Thiết kế, chế tạo Robot sơn tường tự động

Chúng có thể làm việc trong các môi trườngđộc hại như hàn, phun sơn, các nhà máy hạt nhân, hay lắp ráp các linh kiện điện tử tạo ra điện thoại, máy tính một công việc đòi hỏi sự tỉ mỉ, c

Chương 1

MỞ ĐẦU1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay, Robot học đã đạt được những thành tựu to lớn trong nền sản xuất côngnghiệp Những cánh tay robot có khả năng làm việc với tốc độ cao, chính xác và liêntục làm năng suất lao động tăng nhiều lần Chúng có thể làm việc trong các môi trườngđộc hại như hàn, phun sơn, các nhà máy hạt nhân, hay lắp ráp các linh kiện điện tử tạo

ra điện thoại, máy tính một công việc đòi hỏi sự tỉ mỉ, chính xác cao

Nếu trước kia con người chúng ta luôn luôn phải tự tay làm hết tất cả mọi việctrong quá trình lao động, sản xuất thì ngày nay mọi chuyện đã sang một trang hoàntoàn mới Những công nghệ với tính năng vượt trội được sử dụng rộng rãi trong tất cảcác nhà máy trên khắp cả nước Trong đó phải kể đến robot phun sơn là một loại robotđược nhiều doanh nghiệp tin tưởng chọn lựa để sản xuất trong dây chuyền sản xuấtcủa mình

Ưu điểm của robot sơn tường là nhờ tác dụng điều khiển lên xuống trong quátrình phun sơn tự động, chúng đã có thể giảm thiểu đi hàng chục công nhân đảm nhậnvai trò phun sơn như thông thường Bởi cách làm việc cũng như thói quen của mỗingười rất khác nhau nên nhiều khi sản phẩm làm ra không được đều tay Những conrobot phun sơn tự động đã khắc phục được nhược điểm đó Những con robot được càiđặt, gắn súng sơn có tốc độ được ấn định sẵn nên tốc độ của lượng sơn đi ra rất đều vànhanh khiến cho sản phẩm chúng ta nhận được có thể giống nhau hoàn toàn và xuấthiện vô cùng ít những lỗi kĩ thuật mà người thợ bình thường hay mắc phải Một conrobot cũng có thể được gắn nhiều súng sơn cùng một lúc khiến hiệu quả công việctăng lên gấp bội

Thực tiễn cho thấy các phương pháp lăn sơn và phun sơn hiện nay đều có nhượcđiểm gây hại môi trường, năng suất sơn không cao, tiềm ẩn nguy cơ tai nạn lao động,hao phí sơn do rơi rớt, quá trình vệ sinh sau thi công khá vất vả Thị trường đã có một

số mẫu máy lăn sơn và phun sơn song tính năng còn hạn chế, không thể áp dụng cho

nhà cao tầng Từ thực tiễn này, nhóm đã quyết định nghiên cứu thiết kế Robot sơntường tự động.

Vì những lý do thiết yếu nêu trên, nhóm em đã chọn đề tài :

“ Thiết kế, chế tạo Robot sơn tường tự động ”

1.2 Nội dung đề tài.

Robot sơn tường tự động là một đề tài đòi hỏi kiến thức tổng hợp ở nhiều lĩnhvực như : cơ khí thiết kế, thiết bị sơn, động lực học, mạch điện tử, vi điều khiển, môhình hóa, mô phỏng v…v Do đó, đòi hỏi cần sự cố gắng, quyết tâm nổ lực hết mình đểhoàn thành tốt đề tài

Các vấn đề chính của đề tài :

Tìm hiểu nghiên cứu về robot sơn tường tự động đã có

Tim hiều module phun cao áp sơn nước lên bề mặt tường

Thiết kế , chế tạo 1 robot kích thước 100cm x 80cm x 80 cm có khả năng sơn tường tựđộng

Điều khiển robot sơn tường tự động theo các chế độ : sơn thẳng, sơn ngang , sơn theochu trình lặp lại

1.3 Tìm hiểu về Robot phun sơn

Từ trước tới nay đa số các công việc đòi hỏi sự chính sác và tỉ mỉ thì người tađều làm thủ công là chính Tuy nhiên khi khoa học có những bước đột phá mới nhờvào sự sáng tạo không ngừng nghỉ từ con người thì khá nhiều công việc ấy đã trở nên

dễ dàng hơn nhờ sự giúp đỡ của các loại máy móc Trong các loại máy móc hiện đại

ấy không thể không nói tới loại robot phun sơn Đây là sản phẩm của thế kỉ mới vàđang được ứng dụng rộng rãi trong các công xưởng ở nước ta

