Tiểu luận mô phỏng cánh ta robot ba bậc tự do

TIỂU LUẬN MÔ PHỎNG TAY MÁY 3
BẬC TỰ DO
GVHD: Ngô Sĩ Đồng

SVTH: Nguyễn Văn Huynh
Nguyễn Văn Hưng
Nguyễn Tiến Hạnh
Đỗ Mạnh Hùng


Phần I.Giới thiệu tổng quan về tay máy 3 bậc tự
do (Robot Scara)
-Robot scara ra đời năm 1979 ,đây là 1 kiểu tay máy có cấu
tạo đặc biệt được sử dụng trong công việc lắp ráp các tải
trọng nhỏ theo phương thẳng đứng
-Robot scara là một trong những robot phổ biến nhất trong công
nghiệp.Chuyển động của robot này rất đơn giản nhưng lại phù
hợp với các dây chuyền và ứng dụng hữu hiệu trong nhiệm vụ
nhặt và đặt sản phẩm.Robot Scara ( Selectively Compliant
Articulated Robot Arm) có ngĩa là tay máy lắp ráp chọn lọc.
-Cấu trúc động học của tay máy này thuộc hệ phỏng sinh ,có các
trục quay ,các khớp đều là thẳng đứng.Nó có cấu tạo hai khớp ở 1
cánh tay,1 khớp ở cổ tay và một khớp tịnh tiến.Các khớp quay hoạt
động nhớ điện có phản hồi vị trí.Khớp tịnh tiến hoạt đọng nhờ xi
lanh khí nén,trục vít hoặc thanh răng.


Tay máy 3 bậc tự do( Robot Scara)


Một số loại tay máy của các hãng sản xuất

Assembly SCARA robot của Hirata

Scara Robot cuả EPSON

Scara Robot của DENSO
Scara Robot của ADEPT


Phần II.Mô phỏng tay máy bằng
phần mềm EASYROB


1.Giới thiệu về phần mềm EASY-ROB

-EASY-ROB là công cụ mô phỏng robot sử dụng đồ hoạ trong không
gian 3 chiều (3D) và các hình ảnh có thể hoạt động được. Một hệ thống
3D-CAD đơn giản cho phép tạo ra các khối hình học cơ bản như khối
trụ, khối cầu, khối chữ nhật, khối tam giác, khối hình thang, ... để vẽ
kết cấu của robot
-Chương trình cho phép thiết kế các robot đến 12 bậc tự do. Chuyển
động của Robot có thể được điều khiển theo các biến khớp hoặc các
toạ độ Đề-cát. Chúng ta cũng có thể mô tả động học của robot theo
kiểu DH hoặc trong hệ toạ độ toàn cục (Universa Coordinates)
-Easy-ROB có một số các lệnh điều khiển riêng, Chương trình được
viết theo kiểu xử lý tuần tự, tập tin dạng Text, có thể soạn thảo
chương trình trong bất kỳ trình soạn thảo nào. Các công cụ gắn trên
khâu chấp hành cuối có thể thay đổi được



-Phần mềm cho phép ta xem được các hệ toạ độ đã gắn
trên các khâu của robot, xem được quỹ đạo chuyển động
của điểm cuối công cụ gắn trên khâu chấp hành cuối. Phần
mềm còn có nhiều tiện ích khác như : cho phép ta lập trình
điều khiển robot bằng phương pháp dạy học, thiết kế các
đối tượng làm việc của robot, có các cửa sổ về toạ độ và
giá trị góc quay của các khớp tại từng thời điểm khi robot
hoạt động...
-Việc sử dụng phần mềm EASY-ROB để mô phỏng robot giúp chúng
ta hai khả năng nghiên cứu :
+ Mô phỏng lại một robot đã có và các đối tượng làm việc của nó.
Đánh giá khả năng làm việc và mức độ linh hoạt của robot, xác định
các thông số điều khiển, quỹ đạo chuyển động để dùng trong điều
khiển thực.
+ Nghiên cứu thiết kế động học, các kích thước và kết cấu của robot
trên máy tính để có thể chọn được phương án động học tốt nhất, đảm
bảo cho robot hoàn thành các nhiệm vụ yêu cầu.


