Thiết kế cánh tay robot

Nguyễn Văn Dương K31C SPKT A - phần Mở đầu I - lý chọn đề tài Lịch sử nhân loại trải qua nhiều cách mạng khoa học kỹ thuật Tinh thần tìm tòi sáng tạo giúp người ngày có nhiều phát minh, sáng kiến tìm công cụ mới, đường để trinh phục tự nhiên mang lại hạnh phúc cho nhân loại Ngày nay, khoa học kỹ thuật đại đóng vai trò đặc biệt quan trọng đời sống sản xuất, dây chuyền tự động, người máy công nghiệp (robot) giữ vai trò hàng đầu Việc chế tạo robot thông minh nhằm thay người số công việc cụ thể như: - Các công việc lặp lặp lại, nhàm chán, nặng nhọc: vận chuyển nguyên vật liệu, lắp ráp, lau cọ nhà, - Trong môi trường khắc nghiệt nguy hiểm: không gian vũ trụ, chiến trường, nước sâu, lòng đất, nơi có phóng xạ, nhiệt độ cao, - Những việc đòi hỏi độ xác cao: thông tắc mạch máu ống dẫn thể, lắp ráp cấu tử vi mạch, Ngoài ra, việc chế tạo robot còn: - Tăng suất lao động - Nâng cao chất lượng độ tin cậy sản phẩm - Giảm giá thành sản phẩm nhờ sản xuất hàng loạt, Để hoàn thành nhiện vụ đó, robot thông minh tạo cần phải có kết hợp điện tử, kỹ thuật điều khiển, công nghệ thông tin khí Trong kỹ thuật khí xác giữ vai trò đặc biệt quan trọng để đảm bảo khả hoạt động robot Để đưa đất nước thoát khỏi tình trạng nghèo nàn lạc hậu sánh vai với tất nước giới, tiến hành nghiệp công nghiệp hoá, đại hoá Để thực điều người Khoá luận tốt nghiệp đại học Nguyễn Văn Dương K31C SPKT Việt Nam, đặc biệt hệ trẻ, học sinh, sinh viên, nhà khoa học trẻ phải lực lượng xung kích tiên phong việc tiếp cận với khoa học kỹ thuật đại, không ngừng rèn luyện giao lưu học hỏi tự làm Là sinh viên, với mong muốn vận dụng kiến thức kỹ thuật điện tử, kỹ thuật vi điều khiển đặc biệt kỹ thuật khí xác, tham gia chế tạo thành công số robot Việc chế tạo robot phức tạp đòi hỏi kỹ thuật tổng hợp gồm nhiều phần khác nhau, khoá luận trình bày phần nhỏ Thiết kế cánh tay robot II - mục đích nghiên cứu Với đề tài mong muốn thiết kế chế tạo số cánh tay robot đơn giản hoạt động, làm công việc đơn giản đời sống III - đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài nghiên cứu chế tạo Cánh tay robot đơn giản Iv - phạm vi nghiên cứu Việc chế tạo robot phức tạp, đòi hỏi kỹ thuật tổng hợp gồm nhiều phần khác nhau: kỹ thuật điện tử, kỹ thuật vi điều khiển, đặc biệt kỹ thuật khí xác Chính khoá luận nghiên cứu phần nhỏ Thiết kế cánh tay robot V - nhiệm vụ nghiên cứu Chương 1: Động lực học tay máy Chương 2: Cơ sở lý thuyết thiết kế tay robot Vi - phương pháp nghiên cứu Tiến hành nghiên cứu theo phương pháp thực nghiệm Khoá luận tốt nghiệp đại học Nguyễn Văn Dương K31C SPKT b - nội dung Chương 1: động lực học tay máy Động lực học tay máy nghiên cứu quan hệ lực, momen, lượng,với thông số chuyển động Nghiên cứu động lực học tay máy để: - Mô