THIẾT kế TAY máy gắp sản PHẨM
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.03 MB, 170 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
-----------o0o-----------
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ TAY MÁY GẮP SẢN PHẨM
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
TP. HỒ CHÍ MINH – 01/2011
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
-----------o0o-----------
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ TAY MÁY GẮP SẢN PHẨM
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
TP. HỒ CHÍ MINH – 01/2011
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
LVTN
TỜ CAM KẾT
Luận văn này là do tôi thực hiện, trong luận văn này không có bất cứ nội dung nào được sao
chép lại từ các tài liệu khác.
Sinh viên Phan Viễn Sơn .
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
i
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
LVTN
LỜI CẢM ƠN
Xin gửi lời cảm ơn
yêu thương đến ba mẹ , ông bà, người thân tôi đã luôn bên
cạnh động viên tôi những giai đoạn khó khăn trong thời gian tôi học tập và thực hiện
luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơ n thầy TS . Phan Tấn Tùng tận tình hướng dẫn, dạy bảo
tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn .
Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô đã giảng dạy tôi trong suốt thời gian học
tập tại trường Đại học Bách Khoa.
Sinh viên thực hiện
Phan Viễn Sơn
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
ii
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
LVTN
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Luận văn gồm những nội dung sau :
-
Tìm hiểu về tay máy và ứng dụng của tay máy.
-
Chọn cấu hình tay máy .
-
Phân tích bài toán động học thuận, nghịch của tay máy thiết kế .
-
Mô phỏng kiểm tra tính toán động học và mô phỏng quỹ đạo cho trước của tay máy.
-
Bản vẽ thiết kế tay máy.
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
iii
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
LVTN
MỤC LỤC
Trang bìa ...............................................................................................................
Nhiệm vụ luận văn .................................................................................................
Tờ cam kết ............................................................................................................ i
Lời cảm ơn .......................................................................................................... ii
Tóm tắt luận văn .................................................................................................iii
Mục lục .............................................................................................................. iv
Danh sách hình vẽ .............................................................................................. vii
Danh sách bảng biểu ........................................................................................... xi
Chương 1:
TỔNG QUAN.
1.1 Tổng quan về Robot công nghiệp ................................................................... 1
1.1.1 Sơ lược lịch sử xuất hiện -phát triển Robot công nghiệp ......................... 1
1.1.2 Một số định nghĩa về Robot ................................................................... 2
1.2 Cơ sở lựa chọn Robot ..................................................................................... 3
1.3 Ứng dụng của Robot công nghiệp .................................................................. 5
1.3.1 Ứng dụng robot công nghiệp trong công nghệ hàn ................................. 6
1.3.2 Ứng dụng robot trong vũ trụ .................................................................. 6
1.3.3 Ứng dụng robot công nghiệp trong lắp ráp ............................................. 7
1.3.4 Ứng dụng robot công nghiệp trong việc gắp đặt sản phẩm ..................... 8
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
iv
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
LVTN
Chương 2:
CHỌN CẤU HÌNH TAY MÁY.
2.1 Phân tích nhiệm vụ bài toán và đề ra phương án ............................................. 9
2.1.1 Nhiệm vụ bài toán ................................................................................. 9
2.1.2 Một số phương án thực hiện ................................................................ 10
2.1.3 So sánh khớp quay và khớp tinh tiến ................................................... 14
2.2 Lựa chọn phương án .................................................................................... 15
2.3 Kích thước động tay máy và cách bố trí ....................................................... 16
Chương 3:
KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC TAY MÁY.
