Nghiên cứu khả năng tự học của robot ứng dụng thiết kế tay máy linh hoạt gắp sản phẩm nhựa lý hảo KHANG

BO GIAO DUC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KĨ THUẬT CƠNG NGHỆ TP HỊ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ TỰ ĐỘNG - ROBOT NGÀNH CƠ TIN KĨ THUẬT 00000 LUAN VAN TOT NGHIEP NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TỰ HỌC CỦA ROBOT UNG DUNG THIET KE TAY MAY LINH HOẠT GAP SAN PHAM NHUA : : : : LE VAN TIEN DUNG LY HAO KHANG OODCT045 00ĐCTI1 mTHƯỜNG PMOL KOON THỰ VIỆN hi '_CIĨC tL791 TP.HỊ CHÍ MINH, THÁNG 01 NAM 212005 NAM CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT BO GIAO DUC VA DAO TAO Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Trường ĐHDL Kỹ Thuật Công Nghệ -_ Khoa Cơ Khí Tự Động-Robot fe fe Me ale se ois ote le ke T NGHIEP NHIEM VU DO vàoANtrangTO thứ bân thuyết (Chú ý : Sinh viên phải dán tờ náy NGÀNH MSSV : laf Tied hom HO VA TEN ne mình) _ : .ŒC-1à„#76ẨÊ eeeeeeseee LỚP : 1- Đầu dé Đồ án : số liệu ban đầu) : 2- Nhiệm vụ (yêu cầu VỀ nội dung om Khad 20d \ễ»luÁA VÀ»AXÉ.2 ¢ -| ~ ` abuicdim cho vie he 4⁄9.2ø24.3- Ngay giao nhiém vu Đồ án: 4- Ngày hoàn thành nhiệm vụ : " 5- Họ tên người hướng dẫn : _— Npay thang nam 2004 CHỦ NHIỆM KHOA (Ký ghi rõ họ tên) ` Phần hướng dẫn Gis bentley Cau tad loam _ NGƯỜI HƯỚNG DÂN CHÍNH (Ký ghi rõ họ tên) anh | | BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO Đại Học DL Kỹ Thuật Cơng Nghệ Tp.HCM Khoa Cơ Khí Tự Động — Robot 00000 CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh Phúc IEE Tp.HCM, Ngày Thang Nam 2005 PHIEU NHAN XET DO AN TOT NGHIEP 1- Họ Tên SV Ngành : Lý Hào Khang MSSV : Cơ Tin Kỹ Thuật LỚP :00DÐDCT045 : 00ĐÐCTI 2- Đề tài : Nghiên cứu khả tự học robot, ứng dụng thiết kế tay máy gắp sản phẩm nhựa 3- Tổng quát thuyết minh : SƠ trang sv« Số bảng sé liệu đu sua Số tài liệu tham khảo M6 hinh : Leeeeee 4- Tổng quát vẽ : Bản A0 : Tổng số vẽ : Số vẽ tay : 7- Đề nghị : Được bảo vệ T] Số chương Số hình vẽ lessees đc cv Thuyét minh bang may tinh : Phần mềm tính tốn Bản AI : Bản A2 : Số vẽ máy tính : Bồ sung thêm để bảo vệ [ Loewe Khô khác : Không bảo vệ Thầy Cô Hướng Dẫn (Kỹ ghi rõ họ tên) L] Nghién cứu khả tự học robot Sinh vién thuc hién: Ly Hao Khang Ứng dụng thiệt kê tay máy gắp sản phẩm nhựa MỤC LỤC =O~ PHAN II: 2.1 2.2 HE THONG DIEU KHIEN Thiết bị phản hồi tin hiệu Phương pháp điều khiển 2.2.1 Giới thiệu điều khiển kinh điển 2.2.1.1 Điều khiển đóng/mở vịng hở Trang Trang Trang 2.2.1.2 Điều khiển đóng/mở vịng kín 2.2.2 2.2.1.3 Điều khiển PID Các hệ điều khiển mạnh 2.2.2.1 Trang Điều khiển dựa theo xác suất 2.2.2.2 Điều khiển mờ 2.2.3 2.3 2.2.2.3 Điều khiển mạng thần kinh (mạng neuron) Giải thuật tìm vị trí xương keo 2.2.4 Giải thuật di chuyển đến vị trí