NGHIÊN cứu CÁNH TAY ROBOT sử DỤNG TRONG KHO HÀNG tự ĐỘNG

MỤC LỤC CHƢƠNG 1: NGHIÊN CỨU CÁC MẪU KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 1.1.1 Hệ thống lưu trữ hàng hóa 1.1.2 Hệ thống lấy cất hàng hóa tự động ASRS 1.2 CẤU TRÚC CỦA MỘT HỆ THỐNG KHO TỰ ĐỘNG 1.2.1 Hệ thống vận chuyển 1.2.2 Hệ thống xuất nhập 1.2.3 Hệ thống lưu trữ CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁNH TAY ROBOT SỬ DỤNG TRONG KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 2.1 VAI TRÒ 2.2 CẤU TRÚC 2.2.1 Phần khí: 2.2.3 Phần điều khiển 10 CHƢƠNG 3: LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN VÀ THIẾT KẾ KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 12 3.1 PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ KHUNG KHO HÀNG 12 3.2 PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ CÁNH TAY CƠ KHÍ 12 3.2.1 Vị trí tương quan phần khung phần cánh tay khí 12 3.2.2 Chọn lựa cấu dẫn động cho cánh tay khí 13 3.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG VỎ 14 3.3.1 Lựa chọn vật liệu làm khung 14 3.3.2 Thiết kế khung kho hàng 16 3.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG 23 3.4.1 Tính toán thiết kế cấu di chuyển tịnh tiến dọc kho hàng 23 3.4.2 Cơ cấu nâng hạ cánh tay 29 3.4.3 Thiết kế đẩy hàng cánh tay khí 34 3.4.4 Cơ cấu quay cánh tay Robot 36 3.4.5 Mô hình cánh tay nâng hạ 38 CHƢƠNG 4: XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CÁNH TAY ROBOT 39 4.1 LỰA CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN 39 4.2 VI ĐIỀU KHIỂN AVR ATMEGA16 41 4.2.1 Giới thiệu ATMEGA16 41 4.2.2 Phần mềm CodevisionAVR 47 4.4 LẬP TRÌNH CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 50 CHƢƠNG 5: CHẾ TẠO SẢN PHẨM 60 5.1 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ DRIVER 60 5.1.1 Lựa chọn loại động 60 .2 ính toán lựa chọn c ng suất động cho cấu 62 5.1.3 Lựa chọn Driver điều khiển động 69 5.2 MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ BỘ NGUỒN 71 5.2.1 Mạch điện hệ thống điều khiển 71 5.2.2 Tính toán chọn nguồn cho mạch 72 5.3 CHẾ TẠO KHUNG KHO HÀNG VÀ CÁNH TAY ROBOT 73 KẾT LUẬN 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 Chƣơng 1: NGHIÊN CỨU CÁC MẪU KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chung kho hàng tự động 1.1.1 Hệ thống lưu trữ hàng hóa Nền công nghiệp nƣớc nói riêng công nghiệp giới nói chung phát triển mạnh mẽ Trong khứ sản phẩm đƣợc tạo cách thủ công nên việc vận chuyển sản phẩm vào kho chứa chủ yếu đƣợc thực sức ngƣời, dẫn đến việc không tận dụng hết đƣợc khoảng không gian, sức chứa kho hàng, việc quản lý hàng hoá hiệu nhƣ tốn nhiều diện tích đất làm nhà kho chứa hàng Trong thời kỳ công nghiệp hoá, đại hoá tự động hóa sản xuất ngày phát triển, hàng hóa làm nhiều đáp ứng nhu cầu tiêu dùng cho xã hội Từ nảy sinh