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

Hình 5.13: Kết quả chạy thực tế chu trình điểm-điểm 20mm Hình 5.14: Hình thiết kế trên máy tính bao gồm các đường thẳng để robot thực hiện Hình 5.15: Kết quả tay robot vẽ được trên thực

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN TAY MÁY RV-M1

5 BẬC TỰ DO ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ARM

Họ và 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

5 BẬC TỰ DO ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ARM

Tác giả

LÊ TẤN PHÚC

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu

cấp bằng kỹ sư ngành ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Giáo viên hướng dẫn:

Ths LÊ VĂN BẠN

LỜI CẢM ƠN

Để đạt được kết quả như ngày hôm nay, đầu tiên con xin cảm ơn cha mẹ đã

sinh ra, nuôi dưỡng, chăm sóc, động viên, thương yêu và là chỗ dựa vững chắc cho

con trong suốt những năm học vừa qua

Sau đó, em xin được gởi lời cảm ơn đến quý thầy cô trường đại học Nông Lâm

TP Hồ Chí Minh, đặc biệt là toàn thể thầy cô khoa Cơ Khí – Công Nghệ đã tận tình

dạy dỗ và truyền đạt cho em những kiến thức cần thiết trong suốt 4 năm theo học ở

trường

Em xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Ths Lê Văn Bạn – trưởng bộ

môn Điều Khiển Tự Động đã trực tiếp giúp đỡ, hướng dẫn em trong suốt quá trình

thực hiện đề tài

Cuối cùng, mình xin cảm ơn tập thể các bạn trong lớp DH08TD nói riêng và

các bạn nói chung đã động viên, giúp đỡ mình trong suốt những năm học vừa qua và

trong thời gian thực hiện khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT

Trước đây, khi nền công nghiệp chưa phát triển mạnh, hầu hết tất cả các nguyên công lao động đều do con người đảm trách, từ việc thiết kế chế tạo cho đến lắp ráp tạo thành một sản phẩm hoàn chỉnh Chính vì thế năng suất lao động không cao và thường dẫn đến sai sót khi làm việc trong một thời gian dài Ngày nay, việc áp dụng

tự động hóa, robot vào các quá trình sản xuất đã trở nên rất phổ biến ở các nước công nghiệp, giúp giải phóng con người khỏi môi trường làm việc nặng nhọc Tuy nhiên ở nước ta, việc áp dụng này còn nhiều khó khăn do hầu hết các thiết bị, đặc biệt là robot

đề phải nhập từ nước ngoài với giá thành cao

Chính vì thế, đề tài “Thiết kế, chế tạo bộ điều khiển cho tay máy 5 bậc tự do ứng dụng vi điều khiển ARM” đã được thực hiện, nhằm mục đích nghiên cứu những vấn đề mới trong khoa học – kỹ thuật trên cơ sở ứng dụng những kiến thức được trang bị trong những năm học vừa ở trường Đề tài đã được tiến hành tại Bộ môn Điều khiển tự động, khoa Cơ khí-Công nghệ, trường Đại học Nông Lâm từ ngày 28/2/2012 đến ngày 25/6/2012

Kết quả đạt được:

 Chế tạo thành công bộ điều khiển cho tay máy RV-M1 với 5 bậc tự do:

 Robot có khả năng di chuyển điểm-điểm, đường thẳng, đường tròn và quỹ đạo bất kỳ

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 về robot công nghiệp 3 

2.1.1.  Khái niệm chung 3 

2.1.2.  Bậc tự do của Robot 3 

2.1.3.  Vùng công tác 4 

2.1.4.  Phân loại robot công nghiệp 4 

2.1.5.  Ứng dụng của 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 của các hãng khác nhau 9 

2.4.  Tìm hiểu về động cơ servo DC 10 

2.5.  Tra cứu các 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 về vi điều khiển ARM Cortex-M3 32bit 14 

2.6.1.  Giới thiệu về 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 trên máy tính 21 

PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 22  

3.1.  Địa điểm và thời gian thực hiện 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 của Mitsubishi 22 

3.2.2.  Chọn phương pháp điều khiển các động cơ 22 

3.2.3.  Chọn phương pháp giao tiếp và 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 và phần mềm điều khiển 23 

3.3.  Phương tiện thực hiện 24 

3.3.1.  Các thiết bị phần cứng 24 

3.3.2.  Các phần mềm được sử dụng 24 

THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 25  

4.1.  Cấu tạo của robot RV-M1 25 

4.1.1.  Cấu tạo ngoài và bậc tự do robot RV-M1 25 

4.1.2.  Cấu tạo bên trong và nguồn động lực robot RV-M1 28 

4.2.  Phương trình động học của 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 bài toán động học ngược bằng phương pháp hình học 34 

4.4.  Thiết kế mạch điều khiển động cơ Servo DC 39 

4.4.1.  Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ servo DC 39 

4.4.2.  Lưu đồ giải thuật khối điều khiển động cơ 41 

4.5.  Thiết kế mạch điều khiển chính, giao tiếp máy tính 42 

4.5.1.  Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển chính 42 

4.5.2.  Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển chính 44 

4.6.  Viết chương trình cho các vi điều khiển 45 

4.7.  Thiết kế giao diện, chương trình điều khiển trên máy tính với VB2008 45 

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46  

5.1.  Chạy thử mạch điều khiển động cơ và mạch điều khiển chính 46 

5.1.1.  Mạch điều khiển động cơ thực tế sau khi hoàn tất 46 

5.1.2.  Mạch điều khiển chính sau khi hoàn tất 47 

5.1.3.  Hình ảnh bộ điều khiển hoàn chỉnh 47 

5.2.  Giao diện chương trình điều khiển, các bước dạy vị trí cho tay robot 49 

5.3.  Kết quả 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 các 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 cùng bộ điều khiển 62 

