CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
2.2 Lựa chọn cơ cấu tay máy
Tay máy là một dạng robot có cấu tạo mô phỏng theo những đặc điểm cấu tạo cơ bản của cánh tay người. Các khâu của tay máy được liên kết với nhau thông qua các khớp động để hình thành một chuỗi động hở.
Các thành phần cơ bản của một cánh tay máy bao gồm - Số bậc tự do
- Dạng tọa độ tay máy - Hệ thống cân bằng - Nguồn dẫn động - Hệ thống điều khiển - Cơ cấu tác động cuối 2.2.1 Bậc tự do
Bậc tự do của tay máy là số khả năng chuyển động độc lập của nó trong không gian hoạt động
13
𝑤 = 6𝑛 − ∑ 𝑖. 𝑝𝑖
5
𝑖
Để nâng cao độ linh hoạt các tay máy phải có số bậc chuyển động cao, tuy nhiên không nên quá 6. Sáu bậc chuyển động thường gồm 3 bậc chuyển động cơ bản (chuyển động định vị) và 3 bậc chuyển động bổ sung (chuyển động định hướng).
- Chuyển động cơ bản thường là chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động quay, mỗi bậc chuyển động có nguồn dẫn động riêng
- Chuyển động bổ sung: thường là các chuyển động quay nhằm tăng khả năng linh hoạt
Với yêu cầu thao tác của cánh tay máy là gắp khoang lỏng và khoang hơi (hình), mang 2 khoang về vị trí lắp đặt, cùng với tiêu chí về độ cứng vững và dễ dàng lắp đặt, tháo lắp. Cơ cấu 3 bậc tự do RTT được lựa chọn
Kết luận: Tay máy có số bậc tự do là 3
Hình 2.1 Mô tả bậc cánh tay máy
14 2.2.2 Cân bằng trọng lượng
Những cơ cấu tay máy có khớp quay dạng pitch (cơ cấu tay máy tọa độ cầu, tay máy toàn khớp bản lề), cơ cấu chấp hành cho các khớp này phải chịu một momen xoắn đáng kể do khối lượng bản thân của các khâu gây ra.
Cân bằng chủ động : dùng trực tiếp cơ cấu tác động để cung cấp momen xoắn để duy trì tay máy ở trạng thái tĩnh ứng với mỗi vị trí khác nhau. Phương pháp này có ưu điểm là dùng ngay cơ cấu chấp hành mà không cần thông qua cơ cấu phụ nào khác. Nhược điểm là không thể loại thành phần trọng lực ra khỏi phương trình động lực học của tay máy
Cơ cấu cân bằng bị động: cần thiết kế thêm những cơ cấu phụ, nhưng với phương pháp này thành phần bị động được loại ra khỏi phương trình động lực học của tay máy, do đó làm giảm đáng kể kích thước và chi phí cho của cơ cấu tác động. Những cơ cấu cân bằng bị động phổ biến là: đối trọng, lò xo, lò xo kết hợp hệ thống dây cáp và ròng rọc, hay kết hợp với cơ cấu tay quay-con trượt.
Kết luận: Lựa chọn phương án cân bằng bị động 2.2.3 Tọa độ tay máy
Tay máy tọa độ vuông góc:
- Ưu điểm:
• Không gian làm việc lớn
• HT điều khiển đơn giản
• Dành diện tích sàn lớn cho công việc khác - Nhược điểm:
• Việc thay đổi không thích hợp về không gian Tay máy tọa độ trụ:
- Ưu điểm
• Có khả năng chuyển động ngang và sâu vào các máy sản xuất
15
• Cấu trúc theo chiều dọc để lại nhiều khoảng trống cho sàn
• Kết cấu vững chắc, có khả năng mang tải lớn
• Khả năng lặp lại tốt - Nhược điểm
• Giới hạn tiến phía trái và phía phải Tay máy tọa độ cầu
Độ cứng vững của loại tay máy này thấp hơn hai loại trên và độ chính xác định vị phụ thuộc vào tầm với.
Tay máy toàn khớp bản lề và SCARA
Tay máy toàn khớp bản lề có cả ba khớp đều là khớp quay, trong đó trục thứ nhất vuông góc với hai trục kia. Do sự tương tự với tay người, khớp thứ hai được gọi là khớp vai, khớp thứ ba gọi là khớp khủy nối cẳng tay với khủy tay. Với kết cấu này không có sự tương ứng giữa khả năng chuyển động của các khâu và số bậc tự do. Tay máy làm việc rất khéo léo, nhưng độ chính xác định vị phụ thuộc vị trí của phần công tác trong vùng làm việc.
Tay máy Scara được đề xuất dùng cho công việc lắp ráp. Đó là một kiểu tay máy có cấu tạo đặc biệt, gồm hai khớp quay và một khớp trượt, nhưng cả ba khớp đều có trục song song với nhau. Kết cấu này làm tay máy cứng vững hơn theo phương thẳng đứng nhưng kém cứng vững theo phương ngang. Loại này chuyên dùng cho công việc lắp ráp với tải trọng nhỏ theo phương đứng. Từ Scara là viết tắt của “selective compliance assembly robot arm” để mô tả các đặc điểm trên. Vùng làm việc của Scara là một phần của hình trụ rỗng