nghiên cứu và chế tạo mô hình robot song song

B GIÁO DO I HNG PHC NGHIÊN CU VÀ CH TO MÔ HÌNH ROBOT SONG SONG Chuyên ngành : Công ngh Ch to máy Mã s : 60.52.04 TÓM TT LU THUT ng - 3 Công trình c hoàn thành ti I HNG ng dn khoa hc: PGS.TS. LÊ CUNG Phn bin 1: PGS.TS. TRN XUÂN TÙY Phn bin 2: PGS.TS. LÊ VI Lun vn c bo v trc Hi ng chm Lun vn tt nghip th thut hp ti i hc à Nng vào ngày 14 tháng 12 nm 2013. Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Hc liu, i Hc à Nng 1 M U 1. L Trong quá trình công nghip hóa hin hóa, các nhà khoa h nghiên cu ch to các lo phc v sn xut. Cùng vi quá trình phát trin các robot công nghip, mt loi robot mi i, thay th dn các loi robot ,  robot song song, vc tính ni tri so vi robot c  - Kh  chu c ti ln. - Các thành phn cu to nh hn nên tng trng lng ca robot  nh. -  cng vng cao do kt cu hình hc ca chúng  - Tt c các lc tác ng ng thi c                - Có th thc hin các thao tác phc tp vi  chính xác cao trong công vic nh vào cu trúc song song; các sai s ch ph thuc vào sai s dc trc và sai s không b tích lu. - Các  cu chp hành u có th nh v trên tm nn. - Các robot song song không cn làm vic trên b  và có th di chuyn ti mi ni trong môi trng sn xut do có kh ng và i nh. -ng, t vic dùng lp ráp các chi ti      o các chuy ng phc tp trong to hình, gia công các biên dng phc tp. - N sut làm vic rt cao. 2 - Giá thành ca robot song song s d r hn nhiu so vi các máy CNC có tính  tng ng. Vi tính u vit cao, các robot song song càng thu hút c nhiu nhà khoa hc nghiên cu và ng dng rng rãi các loi robot trong nhiu  vc. Chính vì lý do  tôi quyt nh chn  tài cho lun v tt nghiNghiên cu và ch to mô hình robot ng dng trong các dây chuyn sn xu   vn chuyn các sn phm trong dây chuyn. 2. Mc ích ca  tài  tài nhm nghiên cu, thit k và ch to robot song song nhm ng dng vào các dây chuyn sn xut.  s phát trin thành sn phm ng dng trong gia công to hình, lp ghép và vn chuyn sn phm trong các quá trình sn xut. 3. Phm vi và ni dung nghiên cu  tài c thc hin vi ni dung ch yu sau: - Nghiên cu tng quan v robot song song. - Nghiên cu lý thuyt và gii bài toán ca robot song song. - Nghiên cu thit k và ch to mô hình  khí ca robot song song. Nghiên cu la chn và ch to các mch n s dng  u khin robot. - Nghiên cu thut toán u khin và xây dng chng trình u khin v trí i vi robot song song. 3  tài gii hn  vic nghiên cu robot Delta, u khin theo v trí, trên   u khin theo qu o bt k. 4. Png pháp nghiên cu  tài kt hp nghiên cu gia phng pháp lý thuyt và thc nghim: - Nghiên cu lý thuyt: + Tng hp tài liu v tính toán ng hc thun và   robot Delta, t thun/  +  thit k mô hình  khí cho robot m bo  chính xác và  cng vng cn thit,  ng nhu cu u khin chính xác. + Tìm hiu các phng pháp u khin, la chn mch u khin, xây dng thut toán và  trình u khin. - Nghiên cu thc nghim: Ch to mô hình thc nghim robot Delta và u khin thc hin các công vic yêu cu. 5. Ý ngha khoa hc và thc tin  tài mang nhiu ý ng khoa hc và thc tin: - To tin  cho vic ch to các robot Delta ng dng vào thc t: thit b gia công các biên dng b mt phc tp, to biên dng theo ng cong bt k, robot lp ráp sn phm trong các h thng sn xut linh hot, robot nâng chuyn. - Góp phn xây dng mô hình dy hc v u khin t ng i vi Robot công nghip ti các trng Cao ng và i hc. 4 6. Cu trúc lu Ni dung thuyt minh lu bao gm: M u ng quan v Robot song song. ng hc robot Delta t k, ch to mô hình robot Delta t k mu khin