Đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử Robot Harmo

Thiết kế điều khiển robot harmoLỜI MỞ ĐẦUCùng với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học kỹ thuật, các ngành công nghiệp cũng phát triển nhanh chóng. Việc áp dụng các máy móc hiện đại vào sản suất là một yêu cầu không thể thiếu trong các nhà máy nhằm tăng năng suất, tăng chất lượng và giảm giá thành sản phẩm.Robot có thể thực hiện những công việc mà con người khó thực hiện và thậm chí không thực hiện được như: làm những công việc đòi hỏi độ chính xác cao, làm việc trong môi trường nguy hiểm (như lò phản ứng hạt nhân , dò phá mìn trong quân sự), thám hiểm không gian vũ trụ… Trong các họ Robot, chúng ta không thể không nhắc tới Robot Harmo với những đặt thù riêng mà những loại Robot khác không có. Nhờ nó mà quá trình gắp phôi, đưa phôi và nhiều công việc khác hiện nay được thực hiện tự động.Nhóm em xin được gửi lời cám ơn trân trọng và sâu sắc nhất tới thầy, PGS.TS Phạm Văn Hùng đã hết sức tạo điều kiện và tận tình hướng dẫn, động viên chúng em trong suốt quá thực hiện đồ án này.Một lần nữa em xin cảm ơn. Trân trọng Sinh viên thực hiện

Chương 1 THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CHO ROBOT 3

1.1 THIẾT LẬP SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC 3

1.2 THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC 4

1.2.1 Xác định bộ thông số DH 4

1.2.2 Thiết lập các mô hình biến đổi và các ma trận biến đổi 5

Chương 2 CÁC NGUỒN ĐỘNG LỰC CỦA ROBOT 8

2.1 GIỚI THIỆU NGUỒN ĐỘNG LỰC 8

2.1.1 Nguồn động lực khí nén 8

2.1.2 Nguồn động lực động cơ sevro 11

2.2 NGUỒN ĐỘNG LỰC TRÊN CÁC TRỤC CỦA ROBOT HARMO 13

2.2.1 Nguồn động lực của bậc tự do tịnh tiến dọc trục Y 13

2.2.2 Nguồn động lực của bậc tự do tịnh tiến dọc trục X 14

2.2.3 Nguồn động lực của bậc tự do tịnh tiến dọc trục Z 15

Chương 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO ROBOT HARMO 18

3.1 HỆ THỐNG KHÍ NÉN 18

3.2 ĐỘNG CƠ SEVRO 20

3.3 TỔNG KẾT CÁC TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN 21

3.4 HỆ THỐNG CẢM BIẾN 21

3.4.1 Giới thiệu một số cảm biến sử dụng trong công nghiệp 21

3.4.2 Các loại cảm biến dùng trong Robot Harmo 22

Chương 4 LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN ROBOT HARMO 26

4.1 PHẦN MỀM SỬ DỤNG LẬP TRÌNH PLC 26

4.2 CÁC TÍN HIỆU VÀO RA PLC 28

4.3 THAO TÁC GẮP CỦA ROBOT 30

Hình 1.1 Sơ đồ động học Robot Harmo 3

Hình 2.1 Sơ đồ mô phỏng theo trục Y 13

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý theo trục Y 14

Hình 2.3 Sơ đồ mô phỏng theo trục X 14

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý theo trục X 15

Hình 2.5 Sơ đồ mô phỏng theo trục Z 15

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý theo trục Z 16

Hình 2.7 Sơ đồ mô phỏng quay quanh trục X 16

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý bàn tay kẹp 17

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý bàn tay kẹp 18

Hình 3.2 Sơ đồ nối dây Inventer điều khiển động cơ 20

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học kỹ thuật, các ngành công nghiệp cũng phát triển nhanh chóng Việc áp dụng các máy móc hiện đại vào sản suất là một yêu cầu không thể thiếu trong các nhà máy nhằm tăng năng suất, tăng chất lượng và giảm giá thành sản phẩm.

