Thiết kế chế tạo robot 6 bậc tự do gắp vật trên băng tải chống lệch

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO ROBOT BẬC TỰ DO GẮP VẬT TRÊN BĂNG TẢI CHÓNG LỆCH Người hướng dẫn: Người duyệt: Sinh viên thực hiện: Số thẻ sinh viên : Lớp: TS LÊ HOÀI NAM TS NGUYỄN DANH NGỌC TS VÕ NHƯ THÀNH NGUYỄN DUY HÙNG LÊ ĐÌNH NGỌC 101140143 101140191 14CDT1 14CDT2 Đà Nẵng, 6/2019 TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Thiết kế chế tạo robot bậc tự gắp vật băng tải chống lệch Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Hùng Lớp: 14CDT1 Lê Đình Ngọc Lớp: 14CDT2 MSV: 101140143 MSV: 101140191 Giáo viên hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam TS Nguyễn Danh Ngọc Giáo viên duyệt: TS Võ Như Thành Nhu cầu thực tế đề tài Hiện nay, nhu cầu sử dụng robot để thay người làm công việc nặng nhọc, môi trường khắc nghiệt ngày cấp thiết Ngành công nghiệp robot ngày phát triển theo nhiều hình thức cách sử dụng khác Bên cạnh vấn đề băng tải vận chuyển bị lệch, vấn đề mà nhiều doanh nghiệp sản xuất muốn khắc phục phát triển Để xây dựng lên hệ thống, dây chuyền sản xuất tự động, thiếu robot băng tải vận chuyển Chính thế, nhóm tác giả sâu nghiên cứu giải hai vấn đề - Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu hệ thống, thiết kế Robot bậc Nghiên cứu mơ hình cấu chống lệch băng tải Điều khiển, thiết kế phần mềm phần cứng cho Robot bậc Xây dựng mơ hình điều khiển robot cấu chống lệch băng tải Nội dung đề tài thực Mơ hình: Bản vẽ: - Thuyết minh gồm: 80 trang Kết đạt Phần lí thuyết: - Tìm hiểu chung loại Robot, biết ưu điểm nhược điểm loại - Nắm phần động học thuận nghịch Robot bậc - Nắm phương pháp, thuật tốn điều khiển - Tìm hiểu động cơ, driver diều khiển động thuật toán điều khiển chúng Phần thiết kế thực tế: - Xây dựng toán động học động lực học Tìm hiểu phần mềm điều khiển Robot - Thiết lập vẽ hệ thống điện khí Xây dựng vẽ cấu chống lệch băng tải - Xây dựng demo cấu Xây dựng khung Robot chắn Thiết kế tủ điện phận điều khiển điểm làm việc - Có mơ hình kèm theo đĩa CD Sinh viên thực Nguyễn Duy Hùng Lê Đình Ngọc ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên Số thẻ SV Nguyễn Duy Hùng 101140143 14CDT1 Cơ Điện Tử Lê Đình Ngọc 101140191 14CDT2 Cơ Điện Tử TT Lớp Ngành Tên đề tài đồ án: Thiết kế chế tạo robot bậc tự gắp vật băng tải chống lệch Đề tài thuộc diện: ☒ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: - Vùng làm việc robot bậc - Các kích thước thơng số robot - Các điều kiện làm việc hạn chế bắt buộc đề băng tải - Các vật liệu: nhơm ngun khối, nhựa, nhơm định hình Nội dung phần thuyết minh tính tốn: a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Nguyễn Duy Hùng Lê Đình Ngọc Nội dung - Nghiên cứu tổng quan hệ thống ứng dụng Robot công nghiệp Nghiên cứu nguyên nhân xây dựng ý tưởng chống lệch băng tải Xây dựng hệ thống khí cho đề tài Thiết kế hệ thống điện tủ điện Xây dựng vẽ cho hệ thống b Phần riêng: TT Họ tên sinh viên Nguyễn Duy Hùng Nội dung - Tìm hiểu cách thức hoạt động động driver - Giải toán động học, động lực học robot - Tìm hiểu giao diện điều khiển tiến hành điều khiển Lê Đình Ngọc - Thiết kế cấu chống lệch băng tải - Thiết kế in 3D chi tiết liên quan liên quan đến đề tài Các vẽ, đồ thị (ghi rõ loại kích thước vẽ): a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Nguyễn Duy Hùng Lê Đình Ngọc Nội dung “Bản vẽ sơ đồ động”.Kích thước A0 b Phần riêng: TT Họ tên sinh viên Nguyễn Duy Hùng Nội dung “Bản vẽ sơ đồ mạch điện điều khiển” Kích thước A0 “Bản vẽ lưu đồ thuật tốn” Kích thước A0 Lê Đình Ngọc “Bản vẽ chế tạo robot” Kích thước A0 “Bản vẽ chế tạo băng tải” Kích thước A0 Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung: TS Lê Hoài Nam Hướng dẫn từ lý thuyết đến hoàn thành TS Nguyễn Danh Ngọc đề tài Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hồn thành đồ án: Trưởng Bộ mơn 19/1/2019 19/5/2019 Đà Nẵng, ngày 19 tháng năm 2019 Người hướng dẫn LỜI NĨI ĐẦU Trong nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, tự động hóa ngày đóng vai trị quan trọng Với tốc độ phát triển không cần lượng lao động khổng lồ mà đòi hỏi có trình độ, chất lượng tay nghề, kỹ thuật lao động thiết bị sản xuất Mức độ phát triển khoa học kỹ thuật ngày cao vấn đề tự động hoá ngày trọng Trong năm gần đây, robot đóng vai trị quan trọng hoạt động kinh tế, môi trường xã hội Nó cột mốc quan trọng đánh dấu phát triển vượt bậc toàn nhân loại Nó giúp cho người lao động ao tồn hơn, nâng cao hiệu sản xuất nhằm đẩy mạnh phát triển kinh tế phần cịn làm giảm rác thải ô nhiễm nhà máy cơng nghiệp Bên cạnh vấn đề vận chuyển dây chuyển sản xuất, băng tải Điều đặt cần giải vấn đề sai lệch băng tải trình hoạt động Đã có nhiều phương án nêu sử dụng Từ phương án sử dụng cấu khí, đến phương án kết hợp điều khiển tự động đem đến mục tiêu khắc phục vấn đề lệch băng tải Kết hợp xu phát triển thời đại kiến thức quý báu thầy cô truyền đạt qua năm học trường Nhóm tác giả định lựa chọn đề tài “Thiết kế chế tạo robot bậc tự gắp vật băng tải chống lệch.” nhằm đáp ứng nhu cầu dây chuyển sản suất nhà máy công nghiệp cho hệ thống tối ưu Trong thời gian làm đồ án, bảo tận tình thầy TS Nguyễn Danh Ngọc hỗ trợ từ công ty Sunfiled Việt Nam, Maruyashu Kikai, cơng ty SMC, phía sau giúp đỡ to lớn từ gia đình, bạn bè Nhóm tác giả thực cố gắng hồn thành đề tài cách tốt Tuy nhiên, với kiến thức hạn chế, kinh nghiệm, kĩ thiếu, cố gắng nhiều bên cạnh cịn nhiều thiếu sót cần bổ sung, hồn thiện Mong thầy thơng cảm góp ý để đề tài nhóm hồn thiện hơn, phát triển ứng dụng thời gian tới Một lần nhóm xin cảm ơn gia đình, người thân bạn bè động viên, giúp đỡ suốt q trình thực đồ án Đặc biệt, nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo khoa Cơ khí – Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng, đặc biệt Thầy trực tiếp hướng dẫn nhóm đề tài tốt nghiệp CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan đồ án tuân thủ tốt quy định liêm học thuật: Khơng bịa đặt, đưa thơng tin sai lệch so với nguồn trích dẫn Khơng ngụy tạo số liệu q trình khảo sát, thí nghiệm, thực hành, thực tập hoạt động học thuật khác Khơng sử dụng hình thức gian dối việc trình bày, thể hoạt động học thuật kết từ q trình học thuật Khơng đạo văn, sử dụng từ ngữ, cách diễn đạt người khác thể mình, trình bày, chép, dịch đoạn, nêu ý tưởng người khác mà khơng trích dẫn Khơng tự đạo văn, sử dụng lại thơng tin nghiên cứu mà khơng có trình dẫn phân mảnh thơng tin kết nghiên cứu để cơng bố nhiều ấn phẩm Sinh viên thực Nguyễn Duy Hùng Lê Đình Ngọc MỤC LỤC TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ 10 MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Vấn đề cánh tay robot 1.2 Vấn đề băng tải 1.3 Mục tiêu đồ án CHƯƠNG II: VẤN ĐỀ LỆCH BĂNG TẢI VÀ PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 2.1 Nguyên nhân lệch băng tải 2.2 Một số phương án giải vấn đề băng tải lệch 2.3 Đề tài nghiên cứu 10 2.4 Phương án thứ 14 2.1.1 Ý tưởng 14 2.1.2 Demo cấu kết luận 15 2.5 Phương án thứ hai 16 2.2.1 Cấu tạo 16 2.2.2 Nguyên lý hoạt động 18 CHƯƠNG III: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH ROBOT 20 3.1 Yêu cầu công nghệ 20 3.1.1 Sức nâng tay máy 20 3.1.2 Số bậc tự phần công tác ( DOP: Degrees Of Freedom) 20 3.1.3 Độ xác vị trí 21 3.1.4 Tốc độ dịch chuyển 21 3.2 Phương án thiết kế mặt động học 22 3.3 Tính tốn