học “ Các mô hình ứng dụng trong Logistics”, lời nói đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Văn Lang đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em được học tập và rèn luyện

Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ThS Tống Chí

Thông, là giảng viên đã trực tiếp hướng dẫn chúng em Và Thầy TS Nguyễn Văn Thành và các thầy/ cô thuộc bộ môn Vận hành Logistics và chuỗi cung ứng và các thầy/ cô của Trường Đại học Văn Lang nói chung đã tạo cơ hội và điều kiện cho chúng em được học tập bộ môn thực hành này ạ

Trang 5

LỜI MỞ ĐẦU Với sự phát triển của nền công nghiệp Việt Nam thì tự động hoá ngày càng đóng một vai trò quan trọng Với tốc độ phát triển như hiện nay chúng ta không chỉ cần một lượng lao động khổng lồ mà còn đòi hỏi phải có trình độ, chất lượng tay nghề, kỹ thuật lao động và thiết bị sản xuất Mức độ phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng cao thì vấn đề tự động hóa ngày càng được chú trọng Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất Các quá trình sản xuất sử dụng quá nhiều lao động sống rất dễ mất ổn định về giờ giấc, về chất lượng gia công và năng xuất lao động, gây khó khăn cho việc quản lý và điều hành sản xuất Các quá trình sản xuất tự động cho phép loại bỏ các nhược điểm trên Đồng thời tự động hóa đã thay đổi tính chất lao động, cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, nhất là trong các khâu độc hại, nặng nhọc, có tính

lập đi lập lại nhàm chán,khắc phục dần sự khác nhau giữa lao động

trí ốc và lao động chân tay Do vậy, ứng dụng robot vào sản xuất là tính tất yếu của quá trình tự động hoá Việc áp dụng cánh tay robot vào dây chuyền sản xuất

ngày càng phổ biến Trước thực tế đó, nhóm em quyết định thực hiện

đề tài: ” Cánh tay Robot hai bậc tự do đóng gói sản phẩm vào thùng

carton”

Trang 6

2_ Giới thiệu về mô hình

Mục tiêu ứng dụng Robot trong công nghiệp là nhằm nâng cao nâng suất dây chuyền công nghệ,năng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh sản phẩm, đồng thời cải thiện điều kiện lao động

2.1 Giới thiệu chung

2.1.1 Vấn đề nghiên cứu

Khoa học ngày càng phát triển và sản sinh ra các công cụ hộ trợ tối đa cho con người trong lao động và cuộc sống Trong vô vàn các ngành khoa học ứng dụng khác nhau thì khoa học robot đang là vấn đề nổi trội, bởi trong quá tình lao động sản xuất, càng ngày sức người càng được giảm tải trong các công đoạn và máy móc được đưa vào thay thế Và hơn hết, nhu cầu tìm hiểu cũng như khám phá của con người không bao giờ là đủ, nhưng trong quá trình khám phá và cải tạo thế giới, con người gặp phải những vấn đề trở ngại bởi không phải môi trường nào con người cũng có thể sống được Vì vậy, nhụ cầu tất yếu là phải có một cỗ máy đảm nhiệm những công việc này Từ đó, con người nảy sinh ra nhu cầu chế tạo robot để đảm nhận thay con người trong các công việc từ đơn giản đến phức tạp

2.1.2 Giới hạn phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi không gian: nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm Logistics CS2.B.01.01 trường ĐH Văn Lang

- Phạm vi thời gian: nghiên cứu được thực hiện từ ngày: 6/6/2023 đến ngày 15/08/2023

- Phạm vi nội dung: nghiên cứu hoạt động của một hệ thống

đóng gói bằng bàn trượt và cánh tay robot

2.2 Mục tiêu

2.2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu về cấu tạo và phương pháp điều khiển thích hợp trên cơ sở ứng dụng các kỹ thuật tiên tiến và

Trang 7

xây dựng những giải pháp phần cứng cũng như phần mềm để chế

tạo bộ điều khiển cánh tay robot hai bậc tự do và hệ thống đóng

dán thùng carton Nhằm làm chủ kỹ thuật chế tạo robot đóng dán sản phẩm tự động, có thể ứng dụng trong phòng thí nghiệm của

các trường cao đẳng, đại học cũng như ứng dụng trong sản xuất doanh nghiệp

23.1 Hạn chế của mô hình Hệ thống điều khiển có nguy cơ bị hack

Cánh tay robot gắp sản phẩm vận hành theo cơ chế tự động, liên

kết với bản điều khiển máy tính nên có nguy cơ bị hacker xâm nhập Khi bị hack, việc điều khiển bị rối loạn có thể gây ra đình trệ

sản xuất, sai lệch trong các thông số sản phẩm dẫn đến những

thiệt hại nghiêm trọng Tốn chỉ phí vận hành bảo dưỡng Do áp dụng khoa học kỹ thuật trong cấu tạo cánh tay robot nên đòi hỏi người vận hành phải có những kiến thức, kỹ năng nhất định, thậm chí tham gia một số khóa học để diều khiển máy Bên cạnh đó, thiết bị cần được bảo trì thường xuyên để đảm bảo khả năng hoạt động ổn định và hiệu quả

