Khảo sát động học hệ thống robot hàn khung vỏ ô tô

..

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu riêng của tôi và chưa công bố trong
bất cứ cơng trình nào khác.Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực
Tác giả luận văn

Đậu Hà Phương

Trang1


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. 1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT THƢỜNG SỬ DỤNG ........... 4

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .................................................. 5
DANH MỤC BẢNG .......................................................................................... 7
MỞ ĐẦU............................................................................................................ 8
1. Lý do chọn đề tài...............................................................................................8
2. Đối tượng và nội dung nghiên cứu ...................................................................8
3. Cấu trúc của luận văn ........................................................................................9
CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ROBOT HÀN ............................................. 10
1.1 Giới thiệu chung về robot ..............................................................................10
1.1.1 Lịch sử phát triển .......................................................................................10
1.1.2 Hoạt động ứng dụng ..................................................................................11
1.1.3 Xu hướng phát triển...................................................................................12
1.2 Giới thiệu robot hàn ........................................................................................13
1.2.1 Giới thiệu về robot hàn ..............................................................................13
1.2.2 Ưu nhược điểm của phương pháp hàn điểm .............................................15
1.2.3 Một số loại robot hàn điểm hiện nay .........................................................16

CHƢƠNG 2 : KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC DÂY CHUYỀN ROBOT HÀN
KHUNG VỎ OTO ........................................................................................... 19
2.1 Thiết kế mơ hình cơ học cho robot hàn ...........................................................19
2.1.1 Thiết kế các khâu của robot hàn điểm .......................................................19
2.1.2 Sơ đồ động học ..........................................................................................26
2.2 Thiết lập phương trình động học cho robot hàn điểm .....................................28
2.2.1 Phương pháp xây dựng hệ tọa độ và xác định các tham số động học .......28
2.2.2 Xây dựng các hệ tọa độ của hệ thống robot ..............................................30
2.3 Thiết lập các phương trình động học ...............................................................32
2.3.1 Ma trận Denavit-Hatenberg .......................................................................32
2.3.2 Thiết lập ma trận trạng thái khâu thao tác theo tọa độ tao thao tác...........34

Trang2


2.3.3 Phương trình động học ..............................................................................35
2.4 Giải phương trình động học .............................................................................36
2.4.1 Giải bài toán động học thuận.....................................................................36
2.4.2 Giải bài toán động học ngược ...................................................................39
2.5 Kết luận chương 2 ............................................................................................47
CHƢƠNG 3: GIẢI BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC THUẬN VÀ NGƢỢC .............. 48
3.1 Bài tốn thuận ..................................................................................................49
3.1.1 Bài tốn thuận vị trí ..................................................................................49
3.1.2 Bài toán thuận vận tốc ...............................................................................54
3.1.3 Bài toán thuận gia tốc ................................................................................56
3.2 Bài toán ngược .................................................................................................58
3.2.1 Bài toán ngược vị trí ..................................................................................59
3.2.2 Bài tốn ngược vận tốc ..............................................................................63
3.2.3 Bài toán ngược gia tốc. ..............................................................................66
3.3 Kết luận chương 3 ............................................................................................69

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 71
PHỤ LỤC ............................................................................................................. 72

