Đánh giá độ chính xác lặp của rôbốt pegasus

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội Luận văn thạc sỹ khoa học Ngành: công nghệ khí đánh giá độ xác lặp rôbôt pegasus đỗ anh tuấn Hà nội 2006 -1- Mở đầu Ngày rôbôt công nghiệp đà đợc sử dụng rộng rÃi sản xuất, nghiên cứu khoa học đời sống hàng ngày Đó mắt xích thiếu đợc hệ thống sản xuất tự động, đặc biệt hệ thống sản xuất linh hoạt hệ thống sản xuất tích hợp Sự phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật với việc áp dụng thành tựu khoa học kỹ thuật vào sản xuất làm cho rôbôt ngày khéo léo thông minh Rôbôt đợc coi sản phẩm điển hình ngành kỹ thuật mới: - điện tử ( Mechatronics ) Rôbôt công nghiệp đà đợc nhập vào nớc ta ngày nhiều với mục đích thay dần ngời lao động môi trờng độc hại Việc đánh giá chất lợng rôbôt nhập nh trình sử dụng cần thiết, nhiên nớc ta thiếu cha có thiết bị để đánh giá chất lợng rôbôt công nghiệp Để đánh giá đợc chất lợng rôbôt công nghiệp, trớc hết ta phải dựa vào tiêu chuẩn kỹ thuật nhà sản xuất cung cấp rôbôt đợc xuất xởng Mỗi loại rôbôt có nhiều thông số kỹ thuật nh: - Số bậc tự (DOF) - Độ xác lặp - Sai số định hớng - Tốc độ chuyển động tịnh tiến - Tốc độ chuyển động quay - Không gian làm việc - Tải trọng cực đại Một tiêu kỹ thuật quan trọng rôbôt độ xác lặp Độ xác lặp cao, khả ứng dụng rôbôt lớn, đặc -2- biệt công việc đòi hỏi độ xác cao nh lắp ráp, kiểm tra chất lợng sản phẩm, gia công xác, hàn linh kiện vi mạch Rôbôt thờng có hai loại sai số sai số định vị sai số định hớng Sai số định vị sai số vị trí rôbôt theo ba phơng X, Y, Z Sai số định hớng sai số góc quay rôbôt theo ba trục OX, OY, OZ Các sai số thông thờng phụ thuộc nhiều vào kết cấu rôbôt Việc bố trí cảm biến để xác định đợc sai số rôbôt vấn đề khó khăn có cảm biến đo sai số góc định hớng rôbôt, toàn sai số đợc xác định thông qua cảm biến vị trí Phơng pháp sử dụng phơng pháp dùng khối hộp lập phơng làm mẫu đo so sánh với âm hệ toạ độ cố định gắn không gian làm việc rôbôt Sai số xuất trình rôbôt định vị mẫu đến vị trí xác định trớc hệ toạ độ điểm cuối rôbôt không gian làm việc bị thay đổi Vị trí khèi hép t−¬ng øng víi bËc tù (DOF), nh để xác định đợc thông số cần cảm biến vị trí Mỗi cảm biến vị trí cho ta giá trị khoảng cách từ điểm cố định hệ toạ độ so sánh đến hệ toạ độ điểm cuối rôbôt Mục đích từ sai số vị trí cảm biến thu nhận đợc ta xác định đợc sai số định vị sai số định hớng rôbôt Mục đích nghiên cứu đánh giá độ xác lặp rôbôt Pegasus, so sánh với kết nhà sản xuất đa giải pháp nâng cao độ xác lặp Tạo khả nghiên cứu, triển khai ứng dụng, dây chuyền tự động hoá ứng dụng rôbôt Pegasus Nội dung chủ yếu đề tài cần giải quyết: - Tìm hiểu động lực học điều khiển rôbôt Pegasus - Tìm hiểu phơng pháp đánh giá độ xác lặp hệ thống đo - Đánh giá độ xác lặp rôbôt Pegasus