cần có kho hàng đại đáp ứng yêu cầu sản xuất khắc phục đƣợc hạn chế kho hàng cũ Hiện tại, giới có nhiều hệ thống lƣu trữ hàng hóa, hệ thống đa dạng, phong phú thiết bị nhƣ cách thức thực Nhƣng chủ yếu sử dụng nhân công để bốc dỡ hàng hóa, thiết bị bốc dỡ hàng máy nâng sử dụng ngƣời lái để xếp hàng hóa vào kho Các nhà kho có nhƣợc điểm sau: - Sử dụng nhiều diện tích để chứa hàng hóa - Không phân loại đƣợc hàng hóa khác (các hàng hóa thƣờng để chung với kho) - Không bảo quản tốt hàng hóa số lƣợng nhiều - Rất khó kiểm soát số lƣợng hàng hóa vào kho Với đời hệ thống xếp hàng hóa tự động, ngƣời ta quản lý tốt hàng hóa nhƣ nhanh chóng việc lƣu trữ xuất hàng hóa khỏi kho, hệ thống kho tự động đƣợc sử dụng robot để vận chuyển hàng hóa, điều đồng nghĩa với việc đầu tƣ trang thiết bị đại cho hệ thống kho tốn nhiều chi phí cho việc vận chuyển hàng hóa nhƣng bù lại hàng hóa đƣợc bảo quản tốt, thuận tiện cho việc quản lý kiểm soát, tiết kiệm đƣợc nhân công … Các thiết bị bốc dỡ hàng tải trọng lớn kho hàng: Hình 1.1 Xe bốc dỡ hàng 1.1.2 Hệ thống lấy cất hàng hóa tự động ASRS Đây hệ thống lấy cất hàng hóa tự động với công nghệ đại, đƣợc sử dụng nhà kho hoàn toàn tự động Hệ thống gồm có phần chính: phần mềm phần cứng Phần mềm gồm có phần mềm quản lý robot lấy cất hàng phần mềm quản lý hàng hóa Phần cứng bao gồm hệ thống giá kệ cố định, robot lấy cất hàng, hệ thống băng tải vận chuyển hàng hệ thống cửa tự động xuất nhập hàng Giải pháp đƣợc đánh giá tối ƣu cho kho hàng ƣu điểm mức đầu tƣ hợp lý mà giải pháp mang lại nhƣ: - Mật độ lƣu trữ cao - Tốc độ xuất nhập cao: trung bình hàng/ phút/ robot - Công nghệ chuyển đƣờng cho phép cần robot cho nhà kho giúp tiết kiệm đáng kể chi phí đầu tƣ - Không cần hệ thống chiếu sáng, tiết kiệm chi phí đầu tƣ hệ thống chiếu sáng, chi phí bảo trì, chi phí vận hành - Quản lý chuyên nghiệp hiệu nhờ phần mềm quản lý kho kết hợp với công nghệ mã vạch hay thẻ từ giúp giảm chi phí quản lý nhân công, đồng thời dễ dàng đạt đƣợc tiêu chuẩn ISO để tạo lợi cạnh tranh Hệ thống khí nhà kho tự động robot hoạt động theo ba trục di chuyển theo đƣờng ray để mang hàng xếp vào kho, hệ thống băng chuyển để phân phối sản phẩm xuất nhập Hình 1.2 Băng chuyền Mô hình nhà kho có khả lƣu trữ cao nhƣng tốc độ thấp thích hợp cho nhà máy mà sản phẩm họ đƣợc sản xuất với suất cao, số lƣợng lớn nhƣ: thực phẩm, điện tử… Hình 1.3 Cánh tay nâng hạ cỡ lớn Đối với nhà máy sản xuất nhiều loại sản phẩm lúc hệ thống băng chuyền thực phân loại sản phẩm vào khu vực thích hợp 1.2 Cấu trúc hệ thống kho tự động Cấu trúc nhà kho tự động bao gồm nhiều hành lang, dọc theo hành lang có hay nhiều máy xếp, dỡ tự động Hai bên hành lang khoang chứa hàng Đầu hàng lang trạm xếp dỡ Các trạm xếp dỡ liên hệ với theo hệ thống băng chuyền Kho tự