Trang3


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT THƢỜNG SỬ DỤNG
ai
i

i 1

Ai

di
qi
, , 
d
T fi
0

rE

0

RE

J(q)
a'i
’i

d'i
q'i
g
r 'E ( g )
D-H

Khoảng cách dịch chuyển giữa hai trục khớp động kề nhau
Góc lệch giữa trục của 2 khớp động liền kề
Ma trận biến đổi tọa độ thuần nhất Denavit-Hartenberg
Dịch chuyển tịnh tiến giữa giữa hai đường vng góc chung của 2 trục
Góc giữa hai đường vng góc chung
Ba góc góc Cardan
Ma trận biến đổi tọa độ thuần nhất
Tọa độ điểm thao tác
Ma trận mô tả hướng của hệ tọa độ thao tác
Ma trận Jacobi
Khoảng cách dịch chuyển giữa hai trục khớp động kề nhau khi có sai
số
Góc lệch giữa trục của 2 khớp động liền kề khi có sai số
Dịch chuyển tịnh tiến giữa giữa hai đường vng góc chung của 2 trục
khi có sai số
Góc giữa hai đường vng góc chung khi có sai số
Vector thơng số động học cho tất cả các khâu bao gồm tất cả các sai số
Biểu thức mơ tả vị trí điểm tác động cuối của Robot khi có sai số
Denavit-Hartenberg

Trang4


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1.Robot Hàn AII-V6 ............................................................................... 14
Hình 1.2 robot hàn IRB1410 ............................................................................. 14
Hình 1.3 . robot hàn điểm .................................................................................. 16
Hình 1.4. Robot hàn OTC Daihen ...................................................................... 17
Hình 1.5. mơ hình dây chuyền robot hàn khung oto ............................................ 17
Hình 2.1 : Khâu 0 .............................................................................................. 19
Hình 2.2 : khâu 1 ............................................................................................... 20
Hình 2.3: khâu 2 ............................................................................................... 21
Hình 2.4 : Khâu 3 .............................................................................................. 22
Hình 2.5: khâu 4 ............................................................................................... 23
Hình 2.6 khâu 5 ............................................................................................... 24
Hình 2.7 : khâu 6 ............................................................................................... 24
Hình 2.8 : Mơ hình tổng thể robot hàn khung vỏ oto .......................................... 25
Hình 2.9 sơ đồ đọng học của robot hàn ............................................................... 26
Hình 2.10 sơ đồ động học đơn giản của robot hàn ............................................... 27
Hình 2.11 : sơ đồ biểu diển các thơng số Denavit-Hatenberg ............................... 28
Hình 2.12 : hệ trục tọa độ gắn vào các khâu của robot hàn................................... 31
Hình 2.13 : Các hệ tọa độ của dây chuyền hàn khung vỏ oto ............................... 31
Hình 2.14 Các hệ tọa độ của dây chuyền hàn khung vỏ oto ................................. 39
Hình 3.1. hệ trục tọa độ gắn vào các khâu của robot hàn...................................... 48
Hình 3.2. đồ thị biểu diễn góc quay theo trục x ................................................... 51
Hình 3.3. đồ thị biểu diễn góc quay theo trục y ................................................... 51
Hình 3.4. đồ thị biểu diễn góc quay theo trục z ................................................... 52
Hình 3.5. đồ thị biểu diễn vị trí của xE ............................................................... 52
Hình 3.6. đồ thị biểu diễn vị trí của yE ............................................................... 53
Hình 3.7. đồ thị biểu diễn vị trí của zE................................................................ 53
Hình 3.8. đồ thị biểu diễn tọa độ khâu cuối trong không gian .............................. 54
Trang5