Robot có thể thực hiện những công việc mà con người khó thực hiện và thậm chí không thực hiện được như: làm những công việc đòi hỏi độ chính xác cao, làm việc trong môi trường nguy hiểm (như lò phản ứng hạt nhân , dò phá mìn trong quân sự), thám hiểm không gian vũ trụ…

Trong các họ Robot, chúng ta không thể không nhắc tới Robot Harmo với những đặt thù riêng mà những loại Robot khác không có Nhờ nó mà quá trình gắp phôi, đưa phôi và nhiều công việc khác hiện nay được thực hiện tự động.

Nhóm em xin được gửi lời cám ơn trân trọng và sâu sắc nhất tới thầy, PGS.TS Phạm Văn Hùng đã hết sức tạo điều kiện và tận tình hướng dẫn, động viên chúng em trong suốt quá thực hiện đồ án này.

Một lần nữa em xin cảm ơn.

Trân trọng!

Sinh viên thực hiện .

Một số thông số cơ bản:

+ Số bậc tự do: 4 (3 tịnh tiến, 1 quay)

+ Khối lượng vật nặng: 2kg

+ Khối lượng chuyển động theo X0=7kg, Y0=12kg, Z0=17kg

+ Kích thước cơ bản và hành trình chuyển động: tham khảo robot HarmoUE700SW-2R

+ Nguồn động lực cơ bản: tham khảo robot Harmo UE700SW-2R

+ Bàn tay kẹp: tham khảo robot Harmo UE700SW-2R

Chương 1 THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CHO ROBOT

1.1 THIẾT LẬP SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC

Để thiết lập được các phương trình động học của Robot nói riêng cũng như củacác vật khác nói chung thì trước hết ta phải thiết lập được hệ tọa độ cho vật dó bởiphương trình động học sẽ chỉ tương ứng với một hệ tọa độ nhất định Theo quy tắcđặt hệ tọa độ thì gốc của hệ tọa độ thứ i gắn liền với chính khâu thứ i đó và được đặttại giao điểm của đường vuông góc chung giữa hai trục khớp động thứ i + 1 và khớpđộng thứ i với chính trục khớp động thứ i + 1 Trong trường hợp hai trục của khớpđộng giao nhau thì gốc tọa độ sẽ được lấy trùng với chính giao điểm đó Còn nếu haitrục song song với nhau thì gốc tọa độ được chọn là điểm bất kỳ trên trục khớp độngi+1

Trục Zi của hệ tọa độ thứ i nằm dọc theo trục khớp động thứ i+1

Trục Xi của hệ tọa độ thứ i nằm dọc theo đường vuông góc chung hướng từkhớp động i đến khớp động i+1 Trường hợp hai trục giao nhau, hướng trục Xi sẽtrùng với hướng vecto ZixZi-1, tức là vuông góc cới mặt phẳng chứa Zi, Zi-1

Áp dụng nguyên tắc đặt hệ trục tọa độ trên vào robot Harmo ta có hệ tọa độ củarobot Harmo như hình vẽ

Hình 1.1 Sơ đồ động học Robot Harmo.

1.2 THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC

1.2.1 Xác định bộ thông số DH

Bộ thông số DH bao gồm các thông số cơ bản giữa hai khâu liên tiếp nhau Cụ thểlà:

+ ai: Độ dài của đường vuông góc giữa hai trục khớp động liền kề

+ αi: Góc lệch giữa hai trục của hai khớp động liền kề, là góc quay quanh trục Xisao cho Zi-1 chuyển đến Zi theo quy tắc bàn tay phải

+ di: Khoảng dịch chuyển tịnh tiến giữa hai đường vuông góc chung của hai trục+ θi: Góc giữa hai đường vuông góc chung Là góc quay quanh trục Zi-1 để trục

Xi-1 chuyển đến trục Xi

Trong bộ thông số trên có một thông số là đặc trưng và cũng là thông so thể hiệnchuyển động tương đối giữa hai khâu (thể hiện chuyển động của khớp) Thông số đóđược là biến khớp Biến khớp sẽ là θi với khớp động là khớp quay, và là di nếu khớpđộng là khớp tịnh tiến Để phân biệt giữa biến khớp và các thông số khác, ta dùngthêm dấu * bên cạnh thông số đó để ký hiệu rằng đó là biến khớp

