h. Hình ảnh của module ñ iều khiển
3.3.8. Nhận xét về cánh tay robot mớ i
Cánh tay robo mới ựã thành công hơn rất nhiều cánh tay robo cũ, ựã khắc phục ựược cơ bản những những nhược ựiểm của cánh tay robo cũ. để so sánh
ựề tài ựưa ra bảng so sánh (bảng 5).
Bảng 3.6. So sánh tắnh năng robot mới với robot cũ
Cánh tay robot cũ Cánh tay robo mới + Chạy chậm: 0,3m/phút. Do dùng
ựộng cơ 30W.
+ độ dơ thân robot lớn do dùng vitme
ựai ốc thường có ựộ dơ 0.5mm
+ Sai số ựiều khiển lớn: ổ 2mm do dùng encoder một kênh và 20 xung/vòng.
+ Cánh tay robot yếu, góc chia ựiều khiển 0,90/xung, dùng ựộng cơ 10W, sai sốựiều khiển 0.60.
+ Rất dễ bị nổ ống khắ: Dùng ống khắ không ựúng tiêu chuẩn
+ Cấu trúc hệ thống ựiều khiển liền một khối: Rất khó thay thế sửa chữa và nâng cấp.
+ Tắnh năng robot it: Chỉ duy nhất tắnh năng ựiều khiển bằng tay + Chạy nhanh hơn: 2m/phút. đã thay ựộng cơ 200W. Phần ựiều khiển công suất thiết kế chế tạo chắnh xác hơn, có thểựiều khiển với công suất lớn hơn. + độ dơ thân robot nhỏ hơn: 0.001mm, dùng vime ựai ốc bi + Sai số ựiều khiển nhỏ hơn: ổ0.036mm do dùng encoder 2 kênh,
200vòng/ phút, thuật toán ựiều khiển khửựược sai số dọc trục.
+ Cánh tay robot khỏe hơn, góc ựiều khiển nhỏ hơn 0,30/xung, sai số ựiều khiển ổ0.110, dùng ựộng cơ 20W.
điều khiển ựược góc chắnh xác hơn. + đã thay ống khắ ựạt tiêu chuẩn, không còn bị nổống khắ.
+ Cấu trúc hệ thống ựiều khiển tách rời thành các module riêng lẻ, dễ
nâng cấp sửa chữa, thay thế.
+ Tắnh năng nhiều hơn, có các tắnh năng: điều khiển bằng tay, ựiều khiển tự ựộng, Cài ựặt và lập trình ựiều khiển cho robot.
KẾT LUẬN VÀ đỀ NGHỊ
I. Kết luận
Mô hình MiniCIM của trường ựại học Phương đông còn ựang trên chặng ựường cải tiến và hoàn thiện. Cần phải hoàn thiện thêm rất nhiều khâu nữa mới có thểựảm bảo là một mô hình MiniCIM tiên tiến. đề tài này ựã góp phần ựáng kể vào việc hoàn thiện mô hình MiniCIM của trường đại học Phương đông
Căn cứ vào kết quả thiết kế chế tạo, ựề tài ựã có ựược những thành công trong việc hoàn thiện nâng cấp hệ thống CIM như sau:
1. Xây dựng cầu trúc phần cứng ựiều khiển của cánh tay robot ựược chia thành các module giúp cho việc sửa chữa, nâng cấp ựược thuận tiện hơn, có tắnh năng ựộng và linh hoạt hơn.
2. Thiết kế chế tạo thành công module ựiều khiển ựộng cơ DC_Secvol theo tọa ựộ có khả năng ựiều khiển công suất là 200W.
3. Thiết kế chế tạo thành công module ựiều khiển ựộng cơ bước theo tốc
ựộ và tọa ựộ có khả năng ựiều khiển ựộng cơ bước có ựiện áp cơ bản là 36V, dòng ựiện cơ bản là 2,5A, tần số hoạt ựộng tối ựa là 8.000.000Hz. 4. Thiết kế chế tạo thành công module ựiều khiển trung tâm hỗ trợ 8 cổng
vào, 8 cổng ra, 3 ựầu vào tốc ựộ cao, giao tiếp RS485, SPI, PS2.
5. Xây dựng cấu trúc chương trình cho các máy mô hình thực hiện ựược theo phương thức ựa nhiệm vụ và thời gian thực
6. Ứng dụng các module trên và thiết kế chế tạo thành công hệ thống ựiều khiển cánh tay robot có ựộ chắnh xác cao hơn, nhiều tắnh năng hơn so với mô hình cũ (so sánh tắnh năng bảng 3.6), giúp việc giảng dậy và hoạt ựộng thực hành an toàn hơn so với mô hình cánh tay robot cũ.