động lực học, sức bền kết cấu 22 3.3.1 Mơ hình dẫn động tỷ số truyền 22 3.3.2 Chọn tay kẹp 23 3.3.3 Nguyên tắc chung tính chọn hệ dẫn động 23 3.3.4 Phân tích lực trọng trường tác dụng lên trục 24 3.4 Thiết kế truyền 27 3.4.1 Khâu 27 3.4.2 Khâu 28 3.4.3 Khâu 28 3.4.4 Khâu 28 3.4.5 Khâu 29 3.5 Chế tạo mơ hình robot 29 3.5.1 Đế khâu 29 3.5.2 Khâu 30 3.5.3 Khâu 32 3.5.4 Chế tạo trục 35 3.5.5 Mơ hình hồn chỉnh 37 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ THUẬT TOÁN, MẠCH ĐIỀU KHIỂN ROBOT 38 4.1 Sơ đồ khối nguyên lý điều khiển 38 4.2 Tính toán động học 39 4.2.1 Bài toán động học thuận 39 4.2.2 Bài toán động học ngược 42 4.3 Driver điều khiển động DM542T 46 4.3.1 Giới thiệu 46 4.3.2 Thông số kỹ thuật 46 4.3.3 Kối nối khối 47 4.3.4 Cấu hình cơng tắc DIP 48 4.3.5 Biểu đồ trình tự tính hiệu điều khiển .50 4.4 Driver điều khiển động DM320 51 4.4.1 Giới thiệu .51 4.4.2 Thông số kỹ thuật điện 51 4.4.3 Cấu hình cơng tắc DIP 51 4.4.4 Biểu đồ tín hiệu điều khiển 53 4.5 Mạch điều khiển 53 4.6 Sơ đồ kết nối mạch điều khiển 55 4.7 Thiết kế hệ thống tủ điện 58 4.7.1 Cách bố trí tủ điện 58 4.7.2 Contactor (MS) .58 4.7.3 Kết nối khối thực tế 58 4.8 Thuật toán điều khiển 61 4.9 Giao điện điều khiển 62 4.9.1 Giao tiếp 62 4.9.2 Tốc độ, tăng tốc, giảm tốc .62 4.9.3 Di chuyển bước .63 4.9.4 Chương trình điều khiển 63 4.9.5 TÍNH TỐN 68 4.9.6 IO TAB 69 CHƯƠNG V: ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN 70 5.1 Kết 70 5.2 Đánh giá 71 5.3 Kết luận .71 5.4 Hướng phát triển đề tài 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO .73 PHỤ LỤC 74 Thiết kế chế tạo cánh tay robot bậc tự gắp vật băng tải chống lệch vận tốc xung điều khiển cho động khác đảm bảo điểm bắt đầu di chuyển dừng lại trùng Tuy nhiên với cách làm này, động khó tăng tốc đầu chu trình hay giảm tốc cuối chu trình cách đặn 4.9 Giao điện điều khiển Hình 4.21 Giao điện điều khiển giao tiếp máy tính ❖ Cách sử dụng phần mềm sau: 4.9.1 Giao tiếp Xác định cổng com mà Arduino Mega bạn liên lạc, tìm thấy cổng Trình quản lý thiết bị Windows mở phác thảo Arduino nhấp vào menu công cụ sau nhấp vào Cổng Nhập mục vào trường nhập "COM PORT" nhấp vào "Set Com", thấy đèn LED Arduino nhấp nháy Chỉ nên thực việc lần phần mềm ghi nhớ cổng com vào lần 4.9.2 Tốc độ, tăng tốc, giảm tốc Tốc độ robot đặt theo tỷ lệ phần trăm tốc độ tối đa Nếu ta đặt tốc độ thành 100 tốc độ nhanh mà robot di chuyển Tốc độ điển hình cho hoạt động từ 10% đến 25% Mỗi cài đặt tăng tốc giảm tốc có tham số: thời lượng tỷ lệ phần trăm Thời lượng phần trăm di chuyển mà ta muốn robot tăng tốc giảm tốc, ví dụ có bước di chuyển dài 100mm muốn robot nhanh chóng tăng tốc giây (hoặc 5% di chuyển) đặt cài đặt Dur thành sau muốn robot dừng 25 mm cuối (hoặc 25% di chuyển), cài đặt thời lượng giảm tốc thành 25 Giá trị thứ hai phần trăm thước đo biên Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Hùng Lê Đình Ngọc GVHD: TS Lê Hồi Nam TS Nguyễn Danh Ngọc 62 Thiết kế chế tạo cánh tay robot bậc tự gắp vật băng tải chống lệch độ, ví dụ: cài đặt "speed%" thành 10%, tăng tốc giảm tốc vịng 10% cho dù cài đặt tốc độ Ví dụ: tốc độ tổng thể 25% tốc độ giảm tốc 10% robot giảm tốc từ 25% xuống 2,5% Cài đặt Tốc độ, Acc Dec áp dụng cho chế độ hoạt động tiến bước áp dụng cho vị trí bạn dạy 4.9.3 Di chuyển bước Trong phần điều khiển để tiến bước, nhập số độ mongmuốn robot di chuyển sau nhấn nút "-" "+" tương ứng để di chuyển khớp Khi tiến bước chế độ khớp chạy robot bước vận động riêng lẻ cách kiểm tra nút " Jog joint in steps" Hàng nút thứ hai cho phép chạy robot theo tọa độ Cartesian; nhập khoảng cách tính milimét mà muốn robot di chuyển nhấn "-" "+" tương ứng để