động đƣợc cấu thành từ phần: - Hệ thống vận chuyển - Hệ thống xuất nhập - Hệ thống lƣu trữ Hình 1.4 Kho tự động 1.2.1 Hệ thống vận chuyển Hệ thống vận chuyển kho đa dạng, tùy theo yêu cầu công nghệ, hàng hóa, hình thức xuất nhập… mà có phƣơng thức vận chuyển hàng kho tƣơng ứng Hiện hệ thống vận chuyển kho tự động nƣớc có áp dụng nhƣ: băng tải, robot, xe tự hành, máy nâng, máy xếp dỡ… Hệ thống băng tải đƣợc sử dụng nhƣ giải pháp tối ƣu cho kho tự động siêu thị, công ty dƣợc…băng tải môi trƣờng có nhiệm vụ vận chuyển hàng hóa từ kho đến nơi giao hàng cho khách Băng tải có nhiều loại loại đƣợc dung để tải loại vật liệu khác Cũng có loại băng tải phổ thông đƣợc dùng để tải loại vật liệu khác nhƣng loại vật liệu đặc biệt nhƣ chịu nhiệt độ cao, chịu dầu, chịu axit, chịu ăn mòn, chịu nƣớc, chống cháy chịu cƣờng độ cao… Đối với nhà máy sản xuất sản phẩm hệ thống băng chuyền đơn phân phối sản phẩm cho robot cách tối ƣu Nhƣng với nhà máy sản xuất nhiều loại sản phẩm lúc hệ thống băng chuyền thực phân loại sản phẩm vào khu vực thích hợp Các robot, xe tự hành thiết bị tất yếu hệ thống kho tự động Chúng di chuyển diện tích nhà kho theo trục, làm nhiệm vụ đƣa hàng từ cổng nhập đến ô trống lấy hàng từ ô chứa hàng cổng xuất Robot lấy cất hàng tải trọng thấp đƣợc thiết kế chuyên cho hộp, thùng, khay hàng hóa có tải trọng thấp Robot có tốc lấy hàng cao Robot lấy cất hàng tải trọng trung bình có tốc độ lấy cất nhanh, hiệu xác lƣu trữ dùng pallet Robot lấy cất hàng tải trọng cao đƣợc thiết kế riêng theo yêu cầu lƣu trữ nhƣ môi trƣờng làm việc đặc trƣng khách hàng Hình 1.5 Xe nâng hạ Panel 1.2.2 Hệ thống xuất nhập Hệ thống xuất nhập kho tự động áp dụng nhiều phƣơng thức khác kể đến nhƣ dung nhân công, thẻ từ, tích kê, mã vạch, máy tính, camera Mã vạch hình gồm nhiều sọc đứng,rộng hẹp đƣợc in để đại diện cho mã số dƣới dạng máy đọc đƣợc Các mã sọc phù hợp với tiêu chuẩn Universal Product Code đƣợc in hầu hết sản phẩm hàng hóa bày bán siêu thị Khi hình mã sọc đƣợc kéo lƣớt qua dụng cụ quét quang học quầy kiểm tra thu tiền, máy tính đối chiếu số hiệu sản phẩm với sở liệu danh sách giá in giá tiền với mã Hình 1.6 Barcode Mã vạch phát minh kỷ 20 ngày trở nên quan trọng sống tính hiệu mà mang lại,mà quản lý xuất nhập kho tự động tính 1.2.3 Hệ thống lưu trữ Phần mềm quản lý kho DMS_COLD STRORAGE: Chƣơng trình đƣợc thiết kế theo quy trình kinh doanh dịch vụ kho cho doanh nghiệp, chức phần mềm là: Lƣu giữ thông tin, khóa sổ, phân quyền ngƣời sử dụng, ghi nhận tất kiện phát sinh trình hoạt động, in báo cáo, trích xuất số liệu bảng tính Excel, Backup liệu… Phần mềm quản lý kho có ƣu điểm bật nhƣ sau: - Các báo cáo nội đa dạng chi tiết nhất, theo đặc thù doanh nghiệp - Khả cung cấp thông tin tức thời - Quản lý danh sách hàng hóa, loại hàng