Robot hàn TA 1400 panasonic (kèm file .m tính động học thuận)

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT. 3 DANH MỤC HÌNH VẼ. 3 I. GIỚI THIỆU VỀ HÃNG PANASONIC 4 II. CẤU TẠO THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ROBOT HÀN TA1400. 5 2.1. Robot hàn công nghiệp. 5 2.2. Tính năng. 5 2.3. Cấu tạo của robot hàn TA 1400. 6 2.4. Đặc tính kĩ thuật chính của TA 1400. 7 2.5. Ứng dụng trong công nghiệp. 9 III. Động học robot TA 1400 và thiết kế quỹ đạo chuyển động. 9 3.1. Động học thuận. 9 3.2. Thiết kế quỹ đạo chuyển động cho các khớp. 13 IV. Giới thiệu phần mềm lập trình. 19 4.1. Giới thiệu về phần mềm EASY ROB 19 4.2. Giao diện phần mềm. 20 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO. 24

Robot hàn TA 1400 144Equation Chapter Section MỤC LỤC - DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT - DANH MỤC HÌNH VẼ I GIỚI THIỆU VỀ HÃNG PANASONIC II CẤU TẠO THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ROBOT HÀN TA1400 2.1 Robot hàn công nghiệp 2.2 Tính .5 2.3 Cấu tạo robot hàn TA 1400 2.4 Đặc tính kĩ thuật TA 1400 2.5 Ứng dụng công nghiệp .9 III Động học robot TA 1400 thiết kế quỹ đạo chuyển động 3.1 Động học thuận 3.2 Thiết kế quỹ đạo chuyển động cho khớp 13 IV Giới thiệu phần mềm lập trình .19 4.1 Giới thiệu phần mềm EASY -ROB 19 4.2 Giao diện phần mềm .20 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 BTL ROBOT Robot hàn TA 1400 LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng đổi cơng nghệp hóa đại hóa đất nước, vấn đề áp dụng khoa học kĩ thuật vào quy trình sản xuất vấn đề cấp bách hàng đầu Cùng với phát triển số ngành điện tử, cơng nghệ thơng tin…… ngành tự động hóa cơng nghiệp phát triển vượt bậc Tự động hóa quy trình phổ biến, thay sức lao động người, đem lại suất cao, chất lượng sản phẩm tốt Trong số có quy trình hàn khâu quan trọng dây chuyền sản xuất công nghiệp như: sản xuất tơ, xe máy, … Nhờ có lợi ích mà robot hàn đem lại cho ngành công nghiệp, nên robot hàn ngày phát triển giai đoạn Cũng phát triển công nghiệp, nên nhiều hãng có robot hàn cho riêng ví dụ như: Kawasaki (Nhật Bản), ABB (Thụy Sĩ), Yaskawa (Nhật Bản), Panasonic (Nhật Bản),… Để có thêm kiến thức Robot hàn chúng em chọn loại đại diện robot TA 1400 hãng Panasonic, tìm hiểu cấu tạo cách hoạt động, phục vụ cho công nghiệp đại BTL ROBOT Robot hàn TA 1400 - DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TNHH : trách nhiệm hữu hạn GMAW :Gas Metal Arc Welding MAG: Metal Acitive Gas MIG : Metal Inert Gas DH :Danavit Hartenberg - DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 4.1 Bảng 4.1 Hình 4.2 Hình 4.3 Hình 4.4 Hình 4.5 Hình 4.6 Hình BTL ROBOT Tên Bóng đèn đui mang dấu ấn Mátuhita Trang Đặc trưng nóng chảy kiểu dịch chuyển Dịch chuyển phun Các giai đoạn dịch chuyển Robot hàn TA 1400 10 Cấu tạo Robot hàn TA 1400 11 Thông số & trường hoạt động