chạy robot theo chế độ tiến bước Hàng nút thứ ba cho phép chạy robot tọa độ cơng cụ; nhập khoảng cách tính milimét mà muốn robot di chuyển nhấn "-" "+" tương ứng để chạy robot – việc giúp robot chạy theo tay kẹp: nghĩa di chuyển bước xung quanh vị trí theo hướng mà định trước 4.9.4 Chương trình điều khiển a Vị trí giảng dạy Ln chọn hàng cửa sổ chương trình nơi muốn di chuyển hướng dẫn đặt Từ nút chọn loại di chuyển, chọn loại di chuyển muốn chèn sau nhấn nút "Teach new position" để chèn vị trí vào chương trình điều khiển Tất di chuyển áp dụng cài đặt tốc độ, tăng tốc giảm tốc cài đặt để di chuyển Các loại di chuyển vị trí sau: - Move J - Move J động tác tất khớp hoạt động để hoàn thành việc di chuyển, không thiết đường thẳng mà chuyển động quét với tất khớp làm việc Đây động thái đơn giản phổ biến để sử dụng - OFFS J - hoạt động bù giá trị vị trí lưu trữ Di chuyển áp dụng số vị trí lưu trữ đặt trường vị trí lưu trữ phía Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Hùng Lê Đình Ngọc GVHD: TS Lê Hoài Nam TS Nguyễn Danh Ngọc 63 Thiết kế chế tạo cánh tay robot bậc tự gắp vật băng tải chống lệch nút "Teach new position" (các vị trí lưu trữ giải thích chi tiết bên mục nhập cho Move SP) - Move L - Move L di chuyển tuyến tính, điều thực đường thẳng hồn hảo đến vị trí dạy Chương trình phải gửi loạt điểm tham chiếu tạo thành đường dây cho Arduino, có vài giây chậm trễ trước Move L tất điểm tham chiếu truyền - Move A - Move A di chuyển vòng cung Chúng ta phải dạy điểm để tạo thành vòng cung Đầu tiên chọn "Move A beg" dạy điểm bắt đầu cho vòng cung - giá trị tốc độ hướng cho điểm áp dụng cho tồn di chuyển vịng cung Thứ hai, cần dạy điểm cung chọn "Move A Mid" dạy điểm thứ hai Cuối chọn "Move A End" dạy điểm muốn cuối cung Cửa sổ lệnh có dòng mã liên tiếp cho điểm Khi dòng mã "Move A Beg" thực thi, chương trình tự động chạy dịng mã để tính cung Việc di chuyển khơng hoạt động thứ khơng thứ tự Có vài giây chậm trễ trước Move A thực tất điểm tham chiếu để tạo thành vòng cung truyền tới Arduino - Move C - Move C di chuyển vòng tròn Chúng ta phải dạy điểm để tạo thành vòng tròn Đầu tiên chọn "Move C center" dạy điểm trung tâm cho vòng tròn giá trị tốc độ hướng cho điểm áp dụng cho tồn di chuyển vịng trịn Thứ hai, Cần dạy điểm bắt đầu theo chu vi vòng tròn nơi muốn robot bắt đầu kết thúc vòng tròn - chọn "Move C start" dạy điểm thứ hai Cuối chọn "Move C plane" dạy điểm đâu mặt phẳng muốn vịng trịn mình, điểm sử dụng để biết đường tròn theo hướng điểm thứ ba xác định mặt phẳng - nói cách khác dạy mặt phẳng khác điểm chu vi vòng tròn - thực khơng quan trọng, khơng phải điểm thực sử dụng để tính tốn Cửa sổ lệnh có dịng mã liên tiếp cho điểm Khi dòng mã "Move C Start" thực thi, chương trình tự động chạy dịng mã để tính vịng trịn Việc di chuyển không hoạt động thứ khơng thứ tự Có vài giây chậm trễ trước Move C thực thi tất điểm tham chiếu để tạo thành vòng cung truyền tới Arduino Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Hùng Lê Đình Ngọc GVHD: TS Lê Hồi Nam TS Nguyễn Danh Ngọc 64 Thiết kế chế tạo cánh tay robot bậc tự gắp vật băng tải chống lệch - Move SP- SP viết tắt vị trí lưu trữ (Stored Position) Trong tab ghi có 16 vị trí lưu trữ mà đặt Có thể đặt lưu X, Y, Z, Y, P, R cho vị trí muốn thực sau nhiều vị trí chương trình Khi ta dạy Move SP, robot di chuyển đến vị trí nhập cho vị trí lưu trữ tab Register Vị trí lưu trữ sử dụng cho phần bù - ví dụ: muốn robot vào phía phần chương trình, sử dụng di chuyển bù với vị trí lưu trữ lên 25 mm theo hướng Z - ví dụ: (0,0, - 25,0,0,0) - OFFS SP - thao tác di chuyển robot đến vị trí lưu trữ sau bù lại vị trí giá trị vị trí