hóa - Quản lý danh mục, danh mục pallet - Quản lý nhập kho theo phiếu nhập kho theo dõi nhập vị trí, chọn nhập hàng hóa sơ đồ kho theo thực tế Hỗ trợ in phiếu, in danh sách vị trí nhập kho Chƣơng 2: NGHIÊN CỨU CÁNH TAY ROBOT SỬ DỤNG TRONG KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 2.1 Vai trò Cánh tay Robot phần thiếu hệ thống kho hàng tự động Nó đóng vai trò vận chuyển hàng hóa vào kho chứa băng tải Kích cỡ cánh tay Robot phụ thuộc nhiều vào kích cỡ kho hàng Tùy thuộc vào hình dáng kho hàng nhƣ yêu cầu cụ thể mà cánh tay Robot có số lƣợng bậc tự khác Đối với mô hình kho chứa nhỏ, cánh tay Robot thƣờng có ýt từ đến trục chuyển động Trong thƣờng bao gồm ba chuyển động tịnh tiến theo hệ trục tọa độ Oxyz kèm theo chuyển động quay quanh trục Oz 2.2 Cấu trúc Một Cánh tay Robot đƣợc chia thành hai phần bao gồm phần khí phần điều khiển Trong phần khí đòi hỏi tính toán gia trị công suất, tải, lực, bên cạnh có thiết kế cấu khí phục vụ chuyển động theo trục riêng biệt Phần điều khiển phụ thuộc lớn vào yêu cầu hệ thống nhƣ tính ứng dụng kho hàng Đối với kho hàng cỡ nhỏ xây dựng bên phòng thí nghiệm thƣờng đƣợc lập trình điều khiển PLC Các mô hình mức độ sinh viên sử dụng vi điều khiển để lập trình Một cách thức lập trình có ƣu nhƣợc điểm riêng, phục vụ cho nhóm đối tƣợng cụ thể 2.2.1 Phần khí: Phần khung cánh tay Robot, thực thao tác nâng hạ, vận chuyển trình xuất-nhập hoàng hóa kho hàng Các khớp nối đƣợc liên kết với để tạo cánh tay Robot Mỗi khớp nối có khả thực chuyển động riêng Đối với hệ thống kho hàng tự động không phức tạp, sử dụng chủ yếu phòng thí nghiệm, hệ thống CIM kho chứa hàng khớp nối thƣờng cấu tịnh tiến cấu quay hoạt động trọng hệ trục Oxyz Để thực đƣợc chuyển động hệ trục Oxyz có nhiều phƣơng pháp khác Trong dùng động để truyền động phƣơng pháp đƣợc dùng dùng phổ biến Hình 2.1 Cấu trúc cánh tay Hình 2.2 Cánh tay nâng hạ 2.2.3 Phần điều khiển Để điều khiển đƣợc cánh tay Robot hay cụ thể điều khiển cấu dẫn động nó, thực tế sử dụng nhiều loại thiết bị điều khiển Đi kèm với loại thiết bị phần mềm riêng biệt Tùy theo độ khó nhƣ yêu cầu thực tiễn ta lựa chọn phƣơng pháp điều khiển Trong phòng thí nghiệm, hệ thống CIM sử dụng nhiều PLC tính ứng dụng cao chúng Tuy nhiên, mô hình cỡ nhỏ không đòi hỏi độ khó cao sử dụng vi điều khiển để điều khiển cánh tay nâng hạ Hệ thống bảng điều khiển có dạng nút bấm điều khiển tay cầm điều khiển Cánh tay nâng hạ kèm với kiều khiển kho hàng tự động hệ thống CIM 10 Hình 5.1 Động Servo Ƣu điểm động Servo: Động Servo Có khả chịu tải lớn tải điều khiển tăng dòng tới quận dây động giúp tiếp tục quay Động hoạt động tốc độ cao Mạch điều khiển tốc độ xác Động có nhiều kích cỡ để lựa chọn Nhƣợc điểm động Servo: Động không làm việc chế độ mạch điểu khiển hở yêu cầu phải