Chi phí đầu vào cao

Thông thường, thiết bị robot công nghiệp có mức giá khá cao Vì vậy, chỉ phí đầu tư ban đầu để ứng dụng cho dây chuyền sản xuất là không hề nhỏ nên cần cân nhắc kỹ lưỡng

Trang 8

3 Quy trình thực hiện đồ án 3.1 Khái niệm mô hình 3.1.1 Sơ đồ khối của mô hình

Cánh tay hạ xuống < ps

Bàn trượt chạy Nam châm điện hút

Servo quay 180 độ Cánh tay nâng lên

Bàn trượt chạy Cánh tay đến vị trí

3.1.2 Nguyên lý hoạt động

Đầu tiên, cánh tay robot sẽ bắt đầu khỏi động đi đến sản phẩm sau đó cánh tay sẽ hạ xuống theo điều khiển của con step motor hút sản

phẩm lên bằng nam châm điện Cánh tay đưa sản phẩm qua thùng

carton đang trạng thái mở nắp 50% và thả sản phẩm vào thùng cánh tay quay về trạng thái ban đầu

Khi được khởi động, con step motor quay, nhờ lực quay làm hệ truyền động bánh răng, dây đai GT2 di chuyển và kéo bàn trượt được cố định liên kết với dây đai di chuyển theo như lộ trình và tốc độ đã

được lập trình sẵn theo nhu cầu vận chuyển khi thùng hàng được

đặt ở đầu hệ thống bàn trượt, nó sẽ được vận chuyển nhờ sự chuyển

Trang 9

động của hệ thống trước nó và tại đầu hệ thống có một bộ phận

servo được lắp đặt để đồng thời gập một phần nắp thùng phía trước

Tiếp theo đó thùng hàng di chuyển và nhờ hệ thống cơ, phần khung

được lắp đặt cố định hai nắp thùng bên phải trái và một khung sắt được lắp phía sau để đồng thời gập và giữ cố định 2 nắp trước sau, theo cơ chế có 2 thanh gập được cố định theo thân máy để gập phần nắp phía hai bên lại phần đóng nắp thùng hoàn thành ở đây Bàn

trượt quay trở về và vận hành liên tục như thế cho các sản phẩm tiếp

Mô hình từ góc nhìn trên xuống

3.2.2 Sơ đồ cấu tạo

Trang 11

3.3.1 Quá trình thực hiện đồ án

1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |9 |10]11]12

Mua Gia c nc

code

Mua linh kiện D hình

Quy trình thực hiện đô án

- - 2 tuân đầu tiên: nhóm đã họp bàn cùng sự hỗ trợ của thầy đưa ra phương án dựng mô hình và lên danh sách BOM ( Bill of

- - Tuần 10 - 12 : Nguyên cứu phần còn lại của mô hình, ráp code,

viết báo cáo

Trang 12

Phương án 1: Đóng thùng

đẩy sẽ đẩy thùng carton còn

đang trong trạng thái mở khoảng

50% và băng truyền ngay lúc này đẩy thùng vào hệ cơ đóng gói có thanh chắn ở giữa và dần dần đóng lại hai bên bằng hai thanh

sắt và hoàn thiện bước cuối là dán keo Ta đã đóng gói thành

công sản phẩm 1 Ưu điểm:

7 Hoạt động ổn định, năng

hành không gây tiêng ồn khi

sử dụng 1 Có độ đàn hồi tốt, có sức

chịu đập mạnh, bề mặt

Đóng thùng carton bằng hệ thống bàn trượt là phương án tối giản nhất Mô hình chạy theo cơ chế bàn trượt sẽ đẩy thùng carton nhờ Step Motor và trước khi chạy Servo sẽ thực

hiện đóng nắp thùng đầu tiên

và sau đó bàn trượt sẽ vận

hành đẩy thùng đi vào lần lượt

đóng thùng và sau đó bàn trượt sẽ chạy trở về điểm xuất phát sau khi đóng gói thùng carton hoàn thiện đưa ra ngoài

1 Ưu điểm

Chi phí rẻ, tối giản gọn hơn sử dụng băng tải Chạy tốt và khá thuận tiện khi chỉ sử dụng bàn trượt và dây đai

Trang 13

nhẫn dễ dàng di chuyển

hàng đến nhiều vị trí khác nhau

O Trọng lượng nhẹ va mỏng, cho khả năng vận

chuyển linh hoạt từ đó

giúp tiết lượng cho cả hệ thống

kiệm nang

dàng 7 Nhược điểm;

O Chỉ phí cao ( mô hình của nhóm em khá lớn)

Không đủ lực để đẩy

được thùng carton đến

điểm dán keo Tuy nhiên hệ thống này triển khai còn gặp nhiều vấn đề bất trắc là

băng truyền không thể chạy mượt đưa thùng di chuyển nên nhóm quyết định không sử dụng