lưu trữ khác Điều hữu ích để xếp chồng đặt phận hàng Di chuyển sử dụng giá trị vị trí lưu trữ phía nút "Teach new position" để di chuyển thực hiện, sau cho vị trí lưu trữ bù tự động chọn vị trí lưu trữ – sử dụng nhập thủ cơng để chỉnh sửa vị trí lưu trữ mà di chuyển bù lại cách (xem phần bên chỉnh sửa) - Teach SP - lệnh di chuyển chèn dịng vào chương trình chúng ta, thực thi lưu vị trí robot vào ghi vị trí lưu trữ theo lựa chọn Điều làm cho việc bố trí vị trí lưu trữ dễ dàng cần - Nút Stored Position cho phép bạn nhập dòng mã đặt phần tử riêng lẻ X, Y, Z, Y, P, R vị trí lưu trữ - Nút Modify position sử dụng với Move J cho phép sửa đổi dịng Move J chương trình tô sáng - Nút Delete cho phép xóa dịng mã chọn b Tạm dừng - Nút wait time button chèn dịng tạm dừng chương trình khoảng thời gian nhập tính giây Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Hùng Lê Đình Ngọc GVHD: TS Lê Hồi Nam TS Nguyễn Danh Ngọc 65 Thiết kế chế tạo cánh tay robot bậc tự gắp vật băng tải chống lệch - Nút wait input on chờ cho đầu vào Arduino nhập vào, trường nhập bật trước chuyển tiếp chương trình Điều sử dụng cách để làm cho robot chờ đợi điều khác xảy trước tiếp tục đặt đầu chương trình cách để có tín hiệu khởi động tự động - Nút wait input off chờ đợi đầu vào Arduino nhập vào, trường nhập tắt trước chuyển tiếp chương trình c IO - Các nút set output on set output off cho phép chèn dòng mã bật tắt Arduino IO chọn chọn (xem phía tab đầu đầu vào để biết chân IO có sẵn Arduino Mega) Ví dụ: có kẹp khí nén, nối dây điện từ theo hướng dẫn sử dụng dây nối để xuất chân Arduino # 38 kết thúc dòng mã "Out On = 38" để điều khiển kẹp bạn d Điều hướng Chúng ta tạo chương trình theo ý muốn Nhập tên chương trình muốn tạo trường chương trình nhấn "load program", chương trình chưa tồn tại, tạo, tạo chương trình có tên đó, tải Các chương trình tạo thư mục phần mềm AR2 bị xóa khỏi vị trí tệp khơng cịn cần thiết - Nút "Call Program" cho phép chèn dịng mã gọi chương trình - Nút "Return" chèn dòng mã cho phép chương trình gọi trở lại chương trình mà xuất phát * Lưu ý: gọi chương trình khác từ chương trình gọi, phải quay lại chương trình trước gọi chương trình khác Ví dụ: Muốn tạo chương trình có tên "Main" từ chương trình đó, gọi chương trình có tên "Pickup Part" cuối Pickup Part muốn chèn dịng "Return" để quay lại " Main”, sau làm việc khác gọi chương trình khác Chúng ta khơng thể gọi chương trình khác từ " Pickup Part ", trước tiên phải quay lại chương trình Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Hùng Lê Đình Ngọc GVHD: TS Lê Hồi Nam TS Nguyễn Danh Ngọc 66 Thiết kế chế tạo cánh tay robot bậc tự gắp vật băng tải chống lệch - Nút "Create tab" cho phép tạo điểm đánh dấu chương trình mà nhảy điều hướng dựa điều kiện * Lưu ý: Khơng thể có tab có số - tab cần số Chức giống với lập trình - Nút "Jump to Tab" cho phép nhảy tới tab, ví dụ đặt "Tab 1" đầu chương trình phía đặt "Jump to Tab 1" sau chương trình lặp lại vô thời hạn - Nút "If rigester jump" cho phép nhảy đến tab dựa điều kiện đăng ký Ví dụ: Ta có chương trình lặp mơ tả trước sau thêm dịng vào chương trình để tăng ghi sau thêm dịng trước "Jump to tab 1" có nội dung "If rigester = Jump to Tab 2" sau đặt "Tab 2" sau "Jump to Tab 1" để chương trình chạy lần sau nhảy sang Tab dừng lại e Rigester Nút "Rigester" cho phép đặt ghi thành giá trị tĩnh thêm "++" trước số sau ghi tăng theo số lượng Ví dụ: nhập "1", ln đặt ghi thành giá trị nhập "++ 1" tăng đăng ký thêm dòng chạy để sử dụng để đếm Có thể nhập số nào, ví dụ nhập "++ 3" đếm muốn Điều tương tự đếm ngược giảm dần cần đặt dấu "-" trước số f Servos Nút Servo cho phép điều khiển động