hoạt động tay máy, khảo sát, thử nghiệm trình làm việc mà dùng tay máy thật - Phân tích, tính toán kết cấu tay máy - Phân tích, thiết kế hệ thống điều khiển tay máy 1.1 PHƯƠNG PHáP LAGRANGE 1.1.1 Cơ sở chung Giả sử xác định tập hợp biến i , i = 1,n với tư cách hệ toạ độ tổng quát để mô tả vị trí khâu tay máy n bậc tự Lagrange hệ hàm số toạ độ tổng quát: L=TU (1.1) Trong đó: T U tương ứng động hệ thống Ta có công thức Lagrange sau: d L L i dt i i i = 1,, n (1.2) Trong đó, i lực tổng quát liên kết với hệ toạ độ tổng quát i Đối với tay máy có kết cấu chuỗi động hở, chọn hệ toạ độ tổng quát vectơ biến khớp q n Khoá luận tốt nghiệp đại học (1.3) Nguyễn Văn Dương K31C SPKT Lực tổng quát bao gồm momen trục động chấp hành (lực phát động), momen ma sát ổ trục, lực tương tác phần công tác với đối tượng, Như vậy, trường hợp tay máy, công thức (1.2) thể quan hệ lực tổng quát tác động lên hệ thống với vị trí, vận tốc gia tốc khớp Để hiểu rõ công thức Lagrange, xét ví dụ sau: Mô hình động học trục dao động Xét trục dao động hình vẽ: Motor điện có momen quán tính I m , thông qua hộp giảm tốc có tỷ số truyền kr Nhờ đó, trục truyền momen chủ động có vận tốc Vật quay có khối lượng m, momen quán tính I toạ độ trọng tâm cách trục khoảng l Chọn làm toạ độ tổng quát, động hệ thống là: T I 2 Imkr2 2 (1.4) Thế hệ thống: (1.5) U mgl (1 cos ) Thay (1.4) (1.5) vào (1.1) ta được: L= I I m kr mgl (1 cos ) 2 Khoá luận tốt nghiệp đại học Nguyễn Văn Dương L K31C SPKT I I m kr d L I I k m r dt ; L mgl sin (1.6) (1.7) Thay (1.6, 1.7) vào (1.2) ý đến lực tổng quát gồm momen phát động momen ma sát F , ta được: ( I I m kr ) mgl sin F (1.8) Cuối ta có mô hình động lực học hệ: ( I I m kr ) F mgl sin (1.9) 1.1.2 Tính động Động T hệ thống gồm động chuyển động khâu Tli động cấu phát động khớp Tmi : n T (Tli Tmi ) (1.10) i Động chuyển động Tli tính theo sơ đồ: Khoá luận tốt nghiệp đại học Nguyễn Văn Dương T li K31C SPKT V li p i*T p i* d V (1.11) Trong pi* véctơ vận tốc dài, khối lượng riêng phân tố thể tích dV, Vli thể tích khâu thứ i: * p li pi i ri (1.12) Vì động Tli có thành phần: tịnh tiến, qua lại quay Trong thành phần chủ yếu tịnh tiến quay, nên ta có: T (li)T (h) T (li)T T (li) Tli mli q Jp Jp q q Jo RI i li Jo q 2 (1.13) Trong đó: T - Động U - Thế m - Khối lượng J - Jacobian I - Tensor quán tính tương ứng với khối tâm l, m - Là số tương ứng với khâu (link) với động (motor) Động motor tính nhờ công thức sau: Tmi T 1 T mi P mi Pmi mi I mi mi 2 Trong thông số rotor là: - mi khối lượng - P mi vận tốc dài - I mi tensor quán tính rotor khối tâm - mi vận tốc góc Khoá luận tốt nghiệp đại học (1.14) Nguyễn Văn Dương K31C SPKT Tương tự (1.13) ta có công thức: Tmi T 1 T T T mi q J (pmi )T J (pmi ) q q J o( mi )T Rmi I mi Rmi J o( mi ) q 