Hình 3.9. đồ thị biểu diễn vận tốc xE .................................................................. 54
Hình 3.10. đồ thị biểu diễn vận tốc yE ................................................................ 55
Hình 3.11. đồ thị biểu diễn vận tốc zE ................................................................ 55
Hình 3.12. đồ thị biểu diễn gia tốc xE ................................................................. 56
Hình 3.13. đồ thị biểu diễn gia tốc yE ................................................................. 56
Hình 3.14. đồ thị biểu diễn gia tốc zE ................................................................. 57
Hình 3.1 Các hệ tọa độ của dây chuyền hàn khung vỏ oto ................................... 58
Hình 3.15. đồ thị biểu diễn góc quay của khâu thứ nhất ....................................... 60
Hình 3.16. đồ thị biểu diễn góc quay của khâu thứ hai......................................... 60
Hình 3.17. đồ thị biểu diễn góc quay của khâu thứ ba.......................................... 61
Hình 3.18. đồ thị biểu diễn góc quay của khâu thứ bốn........................................ 61
Hình 3.19. đồ thị biểu diễn góc quay của khâu thứ năm ....................................... 62
Hình 3.20. đồ thị biểu diễn góc quay của khâu thứ sáu ........................................ 62
Hình 3.21. đồ thị biểu diễn vận tốc góc khâu thứ nhất ......................................... 63
Hình 3.22. đồ thị biểu diễn vận tốc góc khâu thứ hai ........................................... 63
Hình 3.23. đồ thị biểu diễn vận tốc góc khâu thứ ba ............................................ 64
Hình 3.24. đồ thị biểu diễn vận tốc góc khâu thứ tư............................................. 64
Hình 3.25. đồ thị biểu diễn vận tốc góc khâu thứ năm ......................................... 65
Hình 3.26. đồ thị biểu diễn vận tốc góc khâu thứ sáu ........................................... 65
Hình 3.27. đồ thị biểu diễn gia tốc khâu thứ nhất ................................................ 66
Hình 3.28. đồ thị biểu diễn gia tốc khâu thứ hai .................................................. 66
Hình 3.29. đồ thị biểu diễn gia tốc khâu thứ ba ................................................... 67
Hình 3.30. đồ thị biểu diễn gia tốc khâu thứ bốn ................................................. 67
Hình 3.31. đồ thị biểu diễn gia tốc khâu thứ năm ................................................ 68
Hình 3.32. đồ thị biểu diễn gia tốc khâu thứ sáu .................................................. 68

Trang6


DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.2 : bảng thông số của một số điểm hàn .................................................... 40
Bảng 2.1 : Bảng các tham số động học của robot theo Denavit-Hatenberg ........... 32
Bảng 3.1. Bảng thông số xác định các mối hàn ................................................... 59

Trang7


MỞ ĐẦU
1.

Lý do chọn đề tài

Cơng nghiệp hóa và hiện đại nền sản xuất là một chủ trương lớn của đất nước chúng
ta hiện nay. Với xu thế chung của thế giới, để có thể đẩy mạnh sự nghiệp cơng
nghiệp hóa và hiện đại hóa cần ưu tiên áp dụng các tiến bộ của khoa học kỹ thuật
vào đời sống sản xuất. Trong đó vấn đề quan trọng nhất là phải tăng nhanh lượng tự
động hóa vào các q trình sản xuất cơng nghiệp. Đây cũng là một địi hỏi cấp bách
liên quan đến việc giải phóng con người khỏi sự nặng nhọc, sự nhàm chán của công
việc (do sự lặp đi lặp lại các thao tác của một công việc đơn giản nào đó), sự nguy
hiểm của mơi trường lao động,… Để có thể khắc phục được các vấn đề vừa nêu, các
cơng ty ở các nước có nền sản xuất phát triển đã đưa các Robot vào các dây chuyền
sản xuất của mình. Robot được ứng dụng rộng rãi trong các ngành cơng nghiệp
như: Cơng nghiệp đóng tầu, công nghiệp ô tô,…
Trong ngành Công nghiệp ô tô, Robot được sử dụng để thay thế con người ở những
vị trí làm việc nặng nhọc, độc hại, lặp đi lặp lại như hàn, sơn, lắp ráp,…Một trong
những dây chuyền đươc thay thế con người bằng Robot là dây chuyền hàn khung vỏ
ô tô.
Robot hàn khung vỏ ô tô là Robot hàn điểm dạng tay máy có cấu trúc nối tiếp chuỗi
hở. Một trong những yêu cầu hàng đầu khi ứng dụng Robot là độ chính xác, trước
hết là độ chính xác về vị trí và hướng của khâu thao tác để đảm bảo yêu cầu kỹ

thuật của sản phẩm. Do cấu trúc nối tiếp chuỗi hở nên độ chính xác của khâu thao
tác chịu ảnh hưởng của sai số tích lũy của tất cả các khâu của Robot., chính vì vậy,
tơi chọn cho mình đề tài “Khảo sát động học hệ thống dây chuyền Robot hàn khung
vỏ ô tô”.