thực nghiệm -3- Chơng I: Tỉng quan vỊ R«b«t C«ng NghiƯp 1.1 Tỉng quan vỊ lịch sử phát triển Rôbôt công nghiệp (IR) 1.1.1 Tình hình giới Rôbôt công nghiệp Hơn nửa kỷ (từ năm 50) có mặt sản suất, Rôbôt công nghiệp đà có lịch sử phát triển hấp dẫn Từ năm 1960 xuất máy vi tính, Rôbôt công nghiệp đà tiếp thu đợc thành tựu Cao trào phát triển vào năm 70 đánh dấu mốc hội nghị quốc tế lần thứ thiết kế chế tạo ứng dụng rôbôt công nghiệpChicago năm 1972 Sau lại lắng dần xuống, sau khủng hoảng dầu mỏ năm 1975 để rút kinh nghiệm áp dụng vào chỗ phát huy hiệu cao Đến năm 80 xuất nhu cầu hình thành hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System) mà rôbôt nh phận cấu thành FMS Nhu cầu kích thích bớc phát triển rôbôt công nghiệp Trong năm 90 rôbôt công nghiệp có bớc phát triển theo hớng đồng hệ thống sở vận dụng thành tựu thông tin ứng dụng 1.1.2 Lịch sử phát triển Rôbôt công nghiệp Việt Nam Tình hình tiếp cận rôbôt công nghiệp Việt Nam tơng đối muộn Trớc năm 1990 hầu nh nớc hoàn toàn cha du nhập kỹ thuật rôbôt, chí cha nhận đợc nhiều thông tin kỹ thuật lĩnh vực Tuy vậy, với mục tiêu chủ yếu tiếp cận kỹ thuật mẻ này, nớc đà triển khai đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nớc: Đề tài 58.01.03 giai đoạn 81 85 đề tài 52B.03.01 giai đoạn 86-89 Kết nghiên cứu đề tài đáp ứng đợc yêu cầu tiếp cận mà có ứng dụng ban đầu kỹ thuật bảo hộ lao động phục vụ công tác đào tạo cán kỹ thuật nớc ta Sau năm 1990 ngành công nghiệp ta bắt đầu đổi mới, nhiều sở đà đà nhập ngoại thiết bị mới, đặc biệt số sở liên doanh đà nhập -4- ngoại nhiều rôbôt phục vụ cho nhiều công việc nh: tháo lắp dụng cụ cho trung tâm gia công, lắp ráp linh kiện điện tử, tháo sản phẩm máy ép nhựa tự động, hàn vỏ xe, phun phủ bề mặt v v Tuy nhiên có số sở nớc lúc mua dây truyền đà không nhập rôbôt có danh mục thiết bị dây truyền chào hàng, có số sở đà nhận nhu cầu phải có rôbôt đảm bảo đợc chất lợng sản phẩm dây truyền nh thiết kế Vì đà xuất nhu cầu bổ sung rôbôt Một bớc ngặt trọng đại ngành rôbôt Việt Nam từ tháng năm 1998 Nhà máy Rorze Rôbôtech đà bớc vào hoạt động khu công nghiệp Nomura Hải Phòng Đây nhà máy Việt Nam chế tạo lắp ráp rôbôt Đó loại rôbôt có cấu trúc đơn giản nhng xác dùng sản xuất chất bán dẫn Nhà máy Rorze Rôbôtech có vốn đầu t 46 triệu đô la Mỹ Nhật Bản đầu t Cho đến nay, trờng Đại học Bách khoa Hà Nội đà nghiên cứu tính toán thiết kế kiểu rôbôt mới, ký hiệu rôbôt RP Rôbôt RP thuộc loại rôbôt sinh, rôbôt dùng cấu Pantograph với hai trợt dẫn động làm môđun chủ yếu cấu tay máy Ngoài trờng chế tạo hai mẫu: Rôbôt RPS 406 dïng ®Ĩ phun men, cã hƯ trun dÉn thủ lùc với bậc tự rôbôt RPS 4102 dùng công nghệ bề mặt, có bậc tự do, động điện chiều động bớc Không thiết kế chế tạo rôbôt nói mà trờng Đại học Bách khoa Hà Nội nghiên cứu, xây dựng thành công thuật