Xây dựng giải thuật điều khiển cho robot hàn giàn giáo dựa trên mô hình động học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HHÕÕÕII

NGUYỄN QUỐC CƯỜNG

XÂY DỰNG GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN CHO
ROBOT HÀN GIÀN GIÁO DỰA TRÊN MÔ HÌNH
ĐỘNG HỌC

Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
Mã số ngành

: 2.01.00

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH - THÁNG 11 NĂM 2007


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HHÕÕÕII

NGUYỄN QUỐC CƯỜNG

XÂY DỰNG GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN CHO
ROBOT HÀN GIÀN GIÁO DỰA TRÊN MÔ HÌNH
ĐỘNG HỌC

Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
Mã số ngành

: 2.01.00

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH - THÁNG 11 NĂM 2007


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
---[\---

Cán bộ hướng dẫn khoa học:
TS. TRẦN THIÊN PHÚC

Cán bộ chấm nhận xét 1:
TS. NGUYỄN TẤN TIẾN

Cán bộ chấm nhận xét 2:
TS. BÙI TRỌNG HIẾU

Luận văn thạc si’ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Ngày 12 tháng 01 năm 2008

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày . . 5. . . tháng . . 11. . năm .2007 . .

.

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: . Nguyễn Quốc Cường. . . . . . . . . . . . . . . . . .

Giới tính : Nam / Nữ

Ngày, tháng, năm sinh : 30-41982. . . . . . . . . . . . . . . . .

Nơi sinh : . . .Đồng Nai . . .

Chuyên ngành : .Công nghệ Chế Tạo Máy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
Khoá (Năm trúng tuyển) : . 2004. . . . . . . .
1- TÊN ĐỀ TÀI: . Xây dựng giải thuật điều khiển cho Robot hàn giàn giáo dựa trên mơ hình động
học. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..........................................................................
.- Thiết kế Robot hàn cho đối tượng gia công . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

..........................................................................
.- Lập trình xây dựng quỹ đạo đường hàn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..........................................................................
.- Mơ hình hóa hệ thống hàn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..........................................................................
.- Nghiên cứu ứng dụng gói phần mềm Visual Nastran-Simulink. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..........................................................................
.- Xây dựng giải thuật điều khiển và mô phỏng trên máy tính. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..........................................................................
.........................................................................
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị ):. . . . . . . . . . . . . . . . .
TS. TRẦN THIÊN PHÚC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

TS. Trần Thiên Phúc

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

PGS.TS Trần Doãn Sơn


LỜI CẢM ƠN
- Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn TS.

Trần Thiên Phúc, đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kiến thức bổ ích
giúp tôi hoàn thành luận văn này.
- Quý thầy cô giảng dạy các môn học trong khóa Cao học K2005 đã
nhiệt tình chỉ bảo cho chúng tôi những kiến thức hữu dụng không những cho
việc xây dựng luận án mà còn cho công tác của chúng tôi sau này.
- Quý Thầy Cô là Chủ tịch, Phản biện và y viên Hội đồng đã dành
nhiều thời gian quý báu để nhận xét và tham gia Hội đồng chấm Luận án.
- Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các đồng nghiệp trong Chi cục Tiêu
chuẩn Đo Lường Chất Lượng thuộc Sở Khoa học và Công nghệ Đồng Nai đã
hết lòng hỗ trợ để tôi có thể hoàn thành nhiệm vụ.
- Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến cha mẹ, anh chị và các em,
những người luôn động viên, khuyến khích, ủng hộ và giúp đỡ tôi trên suốt
quãng đường học tập.

Nguyễn Quốc Cường


TÓM TẮT LUẬN VĂN

Các nội dung nghiên cứu chính trong luận văn bao gồm:
• Thiết kế robot hàn cho đối tượng gia công
• Lập trình xây dựng quỹ đạo đường hàn
• Mô hình hóa động học và động lực học của hệ thống hàn
• Nghiên cứu ứng dụng gói phần mềm Visual Nastran-Simulink
• Mô phỏng trên máy tính với yêu cầu robot hàn bám theo quỹ đạo hàn
cho trước

GVHD: TS.Trần Thiên Phúc

- 1-

MỤC LỤC
Tóm tắt luận văn .............................................................................................. 1
Mục lục ...........................................................................................................2
Danh mục các hình ảnh ...................................................................................4
Chương 1: TỔNG QUAN
1 Tổng quan....................................................................................................6
1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước ..........................................................7
1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước..........................................................10
2 Giới thiệu về mô hình sản xuất ảo...............................................................11
2.1 Tổng quan về sản xuất ảo ....................................................................11
2.2 Lónh vực ứng dụng ...............................................................................13
Chương 2: GIỚI THIỆU ĐỐI TƯNG VÀ THIẾT KẾ TAY MÁY
2.1 Giới thiệu đối tượng gia công ..................................................................18
2.1.1 Tổng quan về giàn giáo .....................................................................18
2.1.2 Yêu cầu kỹ thuật của giàn giáo ........................................................21
2.2 Thiết kế tay máy ......................................................................................22
2.2.1 Quỹ đạo đường hàn ...........................................................................22
2.2.2 Chọn mô hình động học ....................................................................24
2.2.3 Chọn phương án truyền động ............................................................27
2.2.4 Chọn phương án điều khiển ..............................................................32
Chương 3: MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG HÀN
3.1 Mô hình hóa động học hệ thống hàn .......................................................36
3.1.1 Bài toán Động học thuận ...................................................................37
2.1.2 Bài toán Động học ngược..................................................................38
3.2 Mô hình hóa động lực học hệ thống hàn ..................................................43
GVHD: TS.Trần Thiên Phuùc

-2-

Chương 4: GÓI PHẦN MỀM ỨNG DỤNG VISUAL NASTRAN-SIMULINK
4.1 Giới thiệu về Matlab và Simulink ............................................................55
4.2 Giới thiệu về Visual Natran......................................................................56
4.3 Tổ hợp Visual Nastran-Simulink ..............................................................59
Chương 5: MÔ PHỎNG TRÊN MÁY TÍNH
5.1 Sơ đồ quá trình mô phỏng trên máy tính ..................................................61
5.2 Kết quả mô phỏng ....................................................................................63
Chương 6: KẾT LUẬN
6.1 Kết luận .....................................................................................................71
6.2 Những vấn đề chưa giải quyết và hướng phát triển của đề tài ..................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Phụ Lục
BÀI BÁO KHOA HỌC