3.1 Thiết lập hệ tọa độ các khâu và bảng thông số D-H tay máy ......................... 18
3.2 Bài toán vị trí thuận ...................................................................................... 19
3.3 Bài toán vị trí ngược .................................................................................... 21
3.4 Không gian làm việc .................................................................................... 24
3.5 Bài toán vận tốc thuận .................................................................................. 26
3.6 Bài toán vận tốc ngược ................................................................................. 27
3.7 Hoạch định quỹ đạo ..................................................................................... 29
3.8 Moment lực tĩnh tại các khớp ....................................................................... 30
Chương 4:
MÔ PHỎNG TAY MÁY TRÊN MÁY TÍNH
4.1 Định vị trí và quy trình làm việc cho tay máy ............................................... 32
4.1.1 Bố trí vị trí tay máy ............................................................................. 32
4.1.2 Chọn kích thước các khâu tay máy ...................................................... 33
4.1.3 Quy trình làm việc ............................................................................... 33
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
v
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
LVTN
4.2 Tính lại bài toán động h ọc ............................................................................ 34
4.2.1 Bài toán ví trí thuận ............................................................................. 34
4.2.2 Bài toán ví trí ngược ............................................................................ 35
4.2.3 Bài toán vận tốc thuận ......................................................................... 36
4.2.4 Bài toán vận tốc ngược ........................................................................ 36
4.2.5 Bài toán lực tĩnh tại các khớp .............................................................. 37
4.3 Mô phỏng .................................................................................................... 38
4.3.1 Mô phỏng kiểm tra phần tính toán động học ..................................... 39
4.3.2 Mô phỏng quỹ đạo tay máy .............................................................. 45
Chương 5:
THIẾT KẾ CƠ KHÍ.
5.1 Khâu 5 và bộ phận tác động cuối.................................................................. 56
5.2 Khâu 4 ......................................................................................................... 59
5.3 Khâu 3 ......................................................................................................... 62
5.3.1 Chọn động cơ dẫn động khâu 3 ......................................................... 62
5.3.2 Chọn bộ truyền ................................................................................. 63
5.4 Khâu 2 ......................................................................................................... 65
5.4.1 Chọn động cơ dẫn động khâu 2 ......................................................... 65
5.4.2 Chọn bộ truyền ................................................................................. 66
5.5 Khâu 1 ......................................................................................................... 67
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO.
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
vi
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
LVTN
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1 Robot tọa độ vuông góc...................................................................... 4
Hình 1.2 Robot tọa độ trụ ................................................................................. 4
Hình 1.3 Robot tọa độ cầu................................................................................. 4
Hình 1.4 Robot khớp bản lề .............................................................................. 5
Hình 1.5 Tỉ lệ phân bố về loại công việc của robot công nghiệp ........................ 5
Hình 1.6 Robot hàn của hãng FANUC .............................................................. 6
Hình 1.7 Tàu thám hiểm sao Hỏa Viking 1 và tay máy robot gắng trên nó......... 6
Hình 1.8 Tay máy Canadarm 2 trên trạm không gian quốc tế ISS ....................... 7
Hình 1.9 Robot lắp ráp mạch in ......................................................................... 7
Hình 1.10 Ứng dụng tay máy công nghiệp gắp các khối sản phẩm ...................... 8
Hình 2.1 Kích thước khối sản phẩm .................................................................. 9
Hình 2.2 Sản phẩm tại vị trí gắp - đặt .............................................................. 10
Hình 2.3 Các chuyển động tịnh tiến của phương án 1 ...................................... 10
Hình 2.4 Sơ đồ động phương án 1 ................................................................... 11
Hình 2.5 Sơ đồ động phương án 2 ................................................................... 12