toán để xây dựng chơng trình tính toán điều khiển rôbôt, xây dựng phơng pháp tự động thiết lập giải toán động học sở dùng MATLAB Trong trình thiết kế, chế tạo rôbôt, trờng Đại học Bách khoa Hà Nội đà tiến hành xây dựng th viện mô hình động rôbôt máy tính Các rôbôt đợc thiết kế theo thông số kỹ thuật sở sản xuất, -5- mà đợc mô hoạt hình chơng trình điều khiển chúng Với chơng trình tìm hiểu, học tập, khảo sát loại rôbôt tiếng giới trình diễn, giới thiệu với khách hàng hoạt động rôbôt ®−ỵc thiÕt kÕ Qua ®ã cịng cã thĨ trao ®ỉi, hiệu chỉnh thiết kế theo yêu cầu khách hàng Nh− vËy ta thÊy tÇm quan träng to lín cđa rôbôt công nghiệp sản xuất đại nh học tập nghiên cứu theo kịp thời đại Sự phát triển ngày cao khoa học kỹ thuật việc áp dụng thành tựu khoa học kỹ thuật vào sản xuất trở nên cấp thiết cho quốc gia Để đánh giá trình độ khoa học việc áp dụng thành tựu khoa học vào sản xuất, ngời ta nhìn vào mức độ ứng dụng Rôbôt công nghiệp sản xuất Nh vậy, Rôbôt đóng vai trò quan trọng sản xuất đại Rôbôt công nghiệp thiết bị tự động đa chức đợc lập trình cho hay nhiều công việc đợc điều khiển máy tính Chúng sử dụng nh thiết bị độc lập, có khả thay đổi nhanh, dễ hiệu chỉnh Một phận chức Rôbôt hệ thống điều khiển Nó có nhiệm vụ xử lý thông tin nhận đợc để tạo chuỗi lệnh cần thiết Hệ thống điều khiển coi nh kho chứa trung chuyển liệu sử dụng cho công việc khác Các Rôbôt thờng đợc trang bị hệ thống điều khiển thích nghi, hệ thống theo chơng trình điều khiển logic PLC (Programable Logic Control), hệ thống cảm biến thực theo chức nh: nghe, nói, đọc, viết, sê, ngưi v v V× vËy chóng cã thĨ sư dụng hầu hết lĩnh vực nh: y tế, thể thao, văn hoá, gia công, lắp ráp lĩnh vực khác mà máy tự động thờng thực đợc Trong trờng hợp yêu cầu vận tốc sử lý tình nhanh, xác, lựa chọn tìm kiếm giải pháp nhiều phơng án, yêu cầu khả suy nghĩ logic phán đoán -6- tình theo bối cảnh, sử dụng Rôbôt cho hiệu cao Rôbôt thiết bị đáp ứng đợc đặc tính thay đổi sản xuất đại, mở rộng đáng kể khả thiết bị trình sản xuất với hiệu cao 1.2 Định nghĩa Rôbôt công nghiệp (IR) Rôbôt công nghiệp thiết bị vạn để tự động hoá trình sản xuất nhiều chủng loại chi tiết thờng xuyên thay đổi đối tợng gia công Rôbôt công nghiệp thực nguyên công nh nguyên công phụ, chúng cần thiết hệ thống sản xuất tích hợp Rôbôt công nghiệp máy tự động đợc lập trình nhắc lại, có khả thay ngời để thực chức di chuyển đối tợng sản xuất thiết bị công nghệ Rôbôt công nghiệp khác thiết bị tự động hoá truyền thống tính vạn di chuyển điều chỉnh nhanh để thực nguyên công Rôbôt công nghiệp có khả thay nhiều thiết bị khác hệ thống sản xuất tích hợp, ví dụ nh: thiết bị cấp phôi tháo chi tiết đà gia công, thiết bị kiểm tra, thiết bị thay dao dọn phoi, đồng thời rôbôt công nghiệp đảm bảo gá đặt thay đổi thiết bị kiểm tra cách