bên ngồi - khơng dành cho robot, sử dụng có kẹp servo truyền động servo mà muốn chương trình robot điều khiển Ví dụ: có kẹp servo mà nối với chân Arduino A0 theo hướng dẫn sử dụng dây, chèn dịng mã "Servo số đến vị trí: 180" để mở kẹp "Số servo đến vị trí: "để đóng kẹp bạn g Chỉnh sửa dòng code Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Hùng Lê Đình Ngọc GVHD: TS Lê Hoài Nam TS Nguyễn Danh Ngọc 67 Thiết kế chế tạo cánh tay robot bậc tự gắp vật băng tải chống lệch Có thể chọn dịng mã cửa sổ lệnh sau nhấn nút " get selected ", điều chép dịng vào trường nhập thủ cơng Bây chỉnh sửa dịng mã trường nhập thủ cơng, số ví dụ là: thay đổi số vị trí lưu trữ, thay đổi vị trí, thay đổi tốc độ gia tốc robot Bây với dòng mã chỉnh sửa, chọn lại dịng mã gốc cửa sổ lệnh sau nhấn nút " replace " dòng mã cũ thay dòng chỉnh sửa Nút " insert " s ẽ chèn kiểm tra từ trường nhập thủ công vào chương trình mà khơng cần thay - sử dụng nút để chèn nhận xét viết tay dịng mã nút chèn, sử dụng để chép dòng mã từ chương trình sau dán chèn vào nhiều nơi chương trình 4.9.5 TÍNH TỐN a Hiệu chỉnh tự động Nhấn nút “CALIBRATION” tự động hiệu chỉnh tất trục Robot chạy đến giới hạn đầy đủ theo hướng mặc định đặt giá trị khớp tương ứng Chúng ta sử dụng nút riêng lẻ để hiệu chỉnh trục b Buộc hiệu chỉnh tầm trung Nút “Force to midrange Calibration” cho phép buộc trục hiệu chỉnh điểm Điều sử dụng thiết lập robot - ví dụ: robot chưa hiệu chỉnh cố gắng chạy khớp xung quanh nhấn trục giới hạn, nút cho phép làm cần làm trước tự động hiệu chỉnh robot Chỉ sử dụng nút trình xây dựng thiết lập c Hiệu chuẩn tốt Tính cho phép đặt vị trí tham chiếu, kiểm tra mức độ hiệu chỉnh đưa cho kiện, có cơng tắc giới hạn uốn cong phải thay phần robot Ví dụ: đưa robot đến vị trí tham chiếu biết, với robot giữ trỏ đến vị trí định, sau nhấn "Teach fine calibration position" để lưu vị trí Sau đó, nhấn "Go to fine calibration position" để trở vị trí dạy ban đầu kiểm tra độ xác Nếu tắt, chạy robot theo bước nhỏ đến vị trí hiệu Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Hùng Lê Đình Ngọc GVHD: TS Lê Hồi Nam TS Nguyễn Danh Ngọc 68 Thiết kế chế tạo cánh tay robot bậc tự gắp vật băng tải chống lệch chuẩn xác sau nhấn "Execute fine calibration" hiệu chuẩn điều chỉnh vị trí tham chiếu ban đầu d Hướng mặc định Mặc định hiệu chuẩn đặt bên cạnh trục mà cơng tắc giới hạn gắn vào Ví dụ: xây dựng robot tùy chỉnh riêng mình, thay đổi giá trị để thay đổi hướng robot điều khiển trục sang cơng tắc giới hạn hiệu chuẩn Có giá trị - giá trị cho khớp chúng "0" "1" cho hướng tiêu cực hướng tích cực Các đầu hướng động hoạt động theo cách cho phép thay đổi hướng lái theo chiều kim đồng hồ sang ngược chiều kim đồng hồ chế tạo robot tùy chỉnh cấu yêu cầu động quay theo hướng khác Một lần nữa, có giá trị - giá trị cho khớp chúng "0" "1" cho hướng tiêu cực hướng tích cực e Giá trị hiệu chuẩn Robot Các giá trị hiệu chuẩn cho phép nhập tự chuyển động cho khớp số bước động bước để thực hành trình Nếu xây dựng robot tùy chỉnh, thay đổi giá trị để phù hợp với phạm vi chuyển động thiết bị bước tùy chỉnh mong muốn f Thông số DH - tham số Denavitt Hartengberg sử dụng để tính tốn động học robot theo chiều dài hướng cánh tay 4.9.6 IO TAB Các nút tab IO đơn giản phím tắt để nhanh chóng chuyển đổi servo đầu Ví dụ: kẹp nối với đầu Arduino # 38, nhập 38 vào trường "DO ON / OFF" nhanh chóng mở đóng kẹp mà khơng phải thực thi dịng mã từ bảng điều khiển chương trình Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Hùng Lê Đình Ngọc GVHD: TS Lê Hồi Nam TS Nguyễn Danh Ngọc 69 Thiết kế chế tạo cánh tay robot bậc tự gắp vật băng tải chống lệch CHƯƠNG V: ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN 5.1 Kết Sau nhiều tháng làm việc thiết kế, cịn nhiều thiếu sót, bước đầu nhóm hồn thành mặt nội dung toàn đề tài theo yêu cầu ban đầu đặt - Về mặt tổng thể: Hình Hồn thiện sản phẩm Các thơng số kĩ thuật Bảng Thơng số Stt Đặc tính Kí hiệu Thông số Chiều cao tổng H 1300 mm Chiều rộng tổng R 700 mm Chiều dài băng tải l 800 mm Chiều rộng băng tải r 450 mm Khối lượng robot mr 12 kg Khối lượng tủ điện mt 25 kg Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Hùng Lê Đình Ngọc GVHD: TS Lê Hoài Nam TS Nguyễn Danh Ngọc 70 Thiết kế chế tạo cánh tay robot bậc tự gắp vật băng tải chống lệch - Khối lượng băng tải mb kg Thiết kế tủ điện Có đầy đủ thành phần bảo vệ nguồn bảo vệ driver cho động Các thiết bị điện bố trí cách hợp lí 5.2 Đánh giá Phần khí Robot chuyển động tốt, gặp cố Kiểu dáng tương đối chắn song bên cạnh cịn nhiểu điểm cần khắc phục liên kết khâu khớp, tính bền vững để hoạt động lâu dài, độ sai lệch hoạt động Băng tải bước đầu xây dựng cấu khí để phục vụ yêu cầu chống lệch Phù hợp với yêu cầu đặt cơng ty Bên cạnh cịn nhiều thiếu sót hạn chế mặt kinh phí, mặt cơng nghệ chưa đạt mong muốn Phần điều khiển Đã điều khiển cánh tay robot hoạt động ổn định, xử lý tốt phần dạy học Bên cạnh cịn thiếu sót mặt xử lý ảnh, nhóm chưa xây dựng thể phần xử lý ảnh robot Phần điện tử Các thành phần bảo vệ nguồn driver cho động lắp đặt Cần nâng cấp mạch điều khiển cho Robot để loại bỏ sai lệch hoạt động 5.3 Kết luận Sau nhiều tháng liên tục tìm tịi phát triển nhóm tác giả hồn thành tiến độ đặt ra, đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ thiết kế đồ án Cùng với việc áp dụng nghiên cứu mặt lí thuyết kết hợp với thiết kế thực tiễn nhóm có thêm nhiều kiến thức điều khiển tự động, robot, kết cấu khí Về mặt lí thuyết tìm hiểu quy trình thiết kế Robot việc Tìm hiểu động học Robot Tìm hiểu động lực học Robot Xác định động học xác định vùng làm việc Robot Từ vùng làm việc suy ngược kích thước Robot (các khâu, khớp,bộ truyền,…) Tính chọn động từ động chọn Driver điều khiển cho động Tìm hiểu, sử dụng phầm điều khiển ngơn ngữ lập trình Về mặt thiết kế tìm hiểu vấn đề lệch băng tải Tìm hiểu nguyên nhân hạn chế nêu Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Hùng Lê Đình Ngọc GVHD: TS Lê Hoài Nam TS Nguyễn Danh Ngọc 71 Thiết kế chế tạo cánh tay robot bậc tự gắp vật băng tải chống lệch Tìm hiểu phương án, cấu chống lệch băng tải Tìm hiểu độ bền cấu mức độ hoạt động cấu Về mặt thiết kế thực tiễn kinh nghiệm quý giá trường Điều khiển động Step hoạt động tốt Cách sử dụng phương pháp điều khiển Gặp vấn đề khí sai số, dung sai quan trọng lắp ghép Nó ảnh hưởng trực tiếp việc di chuyển Robot Cũng mối lắp cần để ý lắp chặt hay lắp lịng, truyển, độ căng đai, xích cần lưu ý thực cách xác Biết cách thiết kế tủ điện theo dạng chuẩn công nghiệp Biết hệ thống khí quan trọng độ cứng vững Robot 5.4 Hướng phát triển đề tài Tuy có số thành cơng định song để đề tài vào cơng nghiệp Nhóm cần cố gắng nhiều tương lai Có mục tiêu mà nhóm đề tương lai: Mục tiêu ngắn hạn: Trước mắt theo đuổi đề tài lúc làm việc công ty, nhóm đưa số mục tiêu sau - Tiếp tục nghiên cứu gia công chi tiết khí, để đàm bảo độ bền vững hoạt động - Xây dựng nghiên cứu phần xử lý ảnh cho robot - Xây dựng tiếp cấu chống lệch băng tải, sử dụng nhiều phương án vật liệu khác - kết hợp đồng băng tải robot hoạt động đồng với Mục tiêu dài hạn: - Phát triển robot lên bậc - Phát triển robot làm việc cụ thể như: lắp ráp khí, hàn mạch, in 3D,… Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Hùng Lê Đình Ngọc GVHD: TS Lê Hoài Nam TS Nguyễn Danh Ngọc 