THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN TAY MÁY RVM1 5 BẬC TỰ DO ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ARM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN TAY MÁY RV-M1 BẬC TỰ DO ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ARM Họ tên sinh viên: LÊ TẤN PHÚC Ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Niên khóa: 2008 – 2012 Tháng 06 năm 2012 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN TAY MÁY RV-M1 BẬC TỰ DO ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ARM Tác giả LÊ TẤN PHÚC Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư ngành ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Giáo viên hướng dẫn: Ths LÊ VĂN BẠN Tháng 06 năm 2012 i LỜI CẢM ƠN Để đạt kết ngày hôm nay, xin cảm ơn cha mẹ sinh ra, ni dưỡng, chăm sóc, động viên, thương u chỗ dựa vững cho suốt năm học vừa qua Sau đó, em xin gởi lời cảm ơn đến quý thầy cô trường đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh, đặc biệt tồn thể thầy khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ tận tình dạy dỗ truyền đạt cho em kiến thức cần thiết suốt năm theo học trường Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Ths Lê Văn Bạn – trưởng môn Điều Khiển Tự Động trực tiếp giúp đỡ, hướng dẫn em suốt trình thực đề tài Cuối cùng, xin cảm ơn tập thể bạn lớp DH08TD nói riêng bạn nói chung động viên, giúp đỡ suốt năm học vừa qua thời gian thực khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2012 Sinh viên thực hiện: Lê Tấn Phúc ii TÓM TẮT Trước đây, công nghiệp chưa phát triển mạnh, hầu hết tất nguyên công lao động người đảm trách, từ việc thiết kế chế tạo lắp ráp tạo thành sản phẩm hồn chỉnh Chính suất lao động khơng cao thường dẫn đến sai sót làm việc thời gian dài Ngày nay, việc áp dụng tự động hóa, robot vào trình sản xuất trở nên phổ biến nước công nghiệp, giúp giải phóng người khỏi mơi trường làm việc nặng nhọc Tuy nhiên nước ta, việc áp dụng nhiều khó khăn hầu hết thiết bị, đặc biệt robot đề phải nhập từ nước với giá thành cao Chính thế, đề tài “Thiết kế, chế tạo điều khiển cho tay máy bậc tự ứng dụng vi điều khiển ARM” thực hiện, nhằm mục đích nghiên cứu vấn đề khoa học – kỹ thuật sở ứng dụng kiến thức trang bị năm học vừa trường Đề tài tiến hành Bộ môn Điều khiển tự động, khoa Cơ khí-Cơng nghệ, trường Đại học Nơng Lâm từ ngày 28/2/2012 đến ngày 25/6/2012 Kết đạt được:  Chế tạo thành công điều khiển cho tay máy RV-M1 với bậc tự do:  Robot có khả di chuyển điểm-điểm, đường thẳng, đường tròn quỹ đạo  Di chuyển với độ xác vị trí: ± 1mm  Độ xác vị trí lặp lặi: ± 1mm  Ứng dụng vi điều khiển ARM Cortex-M3 STM32F10x để thiết kế mạch điều khiển động servo DC với độ xác cao, tốc độ xử lý nhanh Đồng thời thiết kế mạch điều khiển giao tiếp với máy tính qua cổng USB, tính tốn tốn động học thuận ngược xác thời gian ngắn  Thiết kế phần mềm điều khiển tay máy máy tính với đầy đủ chức năng, hỗ trợ đọc mã G-code thông dụng Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực TH.S LÊ VĂN BẠN LÊ TẤN PHÚC iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii  TÓM TẮT iii  DANH SÁCH CÁC HÌNH vii  DANH SÁCH CÁC BẢNG x  DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ - TỪ VIẾT TẮT xi  MỞ ĐẦU 1  1.1.  Đặt vấn đề 1  1.2.  Mục đích đề tài 1  1.2.1.  Mục đích chung 1  1.2.2.  Mục đích cụ thể 1  1.3.  Giới hạn đề tài 2  TỔNG QUAN – TRA CỨU TÀI LIỆU 3  2.1.  Tổng quan robot công nghiệp 3  2.1.1.  Khái niệm chung 3  2.1.2.  Bậc tự Robot 3  2.1.3.  Vùng công tác 4  2.1.4.  Phân loại robot công nghiệp 4  2.1.5.  Ứng dụng robot công nghiệp 8  2.2.  Các kiểu điều khiển tay robot công nghiệp 8  2.2.1.  Điều khiển vòng hở 8  2.2.2.  Điều khiển vòng kín (servo) 8  2.3.  Một số kiểu robot công nghiệp hãng khác 9  2.4.  Tìm hiểu động servo DC 10  2.5.  Tra cứu linh kiện điện tử 12  2.5.1.  Ổn áp LD1117 – 3.3V 12  2.5.2.  Mosfet IRF8736 12  2.5.3.  Driver cầu H-LMD18200 12  2.5.4.  IC giao tiếp PL2303HX 13  2.6.  Nghiên cứu vi điều khiển ARM Cortex-M3 32bit 14  iv 2.6.1.  Giới thiệu dòng vi điều khiển ARM Cortex-M3 14  2.6.2.  Tìm hiểu vi điều khiển STM32F100C8T6 15  2.6.3.  Tìm hiểu vi điều khiển STM32F103RDT6 17  2.7.  Tìm hiểu phần mềm Keil ARM lập trình cho vi điều khiển ARM 18  2.8.  Tìm hiểu phần mềm biên soạn chương trình Souce Insight 19  2.9.  Chương trình Flash Loader Demonstrator nạp cho vi điều khiển 20  2.10.  Tìm hiểu phần mềm Visual Basic 2008 lập trình máy tính 21  PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 22  3.1.  Địa điểm thời gian thực đề tài 22  3.1.1.  Địa điểm 22  3.1.2.  Thời gian 22  3.2.  Phương pháp nghiên cứu 22  3.2.1.  Khảo sát tay máy RV-M1 Mitsubishi 22  3.2.2.  Chọn phương pháp điều khiển động 22  3.2.3.  Chọn phương pháp giao tiếp truyền nhận 23  3.2.4.  Chọn phương pháp điều khiển động học vị trí tay máy 23  3.2.5.  Chọn phương pháp thiết kế phần mạch điện tử 23  3.2.6.  Chọn phương pháp thiết kế giao diện phần mềm điều khiển 23  3.3.  Phương tiện thực 24  3.3.1.  Các thiết bị phần cứng 24  3.3.2.  Các phần mềm sử dụng 24  THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 25  4.1.  Cấu tạo robot RV-M1 25  4.1.1.  Cấu tạo bậc tự robot RV-M1 25  4.1.2.  Cấu tạo bên nguồn động lực robot RV-M1 28  4.2.  Phương trình động học robot RV-M1 29  4.2.1.  Xây dựng hệ tọa độ cho RV-M1 29  4.2.2.  Bảng thông số D-H 30  4.2.3.  Phương trình động học thuận 31  4.2.4.  Cách giải tốn động học ngược phương pháp hình học 34  4.3.  Chọn sơ đồ điều khiển chung 37  v 4.4.  Thiết kế mạch điều khiển động Servo DC 39  4.4.1.  Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động servo DC 39  4.4.2.  Lưu đồ giải thuật khối điều khiển động 41  4.5.  Thiết kế mạch điều khiển chính, giao tiếp máy tính 42  4.5.1.  Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 42  4.5.2.  Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển 44  4.6.  Viết chương trình cho vi điều khiển 45  4.7.  