2 (1.15) Vậy động toàn hệ thống là: T n n T b ( q ) q q q B(q) q ij i j i j (1.16) 1.1.3 Tính Thế hệ thống tổng khâu motor: n U (U li U mi ) (1.17) i Giả thiết khâu rắn tuyệt đối lực gây nên trọng lực, khâu tính công thức: U li g oT p i* dV mli g oT pli (1.18) Vli Trong đó: go véctơ gia tốc trọng trường hệ sở Thế motor: U mi mmi g oT p mi (1.19) Thay (1.18 1.19) vào (1.17) ta hệ thống: n U (mli g oT pli mmi g oT p mi ) (1.20) i 1.2 PHƯƠNG pháp NEWTON- EULER 1.2.1 Mô hình động học Phương pháp Newton Euler xây dựng mô hình dựa vào cân hệ lực tác dụng lên hệ thống Sơ đồ tính động lực học theo phương pháp Newton Euler Khoá luận tốt nghiệp đại học Nguyễn Văn Dương K31C SPKT Giả sử khâu thứ i tay máy có kèm theo motor dẫn động khớp thứ i+1 với thông số liên kết sau: mi - Khối lượng khâu thứ i, li - Tensor quán tính khâu thứ i, I mi - Momen quán tính rôto, ri , C i - Véctơ từ gốc i -1 đến trọng tâm Ci , r i , C i - Véctơ từ gốc i đến trọng tâm Ci , ri 1,i - Véctơ từ gốc i-1 đến gốc i Các vận tốc gia tốc gồm có: p C i - Vận tốc dài trọng tâm Ci , p i - Vận tốc dài gốc toạ độ i, i - Vận tốc góc khâu i, m i Vận tốc góc rôto trục i, p C i - Gia tốc dài trọng tâm Ci , p i - Gia tốc dài gốc toạ độ i, C i - Gia tốc góc trọng tâm Ci , Khoá luận tốt nghiệp đại học Nguyễn Văn Dương K31C SPKT i - Gia tốc góc khâu i, m i - Gia tốc góc rôto, g o - Gia tốc trọng trường Các loại lực momen tác dụng gồm: f i - Lực khâu i tác dụng lên khâu i-1, - fi - Lực khâu i+1 tác dụng lên khâu i, i - Momen khâu i tác dụng lên khâu i+1, - i - Momen khâu i+1 tác dụng lên khâu i, tính theo trục i Chuyển động tịnh tiến trọng tâm mô tả công thức Newton: (1.21) f i f i mi g o mi p ci Công thức Euler dùng cho chuyển động quay khâu, momen tính toạ độ trọng tâm trọng lực mig0 không gây nên momen, đặt trọng tâm nên: i f i ri 1,Ci i f i ri ,Ci d ( I i i k r ,i q i I mi z mi ) dt (1.22) Đạo hàm thành phần thứ vế phải: d ( I i i ) I i i i ( I i i ) dt (1.23) Đạo hàm thành phần thứ hai: d (q i I mi z mi ) q i I mi z mi q i I mi i z mi dt (1.24) Thay ( 1.23 1.24) vào (1.22) ta công thức Euler: i f i ri 1,Ci i f i ri ,Ci = I i i i ( I ii ) + k r ,i q i I mi z mi k r ,i q i I mi i z mi Khoá luận tốt nghiệp đại học (1.25) Nguyễn Văn Dương K31C SPKT 1.2.2 Tính gia tốc khâu 1.2.2.1 Tính gia tốc dài Đối với khớp trượt, ký hiệu pi , pi véctơ vị trí khớp i-1 khớp i, ri 1,i khoảng cách hai trục chúng, d i khoảng dịch chuyển theo khớp i, ta có: p i ( p i1 d i z i1 i ri1.i ) Đạo hàm vận tốc p i theo thời gian, được: p i p i + d i z i d i i z i i ri 1,i i d i z i i (i ri 1,i ) Thay r i 1,i d i zi + i ri 1,i vào phương trình ta được: p i p i + d i zi + d i i z i i ri 1,i + i (i ri 1,i ) - Đối với khớp quay: p i p i i ri 1.i Đạo hàm vận tốc p i theo thời gian