2.

Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là Robot hàn điểm dây chuyền hàn khung vỏ ô
tô. Robot loại này có: 6 khâu (không kể khâu đế - khâu 0), có 6 bậc tự do, khâu 6
mang đầu hàn điểm (Spot Welding Gun).
Nội dung nghiên cứu là khảo sát bài toán động học thuận, động học ngược và khảo
độ chính xác của Robot.

Trang8


3.

Cấu trúc của luận văn

Cấu trúc của luận văn bao gồm: Phần mở đầu, 3 chương nội dung và phần kết thúc.
Chương 1: “Tổng quan về Robot hàn” Nội dung của chương 1 là giới thiệu tổng
quan về Robot, phân loại và ứng dụng của Robot Công nghiệp; giới thiệu về
phương pháp hàn điểm.
Chương 2: “Khảo sát động học Robot” Nội dung chủ yếu của chương này lập các
phương trình động học của Robot; giải bài toán động học thuận, bài toán động học
ngược.
Chương 3: “Giải bài toán động học ngược và động học thuận” Chương 3 ta áp

dụng phương pháp tính tốn được giới thiệu từ chương 2 áp dụng vào tính tốn cụ
thể ,đưa ra các đồ thị về tọa độ, vận tốc, gia tốc của khâu thao tác.

Trang9


CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ROBOT HÀN
1.1 Giới thiệu chung về robot
1.1.1 Lịch sử phát triển
Robot công nghiệp đầu tiên – Unimate
Năm 1956, Engelberger xây dựng một công ty sản xuất robot đầu tiên có tên là
Unimation (Universal Automation) nhằm sản xuất những robot công nghiệp đầu
tiên dựa trên sáng chế của George Devol. Năm 1961, họ cho ra đời robot đầu tiên có
tên là Unimate. Với thành cơng này, Engelberger được gọi là cha đẻ của robot học.
Trên thực tế hầu hết các robot Unimate bán ra là để làm công việc lấy khuân ra
khỏi các máy dập khuân và để hàn điểm trên ôtô. Đây là hai loại công việc mà công
nhân không bao giờ muốn làm. Tuân theo các lệnh tuần tự được lưu trữ trong một
trống từ, một cánh tay nặng 4000 pound đủ linh hoạt để có thể làm được rất nhiều
loại tác vụ.
Cả hai ứng dụng này đã thành công rất lớn về thương mại, cụ thể là những robot
làm việc rất đáng tin cậy và tiết kiệm tiền thuê nhân công. Một công nghiệp mới đã
ra đời với rất nhiều các công việc do robot thực hiện. Robot công nghiệp Unimate là
một trong những robot được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới. Unimate robot cho
phép lập trình chuyển động hồn tồn trên 6 trục và được thiết kế để có thể nâng
trọng lượng 500 pound với tốc độ nhanh. Sau hơn 20 năm cải tiến, robot này có độ
tin cậy cao và rất dễ sử dụng.
- Stanford arm 1969
Năm 1969, Victor Scheinman - một sinh viên chế tạo máy làm việc tại phịng thí
nghiệm trí thơng minh nhân tạo Stanford đã chế tạo ra cách tay Stanford. Thiết kế
này đã trở thành chuẩn mực và vẫn đang ảnh hưởng nhiều đến những thiết kế của

