ROBOT CÓ CẤU TRÚC SONG SONG ppsx

ROBOT CÓ CẤU TRÚC SONG SONG 1.1 Giới thiệu chung : Xuất phát từ nhu cầu và khả năng linh hoạt hóa trong sản xuất, các cơ cấu Robot cũng ngày càng phát triển rất đa dạng và phong phú. Trong những thập niên gần đây, Robot cấu trúc song song được Gough và Whitehall nghiên cứu năm 1962 và sự chú ý ứng dụng của Robot cấu trúc song song đã được khởi động bởi Stewart vào năm 1965. Ông là người cho ra đời một buồng (phòng) tập lái máy bay dựa trên cơ cấu song song. Hiện nay cơ cấu song song được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Loại Robot song song điển hình gồm có bàn máy động được nối với giá cốđịnh, dẫn động theo nhiều nhánh song song hay còn gọi là số chân. Thường số chân bằng số bậc tự do, được điều khiển bởi nguồn phát động đặt trên giá cố định hoặc ngay trên chân. Chính lý do này mà các Robot song song đôi khi gọi là các Robot có bệ. Các cơ cấu tác động điều khiển tải ngoài, nên cơ cấu chấp hành song song thường có khả năng chịu tải lớn. Do tính ưu việt của Robot song song nên ngày càng thu hút được nhiều nhà khoa học nghiên cứu, đồng thời cũng được ứng dụng ngày càng rộng rãi vào nhiều lĩnh vực: + Ngành Vật lý : Giá đỡ kính hiển vi, giá đỡ thiết bị đo chính xác. + Ngành Cơ khí : Máy gia công cơ khí chính xác,máy công cụ. + Ngành Bưu chính viễn thông : Giá đỡ Ăngten, vệ tinh địa tĩnh. + Ngành chế tạo ôtô : Hệ thống thử tải lốp ôtô, buồng tập lái ôtô. + Ngành quân sự : Robot song song được dùng làm bệ đỡ ổn định được đặt trên tàu thủy, các công trình thủy, trên xe, trên máy bay, trên chiến xa và tàu ngầm. Để giữ cân bằng cho ăngten, camera theo dõi mục tiêu, cho rada,cho các thiết bị đo laser, bệ ổn định cho pháo và tên lửa, buồng tập lái máy bay, xe tăng, tàu chiến. 1.2 Một số ưu nhược điểm của Robot song song: Nhìn chung, tất cả các lọai Robot có cấu trúc song song đều có nhiều ưu điểm và có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, các bộ mô hình máy bay, các khung đỡ kiến trúc có khớp nối điều chỉnh, các máy khai thác mỏ - Ưu điểm : + Khả năng chịu tải cao: các thành phần cấu tạo nhỏ hơn nên khối lượng của các thành phần cũng nhỏ hơn. + Độ cứng vững cao do kết cấu hình học của chúng: Tât cả các lực tác động đồng thời được chia sẻ cho tất cả các chân. Cấu trúc động học một cách đặc biệt của các khớp liên kết cho phép chuyển tất cả các lực tác dụng thành các lực kéo/nén của các chân. + Có thể thực hiện được các thao tác phức tạp và họat động với độ chính xác cao: với cấu trúc song song, sai số chỉ phụ thuộc vào sai số dọc trục của các cụm cơ cấu chân riêng lẻ và các sai số không bị tích lũy. + Có thể thiết kế ở các kích thước khác nhau. + Đơn giản hóa các cơ cấu máy và giảm số lượng phần tử do các chân và khớp nối được thiết kế sẵn thành các cụm chi tiết tiêu chuẩn. + Cung cấp khả năng di động cao trong quá trình làm việc do có khối lượng và kích thước nhỏ gọn. + Các cơ cấu chấp hành đều có thể định vị trên tấm nền. + Tầm hoạt động của Robot cơ cấu song song rất rộng từ việc lắp ráp các chi tiết cực nhỏ tới các chuyển động thực hiện các chức năng phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao như: phay, khoan, tiện, hàn, lắp ráp + Các Robot cơ cấu song song làm việc không cần bệ đỡ và có thể di chuyển tới mọi nơi trong môi trường sản xuất. Chúng có thể làm việc ngay cả khi trên thuyền và treo trên trần, tường + Giá thành của các Robot song song ứng dụng trong gia công cơ khí ít hơn so với máy CNC có tính năng tương đương. - Nhược