¡Nhược điểm:

tục như băng tải Còn có rủi ro trong việc đẩy thùng O Khi thùng bi dung

bàn trượt vẫn chạy không dừng lại Chỉ được chạy 1 lượt 1 thùng và khá lâu phải đợi vài giây hệ

thống đẩy mới chạy tiếp

Và đây là phương án nhóm đã lựa chọn để thực hiện vì sự thuận tiện, vận hành trơn tru

của bàn trượt dễ dàng đẩy

được thùng carton và đã thực hiện đóng thùng thành công nên nhóm đã quyết định sử dụng phương án cho mô hình

- Mang lại được hiệu quả và chất lượng tốt hơn -_ Tiết kiệm thời gian, mang lại hiệu quả đóng gói cao hơn so

với phương pháp thủ công

Nhưng vẫn còn một hạn chế và nhóm đã triển khai khắc phục như sau:

- _ Xảy ra sự cố khi thùng carton tiến hành đóng gói giai đoạn đầu: vì thế nhóm đã điều chỉnh phần cơ thêm hai miếng

mica vào hai bên để giảm thiểu va chạm hai bên nắp thùng vào khung mô hình và cố định hai thanh sắt đóng nắp bằng một pad chữ L để tránh việc thùng không đóng được nắp ở

giai đoạn cuối - _ Servo gập nắp thùng đầu tiên quá yếu: nhóm đã điều chỉnh

lại góc 180 độ và cố định con servo , thay thanh sắt cứng

hơn để có lực đóng nắp

- Mô hình chưa thật sự chạy trơn tru 100% vì trong quá trình vận hành thùng carton có thể bị vướng 1 vài chỗ (nhất là ở hệ thống dán keo - nhóm chưa hoàn thiện tốt phần này vì chúng em chưa tận dụng tốt thời gian và đã hoàn thành hệ thống này trong vòng 1 tuần nên còn nhiều thiếu sót) - Vì thời gian và năng lực của nhóm còn hạn chế nên chúng

em chưa thể hoàn thiện sản phẩm tối ưu nhất Nếu còn thời

gian chúng em mong muốn có thể đưa vào mô hình cảm

biến siêu âm ở cánh tay để phát hiện hàng và đưa đến vị trí

mong muốn Phụ lục A: Bảng phân công công việc của từng thành viên

trong nhóm thực hiện đồ án thep các phần chính của công

chính

Trang 15

Mua Mua Gia Làm Code |Vẽ mô | Báo

phần linh công | điện hình | cáo cứng kiện

Hồ Thảo Vi

Dinh Huynh Phúc Chau

Nguyễn Phúc Thịnh

Lê Bảo Hân

Lê Kim Đông

Quách Khải Danh

Dương Ngọc Trâm

Bang phan chia công việc trong nhóm

Phụ lục B: Bảng mắc điện & sơ đồ mạch điện của mô hình

Trang 16

Cách mắc điện giữa Arduino với hệ thống bàn trượt

Tai Driver = Gắn DIR+ màu xanhlá vào Chin

S 2 TrênArduro GắnP UL+ màu xanh vio chân số 3

Trên Arduino Nổi chân DIR- vớ chân PUL- màu rội gắn chan GID thử 2 trên

Arduino

S609 ng the Dĩ

Cách mắc điện giữa CNC với cánh tay robot

Trang 17

// Hàm điêu khiển động cơ quay bao nhiêu vòng void step(int steps ,int stepperPin, int dirPin, bool dir)

{

long totalPulse = steps * 200;

Trang 18

digitalWrite(dirPin, dir); for {int i = 0; i< totalPulse; i++) {

digitalWrite(stepperPin, HIGH); delayMicroseconds(800); digitalWrite(stepperPin, LOW); delayMicroseconds(800);

} }

void loop(){

step(28, STEPX , DIRX , HIGH);

// câp điện cho nam châm điện

digitalWrite{relayZ, LOW); delay(3000);

step(28, STEPX , DIRX , LOW); delay(500);

Trang 19

step(3, STEPY , DIRY , HIGH); delay(1000);

step(10, STEPX , DIRX , HIGH);

Servo myServo;

// Define stepper motor connections: #define dirPin 2

#define stepPin 3 #define EN 1 void step{int steps ,int stepperPin, int dirP, bool dir)

{

long totalPulse = steps * 200;

digitalWrite(dirP, dir); for {int i = 0; i< totalPulse; i++) {

Trang 20

digitalWrite(stepperPin, HIGH); delayMicroseconds(600); digitalWrite(stepperPin, LOW); delayMicroseconds(600);

void setup()

{

Serial.begin(9600); // Declare pins as output: pinMode(stepPin, OUTPUT); pinMode(dirPin, OUTPUT); digitalWrite(EN, LOW); myServo.attach(servo); myServo.write(0);

}

void loop()

{

delay(30000); step(6, stepPin , dirPin , HIGH);

myServo.write(180); delay(3000); step(22, stepPin , dirPin , HIGH);

myServo.write(0); delay(1000); step(28, stepPin , dirPin , LOW); delay (3000);

}

Trang 21