Cánh tay robot gắp hàng tự động

Thực hiện đề tài nghiên cứu khái niệm nguyên lý làm việc của cánh tay máy sử dụng xy lanh khí nén di chuyển cơ cấu để gắp sản phẩm Robot sẽ thực hiện chuyển động theo lộ trình định trước và lặp lại thao tác tương tự khi nhấn nút Start Khi nhấn nút Stop hệ thống sẽ ngưng hoạt động và thiết lập tại vị trí cân bằng Khi có tín hiệu lại từ nút Start hệ thống sẽ hoạt động lại như ban đầu Ứng dụng phần mềm step 7 microwin V4 0 sử dụng ngôn ngữ lập trình để biên dịch và nạp cho PLC S7 200 CPU 224

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 Cánh robot gắp hàng tự động tay Hình 3.12 Nguồn tổ ong Nguồn xung nguồn có tác dụng biến đổi từ nguồn điện xoay chiều sang nguồn điện chiều chế độ dao động xung tạo mạch điện tử kết hợp với biến áp xung Chúng ta biết nguồn tuyến tính cổ điển sử dụng biến áp sắt từ để làm nhiệm vụ hạ áp sau dùng chỉnh lưu kết hợp với ic nguồn tuyến tính tạo cấp điện áp chiều theo yêu cầu như: 3.3V, 5V, 6V… Nguồn tuyến tích thường nặng, cồng kềnh tốn vật liệu nên khơng cịn sử dụng nhiều vài trường hợp (vì nguồn tuyến tính có vài ưu điểm tốt mà nguồn xung không đạt được, nguồn xung ln tạo sóng hài làm ảnh hưởng xấu tới chất lượng lưới điện) Ưu điểm: Giá thành rẻ, gọn, nhẹ dễ tích hợp cho thiết bị nhỏ gọn, hiệu suất cao Nhược điểm: Chế tạo đòi hỏi kỹ thuật cao, thiết kế phức tạp, việc sửa chữa khó khăn cho người học , ngồi tuổi thọ thường khơng cao (do cấu tạo chủ yếu linh kiện bán dẫn) 3.7.3 Cảm biến tiệm cận Đặc điểm + Phát vật không cần tiếp xúc, không tác động lên đối tượng, khoảng cách phát ≤ 30𝑚𝑚 + Hoạt động ổn định, chống rung động tốt + Tốc độ đáp ứng nhanh tuổi thọ cao + Đầu cảm biến nhỏ lắp nhiều nơi + Có thể sử dụng nhiều môi trường công nghiệp, khắc nghiệt + Cảm biến tiệm cận chủ yếu gồm loại cảm biến từ cảm biến điện dung 3.7.3.1 Cảm biến từ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước, Phạm Tấn Quốc Việt Hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam 51 Cánh robot gắp hàng tự động tay Hình 3.13 Cảm biến từ Nguyên lý hoạt động: Từ trường cuộn dây tạo thay đổi tương tác với vật thể kim loại (do phát vật thể kim loại) 3.7.3.2 Cảm biến điện dung Phát theo nguyên tắc tĩnh điện, cảm biến phát vật có thay đổi điện dung đầu cảm biển vật thể (do phát vật với vật liệu) Hình 3.14 Cảm biến điện dung 3.7.3.3 Các loại đầu phương pháp đấu dây + Cảm biến tiệm cận cho đầu AC DC, dây dây + Một số loại đầu cách mắc tải Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước, Phạm Tấn Quốc Việt Hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam 52 Cánh robot gắp hàng tự động tay Hình 3.15 Các cách mắc đầu cảm biến Dựa vào đặc tính cảm biến vừa xét, ta chọn loại cảm biến tiệm cận, cảm biến từ: chọn loại cảm biến: Cảm biến từ Omron: E2E-X18ME1 5M Đặc tính kỹ thuật: + Đầu cảm biến khơng có bảo vệ (đầu lồi), đường kính M30 + Khoảng cách phát hiện: 18 mm + Tần số đáp ứng: 0, Khz + Điện áp hoạt động: 12-24 VDC + Loại kết nối: DC dây, cáp nối sẵn dài m + Ngõ ra: NPN, NO + Có bảo vệ ngắn mạch, chống phân cực ngược Hình 3.16 Cảm biến ormon nguyên lý phát vật thể 3.7.4 Các phần tử hệ thống điều khiển Một hệ thống điều khiển bao gồm mạch điều khiển vòng hở(Openloop Control System) với phần tử sau: Phần tử đưa tín hiệu: nhận giá trị đại lượng vật lý đại lượng vào, phần tử mạch điện khiển Ví dụ: van đảo chiều, role áp suất Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước, Phạm Tấn Quốc Việt Hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam 53 Cánh robot gắp hàng tự động tay Phần xử lý tín hiệu: Xử lý tín hiệu nhận vào theo quy tắc logic định, làm thay đổi trạng thái phần tử điều khiển Ví dụ: van đảo chiều, van tiết lưu, van logic