GVHD: TS.Trần Thiên Phúc

-3-


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1

Robot hàn của hãng Fanuc

Hình 1.2

Robot hàn của hãng Panasonic

Hình 1.3

Robot hàn của hãng OTC

Hình 1.4

Robot hàn của hãng KUKA

Hình 1.5

Ứng dụng trong thiết kế sản phẩm

Hình 1.6

Bố trí các Robot trong nhà máy sản xuất

Hình 1.7

Ứng dụng trong lắp ráp sản phẩm

Hình 1.8

Ứng dụng trong gia công cơ khí

Hình 2.1

Mô tả hệ thống giàn giáo

Hình 2.2

Mô tả các kiểu giàn giáo

Hình 2.3

Bản vẽ kích thước của Giàn giáo

Hình 2.4

Mô tả quỹ đạo hàn lên các mặt phẳng

Hình 2.5

Quỹ đạo hàn thực hiện bằng Matlab

Hình 2.6

Mô tả công việc hàn trong không gian 3D

Hình 2.7

Cấu hình của cánh tay Robot hàn

Hình 2.8

Mô tả kích thước của cánh tay Robot hàn

Hình 2.9

Sơ đồ bố trí robot hàn

Hình 2.10

Hệ thống điều khiển trợ động

Hình 2.11

Hệ thống trợ động trên robot hàn 5 trục tự do

Hình 2.12

Sơ đồ điều khiển của hệ thống robot

Hình 3.1

Mô hình của Robot

Hình 3.2

Mô tả các sai số của các biến điều khiển

Hình3.3

Mô tả hình dạng của khâu 1 và khâu 2

Hình 4.1

Môi trường quan sát của VisualNastran

Hình 4.2

Môi trường VisualNastran 4D

Hình 5.1

Sơ đồ điều khiển hệ thống

GVHD: TS.Trần Thiên Phúc

-4-


Hình 5.2

Sơ đồ bên trong bộ điều khiển Controller

Hình 5.3

Sơ đồ liên kết giữa Simulink và Visual Nastran

Hình 5.4

So sánh giá trị giữa xw1 và xr1

Hình 5.5

So sánh giá trị giữa yw1 và yr1

Hình 5.6

So sánh giá trị giữa zw1 và zr1

Hình 5.7

So sánh giá trị giữa xw2 và xr2

Hình 5.8

So sánh giá trị giữa yw2 và yr2

Hình 5.9

So sánh giá trị giữa zw2 và zr2

Hình 5.10

Vận tốc của khâu cuối 5-1

Hình 5.11

Vận tốc của khâu cuối 5-2

Hình 5.12

Vị trí ban đầu của robot

Hình 5.13

Vị trí bắt đầu quá trình hàn quỹ đạo 1

Hình 5.14

Vị trí hoàn thành quá trình hàn quỹ đạo 1

Hình 5.15

Vị trí bắt đầu quá trình hàn quỹ đạo 2

Hình 5.16 Vị trí hoàn thành quá trình hàn quỹ đạo 2

GVHD: TS.Trần Thiên Phúc

-5-


Chương 1: Tổng quan

Chương 1
TỔNG QUAN
I. TỔNG QUAN
Hàn là một công nghệ quan trọng không thể thiếu trong các ngành công nghiệp
như sản xuất cơ khí, công nghiệp đóng tàu, sản xuất ôtô…
-Công đoạn hàn chiếm hơn 30% của qui trình sản xuất
- Môi trường hàn là một môi trường độc hại
- Người công nhân phải làm việc trong môi trường ngột ngạt chật hẹp, ô nhiễm
tiếng ồn, khói hàn trong thời gian dài dó năng suất thấp, chất lượng mối hàn kém.
Vì vậy việc ứng dụng Robot hàn nhằm:
-

Thực hiện một thao tác hợp lý bằng hoặc hơn người thợ lành nghề một cách
ổn định trong suốt thời gian dài để nâng cao chất lượng mối hàn

-

Giảm giá thành sản phẩm vì giảm đáng kể chi phí cho người sử dụng lao
động

-

Giảm thiểu thời gian tiếp xúc với môi trường ô nhiễm cho công nhân ngành
hàn

-

Tăng năng suất

-

Ở nước ta haøng năm Hiệp hội Nhựa Thaønh phố nhập robot công nghiệp với số
lượng lớn để bán lại cho các doanh nghiệp trong bối cảnh “cầu” luoân vượt
“cung”.

-

Trong năm 2005 ngân sách thành phố dành khoảng 50 tỉ đồng để hỗ trợ chế
tạo một số robot theo đặt hàng của các công ty như:

-

Công ty Trung Tín đặt hàng chế tạo robot hàn các thiết bị áp lực.

GVHD: TS.Trần Thiên Phuùc

-6-


Chương 1: Tổng quan
-

Công ty Công nghiệp tàu thủy Sài Gòn yêu cầu chế tạo robot hàn đường
thẳng và hàn ñường cong...
o Coâng ty Samco ứng dụng robot ñể sửa chữa xe hơi.
o Công ty đóng tàu Nhà Bè: robot hàn vỏ tàu.
o Đồng thời triển khai một số nghiên cứu cơ bản nhằm phục vụ lâu dài
việc nâng cao chất lượng các sản phẩm robot được chế tạo trong nước.

=> Nhu cầu về robot hàn là rất lớn không chỉ trong công nghiệp đóng tàu
mà còn trong công nghiệp sản xuất cơ khí.
II. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC:
Nhiều công ty hàng đầu thế giới như: ABB, FANUC, PANASONIC,
KAWASAKI, KUKA, MOTOMAN…đã chế tạo ra nhiều loại robot để phục vụ
cho công nghiệp hàn.
a. Fanuc
Có thể hàn hầu hết các vật liệu. Điển hình là Robot ARC mate 100iB, được
tích hợp với bộ điều khiển R-J3i B và phần mềm điều khiển Arc Tool dễ sử dụng
có thể cho tốc độ chuyển động cao.

Hình 1.1 Robot hàn của hãng Fanuc

GVHD: TS.Trần Thiên Phúc

-7-


Chương 1: Tổng quan
b. Panasonic
Có năng suất cao, nhanh, dễ sử dụng, dể dạy, sử dụng phần mềm cấp cao,
nguồn cung cấp năng lượng thông minh, chất lượng hàn tốt, có thể cho tốc độ hàn
cao.

Hình 1.2 Robot hàn của hãng Panasonic

c. OTC (OTC-Daihen Almega EX Series Robots )
Cung cấp giải pháp tăng tốc nhanh và giảm thời gian làm việc trong một chu
kỳ. Bộ điều khiển EX-C –Advanced cung cấp chức năng đặc biệt được thiết kế
riêng cho hàn hồ quang, hướng dẫn chuyển động hàn… Hãng OTC còn được biết
đến như một nhà cung cấp các đầu hàn, bộ cấp dây hàn và máy hàn nổi tiếng trên
thế giới.