ta được: p i p i + i ri 1,i + i (i ri 1,i ) 1.2.2.2 Tính gia tốc góc - Đối với khớp trượt, i i nên: i i - Đối với khớp quay, i i i z i nên: i i i z i i i z i Khoá luận tốt nghiệp đại học 10 Nguyễn Văn Dương K31C SPKT khớp trượt tương vấu chốt 10 làm quay chốt 45o Trong hành trình nhả, thân tiến gần đến đầu 3, chốt 10 tiếp xúc với bạc 8, quay 45o , xuống tiếp xúc với mặt bạc lại quay tiếp 45o bị mắc lỗ Hai mỏ kẹp bị giữ trạng thái nhả Trong hành trình kẹp, sau chốt tiếp xúc với vật, đầu thân tiến gần đến Chốt 10 tiếp xúc với bạc bị quay 45o Khi xuống, chốt 10 lại tiếp xúc với bạc 9, bị quay tiếp 45o Kết chốt lọt qua rãnh lọt khỏi rãnh Các mỏ khoá trạng thái kẹp Tay kẹp hình (b) làm việc theo nguyên lý tương tự (a) dùng để kẹp chi tiết dạng đĩa, bánh răng, bạc thẳng đứng Tay kẹp hình (c) có nguyên lý tương tự (a, b) Nó kẹp vào mặt trụ vật nhờ dãy bi xếp theo vòng tròn Mặt côn có góc côn nhỏ góc ma sát viên bi vật liệu chi tiết (thường 5o 6o ) tạo lực kẹp nhấc vật (chuyển động lên) nhả vật (chuyển động xuống) Khoá luận tốt nghiệp đại học 24 Nguyễn Văn Dương K31C SPKT 2.4.1.1.3 Tay kẹp có dẫn động Tay kẹp có truyền động thuỷ lực Hình (a) hai tay kẹp dùng chung cụm sở xilanh thuỷ lực hai dẫn động Mỏ kẹp thay dùng để kẹp vào mặt mặt chi tiết Hình (b) cho phép điều chỉnh khoảng cách hai mỏ kẹp để kẹp vật lớn, nhỏ khác Tay kẹp có truyền động khí nén Các tay kẹp hình (a, b) có mỏ kẹp thay đổi để dùng với bề mặt khác hình dạng kích thước Tay kẹp hình (c) sử dụng Khoá luận tốt nghiệp đại học 25 Nguyễn Văn Dương K31C SPKT cấu bình hành, trì độ song song hai mỏ kẹp độ mở thay đổi phạm vi rộng 2.4.1.2 Tay kẹp chân không điện từ Các tay kẹp kiểu chân không điện từ dùng lực hút (chân không từ lực) để nhấc di chuyển đối tượng Ưu điểm tay kẹp chân không điện từ là: + Kết cấu đơn giản + Có thể dùng với bề mặt hay vật liệu mà tay kẹp khí khó đáp ứng Ví dụ: chi tiết mỏng, phẳng, rộng tôn giấy mỏng hình dạng chi tiết phức tạp, vị trí chi tiết thay đổi ngẫu nhiên, Tuy có nhiều điểm giống cấu kẹp điện từ khí nén có điểm khác sau: Tính chất Vật liệu kẹp Hình dạng vật kẹp Trạng thái bề mặt Lực kẹp Thời gian kẹp Kiểu điện Từ Kiểu khí nén Phải có từ tính Bất kì Bất kì Mặt phẳng Không cần nhẵn Phải nhẵn, Lớn, phụ thuộc diện Hạn chế, phụ thuộc diện tích tiếp xúc tiếp xúc Nhanh Chậm, phải đủ đạt độ chân không Khoá luận tốt nghiệp đại học 26 Nguyễn Văn Dương K31C SPKT Kết cấu Đơn giản Thời gian sử dụng Bền lâu Để lại từ dư, phải khử ảnh hưởng đến vật kẹp ảnh hưởng đến môi Không trường Phức tạp, cần đường ống, đầu nối, nguồn khí, Hạn chế Không gây hại vật kẹp Gây tiếng ồn 2.4.1.3 Tay kẹp dùng buồng đàn hồi Buồng đàn hồi thường làm cao su, chất dẻo Lực kẹp sinh biến dạng buồng đàn hồi tác dụng khí nén thuỷ lực Chi tiết định vị