robot Delta Kt lung phát tri tài 5 CHƯƠNG 1. TNG QUAN V ROBOT SONG SONG 1.1. GII THIU 1.2. MT S MU ROBOT SONG SONG 1.3. M CA ROBOT DELTA 1.4. CÁC NGHIÊN CU TRÊN TH GIC  TÀI 1.5. KT LUN khái quát tng quan v robot song song, trình bày mt s mu robot song song thông dngng th t, ci tit tri ca robot Delta so vng khác, to ti cho s thành công rc r  tham kh tài nghiên cu liên quan v  tài robot Delta trên th ng nghiên cu     nghiên c ng hc, xây dng mô hình robot song song dp và cui cùng thit k mt h thng u khin robot Delta. 6 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CNG HC ROBOT DELTA 2.1. GII THIU V ROBOT DELTA 2.1.1. Phân loi robot Delta 2.1.2. Nguyên lý hong 2.1.3. Các suy bin ca robot DELTA 2.2. CH  NG H THIT K ROBOT DELTA Trong phm vi ca lun án này, ta s ch  ng h hình 2.4  thit k      ng hc theo ging vi nguyên bu ca loi robot Delta nht, vi các  quay gn trc tip vu hình bình hành, hay nói cách khác ta s u và thit k loi robot Delta 3 bc t do v ng hc và kt c2.5. Hình 2.1 Sơ đồ động học và kết cấu của robot Delta 3 bậc tự do [7] 7 2.3. CÁC THÔNG S N CA ROBOT DELTA Hình 2.2 Thông số chiều dài và các góc đặc trưng của robot Delta [7] 2.4. PHM VI HONG 2.4.1. Gii hn hình hc Gii hn 1 : - max  i  max [7] Gii hn 2 :  i + i  [7] 2.4.2. Vùng làm vic ca tay máy robot Delta Bảng 2.1 Thông số hình học robot song song Delta thiết kế Thông s Giá tr Bán kính tm phng c nh R F 180 (mm) Bán kính tm phng R E 47 (mm) Chiu dài cánh tay trên L 160 (mm) Chiu hình bình hành L P 620 (mm) Góc lc ln nht ca khp cu max 23 0 T l r 0,74 8 T l b 4 ng kính mt cu vùng ho ng ca robot Delta D G 780 (mm) ng kính phn hình tr vùng làm vic D 488 (mm)  cao vùng làm vic robot 187 (mm)  cao ln nht có th  c ca tay máy H max 274 (mm) Din tích b mt làm vic S 5,29.10 5 (mm 2 ) Th tích vùng làm vic V = S.H 9,89.10 7 (mm 2 ) 2.4.3. Các ràng buc v      m suy bin 2.5. NG HC ROBOT DELTA 2.5.1. nh v 2.5.2. ng hc thun robot Delta Hình 2.3 Sơ đồ mô tả nguyên tắc xây dựng bài toán động học thuận Hình 2.4 Các kích thước cơ bản của robot Delta [19] [...]... mô phỏng quỹ đạo chuyển động của robot delta Hình 2.7 Đồ thị mô tả góc quay của 3 động cơ 12 Đồ thị vận tốc góc (rad/s) Hình 2.8 Đồ thị mô tả vận tốc góc của 3 động cơ Đồ thị gia tốc góc (rad/s2) Hình 2.9 Đồ thị mô tả gia tốc của 3 động cơ 2.7 KẾT LUẬN Nghiên cứu động học robot song song Delta ác định ích thước các khâu trong chuỗi động, xây dựng chương trình mô phỏng bài toán động học robot song song... (2.29) [19] yJ1 MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT SONG SONG DELTA Nhằ ác định tốt khả năng vận hành của tay máy, ta cần mô phỏng động học thuận và ngược của loại robot này Dựa trên nền phần mề Java ta ây dưng chương trình ô phỏng với giao diện như hình 2.26: Hình 2.6 Mô phỏng các bài toán động học Delta 2.6.1 Mô phỏng Động học thuận 2.6.2 Mô phỏ g Động họ gƣợc 2.6.3 Mô phỏng quỹ ạo chuyể 2.6.4 Kết quả mô phỏng ộng... dương chương 3 đi sâu vào thiết kế, chế tạo mô hình robot Delta dựa trên các ích thước kết cấu sẵn có trong chương 2 Việc hoàn thiện kết cấu cơ hí lựa chọn động cơ hợp lý sẽ tạo tiền đề tốt cho việc xây dựng hệ điều khiển robot Delta 17 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ROBOT DELTA 4.1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ROBOT SONG SONG DELTA 4.1.1 Sơ ồ khối Hình 4.1 Mô hình hệ thống điều khiển robot 4.1.2 Nguyên