Thiết kế giao diện, chương trình điều khiển máy tính với VB2008 45  KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46  5.1.  Chạy thử mạch điều khiển động mạch điều khiển 46  5.1.1.  Mạch điều khiển động thực tế sau hoàn tất 46  5.1.2.  Mạch điều khiển sau hồn tất 47  5.1.3.  Hình ảnh điều khiển hoàn chỉnh 47  5.2.  Giao diện chương trình điều khiển, bước dạy vị trí cho tay robot 49  5.3.  Kết chạy thử nghiệm tay robot 52  5.3.1.  Bố trí thí nghiệm 52  5.3.2.  Chạy theo chương trình điểm-điểm 52  5.3.3.  Chạy nội suy đường thẳng 55  5.3.4.  Chạy nội suy đường tròn đồng tâm 57  KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 60  6.1.  Kết luận 60  6.2.  Đề nghị 60  TÀI LIỆU THAM KHẢO 61  PHỤ LỤC 62  Phụ lục 1: Một số hình ảnh tay robot RV-M1 điều khiển 62  Phụ lục 2: Chuẩn truyền thơng máy tính mạch điều khiển 65  Phụ lục 3: Giới thiệu phần mềm CamBam 66  vi DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ khối chung robot cơng nghiệp Hình 2.2: Biểu diễn vùng làm việc robot Hình 2.3: Robot kiểu tọa độ Descartes Hình 2.4: Robot kiểu tọa độ trụ Hình 2.5: Robot kiểu tọa độ cầu Hình 2.6: Robot kiểu tọa độ góc Hình 2.7: Robot SCARA Hình 2.8: Robot dẫn động điện Hình 2.9: Robot dẫn động khí nén Hình 2.10: Các thành phần điều khiển vòng hở Hình 2.11: Các thành phần điều khiển vòng kín Hình 2.12: Tay robot bậc tự hãng ABB Staubli Hình 2.13: Robot bậc tự hãng Epson Adept Hình 2.14: Động servo DC Hình 2.15: Cấu tạo encoder đơn giản Hình 2.16: Xác định chiều quay động kênh A, B encoder Hình 2.17: Sơ đồ chân hình thực tế LD1117 3.3V Hình 2.18: Sơ đồ chân hình thực tế IRF8736 Hình 2.19: Sơ đồ chân hình thực tế LMD18200 Hình 2.20: Sơ đồ chân hình thực tế PL2303HX Hình 2.21: Sơ đồ khối chung cấu trúc nhân ARM Cortex-M3 thiết bị ngoại vi Hình 2.22: Sơ đồ chân vi điều khiển STM32F100C8T6 Hình 2.23: Sơ đồ chân vi điều khiển STM32F103RDT6 Hình 2.24: Cửa sổ phần mềm Keil ARM Hình 2.25: cửa sổ phần mềm Source Insight Hình 2.26: Giao diện bước nạp chương trình cho vi xử lý STM32 sử dụng chương trình Flash Loader Demonstrator Hình 2.27: Giao diện chương trình Visual Basic 2008 vii Hình 4.1: Cấu tạo ngồi hướng quay trục robot RV-M1 Hình 4.2: Hình chiếu vùng hoạt động robot RV-M1 Hình 4.3: Kích thước tổng quan robot RV-M1 Hình 4.4: Hình ảnh thực tế robot RV-M1 Mitsubishi Hình 4.5: Cấu tạo bên tay robot RV-M1 Hình 4.6: Gắn hệ trục tọa độ lên khớp robot Hình 4.7: Gắn hệ trục tọa độ lên robot Hình 4.8: Mơ tả tọa độ góc khớp Hình 4.9: Các góc φ3 φ2 mặt phằng Ozy’ Hình 4.10: Tính góc φ4 Hình 4.11: Sơ đồ điều khiển chung phần điều khiển Hình 4.12: Khối mạch nguồn 3.3V Hình 4.13: Khối mạch vi xử lý Hình 4.14: Khối cách ly mạch điều khiển cơng suất Hình 4.15: Khối mạch cơng suất động Hình 4.16: Khối nguồn mạch điều khiển Hình 4.17: Khối mạch giao tiếp USB Hình 4.18: Khối xử lý mạch điều khiển Hình 4.19: Giao diện chương trình điều khiển máy tính Hình 5.1: Mạch điều khiển động servo DC Hình 5.2: Mạch điều khiển Hình 5.3: Kết nối mạch điều khiển với mạch điều khiển động Hình 5.4: Bộ điều khiển tay máy sau kết nối hồn chỉnh Hình 5.5: Giao diện khởi động chương trình Hình 5.6: Giao diện cài đặt chiều dài cơng cụ Hình 5.7: Chọn lệnh di chuyển theo quỹ đạo định trước Hình 5.8: Màn hình nhập tọa độ vị trí điểm cần chạm đến Hình 5.9: Chạy lệnh trực tiếp từ máy tính Hình 5.10: Tải lệnh xuống RAM Flash mạch điều khiển Hình 5.11: Bố trí thí nghiệm lấy kết Hình 5.12: Kết chạy thực tế chu trình điểm-điểm 10mm viii Hình 5.13: Kết chạy thực tế chu trình điểm-điểm 20mm Hình 5.14: Hình thiết kế máy tính bao gồm đường thẳng để robot thực Hình 5.15: Kết tay robot vẽ thực tế Hình 5.16: Các hình tròn đồng tâm thiết kế máy tính để robot thực Hình 5.17: Kết tay robot vẽ thực tế Hình 5.18: Hình thiết kế máy tính bao gồm ký tự với đường viền chạy theo quỹ đạo Hình 5.19: Kết tay robot vẽ chữ theo quỹ đạo thực tế Hình 7.1: Tay máy kết nối hồn chỉnh với điều khiển Hình 7.2: Cấu tạo bên ngồi hộp điều khiển Hình 7.3: Bố trí thí nghiệm lấy kết chạy điểm-điểm đường Hình 7.4: Thử nghiệm gắp-thả Hình 7.5: Kẹp khí nén kết nối vào khâu cuối robot Hình 7.6: Tay robot hộp điều khiển nhìn từ phía ix Bảng kết 5.1 thể kết đo robot chạy theo chu trình điểm-điểm cách 10mm 20mm Thứ Tọa độ yêu cầu Tọa độ thực tế Thứ Tọa độ yêu cầu Tọa độ thực tế tự (x0;y0;z0) (x;y;z) tự (x0;y0;z0) (x;y;z) (0;0;0) (0;0;0) 14 (0;0;0) (0;0;0) (10;0;0) (10;0;0) 15 (20;0;0) (20.5;0;0) (20;0;0) (20;-0.5;0) 16 (40;0;0) (40.5;0;0) (30;0;0) (30;-0.5;0) 17 (60;0;0) (60;0;0) (40;0;0) (40;-0.5;0) 18 (80;0;0) (80;0.5;0) (50;0;0) (50;-0.5;0) 19 (100;0;0) (100;0.5;0) (60;0;0) (60;-1;0) 20 (10;20;0) (10;19;0) (70;0;0) (70;-0.5;0) 21 (30;20;0) (30;19;0) (80;0;0) (80;-1;0) 22 (50;20;0) (49.5;19;0) 10 (90;0;0) (90;-0.5;0) 23 (70;20;0) (69.5;19;0) 11 (100;0;0) (100;-0.5;0) 24 (90;20;0) (89.5;19.5;0) 12 (110;0;0) (110;-0.5;0) 25 (110;20;0) (109.5;20;0) 13 (120;0;0) (120;-0.5;0) 26 (130;20;0) (130;19.5;0) Nhận xét: Với chu trình chạy điểm-điểm, khoảng các điểm dao động từ 10mm đến 20mm, số lần lặp lại từ đến 12 lần, thu kết sai số đạt nằm khoảng ± 1mm, đạt yêu cầu đề đề tài 54 5.3.3 Chạy nội suy đường thẳng Sau thử nghiệm với chu trình điểm-điểm, đề tài tiếp tục thử nghiệm với chu trình chạy đường thẳng đường tròn Hình vẽ thiết kế với kích thước sau: Hình 5.14: Hình thiết kế máy tính bao gồm đường thẳng để robot thực Sau thiết kế hình xong, ta chuyển file thiết kế thành G-code sau: G00 X0 Y0 Z3 A0 B0 F0.005 G01 Z3 G00 X0 Y-50 G00 X75 Y-25 G01 F0.005 Z-1 G01 F0.005 Z-1 G01 F0.005 X100 G03 F0.005 X38 Y-3 I50 J-25 G01 Y0 G03 Y-47 I50 J-25 G01 X0 G03 X75 Y-25 I50 J-25 G01 Y-50 G01 Z3 Gốc ban đầu Hình 5.15: Kết tay robot vẽ thực tế 55 Kết chạy nội suy đường thẳng thể bảng sau Sau lần thử, vận tốc chạy F thay đổi để so sánh độ xác trình di chuyển Phần chạy nội suy đường tròn kiểm tra phần sau Lần thử Tọa độ đầu (x0;y0;z0) (0;-50;-1) Tọa độ cuối Sai lệch tọa (x;y;z) độ cuối (mm) (100;-50;-1) Sai lệch biên (mm) ±0.5 Vận tốc (mm/s) (100;-50;-1) (100;0;-1) +0.5 ±0.5 (100;0;-1) (0;0;-1) -0.5 ±0.5 (0;0;-1) (0;-50;-1) ±0.5 (0;-50;-1) (100;-50;-1) +0.5 ±0.5 (100;-50;-1) (100;0;-1) +0.5 ±0.5 (100;0;-1) (0;0;-1) -0.5 ±0.5 (0;0;-1) (0;-50;-1) +0.5 ±0.5 (0;-50;-1) (100;-50;-1) +0.5 ±1 (100;-50;-1) (100;0;-1) -1 ±0.5 (100;0;-1) (0;0;-1) -0.5 ±1 (0;0;-1) (0;-50;-1) +1 ±0.5 Bảng 5.2: Kết chạy nội suy đường thẳng Nhận xét: Qua bảng kết chạy theo chu trình đường thẳng rút nhận xét sau: độ dài đoạn thẳng khác không ảnh hưởng nhiều đến độ xác vị trí sai lệch biên Yếu tố ảnh hưởng lớn đến tiêu vận tốc di chuyển tay robot thực chạy theo chu trình đường thẳng Có thể thấy vận tốc di chuyển chậm độ xác cao, lại nhiều thời gian để thực Do đó, để tối ưu hóa độ xác thời gian di chuyển, cho robot di chuyển nhanh đoạn khơng cần xác cao chậm đoạn đòi hỏi xác vị trí, tọa độ 56 5.3.4 Chạy nội suy đường tròn đồng tâm Sau thử nghiệm với chu trình chạy đường thẳng, đề tài tiếp tục thử nghiệm với chu trình chạy đường tròn đồng tâm để xác định sai lệch vị trí bán kính vẽ đường tròn robot Hình vẽ thiết kế với kích thước sau: Hình 5.16: Các hình tròn đồng tâm thiết kế máy tính để robot thực Đoạn chương trình G-code tương ứng: G01 X0 Y0 Z3 A0 B0 G01 X30 G03 X-5 Y9 I0 J0 F0.01 G01 Z-1 G03 Y-9 I0 J0 G01 X50 Y0 G03 X-15 Y26 I0 J0 G03 X10 Y0 I0 J0 G01 F0.01 Z-1 G03 Y-26 I0 J0 G01 Z3 G03 X-25 Y43 I0 J0 G03 X30 Y0 I0 J0 G01 X0 Y3 G03 Y-43 I0 J0 G01 Z3 G01 Z-1 G03 X50 Y0 I0 J0 G01 X20 G01 Y-3 G01 Z3 G01 Z-1 G01 Z3 G01 X40 G03 X-10 Y17 I0 J0 G01 X-3 Y0 G01 Z-1 G03 Y-17 I0 J0 G01 Z-1 G03 X-20 Y35 I0 J0 G03 X20 Y0 I0 J0 G01 X3 G03 Y-35 I0 J0 G01 Z3 G01 Z3 G03 X40 Y0 I0 J0 G01 X10 G01 Z3 G01 Z-1 57 Gốc ban đầu Hình 5.17: Kết tay robot vẽ thực tế Kết chạy nội suy đường tròn thể bảng sau, vận tốc góc trường hợp ω=100/s Độ lệch bán kính theo trục x (mm) Độ lệch bán kính theo trục y (mm) ±1 40 0 ±1 (0;0;-1) 30 0 ±0.5 (0;0;-1) 20 0 (0;0;-1) 10 0 Thứ tự Tọa độ tâm (xc;yc;zc) Bán kính (mm) Độ lệch tâm (mm) (0;0;-1) 50 (0;0;-1) Bảng 5.3: Kết chạy nội suy đường tròn Nhận xét: Có thể nhận thấy độ sai lệch bán kính theo phương y lớn so với phương x bán kính đường tròn lớn Tuy nhiên, độ lệch nằm giới hạn ±1 mm thỏa mãn yêu cầu đề đề tài 58 5.3.5 Chạy theo quỹ đạo Hình 5.18: Hình thiết kế máy tính bao gồm ký tự với đường viền chạy theo quỹ đạo Đối với quỹ đạo phức tạp cấu thành nhiều đường thẳng đường cong việc lập trình chương trình G-code tay khơng khả thi nhiều thời gian Chính thế, phần mềm tạo G-code từ quỹ đạo phức tạp sử dụng đây, cụ thể chương trình CamBam Các bước tạo G-code đoạn chương trình G-code từ hình vẽ thiết kế sử dụng CamBam trình bày phần phụ lục Các tốc độ chạy khác thử nghiệm, với vận tốc di chuyển nhanh hình vận tốc di chuyển chậm hình dưới: Hình 5.19: Kết tay robot vẽ chữ theo quỹ đạo thực tế Nhận xét: Tương tự với chu trình chạy đường thẳng đường cong, độ xác vị trí tọa độ độ lệch biên chu trình chạy theo quỹ đạo bị ảnh hưởng nhiều vận tốc chạy, vận tốc lớn xảy tượng run lắc, gây sai số lệch biên lớn 59 