Phụ lục 2: Chuẩn truyền thông giữa máy tính và mạch điều khiển chính 65 

Phụ lục 3: Giới thiệu phần mềm CamBam 66 

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ khối chung của một robot công nghiệp

Hình 2.2: Biểu diễn vùng làm việc của 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 2.12: Tay robot 6 bậc tự do của hãng ABB và Staubli

Hình 2.13: Robot 6 bậc tự do của hãng Epson và Adept

Hình 2.14: Động cơ servo DC

Hình 2.15: Cấu tạo một encoder đơn giản

Hình 2.16: Xác định chiều quay động cơ bằng 2 kênh A, B của encoder

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 và các bước nạp chương trình cho vi xử lý STM32 sử dụng chương trình Flash Loader Demonstrator

Hình 4.1: Cấu tạo ngoài và hướng quay các trục trên robot RV-M1

Hình 4.2: Hình chiếu vùng hoạt động của robot RV-M1

Hình 4.3: Kích thước tổng quan của robot RV-M1

Hình 4.4: Hình ảnh thực tế robot RV-M1 của Mitsubishi

Hình 4.5: Cấu tạo bên trong của tay robot RV-M1

Hình 4.6: Gắn hệ trục tọa độ lên các khớp của robot

Hình 4.7: Gắn hệ trục tọa độ lên robot

Hình 4.8: Mô tả tọa độ và góc của các khớp

Hình 4.14: Khối cách ly giữa mạch điều khiển và công suất

Hình 4.15: Khối mạch công suất động cơ

Hình 4.16: Khối nguồn mạch điều khiển chính

Hình 4.17: Khối mạch giao tiếp USB

Hình 4.18: Khối xử lý của mạch điều khiển chính

Hình 4.19: Giao diện chương trình điều khiển trên máy tính

Hình 5.1: Mạch điều khiển động cơ servo DC

Hình 5.2: Mạch điều khiển chính

Hình 5.3: Kết nối mạch điều khiển chính với các mạch điều khiển động cơ Hình 5.4: Bộ điều khiển tay máy sau khi kết nối hoàn chỉnh

Hình 5.5: Giao diện khởi động chương trình

Hình 5.6: Giao diện cài đặt chiều dài công 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 hoặc Flash mạch điều khiển chính

Hình 5.11: Bố trí thí nghiệm lấy kết quả

Hình 5.12: Kết quả chạy thực tế chu trình điểm-điểm 10mm

Hình 5.13: Kết quả chạy thực tế chu trình điểm-điểm 20mm

Hình 5.14: Hình thiết kế trên máy tính bao gồm các đường thẳng để robot thực hiện Hình 5.15: Kết quả tay robot vẽ được trên thực tế

Hình 5.16: Các hình tròn đồng tâm thiết kế trên máy tính để robot thực hiện

Hình 5.17: Kết quả tay robot vẽ được trên thực tế

Hình 5.18: Hình thiết kế trên máy tính bao gồm các ký tự với đường viền chạy theo quỹ đạo bất kỳ

Hình 5.19: Kết quả tay robot vẽ chữ theo quỹ đạo bất kỳ trên thực tế

Hình 7.1: Tay máy kết nối hoàn chỉnh với bộ điều khiển

Hình 7.2: Cấu tạo bên ngoài của hộp điều khiển

Hình 7.3: Bố trí thí nghiệm lấy kết quả chạy điểm-điểm và 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 và hộp điều khiển nhìn từ phía trên

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 4.1: Thông số giới hạn góc quay các khớp

Bảng 4.2: Thông số các động cơ servo DC của 5 khớp

Bảng 4.3: Thông số các bộ truyền của tay robot

Bảng 4.4: Bảng thông số liên hệ giữa số xung encoder và góc quay khớp Bảng 4.5: Bảng thông số D-H ứng với hệ tọa độ trên robot RV-M1 Bảng 5.1: Kết quả đo được khi robot chạy theo các chu trình điểm-điểm Bảng 5.2: Kết quả chạy nội suy đường thẳng

Bảng 5.3: Kết quả chạy nội suy đường tròn

DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ - TỪ VIẾT TẮT

ARM: Advanced RISC Machines – Hãng thiết kế lõi chip 32-bit

COM port: Communication port – Cổng giao tiếp nối tiếp của máy tính

CPU: Central Processor Unit – Bộ xử lý trung tâm

D-H: Denavit-Hartenberg pamameter – Bảng thông số liên quan giữa các khớp robot DMIPS: Dhrystone Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages – Kiến trúc

bộ tập lệnh RISC

DOF: Degrees of Freedom – Bậc tự do

G-code: ngôn ngữ lập trình cho các máy CNC

MOSFET: Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor – Transistor hiệu ứng

trường

PLL: Phase-Locked Loop – Bộ nhân tần số

PWM: Pulse-Width modulation – Điều chế độ 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 – Chuẩn giao tiếp nối tiếp đồng độ

USART: Universal Serial Asynchronous Receiver/Transmiter – Chuẩn truyền nhận

nối tiếp không đồng bộ

USB: Universal Serial Bus – Chuẩn kết nối tuần tự đa dụng trong máy tính

Trước đây, việc chế tạo bộ điều khiển cho tay máy công nghiệp ở trong nước gặp nhiều khó khăn do các dòng vi điều khiển AVR hoặc PIC 8bit cũ chưa được tích hợp nhiều chức năng và các thiết bị ngoại vi cũng như tốc độ xử lý còn chậm, không đáp ứng được nhu cầu tính toán cần thiết cho tay máy

Được sự chấp nhận của Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí & Công nghệ - Trường Đại Học Nông Lâm Tp.HCM, từ đó em tiến hành thực hiện đề tài: “Thiết kế, chế tạo bộ điều khiển tay máy 5 bậc tự do ứng dụng vi điều khiển ARM” với mục tiêu giải quyết được các vấn đề trên