lý... 135 20 12 25 40 9 205 Hình 3.3 Chi tiết cánh tay trên 120° 37 20 R2 3 0° R20 12 46 12 9 98 Hình 3.4 Chi tiết tấm phẳng di động R T O B O 20 80 53 14 26 8 6 R190 R40 190 ET DLA 120° 5 10 120 ° 3.2 380 Hình 3.5 Chi tiết tấm phẳng cố định 15 4 R5 15 3 Ø9 7 2 Hình 3.6 Khớp cầu M4 610 10 Hình 3.7 Đoạn nối giữa hai khớp cầu 3.3 ẢNH THỰC ROBOT SAU KHI CHẾ TẠO Hình 3.8 Sơ đồ mô hình robot Delta lắp ráp 16... nhất Từ đó ây dựng chương trình ô phỏng dựa trên nền Java để khảo sát động học robot - Xây dựng mô hình hoàn chỉnh robot song song Delta với kích thước cụ thể - Đưa ra phương thức điều khiển cũng như s dụng các thành phần tối ưu để điều khiển hoạt động mô hình robot Delta thực tế Bước đầu xây dựng được mô hình robot Delta với khả năng chuyển động theo vị trí cho trước, sai lệch trong phạm vi ±5mm - Đã... các hạn chế này, cần có thêm các nghiên cứu cụ thể hơn về ô hình bài toán động lực học; nâng cao khả năng lập trình chuyển động theo các quỹ đạo bất kỳ dựa tr n cơ sở nội suy từ các 24 chuyển động thẳng; nghiên cứu nhận dạng vị trí và hướng chi tiết, từ đó oay và đưa chi tiết về vị trí và hướng theo yêu cầu Từ kết quả đạt được trong nghiên cứu đề tài đã bước đầu tạo tiền đề cho việc nghiên cứu và ứng... tiền đề cho việc thiết kế hệ dẫn động robot 13 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH ROBOT DELTA 3.1 ĐỘNG CƠ 3.1.1 Hoạt ộng của RC servo Hình 3.1Cấu tạo động cơ Servo R/C [17] 3.1.2 Serv và iều biế ộ rộng xung Hình 3.2 Mỗi 20ms, một xung có thể điều chỉnh biến thiên từ 1ms đến 2ms để 3.1.3 Vai trò của Vôn kế 3.1.4 Các giới hạn quay 3.1.5 Hệ thống truyề ộ g bá h ră g và truyền công suất 3.1.6 Thông số ộ... 4.2.1 Khối nguồn Hình 4.2 Sơ đồ khối nguồn mạch điều khiển 18 4.2.2 Khối vi iều khiển Hình 4.3 Sơ đồ khối vi điều khiển trong mạch 4.2.3 Khối giao tiếp máy tính Hình 4.4 Sơ đồ khối giao tiếp máy tính qua cổng RS232 19 4.2.4 Ngõ nạp hƣơ g trì h h vi iều khiển Hình 4.5 Sơ đồ ngõ nạp chương trình cho vi điều khiển ATMega32 4.2.5 Ngõ cấp nguồ và xu g iều khiể á ộ g ơ serv Hình 4.6 Ngõ cấp nguồn và xung điều... với mặt phẳng YZ là một đường tròn với tâ là điểm E’1 và bán ính là E’1J1, với E’1 là hình chiếu của E1 lên mặt phẳng YZ Bây giờ điểm J1 có thể được ác định như là giao điểm của các đường tròn có bán ính ác định với tâ là E’1 và F1 10 (hình 2.23) Ta chỉ chọn giao điểm với giá trị tọa độ Y nhỏ Và nếu ta biết J1, ta sẽ tính được giá trị θ1 E1’ là hình chiếu của E1 theo phương ta sẽ có tọa độ E1’ 0 y0... điều khiển robot Delta, xây dựng sơ đồ khối đều khiển, chế tạo các mạch điều khiển cũng như đưa ra các sơ đồ thuật toán điều khiển một cách hợp lý nhất 23 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Qua quá trình thực hiện đề tài đã đạt được các kết quả sau: - Đề xuất ô hình tính toán động học robot Delta một cách đơn giản nhất Từ đó ây dựng chương trình ô phỏng dựa trên nền Java để khảo sát động học robot - . song. - Nghiên cu thit k và ch to mô hình  khí ca robot song song. Nghiên cu la chn và ch to các mch n s dng  u khin robot. - Nghiên cu thut toán u khin và xây. Phm vi và ni dung nghiên cu  tài c thc hin vi ni dung ch yu sau: - Nghiên cu tng quan v robot song song. - Nghiên cu lý thuyt và gii bài toán ca robot song song. . tham kh tài nghiên cu liên quan v  tài robot Delta trên th ng nghiên cu     nghiên c ng hc, xây dng mô hình robot song song dp