Đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử robot harmo

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT HARMO
1. Thông số ban đầu và kết quả cần đạt được
1.1. Thông số ban đầu
+ Đối tượng nghiên cứu: Robot harmo 4 bậc tự do nhãn hiệu UE700SW-2R đặt tại
phịng thí nghiệm Bộ mơn Máy và Ma sát học, viện Cơ Khí, Đại học Bách khoa Hà
Nội.

+ Kích thước bậc tự do tịnh tiến theo Oy:
- Chiều cao thân robot: 1000mm.

Page 1


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

- Chiều dài theo phương y: 1950 mm.
- Giới hạn chuyển động trục y: 1800mm.
+ Kích thước bậc tự do tịnh tiến theo Ox:
- Giới hạn chuyển động: 500mm.
+ Kích thước bậc tự do tịnh tiến theo trục Oz:
- Giới hạn chuyển động Oz: 600mm.
1.2. Kết quả cần đạt được
+ Xây dựng mơ hình robot harmo và các hệ trục tọa độ kèm theo.

+ Thiết lập bảng DH và phương trình động học.
+ Nghiên cứu kết cấu động lực và cảm biến sử dụng trong robot.
Mục đích cuối cùng và quan trọng nhất là viết được chương trình PLC điều
khiển robot gắp 3 chai tự động.
2. Cấu trúc cơ khí và nguồn động lực
2.1. Bậc tự do của robot Harmo
+ Số bậc tự do được tính theo cơng thức:
W = 6n Với:

n: Số khớp động.
Pi : Số khớp loại i.

+ Robot Harmo có 5 khâu, 4 khớp gồm 1 khớp xoay và 3 khớp tịnh tiến.
Số bậc tự do = 6.4-4.5= 4
2.2. Cấu trúc cơ khí các bậc tự do chuyển động
2.2.1 Bậc tự do tịnh tiến theo trục y

Page 2


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

+ Chuyển động tịnh tiến theo phương Oy gồm các thành phần sau:
-

Động cơ điện công suất 0.2Kw; tốc độ 1500 vịng/phút.
Bộ inverter kiểm sốt nguồn điện cung cấp cho động cơ điện.

2 cảm biến nhận biết vị trí home Oy và vị trí max Oy.
2 con trượt dẫn hướng tịnh tiến.
Hộp giảm tốc tỉ số truyền 1: 10 làm giảm tốc độ động cơ đầu ra.
Bộ encorder dùng để đo vị trí chuyển động khi gắp thả vật.

+ Để đưa vật ra tới vị trí chính xác lúc thả vật cũng như vào chính xác vị trí khi
gắp vật, robot cần phải dùng đến bộ encoder. Ta sẽ tìm hiểu qua bộ encoder.

Page 3


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

- Nguyên lý cơ bản của encoder, đó là một đĩa trịn xoay, quay quanh trục.
Trên đĩa có các lỗ (rãnh). Người ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa.
Khi đĩa quay, chỗ khơng có lỗ (rãnh), đèn led khơng chiếu xun qua được,
chỗ có lỗ (rãnh), đèn led sẽ chiếu xun qua. Khi đó, phía mặt bên kia của
đĩa, người ta đặt một con mắt thu. Với các tín hiệu có, hoặc khơng có ánh
sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay khơng.
Số xung đếm được và tăng lên nó tính bằng số lần ánh sáng bị cắt.
- Như vậy là encoder sẽ tạo ra các tín hiệu xung vng và các tín hiệu xung
vng này được cắt từ ánh sáng xuyên qua lỗ. Nên tần số của xung đầu ra sẽ
phụ thuộc vào tốc độ quay của tấm tròn đó.
- Từ đó ta xác định được vị trí robot làm việc.
2.2.2 Bậc tự do tịnh tiến theo trục Ox

Page 4

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

+ Chuyển động dọc Ox được thực hiện thông qua chuyển động của cơ cấu khí nén
pitton – xilanh với trục pitton – xilanh trùng với trục Oy.
+ Cấu tạo :
-

Pitton – Xilanh.
Động cơ đặt cữ hành trình.
Bộ truyền đai.
Cữ giới hạn hành trình.
Khớp nối truyền momen xoắn.
Sống trượt dẫn hướng chuyển động thẳng.
2 cảm biến nhận biết vị trí max, min.
Các loại ổ bi trượt dọc trục và quay quanh trục.

2.2.3 Bậc tự do tịnh tiến theo phương Oz

+ Chuyển
được thực
hồi của pitton
còn pitton

động tịnh tiến lên xuống dọc trục Oz
hiện nhờ chuyển động tịnh tiến khứ

– xilanh. Xilanh được gắn cố định
dịch chuyển.

+ Cấu tạo:
- Pitton –
- Cữ
- 2 cảm
trục
- Một số
…..