những cánh tay robot ngày nay. Đây là cánh tay robot đầu tiên chạy bằng điện và
điều khiển bằng máy tính thành cơng. Robot này có 6 khớp, cho phép giải động học
ngược cho robot (arm solution). Robot này có thể đi theo một lộ trình tùy ý và mở
rộng khả năng cho các ứng dựng phức tạp hơn như robot lắp ráp và hàn hồ quang.
Cũng chính là robot này đã được sử dụng để phát triển những kỹ thuật lắp ráp công
nghiệp cho các cánh tay robot thương mại.Victor Scheinman sau đó đã bán thiết kế
này cho Unimation, hãng này với sự giúp đỡ của General Motors đã phát triển robot
này thành dòng robot công nghiệp PUMA (Programmable Universal Machine for
Assembly) được sử dụng rộng rãi trong các dây truyền lắp ráp tự động và rất nhiều
các tác vụ công nghiệp khác.
- Shakey

Trang10


Shakey là robot di động đầu tiên có thể suy luận hoạt động của nó, do trung tâm trí
tụệ nhân tạo của SRI (nay là viện nghiên cứu Stanford, Menlo Park, California) phát
triển từ năm 1966 cho đến năm 1972. Shakey là nền tảng và có ảnh hưởng to lớn
đến trí thơng minh nhân tạo và khoa học robot ngày nay.
Shakey có một camera vơ tuyến, một máy đo khoảng cách bằng phương pháp ba
điểm, một cảm biến chấn động. Shakey được kết nối với hai máy tính DEC PDP-10
và PDP-15 thơng qua sóng radio và sóng vơ tuyến, sử dụng các chương trình để
nhận biết, lập mơ hình thế giới xung quanh và các hoạt động. Các lệnh con bậc 1
điều khiển các hoạt động di chuyển, quay và xác định đường đi; các lệnh bậc 2 phối
hợp các lệnh 1 để thực hiện được các lệnh phức tạp hơn một cách nhanh hơn. Các
lệnh bậc 3 có thể xây dựng và điều hành kế hoạch để đạt được những mục tiêu mà
người sử dụng đưa ra. Hệ thống cũng khái quát và giữ lại các lệnh này để có thể sử
dụng lại trong tương lai.
-

Stanford Cart (1965-1979)

Từ năm 1979, phịng thí nghiệp Stanford tiếp tục đưa ra một thiết kế mới, xe tự định
vị Standford, được xây dựng với mục đích ban đầu là tạo ra một thiết bị điều khiển
từ xa lưu động (rover) trên mặt trăng. Từ năm 1967 cho đến 1970, nó được thiết kế
lại để có thể tự động đi theo một vạch kẻ màu trắng trên đường. Một máy tính từ xa
điều khiển hoạt động của xe này nhờ thông tin truyền về từ một camera vô tuyến
gắn trên xe. Năm 1977 Hans Moravec tiếp tục thiết kế lại, trang bị cho nó một
camera vô tuyến gắn trên đỉnh để chụp ảnh từ các góc độ khác nhau và chuyển về
cho máy tính. Máy tính sẽ tính tốn khoảng cách xe và chướng ngại vật sau đó điều
khiển xe đi vịng qua những chướng ngại vật này. Năm 1979, Stanford Cart chỉ mất
gần 5 giờ len lỏi qua một căn phòng đầy bàn ghế - khơng hề có sự trợ giúp của con
người. Đây quả là cột mốc đánh dấu thành quả mới cho những cỗ xe tự định vị.
1.1.2 Hoạt động ứng dụng
Cuộc sống ngày càng văn minh hiện đại, mức sống của người dân ngày càng được
nâng cao, đòi hỏi phải nâng cao năng suất và chất lượng của sản phẩm. Vì vậy càng
phải ứng dụng rộng rãi các phương tiện tự động hoá vào sản xuất nên càng tăng
nhanh nhu cầu về ứng dụng robot để tạo ra các hệ thống sản xuất tự động và linh
hoạt.
Robot có những đặc điểm nổi trội đó là:
- Có thể thực hiện cơng việc một cách bền bỉ, không biết mệt mỏi nên chất
lượng sản phẩm được giữ ổn định. Giá thành sản phẩm hạ do giảm được chi phí
cho người lao động. Ở nước ta những năm gần đây ở nhiều doanh nghiệp, khoản
Trang11