OR AND Cơ cấu chấp hành: thay đổi trạng thái đối tượng điều khiển, đại lượng mạch điều khiển Ví dụ: xylanh, động khí nén 3.7.4.1 Van đảo chiều Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dịng lượng cách đóng mở hay thay đổi vị trí cửa van để thay đổi hướng dịng khí nén Hình 3.17 Van đảo chiểu Ngun lí hoạt động Ngun lý hoạt động van đảo chiều (hình 4.2): chưa có tín hiệu tác động vào cửa (12) cửa (1) bị chặn cửa (2) nối với cửa (3) Khi có tín hiệu tác động vào cửa (12), ví dụ tác động dịng khí nén, nịng van dịch chuyển phía bên phải, cửa (1) nối với cửa (2) cửa (3) bị chặn Trường hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) đi, tác động lực lò xo, nòng van trở vị trí ban đầu Hình 3.18 Nguyễn lý hoạt động van đảo chiều Ký hiệu van đảo chiều Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước, Phạm Tấn Quốc Việt Hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam 54 Cánh robot gắp hàng tự động tay Chuyển đổi vị trí nịng van biểu diễn vng liền với chữ o,a,b,c… hay chữ số 0, 1, 2, 3… a o b a b Hình 3.19 Van đảo chiều Vị trí “ khơng” ký hiệu vị trí mà van chưa có tác động tín hiệu ngồi vào Đối với van có vị trí, vị trí vị trí “ khơng” Đối với van có vị trí vị trí “ khơng” “a” “ b “, thơng thường vị trí “b” vị trí “ khơng” Bên vng vị trí đường thẳng có hình mũi tên, biểu diễn hướng chuyển động dòng qua van Trường hợp dòng van bị chặn biểu diễn dấu gạch ngang 3.7.4.2 Van tiết lưu Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, tức điều chỉnh tốc độ thời gian chạy cấu chấp hành Hình 3.20 Van tiết lưu Có thể điều chỉnh lưu lượng dịng khí nén qua van Dịng khí nén từ A qua B ngược lại Tiết diện A thay đổi vít điều chỉnh Tiết diện chảy A thay đổi cách điều chỉnh vít điều chỉnh tay Khi dịng khí nén từ A qua B, lò xo đẩy màng chắn xuống dịng khí nén qua tiết diện A Khi dịng khí nén từ B sang A, áp suất khí nén thắng lực lị xo, đẩy màng chắn lên dịng khí nén qua khoẳng hở màng chắn mặt tựa màng chắn, lưu lượng khơng điều chỉnh Kí hiệu: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước, Phạm Tấn Quốc Việt Hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam 55 Cánh robot gắp hàng tự động tay A B Hình 3.21 Ký hiệu van tiết lưu 3.7.5 Cơng tắc hành trình Cơng tắt hành trình cơng tắc có chức đóng mở mạch điện, đặt đường hoạt động cấu cho cấu đến vị trí tác động lên cơng tắc Hành trình tịnh tiến quay Khi cơng tắc hành trình tác động làm đóng ngắt mạch điện ngắt khởi động cho thiết bị khác Người ta dùng cơng tắc hành trình vào mục đích như: - Giới hạn hành trình: Khi cấu đến vị trí dới hạn tác động vào công tắc làm ngắt nguồn cung cấp cho cấu → khơng thể vượt qua vị trí giới hạn - Hành trình tự động: Kết hợp với rơle, PLC hay vi điều khiển để cấu đến vị trí định trước tác động cho cấu khác hoạt động (hoặc cấu đó) Hình 3.22 Một số loại cơng tắc hành trình 3.7.6 Rơ le Rơle điện từ có phận mạch từ, cuộn dây, tiếp điểm, vỏ Mạch từ chế tạo từ vật liệu sắt từ gồm phần Phần tĩnh hình chữ phần động thép hình chữ U Phần động nối liên tiếp khí với tiếp điểm động Nguyên lý hoạt động : Khi có dịng điện chạy qua, cuộn dây sinh lực hút điện từ, hút động phía lõi Lực hút điện từ có giá trị tỷ lệ thuận với bình phương dịng điện tỷ lệ nghịch với khoảng cách khe hở mạch từ Khi dòng điện cuộn dây nhỏ dòng tác động ( I < Itđ lực hút điện từ nhỏ lực kéo lò xo F < Flx , động đứng yên Khi I > Itđ lực hút điện từ lớn lực kéo lò xo F > Flx Tấm động hút phía làm cho khe hở mạch từ nhỏ nhất, tức hút phía phần tĩnh Khi khe hở mạch từ nhỏ, lực hút tăng, Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước, Phạm Tấn Quốc Việt Hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam 56 Cánh robot gắp hàng tự