Trong robot Harmo thì các thông số xác định như sau:

+ a1: là khoảng cách giữa trục khớp động 1 và khớp động 2

+ a2: là khoảng cách giữa trục khớp động 2 và khớp động 3

+ a3: là khoảng cách giữa trục khớp động 3 và khớp động 4

+ a4: là khoảng cách giữa tâm quay và tay kẹp

+ h: là khoảng cách giữa gốc tọa độ O và trục khớp động 1

Ban đầu dịch chuyển dọc theo trục Z một khoảng h, quay theo trục X một góc

-900, sau đó các trục khớp động 1, 2, 3, 4 lần lượt vuông góc với nhau nên ta có:

Trong đó d1, d2, d3, θ4 là các khớp biến Từ các phần tích trên ta lập được bảngthông số DH của robot Harmo như sau.

1.2.2 Thiết lập các mô hình biến đổi và các ma trận biến đổi.

Trên cơ sở đã được xây dựng được các hệ tọa độ với hai khâu động liên tiếpnhau và bộ thông số DH, có thể thiết lập mối quan hệ giữa hai hệ tọa độ liên tiếpnhau theo các bước sau:

+ Quay quanh trục Zi-1 một góc θi

+ Tịnh tiến dọc trục Zi-1 một khoảng di

+ Tịnh tiến dọc trục Xi-1 (đã trùng với Xi) một khoảng ai

+ Quay quanh trục Xi-1 một góc αi

Bốn bước này được thể hiện bằng tích các ma trận thuần nhất sau:

Ai = R(z, θi).Tp(0,0,di).Tp(ai,0,0).R(x, αi)Các ma trận ở vế phải được tính theo công thức của các phép biến đổi ma trân:

- Tịnh tiến theo phương P(Px, Py, Pz)T:

P P P

cos cos sin sin sin cos

sin cos cos sin cos sin

0 sin cos

i i i

a a d

d

3 4

cos 0 sin cos 1 0 0 0sin 0 cos sin 0 1 0 0

l

Phương trình động học cơ bản của robot được thành lập dựa trên cơ sở của các

ma trận i-1Ai đã tính ở bước trên Ma trận Ti là tích của các ma trận Ai và là ma trận

mô tả vị trí và hướng của tọa độ gắn liền với khâu thứ i so với hệ tọa độ cố định.Trong trường hợp i = n, với n là số hiệu chỉ hệ tọa độ gắn liền với “điểm tác độngcuối” và được viết ở dạng tường minh như sau:

0 0 0 1

x x x x

y y y y E

Các phần tử của ma trận 3x1 là tọa độ Px, Py, Pz của điểm tác động cuối E Mỗi

ma trận quay 3x3 là một véc tơ đơn vị chỉ phương một trục tọa độ động UVW (gắnliên với khâu cuối cùng của Robot và có gốc là điểm tác động cuối) biểu diễn trongtọa độ cố định XYZ Suy ra:

0 0 0 1

x x x x

y y y y n

cos 0 sin cos 1 0 0 0

sin 0 cos sin 0 1 0 0

cos 0 sin sin 4.cos

sin 0 cos cos a 4.sin

Chương 2 CÁC NGUỒN ĐỘNG LỰC CỦA ROBOT2.1 GIỚI THIỆU NGUỒN ĐỘNG LỰC

2.1.1 Nguồn động lực khí nén

a Lịch sử phát triển

Sử dụng khí nén đã có từ trước công nguyên Nhà triết học người Hylạp tên

là Ktesibios (khoảng năm 140 Tr Cn) và một người nữa được xem là học trò củaông đó là Heron (năm 100 Tr CN) đã phát minh ra máy ném đá cũng như là máybắn tên Kể từ đó trở đi hàng loạt các phát minh của hai nhà nhà triết học như: thiết

bị đóng, mở cửa bằng khí nén; bơm; súng phun lửa

Sự phát triển khoa học kỹ thuật thời kỳ này còn chưa được đồng bộ, thiếu hệthống, nhất là sự kết hợp các kiến thức về cơ học, vật lý, vật liêu còn thiếu, chonên phạm vi ứng dụng của khí nén còn rất hạn chế