Robot phun sơn còn có một tên gọi khác đó chính là thiết bị tự động điều khiểnloại súng phun sơn này Chúng có thiết kế gắn liền với buồng phun sơn tự động đểngười sử dụng có thể điều khiển hoạt động của chúng với một tốc độ ổn định và phunsơn một cách chính xác nhất

Robot này chính là một bộ máy đa năng, được tích hợp nhiều chức năng với nhaunhư súng phun, máy nén khí, quạt gió, máy chà, hay máy đánh bóng… Chính vì sựtích hợp này mà các nhà xưởng không cần phải thuê quá nhiều công nhân chuyên phun

sơn như trước kia, tiết kiệm khá nhiều chi phí trong hoạt động sản xuất của côngxưởng.

Nếu trước kia mỗi người công nhân làm việc lại có những cách làm khác nhau,nên sản phẩm làm ra đôi khi có lớp sơn không đồng đều nhau thì bây giờ đã có robotchuyên dụng xuất hiện để khắc phục nhược điểm đó của con người Các sản phẩmđược tạo ra bởi loại robot này có những lớp sơn đều nhau đến hoàn hảo và chất lượngcủa sản phẩm của đạt đến sự hoàn mĩ lớn nhất

Hơn nữa mỗi một bạn robot này lại có thể được gắn đồng thời nhiều súng phunsơn cùng lúc, nên hiệu suất lao động của công xưởng lại càng tăng lên Khiến chochúng trở thành sản phẩm được các công xưởng đầu tư rất nhiều hiện nay

Chương 2 TỔNG QUAN2.1 Lịch sử phát triển của máy phun sơn tự động.

Vì vấn đề nhu cầu an toàn lao động và tiết kiệm thời gian lẫn chi phí nên nhưngrobot sơn tự động đã ra đời nhằm giúp ít con người trong quá trình sơn :

Hình 2.1 : Sự phát triển của ngành sơn trong xây dựng

Robot sơn tườnghiện đại

Robot sơn tường bằng tayRobot sơn tường tự động

Sơn tường bằng phụ kiệnSơn tường thủ công

2.2 Tình hình phát triển ở nước ngoài.

2.2.1 Tại nhật bản có robot phun sơn tự động Yaskawa MH165-100

Robot phun sơn tự động yaskawa MH165-100 linh hoạt nhanh, linh hoạt vàmạnh mẽ vì nó có thể giải quyết được trọng tải nặng lên đến 100 kg Đây là một robot

có sáu trục, sàn làm việc lớn vì đạt được 4.091 mm theo chiều dọc, và 3.010 mm theochiều ngang Tốc độ trục nhanh, giúp giảm thời gian chu kỳ và tăng tổng sản lượng sảnxuất Nhìn chung, robot phun sơn tự động Yaskawa MH165-100 rất gọn, giúp nó đạtđược vào không gian chật hẹp, khi cần thiết

Robot phun sơn tự động Yaskawa MH165-100 kết hợp với bộ điều khiển DX100mạnh mẽ cung cấp các kết nối internet nhanh và có thể loại bỏ nhu cầu về PLC hoặcHMI tốn kém Bộ điều khiển này có nhiều điều khiển robot phun sơn tự động YaskawaMH165-100 hỗ trợ tối đa 8 robot / 72 trục

Hình 2.2 : Robot phun sơn tự động Yaskawa MH165-100

Hình ảnh chi tiết của Robot phun sơn tự động Yaskawa MH165-100.

Hình 2.3 : Chi tiết Yaskawa MH165-100 2.2.2 Tại Trung Quốc có robot ARM robot spray paint machine (JX2050-A)

Robot ARM sử dụng hệ thống cung cấp quay vòng, Spaying và hệ thống điềukhiển và hệ thống cung cấp dầu

Được sử dụng súng phun tự động ASAHI-AGB40 của Nhật Bản.Display Panel

có thể được dịch bằng tiếng Anh hoặc theo ngôn ngữ yêu cầu của bạn

Action Radius = 2050mm, Tốc độ tối đa = 2500mm / s

Chuyển động theo 6 trục tự do

Sử dụng được các loại sơn UV/ PU/ PE/ AC và sơn nước

Tốc độ tối đa 2.0M/S

Hình 2.4 : robot ARM robot spray paint machine (JX2050-A).