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 6.1 Kết luận Sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu hoạt động điều khiển tay máy công nghiệp giới, đề tài thiết kế chế tạo thành công điều khiển cho tay máy bậc tự do, đáp ứng yêu cầu đề sau:  Phần mạch điều khiển: thiết kế hoàn thiện mạch điều khiển động servo DC, mạch điều khiển giao tiếp với máy tính hoạt động xác, ổn định, bị nhiễu tín hiệu  Phần tính tốn động học cho tay máy: hoàn tất việc đặt tọa độ, tìm hiểu thơng số tính tốn toán động học thuận động học ngược tay robot Mitsubishi RV-M1 với bậc tự  Phần chương trình máy tính: thiết kế giao diện lập trình chương trình để điều khiển tay robot bậc tự máy tính sử dụng Visual Basic 2008 Chương trình dễ sử dụng, hỗ trợ đọc G-code phổ biến  Robot di chuyển với độ xác vị trí đạt được: ± 1mm  Độ xác vị trí lặp lại: ± 1mm 6.2 Đề nghị Do thực thời gian ngắn nên đề tài dừng lại độ xác vị trí ± 1mm chưa hoàn tất điều khiển cầm tay (Teaching box) Vì thế, để đề tài có hiệu thực tế, số kiến nghị đưa sau:  Nâng cao độ xác điều khiển lên ± 0.1mm, cải thiện thuật toán di chuyển để robot di chuyển mượt hơn, không bị run  Thiết kế điều khiển cầm tay (Teaching box) để tiện lợi việc lập trình, khơng cần kết nối với máy tính  Áp dụng kỹ thuật xử lý ảnh để robot tự nhận diện vật thể, nhằm mục đích tránh va chạm đơn giản hóa việc lập trình tọa độ, giúp robot thông minh 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Phạm Đăng Phước, 2007 Giáo trình Robot cơng nghiệp Đại học Bách khoa Đà Nẵng, Đà Nẵng GS TS Nguyễn Thiện Phúc, 2006 Robot công nghiệp NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Đào Văn Hiệp, 2004 Kỹ thuật Robot NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tài liệu hướng dẫn sử dụng robot RV-M1, 1989 Mitsubishi, Nhật Bản TS Nguyễn Văn Hùng Bài giảng kỹ thuật Robot Trường Đại học Nông Lâm, Tp Hồ Chí Minh Điều khiển động servo DC sử dụng (http://www.hocavr.com/index.php/en/app/dcservo) Cấu trúc, lập trình ARM Cortex-M3 (http://www.arm.vn) 61 thuật toán PID PHỤ LỤC Phụ lục 1: Một số hình ảnh tay robot RV-M1 điều khiển Tay robot RV-M1 Hộp điều khiển Kẹp khí nén Bàn đế để robot thao tác Hình 7.1: Tay máy kết nối hoàn chỉnh với điều khiển Nút dừng khẩn cấp Nguồn công suất Cáp kết nối USB Cáp tín hiệu encoder Cáp cơng suất động Hình 7.2: Cấu tạo bên ngồi hộp điều khiển 62 Hình 7.3: Bố trí thí nghiệm lấy kết chạy điểm-điểm đường Hình 7.4: Thử nghiệm gắp-thả 63 Hình 7.5: Kẹp khí nén kết nối vào khâu cuối robot Hình 7.6: Tay robot hộp điều khiển nhìn từ phía 64 Phụ lục 2: Chuẩn truyền thơng máy tính mạch điều khiển Để thuận lợi cho việc phát triển phần mềm điều khiển máy tính kết hợp xử lý ảnh sau này, giao thức truyền máy tính điều khiển trình bày Bộ điều khiển tay robot kết nối với máy tính thơng qua cổng COM ảo với thông số cài đặt sau:  Tốc độ baud (Baudrate): 1228000 bps (1.2 Mbps)  Chiều dài liệu (DataBits): 8-bit  Bit kết thúc (StopBit): bit Cấu trúc liệu truyền từ máy tính xuống