Cho tới tận thế kỷ thứ 17, một kỹ sư chế tạo người Đức tên là Otto Von Guerike( 1602- 1686), nhà toán học và triết học người Pháp tên là Blaise Pascal ( 1623-1662), và một nhà vật lý người Pháp tên là Denis Papin ( 1647-1712) đã xây dựngnên nền tảng cơ bản cho ứng dụng khí nén

Trong thế kỷ thứ 19, các máy móc, thiết bị sử dụng khí nén lần lượt được phátminh như: Thư vận chuyển trong ống bằng khí nén (1835), Phanh bằng khí nén(1880), búa tán đinh bằng khí nén (1861) của Josef Ritter người Austraylia Tronglĩnh vực xây dựng đường hầm xuyên dãy núi Alpes ở Thuỵ Sỹ (1857) lần đầu tiênngười ta sử dụng khí nén với công suất lớn Vào những năm 70 của thế kỷ thứ 19,xuất hiện ở Pari một trong tâm sử dụng năng lượng khí nén với công suất 7350 kw.Khí nén đã được vận chuyển bằng đường ống có đường kính 500mm và dài hàngtrăm km tới nơi tiêu thụ Tại đó khí nén được nung nóng tới nhiệt độ từ 50-1500C đểtăng công suất truyền động động cơ, các thiết bị búa hơi

Với sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng điện, vai trò sử dụng năng lượngbằng khí nén giảm dần Tuy nhiên việc sử dụng năng lượng bằng khí nén vẫn đóngmột vai trò cốt yếu trong các lĩnh vực mà sử dụng năng lượng điện sẽ gây nguy hiểm

và tốn kém Sử dụng năng lượng khí nén ở những thiết bị có công suất nhỏ nhưnglàm việc với vận tộc truyền động lớn như búa hơi, dụng cụ đập, tán đinh và nhiềunhất là các đổ gá kẹp trên các máy

Thời kỳ sau chiến tranh thế giới lần thứ 2, việc sử dụng năng lượng khí néntrong kỹ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ Những dụng cụ, thiết bị, phần tử khí

nén mới được sáng chế và được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau Sự kết hợpgiữa khí nén với điện- điện tử là nhân tố quyết định cho sự phát triển của kỹ thuậtđiều khiển trong tương lai.

b Ứng dụng của khí nén

- Trong lĩnh vực điều khiển:

Sau chiến tranh thế giới lần thứ 2, nhất là vào những năm 50-60 của thế kỷ 20

là thời gian phát triển của giai đoạn tự đông hoá quá trình sản xuất Kỹ thuật điềukhiển bằng khí nén được phát triển rộng rãi và đa dạng trong nhiều lĩnh vực khácnhau Hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng ở những lĩnh vực mà ở đó có

sự nguy hiểm hay xảy ra những vụ nổ như thiết bị phun sơn các loại đổ gá kẹp cácchi tiết nhựa, chất dẻo hoặc được ứng dụng trong các lĩnh vực sản xuất các linh kiệnđiện tử Ngoài ra hệ thống điều khiển bằng khí nén còn được ứng dụng trong cácthiết bị vận chuyển và kiểm tra thiết bị của lò hơi, thiết bị mạ điện, đóng gói, bao bì

và trong công nghiệp hoá chất

-Trong hệ thống truyền động:

Các dụng cụ, các thiết bị máy va đập: Các thiết bị máy móc trong lĩnh vựckhai thác đá, khai thác than, trong các công trình xây dựng, xây dựng hầm mỏ,đường hầm