GVHD: TS.Trần Thiên Phúc

-8-


Chương 1: Tổng quan

Hình 1.3 Robot hàn của hãng OTC
d. KUKA
Dòng sản phẩm KUKA bao gồm những model có khả năng mang những đầu
lực có tải trọng từ 6 đến 200 Kg. Bộ điều khiển KR C1 là bộ điều khiển Robot đầu
tiên được xây dựng trên nền chip vi xử lý Intel Pentium, điều này đặt nền tảng cho

việc mở ra môi trừơng điều khiển trên nền hệ điều hành Windows.

Hình 1.4 Robot hàn của hãng KUKA
GVHD: TS.Trần Thiên Phuùc

-9-


Chương 1: Tổng quan
Tình hình nghiên cứu trong nước:
„ Trước nhu cầu sản xuất công nghiệp trong nước và nhằm nghiên cứu chế tạo
các mẫu robot thay thế ngoại nhập, gần đây một số đơn vị trong nước đã
nghiên cứu về ứng dụng khá thành công các mẫu robot như: Một số mẫu
robot của Đại học Bách khoa Hà Nội: Robot 6 bậc tự do RBP-4102, robot
SCA mini.
„ Một số tài liệu về đề tài nghiên cứu về robot phục vụ cho công nghiệp hàn,
chẳng hạn như:
„ “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo robot phục vụ các quá trình sản xuất
trong các điều kiện độc hại và không an toàn” - Chủ nhiệm đề tài:
PGS.TS Lê Hoài Quốc, 2004.
„ “Điều khiển robot hàn khi gia công các quĩ đạo phức hợp” - Trần Vệ
Quốc, Phạm Thaønh Long.
„ “Điều khiển chuyển động robot haøn theo quĩ đạo định trước” - Nguyễn
Thiện Phúc,
Hiện nay một loạt các đề tài nghiên cứu về lĩnh vực robot hàn phục vụ cho các
ngành công nghiệp đã và đang được triển khai.

GVHD: TS.Trần Thiên Phúc

- 10 -

Chương 1: Tổng quan

III. GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH SẢN XUẤT ẢO
1. Tổng quan:
Ngày nay, việc thiết kế và chế tạo thực nghiệm một đối tượng đôi khi gặp
một số vấn đề như sau:
+ Điều kiện làm việc thật khác xa với hình dung của người thiết kế, vì thế có
những thiết kế rất tốt nhưng khi ứng dụng thì gặp khó khăn.
+ Quy trình “Thiết kế”-“Chế tạo”-“Thử nghiệm” tương đối dài và vì thế việc
thu thập thông tin phản hồi từ khâu thử nghiệm để hoàn thiện thiết kế là khá
lâu.
Ngoài ra, với sự phát triển của Công nghệ thông tin và các thiết bị tin học
ngày càng rẻ và tốc độ xử lý ngày càng cao.
Ngày nay công nghệ thông tin xâm nhập vào tất cả mọi lónh vực trong cuộc
sống của con người, và con người đang ngày càng tìm tòi ra nhiều ứng dụng
công nghệ thông tin hiệu quả hơn nữa.
Trong lónh vực sản xuất vào năm 1994 xuất hiện định nghóa Sản xuất ảo do
Air Force ManTech khởi xướng. Ban đầu nó không được hưởng ứng do đóng
vai trò không quan trọng trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên ngày nay Sản
xuất ảo đang đóng một vai trò hết sức quan trọng trong quá trình sản xuất hầu
như trong mọi lónh vực.
2. Một số định nghóa về mô hình sản xuất ảo:
Sản xuất ảo là sử dụng sự tích hợp, sự tổng hợp các yếu tố của môi trường sản
xuất nhằm nâng cao (tăng cường) cho tất cả các cấp độ của việc ra quyết định
và điều khiển.
Sản xuất ảo liên quan đến việc mô phỏng một sản phẩm và các quá trình liên
quan đến việc chế tạo nó. Kỹ thuật mô phỏng cho phép các công ty tối ưu hoá