động tay động hút dứt khốt phía phần tĩnh tiếp điểm động đóng vào tiếp điểm tĩnh Khi dịng điện cuộn dây giảm, lực lò xo thắng lực hút điện từ, lò xo kéo động khỏi phần tĩnh Khe hở mạch từ tăng, lực điện từ giảm, lị xo kéo dứt khốt động về, tiếp điểm động rời khỏi tiếp điểm tĩnh Hình 3.23 Rơle 3.7.7 Cơ cấu chấp hành Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi lượng khí nén thành lượng học Cơ cấu chấp hành thực chuyển động thẳng(Xylanh) chuyển động quay(động khí nén) Gồm có piston xylanh thủy lực khí nén, thực chất loại động thủy lực (khí nén) dùng để biến đổi dầu (khí nén) thành năng, thực chuyển động thẳng chuyển động vịng khơng liên tục piston xylanh dùng phổ biến thiết bị có cấu chấp hành chuyển động thẳng xylanh thủy lực có kết cấu đơn giản, có khả thực công suất lớn, làm việc ổn định giải vấn đề chắn khít tương đối đơn giản So với hệ thống thủy lực, hệ thống khí nén có cơng suất nhỏ có nhiều ưu điểm như: + Có khả truyền lượng xa, độ nhớt động học khí nén nhỏ tổn thấp áp suất đường dẫn nhỏ + Do khả chịu nén (đàn hồi) lớn khơng khí, nên trích chứa khí nén thuận lợi + Khơng khí dùng để nén, có số lượng khơng giới hạn thải ngược trở lại bầu khí + Hệ thống khí nén sẽ, có rị rỉ khơng khí nén hệ thống ống dẫn, khơng tồn mối đe dọa bị nhiễm bẩn + Chi phí nhỏ để thiết lập hệ thống truyền động khí nén, phần lớn xí nghiệp, nhà máy có sẵn đường dẫn khí nén Hệ thống phịng ngừa q áp suất giới hạn đảm bảo, nên tính nguy hiểm trình sử dụng hệ thống truyền động khí nén thấp Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước, Phạm Tấn Quốc Việt Hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam 57 Cánh robot gắp hàng tự động tay Hình 3.24 Xylanh Để tính thơng số xy lanh, trước tiên phảo biết thông tin “đầu vào ” sau: + Lực tác động lên cán (hoặc vỏ) xy lanh – tính kgs, tấn, N … xy lanh phải cung cấp khí nén có áp suất để thắng lại lực + Khoảng hành trình làm việc xy lanh (quãng đường di chuyển = S): m cm + Thời gian để xy lanh hết hành trình – t : giây(s) + Ngành ứng dụng, sử dụng : để chọn áp suất làm việc loại kết cấu xy lanh + Khi có câu trả lời cho câu hỏi rồi, ta tính thơng số làm việc lựa chọn xy lanh Khi hoạt động, tác dụng áp suất khí nén tác động tải trọng, xi lanh thủy lực làm việc dầm chịu tác dụng uốn có tiết diện thay đổi Xem xi lanh kẹp chặt khớp lề cà chịu tác dụng lực nén dọc Ft Khi lực nén dọc 𝐹𝑡 lực tới hạn 𝐹𝑡ℎ xuất độ võng h xi lanh tiếp tục khiến xy lanh bị phá hủy 3.8 Cơ sở tính toán 3.8.1 Các đại lượng vật lý Bảng 3.3 Các đại lượng vật lý khơng khí 3.8.2 Phương trình trạng thái nhiệt động học Giả thiết khí nén hệ thống gần khí lí tưởng, ta có phương trình tổng qt là: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước, Phạm Tấn Quốc Việt Hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam 58 Cánh robot gắp hàng tự động tay pabs V=m.R.T (3.6) Trong đó: pabs – áp suất tuyệt đối [bar] V - thể tích khí nén [𝑚3 ] m - khối lượng [kg] R - số khí [J/kg.K] T - nhiệt độ Kelvin [K] Phương trình trạng thái khí nén: 𝑝𝑎𝑏𝑠 𝑣 𝑇 = 𝑅 hay p.v=R.T (3.7) 3.8.3 Phương trình dịng chảy Phương trình dịng chảy liên tục Lưu lượng khí nén chảy đường ống khơng đổi, ta có phương trình dòng chảy sau: Qv1 =Qv2 (3.8) Hay v1 A1 = v2 A2 = số Trong đó: Qv1 , Qv2 – lưu lượng dòng chảy [m3 /s] v1 ,v2 – vận tốc dòng chảy [m/s] A1 , A2 – tiết diện chảy [𝑚2 ] Phương trình Becnully Phương trình Becnully viết sau 𝑚 v1 2 +m.g.h1 +m p1 p = m v2 2 +m.g.h2 +m p2 (3.9) p Trong đó: 𝑚 v1 2 – động m.g.h1 – m p2 p – áp (=V.p) g - gia tốc trọng trường 𝜌 - khối lượng riêng khơng khí p - áp suất tĩnh Lưu lượng khí nén qua khe hở hẹp Lưu lượng khối lượng khí qm qua khe hở tính sau: qm = 𝛼.𝜀.A.