1.2 Mục đích đề tài

1.2.1 Mục đích chung

 Khảo sát hoạt động của các tay máy có sẵn trên thị trường của các hãng như Mitsubishi, Kuka, ABB…

 Khảo sát các bộ điều khiển động cơ Servo DC, servo AC, động cơ bước

 Khảo sát các sơ đồ mạch, nguyên lý điều khiển động cơ servo DC

 Trên cơ sở đó tiến hành thiết kế, chế tạo bộ điều khiển cho tay máy RV-M1

1.2.2 Mục đích cụ thể

 Tìm hiểu cấu tạo phần cứng, bộ phận truyền động điện của tay máy RV-M1 với nguồn dẫn động là động cơ servo DC

 Viết lưu đồ giải thuật điều khiển servo DC

 Thiết kế, chế tạo mạch điều khiển servo DC

 Thiết kế, chế tạo mạch điều khiển chính để giao tiếp với máy tính thông qua cổng USB

 Viết chương trình điều khiển cho mạch điều khiển động cơ và mạch điều khiển chính bằng chương trình Keil ARM

 Viết chương trình, tạo giao diện điều khiển và hiển thị tọa độ tay máy trên máy tính bằng chương trình Visual Basic

1.3 Giới hạn đề tài

Do giới hạn về mặt thời gian nên đề tài chỉ đáp ứng được các yêu cầu sau:

 Thiết kế, chế tạo bộ điều khiển tay máy 5 bậc tự do với độ chính xác trong quá trình di chuyển là ±1 mm

 Chương trình điều khiển trên máy tính chỉ dừng lại ở việc điều khiển trực tiếp hoặc tải nội dung thực hiệc xuống tay máy, chưa có phần mô phỏng tay máy trên máy tính

 Bộ điều khiển chưa có khả năng mở rộng các ngõ điều khiển để điều khiển các thiết bị khác

Chương 2

TỔNG QUAN – TRA CỨU TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về robot công nghiệp

2.1.1 Khái niệm chung

Robot công nghiệp (được định nghĩa theo tiêu chuẩn ISO) là một tay máy có từ

ba trục trở lên, được điều khiển hoàn toàn tự động và có khả năng tái lập trình với nhiều ứng dụng khác nhau

Có thể nói robot công nghiệp là một máy tự động linh hoạt thay thế từng phần hoặc toàn bộ các hoạt động cơ bắp và hoạt động trí tuệ của con người trong nhiều khả năng thích nghi khác nhau Robot công nghiệp có khả năng chương trình hoá linh hoạt trên nhiều trục chuyển động, biểu thị cho số bậc tự do của chúng

Hình 2.1: Sơ đồ khối chung của một robot công nghiệp

2.1.2 Bậc tự do của Robot

Bậc tự do là số khả năng chuyển động của một cơ cấu (chuyển động quay hoặc tịnh tiến) Để dịch chuyển được một vật thể trong không gian, cơ cấu chấp hành của robot phải đạt được một số bậc tự do Nói chung cơ hệ của robot là một cơ cấu hở, do

đó bậc tự do của nó có thể tính theo công thức :

W= 6n – ∑ pi

Với: n – Số khâu động;

Pi – Số khớp loại I (i = 1,2,…,5 : Số bậc tự do bị hạn chế)

Đối với các cơ cấu có các khâu được nối với nhau bằng khớp quay hoặc tịnh tiến (khớp động loại 5) thì số bậc tự do bằng với số khâu động Đối với cơ cấu hở, số bậc tự do bằng tổng số bậc tự do của các khớp động

2.1.3 Vùng công tác

Vùng công tác (hay vùng làm việc, không gian công tác) của robot là toàn bộ thể tích được quét bởi khâu chấp hành cuối khi robot thực hiện tất cả các chuyển động có thể Vùng công tác bị ràng buộc bởi các thông số hình học của robot cũng như các ràng buộc cơ học của các khớp

Hình 2.2: Biểu diễn vùng làm việc của robot

2.1.4 Phân loại robot công nghiệp

Trong công nghiệp người ta sử dụng những đặc điểm khác nhau cơ bản nhất của robot để giúp việc nhận biết dễ dàng Có thể phân loại robot công nghiệp theo các yếu

tố như sau:

2.1.4.1 Theo kết cấu của robot

a Robot kiểu tọa độ Descartes

Robot loại này có 3 chuyển động cơ bản tịnh tiến theo phương của các trục

hệ toạ độ gốc (cấu hình T.T.T – T: Translation) Trường công tác có dạng khối chữ nhật

Hình 2.3: Robot kiểu tọa độ Descartes

b Robot kiểu tọa độ trụ

Vùng làm việc của robot này có dạng hình trụ rỗng Thông thường, khớp thứ nhất của robot có chuyển động quay, các khớp còn lại chuyển động tịnh tiến (R.T.T – R: Rotation)

Hình 2.4: Robot kiểu tọa độ trụ

c Robot kiểu tọa độ cầu

Vùng làm việc của robot có dạng hình cầu Thường độ cứng vững của loại robot nầy thấp hơn so với hai loại trên Ví dụ robot 3 bậc tự do, cấu hình R.R.R hoặc R.R.T làm việc theo kiểu toạ độ cầu