tự động Nh rôbôt ? Trên thực tế , có nhiều định nghĩa rôbôtcông nghiệp tồn Sau số định nghĩa giới: ã Định nghĩa theo tiêu chuẩn AFNOR Pháp: Rôbôtcông nghiệp cấu chuyển đổi tự động chơng trình hoá, lập lại chơng trình, tổng hợp chơng trình đặt trục toạ độ; có khả định vị, di chuyển đối tợng vật chất: chi tiết, dao, gá -7- lắp theo hành trình thay đổi đà chơng trình hoá nhằm thực nhiệm vụ công nghệ khác ã Định nghĩa theo tiêu chuẩn VDI 2860/BRD Rôbôtcông nghiệp thiết bị có nhiều trục, thực chuyển động chơng trình hoá ghép nối chuyển động chúng khoảng cách tuyến tính hay phi tuyến động trình Chúng đợc điều khiển phận hợp ghép nối với nhau, có khả học ghi nhớ chơng trình; chúng đợc trang bị dụng cụ phơng tiện công nghệ khác để thực nhiệm vụ sản xuất trực tiếp gián tiếp ã Định nghĩa theo OCT-1980 Rôbôtcông nghiệp máy tự động liên kết tay máy cụm điều khiển chơng trình hoá, thực chu trình công nghệ cách chủ động với điều khiển thay chức tơng tự nh ngời Nh có nét đặc trng cần thiết để định rõ kết cấu máy nh rôbôt Chúng là: - Đợc tự động hóa: vận hành không cần giúp đỡ - Lập trình lại: đợc lập trình lại thực công việc phơng pháp khác - Chế độ đa nhiệm (Multitasky)- đợc lập trình lại làm công việc khác trọn vẹn nh nhóm ngời nguồn tải máy móc Nhu cầu nâng cao suất chất lợng sản phẩm ngày đòi hỏi ứng dụng rộng rÃi phơng tiện tự động hoá sản xuất Đặc biệt hệ thống CIM, tính tự động hoá hệ thống sản xuất tích hợp yêu cầu linh hoạt việc thay đổi sản phẩm đòi hỏi ứng dụng số lợng lớn rôbôt công -8- nghiệp thực chức chủ yếu nh cấp phôi cho trung tâm gia công, gắp chi tiết sau đà gia công, thực trình lắp ráp tự động 1.3 Những khái niệm rôbôt công nghiệp 1.3.1 Các phận cấu thành rôbôt công nghiệp Các phận chủ yếu rôbôt đợc thể hình vẽ 1.1: Cảm biến ngoại tín hiệu Cảm biến nội tín hiệu Hệ thống điều khiển Máy tính Dụng cụ thao tác Hệ thống truyền dẫn động Hình 1.1: Các phận cấu thành rôbôt tiờu chun hoỏ cụng vic thit k, R«b«t chia làm ba phần chính: nguồn cung cấp lượng, điều khiển phần tay máy Mỗi phần ba phần bao gồm nhiều phận phận biến đổi để đáp ứng tiêu chuẩn thông số thiết kế R«b«t định Phần tay máy Tay máy bao gồm tập thành phần liên kết học nối với khớp Các khớp thường khớp quay khớp trượt -9- Thành phần cuối gọi thành phần thực cuối thành phần gắn dụng cụ vật tác động Các cấu chấp hành sử dụng để điều khiển chuyển động khớp tay máy, số khớp khớp chủ động (các khớp có gắn cấu chấp hành) số khác khớp bị động Nguồn cung cấp lượng * Cơ cấu chấp hành Các cấu chấp hành thường loại tuyến tính quay, chúng dạng thuỷ lực, khí nén điện, cấu chấp hành chạy lượng điện (động cơ) phù hợp thường sử dụng nhiều cho ứng dụng có tốc độ cao, tải trung bình nhỏ cấu chấp hành thuỷ lực phù hợp với ứng dụng có tốc độ thấp tải làm việc lớn Các cấu chấp hành khí