xác định Thiết bị điều khiển 2.3.1 2.3.2 Các thiết bị điều khiển đơn giản 2.3.1.1 Điều khiển tự động kết cấu khí 2.3.1.2 Các thiết bị tác động điện Các thiết bị điều khiển linh hoạt 2.3.2.1 2.3.2.2 2.4.2 2.4.3 Thiết kế giải thuật mờ cho tay máy 2.4.1.1 Giải thuật tìm kiếm vị trí xương keo 2.4.1.2 Giải thuật đến vị trí xác định Giao tiếp thiết bị 2.4.2.1 Sơ đồ khối giao tiếp 2.4.2.2 Chỉ tiết giao tiếp ngoại vi với PLC S7-300 Xây dựng chương trình điều khiển 2.4.3.1 2.4.3.2 2.4.3.3 Trang Trang Mạch điện tử logic 2.3.3 Thiết bị điều khiển hoạt động tay máy Thiết kế thí cơng 2.4.1 Trang Vi điều khiển 2.3.2.3 Thiết bị điều khiển logic kha trinh (PLC) 2.3.2.4 May tinh 2.4 Trang Trang Lưu đồ hoạt động Phân chia khối chương trình Trang 10 Trang 11 Trang 11 Trang 25 Trang 26 Thực thi xây dựng chương trình PHẢN PHỤ LỤC Muc luc Nghiên cứu khả tự học robot Ứng dụng thiết kế tay máy gặp sản phẩm nhựa Sinh vién thuc hién: Ly Hao Khang PHAN II: HE THONG DIEU KHIEN =O~ 2.1 THIET BI PHAN HOI TIN HIEU: Đối với máy ép phun nhựa vị định đo khuôn đặt cho miệng máy, đường tâm đầu thiết kế dựa đặc tính trí đường tâm xương keo xác phun keo phải trùng với đường tâm bơm keo Tay máy gắp sản phẩm gồm bậc tự di chuyển tay gắp đầu cuối.Do vậy, hành trình di chuyển tịnh tuyến trục Z quay W xác định Nhờ đó, ta bố trí cảm biến đầu cuối hành trình Cũng theo yêu cầu lưu trữ hiển thị vị trí để giám sát ghỉ nhớ vị trí xương keo nên tay máy cần có thêm cảm biến lưu trữ vị trí Đây loại cảm biến liên tục loại tín hiệu tương tự, lắp theo chiều di chuyển trục X Giải thuật điều khiển chương trình yêu cầu tham sô vệ bề dày loại khuôn nên cần có thêm cảm biến kim loại gắn đầu tay máy để thực nhiệm vụ Như vậy, ta có cảm biến bố trí sau: se Tịnh tiến phương ngang (trục X): > LSXI: cảm biến hành trình bên > PSX: cam bién hanh trinh, loai tin hiệu tương tự > LSX2: cảm biến hành trình bên ngồi e = Tinh tiễn phương thẳng đứng (trục Z): > LSZ1: cảm biến hành trình bên > _ LSZ2: cảm biến hành trình bên se _ Xoay quanh trục X (góc xoay H): > _ LSWI: cảm biến hành trình 90°, © >_ LSW2: cảm biến hành trình 180° Cảm biến km loại gắn đầu tay máy -Trang ] - Sinh vién thuc hién: Lý Hào Khang Nghiên cứu khả tự học robot Ứng dụng thiết kế tay máy gắp sản phẩm nhựa Với đặc tính loại cảm biến hành trình cảm biến kim loại loại thường hở (NO) Cảm biên vị trí loại xuât tín hiệu tương tự, hoạt động khoảng — 10(v) với hành trình dài 275mm 2.2 PHƯƠNG PHÁP ĐIÊU KHIỂN; 2.2.1 Giới thiệu hệ điêu khiên kinh điễn: Các hệ điều khiến kinh điền có điểm chung phải thiết kế cụ thể cho hệ thống, mức độ bền vững đáp ứng hệ thống phụ thuộc hoàn toàn vào trường hợp giả định thực tế hoạt động người thiết kế thơng thường, xác định dựa vào cơng thức tốn học chung