nghiên cứu tính toán thiết kế đồ gá di động cho robot hàn hồ quang almega aii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ DI ĐỘNG CHO ROBOT HÀN HỒ QUANG ALMEGA AII NGUYỄN THỊ BÍCH NGẦN THÁI NGUYÊN, 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN THỊ BÍCH NGẦN NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ DI ĐỘNG CHO ROBOT HÀN HỒ QUANG ALMEGA AII CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. Phan Bùi Khôi HỌC VIÊN Nguyễn Thị Bích Ngần KHOA ĐÀO TẠO SĐH BGH TRƯỜNG ĐHKTCN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn này là do tôi tự làm và nghiên cứu, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Phan Bùi Khôi viện trưởng viện cơ khí ĐHBK Hà Nội. Trong luận văn có sử dụng một số tài liệu tham khảo như đã nêu trong phần tài liệu tham khảo. Tôi xin chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình. Người cam đoan Tác giả Nguyễn Thị Bích Ngần Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG I 1 TỔNG QUAN VỀ ROBOT Error! Bookmark not defined. 1.1 Giới thiệu tổng quan về Robot Error! Bookmark not defined. 1.2 Robot công nghiệp và ứng dụng Error! Bookmark not defined. 1.3 Robot hàn hồ quang Error! Bookmark not defined. CHƢƠNG 2. 11 TÍNH TOÁN MÔ HÌNH Error! Bookmark not defined. 2.1 Cơ sở tính toán khảo sát Robot Error! Bookmark not defined. 2.1.1 Biểu diễn điểm trong không gian Error! Bookmark not defined. 2.1.2 Ma trận cosin chỉ hướng, ma trận quay Error! Bookmark not defined. 2.1.3 Vị trí, hướng của vật rắn Error! Bookmark not defined. 2.1.4 Phép biến đổi tọa độ thuần nhất Error! Bookmark not defined. 2.1.5 Phương pháp Denavit- Hartenberg (D-H) Error! Bookmark not defined. 2.2 Thiết lập phƣơng trình động học robot Error! Bookmark not defined. 2.2.1 Thiết lập ma trận trạng thái khâu thao tác theo cấu trúc động học Error! Bookmark not defined. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 2.2.2 Thiết lập ma trận trạng thái khâu thao tác theo tọa độ thao tác Error! Bookmark not defined. 2.2.3 Phương trình động học robot Error! Bookmark not defined. 2.2.4 Bài toán động học thuận về vị trí của robot . Error! Bookmark not defined. 2.2.5 Bài toán động học ngược về vị trí của robot Error! Bookmark not defined. 2.3 Bài toán động học robot hàn Almega AII khi vật hàn cố định Error! Bookmark not defined. 2.4 Động học robot hàn Almega AII khi vật hàn gắn trên đồ gá di động Error! Bookmark not defined. CHƢƠNG 3. 48 THIẾT KẾ ĐỒ GÁ DI ĐỘNG VÀ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG ROBOT HÀN ALMEGA AII Error! Bookmark not defined. 3.1 Thiết kế đồ gá di động Error! Bookmark not defined. 3.1.1 Công dụng của đồ gá Error! Bookmark not defined. 3.1.2 Phân tích lựa chọn cấu trúc động học cho đồ gá Error! Bookmark not defined. 3.1.3 Mẫu mô hình đồ gá Error! Bookmark not defined. 3.2 Tính toán thiết kế các bộ truyền động Error! Bookmark not defined. 3.2.1 Lựa chọn động cơ Error! Bookmark not defined. 3.2.2 Tính toán bộ truyền cho đồ gá Error! Bookmark not defined. 3.2.3 Tính chọn ổ Error! Bookmark not defined. 3.2.4 Phân tích lựa chọn phôi Error! Bookmark not defined. 3.2.5 Phân tích công nghệ trong kết cấu chi tiết Error! Bookmark not defined. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 3.2.6 Mô hình bản vẽ lắp 3D và bảng kê các chi tiết chính của đồ gá Error! Bookmark not defined. 3.2.7 Kiểm nghiệm độ bền của đồ gá bằng phần mềm COSMOSWorks Error! Bookmark not defined. 3.3 Mô phỏng hoạt động của robot hàn Almega AII Error! Bookmark not defined. 3.3.1 Phần mềm ứng dụng Error! Bookmark not defined. 3.3.2 Chương trình mô phỏng Error! Bookmark not defined. 