2.2.3 Tại Singapore đã chế tạo ra Robot ELID-NTU Otobot phun sơn tự động.

Một hệ thống robot sáng tạo có thể làm sạch các tòa nhà bên ngoài sử dụng vòiphun nước hoặc cho sơn mới đã sẵn sàng để phục vụ khách hàng ở Singapore Nóđược đồng phát triển bởi các nhà tiên phong trong lĩnh vực điều khiển tự động và các

hệ thống không tiếp xúc sinh trắc học ELID Technology International và Đại học Côngnghệ Nanyang, Singapore (NTU Singapore), đứng thứ 4 trên toàn cầu về Kỹ thuật vàCông nghệ trong các Đại học Thế giới lần đầu tiên của Quacquarelli Symonds (QS)theo Chủ đề 2017

Đặt tên OutoBot, tự động hóa đang chờ cấp bằng sáng chế này được xây dựng tạiđịa phương và sẽ cải thiện năng suất trong khi vẫn tăng cường an toàn nơi làm việc

Nó chỉ cần một nửa số nhân lực để chạy và có thể làm việc lâu hơn so với phươngpháp thủ công

Đối với việc giặt hoặc sơn bề mặt của tòa nhà, thường có một nhóm gồm 5 ngườihai người trên mặt đất và trên mái nhà, với ba người làm sạch hoặc vẽ trên tàu

gondola Thay vào đó, Outobot đòi hỏi chỉ có hai công nhân - một người điều hànhtrên mặt đất và một là một nhân viên an toàn.

Nó có một cánh tay robot được trang bị một máy ảnh và một vòi phun có thể bắnphun nước cao áp để làm sạch bề mặt hoặc phun sơn Không có hoạ sĩ hoặc chất tẩyrửa được yêu cầu phải nằm trên gondola được xây dựng đặc biệt của hệ thống

Hình 2.5 : ELID-NTU Outobot phun sơn một bức tường

Sự đổi mới đầu tiên của ELID trong tự động hoá tự động đã được dự kiến để đápứng yêu cầu của Ban Phát triển Nhà ở (Housing & Development Board - HDB) để tựđộng hóa việc sơn các mặt tiền xây dựng bên ngoài của HDB để tăng cường an toàncho người lao động và tăng năng suất

Giám đốc công nghệ của ELID Technology International, ông Dennis Lim, ngườiđầu tiên đưa ra ý tưởng về hệ thống robot, nói rằng nó sẽ giải quyết vấn đề năng suấtcho việc sơn các tòa nhà phù hợp với tầm nhìn của Smart Nation của Singapore Ông Lim giải thích: "Với đội ngũ lao động già nua của Singapore, chúng ta cầnphải tìm cách để cho phép nhân viên của chúng tôi tiếp tục góp phần mặc dù đã cónhững năm tháng phát triển "Sử dụng robot mới của chúng tôi, chúng tôi đã chỉ rarằng một công việc đòi hỏi nhiều lao động có thể chuyển đổi thành một công việc màmột người lao động lớn tuổi có thể dễ dàng thực hiện, đồng thời giảm được nguy cơ

phải làm việc ở độ cao", ông Lim nói Giáo sư Chen I-Ming, Giám đốc Trung tâmnghiên cứu robot của NTU đã cùng nhau hướng dẫn phát triển OutoBot, cho biết dự ánnày là một ví dụ về cách thức mà trường đại học sử dụng chuyên môn kỹ thuật để nângcao năng suất, đồng thời tăng cường an toàn cho người lao động "Mục đích của chúngtôi là làm sạch và sơn các tòa nhà cao tầng dễ dàng hơn, an toàn hơn và tiết kiệm chiphí hơn", Giáo sư Chen, giảng viên tại Trường Kỹ thuật Cơ khí và Không gian Vũtrường của NTU giải thích "Bằng cách sử dụng sơn phun trên sơn lăn thông thường,robot của chúng tôi cũng chính xác hơn và hiệu quả hơn, giảm thiểu chất thải và tiếtkiệm sơn."

