Thiết kế robot KUKA KR62 6 bậc tự do thực hiện lấy sản phẩm cho một dây truyền phân loại sản phẩm tự động.

Thiết kế robot KUKA KR62 6 bậc tự do thực hiện lấy sản phẩm cho một dây truyền phân loại sản phẩm tự động. Bao gồm file mô phỏng robot Kuka trên solidworks. LIÊN HỆ ZALO 0327697318 ĐỂ NHẬN FILE SOLIDWORKS SAU KHI MUA CODE. Đồ án robot ngành cơ điện tử. Thiết kế và mô phỏng robot bằng 1 phần mềm thiết kế CAD.

TRƯỜNG ĐHKTCN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự - Hạnh phúc Bộ môn Cơ điện tử - - ĐỒ ÁN ROBOT CÔNG NGHIỆP MÔN HỌC: THIẾT KẾ ROBOT CÔNG NGHIỆP Sinh viên: ĐẶNG VĂN KHANG PHẠM TUẤN CƯỜNG MSSV: K175520114211 MSSV: K145520114006 Lớp: 53CDT2 Ngành: Cơ Điện Tử Ngày giao đề: 02/04/2020 Ngày hoàn thành: 20/07/2020 Tên đề tài: Thiết kế robot KUKA KR6-2 bậc tự thực lấy sản phẩm cho dây truyền phân loại sản phẩm tự động Nội dung thút minh tính tốn: Nhiệm vụ đồ án bao gồm:  Tổng quan đối tượng thiết kế  Giải quyết toán động học thuận, động học ngược  Thiết kế quỹ đạo  Thiết kế mô phỏng robot bằng phần mềm thiết kế CAD TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS NGÔ NGỌC VŨ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Thái Nguyên, ngày….tháng… năm 2020 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS NGÔ NGỌC VŨ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM Thái Nguyên, ngày….tháng… năm 2020 GIÁO VIÊN CHẤM (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan đồ án “Robot cơng nghiệp ” cơng trình nghiên cứu chúng em Những phần sử dụng tài liệu tham khảo đồ án nêu rõ phần tài liệu tham khảo Các số liệu, kết trình bày đồ án hoàn toàn trung thực, nếu sai chúng em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm chịu kỷ luật môn nhà trường đề Thái Nguyên, tháng năm 2020 Sinh viên đại diện ĐẶNG VĂN KHANG LỜI NÓI ĐẦU Đã gần thế kỷ, kể từ xuất thế giới hình mẫu Robot có hàng vạn Robot đời làm việc nhiều lĩnh vực sản xuất đời sống - xã hội hầu khắp quốc gia thế giới Ngày Robot tên gọi phổ biến đời sống Robot trở thành nguồn lực lao động với suất chất lượng cao nhiều lĩnh vực như: công nghiệp, nơng nghiệp, y học, an ninh quốc phịng, v.v…Trong số Robot cơng nghiệp đóng vai trị quan trọng Robot nói chung robot cơng nghiệp nói riêng tích hợp tinh vi lĩnh vực học- điện- điện tử kỹ thuật điều khiển Có thể nói robot loại hình sản xuất trí tuệ cao cấp thời đại ngày nay,do người chế tạo để phục vụ người Ở nước ta, robot công nghiệp xuất sau năm 1990 lĩnh vực khí tự dộng hóa Để đáp ứng nhu cầu xã hội tiếp cận khoa học kỹ thuật tương lai tảng ngành điện tử mà chúng em thầy cô truyền đạt nghiên cứu sở ban đầu để chúng em tiếp thu trang bị nhiều kiến thức Đồ án mà chúng em giao : “Thiết kế robot KUKA Kr6-2 bậc tự thực lấy sản phẩm cho dây truyền phân loại sản phẩm tự động” Trong trình thiết kế đồ án hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo NGƠ NGỌC VŨ thầy cô khác môn với tìm hiểu thân,đến nhiệm vụ em hoàn thành,mặc dù cố gắng q trình hồn thiện đồ án, tính tốn thiết kế khơng tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận xét dẫn sửa đổi thầy cô môn để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên , ngày…, tháng…, năm 20… Sinh viên thực ĐẶNG VĂN KHANG MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Error! Bookmark not defined MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined 1.1: Tổng quan Robot Công Nghiệp Error! Bookmark not defined 1.1.1: Giới thiệu chung Robot Error! Bookmark not defined 1.1.2: Cấu trúc chung Robot công nghiệp Error! Bookmark not defined 1.1.3: Phân loại Robot công nghiệp Error! Bookmark not defined 1.1.4: Ứng dụng Robot Error! Bookmark not defined 1.2: Tổng quan Robot Kuka Error! Bookmark not defined 1.2.1: Lịch sử phát triển Error! Bookmark not defined 1.2.2: Ứng dụng robot Error! Bookmark not defined 1.2.3: Tổng quan toán thiết kế robot KUKA Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC ROBOT Error! Bookmark not defined 2.1 Bài toán thuận động học tay máy Error! Bookmark not defined 2.1.1 Hệ tọa độ vật Error! Bookmark not defined 2.1.2 Ma trận quay Error! Bookmark not defined 2.1.3 Quay véc tơ: Error! Bookmark not defined 2.2 Bài toán động học ngược tay máy: Error! Bookmark not defined 2.2.1 Cơ cấu ba khâu phẳng: Error! Bookmark not defined 2.2.2 Cơ cấu cầu: Error! Bookmark not defined 2.3 Tính toán động học Robot KUKA bậc tự Error! Bookmark not defined 2.3.1.Phương trình động học thuận Error! Bookmark not defined 2.3.2 Phương trình động học ngược Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH HĨA MƠ PHỊNG ROBOT KUKA TRÊN SOLIDWORK 38 3.1 Giới thiệu phần mềm Solidwork 47 3.1.1.Tính thiết kế phần mềm Solidworks 48 3.1.2 Tính lắp ráp chi tiết 48 3.1.3 Xuất vẽ phần mềm solidworks 48 3.1.4 Tính gia cơng Solidworks 49 3.1.5 Phân tích động lực học Solidworks 49 3.1.6 Ưu điểm Solidworks 49 3.2 Mô robot Kuka Solidwork 50 3.2.1 Chi tiết trục tọa độ 3D Error! Bookmark not defined 3.2.2 Tiến hành Mates chi tiết Error! Bookmark not defined 3.2.3 Tiến Hành mô Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT CƠNG NGHIỆP 1.1 Tổng quan cơng nghiệp robot 1.1.1 Giới thiệu chung robot công ngiệp Định nghĩa : Robot công nghiệp máy tự động linh hoạt, sử dụng để thay phần toàn hoạt động bắp hoạt động trí tuệ người với khả thích nghi khác Robot cơng nghiệp có vị trí quan trọng sản xuất công nghiệp đại, robot công nghiệp những ứng dụng tiên tiến khoa học kỹ thuật lĩnh vực điều khiển tự động vào sản xuất Trong sản xuất tự động, robot công nghiệp đáp ứng công việc lặp lặp lại nhiều lần như: lắp ráp, đóng gói, vận chuyển sản phẩm; cơng việc có độ xác cao như: lắp ráp chi tiết máy nhỏ, mạch điện tử; công việc nguy hiểm như: thao tác nhà máy điện nguyên tử, lò luyện kim loại, những nơi có nhiệt độ áp suất cao, dễ xảy cháy nổ…Nó có vai trị quan trọng việc tạo những sản phẩm công nghiệp có suất cao, chất lượng tớt đáp ứng nhu cầu xã hội Hiện nay, nhiều nước giới đã sử dụng Robot vào sản xuất Mỹ, Nhật, Pháp, Hàn Q́c,… với nhiều dịng sản phẩm hãng như: Mitsubishi, Siement, Honda, SONY…Các loại Robot phổ biến SCARA, PUMA, ASV, STANDFORD,… 1.1.2 Tình hình phát triển robot a Tình hình giới Xuất phát từ chữ “Robota” kịch Tiệp Khắc vào những thập kỷ kỷ XX (1921) , thời gian hệ thống điều khiển từ xa (teleooerator) xuất phát triển nhanh chóng Nhờ tay máy điều khiển tay (Manual Manipulator) đời Tuy nhiên bị hạn chế như: Độ linh hoạt, khả mang tải, khả di chuyển… Năm 1950 Mỹ thành lập viện nghiên cứu robot Đầu năm 1960 công ty AMF cho đời sản phẩm có tên gọi "Versatran" Từ năm 1967, Anh, người ta đã bắt đầu nghiên cứu chế tạo IR theo quyền Mỹ Từ năm 1970, việc nghiên