có hệ thống phản hồi Hành trình ngắn Lực tác động yếu Bảo dƣỡng tốn nhiều chi phí Đặc biệt động DC servo.Chi phí giá thành cao c Động bƣớc Khái niệm: Động bƣớc loại động điện có nguyên lý ứng dụng khác biệt với đa số động điện thông thƣờng Động bƣớc động đồng dùng để biến đổi tín hiệu điều khiển dƣới dạng xung điện rời rạc thành chuyển động góc quay chuyển động rôto có khả cố định rôto vào vị trí cần thiết Hình 5.2 Động bước 61 Ƣu điểm động bƣớc: Mô men xoắn cao tốc độ thấp Mômen đƣợc trì tốt Động thích hợp với thiết bị điều khiển số, với khả điều khiển số trực tiếp Động điều khiển xác vị trí Chi phí giá thành bảo dƣỡng thấp Nhƣợc điểm động bƣớc: Dòng từ driver tới cuộn dây động tăng giảm lúc hoạt động Do đó, bị tải động bị trƣợt bƣớc gây sai lệch điều khiển Tiêu thụ dòng điện không phụ thuộc vào tải Kích cỡ động hạn chế, làm việc ồn Động phản hồi nên xảy sai số Kết luận: Dựa vào ƣu nhƣợc điểm nói trên, động đƣợc chọn độ bƣớc Vì kích thƣớc nhỏ gọn, giá thành rẻ điều khiển vị trí xác 5.1.2 Tính toán lựa chọn công suất động cho cấu Sau lựa chọn đƣợc loại động phù hợp với ứng dụng, cần tính toán lựa chọn động Để tính toán lựa chọn đƣợc động cần quan tâm đến yêu tố nhƣ góc bƣớc Mômen tối thiểu mà động cần đạt đƣợc Ta cần phân tích yếu tố sau: - Kết cấu động học cấu truyền động: loại truyền động (truyền động trực tiếp, đai truyền, truyền động bánh răng, ) - Đặc điểm tải trọng: đặc điểm khối lƣợng, lực mô-men tải (không đổi, quy luật thay đổi, tải trọng lớn nhất) Từ đặc điểm trên, thực phân tích lực tính toán Mômen tối thiểu động cần đạt đƣợc Trên sở đó, tiến hành lựa chọn động có công suất, kích thƣớc cách lắp đặt phù hợp a Động cho cấu tịnh tiến dọc kho hàng Động cho cấu có nhiệm vụ kéo tịnh tiến cánh tay theo chiều dọc kho hàng để đƣa cánh tay tới vị trí gian hàng Để cấu chuyển động động phải phải thắng đƣợc tải tĩnh cấu ma sát trƣợt cấu gây Ma sát trƣợt ổ bi trƣợt thực chất ma sát lăn bi ổ bi với trƣợt Hệ số ma sát lăn có giá trị nhỏ nên ta bỏ qua ma sát 62 Khi cấu vị trí đứng yên khối lƣợng toàn cấu nặng 5(Kg) bao gồm: - Khối lƣợng động - Khối lƣợng nhôm định hình - Trọng lƣợng tải Cơ cấu cần di chuyển 5cm chuyển động nhanh dần với thời gian Sau 5cm cấu chuyển động đến vị trí kho ⁄ hàng với vận tốc Công thức tính vận tốc cho chuyển động nhanh dần đều: - ⁄ , Từ kiện ta tính đƣợc gia tốc Áp dụng định luật II Newton: ⃗ ⁄ ⃗ Giá trị độ lớn: Để kéo cấu dịch chuyển, cần tác dụng lực phát động thắng đƣợc tải tĩnh vật Tải tĩnh vật trƣờng hợp vật nằm ngang lực ma sát tĩnh Công thức tính lực ma sát tĩnh: Là áp lực nén vuông góc bề mặt tiếp xúc Là hệ số ma sát tĩnh Vì hai vật liệu tiếp xúc thép thép nên ta có hệ số ma sát: Thay số vào công thức: 63 Tổng lực kéo cần có để di chuyển cấu là: Công thức tính Mômen: Với d cánh