tìm hiểu về cánh tay robot IRB2400 ABB

tài liệu cung cấp các thông số vận hành của robot IRB2400 của hãng ABB như khối lượng, cân nặng, công suất, phạm vi hoạt động,, các phương thức điều khiển robot, phương trình động học thuận ,lệnh rapid và phần mềm mô phỏng robotstudio 4.1, các cách tạo ra một chương trình điều khiển, và nạp chương trình đó cho robot.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ XNCN ====o0o==== BÁO CÁO THỰC TẬP ĐỀ TÀI: Tìm Hiểu Về Robot ABB Sáu Bậc Tự Do Hà Nội, 12-2015 Đại Học Bách Khoa Hà Nội MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI NÓI ĐẦU I CẤU TRÚC PHẦN CỨNG 1.The Manipulator 2.The Controller 13 II.ĐIỀU KHIỂN ROBOT 18 1.AUTOMATIC MODE 18 2.JOGGING THE ROBOT USING THE JOYSTICK 19 2.1.Thiết lập số thông số điều khiển tay 19 2.2.Điều khiển tay chuyển động thẳng dọc trục tọa độ 22 2.3.Điều khiển robot chuyển động theo khớp 23 III:PROGRAM 24 1.Tập lệnh chương trình 24 2.Sửa thay đổi chương trình 30 3.Nạp chương trình cho robot 32 3.1.Nạp chương trình qua cổng Ethernet 32 3.2.Nạp chương trình qua ổ đĩa mềm mạng LAN 36 IV PHẦN MỀM MÔ PHỎNG 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 Trang Đại Học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Hệ thống IRB2400-16 Hình 2:Tải trọng Hình 3:Tầm với Hình 4: Kích thước Hình 5:Các trục hướng chuyển động robot Hình 6:Trục phụ phụ kiện kèm Hình 7:Tủ điều khiển cho robot 13 Hình 8:Kết nối tủ với bên 13 Hình 9:Mạch vòng điều khiển động 15 Hình 10:I/O 16 Hình 11:Cấu trúc máy tính 16 Hình 12:Teach pendant 17 Hình 13: Operator’s panel 18 Hình 14:Base 20 Hình 15:Tool 21 Hình 16:Wobj 21 Hình 17:World 22 Hình 18:Điều khiển khớp chuyển động 23 Hình 19:Cấu trúc chương trình 24 Hình 20:Nạp chương trình 32 Hình 21:Floppy disk 36 Hình 22:Giao diện robotstudio 37 Trang Đại Học Bách Khoa Hà Nội LỜI NÓI ĐẦU Ngày công nghiệp ngày phát triển, kèm theo thiết bị giúp nâng cao sản xuất thuận tiện cho trình sản xuất ngày phát triển phổ biến Do nhu cầu việc tìm hiểu thiết bị tham gia vào trình sản xuất ngày đề cao Robot công nghiệp thành phần quan trọng thiếu dậy chuyền sản xuất với mức độ tự động hóa cao,nó định nghĩa cấu khí lập trình làm công việc theo mong muốn lập trình viên.Robot công nghiệp đóng vai trò giảm cường độ lao động cho người lao động,tăng suất độ xác gia công,góp phần tăng chất lượng số lượng đồng thời giảm giá thành sản phẩm Bài báo cáo viết nhằm tìm hiểu,vận hành Robot công nghiệp bậc tự hãng ABB IRB2400-16 với tủ điểu khiển S4CPLUS-M2000 Em xin cam đoan kiến thức báo cáo hoàn toàn nỗ lực tìm hiểu thân mà có Cuối cùng,em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy ,Cô Viện Điện trường Đại Học Bách Khoa cho em kiến thức cốt lõi nhiều năm học tập vừa qua,lời cảm ơn đến thầy A tận tình bảo,giúp đỡ,giải đáp khúc mắc để chúng em hoàn thành đợt thực tập thu kiến thức thực tế bổ ích Sinh viên thực Trang Đại Học Bách Khoa Hà Nội I CẤU TRÚC PHẦN CỨNG IRB2400-16 sản phẩm robot công nghiệp phổ biến hãng ABB ,được sử dụng rộng rãi toàn giới.Là loại robot bậc tự do,nó có khả vận hành xác hiệu quả,giúp tăng vượt trội suất cho hệ thống sản xuất Hình 1: Hệ thống IRB2400-16 Hệ thống gồm phần chính:  Controller  Manipulator 1.The Manipulator Đây phận chấp hành hệ thống(cánh tay robot).Nó nhận tín hiệu điều khiển từ tủ điều khiển hoạt động di chuyển theo cách xác Các đặc tính robot(Manipulator):  Độ lặp lại:0,03(mm)  Khối lượng robot: 380 kg  Tải trọng:16(kg) Trang Đại Học Bách Khoa Hà Nội Hình 2:Tải trọng  Tầm với(phạm vi hoạt động robot): Hình 2:Tầm với Trang Đại Học Bách Khoa Hà Nội  Kích thước robot: Hình 3: Kích thước  Điều kiện môi trường: Nhiệt độ lớn nhất(lưu trữ) Nhiệt độ nhỏ nhất(lưu trữ) Nhiệt độ lớn nhất(vận hành) Nhiệt độ nhỏ nhất(vận hành) Độ ẩm tối đa +55°C -25°C +45°C +5°C 95% Trang Đại Học Bách Khoa Hà Nội  Mối liên hệ công suất tiêu thụ tốc độ: Tốc độ [mm/s] Max 1000 500 100 Công suất tiêu thụ [kW] 0.61 – 0.67 0.46 – 0.50 0.40 – 0.44 0.37 – 0.39  Bậc tự do: IRB2400-16 loại robot với bậc tự Hình 4:Các trục hướng chuyển động robot Các trục với kiểu chuyển động Axis 1: chuyển động quay Axis 2: chuyển động tay đòn Axis 3: chuyển động nhờ tay đòn Axis 4: vặn xoắn Axis 5: chuyển động cong Axis 6: tum chuyển động quay Góc quay 360° 210° 125° 400° 240° 800° Tốc độ quay lớn 150°/s 150°/s 150°/s 360°/s 360°/s 450°/s  Trục phụ Robot thiết kế để ghép nối thêm trục phụ,số trục phụ tối đa mà IRB2400-16 ghép thêm 6,và chúng đươc điều khiển tủ S4CPLUS(controller) Để đơn giản hóa việc thêm vào điều khiển trục phụ,ABB cấp kits làm sẵn Trang Đại Học Bách Khoa Hà Nội Hình 5:Trục phụ phụ kiện kèm  Động học thuận robot - Tham số nối khớp Xét hai khớp i i+1, i nối hai khớp i i+1, biểu diễn hình Như minh họa hình độ dài pháp tuyến chung trục khớp i i+1; góc hai trục khớp I i+1 (góc trục i+1 đường thẳng song son trục I nằm mặt phẳng chứa trục i+1 trực giao với pháp tuyến chung ) Tương tự xét trục khớp i-1 Pháp tuyến chung trục khớp I i-1 Khoảng cách hai chân pháp tuyến chung trục I hai pháp tuyến chung trục khớp i Góc góc Trang Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đối với khớp quay, góc quay khớp Do biến khớp quay Đối với khớp tịnh tiến, độ dịch chuyển tịnh tiến khớp, nên đặt biến khớp tịnh tiến 1.2 Phép biểu diễn Danevit-Hartenberg Phép biểu diễn D-H (Danevit-Hartenberg ) dùng để mô tả mối quan hệ nối, khớp tay robot Theo phương pháp D-H, khung tọa độ nối I xây dựng theo nguyên tắc sau: (theo hình …) - Gốc khung tọa độ I đặt trùng với chân pháp tuyến chung trục I i+1 nằm trục khớp i+1 - Trục đặt theo phương trục khớp i+1 - Trục đặt theo phương pháp tuyến chung trục I i+1 theo hướng từ trục I đến i+1 Một số trường hợp đặc biệt: - Khi hai trục z cắt nhau: pháp tuyến chung hai khớp Khi điểm gốc khung tạo độ giao điểm hai trục trục x đặt dọc theo đường vuông góc với mặt phẳng chứa hai trục z - Hai trục song song, có nhiều pháp tuyến chung khớp trước Gốc khung tọa đọ chọn cho nhỏ - Đối với khớp tịnh tiến: khoảng cách biến khớp Hướng trục khớp trùng với hướng di chuyển khớp Hướng trục xác định, vị trí không gian khôn xác định Khi chiều dài khôn có ý nghĩa nên đặt Gốc tọa độ đặt trùng với gốc nối Theo nguyên tắc đặt khung tọa độ trên, bắt đầu gắn khng