3.3.3 Giao diện chương trình và ứng dụng Error! Bookmark not defined. TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH Stt Ký hiệu Mô tả 1 D-H Denavit and Hartenberg 2 a i Lượng tịnh tiến dọc theo trục ox 3 α i Góc quay quanh trục ox 4 d i Lượng tịnh tiến dọc theo trục oz 5 θ i Góc quay quanh trục oz 6 q i Biến khớp thứ (i) 7 A i Ma trận truyền giữa khâu (i-1) và khâu (i) 8 rot Góc quay Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT Hình số Nội dung Trang 1 Hình 1.1 Robot hàn Allmega AII 8 2 Hình 1.2 VD Robot hàn chi tiết có chiều dài lớn 9 3 Hình 1.3 VD Robot hàn chi tiết có biên dạng phức tạp 10 4 Hình 2.1 Robot hàn Allmega AII 11 5 Hình 2.2 Hệ quy chiếu cố định 12 6 Hình 2.3 Hai hệ quy chiếu chung gốc 0 12 7 Hình 2.4 Hai hệ quy chiếu liên hệ với nhau một góc α 14 8 Hình 2.5 Vị trí vật trong không gian 3 chiều 15 9 Hình 2.6 Phương pháp các góc Euler 16 10 Hình 2.7 Phương pháp các góc Cardan 17 11 Hình 2.8 Vector định vị một điểm P thuộc vật rắn trong không gian 3 chiều 18 12 Hình 2.9 Phương pháp Denavit- Hartenberg 22 13 Hình 2.10 Quỹ đạo hàn 33 14 Hình 2.11 Gắn các hệ tọa độ cho robot 36 15 Hình 2.12 VD1 Robot có giá cố định, đồ gá di chuyển tịnh tiến 39 16 Hình 2.13 VD2 Robot có giá cố định, đồ gá chuyển động quay 44 17 Hình 3.1 Mô hình đồ gá 49 18 Hình 3.2 Robot song song 49 19 Hình 3.3 Mô hình động học 50 20 Hình 3.4 Các hình chiếu của mô hình đồ gá 51 21 Hình 3.5 Tính chọn động cơ 52 22 Hình 3.6 Bánh răng đai lớn 54 23 Hình 3.7 Bánh răng đai nhỏ 54 24 Hình 3.8 Ổ đỡ 55 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 25 Hình 3.9 Trục dài 56 26 Hình 3.10 Trục ngắn 56 27 Hình 3.11 Chi tiết mâm đỡ (bàn động 1) 57 28 Hình 3.12 Chi tiết dạng bạc 57 29 Hình 3.13 Bản vẽ lắp 3D 58 30 Hình 3.14 Giao diện của phần mềm COSMOSWorks 59 31 Hình 3.15 Chuyển vị của bàn động 1 61 32 Hình 3.16 Ứng suất của bàn động 1 61 33 Hình 3.17 Sức căng của bàn động 1 62 34 Hình 3.18 Ứng suất của trục 2 62 35 Hình 3.19 Sức căng của trục 2 63 36 Hình 3.20 Chuyển vị của trục 2 63 37 Hình 3.21 Ứng suất bàn động 2 (mâm quay) 64 38 Hình 3.22 Sức căng bàn động 2 (mâm quay) 64 39 Hình 3.23 Chuyển vị bàn động 2 (mâm quay) 65 40 Hình 3.24 Mô hình đồ gá trong môi trường SolidWorks 67 41 Hình 3.25 Tùy chọn hiệu chỉnh file định dạng *.STL 68 42 Hình 3.26 Giao diện mô phỏng robot hàn 2 chi tiết với chiều dài đường hàn lớn 70 43 Hình 3.27 Giao diện mô phỏng robot 2 chi tiết với quỹ đạo hàn là một đường cong không gian 71 44 Hình 3.28 Giao diện chọn file “du lieu mo phong robot 72 45 Hình 3.29 Giao diện chọn file “du lieu cau truc robot” 72 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Stt Bảng số Nội dung Trang 1 Bảng 3.1 So sánh robot chuỗi và robot song song 49 2 Bảng 3.2 Bảng phân phối tỷ số truyền 53 3 Bảng 3.3 Bảng kê các chi tiết 58 [...]... robot có thể với tới, khả năng định vị và định hướng của phần công tác trong vùng làm việc Để thuận tiện cho việc di chuyển robot hàn trong quá trình hàn, không mất thời gian, đảm bảo tính kinh tế và cho năng suất, hiệu suất cao việc thiết kế đồ gá di động cho robot hàn hồ quang Almega AII là rất cần thiết Do vậy đề tài này có mục tiêu nghiên cứu là tính toán thiết kế đồ gá di động cho robot hàn hồ. .. dụng robot hàn, hiện nay trên thị trường trong nước có rất nhiều chủng loại robot hàn của nhiều hãng khác nhau Ngoài khả năng như trên của robot hàn thì robot hàn hồ quang Almega AII hình1.1 là robot hàn mới, lập trình linh hoạt và tiện lợi đặc biệt có khả năng kết nối với máy tính đảm bảo tính chính xác cho quá trình hàn Khả năng kết nối máy tính cho phép điều khiển phối hợp chuyển động của robot và đồ. .. hàn hồ quang ALMEGA AII Xuất phát từ những lý do trên em đã chọn và thực hiện luận văn tốt nghiệp cao học với đề tài “ Nghiên cứu tính toán thiết kế đồ gá di động cho robot hàn hồ quang Almega AII Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 