II. đề nghị
đề nghịựược sự quan tâm hơn nữa của nhà trường và các cơ quan quản lý khoa học các cấp của nhà nước, tạo ựiều kiện cho tôi về kinh phắ. đề nghị ựược sự giúp ựỡ tiếp tục của các thầy cô giáo ựể tôi có thể tiếp tục cải tiến tốt hơn nữa mô hình MMINI CIM của trường đại học Phương đông, phục vụ tốt cho công tác giảng dạy tại trường ựại học Phương đông và ở các trường ựại học, cao ựẳng, dạy nghề của Việt Nam.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. GS.TS Trần Văn địch (2007),sản xuất linh hoạt FMS và Tắch hợp CIM ,
NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội
2. Lê Văn Doanh, Các bộ cảm biến trong kỹ thuật ựo lường và ựiều khiển,
NXB khoa học và kỹ thuật.
3. Phan Quốc Phố, Giáo trình Cảm biên, NXB khoa học và kỹ thuật.
4. Trung tâm ựào tạo DKS: Giáo trình vi ựiều khiển AVR, In nội bộ
6. Webside: Wikypedia-VietNam
7. Nguyễn Quang Hùng (2005): Kỹ thuật ựiều khiển và ứng dụng ựộng cơ
bước, NXB khoa học kỹ thuật
8. Tài liệu của các nhà sản xuất linh kiện (alldatasheet.com)
9. PGS. đặng Văn đào: Giáo trình kỹ thuật ựiện tử, NXB Giáo Dục
10. www.dientuvietnam.net
11. http://www.hocavr.com/
PHỤ LỤC
6.1. Giới thiệu vi ựiều khiển AVR [12]
Vi ựiều khiển AVR là bộ xử lý RISC với kiến trúc Harvard. Thuật ngữ
kiến trúc Harvard dùng ựể chỉ một ựặc ựiểm là ựơn vị xử lý trung tâm (CPU) có bộ nhớ chương trình và một bộ nhớ dữ liệu tách biệt.
Họ vi ựiều khiển AVR có những ựặc ựiểm sau:
Bộ nhớ flash ựược tắch hợp ngay trên chip và có khả năng lập trình ngay trên hệ thống ựược sử dụng làm bộ nhớ chương trình. Tất cả các bộ xử lý ựều có bộ nhớ chương trình loại này. điều ựó có nghĩa là ta không cần phải dùng
ựến các bộ nhớ EPROM hoặc ROM bên ngoài ựể chứa mã chương trình. Hơn nữa, bộ nhớ chương trình có thể nạp chương trình trong khi bộ xử lý vẫn ở
nguyên vị trắ trên bảng mạch, không cần phải nhấc ra ngoài ựểựặt vào bộ nạp chương trình. đặc tắnh này cho phép cập nhật phần mềm hệ thống nhanh chóng và dễ dàng hơn. đôi khi hình thức này còn ựược gọi là lập trình tại chỗ
(in situ). Bộ nhớ chương trình có thể ựược lập trình theo hai chế ựộ: nối tiếp hoặc song song và sẽựược bàn luận chi tiết ở phần sau.
Các thanh ghi làm việc ựa năng 32 ỜX Ờ 8 (theo truyền thống của các bộ
xử lý RISC thực sự). Một tập hợp bao gồm rất nhiều thanh ghi có nghĩa là các biến có thể lưu trữ bên trong CPU chứ không phải lưu trữ các biến trong bộ
nhớ, vì việc truy nhập lên bộ nhớ thường tốn nhiều thời gian hơn. Như vậy chương trình sẽ chạy nhanh hơn.
Bộ nhớ dữ liệu ngay trên chip loại EEPROM và RAM có trong hầu hết các thành viên của họ AVR. đơn vị CPU có kiến trúc Harvard, còn các bộ
nhớ EPROM và RAM ựược nhìn nhận như là bộ nhớ dữ liệu và ựược dùng ựể
cất giữ các hằng và biến.
Hoạt ựộng với xung giữ nhịp có tần số từ 0 ựến 16MHz. Hầu hết các lệnh
năng với tốc ựộ xử lý khoảng 10 lần lớn hơn các bộ xử lý thông thường (chẳng hạn, họ 8051) hoạt ựộng ở cùng tần số của ựồng hồ giữ nhịp.