Hình 2.6 Sơ đồ động phương án 3 ................................................................... 13
Hình 2.7 Sơ đồ động phương án 2 ................................................................... 15
Hình 2.8 Sơ đồ động của đề tài........................................................................ 15
Hình 2.9 Các kích thước động của tay máy ..................................................... 16
Hình 2.10 Cách bố trí vị trí tay máy .................................................................. 17
Hình 3.1 Hệ tọa độ các khâu trên tay máy ....................................................... 18
Hình 3.2 Không gian làm việc của tay máy ..................................................... 24
Hình 3.3 Hình chiếu của không làm việc trên mặt phẳng ngang ....................... 25
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
vii
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
LVTN
Hình 3.4 Hình chiếu của không làm việc trên mặt thẳng đứng ......................... 25
Hình 4.1 Hình chiếu bằng bố trí tay máy ......................................................... 32
Hình 4.2 Hình chiếu cạnh của tay máy với một băng chuyền ........................... 33
Hình 4.3 Mô hình biểu diễn các khâu khớp của tay máy .................................. 38
Hình 4.4 Sơ đồ khối xuất từ Solidworks sang Matlab ..................................... 38
Hình 4.5 Sơ đồ khối simulink kiểm tra tính động học ...................................... 39
•
Hình 4.6 Sơ đồ khối tính θ 1 ............................................................................ 39
•
Hình 4.7 Sơ đồ khối tính θ 2 ............................................................................ 40
•
Hình 4.8 Sơ đồ khối tính θ 3 ............................................................................ 40
•
Hình 4.9 Sơ đồ khối tính θ 4 ............................................................................ 41
•
Hình 4.10 Sơ đồ khối tính θ 5 ............................................................................ 41
Hình 4.11 Đồ thị của y E theo xE ........................................................................ 42
Hình 4.12 Đồ thị của z E theo xE . ....................................................................... 42
Hình 4.13 Đồ thị của z E theo yE . ....................................................................... 43
Hình 4.14 Đồ thị của z E theo (xE , yE ). .............................................................. 43
Hình 4.15 Đồ thị của của các góc khớp 2,3,4 theo t, θ 4 = – (θ 3 +θ 2 ). .................. 44
Hình 4.16 Đồ thị của của các góc khớp 1, 5 theo t, θ 1 – θ 5 =900. ........................ 44
Hình 4.17 Sơ đồ khối Simulink mô phỏng quỹ đạo ........................................... 45
Hình 4.18 Sơ đồ khối JA1 ................................................................................. 46
Hình 4.19 Sơ đồ khối JA2 ................................................................................. 47
Hình 4.20 Sơ đồ khối JA3 ................................................................................. 48
Hình 4.21 Sơ đồ khối JA4 ................................................................................. 48
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
viii
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
LVTN
Hình 4.22 Sơ đồ khối JA5 ................................................................................. 49
Hình 4.23 Giản đồ vị trí E(xE , yE , z E ) theo thời gian t ....................................... 51
Hình 4.24 Giản đồ V E (v x , v y , v z) theo thời gian t.............................................. 52
Hình 4.25 Giản đồ quan hệ V xE , V yE . ............................................................... 53
Hình 4.26 Giản đồ quan hệ xE , yE . .................................................................... 53
Hình 4.27 Giản đồ các góc θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 , θ 5 theo thời gian t.............................. 54
•
•
•
•
•
Hình 4.28 Giản đồ vận tốc góc các khớp 1 -> 5: θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 , θ 5 . ..................... 55
Hình 5.1 Sơ đồ nguyên lý tay máy .................................................................. 56
Hình 5.2 Cụm hút chân không và kí hiệu thiết bị tạo chân không .................... 56
Hình 5.3 Thiết bị tạo chân không VUC1 của Misumi ...................................... 57
Hình 5.4 Ống nối SRKN20 của Misumi .......................................................... 57
Hình 5.5 Giác hút SRP40 của Misumi ............................................................. 58
Hình 5.6 Cụm hút chân không ......................................................................... 58
Hình 5.7 Tính moment quán tính theo trục khớp động 5 .................................. 59
•
Hình 5.8 Giản đồ vận tốc góc θ 5 ..................................................................... 59
•
Hình 5.9 Vận tốc góc θ 5 giây thứ 7 ................................................................. 60
Hình 5.10 Động cơ RH-11D-3001 .................................................................... 61