2.2.4 PictoBot: Robot để phun sơn tường và trần cao

PictoBot, do các nhà khoa học của Trung tâm nghiên cứu robot của Đại học Côngnghệ Nanyang, phát minh ra, có thể phun sơn nội thất cao hơn 25% so với con người

Ví dụ, một bức tường 90 m 2 thường mất hơn 90 phút để hai người đàn ông phunsơn Tuy nhiên, PictoBot, nặng 1,5 tấn khi nạp đầy đủ sơn và 12 pin, có thể làm nhưvậy trong vòng một giờ

Sử dụng máy quét quang học và máy quét laze, nó có thể tự động quét môitrường xung quanh và điều hướng các bức tường lên đến 10m với cánh tay

Hình 2.6 : Robot Pictobot 2.3 Tình hình phát triển ở nước ta hiện nay

Có rất nhiều người có ý tưởng từ giảm thiểu sức lao động, giảm thời gian làmviệc, hay là tăng mức an toàn lao động trong công việc, họ cũng đã nghiên cứu và chếtạo ra những con robot sơn tường giúp đỡ cho việc sơn nhanh và đẹp hơn

ứu và chế tạo ra những con robot sơn tường giúp đỡ cho việc sơn nhanh và đẹp hơn

2.3.1 Lê Trung Minh Quân , 17 tuổi chế tạo ra robot sơn tường năm 2006

Robot sơn tường tự động do Lê Trung Minh Quân chế tạo đã nhận được giải đặcbiệt của Hội thi Sáng tạo toàn quốc vào tháng 9-2006 do Liên hiệp Các Hội khoa học

kỹ thuật Việt Nam, Quỹ Vifotec phối hợp với Bộ KH-CN và Trung ương Đoàn tổ chức

đã được Tổ chức Sở hữu Trí tuệ tuệ

Robot của Quân gồm ba bộ phận chủ yếu: phần tự động hóa gồm PLC, bộ biếntần và các mạch điều khiển được để trong tủ; phần cơ khí và thiết bị phụ gồm đườngray, máy khí nén, bơm trợ lực, thùng sơn

Khi vận hành robot, người điều khiển chỉ cần nhấn nút lập trình những thông sốcủa bức tường cần sơn, robot sẽ tự động hoàn thành công việc Khi pit-tông đẩy ra,công tắc hành trình sẽ cảm nhận được lúc nào robot chạm tường để mở van và bắt đầusơn Robot phun sơn theo hình zigzag và độ mịn khá cao Để giải quyết vấn đề độ mịncủa sơn, Quân đã thiết kế bộ phận lọc trong thùng sơn Ngoài ra, Quân trang bị thêmmáy đánh sơn không tạo lắng, bơm trợ lực để phun sơn mịn

Hình 2.7 : Robot sơn tường của Lê Trung Minh Quân 2.3.2 Máy sơn nhà cao tầng tự động của sinh viên Vương Tất Quang ĐH Bách Khoa Hà Nội

Với mục đích thiết kế mô hình máy sơn tường thu gọn áp dụng cho mô hìnhtường phẳng 1500x2300mm, nhóm 5 sinh viên Viện Cơ khí, Đại học Bách Khoa HàNội đã chế tạo thành công máy sơn nhà cao tầng tự động

Hình 2.8 : Sản phẩm máy sơn nhà cao tầng tự động

Kết cấu của máy gồm khung mang con lăn sơn di chuyển dọc theo chiều cao củatường bằng động cơ nối với thang cuốn Khung sơn được đảm bảo tiếp xúc với bề mặttường bằng hệ thống dây cáp dẫn hướng duy trì lực ép lên tường, đảm bảo chất lượnglớp sơn bề mặt tường Khung sơn được di chuyển theo chiều ngang của tường bằng haiđộng cơ giảm tốc DC dẫn động qua bộ truyền xích đến bánh xe di chuyển trong hệthống ray dẫn hướng đặt ở đỉnh và chân tường

Sơn được cấp từ dưới đất qua một bơm piton dẫn đến khung sơn và phun vào conlăn sơn Hệ thống di chuyển cũng như điều chỉnh tốc độ sơn được điều khiển bởingười thi công, kết hợp với các công tắc hành trình đặt ở đỉnh tường và chân tường

Dựa vào các tính toán và thiết kế mô hình sản phẩm bằng phần mềm, nhóm đãtiến hành chế tạo phiên bản đầu tiên của máy sơn Thử nghiệm thực tế cho thấy bề mặtsơn đều, tốc độ nhanh 2m2/phút Cao hơn năng suất của người sơn thường rất nhiều

2.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiển

Thay thế con người trong việc sơn những nơi cao, đảm bảo an toàn lao động và

mỹ thuật trong sơn tường

Giúp tăng năng suất sơn, đỡ hao phí do sơn rơi vãi và không mất thêm quá trình

vệ sinh do sơn rơi vãi

2.5 Kết quả dự kiến đạt được

Chế tạo thành công được robot sơn tường tự động

Tính toán được lợi ích tối đa nhất mà robot sơn tự động đem lại

2.6 Một số linh kiện sử dụng trong đề tài.

2.6.1 Mạch vi điều khiển Arduino UNO R3.

Hình 2.9 : Nguyên lý hoạt động Các thông số kỹ thuật của Arduino R3 :