Truyền đông quay: Tuy truyền đông quay bằng năng lượng khí nén ở mức côngsuất lớn thì không kinh tế bằng năng lượng điện Nhưng những thiết bị vừa và nhỏnhư dụng cụ vặn vít từ M4 - M30, máy khoan công suất khoảng 3,5kw, máy màicông suất khoảng 2,5kw cũng như máy mài công suất nhỏ nhưng số vòng quay lớn(khoảng 100.000v/p) thì khả năng sử dụng động cơ truyền động bằng khí nén là rấtphù hợp

Truyền động thẳng: Vận dụng truyền động thẳng trong các dụng cụ đổ gá kẹpchi tiết, trong các thiết bị đóng gói, trong các loại máy gia công gỗ, trong các thiết bịlàm lạnh cũng như trong các hệ thống phanh hãm ôtô

Trong các hệ thống đo và kiểm tra: dùng trong hệ thống đo và kiểm tra chấtlượng sản phẩm

c Một số đặc điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén.

Độ an toàn khi quá tải: Khi hệ thống đạt được áp suất làm việc tới hạn thìchuyển động vẫn an toàn không có sự cố hay hư hỏng xảy ra

Sự truyền tải năng lượng: Tổn thất áp suất và giá đầu tư cho mạng truyền tảinăng lượng tương đối thấp

Tuổi thọ và bảo dưỡng: Hệ thống điều khiển và truyền đông bằng khí nén hoạtđông tốt khi mạng đạt tới áp suất tới hạn và không gây ảnh hưởng tới môi trường,tuy nhiên hệ thống đòi hỏi rất cao vấn đề lọc chất bẩn của khí dùng trong hệ thống.

Khả năng thay đổi các phần tử, thiết bị: Trong hệ thống truyền đông bằng khínén, khả năng thay thế các phần tử rất dễ dàng

Vận tốc truyền động: Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống truyềnđộng bằng khí nén nhỏ, hơn nữa khả năng dãn nở của áp suất khí lớn nên truyềnđộng có thể đạt tới vân tốc rất cao

Khả năng điều chỉnh lưu lượng dòng và áp suất: Truyền đông bằng khí nén cókhả năng điều chỉnh lưu lượng và áp suất môt cách đơn giản Tuy nhiên với sự thayđổi tải trọng tác đông thì vận tốc bị thay đổi

d Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén

- Ưu điểm:

+ Do khả năng chịu nén (đàn hổi) lớn của không khí, cho nên có thể tích chưakhí nén môt cách thuận lợi, do vây có thể thành lập được môt trạm tích chứa nănglượng cho toàn bô hệ thống

+ Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa mà tổn thất nhỏ bởi vì đô nhớtđông học của khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường đi ít

+ Đường xả không phải đưa trở lại mà xả trực tiếp ra ngoài không khí nên rấttiên và không gây ô nhiễm

+ Chi phí thấp để thiết lập môt hê thống truyền đông bằng khí nén, bởi vìphần lớn trong các xí nghiệp hê thống đường ống dẫn khí đã có

+ Hệ thống phòng ngừa quá áp được đảm bảo tốt

- Nhược điểm:

+ Lực truyền tải trọng thấp

+ Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi thì vận tốc cũng thay đổi do khả năngđàn hổi của khí lớn Vì vậy, không thể thực hiện được các chuyển đông thẳng hayquay đều

+ Dòng khí thoát ra ở cửa xả gây ra tiếng ổn

Trên đây là những ưu nhược điểm của hệ thống tự đông bằng khí nén Để pháthuy ưu điểm, hạn chế khuyết điểm người ta thường kết hợp hệ thống điều khiểnbằng khí nén với cơ, điện và điện tử

2.1.2 Nguồn động lực động cơ sevro

a Khái niệm chung

Động cơ Servo là một trong những dòng động cơ phổ biến, được dùng trong cácmáy công nghiệp nhờ vào hiệu suất làm việc và khả năng làm việc chính xác cũngnhư tự động hoàn toàn được lập trình bằng máy tính, do đó động cơ Servo đang dầnthay thế động cơ thường trong các ngành công nghiệp