Hình 5.11 Khớp nối CPDS40-10-10.................................................................. 61
Hình 5.12 Động cơ dẫn động khâu 5 ................................................................. 62
Hình 5.13 Bánh đai răng HTPA18-S8M-15-A-C20 ........................................... 63
Hình 5.14 Bánh đai răng HTPA18-S8M-15-B-C12 ........................................... 64
Hình 5.15 Dây đai răng HTPM-480-S8M-150 .................................................. 64
Hình 5.16 Động cơ và bộ truyền dẫn động khâu 3 ............................................. 65
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
ix
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
LVTN
Hình 5.17 Bánh đai răng HTPA36-S8M-15-A-C20 ........................................... 66
Hình 5.18 Động cơ và bộ truyền dẫn động khâu 2 ............................................. 67
Hình 5.19 Động cơ RHS-14-3003 ..................................................................... 68
Hình 5.20 Nối trục CPDS50-14-16 ................................................................... 68
Hình 5.21 Động cơ dẫn động khâu 1 ................................................................. 69
Hình 5.22 Mô hình tay máy .............................................................................. 70
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
x
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
LVTN
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Bảng thông số D-H của tay máy ....................................................... 19
Bảng 4.1 Giá trị các biến khớp tại các vị trí A , B, C, D .................................... 36
Bảng 4.2 Vận tốc gốc các khớp ở mỗi hành trình quỹ đạo ................................ 50
Bảng 5.1 Thông số động cơ RH-11D-3001 ...................................................... 61
Bảng 5.2 Thông số khớp nối CPDS40-10-10 ................................................... 62
Bảng 5.3 Thông số động cơ RH-14D-3002 ...................................................... 63
Bảng 5.4 Thông số bánh đai răng HTPA18-S8M-150 ...................................... 64
Bảng 5.5 Thông số bánh đai răng HTPA36-S8M-15-A-C20 ............................ 66
Bảng 5.6 Thông số động cơ RHS-14-3003....................................................... 68
Bảng 5.7 Thông số nối trục CPDS50-14-16 ..................................................... 69
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
xi
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
LVTN
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1
Tổng quan về Robot công nghiệp:
1.1.1 Sơ lược lịch sử xuất hiện - phát triển của Robot công nghiệp:
-
Thuật ngữ “robot” lần đầu thiên xuất hiện năm 1921 trong tác phẩm viễn tưởng
“Rossum’s Universal Robot” của Karel Capek.
-
Hơn 20 năm sau, năm 1948, tại phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, nhà nghiên cứu
Goertz đã nghiên cứu chế tạo loại tay máy đôi (master-slave manipulator) điều khiển
từ xa. Cũng năm đó, hãng General Mills chế tạo tay máy gần như tương tự sử dụng cơ
cấu tác động là động cơ điện kết hớp vớ các cử hành trình.
-
Năm 1954, Goertz tiếp tục chế tạo một dạng tay máy đôi sử dụng động cơ servo và có
thể nhận biết lực tác động lên khâu cuối. Sử dụng những thành quả đó, năm 1956,
hang Gểnal Mills cho ra đơi tay máy hoạt động trong việc khảo sát đáy biển.
-
Cũng năm 1954, George C. Devol đã thiết kế một thiết bị có tên là “Cơ cấu bản lề
dùng để chuyển hàng theo chương trình”. Năm 1956 - 1959, Devol cùng với Joseph F.
Engelber đã tạo ra loại robot công nghiệp đầu tiên ở công ty Unimation. Năm 1975,
Unimation mới có lợi nhuận từ sản phẩm robot đầu tiên này.
-
Đầu thập kỷ 60, Công ty AMF (American Machine and Foundry Company) của Mỹ
quãng cáo một loại máy tự động vạn năng gọi là”Người máy công nghiệp” (Industrial
Robot),thiết bị có dáng dấp và một vài chức năng như tay người được điều khiển tự
động.
-
Chiếc robot công nghiệp được đưa vào ứng dụng đầu tiên vào năm 1961 tại một nhà
máy ô tô của General Motors ở Trenton, New Jersey Mỹ.
-
Năm 1967, Nhật Bản mới nhập chiếc robot công nghiệp đầu tiên từ Công ty AMF.
Đến năm 1990 có hơn 40 công ty ở Nhật đã xuất khẩu ra thế giới nhiều loại robot nổi
tiếng, trong đó có công ty Hitachi, Mitsubishi…
-
Từ những năm 70, tính năng của robot được nâng cao nhờ việc nghiên cứu lắp đặt
them các cảm biến ngoại tín hiệu để nhận biết môi trường làm việc cho robot. Vào
thời gian này, Đại học tổng hợp Stanford đã tạo ra loại robot lắp ráp tự động được
điều khiển bằng máy tính trên cơ sở xử lý thong tin từ các cảm biến lực và thị giác.
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
Tại Công ty IBM của Mỹ đã chế tạo loại robot có các cảm biến xúc giác và cảm biễn
lực, điều khiển bằng máy tính để lắp ráp các máy in gồm 20 cụm chi tiết.
-
Từ những năm 80, do áp dụng rộng rãi các tiến bộ về vi xử lý và công nghệ thong tin
nên số lướng robot công nghiệp phát triển mạn mẽ về số lượng và giá thành giảm, tính
năng ngày câng cao. Nó được đưa vào hỗ trợ thám hiểm vũ trụ và có vị trí quan trọng
trong các dây chuyền sản xuất tự động hiện đại.