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO Robot Công Nghiệp - Ts.Phạm Đăng Phước, ĐHĐN Nhập Môn Robot Công Nghiệp Tập - Ts Lê Hồi Quốc Robot Cơng Nghiệp - Gs.Ts Nguyễn Thiện Phúc Cơ Sở Nghiên Cứu & Sáng Tạo Robot - Trần Thế San AR2_ https://www.anninrobotics.com/ http://www.ero-joint.com/en/track-and-adjust-conveyor-belt-tension-alignment http://www.misumi-techcentral.com/tt/en/lca/2011/09/089-motion-mechanismdesign -34-conveyor-belt-tension-mechanism.html https://patents.google.com/patent/KR101739874B1/ko https://patents.google.com/patent/JP2004012585A/ja 10 https://patents.google.com/patent/US20160251166 11 https://patents.google.com/patent/US20090166159 12 https://patents.google.com/patent/US20080205944A1/en 13 https://patents.google.com/patent/US8233822 14 https://sg.misumi-ec.com/vona2/detail/110302564040/ 15 http://www.misumi-techcentral.com/tt/en/lca/2011/09/089-motion-mechanismdesign -34-conveyor-belt-tension-mechanism.html 16 http://www.sparksbelting.com/blog/crowned-pulleys-which-option-is-right-foryou 73 PHỤ LỤC Trích dẫn đoạn đầu code điều khiển: const int SpeedMult = 200; /* MOTOR DIRECTION - motor directions can be changed on the caibration page in the software but can also be changed here: example using DM542T driver(CW) set to - if using ST6600 or DM320T driver(CCW) set to DEFAULT = 111011 */ const int J1rotdir = 0; const int J2rotdir = 0; const int J3rotdir = 0; const int J4rotdir = 1; const int J5rotdir = 1; const int J6rotdir = 0; const int TRACKrotdir = 0; #include Servo servo0; Servo servo1; Servo servo2; 74 Servo servo3; Servo servo4; Servo servo5; Servo servo6; Servo servo7; String inData; String function; char WayPt[101][50]; int WayPtDel; const int J1stepPin = 2; const int J1dirPin = 3; const int J2stepPin = 4; const int J2dirPin = 5; const int J3stepPin = 6; const int J3dirPin = 7; const int J4stepPin = 8; const int J4dirPin = 9; const int J5stepPin = 10; const int J5dirPin = 11; const int J6stepPin = 12; const int J6dirPin = 13; const int TRstepPin = 20; const int TRdirPin = 21; const int J1calPin = 14; const int J2calPin = 15; const int J3calPin = 16; const int J4calPin = 17; const int J5calPin = 18; const int J6calPin = 19; const int Input22 = 22; const int Input23 = 23; const int Input24 = 24; const int Input25 = 25; const int Input26 = 26; const int Input27 = 27; 75 const int Input28 = 28; const int Input29 = 29; const int Input30 = 30; const int Input31 = 31; const int Input32 = 32; const int Input33 = 33; const int Input34 = 34; const int Input35 = 35; const int Input36 = 36; const int Input37 = 37; const int Output38 = 38; const int Output39 = 39; const int Output40 = 40; const int Output41 = 41; const int Output42 = 42; const int Output43 = 43; const int Output44 = 44; const int Output45 = 45; const int Output46 = 46; const int Output47 = 47; const int Output48 = 48; const int Output49 = 49; const int Output50 = 50; const int Output51 = 51; const int Output52 = 52; const int Output53 = 53; 76 ... Ngọc Thiết kế chế tạo cánh tay robot bậc tự gắp vật băng tải chống lệch o Băng chạy lệch kết cấu dẫn hướng băng tải, băng chuyền bị thiếu Hình 2.5 Cơ cấu dẫn hướng băng tải kết hợp gạt o Do hệ... Nguyễn Danh Ngọc Thiết kế chế tạo cánh tay robot bậc tự gắp vật băng tải chống lệch CHƯƠNG II: VẤN ĐỀ LỆCH BĂNG TẢI VÀ PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 2.1 Nguyên nhân lệch băng tải Vấn đề lệch băng tải có nhiều... Nguyễn Danh Ngọc 19 Thiết kế chế tạo cánh tay robot bậc tự gắp vật băng tải chống lệch CHƯƠNG III: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH ROBOT 3.1 u cầu cơng nghệ Robot cần thiết kế robot dùng lắp