nén sử dụng ứng dụng tương tự cấu chấp hành thuỷ lực với tải làm việc nhỏ Nguyên nhân để cấu chấp hành khí nén cịn sử dụng cơng nghiệp hầu hết nhà máy có sẵn trạm khí nén tập trung * Bộ truyền động Bộ truyền động thành phần trung gian cấu chấp hành khớp chủ động, chúng sử dụng nguyên nhân sau: - Thông thường trục cấu chấp hành không phù hợp để truyền chuyển động trực tiếp cho thành phần liên quan Ví dụ: tốc độ quay động thường khoảng 3000v/p khơng phù hợp với R«b«t có vận tốc nhỏ cần hộp số để giảm tốc - 91 - 4.1.3.5 KiÓm tra tÝnh đồng thí nghiệm Trớc tiến hành quy hoạch thực nghiệm cần phải xác định xem thực nghiệm có đồng hay không Để kiểm tra tính đồng thực nghiệm ta thực mét sè thÝ nghiƯm song song ph¹m vi thay đổi thông số đầu vào Tính đồng đợc hiểu tính ổn định thí nghiệm Khi thực thí nghiệm cần lập bảng 4_1 Bảng 4_1 Các thí nghiệm để kiểm tra tính đồng thí nghiệm Yj Si2 y1k Y1 S12 … y2k Y2 S22 … … y3k Y3 S32 … … … y4k Y4 S24 y53 … … … y5k Y5 S52 yj2 yj3 … … … yjk Yj Si2 yN2 yN3 … … … yNk YN S2N N0 KÕt thí nghiệm song song y11 y12 y13 … … … y21 y22 y23 … … y31 y32 y33 … y41 y42 y43 y51 y52 j yj1 N yN1 Ghi chó : 1, 2, 3,, j, N thí nghiệm có thông số đầu vào khác Y j - giá trị trung bình Si2 - phơng sai Đối với loạt thí nghiệm song song cần xác định giá trị trung b×nh : K Y j = ∑ Yji K i=1 (4-25) - 92 - K – sè thÝ nghiÖm song song đợc thực điều kiện Xác định phơng sai loạt thí nghiệm song song : S2j = K (y ji − Y j ) ∑ K − i=1 (4-26) §Ĩ kiểm tra tính đồng thí nghiệm cần xác định tỷ số phơng sai lớn tổng phơng sai : Gp = maxS2j S2j (4-27) Gp đợc gọi tiêu Kokren So sánh Gp với giá trị GT (là giá trị đợc tra phụ lục 3) : Nếu Gp < GT thí nghiệm ổn định, Gp > GT thí nghiệm không ổn định phải tiến hành đo kiểm lại, không đảm bảo phơng pháp quy hoạch thực nghiệm áp dụng cho trờng hợp đợc - 93 - 4.2 Giới thiệu đặc tính rôbôt Pegasus Rôbôt Pegasus (hình 4.6) loại rôbôt nhỏ có bậc tự chuyển động khớp quay Bậc tự thứ dành cho cấu kẹp Đây loại rôbôt nhỏ chủ yếu sử dụng vào hệ thống có mục đích dạy học, đào tạo, nghiên cứu ( phục vụ cho dây chuyền CIM thu nhỏ trờng ĐHBK Hà Nội ) Hình 4.6: Rôbôt Pegasus Các thông số, đặc tính kỹ thuật rôbôt Pegasus nh sau: ã Độ xác lặp : 0,18 mm ã Tải nâng tối đa : kg ã Tầm với : 610 mm • Sè bËc tù : + DOF cho cấu kẹp ã Hệ thống điều khiển : DOF ã Có 75 lệnh dùng để lập trình ã Ba dạng lập trình khung ã Bộ dạy học lập trình tay ã Có khả mô chuyển động thông qua chơng trình điều khiĨn - 94 - 4.3 Thùc nghiƯm vµ xư lý kết thực nghiệm 4.3.1 Xác định độ xác lặp cho vị trí thứ Điều kiện thí nghiệm: khối hộp mẫu có kích thớc 50x50x50 mm đợc chế tạo thép 45 bên rỗng, chiều dày thµnh lµ mm Nh− vËy toµn bé khèi hép có kích thớc 250 gam Rôbôt đợc lập trình làm việc tốc độ không đổi v= 200 mm/phút Kết đo đợc cảm biến