TA 1400 12 Khung tọa độ nối Robot TA 1400 13 Bảng D-H 14 Dùng MatLab GUI tính động học thuận 16 Kết tính động học thuận Matlab GUI 16 Quỹ đạo vị trí, vận tốc, gia tốc khớp 18 Quỹ đạo vị trí, vận tốc, gia tốc khớp 19 Quỹ đạo vị trí, vận tốc, gia tốc khớp 20 Quỹ đạo vị trí, vận tốc, gia tốc khớp 21 Robot hàn TA 1400 4.7 Hình 4.8 Hình 4.9 Hình 4.10 BTL ROBOT Quỹ đạo vị trí, vận tốc, gia tốc khớp 22 Quỹ đạo vị trí, vận tốc, gia tốc khớp 23 Mô quỹ đạo dạng bậc khớp GUI 23 Robot hàn TA 1400 I GIỚI THIỆU VỀ HÃNG PANASONIC - Năm 1918, Thương hiệu Panasonic công ty TNHH Matsushita bán phích cắm điện bóng đèn hai đui (duplex lamp sockets) Hình 1.1: Bóng đèn hai đui mang dấu ấn Matsushita - Năm 1927 công ty Matsushita dùng tên National dùng làm thương hiệu công ty để tung thị trường loại bóng đèn vng cho xe đạp - Năm 1955 công ty lại đổi tên thương hiệu lấy tên Panasonic dùng để xuất sản phẩm loa âm sản phẩm bóng đèn cơng ty nước ngồi [1] - Sau nhiều lần cân nhắc tên thương hiệu cơng ty, đến tháng 5/ 2003 cơng ty thức sử dụng Panasonic để quảng báo toàn cầu lĩnh vực điện tử Với phương châm mang đến tiện ích cho sống người dùng nên thương hiệu Panasonic đặt hiệu “Panasonic ý tưởng cho sống” - Panasonic bắt đầu hoạt động kinh doanh Việt Nam từ năm 1950, mục tiêu đóng góp cho xã hội Việt Nam BTL ROBOT Robot hàn TA 1400 thông qua hoạt động từ nghiên cứu phát triển, sản xuất, phân phối bán hàng hoạt động trách nhiệm xã hội Tập đồn II CẤU TẠO THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA ROBOT HÀN TA1400 II.1 Robot hàn công nghiệp Robot hàn công nghiệp thực chất robot công nghiệp gắn thêm mỏ hàn, dùng để thay cho người Lợi ích lớn việc hàn tự động có độ xác, giảm nguy mắc lỗi, ngồi có suất cao so với thiết bị hàn tay thông thường, giảm tác hại hàn tiếp xúc với hồ quang Một số đặc trưng robot công nghiệp: Thông số kĩ thuật Số bậc tự Tải nâng Vận tốc quay Đơn vị Thông số kĩ thuật Nguồn hàn Kg Tầm với (max/min) rad/ Tầm cao (max,min) s Dòng hàn A Sai số định vị Công suất kW Bảng 3.1: Đặc trưng robot công nghiệp Đơn vị mm mm mm II.2 Tính BTL ROBOT Robot hàn TA 1400 Hình 3.1: Robot hàn TA 1400 Một số tính Robot hàn TA 1400 là: + Robot hàn dùng GMAW – MIG/MAG, điều khiển hoàn toàn kĩ thuật số, có khả điều khiển xác nguồn nhiệt, giảm tối đa độ bắn tóe + Tốc độ hàn nhanh, chất lượng mối hàn cao cải tiến rõ rệt bắt đầu kết thúc hàn + Có chế độ kiểm sốt hồ quang giúp cho q trình theo dõi xác trạng thái lỗi đầu + Có chức kiểm sốt thơng số hàn dòng ddiienj điện áp hàn, tốc độ cấp dây,… + Công nghệ điều khiển động servo tiên tiến, khả dịch chuyển tốt II.3 Cấu tạo robot hàn TA 1400 Robot hàn TA 1400 bao gồm: + Một cấu robot công nghiệp BTL ROBOT Robot hàn TA 1400 + Nguồn hàn + Bình chứa khí (thường CO2) + Súng hàn Hình 3.2: Cấu tạo robot hàn TA 1400 II.4 Đặc tính kĩ thuật TA 1400 + Kết cấu: Dạng khớp