cụ thé 2.2.1.1 Diéu khién déng/mé vong hé: Hệ thông điệu khiến hoạt động cla co cau chap hanh dya vào đữ liệu có sẵn, thơng thường co cau chấp hành thuộc loại tuyến tính sở đữ liệu điều khiển phải thành lập dựa thử nghiệm thực tế Đây giải thuật đơn giản lâu đời đồng thời chứa đựng nhiều khiếm khuyết Đặc biệt độ xác điều khiến bị ảnh hưởng nhiều u tố mơi trường, thêm vào đó, dải điều khiển không liên tục trường hợp hệ hoạt động dựa vào liệu lưu trữ sẵn có Các khuyết điểm khiến giải thuật điều khiển ứng dụng mơi trường thực tế, mà đặc biệt môi trường công nghiệp 2.2.1.2 Điều khiển đóng/mở vịng kín: Đây mức cao điều khiển đóng mở thơng thường, đó, hệ điều khiển nhận tín hiệu phản hồi từ cảm biến hành trình Hệ điều khiển cho co cầu chấp hành đạt mức độ yêu cầu ứng với tín hiệu trả cảm biến Loại hệ điều khiển giải vấn đề tồn điều khiển đóng mở theo kiểu khơng nhận tín hiệu tra Tuy nhiên, thời gian đáp ứng hệ thống cao nhiều trường hợp khơng thé chap nhận được, đặc biệt hệ thông có thời gian thay đổi trạng thái chậm hệ điều khiển nhiệt độ phòng, lò nung Mức độ ứng dụng giải thuật hệ điều khiển đơn giản, khơng u cầu xác cao tốc độ đáp ứng nhanh phổ biến 2.2.1.3 Điều khiển PID: Giải thuật điều khiển PID nghiên cứu đời nhằm khắc phục nhược điểm hệ điều khiển đóng/mớ vịng kín vừa trình bày bên Điều khiển theo PID dùng tham số đầu vào có xét đến chu kỳ trước sau để đưa luật -Trang - Nghiên cứu khả tự học robot Ung dung thiét ké tay may gap san phẩm nhựa Sinh viên thực hiện: Ly Hao Khang điều khiển phù hợp với trạng thái hệ thống, nhờ giảm bớt thời gian đáp ứng hệ thống PID dùng nhiều hệ điều khiển máy xác nhờ ưu điểm nỗi trội mặt Tuy nhiên, điêu khiển PID phương pháp điều khiển trình bày bên địi hỏi phải có thơng sơ đầu vào cụ thể cho biến hàm truyền đạt Mức độ xác hệ phụ vào hàm truyền hệ thống biến đầu khuyết điểm mà hệ điều khiển kinh điển hệ thống phải có thuộc hồn tồn vào Cũng nói chung khơng đạt tính bền vững linh hoạt cao 2.2.2 Các hệ điều khiến thể mạnh nó: Khi điều khiển học phát triển đối mặt với điều kiện thực tế phương pháp điều khiển kinh điển bộc lộ rõ yếu mặt bền vững xử lý tình thực tế Đặc biệt, giải thuật điều khiển kinh điển hoạt động không tốt hệ phi tuyến, hệ đầu vào không xác định hay không rõ đầu vào Cùng với phát triển đó, hệ điều khiển địi hỏi phải có mức độ thơng minh để giải tốn khơng biết trước mơ hình tốn học hay hệ tự thích nghi với điều kiện thực tế mà chưa lập trình sẵn 2.2.2.1 Điều khiển dựa theo xúc suất; Đây phương pháp điều khiển mà hệ tham chiếu đến sở đữ liệu cho trường hợp cụ thể Cơ sở liệu hình thành dựa trình thử nghiệm thực tế trường hợp có hoạt động Bước đâu, phương pháp có thé khắc phục nhược điểm hệ thơng khơng có đặc tả tốn học cụ thể điều