-
Ngày nay robot công nghiệp đang phát triển rất mạnh mẽ đặc biệt là trong lĩnh vực
sản xuất ô tô và các ngành sản xuất vừa và nhỏ. Thị trường robot công nghiệp có khả
năng phát triển mạnh ở những nước đang phát triển, sử dụng robot công nghiệp trong
những ứng dụng truyền thống như hàn, nâng hạ, trong các băng chuyền… Thị trường
robot công nghiệp trên toàn thế giới ước tính sẽ phát triển với tốc độ tăng trưởng hàng
năm (CAGR) 7.7% trong vòng 5 năm tới. Riêng thị trường phần cứng ước tính sẽ
vượt mức 5.118 triệu USD vào năm 2010, theo một nghiên cứu mới của ARC.
1.1.2 Một số định nghĩa về Robot:
Không có một định nghĩa thống nhất cho Robot, nên nó có những cách định nghĩa
khác nhau:
-
Theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 8373 định nghĩa Robot như sau: “Đó là một loại máy
móc được điều khiển tự động, được lập trình sẵn, sử dụng vào nhiều mục đích khác
nhau, có khả năng vận động nhiều hơn ba trục, có thể ổn định hay di động tùy theo
những ứng dụng của nó trong công nghiệp tự động”.
-
Theo JosephEngelberger, một người tiên phong trong lĩnh vực Robot công nghiệp:
“Tôi không thể định nghĩa Robot, nhưng tôi biết loại máy móc nào là Robot khi tôi
nhìn thấy nó”.
-
Theo từ điển trực tuyến Cambridge định nghĩa: “Robot là một loại máy có thể thực
hiện những công việc một cách tự động bằng sự điều khiển của máy tính”.
-
Theo từ điển bách khoa toàn thư Wikipedia: “Robot là những máy tự động mà nó có
thể tự làm những nhiệm vụ của nó, hầu như do những cấu trúc chương trình điện tử”.
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
2
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
LVTN
1.2
Cơ sở lựa chọn Robot công nghiệp:
Ngày nay robot công ghiệp được phát triển rất đa dạng. Nhưng có thể phân loại chúng
theo nhiều cách khác nhau:
-
Theo vị trí công tác có thể phân ra robot cấp thoát phôi, robot vận chuyển, robot vạn
năng,…
-
Theo dạng công nghệ chuyên dùng: robot sơn, robot hàn, robot lắp ráp,…
-
Theo các thức và đặc trưng điều khiển phân ra: robot điều khiển tự động, robot điều
khiển bằng tay, robot có khả năng học, robot nhìn được,…
-
Theo thế hệ robot:
o Thế hệ thứ nhất: robot hoạt động lặp lại theo một chu trình không thay đổi
(playback robots), theo chương trình định trước.
o Thế hệ thứ hai: robot được trang bị các cảm biến cho phép cung cấp tín hiệu phản
hồi về hệ thống điều khiển giúp bộ điều khiển có thể lựa chọn những thao tác xử
lý. Đây là dobot điều khiển vòng kín.
o Thế hệ thứ ba: là dạng phát triển cao nhất của robot tự cảm nhận, robot được trang
bị những thuật toán đẻ xử lý thông tin tín hiệu trả về từ cảm biến. Nhờ đó robot tự
thực hiện công việc được đặt ra.
o Thế hệ thứ tư: là những robot được trang bị các thuật toán và cơ chế điều khiển
thích nghi, bước đầu có khả năng lựa chọn các đáp ứng tuân theo một mô hình
tính toán xác định trước nhằm tạo ra những ứng xử phù hợp với điều kiện môi
trường thao tác.
o Thế hệ thứ năm: là những robot được trang bị trí tuệ nhân tạo.