thu nhận sau 130 phép đo nh bảng 4_2 (dạng đầy đủ xem phụ lục 4) Bảng 4_2: Số liệu đo tín hiệu điện cảm biến Tuy nhiên số liệu giá trị điện áp mà cảm biến thu nhận đợc, để có số liệu vị trí ta cần nhân thêm hệ số điều chỉnh ta đợc bảng 4_3 nh sau: - 95 - Bảng 4_3: Vị trí định vị khối hộp cảm biến thu đợc Trong đó: A 0,835 ; I = B 0, 696 ; J = C 0, 627 ; K = D 0, 567 ; L = E 0, 565 ; M H i i = i i i i i i i i i = F i.0,554 ; Khi giá trị thực vị trí khối hộp mẫu so với âm (giá trị đầu tiên) theo ba trục OX, OY, OZ theo bảng 4_4 sau: - 96 - Bảng 4_4: Vị trí khối hộp theo trục toạ độ Vị trí ban đầu khối hộp mẫu so với vị trí hệ toạ độ so sánh là: = 3, 678 mm; Y = 3, 215 mm; Z = 2, 339 mm VÞ trÝ theo trơc X [mm] Sai số định vị theo phơng X 0.500 0.000 12 23 34 45 56 67 78 89 100 111 122 133 -0.500 -1.000 -1.500 Số lần định vị Sai số định vị theo phơng Y 0.600 Vị trí trục Y [mm] 0.400 0.200 0.000 -0.200 12 23 34 45 56 67 78 89 100 111 122 133 -0.400 -0.600 Số lần định vị Sai số định vị theo phơng Z 0.300 Vị trí trục Z [mm] X 0.200 0.100 0.000 -0.100 12 23 34 45 56 67 78 89 100 111 122 133 -0.200 -0.300 Sè lÇn định vị Hình 4.7: Sai lệch vị trí rôbôt ®o theo ba ph−¬ng X, Y, Z - 97 - Đặc tính qui luật phân bố chuẩn trục ( ta sử dụng phần mềm Intercooled Stata 8.2 để phân tích vẽ đờng phân bố): Hình 4.8: Phân bố chuẩn X - 98 - Hình 4.9: Phân bố chuẩn Y Hình 4.10: Phân bố chuẩn Z Trong hình 4.8; 4.9; 4.10 thì: + đờng nét liền đờng thực nghiệm ( + đờng nét đứt đờng lý thuyết ) ( ) Sai lệch vị trí trung bình đợc xác định nh− sau: - Theo trơc X lµ: - 0,407 mm; Ph−¬ng sai σ x = 0, 225 - Theo trơc Y là: -0,109 mm; Phơng sai y = 0, 216 - Theo trục Z là: 0,061 mm; Phơng sai z = 0, 056 Độ xác lặp rôbôt có phơng Z đáp ứng đứng tiêu kỹ thuật nhà sản xuất cung cấp Phơng sai vị trí rôbôt theo hai trục X Y vợt thông số nhà sản xuất cung cÊp ( 0,18 mm ) Sai sè nµy cã thĨ - 99 - trình vận chuyển, chuyển giao công nghệ trình sử dụng rôbôt đà bị mòn cấu chuyển động khớp rôbôt đà bị va đập, không đảm bảo độ xác ban đầu Sai lệch góc nhỏ, sai lệch góc cực đại < 0,30 Tuy nhiên với sai lệch nh vậy, rôbôt Pegasus dùng công việc lắp ráp xác ứng dụng đòi hỏi xác vị trí cao 4.3.2 Xác định độ xác lặp cho vị trÝ thø hai §iỊu kiƯn thÝ nghiƯm: khèi hép mÉu có kích thớc 50x50x50 mm đợc chế tạo thép 45 bên rỗng, chiều dày thành mm, toµn bé khèi hép cã kÝch th−íc lµ 250 gam Rôbôt đợc lập trình làm việc tốc độ không đổi v= 200 mm/phút Kết đo đợc cảm biến thu nhận sau 215 phép đo nh bảng 4_5 (dạng đầy đủ xem phụ lục 5) Bảng 4_5: Số liệu đo tín hiệu điện cảm biến Cũng nh thí nghiệm 1, số liệu giá trị điện áp mà cảm biến thu nhận đợc, để có số liệu vị trí ta cần nhân thêm hệ số điều chỉnh ta đợc bảng 4_6 nh sau: - 100 - Bảng 4_6: Vị trí định vị khối hộp cảm biến thu đợc