điểm: Tuy nhiên các Robot song song cũng có những nhược điểm nhất định khi so sánh với các Robot chuỗi như: + Khoảng không gian làm việc nhỏ và khó thiết kế. + Việc giải các bài toán động học, động lực học phức tạp + Có nhiều điểm suy biến (kỳ dị) trong không gian làm việc. 1.3 Cấu trúc Robot song song: 1.3.1 Cấu trúc cơ cấu : Cũng như các Robot thông thường, Robot song song là loại Robot có cấu trúc vòng kín trong đó các khâu (dạng thanh) được nối với nhau bằng các khớp động. Sơ đồ động cơ cấu tay máy thông thường là một chuỗi nối tiếp các khâu động, từ khâu ra (là khâu trực tiếp thực hiện thao tác công nghệ) đến giá cố định. Còn trong Robot song song, khâu cuối được nối với giá cố định bởi một số mạch động học, tức là nối song song với nhau và cũng hoạt động song song với nhau. Sự khác nhau về sơ đồ động đó cũng tạo nên nhiều đặc điểm khác biệt về động học và động lực học. 1.3.2 Khâu, khớp, chuỗi động và máy trong cơ cấu Robot song song: - Khâu : Là phần có chuyển động tương đối với phần khác trong cơ cấu. Chúng ta coi tất cả các khâu là các vật rắn. Điều đó làm cho việc nghiên cứu các cơ cấu, Robot được dễ dàng và đơn giản hơn. Tuy nhiên, với các cơ cấu tốc độ cao hoặc mang tải lớn thì hiện tượng đàn hồi của vật liệu trở nên quan trọng đáng kể và chúng ta phải xét đến. - Khớp : Là chỗ nối động giữa hai khâu. Tùy theo cấu trúc, mỗi khớp hạn chế một số chuyển động giữa hai khâu. Bề mặt tiếp xúc của mỗi khâu tại khớp gọi là một thành phần khớp. Hai thành phần khớp tạo thành một khớp động. Khớp động có thể phân thành khớp thấp và khớp cao tùy thuộc vào dạng tiếp xúc. + Khớp thấp: Nếu hai thành phần tiếp xúc là mặt. + Khớp cao: Nếu hai thành phần tiếp xúc là điểm hoặc đường. Có 6 loại khớp thấp và hai loại khớp cao cơ bản thường dùng trong các cơ cấu máy và các Robot, đó là: + Khớp quay (Revolute Joint - R) : Khớp để lại chuyển động quay của khâu này đối với khâu khác quanh một trục quay. Nghĩa là khớp quay hạnchế 5 khả năng chuyển động giữa hai thành phần khớp và có một bậc tự do . Khớp quay thường được gọi là khớp quay bản lề. + Khớp lăng trụ (Prismatic Joint - P) : Cho phép hai khâu trượt trên nhau theo một trục. Do đó, khớp lăng trụ hạn chế 5 khả năng chuyển động tương đối giữa hai khâu và có một bậc tự do. Người ta cũng thường gọi khớp lăng trụ là khớp tịnh tiến. + Khớp trụ (Cylindrical Joint - C) : Cho phép hai chuyển động độc lập, gồm một chuyển động quay quanh trục và chuyển động tịnh tiến dọc trục quay. Do đó, khớp trụ hạn chế 4 khả năng chuyển động giữa hai khâu và có hai bậc tự do. + Khớp ren (Helical Joint - H) : Cho phép chuyển động quay quanh trục đồng thời tịnh tiến theo trục quay. Tuy nhiên chuyển động tịnh tiến phụ thuộc vào chuyển động quay bởi bước của ren vít. Do đó, khớp ren hạn chế 5 chuyển động tương đối hai khâu và còn lại một bậc tự do. + Khớp cầu (Spherical Joint - S) : Cho phép thực hiện chuyển động quay giữa hai thành phần khớp quanh tâm cầu theo tất cả các hướng, nhưng không có chuyển động tịnh tiến giữa hai thành phần khớp này. Do đó, khớp cầu hạn chế 3 khả năng chuyển động và có ba bậc tự do. + Khớp phẳng (Plane Joint - E) : Cho hai khả năng chuyển động tịnh tiến theo hai trục trong mặt tiếp xúc và một khả năng quay quanh trục vuông góc với mặt phẳng tiếp xúc. Do đó, khớp phẳng hạn chế 3 bậc tự do và có ba bậc tự do. + Khớp bánh răng phẳng (Gear Pair - G) : Cho hai bánh răng ăn khớp với nhau. Các mặt răng tiếp xúc đẩy nhau, chúng thường trượt trên nhau. Do đó, khớp