Có mạch ựặt lại trạng thái mỗi khi cấp lại ựiện nguồn cho hệ thống (Power On Reset).
Có bộ ựịnh thời ngay trên chip và lập trình ựược với mạch chia tần số
(prescalr) tách biệt. Bộựịnh thời này ựược sử dụng cho các ứng dụng cần có sự phân ựịnh thời gian (timing) của các sự kiện.
Có các nguồn ngắt bên trong và bên ngoài.
Có bộ ựịnh thời watchdog ngay trên chip và lập trình ựược với bộ dao
ựộng ựộc lập. Bộ phận này ựược sử dụng ựể khôi phục lại trạng thái hoạt ựộng của hệ thống trong trường hợp xảy ra lỗi (treo) khi chạy phần mềm, nhưng cũng có thểựược sử dụng cho các ứng dụng ựáng quan tâm khác, như sẽựược bàn luận ựến trong một ứng dụng sẽựược trình bày về sau.
Có chế ựộ hoạt ựộng: SLEPP (ngủ) và POWER DOWN (nghỉ hay giảm dòng tiêu thụ khi không cần thiết). đặc ựiểm này cho phép tiết kiệm năng lượng khi bộ xử lý không có công việc cần xử lý, ựặc biệt có ý nghĩa ựối với các thiết bị cầm tay dùng pin.
Nhiều chip có mạch dao ựộng ựồng hồ RC ngay trên chip. Khi sử dụng bộ
giao ựộng RC trên chip, số lượng các linh kiện phụ trợ sẽ giảm ựi.
Có một phạm vi rộng các ựặc tắnh của bộ xử lý (từ các bộ xử lý cỡ nhỏ
với 8 chân ra ựến bộ xử lý 68 chân), nhờ vậy ta có thể lựa chọn một bộ xử lý cho thắch hợp với yêu cầu ựã ựặt ra, cả về chi phắ và tắnh năng kỹ thuật cũng như về các công cụ phát triển.
Phần mềm CodeVisionAVR là phần mềm ựược sử dụng nhiều nhất ựể
làm việc với vi ựiều khiển AVR do hãng HPInfortech phát triển. Hỗ trợ mã lập trình trên hai ngôn ngữ là Asembly và C là hai ngôn ngữ lập trình ựược sử
phần cứng thông minh giúp cho việc sử dụng chắp AVR rất ựơn giản và dễ sử
dụng.
Trên thị trường cùng có nhiều loại phần mềm viết cho vi ựiều khiển. Nhưng phần mềm CodeVisionAVR này hỗ trợ rất nhiều các công cụ với chắp AVR nên nó vẫn luôn là phần mềm ựược ưa chuộng ựể làm việc với chắp này.
6.2.Giới thiệu vềựộng cơ 1 chiều [6]
động cơ ựiện một chiều là ựộng cơ ựiện hoạt ựộng với dòng ựiện một chiều.
Nguyên tắc hoạt ựộng
Stator của ựộng cơ ựiện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm ựiện, rotor có các cuộn dây quấn và ựược nối với nguồn
ựiện một chiều, 1 phần quan trọng khác của ựộng cơ ựiện 1 chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là ựổi chiều dòng ựiện trong khi chuyển ựộng quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.[cần dẫn nguồn] Nguyên tắc hoạt ựộngcủa ựộng cơựiện một chiều Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ ựẩy nhau tạo ra chuyển ựộng quay của rotor Pha 2: Rotor tiếp tục quay Pha 3: Bộ phận chỉnh ựiện sẽ ựổi cực sao cho từ
trường giữa stator và rotor cùng dấu, trở lại pha 1
Nếu trục của một ựộng cơ ựiện một chiều ựược kéo bằng 1 lực ngoài, ựộng cơ
quay sẽ phát ra một ựiện áp gọi là sức phản ựiện ựộng counter-EMF (CEMF) hoặc sức ựiện ựộngựối kháng, vì nó ựối kháng lại ựiện áp bên ngoài ựặt vào
ựộng cơ. Sức ựiện ựộng này tương tự như sức ựiện ựộng phát ra khi ựộng cơ ựược sử dụng như một máy phát ựiện (như lúc ta nối một ựiện trở tải vào ựầu ra của ựộng cơ, và kéo trục ựộng cơ bằng một ngẫu lực bên ngoài). Như vậy
ựiện áp ựặt trên ựộng cơ bao gồm 2 thành phần: sức phản ựiện ựộng, và ựiện áp giáng tạo ra do ựiện trở nội của các cuộn dây phần ứng. Dòng ựiện chạy qua ựộng cơựược tắnh theo biều thức sau:
