3.3 Kết luận
Chương 3 đã trình bày đầy đủ yêu cầu đặt ra, từ kết quả tính tốn phương trình động học thuận và động học nghịch, kiểm tra bài tốn động học. Đưa ra kích thước các khâu dùng cho q trình tính tốn thiết kế ở chương sau.
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CƠ KHÍ VÀ MẠCH ĐIỆN
Chương này sẽ trình bày q trình tính tốn và thiết kế cơ khí và mạch điện theo những phương án phù hợp đã phân tích, lựa chọn ở chương 2 và các thơng số đã có ở chương 3.
4.1 Thiết kế cơ khí
Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của robot delta 3 bậc tự do dạng khớp xoay là gắp sản phẩm từ băng chuyền. Để đảm bảo gắp được sản phẩm thì cần có sự phối hợp chuyển động của băng chuyền (bằng chuyền được tính tốn để có tốc độ di chuyển phù hợp và khi robot gắp sản phẩm thì băng chuyền khơng cần phải dừng lại). Tuy nhiên, nhiệm vụ của đồ án chỉ dừng lại ở việc thiết kế, điều khiển robot di chuyển từ điểm đến điểm và do đó sẽ khơng quan tâm đến việc thiết kế, điều khiển tốc độ băng tải, bộ phận gắp cũng như các công việc khác.
4.1.1 Yêu cầu thiết kế
Thiết kế mơ hình robot delta với những yêu cầu sau:
− Khối lượng tải tối đa: 50 gram.
4.1.2 Lựa chọn vật liệu
Do Robot Delta đòi hỏi phải làm việc với tốc độ cao nên thiết kế yêu cầu vật liệu nhẹ, độ cứng và độ bền tốt. Từ những yêu cầu trên, thiết kế lựa chọn vật liệu nhơm vì có những ưu điểm phù hợp như:
− Khối lượng riêng nhỏ (khoảng 2700 kg/𝑚3) nên cùng một kích thước thì khối lượng của nhơm chỉ nặng bằng 1/3 so với thép.
− Tính chống ăn mịn cao: do đặc tính oxy hóa của nó đã biến lớp bề mặt của nhôm thành oxit nhôm (𝐴𝑙2𝑂3) có cấu trúc rất xít chặt rất bền và khả năng chống ăn mịn cao trong kim loại, do đó khơng cần sơn bảo vệ bề mặt.
− Khơng có từ tính: đây là ưu điểm nổi bật của vật liệu nhôm so với thép trong nhiều ứng dụng cần tránh nhiễu.
Cụ thể, nhôm được lựa chọn là hợp kim nhơm 1060 với những đặc tính như sau:
Bảng 4.1: Đặc tính của hợp kim nhơm 1060
Tính chất Giá trị Đơn vị
Khối lượng riêng 2700 kg/𝑚3
Nhiệt độ nóng chảy 660,32 °C
Độ bền kéo 68,94 N/𝑚𝑚2
Ứng suất chảy dẻo 27,57 N/𝑚𝑚2
Nhiệt dung riêng 900 J/(kg.K)
4.1.3 Thiết kế các cụm chi tiết
4.1.3.1 Kết cấu cụm động cơ và khâu 1:
Yêu cầu:
− Vị trí của 3 động cơ trên đế cố định lệch nhau mỗi góc 120𝑜 là như nhau.
− Vị trí của khâu 1 so với động cơ tại mỗi trục là như nhau.
Thiết kế:
− Chi tiết tấm đế trên là phần đế cố định được gắn với phần giá bên ngoài, đỡ toàn bộ khối lượng của robot. Thiết kế yêu cầu chi tiết phải làm từ vật liệu có độ cứng tốt để đảm bảo độ cứng vững cho robot. Ngoài việc gia công mặt 2 bề mặt để đảm bảo độ đồng phẳng giữa các chi tiết gá động cơ khi lắp đặt, bên trên chi tiết còn được phay lõm xuống 3mm để định vị vị trí cho 3 chi tiết gá động cơ, đảm bảo rằng chi tiết gá động cơ không bị dịch chuyển do hiện tượng tháo lỏng của bulong siết.
− Chi tiết gá động cơ được đặt ở phía trên tấm đế cố định vì nếu đặt gá động cơ phía dưới thì nó sẽ phải chịu tồn bộ trọng lượng của robot. Trong quá trình di chuyển, robot tạo ra nhiều rung động làm chi tiết gá dễ bị biến dạng, dẫn đến sai số. Do đó, đặt gá phía trên tấm đế cố đinh sẽ giúp nó chỉ chịu một phần trọng lượng của robot.
Phương án chế tạo:
− Khâu 1, tấm đế cố định, gá động cơ được gia công bằng phương pháp CNC để đảm bảo độ chính xác về kích thước.
− Vật liệu sử dụng: nhôm 1060.