kẹp mặt trụ trong, mặt trụ nhờ buồng đàn hồi hình trụ định vị nhờ khối chữ V kẹp nhờ vòng ôm đàn hồi 2.4.1.4 Tay kẹp thích nghi Trên tay kẹp kiểu người ta đặt sensor để thu nhận thông tin tồn tại, vị trí, hình dạng, kích thước, khối lượng, trạng thái bề mặt, màu sắc,của đối tượng để robot tự động tìm cách xử lý thích hợp như: nhận hay không nhận, thay đổi nơi chuyển đến, vị trí lực kẹp, Khoá luận tốt nghiệp đại học 27 Nguyễn Văn Dương K31C SPKT Tay kẹp có ba ngón Các đốt nối với nối với bàn tay chốt chuyển động tương 45o nhờ động điện chiều Chuyển động quay quanh khớp giám sát nhờ sensor chuyển vị Lực kẹp giám sát điều chỉnh theo thông tin từ sensor áp lực Trên hình b, có sáu sensor xúc giác để nhận biết đối tượng chạm vào Phía trong, đầu ngón ngón có 17 sensor áp lực 2, 4, kiểu biến trở Hai photodiode đầu ngón tay dùng để định vị đối tượng dẫn đường cho bàn tay tiếp cận tới Tay kẹp hình c, có sensor lực 2, lắp đầu dò Trên đầu ngón tay có sensor đo xa quang học Nhờ tay kẹp có khả tìm, định tâm, kẹp chi tiết trụ dạng bạc 2.4.2 Phương pháp tính toán tay kẹp Khi tính toán tay kẹp cần phải tính lực kẹp cần thiết để nhấc di chuyển đối tượng, tính lực công suất cấu dẫn động, kiểm nghiệm chi tiết cấu theo điều kiện bền, kiểm nghiệm khả phá hỏng bề mặt đối tượng tác dụng lực kẹp,Trong số trường hợp, phải tính toán hình học để đảm bảo độ xác định vị Khoá luận tốt nghiệp đại học 28 Nguyễn Văn Dương K31C SPKT 2.4.2.1 Tính toán tay kẹp khí Tính lực tiếp xúc Lực tiếp xúc lực tác dụng điểm tiếp xúc mỏ kẹp đối tượng để đảm bảo đủ lực kẹp đồng thời không làm hỏng bề mặt đối tượng Tính lực dẫn động Lực dẫn động lực cấu dẫn động sinh ra, đặt lên đầu vào tay kẹp Tính ứng suất tiếp xúc Trong số trường hợp, kẹp vật nhờ lực ma sát ứng suất tiếp xúc lớn Điều dẫn đến hư hỏng bề mặt mỏ kẹp đối tượng, chi tiết máy gia công tinh Vì vậy, điều kiện chung ứng suất tiếp xúc thực tế phải nhỏ giá trị cho phép 2.4.2.2 Tính toán tay kẹp chân không điện từ Tính lực kẹp chân không Lực kẹp chân không tính theo công thức: (N) P k p Ftx ( pa pb ) Trong đó: k p - hệ số tính đến thay đổi áp suất khí tình trạng kín khít mặt tiếp xúc, k p = 0,85 Ftx - Diện tích tiếp xúc đầu kẹp vật, thường lấy: Ftx = 0,6 - 0,7 giá trị thực pa - áp suất khí pb - áp suất dư buồng hút Đối với hệ thống nối buồng hút với bơm có gioăng kín khít áp suất pb lấy áp suất chân không bơm Nếu không đạt yêu cầu chọn: ( N / cm3 ) Pa - pb = (3,0 - 3,5) Khoá luận tốt nghiệp đại học 29 Nguyễn Văn Dương K31C SPKT Tính lực kẹp điện - từ Lực kẹp điện từ tính theo công thức: p I n2 25 F ( Rk Rl ) (N) Trong đó: I n - Số Ampe vòng cuộn dây nam châm F - Diện tích tiếp cực nam châm vật Rk , Rl - Từ trở khe hở không khí lõi thép mạch từ Nhận xét: Nếu vật liệu sắt từ có chứa tạp chất