bánh răng phẳng hạn chế 4 khả năng chuyển động tương đối giữa hai thành phần khớp, còn lại hai bậc tự do. + Khớp cam phẳng (Cam Pair - Cp) : Tương tự như khớp bánh răng, hai thành phần khớp luôn tiếp xúc với nhau. Do đó, khớp cam phẳng có hai bậc tự do. Khớp quay, khớp lăng trụ, khớp trụ, khớp ren, khớp cầu và khớp phẳng là các khớp thấp. Khớp bánh răng phẳng và khớp cam phẳng là các khớp cao. - Chuỗi động : Là tập hợp các khâu được nối với nhau bằng các khớp động. Robot nối tiếp có cấu trúc chuỗi hở, còn Robot song song có cấu trúc là chuỗi kín. Chuỗi động học được gọi là cơ cấu khi một trong các khâu là giá cố định. Trong cơ cấu có thể có một hoặc nhiều khâu được ấn định là khâu dẫn với các thông số cho trước. Sự chuyển động của các khâu dẫn là độc lập, sự chuyển động của các khâu khác sẽ phụ thuộc vào chuyển động của khâu dẫn. Cơ cấu là một thiết bị truyền chuyển động từ một hay nhiều khâu dẫn tới các khâu khác. Máy móc : Gồm một hoặc nhiều cơ cấu, cùng với các thành phần điện, thủy lực và/hoặc khí nén, được dùng để biến đổi năng lượng bên ngoài thành cơ năng hoặc dạng năng lượng khác. Cơ cấu chấp hành của hệ thống robot là cơ cấu. Để cơ cấu này trở thành máy cần phải có bộ điều khiển dựa trên bộ vi xử lý, bộ mã hóa và/hoặc các cảm biến lực, cùng với các bộ phận khác, chẳng hạn hệ thống quan sát, phối hợp với nhau để chuyển đổi năng lượng bên ngoài thành công hữu ích. Mặc dù máy có thể gồm một hoặc nhiều cơ cấu, nhưng cơ cấu không phải là máy, do không thực hiện công, chỉ có chức năng truyền chuyển động. 1.3.3 Phân loại Robot: Robot có thể được phân loại theo nhiều tiêu chuẩn, số bậc tự do, cấu trúc động học, hệ thống truyền động, dạng hình học của chi tiết gia công, các đặc tính chuyển động - Phân loại theo số bậc tự do: Sơ đồ phân loại robot thường dùng là theo số bậc tự do. Một cách lý tưởng, cơ cấu chấp hành phải có 6 bậc tự do để xử lý đối tượng một cách tự do trong không gian ba chiều. Theo quan điểm này, robot đa năng có 6 bậc tự do, robot dư có hơn 6 bậc tự do và robot thiếu có ít hơn 6 bậc tự do. Robot dư có thêm một bậc tự do để di chuyển qua các chướng ngại vật hoặc vận hành trong các không gian hẹp. Mặt khác, đối với một số ứng dụng đặc biệt, chẳng hạn lắp giáp các chi tiết trên mặt phẳng, robot bốn bậc tự do là đủ. [...]... một robot song song có ba bậc tự do tịnh tiến và một bậc tự do quay Không như một số bài báo đã xuất bản đâu đó, ý tưởng này hoàn toàn là của Reymond Clavel chứ không phải bắt chước từ cơ cấu song song đã được Willard L Polard đăng ký bản quyền vào năm 1942, và vào thời điểm đó Willard L Polard cũng không hề biết đến giáo sư Clavel Robot song song Delta đã được đánh giá là một trong những thiết kế robot. .. dụng robot Delta của họ với hãng ABB ABB cũng đã có được giấy phép sản xuất robot Delta với các kích cỡ lớn Cùng thời gian này Demaurex công bố quyết định sản xuất robot có kích cỡ lớn hơn (khoảng từ 1.200 mm trở lên) Tuy vậy Demaurex có lẽ không sản xuất các robot có kích cỡ lớn hơn vì đã giao ước không thâm nhập vào thị trường robot có kích cỡ 1.200 mm trở lên mà chỉ độc quyền sản suất các loại có. .. một trong những thiết kế robot song song thành công nhất với hàng trăm robot đang hoạt động trên toàn thế giới Vào năm 1999, tiến sĩ Clavel đã nhận được giải thưởng Golden Robot Award do hiệp hội ABB Flexible Automation trao tặng để tôn vinh những hoạt động sáng tạo của ông về robot song song Delta Sơ đồ robot delta Thiết kế của robot Delta: Ý tưởng căn bản của