Hình 2.5: Robot kiểu tọa độ cầu

d Robot kiểu tọa độ góc

Ba chuyển động đầu tiên là

các chuyển động quay, trục quay

thứ nhất vuông góc với hai trục kia

Các chuyển động định hướng khác

cũng là các chuyển động quay

Vùng làm việc của tay máy nầy gần

giống một phần khối cầu Tất cả các

khâu đều nằm trong mặt phẳng

thẳng đứng nên các tính toán cơ bản

là bài toán phẳng

Hình 2.6: Robot kiểu tọa độ góc

e Robot kiểu SCARA

Robot SCARA ra đời vào năm

1979, là một kiểu robot mới nhằm

đáp ứng sự đa dạng của các quá

trình sản xuất Ba khớp đầu tiên của

kiểu Robot nầy có cấu hình R.R.T,

các trục khớp đều theo phương

2.1.4.2 Theo ứng dụng của robot

Dựa vào ứng dụng của robot trong sản xuất có robot sơn, robot hàn, robot lắp ráp, robot chuyển phôi v.v

2.1.4.3 Theo phương thức điều khiển

Có robot điều khiển hở (mạch điều khiển không có các quan hệ phản hồi), Robot điều khiển kín (hay điều khiển servo) : sử dụng cảm biến, mạch phản hồi để tăng độ chính xác và mức độ linh hoạt khi điều khiển

2.1.4.4 Theo nguồn dẫn động

Hệ truyền động điện : Thường dùng các động cơ điện 1 chiều DC hoặc các động

cơ bước Loại truyền động này dễ điều khiển, kết cấu gọn

Hệ truyền động thuỷ lực : có thể đạt được công suất cao, đáp ứng những điều kiện làm việc nặng Tuy nhiên hệ thống thuỷ lực thường có kết cấu cồng kềnh, khó

xử lý khi điều khiển

Hệ truyền động khí nén : có kết cấu gọn nhẹ hơn thủy lực do không cần dẫn dầu ngược nhưng lại phải gắn liền với trung tâm taọ ra khí nén Hệ này kém chính xác, thường chỉ thích hợp với các robot hoạt động theo các thao tác đơn giản “nhấc lên - đặt xuống”

Hình 2.8: Robot dẫn động bằng điện Hình 2.9: Robot dẫn động bằng khí nén

2.1.5 Ứng dụng của robot công nghiệp

Robot công nghiệp được trang bị những bàn tay máy hoặc các cơ cấu chấp hành, giải quyết những nhiệm vụ xác định trong các quá trình công nghệ hoặc trực tiếp tham gia thực hiện các nguyên công (sơn, hàn, phun phủ, rót kim loại vào khuôn đúc, lắp ráp máy ) hoặc phục vụ các quá trình công nghệ (tháo lắp chi tiết gia công, dao cụ, đồ gá ) với những thao tác cầm nắm, vận chuyển và trao đổi các đối tượng với các trạm công nghệ

2.2 Các kiểu điều khiển tay robot công nghiệp

2.2.1 Điều khiển vòng hở

Dùng truyền động bước (động cơ bước, động cơ, xy lanh thủy lực hoặc khí nén)

mà quãng đường và góc dịch chuyển cố định hoặc tỉ lệ với số xung, thời gian điều khiển Kiểu điều khiển này đơn giản, chi phí thấp nhưng độ chính xác không cao

Hình 2.10: Các thành phần bộ điều khiển vòng hở

2.2.2 Điều khiển vòng kín (servo)

Sử dụng tín hiệu phản hồi vị trí để tăng độ chính xác trong quá trình điều khiển

Có 2 kiểu điều khiển tay robot theo phương pháp điều khiển vòng kín: điều khiển di chuyển điểm-điểm và điều khiển đường

Với kiểu điều khiển điểm-điểm: tay robot sẽ di chuyển nhanh từ điểm này đến điểm kia với tốc độ cao (không làm việc) với quỹ đạo tự do và chỉ làm việc tại các điểm dừng Kiểu điều khiển này được dùng trong các robot hàn điểm, vận chuyển, tán đinh…

Với kiểu điều khiển theo đường: phần công tác của tay robot sẽ được điều khiển

đi theo quỹ đạo định sẵn, có thể là đường thẳng, đường tròn hoặc cong bất kỳ với vận tốc chính xác Có thể gặp kiểu điều khiển này trên các robot hàn hồ quang, sơn…

Hình 2.11: Các thành phần bộ điều khiển vòng kín

2.3 Một số kiểu robot công nghiệp của các hãng khác nhau

Hình 2.12: Tay robot 6 bậc tự do của hãng ABB và Staubli

Hình 2.13: Robot 6 bậc tự do của hãng Epson và Adept

2.4 Tìm hiểu về động cơ servo DC

Động cơ DC và động cơ bước vốn là những hệ hồi tiếp vòng hở - ta cấp điện để động cơ quay nhưng chúng quay bao nhiêu thì ta không biết, kể cả đối với động

cơ bước là động cơ quay một góc xác định tùy vào số xung nhận được Chính vì vậy,

để có thể điều khiển chính xác vận tốc và vị trí của động cơ, người ta đã gắn encoder hoặc tachometer vào động cơ DC để phản hồi tín hiệu lại về mạch điều khiển và các động cơ loại này gọi là servo DC

Hình 2.14: Động cơ servo DC Cấu tạo một động cơ servo DC gồm các bộ phận chính:

a Stator: là các nam châm vĩnh cữu gắn liền với vỏ motor

b Rotor : là thành phần tạo chuyển động quay, loại rotor: rotor dây quấn

c Chổi than và cổ góp: giúp đưa điện vào rotor

d Encoder: hay còn gọi là bộ mã hóa vòng quay, phản hồi xung, đơn vị tính (xung/vòng)

Độ chính xác trong việc điều khiển các loại động cơ servo tùy thuộc vào độ phân giải mà encoder của động cơ đó có được, một số độ phân giải thường gặp 200,