độc lập; Bậc tự do: 06 + Cánh tay: RT (±170o); góc quay tay UA (155o đến -90o); góc quay tay FA (+185o đến 90o), cổ tay: góc quay khớp RW (±270o); độ uốn cong BW (+90o đến -150o); độ xoắn khớp nối TW (±400o) + Diện tích mặt cắt dịch chuyển cánh tay: Điểm P.2: 2.96m2 x 340o; điểm O.2: 2.59m2 x 340o + Khoảng dịch chuyển cánh tay theo chiều dài: Điểm P.2 +1374mm đến-1374mm; điểm O.2: +1334mm đến – 965mm + Khoảng cách dịch chuyển cánh tay theo chiều đứng: Điểm P.2 +1634 mm đến -742mm; điểm O.2: + 1594mm tới -702mm + Tốc độ: RT: 2.97 rad/s; UA: 3.32 rad/s; FA: 3.32 rad/s; RW: 6.46 rad/s; BW: 6.54 rad/s; TW: 10.5 rad/s + Tải cho phép lớn nhất: 06 kg; Độ xác lặp lại vị trí: ±0.1mm BTL ROBOT Robot hàn TA 1400 + Khối lượng: 161 kg BTL ROBOT Robot hàn TA 1400 Hình 3.3: Thơng số phạm vi hoạt động TA 1400 [4] Robot hàn TA 1400 II.5 Ứng dụng công nghiệp Đối với chuyên ngành hàn, việc đưa robot vào q trình sản suất có số ưu điểm sau: + Khả tự động hóa cao + Tăng suất hiệu kinh tế + Hình dáng kích thước chất lượng mối hàn ổn định + Ứng suất biến dạng sau hàn nhỏ + Thực đường hàn có độ phức tạp với độ xác cao + Làm việc môi trường không thuận lợi thay người III Động học robot TA 1400 thiết kế quỹ đạo chuyển động III.1 Động học thuận Ở toán động học thuận này, vị trí hướng tay xác định từ biến khớp (góc quay khớp quay độ dịch chuyển khớp tịnh tiến) biết Cấu hình khung tọa độ nối Robot: Robot hàn TA 1400 Hình 4.1 : Khung tọa độ nối robot TA1400 Dựa vào cấu trúc động học ta lập nên bảng D-H (Danavit _ Hartenberg ) sau: theta d alpha a K1 theta1 d1 90 a1 K2 theta2 0 a2 K3 theta3 90 a3 K4 theta4 d4 -90 K5 theta5 90 K6 theta6 d6 0 Bảng 4.1: Bảng D-H Trong đó: a1 = 168 (mm) ; d1 = 420 (mm) ; a2 = 560(mm); a3 = 130 (mm); d4 = 600 (mm); d6 = 200(mm) Từ bảng D-H ta xác định ma trận thành phần biểu diễn khung tọa độ i i -1 ci � � si � �0 � Ai = �  si c i s i s i ci c i ci s i s i c i 0 c i � si � � di � � � Cụ thể ta nhận ma trận phép biến đổi là:: C1 � � S1 � �0 � A1 = �0 S1 a1C1 � C1 a1S1 � � d1 � � 0 �; C3 � � S3 � �0 � A3= �0 S3 C3 0 a3C3 � a3 S3 � � � � �; C2 � � S2 � �0 � A2 = �0 C4 � � S4 � �0 � A4= �0  S2 C2 0 a2C2 � a2 S2 � � � � �;  S4 C4 1 0 0� 0� � d4 � � �; Robot hàn TA 1400 C5 � � S5 � �0 � A5= �0 S5 C5 0 0� 0� � 0� � �; C6 � � S6 � �0 � A6= �0  S6 C6 0 0� 0� � d6 � � �; Ma trận biểu diễn phép biến đổi biểu diễn tay robot so với thân robot là: a11 a12 a13 a14 � � � a21 a22 a23 a24 � � � � a31 a32 a33 a34 � � � T = 0A1 1A2 2A3 3A4 4A5 5A6 = �0 0 �; Trong đó: a11  S6  S1C4  C1C23 S   C6 � C5  S1S  C1C23C4   C1S 23 S5 � � � a21   S6  C1C4  S1C23 S   C6 � C5  C1S  S1C23C4   S1S 23 S5 � � � a31  C6  C23 S5  S 23C4C5   S 23 S S a12  C6  S1C4  C1C23 S4   S6 � C5  S1S  C1C23C4   C1S 23 S5 � � � a22  C6  C1C4  S1C23 S   S6 � C5  C1S  S1C23C4   S1S 23 S5 � � � a32   S  C23 S5  S 23C4C5   S 23 S 4C6 a13  S5  