cứu tính robot đã ý nhiều bắt đầu xuất nước Đức, Ý, Pháp, Thụy Điển Từ năm 1968, Châu Á, Nhật bắt đầu nghiên cứu những ứng dụng IR Từ những năm 1980, vào những năm 1990, áp dụng rộng rãi tiến kỹ thuật vi xử lý công nghệ thông tin, số lượng robot công nghiệp đã gia tăng với nhiều tính vượt bậc Chính mà robot cơng nghiệp đã có vị trí quan trọng dây chuyền sản xuất tự động đại b Tình hình nước Tại Việt Nam, nghiên cứu phát triển robot đã có những bước tiến đáng kể 25 năm vừa qua Nhiều đơn vị tồn q́c đã thực nghiên cứu nghiên cứu ứng dụng robot như: Trung tâm Tự động hoá-Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Điện tử -Tin học, Viện Khoa học Công nghệ quân sự, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Viện Cơ học, Viện Công nghệ thông tin thuộc Viện Khoa học CNVN… Bên cạnh đó, cịn phải kể đến Công ty Cổ phần Robot TOSY doanh nghiệp thiết kế chế tạo Robot Việt Nam có nhiều sản phẩm ấn tượng trường q́c tế 1.1.3.Vai trị ứng dụng Robot Công nghiệp Trong sản xuất, robot công nghiệp thay người làm công việc hàn, phun phủ, lắp ráp, đóng gói, vận chuyển sản phẩm; cơng việc cần độ xác cao như: lắp ráp chi tiết máy nhỏ, mạch điện tử; thay người làm công việc nguy hiểm như: thao tác nhà máy điện nguyên tử, lò luyện kim loại, những nơi có nhiệt độ áp suất cao, dễ xảy cháy nổ… *Có thể kể đến số vai trị ứng dụng điển hình robot thế giới như: -Robot song song dùng phân loại đóng gói sản phẩm: IRB 660 Flex Palletizer, IRB 340 FlexPicker, IRB 260 FlexPicker Các robot gắp hộp vắc xin bại liệt từ băng tải đặt vào thùng gồm 20 hộp cách xác -Robot sơn phun sơn : Được ứng dụng nhiều sơn gỗ, sơn thép -Robot dùng công nghệ ép phun nhựa: IRB 6650 hãng ABB thao tác nhanh, dễ dàng lấy sản phẩm khỏi khn vị trí tách khn, giám sát, làm sạch, điều khiển chất lượng dựa camera -Robot gắp hàng , Robot bớc xếp hàng hóa hay Robot bớc dỡ hàng hóa: Đây thiết bị Robot đa dạng với điều khiển tự động -Robot vận chuyển đóng gói sản phẩm: Robot đóng gói vận chuyển phạm vi rộng sản phẩm khác nhau: giường đóng gói phẳng ngăn kéo -Robot hàn công nghiệp hay robot hàn tự động: phục vụ cho ngành ô tô xe máy, với tỷ lệ 70% số robot hoạt động, phải kể đến robot hàn tự động Panasonic -Ngồi ra, robot cịn có nhiều lĩnh vực nghiên cứu robot dịch vụ, robot dùng lĩnh vực quân sự, robot di động đồng thời kết hợp với nhận dạng điều khiển sở xử lý những thơng tin hình ảnh, đặc biệt kết hợp với xử lý ngôn ngữ *Tại Việt Nam: Ở nước ta, ứng dụng robot công nghiệp đa đạng, tùy vào những nghành, công việc khác mà ta áp dụng những robot công nghiệp riêng biệt Dưới số nghành hệ thống sản xuất mà áp dụng robot công nghiệp -Cơng nghiệp đúc: robot làm nhiệm vụ rót kim loại nóng chảy vào khn, cắt mép thừa, làm vật đúc làm tăng bền vật đúc cách phun cát -Ngành gia cơng áp lực: q trình hàn nhiệt luyện thường bao gồm nhiều công việc độc hại nhiệt độ cao, điều kiện làm việc nặng nề, dễ gây mệt mỏi phân xưởng rèn dập -Ngành gia công lắp ráp: robot thường sử dụng vào những việc tháo lắp phôi sản phẩm cho máy công bánh răng, máy khoan, máy tiện bán tự động 10 Hình 3.2: Khai báo ma trận thời gian t lệnh - Thực lệnh Run để vẽ đồ thị Đồ thị mô tả quỹ đạo chuyển động biến khớp q theo thời gian t: 42 Hình 3.3: Sự thay đổi biến khớp q1 theo thời gian t Hình 3.4: Sự thay đổi biến khớp q2 theo