khiển mềm mại trình có thé dựa theo trường hợp thực tế hố trước Tuy nhiên, hệ có độ phức tạp tương: đối cao phương pháp tỏ không phù hợp Khuyết điểm giải thuật cần phải có mơ hình thực tế cần tốc độ thực cao, điều làm cho tính khả thi hệ thống bị giảm đáng kể, hệ điều khiển phức tạp 2.2.2.2 Điều khiển mờ: Đề khắc phục nhược điểm phương pháp trước đó, điều khiến mờ nghiên cứu đưa vào sử dụng Các ưu điểm điều khiển mờ so với phương pháp khác sau: Giải thuật mờ đặc biệt thích hợp với hệ điều e khiển khơng có biến đầu vào biến đầu vào khơng xác định hệ phi tuyến -Trang - Sinh vién thuc hién: Lý Hào Khang Nghiên cứu khả tự học robot Ứng dụng thiết kế tay máy gặp sản phẩm nhựa e _ Hệ điều khiển kinh điển đòi hỏi cấu chấp hành dé điều khiển phải có hàm truyền đạt cụ thể, tức đặc tả e e mặt toán học, mà điều thường khó thực tình hình thực tế Việc dùng điều khiển mờ làm giảm khối lượng tính tốn, nhờ nâng cao tính khả thi trong thiết kế đồng thời tăng tính hiệu hệ thống Do đó, giá thành hệ điều khiển phức tạp giảm đáng kê Một ưu điểm rat quan trọng điều khiến mờ khả giải đề hệ thống hoàn toàn dựa vào kinh nghiệm người thiết kế Điều mang lại tính thơng minh thích nghỉ tốt cho hệ điều khiển, nhờ mang lại khả linh hoạt bền vững cao Logic mờ trình bày rõ để kiêm chứng cho uu diém trên: % Khái niệm chung logic mở: Thơng thường tốn học đại số Boolean xem toán logic để giải toán Tuy nhiên, với việc phát triển thiết bị hệ thông điều khiển tự động, toán học áp dụng để tạo Ta giải thuật việc giải tốn thực tế Do thực tế có vấn đề phức tạp với hạn chê cô hữu hệ thống điều khiển tốc độ tính tốn khối lượng liệu lưu trữ, nên địi hỏi phải có thêm nhiều hệ tốn học phù hợp với điều kiện cụ thê Logic mờ đời để giải phần toán điều khiến khơng có cơng thức chung (hệ phi tuyến) hay tốn địi hỏi lượng tính tốn lớn Việc mờ hoá biến làm cho việc tính tốn xây dựng hệ điều khiển trở nên it phức tạm hơn, nhờ mang đến hiệu cho vấn đề cần giải mà cụ thể tính khả thi kinh tế ứng dụng với kết xác chấp nhận Toán học Boolean định nghĩa biến mang hai giá trị sai, trở nên phức tạp dùng để xây dựng hệ điều khiển rõ biến đầu vào Trong đó, logic mờ định nghĩa biến mờ tồn với hàm liên thuộc đặc trưng cho mức độ rõ biến, tức mức độ biến mờ so với giá trị xác -Trang - Sinh viên thực hiện: Nghiên cứu khả tự học robot Lý Hào Khang Ứng dụng thiết kế tay máy gắp sản phẩm nhựa định Để có thê hiểu rõ mờ, ta xem xét lại van để đại sơ Boolean từ liên hệ đên logic mờ * Cúc mệnh đ hình thành đại số Bool: Căn hệ toán học phần tử (biến), phần tử có đặc tính giống nhóm chung với ta gọi chúng tập hợp Theo qui ước chung, chữ in hoa thường dùng để kí hiệu tập hợp Vi dụ: Gọi K tập hợp bat ki va a 1a phần tử nhật thuộc tập hợp kí hiệu sau: aeK hay