Chip điều khiển chính: ATmega328

Chip nạp và giao tiếp UART: ATmega16U2

Nguồn nuôi mạch: 5VDC từ cổng USB hoặc nguồn ngoài cắm từ giắc tròn DC (khuyên dùng 7-9VDC để đảm bảo mạch hoạt động tốt Nếu bạn cắm 12V thì IC ổn áprất dễ chết và gây hư hỏng mạch)

Số chân Digital: 14 (hỗ trợ 6 chân PWM)

Số chân Analog: 6

Dòng ra tối đa trên GPIO: 40mA

Dòng ra tối đa trên chân cấp nguồn 3.3VDC: 150 mA

Dung lượng bộ nhớ Flash: 32 KB, 0.5 KB used by bootloader

SRAM: 2 KB

EEPROM: 1 KB

Tốc độ thạch anh: 16 MHz

2.6.2 Mạch điều khiển động cơ bước A4988.

Hình 2.10 : Mạch điều khiển động cơ A4988.

Thông số kỹ thuật:

Công suất ngõ ra lên tới 35V, dòng đỉnh 2A

Có 5 chế độ: full bước, 1/2 bước, 1/4 bước, 1/8 bước, 1/16 bước

Điểu chỉnh dòng ra bằng triết áp, nằm bên trên Current Limit = VREF × 2.5

Tự động ngắt điện khi quá nhiệt

Cách sử dụng :

Lựa chọn chế độ full hay 1/2 hay 1/4 sẽ được thông qua 3 pin MS1 MS2 MS3 Mình thường nối thẳng 3 pin này với công tắc bit 3p để dễ thiết lập từ trên phần cứng Lưu ý là nếu thả nổi 3 pin này tức là mode full step

Bật tắt động cơ thì thông qua pin ENABLE, mức LOW là bật module, mức HIGH là tắt module

Điều khiển chiều quay của động cơ thông qua pin DIR

Điều khiển bước của động cơ thông qua pin STEP, mỗi xung là tương ứng với 1 bước ( hoặc vi bước)

Hai chân Sleep với Reset luôn nối với nhau

Hình 2.11 : Động cơ bước 6 dây.

Nguyên lý hoạt động của động cơ bước

Động cơ bước là động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dướidạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc cácchuyển động của rotor có khả năng cố định rotor vào các vị trí cần thiết Về cấu tạo,động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: động cơ một chiềukhông tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ

Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bướcnên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học Chúng làm việc nhờ các bộ chuyểnmạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định

Tổng số góc quay của rotor tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay

và tốc độ quay của rotor phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi

2.6.4 Động cơ DC

Cấu tạo: Động cơ DC gồm có roto, starto, hệ thống chổi quét và các vành

khuyên Starto được cấu tạo là nam châm vĩnh cửu, có hai cực nam và cực bắc được đặt đối diện nhau nhằm để tạo ra từ trường Roto được cấu tạo từ các lá thép kỹ thuật

có các rãnh để đặt các cuộn dây vào, điện áp DC được cung cấp vào cuộn dây nhờ vào

hệ thống chổi quét và vành khuyên

Việc lựa chọn động cơ căn cứ vào các tiêu chí tốc độ, khả năng chịu tải, độ hãm,dòng, áp

Hình 2.12 : Động cơ DC Nguyên lý hoạt động :

Stator của động cơ điện một chiều thường là một hay nhiều cặp nam châm vĩnhcửu, hay nam châm điện, rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện mộtchiều, một phần quan trọng khác của động cơ điện một chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó

có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục.Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổgóp

Hình 2.13 : Nguyên lý hoạt động của động cơ DC.

Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển độngquay

Pha 2: Rotor tiếp tục quay

Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor cùngdấu, trở lại pha 1

Các phương pháp điều khiển động cơ.

Phương pháp điều chỉnh độ rộng xung PWM:

Phương pháp điều chỉnh độ rộng PWM là phương pháp điều chỉnh điện áp rađộng cơ DC hay nói cách khác là phương pháp điều chỉnh dựa trên sự thay đổi độ rộngcủa chuỗi xung vuông dẫn đến sự thay đổi điện áp ra

Hình 2.14 : Đồ thị dạng xung điều chỉnh PWM.

Nguyên lý của PWM.

