thiết kế chế tạo trong đề tài. Thiết kế mơ hình ứng dụng
6.1. Giới thiệu chung
Nhƣ đã trình bày ở trên, robot song song cĩ những ƣu điểm nhƣ khả năng chịu tải cao, cĩ độ cứng vững cao, cĩ thể thực hiện đƣợc các thao tác phức tạp và hoạt động với độ chính xác cao. Chính vì vậy robot song song ngày nay đƣợc ứng dụng khá rộng rãi.
Các ứng dụng của robot song song trong cơng nghiệp rất rộng, từ việc lắp ráp các chi tiết cực nhỏ tới các chuyển động thực hiện các chức năng phức tạp, địi hỏi độ chính xác cao nhƣ: phay, khoan, tiện, hàn, ...
Trên hình 6.1 là dạng máy gia cơng 6 trục CNC+Hexapod với tâm đứng của Ohuma (Nhật), gia cơng với tốc độ cao.
Hình 6.1: Hệ gia cơng Hexapod+CNC 6 trục ảo
Trên hình 6.2 là hệ gia cơng CNC+Hexapod 8 trục ảo của G&L.
Hình 6.2: Hệ gia cơng Hexapod+CNC 8 trục ảo
Hiện nay trong nƣớc, việc gia cơng những sản phẩm cĩ hình dạng phức tạp, chẳng hạn nhƣ các khuơn đặc biệt, các bánh răng đặc biệt, khớp gối (các chi tiết thay thế cho ngƣời bị khuyết tật hoặc tai nạn), … gặp nhiều khĩ khăn do rất ít đơn vị thực hiện.
Các vấn đề nghiên cứu ứng dụng robot song song trong gia cơng cơ khí cũng đã đƣợc các nhà khoa học ở TP.HCM quan tâm nghiên cứu. Đề tài về nghiên cứu, thiết kế và chế tạo robot song song (Gough – Stewart Platform) sử dụng trong hệ thống thiết bị tạo chuyển
58
động phức hợp, hình thành trung tâm gia cơng chế tạo 5 trục ảo - là những nghiên cứu mới nhất về robot cho ứng dụng cơng nghiệp (hình 6.3).
Hình 6.3: Hệ thống gia cơng 5 trục ảo CNC+Hexapod[25]
Sản phẩm đề tài là một hệ thống gia cơng cắt gọt, xây dựng trên cơ sở một robot song song Stewart-Gough Platform, cĩ khả năng tạo hình tƣơng đƣơng một máy phay CNC 5 trục cỡ nhỏ với chuyển động của bàn máy (mang phơi) đƣợc vận hành và điều khiển bởi 6 chân (Hexapod) sử dụng các động cơ tuyến tính tạo chuyển động trực tiếp. Hệ thống đƣợc điều khiển tích hợp trên cơ sở máy tính với phần mềm điều khiển hoạt động gia cơng tạo hình theo chuẩn IEA (G&M code) tƣơng thích với các phần mềm CAD/CAM chuẩn.
Các nghiên cứu về Robot song song cĩ những ƣu điểm là cĩ độ chính xác cao về toạ độ, cĩ độ cứng vững cao, vận tốc cao và khả năng chịu tải lớn, cho phép xây dựng những hệ thống gia cơng cơ khí cĩ độ chính xác cao, gia cơng cấu trúc phức tạp. Việc nghiên cứu phát triển tiếp tục hƣớng ứng dụng robot song song kết hợp máy CNC, nâng số trục ảo của hệ thống lên 8-9 trục, để gia cơng tạo hình những sản phẩm cơ khí phức tạp là một lĩnh vực tiên tiến, đang đƣợc nhiều nƣớc phát triển.
Các Robot cơ cấu song song làm việc khơng cần bệ đỡ và cĩ thể di chuyển tới mọi nơi trong mơi trƣờng sản xuất. Chúng cĩ thể làm việc ngay cả khi trên thuyền và treo trên trần, tƣờng ...