thời gian t 43 Hình 3.5: Sự thay đổi biến khớp q3 theo thời gian t Hình 3.6: Sự thay đổi biến khớp q4 theo thời gian t 44 Hình 3.7: Sự thay đổi biến khớp q5 theo thời gian t Hình 3.8: Sự thay đổi biến khớp q6 theo thời gian t 45 Kết luận: Sau hoàn thành toán động học cho robot KUKA KR 6-2 bậc tự do, ta biết nội dung nghiên cứu động học robot việc tìm quan hệ chuyển động khâu gồm toán là: Bài toán động học thuận toán động học ngược Nhờ phần mềm hỗ trợ thông dụng hữu ích : Matlab phương pháp GRG thực giải tốn Excel mà ta giải tốn u cầu vị trí cảu điểm tác động cuối hướng cảu khâu cuối, vận tốc gia tốc khâu khơng gian, vị trí tay kẹp, phạm vi hoạt động robot KUKA KR6-2 dùng để phân loại sản phẩm 46 CHƯƠNG 4: MƠ HÌNH HĨA MƠ PHỊNG ROBOT KUKA TRÊN SOLIDWORK 4.1 Giới thiệu phần mềm Solidwork Solidworks phần mềm thiết kế khí 3D, chạy hệ điều hành Windowns Solidworks phát triển Dassault Systèmes Solidworks Corp, công ty Dassault Systèmes, SA (Vélizy, Pháp) Solidworks sử dụng triệu kỹ sư nhà thiết kế mức 178.000 cơng ty tồn thế giới Solidworks đối thủ cạnh tranh trực tiếp với Autodesk Inventor Solid Edge Tổng công ty Solidworks thành lập vào tháng 12/1993 Viện Công nghệ Massachusetts Jon Hirschtick Solidworks tiếp thị số phiên phần mềm Solidworks CAD ngồi eDrawings-một cơng cụ cộng tác DraftSight-một sản phẩm 2D CAD Solidworks lãnh đạo John McEleney từ năm 2001 đến tháng năm 2007 Jeff Ray từ năm 2007 đến tháng năm 2011 Giám đốc điều hành Bertrand Sicot Hiện Solidworks sử dụng phổ biến thế giới Ở Việt Nam phần mềm sử dụng nhiều không lĩnh vực khí mà cịn mở rộng lĩnh vực khác như: Điện, khoa học ứng dụng, mô phỏng, Phần mềm Solidworks cung cấp cho người dùng tính tuyệt vời thiết kế chi tiết khối 3D, lắp ráp chi tiết để hình thành nên phận máy móc, xuất vẽ 2D chi tiết tính phổ biến phần mềm Solidworks, ngồi cịn có tính khác như: Phân tích động học ( motion), phân tích động lực học (simulation) Bên cạnh phần mềm cong tích hợp modul Solidcam để phục vụ cho việc gia công 47 CNC nhờ có phay Solidcam tiện solidcam bạn gia cơng nhiều trục solidcam, modul 3Dquickmold phục vụ cho việc thiết kế khn Việc tích hợp nhiều tính modul Add-in phần mềm Solidworks giúp cho người sử dụng chun mơn hóa phần mềm Và không cần phải sử dụng nhiều phần mềm để thực công việc khác Để học phần mềm Solidworks bạn xem bạn tham gia khóa học thiết kế vói phần mềm Solidworks Nếu khơng có nhiều thời gian đến trung tâm học bạn tham khảo tài liệu hướng dẫn sử dụng Solidworks 4.1.1.Tính thiết kế phần mềm Solidworks Đây tính nỗi bật phần mềm solidworks Thông quan việc thiết kê các biên dạng 2D bạn dựng khối 3D theo yêu cầu, tíng dễ học thông qua tài liệu thiết kế solidworks Nhưng vấn đề bạn cần phải làm thật nhiều tập để nhớ lâu vận dụng linh hoạt lệnh 4.1.2 Tính lắp ráp chi tiết Đây tính mà hầu phần mềm CAD/CAM có Các chi tiết 3D sau thiết kế xong lắp ráp lại với tạo thành phận máy máy hoàn chỉnh Xây dựng đường dẫn thể quy trình lắp ghép để hiểu rõ tính bạn xem tài liệu hướng dẫn lắp ráp solidworks 4.1.3 Xuất vẽ phần mềm solidworks 48 Phần mềm Solidworks cho phép ta tạo hình chiếu vng góc chi tiết lắp với tỉ lệ vị trí người sử dụng quy định mà khơng ảnh hưởng đến kích thước Cơng cụ tạo kích thước tự động kích thước theo quy định người sử dụng Tạo thích cho lỗ cách nhanh chóng