Đây là phương pháp được thực hiện theo nguyên tắc đóng ngắt nguồn cho tải mộtcách có chu kì theo luật điều chỉnh thời gian đóng ngắt

a)b)a)

Mạch nguyên lý điều chỉnh độ rộng xung.b) Biểu đồ xung

Hình 2.15 : Nguyên lý điều chỉnh độ rộng xung.

Trong khoảng thời gian 0 – t0 ta kích mức cao cho U1 mở, toàn bộ điện áp nguồn

Ud được đưa ra động cơ DC Còn trong khoảng thời gian t0 - T ngừng kích mức caocho U1, ngắt nguồn cung cấp cho động cơ DC Với t0 thay đổi từ 0 cho đến T ta sẽcung cấp toàn bộ, một phần hay khóa hoàn toàn điện áp cung cấp cho tải

Công thức tính giá trị trung bình của điện áp ra tải :

Gọi t1 là thời gian xung ở sườn dương (khóa mở) còn T là thời gian của cả sườn

âm và dương, Umax là điện áp nguồn cung cấp cho tải

với là hệ số điều chỉnh và được tính bằng % tức là PWM

Như vậy, trên hình đồ thị dạng điều chế xung

Điện áp trung bình trên tải sẽ là :

A: Bánh răng bị động B: Bánh răng chủ động.

Hình 2.16 : Nguyên lý truyền động của hộp giảm tốc.

Cấu tạo hộp giảm tốc gồm các cặp bánh răng lớn nhỏ ăn khớp với nhau Thôngqua động tác truyền chuyển động giữa các cặp bánh răng, tốc độ cuối cùng mà hộpgiảm tốc cấp cho bộ phận làm việc của máy khác biệt so với tốc độ ban đầu của động

cơ khi đưa vào hộp giảm tốc Sự khác biệt đó phụ thuộc vào tỉ số truyền giữa các cặpbánh răng ăn khớp với nhau được chứa bên trong hộp giảm tốc Công thức tính tỉ sốtruyền:

dụng nhiều trong các robot máy công cụ, các thiết bị y khoa, các thiết bị ôtô, các máybán hàng nhỏ, và các máy quét…

2.6.5 Máy phun sơn cầm tay Zento.

Hình 2.17 : Máy phun sơn cầm tay Zento Thông số kỹ thuật :

Trọng lượng motor 1.9Kg, Trọn bộ: 2.3 Kg

Nguồn điện sử dụng 220V-230Vac, 50/60Hz

Công suất 650W, công suất phun 105W

Tốc độ motor: 32000 vòng/phút, độ nhớt tối đa 130 DIN - giây

Dung tích bình chứa sơn 800ml

Ống nối dài 1.5m, Dây điện dài: 2.5m

Chế độ phun sơn : có 3 chế độ phun gồm (dọc, ngang, chéo).

Hình 2.18 : Các chế độ phun Lưu ý :

Máy phun sơn cầm tay Zento PZ2018 có thể sử dụng được với nhiều loại sơn:sơn dầu, sơn nước, sơn chống thấm, chất bảo quản gỗ, dầu Tuy nhiên, có một sốnguyên vật liệu không thể phun sơn, vì vậy tốt nhất hãy hỏi ý kiến những người bánsản phẩm hoặc các chuyên gia về xây dựng để đảm bảo an toàn sử dụng

Sơn, dung môi, dầu, chất bảo quản có thể gây hại nếu hít phải Một số trườnghợp có thể gây buồn nôn nặng, ngất xỉu hoặc ngộ độc Do đó, cách phòng ngừa làngười dùng nên sử dụng một hoặc hai mặt nạ (khẩu trang chuyên dụng), đeo kính bảo

vệ mắt Nếu có thể, hãy mặc quần áo bảo hộ theo tiêu chuẩn an toàn lao động

Khi cho sơn vào bình chứa của Zento PZ2018, nhất thiết phải lưu ý dung tích củabình chứa Các bạn không nên đổ quá đầy

Độ nhớt là một thuật ngữ được sử dụng để cho biết chất lỏng loãng hay đặc Phađúng độ nhớt của sơn là việc rất quan trọng, quyết định kết quả sản phẩm sau khi phunsơn có đảm bảo đẹp, đều màu và màu sơn, độ dày sơn trên sản phẩm có đồng đều haykhông

Các nguyên liệu lỏng như nước thì độ nhớt được xem là thấp Trong khi nếu đậmđặc như sơn latex nội thất thì độ nhớt được cho là cao Máy phun sơn cầm tay ZentoPZ2018 có lực khí cực mạnh, có thể phun bất kỳ loại nguyên liệu nào cho dù độ nhớtthấp hay cao