tọa đọ từ bệ (thân) robot khung tọa độ 0: trục trùng với trục khớp - Động học thuận robot ABB – IRB2400 Trang 10 Đại Học Bách Khoa Hà Nội III:PROGRAM Chương trình robot viết ngôn ngữ lập trình RAPID,và có nhiều cách để tạo chương trình Về bản,1 chương trình gồm phần:  Main routine:chương trình  Subroutines:các câu lệnh chương trình  Program data:dữ liệu yêu cầu cho chương trình(như vị trí,tốc độ,hệ tọa độ,hướng di chuyển…) Hình 18:Cấu trúc chương trình 1.Tập lệnh chương trình RAPID ngôn ngữ lập trình bậc cao,nó có tập lệnh cấu trúc đơn giản,thuận tiện cho người lập trình 1.1.Lệnh di chuyển Trang 24 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Cấu trúc: Trong đó:     p1 vị trí đích đến v100 vận tốc Z10 độ sai lệch cho phép Tool1 hệ tọa độ yêu cầu Ngoài ra,việc xây dựng tập lệnh di chuyển dễ dàng ta biết rõ kích thước chu trình mà ta mong muốn robot di chuyển,khi đó,ta cần tọa độ điểm xuất phát Trang 25 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chức robot di chuyển xác vị trí thực thao tác đơn giản gắp,hàn,vặn ốc,cắt gọt…do vậy,1 chương trình viết lên phần lớn lệnh di chuyển 1.2.Lệnh thao tác với I/O ghi Tủ S4C việc điều khiển robot chứa I/O vào để nhận gửi tín hiệu với hệ thống bên dây chuyền sản xuất,PLC… Các lệnh giúp ta thao tác dễ dàng với cổng ngõ Lệnh thay đổi giá trị đầu ra: Trang 26 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Lệnh đợi đầu vào: Lệnh trễ: Lệnh tác động lên ghi: Trang 27 Đại Học Bách Khoa Hà Nội 1.3.Lệnh rẽ nhánh Để chương trình đơn giản,ta viết chương trình module lưu nhớ robot,và cần,ta gọi chương trình lên Lệnh gọi chương trình con: Trang 28 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Lệnh rẽ nhánh: Ngoài ra,ngôn ngữ RAPID hỗ trợ nhiều lệnh lập trình khác giúp lập trình viên tạo chương trình điều khiển xác tối ưu,nhờ đó,robot ứng dụng rộng rãi chương trình RAPID đơn giản: MoveJ p1,v600,z50,tool1; SpotL p2,vmax,gun1,spot10,tool1; SpotL p3,vmax,gun1,spot10,tool1; SpotL p4,vmax,gun1,spot20,tool1; SpotL p5,vmax,gun1,spot20,tool1; MoveL p6,v600,z50,tool1; Trang 29 Đại Học Bách Khoa Hà Nội 2.Sửa thay đổi chương trình Chúng ta tạo chương trình theo ý muốn cách sửa chương trình có sẵn nhớ robot Bước 1: Chọn program hình hiển thị chương trình lưu trữ nhớ robot Bước 2:Nhấn enabling device nhấn FWD.di chuyển robot lệnh chương trình Trang 30 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bước 3:Dời robot đến vị trí với joystick Bước 4:Nhấn ModPos (function key) Bước 5:Nhấn yes bạn muốn thay đổi vị trí mặc định robot thành vị trí Bước 6:Nhấn enabling device FWD lần để dời robot đến vị trí Lặp lại 3-6 lần qua tất chương trình training Những vị trí 1,2,3,4 chương trình training thay vị trí mà ta chọn Bước 7:Chạy bước chương trình để kiểm tra Dừng chương trình vị trí nhấn Instr (function key) để chấm dứt chương trình thử nghiệm Trang 31 Đại Học Bách Khoa Hà Nội 3.Nạp chương trình cho robot Có cách để nạp chương trình cho robot Hình 19:Nạp chương trình 3.1.Nạp chương trình qua cổng Ethernet Để kết nối máy tính với hệ thống qua cổng ethernet,ta sử dụng phần mềm RobInstall cung