P, S, Mn, Ni, từ trở tăng, lực kẹp bị giảm Khoá luận tốt nghiệp đại học 30 Nguyễn Văn Dương K31C SPKT Chương : kết nghiên cứu Phần công tác robot đa dạng Trên robot chuyên dùng phần công tác thiết bị chuyên dùng Ví dụ, phần công tác robot hàn kìm kẹp dây hàn, robot phun sơn súng phun sơn,Trên robot vạn phần công tác có chức nắm, giữ thực thao tác khác với đối tượng như: xoay, lựa, đặt, Các đối tượng mà robot phải xử lí khác hình dạng, kích thước, tính chất vật lý,nên tay kẹp đa dạng Sau nghiên cứu sở lý thuyết tay kẹp khí Với lòng ham mê nghiên cứu, tìm tòi, với hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Nguyễn Thế Lâm thiết kế, chế tạo 01 cánh tay robot có khả nắm, giữ, xoay, đặt vật đơn giản 295.0 Các vẽ chi tiết 25.0 3.0 12.0 Than Robot 47.0 Ng vẽ N Duơng Khoá luận tốt nghiệp đại học 31 Vạt liệu Tỷ lệ Nhôm 1:2 Truờng ĐHSP HN Nguyễn Văn Dương K31C SPKT ỉ8 50.0 R6.0 15.0 28.0 56.0 70.0 Miếng ốp Động Ng vẽ N Duơng Vạt liệu Tỷ lệ Tôn 1:1 Truờng ĐHSP HN 50.0 60.0 ỉ 2.0 90.0 Miếng ốp động Ng vẽ N Duơng Khoá luận tốt nghiệp đại học 32 Vạt liệu Tỷ lệ Sát 1:1 Truờng ĐHSP HN Nguyễn Văn Dương K31C SPKT 70.0 56.0 2.0 50.0 Miếng ốp động 295.0 10.0 7.0 Ng vẽ N Duơng Vạt liệu Tỷ lệ 1:1 Sát Truờng ĐHSP HN Ray xích Ng vẽ N Duơng Khoá luận tốt nghiệp đại học 33 Vạt liệu Tỷ lệ 1:2 Nhôm Truờng ĐHSP HN Nguyễn Văn Dương K31C SPKT 25.0 85 40.0 7.1 ỉ4.0 Mỏ kẹp Ng vẽ N Duơng Vạt liệu Tỷ lệ Tôn 1:1 Truờng ĐHSP HN 0 ỉ4 25.0 12.0 0 C a n g ta y R o b o t N g vẽ N D uơng Khoá luận tốt nghiệp đại học 34 V t l iệ u T ỷ lệ :1 N hôm T ru n g Đ H S P H N Nguyễn Văn Dương K31C SPKT Bản vẽ lắp 13 12 15 14 10 11 Cánh tay robot Ng vẽ N Duơng Vạt liệu Tỷ lệ Nhôm 1:2 Truờng ĐHSP HN Nguyên lí hoạt động Bánh đặt bệ đỡ chúng gắn cố định đế bulông Trụ thẳng đứng 14 gắn cố định với ngang Giữa trụ thẳng đứng 13 có gắn cố định với trục trục đóng vào ổ bi gắn cố định bánh Động gắn ngang 6, trục động gắn bánh ăn khớp với bánh 3, nhờ mà cánh tay robot quay tròn Cánh tay robot gắn miếng ốp 10 quanh trụ 13, nâng lên hạ xuống nhờ động chạy ray xích 12 Khoá luận tốt nghiệp đại học 35 Nguyễn Văn Dương K31C SPKT trạng thái bình thường mỏ kẹp 14 mở rộng nhờ lò xo 15 (lò xo 15 trạng thái co lại) Khi cần nắm, giữ vật động quay quấn dây 11 quanh puli gắn trục động Do mỏ kẹp làm dạng bình hành nên động quay, quấn dây 11 đầu mỏ kẹp khép lại giữ chặt lấy vật Khi cần nhả vật, động quay theo chiều ngược lại Nhờ lực đàn hồi lò xo 15 mà đầu mỏ kẹp mở nhả vật Khoá luận tốt nghiệp đại học 36 Nguyễn Văn Dương K31C SPKT kết luận Chế tạo robot công việc đòi hỏi phải có kỹ thuật tổng hợp Tất phận robot phải hoàn toàn để đáp ứng yêu cầu công việc Luận văn đạt kết định: + Tìm hiểu nắm vững số kết cấu tay robot + Thiết kế chế tạo thành công 01 cánh tay