-
Phân loại theo dạng hình học của không gian hoạt động:
o Không gian hoạt động của robot là tầm không gian giới hạn của robot khi làm
việc. Trong không gian ba chiều, robot phải có ít nhất ba chuyển động định vị để
đưa khâu tác động cuối đến vị trí mong muốn. Vì thế robot thường được phân loại
theo sự phối hợp giữa ba trục chuyển động cơ bản và sau đó được bổ sung để mở
rộng them bậc chuyển động để tăng thêm độ linh hoạt:
o Robot tọa độ vuông góc: robot có các khâu chuyển động theo 3 phương vuông góc
nhau, không gian hoạt động là hình hộp chữ nhật.
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
Hình 1.1 Robot tọa độ vuông góc.
o Robot tọa độ trụ; gồm một chuyển động quay quanh trục và hai chuyển động tịnh
tiến theo hai phương vuông góc, có không gian làm việc là khối trụ rỗng.
Hình 1.2 Robot tọa độ trụ.
o Robot tọa độ cầu: gồm hai chuyển động quay quanh hai trục vuồn góc và mộ
chuyển động tịnh tiến, không gian làm việc có dạng khối cầu.
Hình 1.3 Robot toạ độ cầu.
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
4
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
LVTN
o Robot khớp bản lề: các khâu liên kết với nhau bởi các khớp bản lề, không gian
làm việc cũng dạng câu nhưng lớn hơn robot tọa đô cầu.
Hình 1.4 Robot khớp bản lề
Ngoài ra còn phân loại theo nguồn dẫn động (thủy lực, khí nén, đông cơ điện,..), theo
phương thức điều khiển,…
1.3
Ứng dụng của Robot công nghiệp:
Ngày nay robot được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc
sống như ngành công nghiệp, nông nghiệp, y học, giáo dục, hỗ trợ người tàn tật, vũ trụ,…
Đúc áp lực
Hàn điểm
Hàn hồ quang
Cấp thoát phôi
Lắp ráp
Tỷ lệ phân bố về loại công việc của robot công nghiệp
Hình 1.5 Tỉ lệ phân bố về loại công việc của robot công nghiệp.
Sau đây là một ứng dụng của robot công nghiệp:
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
1.3.1 Ứng dụng robot công nghiệp trong công nghệ hàn:
Việc hàn thường được thực hiện bằng tay, tuy nhiên do yêu cầu về chất lượng bề mặt
mối hàn, việc định vị vị trí chi tiết hàn, mối hàn… cùng với môi trường làm việc khắc
nghiệt do khói và nhiệt độ phát ra trong quá trình hàn tác động lên người thợ hàn. Trong
các nhà máy sản xuất xe hơi đòi hỏi công việc phải được thực hiện chính xác, thẩm mỹ và
tăng năng suất vì thế robot hàn đã được sử dụng rất nhiều trong ngành công nghiệp ô tô.
Hình 1.6 Robot hàn điểm trong nhà máy sản xuất xe hơi và một robot hàn của hãng
FANUC.
1.3.2 Ứng dụng robot trong vũ trụ:
Năm 1976, cánh tay robot đầu tiên trong không gian đã được sử dụng trên tàu hám
hiểm Viking của cơ quan không gian NASA của Mỹ để láy mẫu đất trên sao Hỏa.
Hình 1.7 Tàu thám hiểm sao Hỏa Viking 1 và tay máy robot gắng trên nó.
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
6
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
LVTN
Ngày nay tay máy robot ngày càng đóng vai trò quan trọng trên không gian, việc lắp
ráp và vận chuyển hàng hóa lên trạm không gian quốc tế ISS trở nên dễ thực hiện hơn với
sự trợ giúp đắt lực của tay máy robot.
Hình 1.8 Một phi hành gia đang lơ lửng trên không gian cùng với tay máy
Canadarm2 trên trạm không gian quốc tế ISS.
1.3.3 Ứng dụng robot công nghiệp trong lắp ráp:
Một kỹ thuật sản xuất có mục tiêu lâu dài là nhà máy phải được tự động hoàn toàn và
hiện nay các nhà máy lớn, hiện đại đều áp dụng mô hình tự động hóa hoàn toàn. Một
trong những trở ngại chính là liên kết các tầng sản xuất với nhau. Robot được sử dụng để
tự động hóa quá trình lắp ráp trong những nhà máy như thế.
Ví dụ trong công nghệ sản xuất các bản mạch điện tử, đòi hỏi rất nhiều công nhân
thực hiện việc chọn, lắp đặt, hàn các linh kiện vào board… tất cả những công việc đó có
thể được thay thế bởi robot lắp ráp mạch in.