tay đòn Cánh tay đòn khoảng cách từ trục động tới hết phần pulley Dựa vào kết tính toán loại động có thực tế, động bƣớc TaoNEMA17 48520 đƣợc lựa chọn với thông số động nhƣ sau: Hình 5.3 Động bước TaoNEMA17 48520 b Động cấu nâng hạ Động có nhiệm vụ kéo cánh tay lên xuống nhờ cấu puli dây đai Lực kéo đông phải thắng đƣợc trọng lực phần giá đỡ Khi cấu đứng yến trọng lƣợng cấu nặng 3,2kg bao gồm: - Trọng lƣợng tải cấu cần mang - Trọng lƣợng cấu đẩy hàng vào kho có động đẩy - Trọng lƣợng khối kiên kết 64 Cơ cấu cần di chuyển 5cm chuyển động nhanh dần với thời gian Sau 5cm cấu chuyển động đến vị trí kho hàng với vận tốc ⁄ Công thức tính vận tốc cho chuyển động nhanh dần đều: - Do vật trang thái đứng yên ban đầu lên ta có ⁄ , ⁄ Từ kiện ta tính đƣợc gia tốc Áp dụng định luật II Newton: ⃗ ⃗ Giá trị độ lớn: Để kéo cấu dịch chuyển trƣờng hợp nằm thẳng đứng, cần tác dụng lực phát động thắng đƣợc trọng lực cấu Trọng lực giá đỡ: Tổng lực kéo cần có để di chuyển cấu là: Công thức tính Mômen: Với d cánh tay đòn Cánh tay đòn khoảng cách từ trục động tới hết phần pulley Dựa vào kết tính toán loại động có thực tế, động bƣớc TaoNEMA17 48420 đƣợc lựa chọn với thông số động nhƣ sau: 65 Hình 5.4 Động bước TaoNEMA17 48420 c Động cấu đẩy hàng Động cho cấu có nhiệm vụ đẩy đẩy vào vị trí ô chứa Để cấu chuyển động động phải phải thắng đƣợc tải tĩnh đẩy ma sát đẩy bề mặt giá đỡ Ma sát đẩy và bề mặt giá đỡ mà sát lăn có hệ số ma sát nhỏ nên ta bỏ qua ma sát Khi cấu đứng yên trọng lƣợng đẩy nặng 0.8 kg bao gồm : - Trọng lƣợng đẩy làm nhôm định hình - Trọng lƣợng đỡ làm nhựa mica - Trọng lƣợng chi tiết cần đƣợc đƣa vào ô chứa Cơ cấu cần di chuyển 5cm chuyển động nhanh dần với thời gian Sau 5cm cấu chuyển động đến vị trí kho hàng với vận tốc ⁄ Công thức tính vận tốc cho chuyển động nhanh dần đều: 66 - Do vật trang thái đứng yên ban đầu lên ta có ⁄ , Từ kiện ta tính đƣợc gia tốc Áp dụng định luật II Newton: ⃗ ⁄ ⃗ Giá trị độ lớn: Để kéo cấu dịch chuyển, cần tác dụng lực phát động thắng đƣợc tải tĩnh vật Tải tĩnh vật trƣờng hợp vật nằm ngang lực ma sát tĩnh Công thức tính lực ma sát tĩnh: Là áp lực nén vuông góc bề mặt tiếp xúc Là hệ số ma sát tĩnh Vì hai vật liệu tiếp xúc nhựa thép nên ta có hệ số ma sát: Thay số vào công thức: Tổng lực kéo cần có để di chuyển cấu là: Công thức tính Mômen: Với d cánh tay đòn Cánh tay đòn khoảng cách từ trục động tới hết phần pulley Dựa vào kết tính toán lại động có thực tế, động bƣớc JK42HS34-0424A đƣợc lựa chọn với thông số động nhƣ sau: - Góc bƣớc: 1,8 ° - Chiều dài động cơ: 34mm 67 - Điện áp: 6,75V - Dòng định mức: 0,45A - Công suất định mức: 5W - Mômen giữ: 0,22 N.m - Nhiệt độ tăng: 80 ℃ tối đa - Nhiệt độ môi trƣờng xung quanh: 20 ℃ ~ + 50 ℃ - Chống cách nhiệt: 100MΩ Min 500VDC - Điện môi: 500VAC phút - Trƣợt xuyên tâm trục: 0,02 Max (450g-tải) - Trục dọc trục phát: 0,08 Max (450g-tải) - Tối đa Lực xuyên tâm: 28N (20mm từ mặt bích) - Tối đa Lực dọc: 10N d Động cho cấu quay Động có nhiệm vụ quay cấu cánh tay góc 180o Động phải có momen quay lớn momen đĩa tròn đặt cấu cánh tay Khi cấu vị trí đứng yên khối lƣợng toàn cấu 4,5 Kg bao gồm: - Khối lƣợng động nâng hạ ,động cơ cấu đẩy hàng - Khối lƣợng trục đứng đẩy làm nhôm định hình - Trọng lƣợng tải Coi tổng trọng lƣợng cấu cánh tay đĩa tròn đĩa tròn đồng chất có trọng lƣợng 4,5Kg Áp dụng công thức tính momen cho đĩa tròn đồng chất ta có: Trong đó: - m = 4,5 Kg - R = 0,1 m bán kính đĩa tròn Thay số vào công thức ta có: Tỉ số truyền cặp bánh ăn khớp là: Khi động quay đƣợc vòng, bánh gắn trục động quay đƣợc vòng Để bánh gắn với đĩa tròn quay đƣợc vòng bánh cần quay vòng 68 Moomen quay cần có để thực chuyển động quay là: Cần lựa chọn động có Mômen lớn so với giá trị tính toán Dựa vào kết tính toán lại động có thực tế, động bƣớc JK42HS340424A đƣợc lựa chọn với thông số động nhƣ sau: - Góc bƣớc: 1,8 ° Chiều dài động cơ: 34mm Điện áp: 6,75V Dòng định mức: 0,45A Công suất định mức: 5W Mômen giữ: 0,22 N.m Nhiệt độ tăng: 80 ℃ tối đa Nhiệt độ môi trƣờng xung quanh: 20 ℃ ~ + 50 ℃ Chống cách nhiệt: 100MΩ Min 500VDC Điện môi: 500VAC phút Trƣợt xuyên tâm trục: 0,02 Max (450g-tải) Trục dọc trục phát: 0,08 Max (450g-tải) Tối đa Lực xuyên tâm: 28N (20mm từ mặt bích) Tối đa Lực dọc: 10N 5.1.3 Lựa chọn Driver điều khiển động a Module điều khiển động Microstep /DM422  Thông số kĩ thuật: - IC Driver SI09AFTG Janpan - Nguồn cấp tối đa 40 VDC - Dòng cấp IOUT 3,5A - Độ phân giải : 1/1,1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 step - Có thể điều khiển đảo chiều quay - Tích hợp chân Reset Enable - Tích hợp tính Standby - Tích hợp bảo vệ nhiệt TSD - Tích hợp bảo vệ áp UVLO - Kích thƣớc 96 x 57 x 35 mm 69 Hình 5.5 Driver DM422 b Module điều khiển động A4988  Thông số kĩ thuật: - Điện áp cấp cho động bƣớc từ 8v 35V,dòng đỉnh 2A - Có chế độ : Full bƣớc ,1/2 ,1/4 , 1/8, 1/16 bƣớc - Điều chỉnh dòng chiết áp nằm bên - Current Limit = VREF x 2,5 - Tự động ngắt điện qua nhiệt - Bật tắt động thông qua pin ENABLE - Điều khiển chiều quay động thông qua pin DIR - Điều khiển bƣớc động thông pin STEP xung tƣơng ứng với bƣớc - Hai chân Sleep với Reset nối vơi Hình 5.6 Driver A4988 Kết luận: Driver A4988 đƣợc lựa chọn có kích thƣớc nhỏ gọn, giá thành rẻ phù hợp với hệ thống nhỏ 70 5.2 Mạch điều khiển nguồn 5.2.1 Mạch điện hệ thống điều khiển Mạch điện hệ thống điều khiển bao gồm khối sau: - Khối nguồn cho vi điều khiển Hình 5.7 Khối nguồn AVR - Vi điều khiển ATMEGA16 Hình 5.8 Vi điều khiển ATMEGA16 - LCD nút bấm điều khiển Hình 5.9 LCD nút bấm - Khối lọc nguồn cho Driver 71 Hình 5.10 Khối