360, 500, 1000, 2000, 4000 xung/vòng… Encoder thường gặp dạng đĩa kim loại được đục lỗ hoặc đĩa quang có khắc rãnh để đọc được xung nhờ các LED hồng ngoại như trên hình sau:

a

b

d

c

Hình 2.15: Cấu tạo một encoder đơn giản Encoder thường có 3 kênh (3 ngõ

ra) bao gồm kênh A, B và Z Ở hình

trên, có một lỗ nhỏ bên phía trong của

đĩa quay và một cặp LED thu phát riêng

cho lỗ này để đọc số vòng quay của

động cơ Hai kênh A và B còn lại được

bố trí lệch nhau 900 để xác định chiều

quay của động cơ

Khi cảm biến A bắt đầu bị che thì

cảm biến B hoàn toàn nhận được hồng

ngoại xuyên qua, và ngược lại Xét

trường hợp motor quay cùng chiều kim

đồng hồ, tín hiệu “đi” từ trái sang phải Tín hiệu A chuyển từ mức cao xuống thấp (cạnh xuống) thì kênh B đang ở mức thấp Ngược lại, nếu động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ, tín hiệu “đi” từ phải sang trái Lúc này, tại cạnh xuống của kênh

A thì kênh B đang ở mức cao Như vậy, bằng cách phối hợp 2 kênh A và B không những xác định được góc quay (thông qua số xung) mà còn biết được chiều quay của động cơ

Hình 2.16: Xác định chiều quay động cơ bằng 2 kênh A, B của encoder

2.5 Tra cứu các linh kiện điện tử

2.5.1 Ổn áp LD1117 – 3.3V

Hình 2.17: Sơ đồ chân và hình thực tế LD1117 3.3V Hoạt động ổn định với mức điện áp ngõ ra 3.3V

Nguyên lý hoạt động: Khi cấp một điện áp chênh lệch từ 4-15V vào chân Vin và GND, ngõ ra Vout sẽ cung cấp một điện áp ổn định ở 3.3V

2.5.2 Mosfet IRF8736

Hình 2.18: Sơ đồ chân và hình thực tế IRF8736 Đây là dòng Mosfet công suất điện áp thấp kênh N

Điện áp hoạt động VDS: dưới 30V, dòng chịu đựng ID: 18A

Nguyên lý hoạt động: Khi cấp một điện áp kích từ 5-15V vào 2 cực G và S, Mosfet sẽ dẫn và cho dòng điện chạy từ cực D sang cực S

2.5.3 Driver cầu H-LMD18200

Đây là module cầu H dùng IC chuyên dụng LMD18200 của hãng National Module này được thiết kế dành cho các ứng dụng điều khiển tốc độ và vị trí dùng DC Motor hoặc động cơ bước, thướng dùng trong các ứng dụng robot Để điều khiển LMD18200 chỉ cần 3 tín hiệu vào các chân sau:

 PWM: chân nhận tín hiệu điều rộng xung để điều khiển tốc độ động cơ

 Direction: chân nhận tín hiệu chiều quay

 Brake: chân nhận tín hiệu thắng, dừng động cơ

Đặc tính kỹ thuật: dòng chịu đựng tối đa 6A; Điện áp cấp từ +12V tới +55V; Chuyển mạch công suất bên trong dùng DMOS, cho Rds(ON)=0.3 Ohm; Ngõ vào tương thích với tín hiệu CMOS và TTL

2.5.4 IC giao tiếp PL2303HX

Hình 2.20: Sơ đồ chân và hình thực tế PL2303HX Đây là IC chuyên dụng chuyển đổi từ USB sang RS232 của hãng Prolific Driver với khả năng tương thích cao của PL2303HX có thể mô phỏng các cổng COM truyền thống trên hầu hết các hệ điều hành, cho phép các ứng dụng hiện có dựa trên cổng COM dễ dàng chuyển đổi sang cổng USB trên các thế hệ máy tính mới không

có cổng COM

Một ưu điểm khác của PL2303 chính là có thể tự động xác định tốc độ truyền (baud) từ các thiết bị giao tiếp bên ngoài Khoảng tốc độ truyền hỗ trợ từ 75bps (bit per second) đến 1.2Mbps, tốc độ này vượt xa tốc độ 115Kbps của cổng COM vật lý thông thường

2.6 Nghiên cứu về vi điều khiển ARM Cortex-M3 32bit

2.6.1 Giới thiệu về dòng vi điều khiển ARM Cortex-M3

Bộ vi xử lý Cortex-M3 là bộ vi xử lý ARM đầu tiên dựa trên kiến trúc

ARMv7-M và được thiết kế đặc biệt để đạt được hiệu suất cao trong các ứng dụng nhúng cần tiết kiệm năng lượng và chi phí, chẳng hạn như các hệ thống cơ ô tô, hệ thống kiểm soát công nghiệp và hệ thống mạng không dây Thêm vào đó là việc lập trình được đơn giản hóa đáng kể giúp kiến trúc ARM trở thành một lựa chọn tốt cho ngay cả những ứng dụng đơn giản nhất

Hình 2.21: Sơ đồ khối chung của cấu trúc nhân ARM Cortex-M3

và các thiết bị ngoại vi Những ưu điểm nổi bật của dòng ARM Cortex-M3 so với các dòng AVR, PIC:

 Tiết kiệm năng lượng, hiệu suất hoạt động cao hơn đạt 1.25 DMIPS/MHz (Dhrystone 2.1)

 Giá thành thấp hơn với nhiều thiết bị ngoại vi hơn: ADC, DAC 12bit, USART, SPI…

 Tần số hoạt động cao hơn cho khả năng xử lý nhanh hơn (từ 24-140MHz)

 Khả năng chống nhiễu tốt hơn và các ưu điểm khác

2.6.2 Tìm hiểu vi điều khiển STM32F100C8T6

Vi điều khiển STM32F100C8T6 của hãng STMicroelectronics là vi điều khiển với nhân ARM, thuộc dòng Value line với các đặc tính như sau:

 Nhân ARM 32-bit Cortex-M3, hoạt động với tần số tối đa 24MHz

 Bộ nhớ Flash 64KB lưu chương trình chạy; Bộ nhớ SRAM 8KB

 Nguồn nuôi từ 2-3.6V; Hỗ trợ thạch anh ngoại 4-24MHz, dao động nội 8MHz

và 40kHz cho dao động chính của CPU Ngoài ra còn có bộ nhân tần (PLL) lập trình được với hệ số nhân từ 2 đến 16, giúp đạt được tần số hoạt động cao chỉ với thạch anh tần số thấp

 Tích hợp 1 bộ Timer 16-bit đa chức năng với 6 ngõ PWM với dead time (khoảng thời gian được chèn vào giữa hai đầu tín hiệu xuất PWM bù nhau trong điều khiển mạch cầu H) lập trình được và 6 bộ timer 16-bit khác với khả năng đếm lên/xuống với 4 ngõ PWM, Input capture cho mỗi timer

 Các thiết bị ngoại vi giao truyền nhận nối tiếp: 2 bộ SPI, 2 bộ I2C, 3 bộ USART

 Bộ chuyển đổi tương tự-số (ADC) với 10 kênh, độ phân giải 12-bit

 Bộ chuyển đổi số-tương tự (DAC) với 2 kênh, độ phân giải 12-bit

 Hệ thống xử lý ngắt chồng nhau Nested vectored interrupt

 Có thể cấu hình lại các chân của phần cứng bằng chương trình

Hình 2.22: Sơ đồ chân vi điều khiển STM32F100C8T6

Sơ đồ chân và chức năng của vi điều khiển STM32F100C8T6:

Các cổng hai hướng PA (PA15÷PA0), PB (PB15÷PB0), PC (PC15÷PC13), PD (PD1÷PD0) là cổng vào/ra 16 bit, tổng cộng 37 chân, các chân của các cổng này có thể được cấu hình bằng phần mềm với các chế độ sau:

 Ngõ vào trở kháng cao (input floating)

 Ngõ vào với điện trở kéo lên bên trong (input pull-up)

 Ngõ vào với điện trở kéo xuống bên trong (input pull-down)

 Ngõ vào tương tự (analog)

 Ngõ ra hở (open-drain)

 Ngõ ra đẩy-kéo (output push-pull)

 Ngõ ra các chức năng phụ đẩy-kéo (alternate function push-pull)

 Ngõ ra các chức năng phụ hở (alternate function open-drain)

Ngõ ra/vào của các bộ định thời (Timer), SPI, I2C, USART được cấu hình mặc định lên một số chân của PA, PB, PC Ngoài ra, các chân của các thiết bị ngoại

vi này cũng có thể được tái cấu hình (remap) vào chân của cổng khác để tiện cho việc

sử dụng Ví dụ: chân USART1_TX và USART1_RX mặc định nằm trên 2 chân PA9

và PA10, tuy nhiên, có thể cấu hình lại 2 chân này sang PB6 và PB7 trong chương trình

Một số chân thường sử dụng:

 TIM1_CH1, TIM1_CH2 , TIM1_CH4, TIM2_CH1 , TIM8_CH1: các chân được sử dụng cho các chức năng đọc độ rộng xung (input capture), xuất xung (PWM), đếm xung (counter), đọc encoder (quadrature encoder) của các bộ Timer 1 đến 8

 USART_TX, USART_RX: các chân truyền, nhận cho bộ truyền nối tiếp không đồng bộ chuẩn RS232

 SPI_MOSI, SPI_MISO, SPI_SCK, SPI_SS: các nhận truyền, nhận cho

bộ truyền nối tiếp đồng bộ chuẩn SPI

2.6.3 Tìm hiểu vi điều khiển STM32F103RDT6

Vi điều khiển STM32F103RDT6 của hãng STMicroelectronics là vi điều khiển với nhân ARM, thuộc dòng Performance line với các đặc tính như sau:

 Nhân ARM 32-bit Cortex-M3, hoạt động với tần số tối đa 72MHz

 Bộ nhớ Flash 384KB lưu chương trình chạy; Bộ nhớ SRAM 64KB

 Nguồn nuôi từ 2-3.6V; Hỗ trợ thạch anh ngoại 4-24MHz, dao động nội 8MHz

và 40kHz cho dao động chính của CPU Ngoài ra còn có bộ nhân tần (PLL) lập trình được với hệ số nhân từ 2 đến 16

 Tích hợp 2 bộ Timer 16-bit đa chức năng với 6 ngõ PWM với dead time (khoảng thời gian được chèn vào giữa hai đầu tín hiệu xuất PWM bù nhau trong điều khiển mạch cầu H) lập trình được và 6 bộ timer 16-bit khác với khả năng đếm lên/xuống với 4 ngõ PWM, Input capture cho mỗi timer

 Các thiết bị ngoại vi giao truyền nhận nối tiếp: 3 bộ SPI, 2 bộ I2C, 5 bộ USART,

1 bộ USB, 1 bộ CAN, 1 bộ SDIO

 3 bộ chuyển đổi tương tự-số (ADC) với 16 kênh, độ phân giải 12-bit

 Bộ chuyển đổi số-tương tự (DAC) với 2 kênh, độ phân giải 12-bit

 Hệ thống xử lý ngắt chồng nhau Nested vectored interrupt

 Có thể cấu hình lại các chân của phần cứng bằng chương trình

Hình 2.23: Sơ đồ chân vi điều khiển STM32F103RDT6

Sơ đồ chân và chức năng của STM32F103RDT6 tương tự với STM32F100C8T6, tuy nhiên có một số điểm mạnh hơn:

 Cổng PC đầy đủ (PC15÷PC0)

 Hoạt động ở tần số 72MHz và có nhiều thiết bị ngoại vi hơn, thích hợp cho việc tính toán, xử lý và giao tiếp với máy tính