Hình 1.9 Robot lắp ráp mạch in có camera quan sát xác định vị trí chân trên bản
mạch in.
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
7
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
1.3.4 Ứng dụng robot công nghiệp trong việc gắp đặt sản phẩm:
Một ứng dụng quan trọng khác của robot công nghiệp là làm khâu trung gian giữa các
băng chuyền của các nhà máy sản xuất tự động. Nhiệm vụ của tay máy lúc này là gắp các
khối sản phầm từ băng chuyền này đưa sang băng chuyền khác, ví dụ như gắp hộp sữa,
bánh,… hoặc gắp các khối sản phẩm từ băng chuyền cuối cùng đưa sang băng dẫn xuất
sản phẩm ra ngoài…
Hình 1.10 Ứng dụng tay máy công nghiệp gắp các khối sản phẩm.
Trong đề tài này sinh viên thực hiện việc thiết kế tay máy gắp khối sản phẩm từ băng
chuyền này đặt sang băng chuyền khác, yêu cầu về hướng của khối sản phẩm sau khi đặt.
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
8
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
LVTN
CHƯƠNG 2. CHỌN CẤU HÌNH TAY MÁY
2.1
Phân tích nhiệm vụ bài toán và đề ra phương án:
2.1.1 Nhiệm vụ bài toán:
-
Nhiệm vụ của tay máy là gắp khối sản phẩm từ băng chuyền này sang băng chuyền
khác, song song nhau, cách nhau 500(mm) ( hoặc từ băng chuyền sang nơi đặt sản
phẩm cách 500), sau đó định lại hướng sản phẩm (các mặt nằm ngang vẫn giữ song
song) để đặt vào vị trí cần thiết. Hướng của sản phẩm tại vị trí đặt vuông góc với
hướng sản phẩm tại vị trí gắp.
-
Sản phẩm dạng khối rất đa dạng: có thể là hộp sữa, hộp bánh, block sản phẩm, …
-
Chọn khối sản phẩm dạng hình hộp chữ nhật có kích thước 100x200x50.
Hình 2.1 Kích thước khối sản phẩm.
-
Khối lượng sản phẩm: 5 Kg.
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
9
CHƯƠNG 2. CHỌN KẾT CẤU TAY MÁY
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
2.1.2 Một số phương án thực hiện:
- Lúc đầu sản phẩm ở vị trí A, nó cần
z
được di chuyển đến vị trí B. Từ A đến
x
A
B có nhiều cách thực hiện. Sau đây
y
xin đưa ra một số phương án sau:
B
Hình 2.2 Sản phẩm tại vị trí gắp - đặt.
a. Phương án 1: sử dụng các chuyển động tịnh tiến.
Sản phẩm được giữ bởi khâu tác
động cuối (End Effector, từ A di
1
2
chuyển đến B cần thưc hiện các
chuyển động sau:
z
3
Từ A tịnh tiến theo phương Oz
x
A
đến 1.
y
Từ 1 tịnh tiến theo phương Ox
B
đến 2.
Từ 2 tịnh tiến theo phương Oy
đến 3.
Từ 3 tịnh tiến theo phương Oz
đến B.
Hình 2.3 Các chuyển động tịnh tiến
của phương án 1.
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
10
GVHD: TS. PHAN TẤN TÙNG
LVTN
Như vậy, cùng với khâu tác động cuối, cần thêm tối thiểu 3 bậc tự do (khớp tịnh
tiến) để di chuyển vật từ A đến B. Tuy nhiên, để điều chỉnh hướng của sản phẩm
trong mặt nằm ngang cần thêm một khớp quay gắn ngay trước khâu tác động cuối.
Vậy phương án 1 cần 4 bậc tự do.
Sơ đồ động của phương án:
2
1
End-Effector
z
3
A
x
y
B
2
1
z
3
End-Effector
x
y
Hình 2.4 Sơ đồ động phương án 1.
Đặc điểm của phương án:
Chiếm nhiều không gian làm việc.
Hành trình theo phương Ox và Oy lớn nếu khoản cách giữa A và B lớn.
SVTH: PHAN VIỄN SƠN
MSSV: 20502407
11