Trong giá trị bảng 4_6 vị trí khối hộp mà cảm biến thu nhận đợc ( đà đợc nhân với hƯ sè hiƯu chn t−¬ng tù nh− ë thÝ nghiƯm ) Giá trị cột bảng 4_6 H, I, J cho ta vị trí cđa khèi hép theo trơc Z, cét tiÕp theo cho ta vÞ trÝ cđa khèi hép theo trơc X, giá trị cột cuối ứng với vị trí khối hộp theo trục Y Khi giá trị thùc sù cđa vÞ trÝ khèi hép mÉu so víi âm (giá trị đầu tiên) theo ba trục OX, OY, OZ theo bảng 4_7: Bảng 4_7: Vị trí khối hộp theo trục toạ độ - 101 - Vị trí ban đầu khối hộp mẫu so với vị trí hệ toạ độ so sánh là: = 3,599 mm; Y = 3,334 mm; Z = 2,330 mm Vị trí theo trục X (mm) Sai số định vị theo phương X 0.500 0.000 -0.500 16 31 46 61 76 91 106 121 136 151 166 181 196 211 -1.000 Số lần định vị Sai số định vị theo phương Y Vị trí theo trục Y (mm) 0.400 0.200 0.000 -0.200 -0.400 -0.600 -0.800 16 31 46 61 76 91 106 121 136 151 166 181 196 211 Số lần định vị Sai số định vị theo phương Z Vị trí theo trục Z (mm) X 0.300 0.200 0.100 0.000 -0.100 14 27 40 53 66 79 92 105 118 131 144 157 170 183 196 209 Số lần định vị H×nh 4.11: Sai lệch vị trí rôbôt Pegasus đo theo phơng X, Y, Z - 102 - Đặc tính qui luật phân bố chuẩn trục ( ta sử dụng phần mềm Intercooled Stata 8.2 để phân tích vẽ đờng phân bố): Hình 4.12: Phân bố chuẩn X Hình 4.13: Phân bố chuẩn Y - 103 - Hình 4.14: Phân bố chuẩn Z Sai lệch vị trí trung bình đợc xác định nh sau: - Theo trục X là: - 0,300 mm; Phơng sai x = 0, 206 - Theo trục Y là: -0,230 mm; Phơng sai σ y = 0, 226 - Theo trôc Z là: 0,066 mm; Phơng sai z = 0, 056 Nh độ xác lặp rôbôt có phơng Z đáp ứng đứng tiêu kỹ thuật nhà sản xuất cung cấp Phơng sai vị trí rôbôt theo hai trục X Y vợt thông số nhà sản xuất cung cấp ( 0,18 mm ) Sai lÖch gãc rÊt nhá, sai lÖch gãc cực đại < 0,30 Tuy nhiên với sai lệch nh vậy, rôbôt Pegasus dùng công việc lắp ráp xác ứng dụng đòi hỏi xác vị trí cao - 104 - Kết luận kiến nghị Với mục đích nghiên cứu đề tài đánh giá độ xác lặp rôbôt Pegasus, so sánh với kết nhà sản xuất đa giải pháp nâng cao độ xác lặp Đề tài đà hoàn thành đợc nội dung sau: - Tìm hiểu đợc tổng quan tổng quan tình hình nghiên cứu, ứng dụng rôbôt giới Việt Nam, tìm hiểu động lực học điều khiển rôbôt Pegasus - Tìm hiểu phơng pháp đánh giá độ xác lặp chọn đợc phơng án bố trí cảm biến hệ thống đo - Xây dựng đợc hệ thống đo phần mềm đo vị trí - Xây dựng đợc công thức tính toán xác định sai số định vị sai số định hớng rôbôt Pegasus - Đánh giá độ xác lặp rôbôt Pegasus thực nghiệm Khả ứng dụng phát triển đề tài: - Trên sở nghiên cứu giúp cho nhà thiết kế triển khai ứng dụng, dây chuyền tự động hoá có ứng dụng rôbôt Pegasus với độ xác lặp đà đợc kiểm chứng - Các cảm biến đà hiệu chuẩn xác định đợc đờng đặc tính, đáp ứng đợc khả đo cho rôbôt có độ xác lặp lớn 0,1 mm Với rôbôt có độ xác cao ta cần phải trang bị cảm biến có độ phân