2.6.6 Nguồn tổ ông 12V 20A

Hình 2.19 : Nguồn tổ ông 12V 20A

Nguồn tổ ong là cách ngọi khác của nguồn xung Cái tên nguồn tổ ong bắt nguồn

từ hình dạng các lỗ thông hơi thoát nhiệt của bộ nguồn xung được đục lỗ lục giácgiống với cấu tạo của tổ ong nên dân gian gọi vậy cho thân thuộc dễ nhớ

Nguồn xung là bộ nguồn có tác dụng biến đổi từ nguồn điện xoay chiều sangnguồn điện một chiều bằng chế độ dao động xung tạo bằng mạch điện tử kết hợp vớimột biến áp xung

Hình 2.20 : Sơ đồ khối nguồn tổ ông

2.6.7 Modul relay 5V, 2 kênh.

Hình 2.21 : Modul relay 5V, 2 kênh.

Module 2 relay 5V với opto cách ly kích H/L với opto cách ly nhỏ gọn, có opto

và transistor cách ly giúp cho việc sử dụng trở nên an toàn với board mạch chính,mạch được sử dụng để đóng ngắt nguồn điện công suất cao AC hoặc DC, có thể chọnđóng khi kích mức cao hoặc mức thấp bằng Jumper Module 2 Relay kích H/L (5VDC)

sử dụng nguồn 5VDC để nuôi mạch, tín hiệu kích có thể tùy chọn kích mức cao (High

- 5VDC) hoặc mức thấp (Low - 0VDC) qua Jumper trên mỗi relay Thích hợp cho cácthiết bị sử dụng mức tín hiệu 5VDC như Vi điều khiển,

Thông số kỹ thuật:

Điện áp nuôi mạch: 5VDC

Dòng tiêu thụ: khoảng 200mA/1Relay

Tín hiệu kích: High (5VDC) hoặc Low (0VDC) chọn bằng Jumper

Relay trên mạch:

Nguồn nuôi: 5VDC

Tiếp điểm đóng ngắt max: 250VAC-10A hoặc 30VDC-10A

Kích thước: 52 (L) * 41(W) * 19 (H) mm

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung thưc hiện.

Thời gian thực hiện đề tài từ tháng 2 đến tháng 5 năm 2018

Tính toán thiết kế các chi tiết trên máy dựa trên mô hình 3D ( thiết kế trên phầnmềm solidwroks), xuất ra bản vẽ cụ thể của từng chi tiết, đồng thời đảm bảo khả nănglàm việc tốt không va chạm, mối nối chắc chắn, đúng yêu cầu đặt ra

Chế tạo các chi tiết của thiết bị

Lắp ráp các chi tiết tạo thành robot

Thiết kế mạch điều khiển

Thiết lập giải thuật điều khiển robot sơn tường tự động

Lập trình điều khiển robot sơn tường tự động

Vận hành khảo nghiệm robot sơn tường tự động

3.2 Phương pháp và phương tiện nghiên cứu

3.2.1 Về phương pháp nghiên cứu :

Tìm hiểu các tài liệu luận văn tốt nghiệp trên thư viện trường ĐH Nông Lâm TP

3.2.2 Về phương tiện nghiên cứu

Tính toán thiết kế các chi tiết trên máy dựa trên mô hình 3D ( thiết kế trên phầnmềm solidwroks), xuất ra bản vẽ cụ thể của từng chi tiết, đồng thời đảm bảo khả nănglàm việc tốt không va chạm, mối nối chắc chắn, đúng yêu cầu đặt ra

Các trang thiết bị mua ở bên ngoài và một phần hổ trợ của giáo viên hướng dẫn.Tìm hiểu module phun cao áp sơn nước , từ đó kết hợp với robot tự động

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN4.1 Sơ đồ cấu tạo robot sơn tường tự động

Hình 4.1: Sơ đồ cấu tạo robot sơn tường tự động 1: Bánh xe đế 2: Khung robot 3: Động cơ trục Z 4: Thanh trượt trục Z 5:Thanh trượt trục Y 6: Động cơ trục Y 7: Động cơ trục X 8: Trục vít me 9: Thanh trượt trục X 10: Con trượt vuông 11: Con lăn tròn 12: Mica 13: Bạc đạn đở trục vít

me 14: Bình chứa sơn 0.8L 15: Máy tạo khí 16: Động cơ DC.