11 http://www.lrc-tnu.edu.vn Em rất vinh dự được học tập và nghiên cứu tại khoá đào tạo thạc sỹ K12 CTM của Trường ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên, luận văn đã hoàn thành... khi mà hàn các đường hàn dài và phức tạp vì vậy ta có thể di chuyển đối tượng hàn Giải pháp đưa ra là thiết kế đồ gá mang chi tiết gia công kết hợp với robot hàn tạo thành một hệ robot, hệ này có sự chuyển động tương đối giữa chi tiết gia công và robot Ưu điểm của việc thiết kế đồ gá cho chi tiết gia công là chế tạo đơn giản, chế tạo trong nước không phải nhập ngoại Vậy bài toán đặt ra là tính toán khảo... khảo sát động học để hàn được các mối hàn phức tạp trên cơ sở tạo nên đồ gá cho chi tiết hàn kết hợp với robot hàn zo Xét trường hợp vật hàn có chiều dài Mối hàn lớn hình 1.2 vượt quá tầm với của robot để giảm thời gian gia công, tăng năng suất yo zd X ta có thể thiết kế đồ gá cho vật hàn Trong xo quá trình hàn robot không phải thay đổi vị yd trí và lặp trình lại đường hàn Trường hợp vật hàn có biên... cần thiết Vì vậy việc tính toán thiết kế cấu trúc động học đồ gá và tính toán động học cho hệ robot hàn là rất quan trọng phần này được trình bày ở chương 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 22 http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG 2 TÍNH TOÁN MÔ HÌNH 2.1 Cơ sở tính toán khảo sát Robot 2.1.1 Biểu di n điểm trong không gian Robot nói chung có cấu trúc động học là một hệ nhiều vật, gọi là khâu (link), kết... yêu cầu đặt ra là tính toán thiết kế đồ gá di động cho robot hàn hồ quang Almega AII Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phan Bùi Khôi viện trưởng Trường ĐHBK Hà Nội, người luôn chỉ bảo tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi để bản luận văn của em sớm được hoàn thành đúng thời hạn và em hy vọng rằng đề tài của em sẽ được ứng dụng vào thực tế, đóng góp phần nhỏ vào công nghệ robot hàn tự động và cũng để... tượng Trong không gian tĩnh robot hàn và vật hàn thường được gắn cố định nên chỉ hàn được các đường hàn có sẵn trong lập trình và các mối hàn nằm trong khả năng với tới của robot hàn, mà robot hàn hồ quang Almega AII thường được gắn cố định nên khi hàn các chi tiết có chiều dài quá lớn, đặc biệt trường hợp gia công các sản phẩm có biên dạng phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao robot không thể với tới và... hiệu để tự động hoá, nâng cao năng suất lao động, giảm nhẹ cho con người những công việc nặng nhọc và độc hại Nhược điểm lớn nhất của robot là chưa linh hoạt như con người, trong dây chuyền tự động, nếu một robot bị hỏng có thể làm ngừng hoạt động của cả dây chuyền, cho nên robot vẫn luôn hoạt động dưới sự giám sát của con người 1.3 Robot hàn hồ quang Hiện nay trên thế giới có 120 phương pháp hàn khác... nghệ cho hệ robot xd Hình 1.2 ta có thể thiết đồ gá như hình 1.3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 21 http://www.lrc-tnu.edu.vn zo yo zo xo yo xo Hình 1.3 Ngày nay công nghiệp phát triển các chi tiết hàn yêu cầu độ chính xác cao và độ thẩm mỹ cao nên robot hàn được sử dụng nhiều Để nâng cao khả năng công nghệ, nâng cao năng suất lao động, giảm thời gian gia công việc thiết kế đồ gá kết hợp với robot . defined. 2.4 Động học robot hàn Almega AII khi vật hàn gắn trên đồ gá di động Error! Bookmark not defined. CHƢƠNG 3. 48 THIẾT KẾ ĐỒ GÁ DI ĐỘNG VÀ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG ROBOT HÀN ALMEGA AII Error!. tiêu nghiên cứu là tính toán thiết kế đồ gá di động cho robot hàn hồ quang ALMEGA AII. Xuất phát từ những lý do trên em đã chọn và thực hiện luận văn tốt nghiệp cao học với đề tài “ Nghiên cứu. SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ DI ĐỘNG CHO ROBOT HÀN HỒ QUANG ALMEGA AII NGUYỄN THỊ BÍCH NGẦN