Động cơ Servo là những hệ hồi tiếp vòng kín Tín hiệu ra của động cơ được nốivới một mạch điều khiển Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp vềmạch điều khiển này Nếu có bất kì lý do nào ngăn cản chuyển động của động cơ, cơcấu hồi tiếp sẽ nhận được tín hiệu và chưa đạt được vị trí mong muốn Mạch điềukhiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác

b So sánh động cơ thường và động cơ servo

Về cơ bản thì động cơ servo và động cơ thường là tương tự nhau về kết cấu

và hoạt động tuy nhiên, động cơ servo được thiết kế để đáp ứng yêu cầu cao về độchính xác, tốc độ và tần số cao kiểm soát tốc độ cũng như vị trí các phương tiện cơkhí

Không phải bất kì động cơ nào cũng có thể dùng làm động cơ servo động cơservo là động cơ hoạt động dựa theo các lệnh điều khiển vị trí và tốc độ chính vì thế

nó phải được thiết kế sao cho các đáp ứng là phù hợp với nhu cầu điều khiện về cơbản thì một động cơ servo motor và một động cơ bình thường giống nhau về mặt cấutạo và nguyên lý hoạt động ( cũng có phần cảm ứng , khe hở từ thông, cách đấudây… ) mặc dù vậy tùy vào nhu cầu điều khiển mà nó có một số điểm thay đổi saocho phù hợp ( dành cho những mục đích đặc biệt ) so với động cơ thường sau đây làmột vài ví dụ về nét đặc trưng của động cơ servo:

+ Tự động tăng tốc độ: Với những loại động cơ thường để chuyển từ tốc độ nàysang tốc độ khác thì nhất định phải có một khoảng thời gian quá độ Tuy nhiên trongthực tế, đôi khi đòi hỏi phải có một động cơ tăng/ giảm tốc độ một cách nhanhchóng để đạt được tốc độ mong muốn trong thời gian ngắn nhất hoặc tới một vị trítrong thời gian ngắn nhất

+ Tăng khả năng đáp ứng: Đáp ứng ở đây cần phải hiểu đó là sự giảm / tăng tốccần phải ” mềm ” nghĩa là gia tốc có thể coi là một hằng số Một số động cơ nhưthang máy hay trong một số băng chuyền đòi hỏi đáp ứng tốc độ của cơ cấu phải ”Mềm ” , nghĩa là quá trình thay đổi vận tốc phải diễn ra một cách tuyến tính Để cóthể làm được việc này thì yêu cầu cuộn dây trong động cơ phải có điện cảm nhỏ để

bỏ đi khả năng chống lại sự thay đổi dòng điện do mạch điều khiển yêu cầu Các

động cơ Servo thuộc dòng này thường hay được thiết kế hạn chế số cuộn dây có ởbên trong mạch & có khả năng thu hẹp các vòng từ trong mạch từ khe hở không khí.+ Mở rộng vùng điều khiển: Một số yêu cầu trong điều khiển cần điều khiểnđộng cơ ở một dải tốc độ lớn hơn định mức rất nhiều Động cơ bình thường chỉ chophép điện áp đặt lên nó phải bằng điện áp chịu đựng của động cơ và thông thườngkhông quá lớn so với điện áp điện mức Động cơ Servo thuộc loại này có thiết kếđặc biệt nhằm gia tăng điện áp chịu đựng hoặc tăng khả năng bão hòa mạch từ trongđộng cơ Như vậy động cơ Servo thuộc loại này phải được tăng cường cách điện và

sử dụng sắt Ferrit hoặc nam châm đất hiếm (Rate Earth)

+ Khả năng ổn định tốc độ: Vận tốc quay của động cơ Sevro được nhà sản xuấtthiết kế sao cho ổn định nhất so với các động cơ thường Như các ta biết là không cómạch điện hoàn hảo, không có từ trường hoàn hảo trong thực tế Chính vì vậy mộtđộng cơ quay 1750 rpm không có nghĩa là nó luôn luôn quay ở 1750 rpm mà nó chỉdao động quanh giá trị này Động cơ Servo khác biệt với động cơ thường ở chỗ độ