robot đơn giản có khả năng: - Nắm, giữ đối tượng - Xoay tròn quanh trục cố định - Nâng lên hạ xuống - Nhả vật vị trí cần đặt + Kết hợp với kỹ thuật điện tử, kỹ thuật vi điều khiển với kỹ thuật khí thực chuyển động robot Hướng nghiên cứu nghiên cứu sâu kỹ thuật điện tử kỹ thuật vi điều khiển để kết hợp với khí xác tạo nên robot thực nhiều thao tác phức tạp Khoá luận tốt nghiệp đại học 37 Nguyễn Văn Dương K31C SPKT Tài liệu tham khảo pgs, ts đào văn hiệp: kỹ thuật robot, nxb khkt 2003 Đoàn Xuân Huệ: Cơ học ứng dụng, Nxb ĐHSP u rembold: Computer Intergrated Manufacturing and Engineering; Wesley 1993 l sciavicco, b siciliano: Modeling and Control of Robot Manipulator; Mc-Graw-Hill, 1996 s brian morriss: Automated Manufacturing Systems ; Mc-Graw-Hill, 1995 Khoá luận tốt nghiệp đại học 38 [...]... âm thanh,mà con người cảm nhận khi tiếp xúc với thiết bị 2.2.1.6 Thiết kế có định hướng sản xuất Nguyên tắc này nói về tính công nghệ của kết cấu Định hướng của nó là thiết kế tạo ra kết cấu sao cho việc chế tạo nó được dễ dàng nhất, rẻ tiền nhất 2.2.2 Các công việc cần phải tiến hành khi thiết kế Robot Robot là một thiết bị rất phức tạp, việc thiết kế robot đòi hỏi khối lượng công việc rất lớn, đa... lý thuyết thiết kế robot 2.1 các thông số kỹ thuật của robot 2.1.1 Sức nâng của tay máy Đó là khối lượng lớn nhất của vật mà robot có thể nâng được (không kể khối lượng của các cơ cấu trong tay máy) trong điều kiện nhất định, ví dụ khi tốc độ dịch chuyển cao nhất hoặc khi tay với dài nhất Nếu robot có nhiều cánh tay thì đó là tổng sức nâng của các tay Đây là thông số rất quan trọng với các robot vận... của cánh tay được giám sát nhờ cặp sensor không tiếp xúc 8 Xilanh khí nén 9 có tác dụng định vị chính xác vị trí góc của cánh tay Cơ cấu nâng cánh tay gồm động cơ điện 18, bộ truyền trục vít bánh vít 19, bánh răng 20, thanh răng gắn trên ống 6 Cánh tay được kẹp và lên xuống theo ống này Cánh tay của robot co duỗi được là nhờ động cơ 10, cặp bánh răng thanh răng 11 Vị trí theo hướng kính của cánh tay. .. máy, robot, băng tải,phải được thường xuyên giám sát, điều khiển đồng bộ với nhau Sự trục trặc trong phối hợp sẽ tạo ra những rối loạn và nguy hiểm 2.2.1.3 Chọn kết cấu điển hình Kế thừa các kết cấu điển hình là một nguyên tắc cơ bản của thiết kế Công việc của ngưòi thiết kế là chọn kết cấu điển hình, hiệu chỉnh chúng nếu cần và tổ hợp nó vào hệ thống Sử dụng kết cấu điển hình làm cho quá trình thiết kế. .. giảm chi phí và thời gian thử nghiệm 7 - Chế thử, thử nghiệm robot trong phòng thiết kế và trong sản xuất 8 - Đánh giá kết cấu về tính năng kỹ thuật, công nghệ chế tạo, kinh tế Từ đó đề xuất các biện pháp hoàn thiện kết cấu và công nghệ chế tạo robot 2.2.3 Thiết kế Robot theo phương pháp tổ hợp Modul Là phương