Cánh tay robot gắp hàng tự động

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: CÁNH TAY ROBOT GẮP HÀNG TỰ ĐỘNG Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS LÊ HOÀI NAM NGUYỄN TRỊNH VĨNH PHƯỚC PHẠM TẤN QUỐC VIỆT Số thẻ sinh viên : 101120361 101120328 Đà Nẵng, 2017 TÓM TẮT Tên đề tài: Cánh tay robot gắp hàng tự động SV thực hiện: Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước Phạm Tấn Quốc Việt Mã SV: 101120361 Lớp: 12CDT2 Mã SV: 101120328 Lớp: 12CDT1 Thực đề tài nghiên cứu khái niệm, nguyên lý làm việc cánh tay máy sử dụng xy lanh khí nén di chuyển cấu để gắp sản phẩm Robot thực chuyển động theo lộ trình định trước lặp lại thao tác tương tự nhấn nút Start Khi nhấn nút Stop, hệ thống ngưng hoạt động thiết lập vị trí cân Khi có tín hiệu lại từ nút Start, hệ thống hoạt động lại ban đầu Ứng dụng phần mềm step microwin V4.0 sử dụng ngơn ngữ lập trình để biên dịch nạp cho PLC S7 200 - CPU 224 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TT Họ tên sinh viên Số thẻ SV Lớp Ngành Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước 101120361 12CDT2 Cơ điện tử Phạm Tấn Quốc Việt 101120328 12CDT1 Cơ điện tử Tên đề tài đồ án: Cánh tay robot gắp hàng tự động Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Nội dung phần thuyết minh tính tốn: a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước Phạm Tấn Quốc Việt Nội dung Thuyết minh b Phần riêng: TT Họ tên sinh viên Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước Nội dung Tính tốn thành phần khác Phạm Tấn Quốc Việt Tính tốn động lực học robot Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước Nội dung Phạm Tấn Quốc Việt b Phần riêng: TT Họ tên sinh viên Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước Phạm Tấn Quốc Việt Họ tên người hướng dẫn: Lê Hoài Nam Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: Nội dung Sơ đồ mạch điện(A0), Sơ đồ trạng thái 1(A0), Sơ đồ trạng thái 2(A0), Sơ đồ khối(A0) Bản vẽ khí tổng quát (A0), Bản vẽ băng chuyền (A0), Bản vẽ cánh tay robot (A0) Phần/ Nội dung: Hướng dẫn tổng quát 20/02 /2016 18 /05/2017 Trưởng Bộ môn Cơ điện tử Nguyễn Đắc Lực Đà Nẵng, ngày 18 tháng 05 năm 2017 Người hướng dẫn TS Lê Hồi Nam LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật người ngày địi hỏi trình độ tự động hố phải phát triển để đáp ứng nhu cầu Tự động hố ngày phát triển rộng rãi lĩnh vực kinh tế, đời sống xã hội, ngành mũi nhọn cơng nghiệp Ngày nay, trình độ tự động hố quốc gia đánh giá kinh tế quốc gia Chính lẽ mà việc phát triển tự động hoá việc cần thiết Bởi ngành tự động hoá đào tạo kỹ lưỡng trường Đại học, Cao đẳng nước Sinh viên đào tạo dây chuyền sản xuất tự động cấu chấp hành thiết bị điều khiển Việc tạo sản phẩm tự động hố khơng cơng nghiệp mà đời sống người ngày phổ biến Để cố bổ sung thêm kiến thức học để áp dụng kiến thức vào thực tế chúng em nhận thực đồ án môn học với đề tài “Cánh tay robot gắp hàng tự động ” Việc hồn thành đề tài chúng em khơng tránh sai lầm thiếu sót Em mong phê bình đánh giá thầy để em rút kinh nghiệm nhằm bổ sung kiến thức cho Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Hoài Nam tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em hồn thành đồ án Đà Nẵng, ngày 18 tháng 05 năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước – Phạm Tấn Quốc Việt i CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc rõ ràn phép cơng bố ii MỤC LỤC TĨM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU i CAM ĐOAN II MỤC LỤC III DANH SÁCH BẢNG, HÌNH VẼ V MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát chung robot công nghiệp 1.1.1 Lịch sử hình thành phát triển robot công nghiệp 1.1.2 Cấu trúc chung robot công nghiệp 1.1.3 Phân loại robot công nghiệp 1.1.4 Các tiêu đánh giá thông số kĩ thuật 1.1.5 Ứng dụng robot tự động hóa 1.2 1.2 Khái quát chung hệ thống tự động 1.2.1 Gới thiệu hệ thống tự động 1.2.2 Nhu cầu xu phát triển 11 1.2.3 Nhu cầu tự động hóa gắp phơi tự động 13 Chương 2: THIẾT KẾ CƠ KHÍ 14 2.1 Mơ hình hệ thống 14 2.1 Tính tốn động học 15 2.1.1 Tính tốn thiết kế băng tải dẫn động 15 2.2.2 Tính chọn động truyền động băng tải 