GVHD: TS.Trần Thiên Phúc

- 11 -


Chương 1: Tổng quan
các yếu tố chính ảnh hưởng trực tiếp đến lợi nhuận của sản phẩm. Chúng bao
gồm khả năng chế tạo, hình dạng cuối cùng, các ứng suất dư và độ bền của
sản phẩm. Chúng ảnh hưởng trực tiếp đến lợi nhuận bởi việc giảm chi phí sản
xuất, sử dụng vật liệu…
Ngoài ra sản xuất ảo cũng góp phần giảm chi phí dụng cụ, loại bỏ các nhu
cầu cho việc chế tạo các mô hình vật lý và giảm bớt sự lãng phí trong sử dụng
nguyên vật liệu.
Vì vậy, trong công nghiệp sản xuất Robot ngày nay, việc thiết kế một mô
hình ảo cho đối tượng là điều hết sức cần thiết nhằm góp phần giảm chi phí
chế tạo, rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường.
Ba mô hình của Sản xuất ảo:
a. Trong lónh vực thiết kế:
Cung cấp các thông tin của quá trình chế tạo cho người thiết kế trong
trong suốt quá trình thiết.
b. Trong chế tạo sản phẩm:
Sử khả năng mô phỏng để xây dựng quy trình chế tạo với mục đích cho
phép giảm giá thành, và ước lượng nhanh các phương pháp gia công chế tạo.
c. Trong điều khiển:
Như là một sự thêm vào quá trình mô phỏng để điều khiển các mô hình và
các quá trình thực tế, cho phép mô phỏng liên tục trong suốt quá trình tối ưu
các chu trình sản xuất thực tế.
Ưu điểm của sản xuất ảo:
-

Dự đoán trước được những lỗi có thể xảy ra trong quá trình sản xuất, từ đó
nghiên cứu trước các biện pháp để khắc phục.

-

Thấy được kết quả đầu ra ứng với kết quả đầu vào mà ta cho trước.

GVHD: TS.Trần Thiên Phúc

- 12 -


Chương 1: Tổng quan
-

Nâng cao năng suất.

-

Nâng cao chất lượng sản phẩm.

-

Giảm chi phí sản xuất.

-

Rút ngắn thời gian chu kỳ sản xuất.

-

Tối ưu thiết kế sản phẩm và quy trình sản xuất

Nhược điểm của sản xuất ảo:
-

Chi phí đầu tư ban đầu cho các phần mềm hỗ trợ rất lớn.

-

Đòi hỏi người làm phải có trình độ cao để có thể đánh giá kết quả và ra
quyết định.

Lónh vực ứng dụng sản xuất ảo:
-

Thiết kế và phát triển sản phẩm.

Trong lónh vực này người thiết kế sử dụng các phần mềm CAD chuyên dùng để
mô hình hóa hình học sản phẩm. Sử dụng các phần mềm tính toán kỹ thuật
CAE để tính toán và tối ưu hóa sản phẩm thiết kế.

Hình1.5 : Ứng dụng trong thiết kế sản phẩm

GVHD: TS.Trần Thiên Phúc

- 13 -


Chương 1: Tổng quan

Bố trí thiết bị trong nhà máy sản xuất
Sử dụng các phần mềm CAD để thiết kế mô hình thiết bị, con người, … Từ
đó lên bố trí thiết bị sao cho phù hợp với quy trình sản xuất. Giúp tối ưu quy
trình sản xuất trong nhà máy.

Hình 1.6.: Bố trí các Robot trong nhà máy sản xuất

GVHD: TS.Trần Thiên Phúc

- 14 -


Chương 1: Tổng quan
Lắp ráp sản phẩm
Sử dụng các phần mềm mô phỏng để xác định trình tự lắp ráp sản phẩm
hợp lý nhằm tối ưu quy trình lắp ráp ngay trên máy tính trước khi tiến hành
lắp ráp sản phẩm thực tế.