-Màn hình làm việc chính của EASY-ROB


2.Quá trình mô phỏng
Khâu
1

∗

θ1

2
3
4

αi

∗

θi

∗

θ2
0

∗

θ4

ai

0

a1

180

a2

0

0

0

0

di
0
0

d 3∗
d4

Robot SCARA và các hệ tọa
độ (vị trí ban đầu)

Bảng thông số DH của
robot SCARA
Trong ví dụ mô phỏng robot này chúng ta chọn các giá trị như sau:
d3 = 0.5m
a1 = 0.5m
a2 = 0.5m
d 4 = 0.15m
Các giá trị chọn ban đầu bằng 0


B1. Xây dựng hệ toạ độ





Vào menu chính : FILE -> LOAD -> ROBOTFILE chọn
DHTempl ->OPEN.
Vào menu chính : ROBOTICS -> ROBOTMOTION +
KINEMATICS ->KINEMATICS DATAChọn Active Join -> Ok
-> Activ Joint (1) RZ (khớp thứ nhất là khớp quay) -> Ok
-> Nhập các thông số DH của các khâu
Khâu 1

Khâu 1 quay (Rot Z)

Thông số


Khâu 2

Khâu 3


Khâu 4

Hệ tọa độ gắn trên các khâu


B2. Thiết kế hình dáng robot
1.Vào menu 3D-CAD -> select group -> robot group-> ok (Để
thiết kế robot)

2.Chọn hình dáng

3.Chọn vị trí đặt


4.Chỉnh kích thước của khâu

6.Đặt tên cho khâu

5.Chọn vị trí đặt của khâu


Hình dáng Robot hoàn chỉnh

Tay máy 3 bậc tự do – Robot Scara


B3.Thiết kế đối tượng làm việc


Vào menu 3D-CAD -> select group -> body group-> ok
(Để thiết kế đối tượng làm việc làm việc)


B4.Lập trình điều kiển




Để lập trình điều khiển robot đã mô phỏng ta dùng phương
pháp lập trình kiểu dạy học. Sau khi đã thiết kế hình dáng
robot, công cụ gắn trên khâu chấp hành cuối, các đối tượng
làm việc khác . . . ta có thể lập trình để điều khiển robot đã
mô phỏng. Việc lập trình thực hiện theo trình tự sau đây :
Nhấp chuột vào nút lệnh số 10 (Show program window) để
kích hoạt cửa sổ lập trình.


Phần III.Thiết kế mạch điều khiển động cơ bước
gắn tại các khâu của Robot Scara
1.Động cơ bước

Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng
khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường. Chúng thực chất
là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới
dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc
quay hoặc các chuyển động của rôto có khả năng cố định rôto vào
các vị trí cần thiết.


Cấu trúc và cách điều khiển
A
B
A',B',C',
D'
C
D


Các cuộn dây được cấp dòng theo vòng. Mỗi khi vòng dây
được cấp thì động cơ được gọi là quay 1 bước
A
A'
B
B'

t

C
C'

t

D
D'

t
t


2.Vi xử lí


-Chip AT89c52:có 8kb bộ nhớ dữ liệu, 128bye ram, 32 chân
I/O, 3 timer, 8 ngẳt, hoạt động ở điện áp 5V, đóng gói với
kiểu chân dip40 chân và kiểu PLCC


3.Mạch điều khiển



-Mạch điều khiển được thực hiên trên phần mềm ISIS
Proteus-Chương trình được viết trên phần mềm Kiel C


The End
Cảm ơn sự theo dõi của thầy giáo và
bạn !

các