Chức ghi độ nhám bề mặt, dung sai kích thước hình học sử dụng dễ dàng 4.1.4 Tính gia cơng Solidworks Để dùng chức này, phải sử dụng modul solidworks Solidcam Đây modul Cam Solid, tách để bán riêng nếu có điều kiện tải dùng, chạy giao diện solidworks, việc sử dụng SolidCam thật vô thân thiện, dễ sử dụng Xem thêm tài liệu gia cơng Solidcam 4.1.5 Phân tích động lực học Solidworks SolidWorks Simulation cung cấp công cụ mô phỏng để kiểm tra cải thiện chất lượng thiết kế bạn Các thuộc tính vật liệu, mối ghép, quan hệ hình học định nghĩa suốt trình thiết kế cập nhật đầy đủ mơ phỏng Các sản phẩm kiểm tra độ bền, hệ số an tồn phân tích động học đầy đủ Hơn thế nữa, tất dạng hình học hỗ trợ để mơ phỏng tính tốn thật với tính kết cấu, thành mỏng khối solid 4.1.6 Ưu điểm Solidworks Phần mềm Solidworks phần mềm chuyên thiết kế 3D hãng Dassault System phát hành dành cho xí nghiệp vừa nhỏ, đáp ứng hầu hết nhu cầu thiết kế khí Solidworks biết đến 49 từ phiên Solidworks 1998 du nhập vào nước ta với phiên 2003 cho đến với phiên 2018 phần mềm phát triển đồ sộ thư viện khí phần mềm khơng dành cho xí nghiệp khí mà cịn dành cho ngành khác như: đường ống, kiến trúc, trang trí nội thất, mỹ thuật … Một ứng dụng mơ hình hóa 3D phổ biến sử dụng ngành công nghiệp Solidworks Thực sự, solidworks có nhiều ưu điểm mà nhiều người cần tìm kiếm Giao diện trực quan Phần mềm thiết kế có giao diện trực quan, hỗ trợ người thiết kế tiện dụng làm quen từ thao tác thứ Nếu người đã có sẵn tảng Cad 3d việc làm quen với solidworks hồn tồn khơng khó Xử lý nhanh.Điều cịn tùy thuộc vào cấu hình máy tính bạn lại so sánh với số đối thủ trang lứa inventor 20122015 theo cảm giác solidworks 2013 nhanh mượt mà Tuyệt vời việc thiết kế khuôn với solidworks, việc chia lõi khuôn, tách khuôn, hay lắp ráp mô phỏng khn khơng cịn vấn đề cần hỏi làm khó bạn Thậm chí, nếu người biết làm xác quy trình có kinh nghiệm xử lý, người làm nhiều khn khác mà cần thao tác thay đổi nhỏ từ khuôn khác 4.2 Mô phỏng robot Kuka Solidwork 4.2.1: Chi tiết trục tọa độ 3D 50 Hình 4.1: Chi tiết đế Hình 4.2: Chi tiết trục quay 51 Hình 4.3: Chi tiết số Hình 4.4: Chi tiết 52 Hình 4.5: Chi tiết Hình 4.6: Mơ phỏng solidword 53 Hình 4.7: Mơ phỏng solidword Hình 4.8: Mơ phỏng solidword 54 KẾT LUẬN Trong khuôn khổ Đồ án Robot công nghiệp , đề tài bọn em hoàn thành vấn đề sau: - Tìm hiểu tổng quan cánh tay robot - Nắm vững thêm khả thiết kế chi tiết, cách kết cấu hợp lý lựa chọn chế độ mơ phỏng phần mềm Solidwork - Bóc tách tính tốn khối lượng - Qua việc sâu vào phần mềm mô phỏng Solidwork em thấy đa khả ứng dụng lớn rộng rãi thực tiễn Để đánh giá kết thân em cảm thấy chưa đạt kết mong muốn mong đợi Trong q trình thực khơng bao quát tối đa vấn đề nên kết thu chưa mong muốn tốt Tuy kết thu mang tính chất tương đối phần đáp ứng yêu cầu đặt Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ngô Ngọc Vũ thầy cô tạo điều kiện giúp đỡ em nhiều để em hồn thành đồ án Robot cơng nghiệp Trong q trình thực khó tránh khỏi có sai sót mong q thầy đóng góp góp ý để đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ môn Cơ điện tử; Bài giảng Robot Công nghiệp Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên [2] Kênh youtube Học Cơ Khí [3] Websites: - KUKA Robotics: www.kukarobotics.com/ -The MathWorks, Inc www.mathworks.com/ 56