Hình1.7 : Ứng dụng trong lắp ráp sản phẩm

GVHD: TS.Trần Thiên Phúc

- 15 -


Chương 1: Tổng quan
Gia công cơ khí
Sử dụng các phần mềm CAD/CAM để lập quy trình gia công và chương
trình gia công trên máy CNC cho các sản phẩm cơ khí.
Thông qua quá trình mô phỏng người sử dụng có thể đánh giá được chất

lượng của bề mặt gia công; lựa chọn dụng cụ gia công hợp lý, tối ưu đường
chạy dao khi gia công chi tiết.
Các phần mềm CAD/CAM thường dùng ở trong nước hiện nay:
MASTERCAM; Pro/ENGINEER; CIMATRON; CATIA; Unigraphic, …

Hình 1.8: Ứng dụng trong gia công cơ khí

GVHD: TS.Trần Thiên Phúc

- 16 -


Chương 1: Tổng quan

IV. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU VÀ TÊN ĐỀ TÀI CỦA LUẬN VĂN
1. Mục tiêu của đề tài:
Ứng dụng việc xây dựng mô hình sản xuất ảo cụ thể vào trong việc sản
xuất Robot hàn giàn giáo. Trong phần luận văn này dự kiến cần tập trung vào
các vấn đề liên quan sau:
+ Nghiên cứu ứng dụng kết hợp giữa 2 phần mềm VisualNastran và
Simulink.
+ Chọn mô hình động học và xây dựng giải thuật điều khiển cho Robot hàn
giàn giáo
+ Mô phỏng kết quả trên máy tính và đánh giá kết quả đạt được

GVHD: TS.Trần Thiên Phúc

- 17 -

Chương 2: Giới thiệu đối tượng và thiết kế tay máy

Chương 2

GIỚI THIỆU ĐỐI TƯNG VÀ THIẾT KẾ TAY MÁY
2.1 Giới thiệu đối tượng: Giàn giáo
Giàn giáo là thiết bị phục vụ chủ yếu cho ngành xây dựng. Ngày nay, cùng với sự
phát triển của kinh tế xã hội, việc đô thị hóa đang tăng nhanh, nhu cầu xây dựng
ngày nhiều.
Những thuận lợi của việc sử dụng khung giàn giáo:
-

Dễ lắp ráp

-

Độ bền các ống thép cao

-

Lắp ráp và tháo dỡ một cách nhanh chóng

-

An toàn, chắc chắn và tin cậy

Bên cạnh đó, tính an toàn trong xây dựng cũng là một nhu cầu cấp bách của xã hội
đang được đặt ra.
Theo tổ chức OSHA của Mỹ, một vài nguyên tắc an toàn khi sử dụng và vận hành
giàn giáo như sau:

Nguyên tắc an toàn chung:
-Giàn giáo không được dựng lên, tháo rời, di chuyển hay thay đổi nếu không có
người giám sát trực tiếp. Người giám sát là người có khả năng xác định những tồn
tại và dự đoán những mối nguy hiểm trong môi trường xung quanh hay trong những
điều kiện làm việc và là người có quyền đưa ra những hành động nhanh chóng để
loại bỏ những mối nguy hiểm đó.
+ Khung giàn giáo:
-

khung giàn giáo phải có khả năng chịu được 4 lần tải trọng thiết kế lớn nhất.

GVHD: TS.Trần Thiên Phúc

- 18 -


Chương 2: Giới thiệu đối tượng và thiết kế tay máy
Việc ứng dụng công nghiệp tự động hóa vào trong việc sản xuất giàn giáo nhằm
góp phần nâng cao năng suất và chất lượng của giàn giáo, đồng thời cũng giảm bớt
ảnh hưởng gây hại đến sức khỏe con người khi hàn giàn giáo và làm tăng độ tin cậy
của giàn giáo khi xây dựng các công trình lớn.

Hình 2.1: Mô tả hệ thống giàn giáo
Do nhu cầu ứng dụng đa dạng của các loại dàn giáo trong các công trình xây dựng,
do đó các loại giàn giáo có kích thước và kết cấu khác nhau.

Hình 2.2: Mô tả các kiểu giàn giáo

GVHD: TS.Trần Thiên Phúc

- 19 -


Chương 2: Giới thiệu đối tượng và thiết kế tay máy
Việc sử dụng các loại máy tự động hóa trong việc hàn giàn giáo sẽ gặp nhiều khó
khăn khi thay đổi hình dạng và kích thước của giàn giáo.
-

Việc ứng dụng robot trong khi hàn giàn giáo sẽ có những ưu điểm :

+ Giảm bớt độc hại cho con người khi hàn
+ Nâng cao chất lượng mối hàn
+ Nâng cao năng suất quá trình hàn
+ Có thể thay đổi một cách linh hoạt khi kích thước và hình dạng sản phẩm thay
đổi bằng việc thay đổi chương trình làm việc cho Robot một cách nhanh chóng.

GVHD: TS.Trần Thiên Phúc

- 20 -