2.7 Tìm hiểu phần mềm Keil ARM lập trình cho vi điều khiển ARM

Đây là phần mềm lập trình cấp cao theo ngôn ngữ C được sử dụng để thay thế cho chương trình hợp ngữ vì nó có tính năng tương tự, dễ lập trình hơn và hỗ trợ nhiều cho người sử dụng Bên cạnh đó, hãng ST cũng đưa ra thư viện hàm chuẩn để truy cập các thiết bị ngoại vi với khả năng tích hợp vào chương trình Keil ARM

Hình 2.24: Cửa sổ phần mềm Keil ARM Phần mềm hỗ trợ hầu hết các loại vi điều khiển ARM của các hãng như NXP,

ST, TI, Samsung… tiện lợi cho việc lập trình khi có nhu cầu thay thế các loại vi điều khiển khác nhau mà không phải làm quen lại với một ngôn ngữ hoặc trình biên dịch mới

Thanh Menu Thanh công cụ

Vùng viết chương trình

Vùng thông báo kết quả

Vùng hiển thị các

file lập trình

2.8 Tìm hiểu phần mềm biên soạn chương trình Souce Insight

Trong quá trình lập trình, soạn thảo code sử dụng các trình biên dịch như Keil (hoặc đa phần các công cụ lập trình khác như IAR, CodeRed…) rất bất tiện:

 Các tính năng tìm kiếm thường rất hạn chế (tính năng tìm kiếm nhanh,

dễ dàng theo dõi các hàm, biến… trong một chương trình gồm rất nhiều tập tin *.c

Vùng soạn thảo

Vùng tham khảo lệnh

Vùng hiển

thị chương

trình con

2.9 Chương trình Flash Loader Demonstrator nạp cho vi điều khiển

Đây là chương trình nạp do hãng STMicroelectronics phát triển dùng để nạp chương trình cho các dòng vi điều khiển STM32 thông qua chuẩn giao tiếp RS232 với ưu điểm đơn giản, không cần mạch phụ trợ bên ngoài

Hình 2.26: Giao diện và các bước nạp chương trình cho vi xử lý STM32 sử dụng

2.10 Tìm hiểu phần mềm Visual Basic 2008 lập trình trên máy tính

Hình 2.27: Giao diện chương trình Visual Basic 2008 Visual Basic 2008 là phần mềm nằm trong dải sản phẩm Visual Studio 2008 Express với chức năng cung cấp bộ công cụ cho người sử dụng Windows để tạo ra các ứng dụng tùy chỉnh kèm thiết lập cơ bản và nâng cao Visual Basic hỗ trợ tạo ra các ứng dụng Windows dựa trên NET Framework một cách đơn giản, nhanh chóng Một số ưu điểm nổi bật của VB2008 so với VB6:

 Giao diện thân thiện, hỗ trợ người dùng nhiều hơn

 Dựa trên NET Framework nên giao diện, biểu tượng các công cụ đa dạng hơn

 Hỗ trợ tạo ứng dụng hoàn toàn bằng tiếng Việt

 Hỗ trợ các hàm kết nối cổng COM linh hoạt hơn

Vùng kéo thả công cụ Các công

cụ hỗ trợ

Vùng quản lý thuộc tính

Chương 3

PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU

3.1 Địa điểm và thời gian thực hiện đề tài

3.1.1 Địa điểm

Quá trình thực hiện đề tài và khảo nghiệm kết quả đã được tiến hành tại phòng thực tập Bộ môn Điều khiển tự động, khoa Cơ khí-Công nghệ, trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh

3.1.2 Thời gian

Đề tài đã tiến hành từ 28 tháng 2 năm 2012 đến 25 tháng 6 năm 2012, trong đó:

 Quá trình thực hiện nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển từ ngày 28 tháng 2 năm 2012 đến ngày 10 tháng 5 năm 2012

 Thời gian còn lại là quá trình khảo nghiệm lấy kết quả, sửa và hoàn thành bài luận văn

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Khảo sát tay máy RV-M1 của Mitsubishi

Dựa trên nghiên cứu đã được tiến hành trước đó về việc khảo sát phần cứng của tay máy RV-M1 của Mitsubishi, đề tài sẽ kế thừa các kết quả về phần cứng: nguồn động lực, tỉ số truyền các khớp, chiều dài các khâu, vùng hoạt động… để tiếp tục phát triển ứng dụng Từ đó lập hệ tọa độ cho các khâu, khớp, các bảng thông số cần thiết cho quá trình tính toán ở giai đoạn sau

3.2.2 Chọn phương pháp điều khiển các động cơ

Sau khi khảo sát nguồn động lực của tay máy, đề tài tiếp tục chọn phương pháp điều khiển các nguồn động lực này, cụ thể là các động cơ servo DC:

 Khảo sát các thông số điện áp, dòng điện

 Khảo sát độ phân giải encoder

 Lập lưu đồ giải thuật điều khiển động cơ

 Tiến hành lắp mạch thử nghiệm trên testboard, viết chương trình thử nghiệm

 Tiến hành chạy thử, kiểm tra kết quả và sửa chữa nếu cần thiết

3.2.3 Chọn phương pháp giao tiếp và truyền nhận

Để có thể truyền nhận tín hiệu từ các mạch điều khiển động cơ với mạch chính

và mạch chính với máy tính, đề tài đã tiến hành các bước sau:

 Nghiên cứu các phương pháp truyền nhận phổ biến giữa các thiết bị

 Lắp thử các mạch truyền nhận dữ liệu theo dạng chủ-tớ trên testboard

 Viết chương trình thử nghiệm các chuẩn truyền nhận khác nhau

 So sánh độ ổn định, tốc độ truyền và các yếu tố khác, chọn ra chuẩn truyền thích hợp nhất