thiết kế robot Delta là sử dụng các hình... trí tâm cổ tay của robot cầu là tập hợp các tọa độ cầu liên quan với ba biến khớp nối Do đó không gian làm việc robot cầu được giới hạn theo hai khối cầu đồng tâm Tay máy được gọi là robot quay nếu cả ba khớp đều là khớp quay Không gian làm việc của robot này rất phức tạp thường có tiết diện hình xuyến Nhiều robot công nghiệp là loại robot quay(Hình 1.4 - tay máy REVOLUTE) Robot Song Song Delta Vào đầu... Urane SX, máy này có thiết kế tương tự như Quickstep Robot Delta của hãng Hitachi Seiki thực hiện chức năng nâng - đặt và khoan Demaurex cũng cấp giấy phép cho một công ty Nhật Bản có tên là Hitachi Seiki được quyền sản xuất robot Delta có kích cỡ nhỏ dùng để đóng gói (sản phẩm có tên là DELTA) và khoan (PA35) Trên thực tế, Hitachi Seiki là nhà đại diện của Demaurex tại Nhật Bản Robot IRB 340 FlexPicker... Automation ABB Flexible Automation đã giới thiệu các robot Delta của mình vào năm 1999, đó là robot có tên IRB 340 FlaxPicker 3 phân khúc thị trường mà họ hướng tới là các ngành công nghiệp thực phẩm, dược và điện tử PlexPicker được trang bị hệ thống chân không được tích hợp luôn vào robot, có khả năng nhấc và nhà nhanh đối với các vật có khối lượng đến 1 kg Robot được dẫn hướng bởi một thiết bị quan sát.. .cấu trúc động học, tạo ra các biên làm việc khác nhau, được gọi là vùng không gian làm việc Không gian do nhà sản xuất robot cung cấp thường được xác định theo vùng không gian làm việc Tay máy được gọi là robot trụ nếu khớp thứ nhất hoặc khớp thứ hai của robot Decartes được thay bằng khớp quay(Hình 1.4) Tay máy được gọi là robot cầu nếu hai khớp đầu là khớp quay... Demaurex tuyên bố đã bán được hơn 500 robot Delta trên toàn thế giới Robot Line-Placer của hãng Demaurex dùng để đóng gói bánh quy Vào năm 1996, anh em nhà Demaurex đã mua bản quyền robot Delta từ EPFL Tuy nhiên, trước khi thương vụ này diễn ra, EPFL củng đã bán 2 giấy phép sử dụng Giấy phép đầu tiên là về loại robot có kích cỡ nhỏ (cánh tay và hình bình hành có chiếu dài nhỏ hơn 800 mm) được cấp cho... cho Demaurex vào năm 1987 Giấy phép thứ hai về loại robot có kích cỡ lớn được bán cho AID và sau đó được bán lại cho DeeMed Công ty này sau đó lại được mua lại bởi Elekta, một công ty Thụy Điển chuyên về lĩnh vực giải phẫu và sản xuất robot Delta dùng để nâng đỡ kính hiển vi có khối lượng lớn (20 kg), sản phẩm này có tên gọi là SurgiScope Công nghệ robot Delta lại một lần nữa được bán cho Medtronic... và có chiếu cao là 0,2 m Robot Delta trên thị trường: Lịch sử của robot Delta trên thương trường rất dài, phức tạp và vô cùng hấp dẫn Mọi chuyện khởi nguồn từ năm 1983 khi mà hai anh em người Thụy Sĩ là marc-Olivier và Pascal Demaurex thành lập công ty Demaurex đóng tại Romanel-sur-Lausanne, Thụy Sĩ Vào năm 1987, họ mua giấy phép sử dụng robot Delta và đặt ra mục tiêu chủ đạo là thương mại hóa robot . dị) trong không gian làm việc. 1.3 Cấu trúc Robot song song: 1.3.1 Cấu trúc cơ cấu : Cũng như các Robot thông thường, Robot song song là loại Robot có cấu trúc vòng kín trong đó các khâu (dạng. các khớp động. Robot nối tiếp có cấu trúc chuỗi hở, còn Robot song song có cấu trúc là chuỗi kín. Chuỗi động học được gọi là cơ cấu khi một trong các khâu là giá cố định. Trong cơ cấu có thể có một hoặc. Robot song song: Nhìn chung, tất cả các lọai Robot có cấu trúc song song đều có nhiều ưu điểm và có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, các bộ mô hình máy bay, các khung đỡ kiến trúc có