chi phí về lương bổng cững chiếm tỷ lệ khá cao trong giá thành sản phẩm, càng
cần phải ứng dụng công nghệ robot vào dây chuyền sản xuất.
- Nhất là ở nhiều nơi hiện nay cũng cần ứng dụng công nghệ robot để cải thiện
điều kiện lao động vì ừong thực tế sản xuất người lao động phải làm việc suốt buổi

trong môi trường bụi bặm, ẩm ướt, ồn ào.. .quá mức cho phép nhiều lần. Thậm chí
phải làm việc trong môi trường độc hại, nguy hiểm đến sức khoẻ con người.
- Mặt khác, khi áp dụng công nghệ robot vào sản xuất ta cũng cần lưu ý và phân
tích kỹ toàn bộ hệ thống sản xuất sao cho phù hợp với các ngun cơng và phù
hợp với tình hình sản xuất của nhà máy. Càn xét đến đầy đủ các chi phí phụ và
hiệu quả mang lại cho tồn bộ hệ thống. Khi xác định đưa robot vào hệ thống sản
xuất thì cũng cần phải xét xem khả năng liệu robot có thay thế được hay khơng và
có hiệu quả hơn khơng. Vì trong thực tế sản xuất cho thấy xu hướng thay thế hoàn
toàn bằng robot nhiều khi không hiệu quả bằng việc giữ lại một số công đoạn mà
cần phải có sự khéo léo của con người.
- Kỹ thuật robot có ưu điểm quan trọng nhất là tạo nên khả năng linh hoạt hóa
sản xuất. Mà trong đó kĩ thuật robot và máy vi tính đã đóng vai trò quan trọng
trong việc tạo ra các dây chuyền tự động linh hoạt.Vì vậy trong những năm gàn
đây khơng những chỉ các nhà khoa học mà cả các nhà sản xuất đã tập trung sự chú
ý vào việc hình thành và áp dụng các hệ sản xuất linh hoạt.
1.1.3 Xu hƣớng phát triển
- So với lúc mới ra đời, ngày nay cơng nghệ robot đã có những bước phát triển
vượt bậc. Đặc biệt là vào những năm 60 của thế kỉ trước, với sự góp mặt của máy
tính. Ở giai đoạn đầu người ta rất quan tâm đến việc tạo ra những cơ cấu tay máy
nhiều bậc tự do, được trang bị cảm biến để thực hiện những công việc phức tạp.
Ngày càng có những cải tiến quan trọng trong kết cấu các bộ phận chấp hành, tăng
độ tin cậy của các bộ phận điều khiển, tăng mức thuận tiện và dễ dàng khi lập
trình. Tăng cường khả năng nhận biết và xử lý tín hiệu từ mơi trường làm việc để
mở rộng phạm vi ứng dụng cho robot.
- Trong tương lai số lượng lao động được thay thế ngày càng nhiều vì một mặt giá
thành robot ngày càng giảm do mặt hàng vi điện tử liên tục giảm giá đồng thời chất
lượng liên tục tăng. Mặt khác chi phí về lương và các khoản phụ cấp cho người lao