3.2.4 Chọn phương pháp điều khiển động học vị trí tay máy

 Lập hệ tọa độ cho các khâu, khớp của tay máy, bảng thông số D-H

 Nghiên cứu các phương pháp tính toán động học ngược vị trí

 Lập lưu đồ giải thuật tính toán vị trí sang góc quay tương ứng của các khớp

 Viết chương trình chạy thử nghiệm

 Tiến hành khảo nghiệm, kiểm tra độ chính xác và hiệu chỉnh

3.2.5 Chọn phương pháp thiết kế phần mạch điện tử

Sau khi chạy thử nghiệm các mạch trên testboard hoàn tất, đề tài tiếp tục tiến hành thiết kế, hoàn chỉnh phần mạch điện tử:

 Vẽ sơ đồ nguyên lý các mạch điều khiển động cơ và mạch điều khiển chính dựa trên sơ đồ mạch thử nghiệm trên testboard

 Thiết kế sơ đồ mạch in, kiểm tra, so sánh lại với mạch thử nghiệm

 Tiến hành làm mạch in, hàn linh kiện, hoàn chỉnh mạch

 Nạp chương trình thử nghiệm, kiểm tra lại các tính năng hoạt động

3.2.6 Chọn phương pháp thiết kế giao diện và phần mềm điều khiển

Với yêu cầu kết nối và điều khiển tay máy từ máy tính, đề tài đã tiến hành các bước sau:

 Lập lưu đồ giải thuật truyền nhận dữ liệu, quy định khung dữ liệu giữa máy tính và mạch điều khiển

 Viết chương trình bổ sung trên mạch điều khiển dựa trên lưu đồ giải thuật

 Lập trình chương trình và thiết kế giao diện người-máy trên máy tính

 Thử nghiệm kết nối truyền dữ liệu giữa máy tính với mạch điều khiển

 Chỉnh sửa chương trình và giao diện điều khiển

 Chạy thử nghiệm kiểm tra và lấy số liệu

3.3 Phương tiện thực hiện

Chương 4

THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

4.1 Cấu tạo của robot RV-M1

4.1.1 Cấu tạo ngoài và bậc tự do robot RV-M1

Robot Mitsubishi RV-M1 có cấu tạo bên ngoài gồm 5 phần chính: phần thân đế, phần eo, phần cánh tay trên, phần tay trước và phần cổ tay để gắn công cụ

RV-M1 có 5 khâu động và 5 khớp của nó đều là khớp quay (khớp loại 5), không

có khớp tịnh tiến nên bậc tự do của nó bằng số khâu động, tức là bằng 5

Hình 4.1: Cấu tạo ngoài và hướng quay các trục trên robot RV-M1

Sau khi tìm hiểu phần cứng robot và tham khảo tài liệu hướng dẫn của robot RV-M1, ta có bảng các thông số giới hạn như sau:

Khớp quay phần eo (Trục J1) 3000(tốc độ tối đa 1200/s)

Khớp quay phần vai (Trục J2) 1300(tốc độ tối đa 720/s)

Khớp quay phần khuỷu tay (Trục J3) 1100(tốc độ tối đa 1090/s)

Khớp quay cổ tay (Trục J4) ± 900(tốc độ tối đa 1000/s)

Khớp xoay cổ tay (Trục J5) ± 1800(tốc độ tối đa 1630/s)

Bảng 4.1: Thông số giới hạn góc quay các khớp

Để có thể biết được vùng hoạt động của robot, đề tài đã tiến hành khảo sát và nghiên cứu tài liệu hướng dẫn của robot, từ đó đưa ra được không gian làm việc của robot RV-M1 tính toán cho điểm trung tâm (P) trên bề mặt của cổ tay và được biểu diễn như sau:

Hình 4.2: Hình chiếu vùng hoạt động của robot RV-M1 Ghi chú:

 Không gian làm việc thể hiện ở hình 4.2 chưa có phần công cụ

 Hoạt động xoay của cổ tay có thể bị hạn chế trong vài vùng phụ thuộc vào vị trí của cánh tay trên và cánh tay trước

 Do vùng hoạt động của robot có thể đạt được cao độ thấp hơn mặt đế robot nên cần chú ý khi đưa robot đến vùng này, tránh trường hợp tay robot va vào mặt đế

Tiếp theo, các kích thước bên ngoài của robot RV-M1 được thể hiện ở hình sau:

Hình 4.3: Kích thước tổng quan của robot RV-M1 Việc tìm hiểu vùng hoạt động và các kích thước bên ngoài sẽ giúp việc lập bảng thông số D-H, từ đó giúp tính toán các bài toán động học thuận và động học ngược sau này

Hình 4.4: Hình ảnh thực tế robot RV-M1 của Mitsubishi

Khớp J1

Khớp J2

Khớp J3

Khớp J5Khớp J4

4.1.2 Cấu tạo bên trong và nguồn động lực robot RV-M1

Sau khi tìm hiểu các thông số kích thước bên ngoài, đề tài tiếp khảo sát cấu tạo bên trong và nguồn động lực chính của robot để làm cơ sở cho phần mạch điều khiển Với tay robot RV-M1, nguồn động lực chính để dẫn động các khâu khớp là động cơ servo DC thông qua các bộ truyền giảm tốc sử dụng đai răng và hộp giảm tốc hành tinh Thông số kỹ thuật của các động cơ servo DC được thể hiện ở bảng sau:

Trục Điện áp Dòng cực

đại

Công suất

Số vòng quay tối đa

Độ phân giải Encoder J1, J2, J3 24VDC 2.3A 31W 2000 vòng/phút 200 xung/vòng J4, J5 12VDC 0.5A 3.6W 2000 vòng/phút 96 xung/vòng

Bảng 4.2: Thông số các động cơ servo DC của 5 khớp

Hình 4.5: Cấu tạo bên trong của tay robot RV-M1