S1S4  C1C23C4   C1S 23C5 a23   S5  C1S4  S1C23C4   S1S 23C5 a33  S 23C4 S5  C23C5 a14  d � S5  S1S  C1C23C4   S23C1C5 � � � C1  a1  a3C23  a2C2   d S 23C1 a24  d � S5  C1S  S1C23C4   S 23 S1C5 � � � S1  a1  a3C23  a2C2   d S 23 S1 a34  d1  d 4C23  a3 S23  a2 S  d  C23C5  S 23C4 S5  Trong công thức : C = cos(theta1) ;S1 = sin(theta1); C23 = cos(theta2 theta3);S23 = sin(theta2 +theta3); a1 = 168 (mm) ; d1 = (mm); a2 = 560 (mm); a3 = 130 (mm); d4 = 600 (mm); d6 = 200(mm) Robot hàn TA 1400 Dùng matlab GUI để nhập liệu từ biến khớp để suy ma trận biểu diễn hướng vị trí Hình 4.2: Dùng matlab GUI tính động học thuận Màn hình hiển thị kết sau nhập Hình 4.3: Kết tính động học thuận Matlab GUI Robot hàn TA 1400 III.2 Thiết kế quỹ đạo chuyển động cho khớp Ta thiết kế quỹ đạo chuyển động khớp, với quỹ đạo  (t )   ai1t  t  3t đa thức bậc Quỹ đạo có dạng i Ta giả sử robot từ điểm A có qA = [ 1A  A 3 A  A 5 A  A ] = [200 300 400 450 900 600]      đến điểm B có qB = = [ 1B 2B A 4B A 6B ] = [300 450 -100 -150 -100 900] thời gian 3(s) với điều kiện vận tốc hai điểm đầu cuối Hệ phương trình tổng quát cho khớp: q (0)  a i q(t c )  a i  a i1 t  a i t  a i t , q(0)  a i1 , q(t c )  a i1  a i t  3a i t  Xét khớp q(0)  a10  20 q(t c )  a10  a11  a 12 32  a 13 33  30 , q (0)  a11  , q (t c )  a11  a12  3a13 32  Giải hệ phương trình ẩn ta được: a10 = 20; a11 = ; a12 = 3.33; a13 = -0.74; Phương trình quỹ đạo vị trí, vận tốc gia tốc : (t)=20 + (t)=6.66t2.22 (t)=6.6664.44t Mô quỹ đạo matlab: Robot hàn TA 1400 Hình 4.4: Quỹ đạo, vị trí, gia tốc khớp  Xét khớp q(0)  a 20  30 q(t c )  a 20  a 21  a 22 32  a 23 33  45 , q (0)  a 21  , q (t c )  a 21  a 22  3a 23 32  Giải hệ phương trình ẩn ta được: a20 = 30; a21 = ; a22 = 5; a23 = -10/9; Phương trình quỹ đạo vị trí, vận tốc gia tốc : (t)=30 + (t)=10t10/3 (t)=1020/3t Mô quỹ đạo matlab: Robot hàn TA 1400 Hình 4.5 : Quỹ đạo, vị trí, gia tốc khớp  Xét khớp q(0)  a 30  40 q(t c )  a 30  a 31  a 32 32  a 33 33  10 , q (0)  a 31  , q (t c )  a 31  a 32  3a 33 32  Giải hệ phương trình ẩn ta được: a 30 = 40; a31 = ; a32 = -50/3; a33 = 100/3; Phương trình quỹ đạo vị trí, vận tốc gia tốc : (t)=40 (t)= 100/9 (t)=0/3200/9t Mô quỹ đạo matlab: Robot hàn TA 1400 Hình 4.6: Quỹ đạo, vị trí, gia tốc khớp  Xét khớp q (0)  a 40  45 q(t c )  a 40  a 41  a 42 32  a 43 33  15 , q (0)  a 41  , q(t c )  a 41  a 42  3a 43 32  Giải hệ phương trình ẩn ta được: a40 = 45; a41 = ; a42 = -20; a43 = 40/9; Phương trình quỹ đạo vị trí, vận tốc gia tốc : (t)=45 20 (t)= 40t40/3 (t)=4080/3t Mô quỹ đạo matlab: Robot hàn TA 1400 Hình 4.7: Quỹ đạo, vị trí, gia tốc khớp  Xét khớp q(0)  a 50  90 q(t c )  a 50  a 51  a 52 32  a 53 33  10 , q (0)  a 51  , q (t c )  a 51  a 52  3a 53 32  Giải hệ phương trình ẩn ta được: a 50 = 90; a51 = ; a52 = -100/3; a53 = 200/27; Phương trình quỹ đạo vị trí, vận tốc gia tốc : (t)=90 (t)= - 200/3t200/9 (t)=-200/3400/9t Mơ quỹ đạo matlab: Hình 4.8: Quỹ đạo, vị trí, gia tốc khớp  Xét khớp q(0)  a 60  60 q(t c )  a 60  a 61  a 62 32  a 63 33  90 , q (0)  a 61  , q(t c )  a 61  a 62  3a 63 32  Giải hệ phương trình ẩn ta được: a60 = 60; a61 = ; a62 = 10; a63 = -20/9; Phương trình quỹ đạo vị trí, vận tốc gia tốc : (t)=60 (t)=20t20/3 (t)=2040/3t Robot hàn TA 1400 Mô quỹ đạo matlab: Hình 4.9: Quỹ đạo, vị trí, gia tốc khớp Ta dùng matlab để mơ quỹ đạo vị trí, vận tốc, gia tốc robot thay đổi giá trị ban đầu Cụ thể sau: ta vẽ quỹ đạo khớp thứ 6, nhập vào thời gian mô phỏng, giá trị điểm đầu điểm cuối Kết ta hình Hình 4.10: Mơ quỹ đạo dạng bậc khớp GUI Robot hàn TA 1400 IV Giới thiệu phần mềm lập trình IV.1 Giới thiệu phần mềm EASY -ROB - Để lập trình robot cơng nghiệp chung hay robot TA1400 nói riêng ta sử dụng phần mềm EASY-ROB 2.0 - Tính bản: + Là công cụ sử dụng đồ họa không gian chiều (3D) + Các hình ảnh hoạt động +Tạo khối hình học để vẽ kết cấu robot + Dùng chuột để quay tịnh tiến đến tọa độ tùy ý + Phòng to thu nhỏ +Xem hệ tọa độ gắn khâu robot IV.2 Giao diện phần mềm Phần mềm EASY-ROB 2.0 phần mềm tự chạy mà không cần cài đặt Giao diện gồm phần là: + Cửa sổ làm việc +Thanh cơng cụ + Thanh memu Hình 5.1: Giao diện làm việc phần mềm EASY-ROB  Tìm hiểu phần công cụ Menu file: Dùng để lưu, load , xóa file robot Robot hàn TA 1400 Hình 5.2: Menu file Menu robotics: Nhập thơng số bảng DH để tính tốn vị trí robot, số thơng số khác Hình 5.3: Menu robotics Menu simulate: Dùng để mô Robot hàn TA 1400 Hình 5.4: Menu simulate Menu 3D-CAD: dùng khối hình học để vẽ kết cấu robot không gian chiều Hình 5.5:Menu 3D-CAD Menu View: xem kết cấu robot dạng khác Robot hàn TA 1400 Hình 5.6: Menu View Robot hàn TA 1400 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://www.panasonic.com/global/corporate/history/chronicle.h tml#section01 [2] https://www.panasonic.com/vn/corporate/profile/overview.html [3] https://www.hongky.com/ky-thuat-han-mig-mag? fbclid=IwAR1xxEEUOAI6VDXMFcNymAEhD7MFJhUZQX55jtsOwwJR0L3PqwokRptp48 [4] Tài liệu robot hàn panasonic http://www.hoathinh.com.vn/pictures/products/vr-g2series_13166791384689.pdf?fbclid=IwAR0jy0eFCefxwUEffBjbwNdqbooZPVfTreJQv6gXpM6gXzRwciRkGJEKSE ... Robot hàn TA 1400 Hình 4.1 : Khung tọa độ nối robot TA1 400 Dựa vào cấu trúc động học ta lập nên bảng D-H (Danavit _ Hartenberg ) sau: theta d alpha a K1 theta1 d1 90 a1 K2 theta2 0 a2 K3 theta3 90... lại vị trí: ±0.1mm BTL ROBOT Robot hàn TA 1400 + Khối lượng: 161 kg BTL ROBOT Robot hàn TA 1400 Hình 3.3: Thơng số phạm vi hoạt động TA 1400 [4] Robot hàn TA 1400 II.5 Ứng dụng công nghiệp Đối với... robot hàn TA 1400 Robot hàn TA 1400 bao gồm: + Một cấu robot công nghiệp BTL ROBOT Robot hàn TA 1400 + Nguồn hàn + Bình chứa khí (thường CO2) + Súng hàn Hình 3.2: Cấu tạo robot hàn TA 1400 II.4