Robot dùng cho kiểm tra chất lƣợng, phân loại sản phẩm. Loại robot này mà điển hình là ABB parallel robot cĩ nhu cầu rất cao trong sản xuất chế biến hiện nay. Đặc điểm của loại robot này là hoạt động rất nhanh, do đĩ cần cĩ các giải pháp tích hợp đi kèm, thƣờng là giải pháp thị giác cho robot (hình 6.4).
59
Hình 6.4: Robot song song của ABB và ứng dụng phân loại trong dây chuyền bánh kẹo
Các nhu cầu hiện nay ở khu vực: phân loại bánh trong sản xuất bánh kẹo, phân loại hạt điều (hiện nay chỉ cĩ thể triển khai bằng cơng nhân, với số lƣợng rất lớn lao động phổ thơng khi vào mùa chế biến), phân loại trứng (gà, vịt, cút), …
Một số quy trình sản xuất thịt, cá, … yêu cầu nhiệt độ thấp và vơ trùng cao. Đây là mơi trƣờng ứng dụng tốt cho robot phân loại, đĩng gĩi sản phẩm (hình 6.5).
Hình 6.5: Robot đĩng gĩi sản phẩm xúc xích, đĩng gĩi thịt xơng khĩi
Robot song song đƣợc sử dụng để nâng kính viễn vọng và cĩ thể điều khiển dịch hƣớng tự động, hoặc giữ kính hiển vi dùng trong việc giải phẫu (hình 6.6).
60
Robot song song đƣợc ứng dụng trong nhiều hệ thống mơ phỏng. Trên hình 6.7 là hệ thống mơ phỏng bay của Mỹ, sử dụng hexapod.
Hình 6.7: Robot song song cho mơ phỏng bay để đào tạo phi cơng
Robot song song cĩ các chân dẫn động phụ là cấu hình đặc biệt của robot song song. Trong một số trƣờng hợp ứng dụng, việc điều khiển những chân dẫn động chính gặp những trở ngại, việc điều khiển chân dẫn động nằm ngồi platform sẽ điều khiển hoạt động của robot.
Trong mơ hình dao động tàu thủy, robot đƣợc đặt trong bể nƣớc và tấm dịch chuyển chuyển động cĩ thể tạo dao động cho các thí nghiệm dao động tàu thuỷ. Chân dẫn động phụ đƣợc gắn trên tấm đế thứ hai ngồi bể. Việc điều khiển dao động đƣợc thực hiện thơng qua các chân động phụ
6.2. Xây dựng 1 hệ thống thực hành trên robot song song
Với cấu hình kinh phí thấp của robot đã thực hiện trong đề tài, mơ hình ứng dụng phù hợp nhất là sử dụng cho đào tạo.
Hệ thống robot song song với hệ thống tự thiết kế cơ khí và bộ điều khiển hồn chỉnh cho phép thực hành về kỹ thuật điều khiển và tự động hố trên cơng cụ robot. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đặc điểm của robot song song đƣợc thiết kế trong đề tài là dễ dàng chuyển đổi từ robot song song với các chân dẫn động phụ sang robot 6 chân (Hexapod), vì vậy mơ hình thực hành cĩ thể gồm 2 phần:
- Robot song song kiểu Hexapod.
- Robot song song song với chân dẫn động phụ nằm ngồi khơng gian làm việc của
robot.
Sinh viên cĩ thể khảo sát và so sánh đặc tính của hai loại robot nĩi trên. Sinh viên cĩ thể thực hành với các nội dung sau:
- Khảo sát cấu trúc của robot.
- Vận hành robot.
- Khảo sát hoạt động của robot tƣơng ứng với các thuật tốn điều khiền (PID, PIV,
Fuzzy,…)
- Điều khiển robot vận hành theo quỹ đạo xác định.
61
- Thực hành lập trình điều khiển.
- Thực hành xác định các điểm suy biến và khơng gian làm việc của robot.
- Thực hành điều khiển với các chân dẫn động phụ.
Để triển khai mơ hình thực hành trên robot, cần phải xây dựng phần mềm đào tạo trên máy tính và tài liệu hƣớng dẫn thực hành.
62