cấp ABB Giao diện chương trình: Bước 1:tạo hệ thống điều khiển robot Chọn New: Trang 32 Đại Học Bách Khoa Hà Nội 1:đặt tên cho thư mục tạo 2:điền key chương trình vào (fuiiin26UipsCJ) Màn hình lên,chọn next Khi đến cuối finish kết thúc bước Bước 2:Tải chương trình từ máy tính lên thư mục vừa tạo Chọn Update Trang 33 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Nhấn brown để tìm đến file chương trình máy tính.chọn thư mục hệ thống vừa tạo nhấn OK Bước 3:Tải chương trình từ thư mục hệ thống vào tủ điều khiển robot Chỉnh địa IP máy tính theo IP CPU tủ điều khiển, sau: Nhấn download: Trang 34 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trang 35 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Kết thúc việc tải chương trình nên,khi ta sử dụng teach pendant để chạy chương trình 3.2.Nạp chương trình qua ổ đĩa mềm mạng LAN Ngoài ra,chương trình đưa vào robot thông qua ổ đĩa mềm(floppy disk) mạng MC Ethernet(LAN).Tuy nhiên đĩa mềm không sử dụng phổ biến,lên cổng sử dụng để chạy đĩa mềm chứa chương trình test bảo dưỡng,training Robot nhà sản xuất cung cấp Hình 20:Floppy disk Trang 36 Đại Học Bách Khoa Hà Nội IV PHẦN MỀM MÔ PHỎNG Phần mềm mô dùng ROBOTSTUDIO,đây phần mềm mô lập trình offline hãng ABB cung cấp Robot,tủ điều khiển,đối tượng,1 vài công cụ dùng phổ biến hàn,cắt,gắp mô 3D trực quan phần mềm,giúp người sử dụng học tập làm việc mà không cần phải tương tác với hệ thống thật Thông qua phần mềm này,chúng ta tạo,mô chạy thử chương trình lập trình để kiểm tra trước đưa chương trình vào robot.Nó hỗ trợ nhiều công cụ để việc lập trình trở lên đơn giản với thao tác di chuyển thay phải viết dòng lệnh phức tạp Hình 21:Giao diện robotstudio Trang 37 Đại Học Bách Khoa Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO  Sách ‘Điều khiển Robot công nghiệp” –TS.Nguyễn Mạnh Tiến  Toàn tài liệu kèm với robot ABB IRB2400-16 hãng ABB cung cấp Trang 38 [...]... trình đang được lưu trữ trên bộ nhớ robot Bước 4:Muốn dừng chương trình ta nhấn Stop trên Teach pendant 2.JOGGING THE ROBOT USING THE JOYSTICK Bạn có thể điều khiển bằng tay để di chuyển robot Tốc độ di chuyển của robot sẽ tỉ lệ thuận vào tốc độ di chuyển của tay cầm(joystick),tốc độ di chuyển của tay cầm càng cao thì robot di chuyển càng nhanh(tuy nhiên tốc độ tối đa của robot mà bộ điều khiển thiết lập... D-H của robot Khung tọa độ 1 2 3 4 5 6 D 615 0 0 755 85 0 a 100 705 135 0 0 0 Từ bảng D-H ta xác định được các ma trận thành phần biểu diễn quan hệ giữa hai khung tọa độ của hai khớp i, i-1: [ ] Trang 11 Đại Học Bách Khoa Hà Nội [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] Phép biến đổi biểu diễn tay robot so với thân robot nhận được dạng sau: Trang 12 Đại Học Bách Khoa Hà Nội 2.The Controller Hình 6:Tủ điều khiển cho robot. .. tay Nhấn nút jogging màn hình hiển thị các thông số chính trong chế độ điều khiển này: Các thông số chính gồm có:  Coord(chọn trục tọa độ)  Tool(chọn công cụ)  Joystick lock(khóa những hướng điều khiển không mong muốn)  Incremental(thay đổi tỉ lệ di chuyển tay cầm/di chuyển robot) Trong đó chọn hệ trục tọa độ để điều khiển