giải cao mà không thiết phải thay lại toàn hệ thống - Từ kết nghiên cứu tiếp tục phát triển đề tài theo hớng xây dựng phần mềm tự động đánh giá độ xác lặp rôbôt khác với thông số thay đổi nh vị trí, tải trọng, tốc độ từ đa giải pháp nâng cao đợc độ xác lặp rôbôt - 105 - Tài liệu tham khảo Tiếng Việt Ngun ThiƯn Phóc (2004), Robot c«ng nghiƯp NXB Khoa Häc Kỹ Thuật, Hà Nội Đào Văn Hiệp (2004), Kü thuËt Robot NXB Khoa Häc vµ Kü ThuËt, Hµ Nội Tạ Duy Liêm (2004), Robot hệ thống công nghệ Robot hoá NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội Phạm Thợng Hàn (chủ biên), Nguyễn Trọng Quế, Nguyễn Văn Hoà (2005), Kĩ thuật đo lờng đại lợng vật lí (2 tập), NXB Giáo Dục Nguyễn DoÃn ý (2003), Giáo trình Quy hoạch thực nghiệm NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội Trần Văn Địch (2003), Nghiên cứu độ xác gia công b»ng thùc nghiƯm, NXB Khoa Häc vµ Kü Tht, Hµ Nội Trần Văn Địch, Trần Xuân Việt, Nguyễn Trọng Doanh, Lu Văn Nhang (2001), Tự động hoá trình sản xuất, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, HN Nguyễn Trọng Doanh, Hoàng Đức Bằng, Lu Văn Nhang, Nguyễn Anh Tuấn (2005), Nghiên cứu, thiết kế hệ thống đo độ xác lặp cho rôbôt công nghiệp, báo cáo kết đề tài cấp B 2004-28-112 Nguyễn Tiến Thọ, Nguyễn Thị Xuân Bảy, Nguyễn Thị Cẩm Tú (2001), Kỹ thuật đo lờng kiểm tra chế tạo khí, NXB KH KT, Hà Nội 10 Phan Quốc Phô (chủ biên), Nguyễn Đức Chiến (2005), Giáo trình Cảm biến, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội 11 Lê Hữu Đạt (chủ biên), Lê Phơng Lan, Hoàng Đức Hải (2000), Các kỹ xảo lập trình với Microsoft Visual Basic & Borland Delphi, NXB Gi¸o Dơc TiÕng Anh J.F.Brethe and al., “Experimental Results for Lula Repeatability Measures and Comparison with the Stochastic Elipsoid Approach”, Proceeding of International Conference on Robotics and Automation, 2004 P.S Shiakolas and al., “ “, International Journal of Modelling and Simulation, Vol 22, No.3, 2002 Y.Koseki and al., “Precise Evaluation of Positioning Repeatability of MRCompative Manipulator inside MRI”, Proceeding of MICCAI -2004 Automated material handling, (1996), Amatrol, Inc 5.Vu Thieu (2003), A Statistical Program for Socio-Economic Analysis ... Tơng quan độ xác độ xác lặp a: Độ xác lặp độ xác thấp; b: Độ xác lặp thấp, độ xác cao; c: Độ xác lặp cao, độ xác thấp; d: Độ xác lặp độ xác cao - 50 - 2.3 Các phơng pháp đánh giá độ xác lặp Cho... tự động hoá ứng dụng rôbôt Pegasus Nội dung chủ yếu đề tài cần giải quyết: - Tìm hiểu động lực học điều khiển rôbôt Pegasus - Tìm hiểu phơng pháp đánh giá độ xác lặp hệ thống đo - Đánh giá độ xác. .. (DOF) - Độ xác lặp - Sai số định hớng - Tốc độ chuyển động tịnh tiến - Tốc độ chuyển động quay - Không gian làm việc - Tải trọng cực đại Một tiêu kỹ thuật quan trọng rôbôt độ xác lặp Độ xác lặp cao,