4.2 Nguyên lý hoạt động của robot sơn tường tự động.

Nguyên lý hoạt động theo hướng zíc zắc (hình 4.1): Bước đầu tiên đổ 8.0L sơn

lỏng vào bình chứa sơn (14) Sau đó ta nạp code điều khiển theo hình zíc zắc vào mạchđiều khiển arduino Tiếp theo cấp điện 220V thông qua nguồn tổ ông 12V 20A hạdòng điện xuống 12V cấp vào động cơ bước , máy tạo khí (15), động cơ DC (16) Sau

10 7

1

13 12

11 9

8

6 5 4 3 2

15

14

16

khi đã cấp nguồn cho động cơ và mạch điều khiển thì máy tạo khí và động cơ trục Z(3) hoạt động, sơn phun ra và động cơ trục Z (3) quay Kết thúc chu trình động cơ trục

Z (3) chuyển sang động cơ trục Y (6) quay thông qua khớp nối mềm giữa động cơ vàtrục vít me (8) di chuyển bộ phận gắn tay sơn đi theo phương Y Kết thúc chu trìnhđộng cơ trục Y (6) chuyển sang động cơ trục X (7) quay thông qua khớp nối mềm giữađộng cơ và trục vít me (8) di chuyển tay sơn đi theo phương X Chu trình lặp lại chođến khi sơn xong phần tường có diện tích 30cm x 40cm theo lập trình của code điềukhiển, động cơ bước và máy tạo khí ngừng hoạt động, chuyển sang động cơ DC (16)quay ,thông qua bộ truyền xích nối với trục bánh xe đế đưa robot đi đến phần tườngtiếp theo rồi lặp lại trình tự như trên

Nguyên lý hoạt động theo hướng hình xoắn ốc (hình 4.1) : Tương tự hình zíc

zắc Sử dụng code điều khiển theo hình xoắn ốc

4.3 Tính toán , chế tạo máy sơn tường tự động.

4.3.1 Thiết kế bộ phần dịch chuyển theo phương X

Tính toán, chọn cơ cấu vít me đai ốc và động cơ bước theo trục X

Các thông số đầu vào:

Chọn vít-me có bước ren p B= 2 mm, đường kính d = 8mm

Vận tốc lớn nhất của tay phun sơn v max = 16 mm/s

9 8

7 6 5

4 3

2

1

Hệ số ma sát trượt giữa thép và gang ta chọn μ = 0.12.

Gia tốc trọng trường g = 10 m/s2

Khối lượng tay phun sơn và bình sơn M = 1.3 kg

Tỉ số truyền i = 1 (do chọn phương án động cơ nối trực tiếp với vít-me không

qua hộp giảm tốc)

Mối liên hệ giữa vận tốc góc (rad/s), số vòng quay ( và vận tốc của khâuchuyển động tịnh tiến như sau:

(1)Trong đó: – bước ren

– số mối ren vít

Từ (1) => = = 480

Tính toán công suất động cơ:

P= T * n / (9,55*106) (2)Trong đó : T : Mô men xoắn của trục

P= 1650.480 / (9,55 106)=0.082 kW = 82W

=> Công suất của động cơ trục X phải lớn hơn 82W

4.3.2 Thiết kế bộ phận dịch chuyển theo phương Y

Cấu tạo :

Hình 4.3: Bộ phận dịch chuyển theo phương Y.

8 7

6 5

4 3

2

1

1: Khung trục Y 2: Trục vít me trục Y 3: Mâm đở trục X 4: Con lăn tròn 5: Bạc đạn đở trục Y 6: Khớp nối mềm 7: Động cơ trục Y 8: Mica cố định.

Tính toán, chọn cơ cấu vít me đai ốc và động cơ bước theo trục Y

Các thông số đầu vào:

Chọn vít-me có bước ren p B= 2 mm, đường kính d = 8mm

Vận tốc lớn nhất của tay phun sơn v max = 16 mm/s

Hệ số ma sát trượt giữa thép và gang ta chọn μ = 0.12

Gia tốc trọng trường g = 10 m/s2

Khối lượng tay phun sơn và bình sơn M = 1.3 kg

Tỉ số truyền i = 1 (do chọn phương án động cơ nối trực tiếp với vít-me không

qua hộp giảm tốc)

Mối liên hệ giữa vận tốc góc (rad/s), số vòng quay ( và vận tốc của khâuchuyển động tịnh tiến như sau:

(1)Trong đó: – bước ren

– số mối ren vít

Từ (1) => = = 480

Tính toán công suất động cơ:

P= T * n / (9,55*106) (2)Trong đó : T : Mô men xoắn của trục

P= 2100.480 / (9,55 106)=0,105 kW = 105W

=> Công suất của động cơ trục X phải lớn hơn 105W