√2 𝜌 ∆𝑝 [kg/s] Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước, Phạm Tấn Quốc Việt (3.10) Hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam 59 Cánh robot gắp hàng tự động tay Hay qm = 𝛼.𝜀.A.√ 2.∆𝑝 𝜌 [𝑚3 /𝑠] Trong đó: 𝛼 – hệ số lưu lượng 𝜀 – hệ số giãn nở A- Diện tích mặt cắt khe hở [𝑚2 ] ∆𝑝 = 𝑝1 − 𝑝2 – độ chênh áp suất trước sau khe hở 𝜌 – khối lượng riêng khơng khí 3.8.4 Lập trình cho hệ thống 3.8.4.1 Bảng ký hiệu Bảng 3.4 Ký hiệu 3.8.4.2 Lập trình cho hệ thống Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước, Phạm Tấn Quốc Việt Hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam 60 Cánh robot gắp hàng tự động tay Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước, Phạm Tấn Quốc Việt Hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam 61 Cánh robot gắp hàng tự động tay Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước, Phạm Tấn Quốc Việt Hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam 62 Cánh robot gắp hàng tự động tay Chương 4: KẾT LUẬN 4.1 Tóm tắt đề tài Qua thời gian thực nghiên cứu đề tài, vấn đề cịn phát sinh q trình thực đề tài Những vấn đề không động lực kích thích niềm say mê q trình nghiên cứu mà thách thức khả thân người nghiên cứu Nội dung đề tài hình thành từ vấn đề giải cách tương đối Đề tài bao gồm chương, vấn đề trọng tâm cốt lõi tập trung vào chương 4.2 Kết thực Sau tháng thực đề tài, đồ án tốt nghiệp hoàn tất Vật di chuyển có kích thước nằm khoảng – 500 mm, trọng lượng khoảng 200g Chế độ điều khiển tự động: cánh tay robot gắp vật từ băng chuyền qua kệ sản phẩm, theo lộ trình định trước Ưu điểm cánh tay robot + Cánh tay robot hoạt động theo ý đồ thiết kế + Cánh tay robot hoạt động êm xác thao tác gắp vật + Có thể hoạt động tốt chế độ tự động + Cánh tay thiết kế đẹp mắt, nhỏ gọn phù hợp đề tài tốt nghiệp Khuyết điểm cánh tay robot + Tốc độ hoạt động chưa nhanh + Cơng suất thấp, gắp vật có trọng lượng tương đối nhỏ 4.3 Một vài đề nghị Dù cố gắng thời gian có hạn nên việc thực đề tài phải dừng lại Chúng tôi, người thực đề tài hy vọng khóa sau phát triển hồn thiện để ứng dụng vào sản xuất Sau vài đề nghị cho muốn phát triển đề tài: + Thiết kế phần giao tiếp máy tính tạo linh hoạt điều khiển Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước, Phạm Tấn Quốc Việt Hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam 63 Cánh robot gắp hàng tự động tay + Điều khiển linh hoạt cho tất khớp hoạt động lúc + Thiết kế thêm phần điều khiển tay 4.4 Mơ hình thực tế Hình 4.1 Hình ảnh mơ hình thực tế Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước, Phạm Tấn Quốc Việt Hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam 64 Cánh robot gắp hàng tự động tay TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thiết kế chi tiết máy - Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm – NXB Giáo dục 2007 [2] Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí - Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – NXB Giáo dục 2003 [3] Giáo trình Truyền động thủy lực khí nén – PGS Trần Xuân Tùy [4] Robot công nghiệp – Phạm Đăng Phước Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước, Phạm Tấn Quốc Việt Hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam 65 ... cánh tay Robot gắp hàng tự động 3.1 Mơ hình hệ thống cánh tay robot Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trịnh Vĩnh Phước, Phạm Tấn Quốc Việt Hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam 34 Cánh robot gắp hàng tự động tay. .. 12 Cánh robot gắp hàng tự động tay 1.2.3 Nhu cầu tự động hóa gắp phơi tự động Hiện công việc gắp phôi tự động công việc lặp lặp lại nên tránh nhàm chán công việc người cơng nhân Cơng việc gắp. .. 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