mạch điều khiển chính:  Yêu cầu gửi tọa độ: chr(65)  Dừng khẩn cấp: chr(113)  Cài đặt chiều dài công cụ: chr(47) + “” + chr(13)  Các lệnh thực thi trực tiếp: chr() + chr(13) Lệnh Mã lệnh Lệnh Mã lệnh Lệnh Mã lệnh X+ X- Y+ Y- Z+ Z- T4+ T4- T5+ T5- 10 Đóng kẹp 22 Mở kẹp 21 Về gốc X 46 Về gốc Y 45 Về gốc Z 44  Chạy điểm-điểm, đường thẳng, đường tròn, cấu trúc lệnh gửi theo bước sau:  Gửi tọa độ X(a): chr(23) + “” + chr(13)  Gửi tọa độ Y(a): chr(24) + “” + chr(13)  Gửi tọa độ Z(a): chr(25) + “” + chr(13)  Gửi góc T4: chr(26) + “” + chr(13)  Gửi góc T5: chr(27) + “” + chr(13)  Gửi mặt phẳng quay(b): chr(28) + “” + chr(13)  Gửi góc quay(b): chr(30) + “” + chr(13) 65  Gửi tốc độ di chuyển: chr(29) + “” + chr(13)  Gửi lệnh di chuyển: chr() + chr(13)  Thực thi lệnh di chuyển: chr(36) + chr(13) (a) : tọa độ điểm cuối lệnh di chuyển điểm-điểm đường thẳng; tọa độ tâm đường tròn (b) : áp dụng thực lệnh di chuyển đường tròn; góc quay > 0: quay ngược chiều kim đồng hồ ngược lại Lệnh di chuyển Mã lệnh Điểm-Điểm 33 Đường thẳng 34 Đường tròn 35 Sau thực thi xong lệnh, robot gửi trả chuỗi máy tính để thơng báo hoàn tất lệnh Cấu trúc chuỗi: chr(102) + chr(13) Phụ lục 3: Giới thiệu phần mềm CamBam Như đề cập phần thực đề tài phía trên, thiết kế bao gồm nhiều đường thẳng đường cong khó tạo G-code tay mà phải dùng phần mềm hỗ trợ tạo G-code từ thiết kế CamBam số Phần mềm CamBam phần mềm miễn phí với tính bật sau:  Nhập file *.dxf từ phần mềm thiết kế Corel Draw, Autocad, Orcad…, chỉnh sửa file dxf trực tiếp phần mềm  Thiết kế hình, biên dạng, chữ trực tiếp phần mềm CamBam  Tạo biên dạng chạy dao, bao gồm: phay hốc, khắc chữ, khoan theo hình dạng, phay ảnh nổi… từ thiết kế  Tạo file G-code từ đường chạy dao tạo Các bước tạo G-code để chạy theo đường viền chuỗi ký tự bao gồm bước sau: a Mở chương trình, hình giao diện hình sau: 66 Các công cụ thiết kế Các công cụ tạo đường chạy dao Vùng thiết kế b Nhấp công cụ ‘Insert text’ để tạo chuỗi ký tự, chỉnh font, độ lớn thuộc tính khác Vùng chỉnh thuộc tính 67 c Nhấp chuột phải vào ký tự, chọn Polylines – Convert to Polylines d Chọn công cụ Insert a new Engraving operation để tạo đường chạy theo đường viền ký tự, chỉnh thông số hình e Nhấp chuột phải vào chữ Engrave, chọn Generate Toolpath để tạo đường chạy dao f Bước cuối cùng, nhấp chuột phải vào chữ Engraving, chọn Create Gcode File để tạo file G-code 68 ... để đọc xung nhờ LED hồng ngoại hình sau: 10 Hình 2.15: Cấu tạo encoder đơn giản Encoder thường có kênh (3 ngõ ra) bao gồm kênh A, B Z Ở hình trên, có lỗ nhỏ bên phía đĩa quay cặp LED thu phát riêng... cầu H-LMD18200 Hình 2.19: Sơ đồ chân hình thực tế LMD18200 12 Đây module cầu H dùng IC chuyên dụng LMD18200 hãng National Module thiết kế dành cho ứng dụng điều khiển tốc độ vị trí dùng DC Motor... rộng xung RISC: Reduced Instructions Set Computer – Máy tính với tập lệnh đơn giản hóa SCARA: Selective Compliant Articulated Robot Arm – Tay máy mềm dẻo tùy ý SPI: Serial Peripheral Interface