Trang12

động ngày càng tăng. Robot ngày càng vạn năng hơn để có thể làm được nhiều việc
trên các dây chuyền.
- Công đoạn lắp ráp thường chiếm tỷ lệ cao so với tổng thời gian sản xuất trên
toàn bộ dây chuyền. Cơng việc lại địi hỏi phải cẩn thận, nhẹ nhàng tinh tế và chính
xác. Nên nếu là cơng nhân thì cần phải thợ có tay nghề cao và làm việc đơn điệu,
căng thẳng. Robot đã có mặt nhiều ừên các công đoạn lắp ráp phức tạp do được
thừa hưởng kĩ thuật cảm biến, kĩ thuật tin học với những ngôn ngữ lập trình bậc
cao.
- Robot tự hành cũng sẽ phát triển mạnh trong tương lai, có thể đi được bằng chân
để thích hợp với mọi địa hình ví dụ như có thể tự leo bậc thang... Việc tạo ra các cơ
cấu chấp hành cơ khí vừa bền vững, nhẹ nhàng chính xác và linh hoạt như chân tay
người là đối tượng nghiên cứu chủ yếu.
- Kỹ thuật robot cũng từng bước áp dụng các kết quả nghiên cứu về trí khôn
nhân tạo và đưa vào ứng dụng trong công nghiệp. Cải tiến và bổ xung các
modulcảm biến và các modulphần mềm phù hợp có thể cải tiến và thơng minh hoá
nhiều loại robot. Điều quan trọng là các cơ cấu chấp hành của robot phải hoạt động
chính xác.
1.2 Giới thiệu robot hàn
1.2.1 Giới thiệu về robot hàn
ứng dụng chủ yếu của robot công nghiệp là hàn và lắp ráp. Gần 25% robot
trong công nghiệp là robot hàn. Các robot lắp ráp chiếm 33% sổ robot trên thế giới,
có mặt nhiều nhất trong các nhà máy sản xuất xe hơi và đồ điện tử để nâng cao năng
suất làm việc trong cơng nghiệp Những lợi ích lớn nhất của hàn tự động là có độ
chính xác và năng suất cao. Hàn bằng robot nâng cao độ tin cậy của mối hàn. Một
khi được lập trình hợp lý, các robot sẽ tạo ra những mối hàn y như nhau trên các vật
hàn cùng kích thước và quy cách.Chuyển động của que hàn được tự động hóa sẽ
giám nguy cơ mắc lỗi trong thao tác, do vậy giảm phế phẩm và khối lượng công
việc phải làm lại. Robot không những làm việc nhanh hơn mà cịn có thể hoạt động
liên tục suốt ngày đêm, hiệu quà hơn nhiều so với một hệ thống hàn tay.Q trình

hàn được tự động hóa giải phỏng người công nhân khỏi những tác hại khi hàn do
tiếp xúc với bức xạ hồ quang, vẩy hàn nóng chảy, khí độc.
Chính vì lý do vậy mà hiện nay rất nhiều công ty, nhà máy sử dụng Robot hàn,
hiện nay trên thị trường trong nước có rất nhiều chủng loại Robot hàn của nhiều
hãng khác nhau

Trang13


hiện nay trên thị trường có nhiều chủng loại robot hàn khác nhau,dưới đây là 1 số
loại robot hàn.

Hình 1.1.Robot Hàn AII-V6

Hình 1.2 robot hàn IRB1410

Trang14


Ƣu nhƣợc điểm của phƣơng pháp hàn điểm
Hàn điện trở thuộc nhóm các phương pháp hàn điện áp lực trong đó năng
lượng cần thiết để đưa kim loại mối hàn đến trạng thái dẻo hoặc chảy là nănglượng
điện do dòng điện giá trị lớn chạy qua các chi tiết hàn, và mối hàn được hình thành
nhờ tác dụng của lực ép các chi tiết hàn.
Hàn điểm là một hình thức phổ biến nhất của phương pháp hàn điện trở trong đó
mối hàn khơng thực hiện liên tục trên tồn bộ bề mặt tiếp xúc mà chỉ thực hiện theo
từng điểm riêng biệt gọi là điểm hàn.
1.2.2

Đặc điểm của phương pháp hàn điểm:

+ Ưu điểm:
- Tạo được liên kết hàn kín,
- Có thể hàn được các chi tiết mỏng đến rất mỏng,
- Năng suất cao,
- Không cần thêm kim loại phụ và khí bảo vệ,
- Các thiết bị có khả năng tự động hóa cao,
- Khơng u cầu cao đối với người vận hành,
- Có thể hàn các kim loại khác loại,
- Độ tin cậy cao,
- Khả năng gây biến dạng (cong vênh) thấp hơn so với các phương pháp khác.
+ Nhược điểm:
- Giá thành đầu tư cho một thiết bị hàn điểm và các đồ gá lắp đi kèm lớn,
- Nhân viên sửa chữa bảo dưỡng thiết bị hàn và điều khiển u cầu phải có trình
độ,
- Đối với một số vật liệu thì có u cầu đặc biệt về chuẩn bị bề mặt vật hàn,
- Không hàn được các chi tiết có chiều dày lớn,
- Kết cấu máy lớn, cồng kềnh.
Hàn điểm được sử dụng rộng rãi trong việc nối các tấm thép có chiều dày
lên tới 0.125 (inch) và có thể sử dụng cho rất nhiều loại vật liệu, kể cả kết hợp
nhiều vật liệu khác nhau.
Hàn điểm có nhiều loại, nhưng thơng dụng nhất vẫn là phương pháp hàn điểm 2
phía.
Ứng dụng:
Máy hàn điểm là loại máy quan trọng trong công nghiệp, được sử dụng rộng rãi
trong rất nhiều ngành nghề lĩnh vực của cuộc sống.
- Liên kết cố định 2 vật liệu kim loại lại với nhau ở vị trí phức tạp mà cơng nghệ
hàn khác không giải quyết được.
Trang15

- Cho những mối hàn đồng nhất và độ chuẩn xác cao.
- Sản xuất, sửa chữa ô tô: Thân, vỏ xe bị lõm hay biến dạng do tai nạn cần được
phục hồi lại.Hàn điểm trên khung xe ôtô để tăng độ chắc chắn
- Các cơng trình cơng cộng: hàn bu lơng hay đinh vít, tán rivet…
- Các sản phẩm kết cấu cao như: thép không gỉ và một số kim loại mầu
1.2.3

Một số loại robot hàn điểm hiện nay

Hình 1.3 . robot hàn điểm

Trang16


Hình 1.4. Robot hàn OTC Daihen

Hình 1.5. mơ hình dây chuyền robot hàn khung oto

Trang17


Kết luận chƣơng 1:
Ở chương 1 trình bày chủ yếu về tổng quan về robot , lịch sử phát triển, xu
hướng phát triển . Giới thiệu về robot hàn điểm. Một số ưu nhược điểm của robot
hàn điểm.Ứng dụng robot hàn điểm vào dây chuyền hàn khung vỏ oto

Trang18


CHƢƠNG 2 : KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC DÂY CHUYỀN ROBOT HÀN

KHUNG VỎ OTO
2.1 Thiết kế mơ hình cơ học cho robot hàn
2.1.1 Thiết kế các khâu của robot hàn điểm
Để thiết kế được mơ hình 3D của robot ta sử dụng phần mềm thiết kế đồ họa
chuyên dụng trong ngành kỹ thuật đó là phần mềm Catia. Phần mềm Catia là hệ
thống CAD/CAM/CAE 3D hoàn chỉnh và mạnh mẽ nhất hiện nay do hãng Dassault
Systems phát triển. Phần mềm được sử dụng rất nhiều trong lĩnh vực kỹ thuật như
xây dựng,cơ khí , tự động hóa ,cơng nghiệp hóa oto ,tàu thủy.sau đây là mơ hình
robot hàn được thiết kế bằng phần mềm Catia.

Hình 2.1 : Khâu 0

Trang19


Hình 2.2 : khâu 1

Trang20


Hình 2.3: khâu 2

Trang21


Hình 2.4 : Khâu 3

Trang22

Hình 2.5: khâu 4
Trang23


Hình 2.6 khâu 5

Hình 2.7 : khâu 6

Trang24


Hình 2.8 : Mơ hình tổng thể robot hàn khung vỏ oto

Trang25