pháp tổ hợp thiết bị từ các cụm kết cấu có công dụng chung, như: thân, cơ cấu phát và truyền... hợp lý luôn luôn phải được đặt ra khi thiết kế cũng như lựa chọn robot 2.2 thiết kế và tổ hợp robot 2.2.1 Các nguyên tắc chung 2.2.1.1 Xuất phát từ yêu cầu công nghệ Mỗi robot đều được thiết kế và chế tạo để trực tiếp thực hiện hoặc phục vụ một quá trình sản xuất cụ thể Vì vậy, các thông số kỹ thuật của robot phải đáp ứng yêu cầu của nguyên công công nghệ Ví dụ: robot hàn hồ quang phải có khả năng di... các thông số kỹ thuật chính của robot theo yêu cầu công nghệ Từ đó tính toán các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, lựa chọn phương án thiết kế phù hợp về mặt kinh tế và kỹ thuật 5 - Phân chia kết cấu thành các cụm cơ cấu chính Xác định cụm nào có sẵn trên thị trường có thể mua được, cụm nào sử dụng thiết kế đã có, cụm phải thiết kế và chế tạo mới hoàn toàn Phân chia thiết kế các cụm cho các bộ phận chuyên... thoả mãn được các yêu cầu cá biệt + Trong một số trường hợp làm cho thiết bị cồng kềnh, nặng nề, tính năng kỹ thuật không hợp lý 2.3 một số kết cấu điển hình của robot 2.3.1 Robot cố định trên nền, dùng hệ toạ độ Đềcác và toạ độ trụ Đây là loại robot có cánh tay chuyển động trên trụ dẫn hướng Trong thân 1 của robot chứa cơ cấu nâng tay và quay nó xung quanh trục thẳng đứng Chuyển động quay được phát... SPKT cổ tay và bàn tay Động cơ thuỷ lực 15 quay cổ tay Động cơ thuỷ lực 19 tạo chuyển động ra vào (kẹp, nhả) của các ngón tay Chuyển động nâng hạ giá 33 do động cơ thuỷ lực 34 đảm nhận Cơ cấu quay giá 33 gồm hai xilanh thuỷ lực 2 và bộ truyền xích 7 Xilanh thuỷ lực 35 thực hiện việc co duỗi cánh tay Các cảm biến 12, 32, 37 dùng để giám sát vị trí của bàn quay 10, cánh tay 25 và giá 33 2.3.2 Robot cố... cầu Cánh tay được gắn trên trụ 31, quay quanh trục thẳng đứng nhờ xilanh thuỷ lực 18 Xilanh thuỷ lực 17 tạo nên chuyển động lắc (quay) của cánh tay quanh khớp vai Xilanh 30 tạo chuyển động ra vào (hướng kính) của cánh tay Xilanh 13 thông qua bộ truyền xích 14 tạo chuyển động quay của cổ tay quanh trục Chuyển động quay cổ tay trong mặt phẳng thẳng đứng do xilanh và bộ truyền xích đặt trong ống cẳng tay ... công nghệ kết cấu Định hướng thiết kế tạo kết cấu cho việc chế tạo dễ dàng nhất, rẻ tiền 2.2.2 Các công việc cần phải tiến hành thiết kế Robot Robot thiết bị phức tạp, việc thiết kế robot đòi... dịch chuyển hợp lý luôn phải đặt thiết kế lựa chọn robot 2.2 thiết kế tổ hợp robot 2.2.1 Các nguyên tắc chung 2.2.1.1 Xuất phát từ yêu cầu công nghệ Mỗi robot thiết kế chế tạo để trực tiếp thực phục... thử nghiệm robot phòng thiết kế sản xuất - Đánh giá kết cấu tính kỹ thuật, công nghệ chế tạo, kinh tế Từ đề xuất biện pháp hoàn thiện kết cấu công nghệ chế tạo robot 2.2.3 Thiết kế Robot theo