robot là quan trọng nhất,nó ảnh hưởng trực tiếp tới hướng và vị trí mà robot. .. chân robot Hình 13:Base b.Chế độ tool Ở chế độ này,hệ trục tọa độ được chọn gắn với công cụ Trang 20 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Hình 14:Tool c.Chế độ wobj Là chế độ mà hệ trục tọa độ được gắn với đối tượng(vật mà robot tương tác) Hình 15:Wobj d.Chế độ world Là chế độ mà hệ trục tọa độ được gắn với không gian làm việc của nhà máy.Thông thường,khi thiết lập 1 dây chuyền sản xuất với nhiều cánh tay robot, ta... sẵn trong bộ nhớ robot Bước 1: Chọn program màn hình sẽ hiển thị chương trình đang được lưu trữ trong bộ nhớ robot Bước 2:Nhấn enabling device và nhấn FWD.di chuyển robot bằng lệnh đầu tiên của chương trình Trang 30 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bước 3:Dời robot đến vị trí mới với joystick Bước 4:Nhấn ModPos (function key) Bước 5:Nhấn yes nếu bạn muốn thay đổi vị trí đang mặc định trong robot thành vị trí... joystick để điều khiển robot TCP 0 di chuyển sẽ phụ thuộc vào việc bạn di chuyển cần điều khiển theo trục nào(x,y,z) Trang 22 Đại Học Bách Khoa Hà Nội 2.3.Điều khiển robot chuyển động theo từng khớp Hình 17:Điều khiển khớp chuyển động Trang 23 Đại Học Bách Khoa Hà Nội III:PROGRAM Chương trình của robot được viết bởi ngôn ngữ lập trình RAPID,và có nhiều cách để tạo ra 1 chương trình Về cơ bản,1 chương trình... trúc máy tính Trang 16 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Tủ cung cấp 2 phương thức điều khiển là điều khiển bằng tay với bảng điều khiển Teach pendant và điều khiển lập trình tự động Hình 11:Teach pendant Trang 17 Đại Học Bách Khoa Hà Nội II.ĐIỀU KHIỂN ROBOT 1.AUTOMATIC MODE Automatic mode là chế độ điều khiển robot hoạt động theo chương trình lập sẵn được sử dụng khi chạy 1 chương trình vận hành sản xuất Để sử... trình mà ta mong muốn robot di chuyển,khi đó,ta chỉ cần tọa độ của điểm xuất phát Trang 25 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chức năng chính của robot là di chuyển chính xác giữa các vị trí và thực hiện những thao tác đơn giản như gắp,hàn,vặn ốc,cắt gọt…do vậy,1 chương trình viết lên phần lớn là những lệnh di chuyển này 1.2.Lệnh thao tác với I/O và thanh ghi Tủ S4C ngoài việc điều khiển robot cũng chứa các I/O... sản xuất với nhiều cánh tay robot, ta sẽ dùng chế độ này để đảm bảo toàn bộ robot và dây chuyền trong nhà máy hoạt động với nhau 1 cách chính xác Trang 21 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Hình 16:World 2.2.Điều khiển bằng tay chuyển động thẳng dọc 1 trục tọa độ Sau khi đã lựa chọn được những cài đặt mong muốn,ta sẽ thao tác để điều khiển robot bằng joystick như sau: Bước 1:Chọn operating mode selector : Bước... Học Bách Khoa Hà Nội 3.Nạp chương trình cho robot Có 3 cách để nạp chương trình cho robot Hình 19:Nạp chương trình 3.1.Nạp chương trình qua cổng Ethernet Để có thể kết nối máy tính với hệ thống qua cổng ethernet,ta sử dụng phần mềm RobInstall được cung cấp bởi ABB Giao diện chương trình: Bước 1:tạo hệ thống điều khiển robot mới Chọn New: Trang 32 Đại Học Bách Khoa Hà Nội 1:đặt tên cho thư mục mới mình