ổn định tốc độ khá cao Các động cơ Servo loại này thường được sử dụng trong cácứng dụng đòi hỏi tốc độ chính xác ( như Robot ) Nó được thiết kế sao cho có thể giatăng được dòng từ trong mạch từ lên khác cao và gia tăng từ tính của cực từ Cácrãnh rotor được thiết kế với hình dáng đặc biệt và các cuộn dây rotor cũng được bốtrí khác biệt để có thể đáp ứng được yêu cầu này

+ Tăng khả năng chịu đựng của động cơ: Một số động cơ Servo được thiết kếsao cho có thể chịu đựng được các tín hiệu điều khiển ở tần số rất cao và có khảnăng chịu được những yêu cầu tăng tốc bất ngờ từ bộ điều khiển Những động cơnhư thế này thường được cải tiến về phần cơ để có tuổi thọ cao và có thể chống lạiđược sự hao mòn do ma sát trên ổ bi bạc đạn cũng như trên chổi than (đối với DC)

Hệ thống tay máy Harmo cấu tạo bởi các khối liên kết cơ khí với nhau, vì thế

mà truyền dẫn cơ khí giữa các khâu, các khớp là truyền dẫn cơ khí thuần thuý Mộtkết cấu cơ khí chỉ hoạt đông khi có nguồn đông lực tác đông đến nó, ở tay máy nàythì có nhiều nguồn động lực khác nhau đó là nguồn động lực từ Động cơ và từ Khínén để điều khiển các kết cấu cơ khí khác nhau trong tay máy Harmo Đi vào cụ thểtừng trục chuyển động như sau

2.2 NGUỒN ĐỘNG LỰC TRÊN CÁC TRỤC CỦA ROBOT HARMO

2.2.1 Nguồn động lực của bậc tự do tịnh tiến dọc trục Y

Chuyển động tịnh tiến dọc trục Y có nhiệm vụ đưa toàn bộ tay máy cùng dichuyển Bậc tự do này được dẫn động bằng động cơ điện servo lắp qua hộp giảm tốcvới tỷ số truyền 1:10 đưa ra vận tốc cuối cho bậc tự do

Hình 2.1 Sơ đồ mô phỏng theo trục Y

Cơ cấu chuyển động:

+ Động cơ Servo AC M1 (P = 0.2KW; n = 1800 vòng/phút) – nguồn động lựcdẫn động

+ Hộp giảm tốc với tỷ số truyền 1:10

+ Thanh răng, bánh răng

+ Thanh trượt đuôi én có tác dụng dẫn hướng

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý theo trục Y.

2.2.2 Nguồn động lực của bậc tự do tịnh tiến dọc trục X

Bậc tự do tịnh tiến dọc trục X được thực hiện nhờ chuyển động tịnh tiến khứ hồicủa piston trong xylanh, trong đó trục của piston va xylanh trùng với trục X, xilanhgắn cố định piston dịch chuyển

Hình 2.3 Sơ đồ mô phỏng theo trục X

Bậc tự do này sử dụng ba khớp tịnh tiến làm việc độc lập với nhau Trong đómột khớp gắn với chuyển động của piston - xylanh tham gia thực hiện thao tác củarobot, khi muốn đưa tay robot ra thì ta đưa khí nén vào buồng phía sau xylanh, dướitác dụng của khí nén piston bị đẩy ra phía trước, và ngược lại khi muốn đưa tayrobot vào thì ta đưa khí nén vào buồng phía trước xylanh, dưới tác dụng của khí nénpiston bị đẩy về phía sau Hai khớp tịnh tiến còn lại sử dụng cho quá trình đặt cữlàm việc, điều chỉnh qua truyển động cho cơ cấu vitme – đai ốc thực hiện nhờ cácđộng cơ điện

Các khớp tịnh tiến được dẫn hướng nhờ các sống trượt hình trụ gắn cố định trêntrục X (dẫn hướng bằng ma sát lăn) Hệ thống sử dụng nguồn khí nén P = 0.2MPađiều chỉnh thông qua van tiết lưu