lọc Driver - Khối Driver điều khiển động Hình 5.11 Khối Driver Dùng phầm mềm Altium Designer để thiết kế mạch điện Hình 5.12 Mạch điều khiển Altium 5.2.2 Tính toán chọn nguồn cho mạch Mạch điện cần sử dụng nguồn riêng biệt - Bộ nguồn thứ nhất: cấp nguồn hoạt động cho vi điều khiển 72 Đối với vi điều khiển cấp trực tiếp nguồn 5v để vi điều khiển hoạt động Nguồn 5V nguồn từ cổng USB máy tính, nhiên nguồn từ USB không ổn định Nên ta dùng Adapter 12V- 2A để cấp nguồn.Thông qua khối nguồn để biến điện áp 12V thành điện áp 5V cung cấp cho ATMEGA16 - Bộ nguồn thứ hai: Cấp nguồn cho Driver điều khiển động bƣớc Động bƣớc thứ hoạt động với điện áp 3,4V, dòng 1,7A Động bƣớc thứ hoạt động với điện áp 3,84V, dòng 1,2A Động bƣớc thứ ba thứ hoạt động với điện áp 6,75V, dòng 0,45A Tổng dòng bốn động là: 3,8A Để đảm bảo an toàn ta chọn dòng nguồn phải lớn gấp đôi so với tổng dòng Driver có điện áp cấp cho động hoạt động từ 8v-35v Từ thông số ta lựa chọn nguồn tổ ong có điện áp 24V, dòng điện 10A Vì có dòng điện đảm bảo an toàn Điện áp 24V không bé lớn đảm bảo động làm việc an toàn bình thƣờng Thông số nguồn: - Ngõ vào: 100V ~ 240V AC 50/60 Hz - Ngõ ra: 24VDC 10A - Kích thƣớc: 16x9.8x4.2mm 5.3 Chế tạo khung kho hàng cánh tay Robot 73 Kết luận Sau trình hỏi hỏi, nghiên cứu từ sách nhiều nguồn thông tin, nhóm đề tài nghiên cứu khoa học thiết đƣợc mô hình khung kho hàng cánh tay robot phần mềm thiết kế 3D Inventor 2014 Chƣơng trình điều khiển cho cánh tay robot đƣợc xây dựng phần mềm CodevisionAVR sử dụng vi điều khiển ATMEGA 16 Mạch điều khiển cho cánh tay, động điều truyền động driver cho động đƣợc tính toán lựa chọn Tuy nhiên yếu tố khách quan chế tạo, lắp ráp kinh phí nên nhóm nghiên cứu chƣa chế tạo đƣợc sản phẩm nhƣ yêu cầu đặt Trong thời gian qua nhóm xin gửi lời cảm ơn đến thầy hƣớng dẫn thầy Đỗ Thanh Bình tận tình bảo, giúp đỡ để nhóm có đƣợc kết ngày hôm Kết thúc đề tài nghiên cứu, nhóm ôn lại đƣợc kiến thức đƣợc học rút đƣợc nhiều học bổ ích 74 Tài liệu tham khảo [1]: Chi tiết máy(tập 1) [2]: Chi tiết máy(tập 2) [3]: Giáo trình máy điện – Tác giả Bùi Đức Hùng – Triệu Việt Linh 75 ... trí nhập kho Chƣơng 2: NGHIÊN CỨU CÁNH TAY ROBOT SỬ DỤNG TRONG KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 2.1 Vai trò Cánh tay Robot phần thiếu hệ thống kho hàng tự động Nó đóng vai trò vận chuyển hàng hóa vào kho chứa... TẠO KHUNG KHO HÀNG VÀ CÁNH TAY ROBOT 73 KẾT LUẬN 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 Chƣơng 1: NGHIÊN CỨU CÁC MẪU KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chung kho hàng tự động 1.1.1... cỡ cánh tay Robot phụ thuộc nhiều vào kích cỡ kho hàng Tùy thuộc vào hình dáng kho hàng nhƣ yêu cầu cụ thể mà cánh tay Robot có số lƣợng bậc tự khác Đối với mô hình kho chứa nhỏ, cánh tay Robot