16 2.3 Trục 25 2.3.1 Phân loại trục 25 2.3.2 Tính tốn trục độ bền 25 2.4 Tính tốn chọn ổ bi 26 2.4.1 Khái niệm 26 2.4.2 Phân loại 26 2.4.3 Ưu, nhược điểm 27 2.4.4 Tính tốn chọn ổ lăn 27 2.5 Gối đỡ ổ bi fl204 28 2.6 Gối đỡ ổ bi f204 29 2.7 Gối đỡ ổ bi k08 29 2.8 Thiết lập hệ phương trình động học robot 29 iii Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 33 3.1 Mơ hình hệ thống cánh tay robot 34 3.2 Yêu cầu hệ thống điều khiển 35 3.3 Cơ cấu dẫn động robot 36 3.3.1 Truyền động thủy lực 36 3.3.2 Truyền động khí nén 38 3.3.3 Truyền động động 39 3.3.4 Kết luận 40 3.4 Mô tả hoạt động cánh tay robot hệ thống điều khiển 40 3.5 Giới thiệu plc 43 3.5.1 Tổng quan plc 43 3.5.2 Khái niệm đặc điểm plc 44 3.6 Tầm quan trọng khả ứng dụng khí nén 46 3.6.1 Máy nén khí thiết bị phân phối khí nén 47 3.6.2 Bình trích chứa khí nén 47 3.6.3 Mạng đường ống dẫn khí nén 48 3.6.4 Vận tốc khí nén ống 48 3.6.5 Chọn kích thước đường kính ống 48 3.7 Thiết kế mạch 50 3.7.1 Nguyên lý mạch 50 3.7.3 Cảm biến tiệm cận 51 3.7.4 Các phần tử hệ thống điều khiển 53 3.7.5 Cơng tắc hành trình 56 3.7.6 Rơ le 56 3.7.7 Cơ cấu chấp hành 57 3.8 Cơ sở tính toán 58 3.8.1 Các đại lượng vật lý 58 3.8.2 Phương trình trạng thái nhiệt động học 58 3.8.3 Phương trình dịng chảy 59 3.8.4 Lập trình cho hệ thống 60 Chương 4: KẾT LUẬN 63 4.1 Tóm tắt đề tài 63 4.2 Kết thực 63 4.3 Một vài đề nghị 63 4.4 Mơ hình thực tế 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 iv DANH SÁCH BẢNG, HÌNH VẼ Bảng 2.1 Thơng số truyền xích 23 Bảng2.2 Bảng thông số d-h 31 Bảng 3.1 So sánh vi điều khiển plc 34 Bảng 3.2 Giản đồ trạng thái 41 Bảng 3.3 Giản đồ trạng thái 42 Bảng 3.3 Các đại lượng vật lý khơng khí 58 Bảng 3.4 Ký hiệu 60 Hình 1.1 Ba robot kịch karel capek, 1921 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Robot gắp hàng cơng nghiệp Robot gắp hàng nhà máy Các phận cấu thành robot công nghiệp Biểu đồ phân bố robot công nghiệp Hình 1.6 Robot dùng để hàn Hình 1.7 Robot dùng để hàn Hình 1.8 Robot dùng phun sơn Hình 1.9 Robot hệ thống tự động 10 Hình 1.10 Robot làm việc nhà máy 12 Hình 2.1 Mơ hình hệ thống 14 Hình 2.2 Băng tải sản xuất 15 Hình 2.3 Sơ đồ cấu tạo băng tải 16 Hình 2.4 Sơ đồ cấu tạo đc điện chiều kích từ độc lập 17 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Sơ đồ phân tích lực 18 Vẽ qui ước truyền đai 20 Qui ước truyền xích 21 Qui ước truyền bánh 21 Hình 2.9 Bộ truyền xích 22 Hình 2.10 Vòng bị gối ucp 202 26 Hình 2.11 Khả tải động ổ lăn 27 Hình 2.12 Gối đỡ ổ bi fl 204 28 Hình 2.13 Gối đỡ ổ bi f204 29 Hình 2.14 Gối đỡ ổ bi k08 29 v Hình 2.15 Robot vị trí xuất phát 30 Hình 3.1 Mơ hình hệ thống cánh tay robot 35 Hình 3.2 Nguyên lý hoạt động truyền động thủy lực 36 Hình 3.3 Hệ thủy lực tạo chuyển động tịnh tiến 37 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý truyền động 38 Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển khí nén 38 Hình 3.6 Nguyên lý hoạt động động bước 39 Hình 3.7 Sơ đồ khối hệ thống 40 Hình 3.8 Plc 44 Hình 3.9 Cấu trúc chung số plc 45 Hình 3.10 Bình chứa khí nén 48 Hình 3.11 Nguyên lý mạch điện 50 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Nguồn tổ ong 51 Cảm biến từ 52 Cảm biến điện dung 52 Các cách mắc đầu cảm biến 53 Hình 3.16 Cảm biến ormon nguyên lý phát vật thể 53 Hình 3.17 Van đảo chiểu 54 Hình 3.18 Nguyễn lý hoạt động van đảo chiều 54 Hình 3.19 Van đảo chiều 55 Hình 3.20 Van tiết lưu 55 Hình 3.21 Hình 3.22 Hình 3.23 Hình 3.24 Ký hiệu van tiết lưu 56 Một số loại cơng tắc hành trình 56 Rơle 57 Xylanh 58 Hình 4.1 Hình ảnh mơ hình thực tế 64 vi ... Hoài Nam Cánh robot gắp hàng tự động tay Hình 1.3 Robot gắp hàng nhà máy 1.1.2 Cấu trúc chung Robot cơng nghiệp Trên hình 1.4 giới thiệu phận chủ yếu robot công nghiệp thông thường Tay máy gồm... Nam Cánh robot gắp hàng tự động tay thường sử dụng robot hàn, lắp ráp, vận chuyển sản phẩm cấp phôi dây chuyền tự động + Ứng dụng Robot dùng để hàn Hình 1.6 Robot dùng để hàn + Ứng dụng Robot. .. dụng robot tự động hóa 1.2 1.2 Khái quát chung hệ thống tự động 1.2.1 Gới thiệu hệ thống tự động 1.2.2 Nhu cầu xu phát triển 11 1.2.3 Nhu cầu tự động hóa gắp