I = (VNguon − VPhanDienDong) / RPhanUng
Công suất cơ mà ựộng cơựưa ra ựược, ựược tắnh bằng: P = I * (VPhanDienDong)
6.3.Thông sốựiện dung và ựiện cảm của tran trường IRF250P (8)
6.4.Thống số cơ bản của tran C945 (8)
C945:
Maximum Temperature
Storage Temperature −55 to +150ồC Junction Temperature +150ồC Maximum Maximum Power Dissipation (TA = 25ồC) Total Power Dissipation 250 mW
VCBO Collector to Base Voltage 60 V VCEO Collector to Emitter Voltage 50 V VEBO Emitter to Base Voltage 5.0 V IC Collector Current 100 mA IB Base Current 20 mA 6.5.Thống số cơ bản của tran A1015: (8) 6.6.Giới thiệu ựộng cơ bước (6) động cơ bước (4tech.com.vn) động cơ bước là một loại ựộng cơ ựiện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với ựa số các ựộng cơ ựiện thông thường. Chúng thực chất là một ựộng cơ ựồng bộ dùng ựể biến ựổi các tắn hiệu ựiều khiển dưới dạng các xung ựiện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển ựộng góc quay hoặc các chuyển ựộng của rôto có khả năng cốựịnh rôto vào các vị trắ cần thiết.
Về cấu tạo, ựộng cơ bước có thể ựược coi là tổng hợp của hai loại ựộng cơ:
đỘng cơ một chiều không tiếp xúc và ựộng cơ ựồng bộ giảm tốc công suất nhỏ.
Hoạt ựộng
động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước nên có ựộ chắnh xác rất cao về mặt ựiều khiển học. Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch ựiện tử ựưa các tắn hiệu ựiều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất ựịnh. Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số
lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc ựộ quay của rôto phụ thuộc vào thứ tự chuyển ựổi và tần số chuyển ựổi.
Ứng dụng
Trong ựiều khiển chuyển ựộng kỹ thuật số, ựộng cơ bước là một cơ cấu chấp hành ựặc biệt hữu hiệu bởi nó có thể thực hiện trung thành các lệnh ựưa ra dưới dạng số.
động cơ bước ựược ứng dụng nhiều trong ngành Tự ựộng hoá, chúng
ựược ứng dụng trong các thiết bị cần ựiều khiển chắnh xác. Vắ dụ: điều khiển robot, ựiều khiển tiêu cự trong các hệ quang học, ựiều khiển ựịnh vị trong các hệ quan trắc, ựiểu khiển bắt, bám mục tiêu trong các khắ tài quan sát, ựiều
khiển lập trình trong các thiết bị gia công cắt gọt, ựiều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy bay...
Trong công nghệ máy tắnh, ựộng cơ bước ựược sử dụng cho các loại ổ ựĩa cứng, ổựĩa mềm, máy in...
6.7.Giới thiệu về IC L297 và L298 (7)
Hoạt ựộng và cách sử dụng của vi mạch L297 ựược mô tả như sau: Vi mạch L297 tắch hợp tất cả các mạch ựiện tử cần thiết ựể ựiều khiển ựộng cơ
bước lưỡng cực và ựơn cực. Sử dụng cùng với cầu công suất kép như L298 hoặc L293E tạo ra một bộ ghép nối hoàn chỉnh giữa bộ vi xử lý và ựộng cơ
bước kiểu lưỡng cực. động cơ bước kiểu ựơn cực cũng có thể ựiều khiển
ựược bằng L297 cộng với 4 cụm công suất mắc kiểu Dalington.
Vi mạch L297 nhận tắn hiệu ựiều khiển từ hệ thống ựiều khiển, thường là từ chip vi xử lý trung tâm và tạo ra tất cả các dạng xung ựiều khiển cho tầng công suất. Hơn thế nữa, nó bao hàm hai bộ chopper ựiều khiển ựộ rộng xung PWM ựểựiểu khiển dòng ựiện trong các cuộn dây pha.
Với việc hạn chế công suất phù hợp, vi mạch L297 còn có thểựiều khiển
ở cả 2 chếựộ nửa bước và cả bước.
Có hai loại vi mạch: Loại L297 thông thường và loại ựặc biệt L297A.