Xilanh.
hành trình đặt cuối hành trình.
biến nhận biết vị trí max, min trên
Oz.
cơ cấu cơ khí khác: vitme – đai ốc bi,

2.2.4 Bậc tự do quay quanh Oy của bàn kẹp

Page 5


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

+ Thực hiện nhiệm vụ quay bàn kẹp xung quanh trục Oy để đưa bàn kẹp tới vị trí
tạo với Oz góc 90° và 180°.
+ Khi khơng cấp điện cho bộ điều khiển xilanh, pitton khơng đi ra, khi đó bàn kẹp

quay góc 180°. Ngược lại, khi ta cấp điện thì pitton sẽ được điều khiển đi ra là bàn
kẹp quay góc 90°.
+ Nguồn động lực là xilanh – khí nén 2 chiều. Sau đây là kết cấu cụ thể:

3. Thiết lập phương trình động học

Page 6


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

3.1 Bảng DH và ma trận truyền biến đổi

+ Gắn hệ tọa độ tại khớp cuối các khâu theo qui tắc:
- Trục zi được chọn dọc theo hướng khớp động thứ i+ 1.
- Trục xi được chọn dọc theo đường vng góc chung giữa 2 trục zi-1 và zi,
hướng từ zi-1 sang zi.
- Trục yi được xác định theo qui tắc bàn tay phải.
+ Ma trận truyền biến đổi tổng quát của khâu i so với khâu i-1:

Page 7


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

0

TỬ

A1 

2

1

A3 

0

A2  0 A1.1 A2 

0

A3  0 A2 . 2 A3 

0

A3  0 A3 . 3 A4 

A2 

3

A4 

+ Tịnh tiến hệ trục theo trục y0 1 khoảng 1000mm. Ma trận sau khi tịnh tiến:

0

ATy 0 

.

Page 8


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

0

TỬ

ATy 0 

+ Quay hệ nhận được quanh x mới nhận được 1 góc 90°. Ma trận nhận được là:

0

ATy 0 

0

ATy 0 

.

+ Tịnh tiến hệ nhận được 1 khoảng -l4 ở bàn kẹp ta được ma trận cuối cùng là:

0

Al 4 

0

Al 4 

.

3.2 Bài toán động học thuận vị trí robot
Bài tốn: - Biết chuyển động của các khâu:

 qi  
- Tính vị trí điểm tác động cuối, hướng khâu thao tác:

Page 9


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

xE = x(q)

α

yE = y(q)

β

zE = z(q)

η

+ Mặt khác ta có ma trận quay Cacđăng:

0

An ( p ) 

0
0
Để tìm thông số điểm tác động cuối ta cho Al 4  An ( p) từ đó ta có:

xE = d2+ d4+ 1000
yE = a1+ d3- a4.sinθ4- l4.cosθ4
zE = a2+ d1+ a3+ a4.cosθ4- l4.sinθ4
cosβ.cosη= 0
-cosβ.sinη= 0
-sinα.sinβ.sinη+ cosα.cosη= cosθ4
Từ đây ta sẽ tìm được 6 thơng số xác định vị trí điểm tác động cuối.
3.3 Bài tốn động học ngược vị trí
+ Bài tốn:
- Biết trước vị trí điểm tác động cuối : xE, yE, zE
- Tìm các biến khớp:

 qi  

Page
10


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

+ Ta đã có vị trí điểm tác động cuối:
xE = d2+ d4+ 1000
yE = a1+ d3- a4.sinθ4- l4.cosθ4
zE = a2+ d1+ a3+ a4.cosθ4- l4.sinθ4
+ Theo sơ đồ robot và bảng DH, ta có bàn kẹp chỉ hoạt động ở 2 vị trí là tạo với Oz
góc 0° và 180°.


TH1: Góc θ4 = 180° ta có hệ phương trình:

xE= d2+ d4+ 1000

d2= xE- d4- 1000

yE = a1+ d3 + l4

d3= yE - a1 - l4

zE = a2+ d1+ a3 - a4

d1= zE - a2- a3+ a4

 TH2: Góc θ4 = 90° ta có hệ phương trình:
xE = d2+ d4+ 1000

d2= xE- d4- 1000

yE = a1+ d3- a4

d3= yE - a1 + a4

zE = a2+ d1+ a3 - l4

d1= zE - a2- a3+ l4

4. Tính tốn tải trọng chịu được của bàn kẹp khi gắp vật
+ Mặc dù có tổn thất khí nén khi điều khiển việc kẹp của bàn kẹp, do đó áp suất
thực tế áp suất pthực < pmax do đó ta sẽ tính tốn dựa trên áp suất lớn nhất pmax.
+ Khi kẹp vật, xuất hiện các lực như dưới đây:

+ Trong đó: Q là phản lực.
Page 11


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

N là lực kẹp.
p là áp suất trong xilanh.
+ Để chi tiết khơng bị rơi thì: P < 2.Q
Mà

Q= f.N với: - f là hệ số ma sát.
- N là lực kẹp.
P= m.g
m.g < 2.f.p.F

+ Vậy tải trọng vật có thể gắp được là:
m<
+ Theo như pitton đã chọn
- Áp suất: p = 5Mpa.
- Đường kính pitton: d= 12mm.
- Hệ số ma sát: f = 0.4
+ Thay vào công thức ta có:
m < = 4.6 (kg)
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
VÀ NGUỒN ĐỘNG LỰC
1. Động cơ robot Harmo
+ Nguồn động lực truyền chuyển động trên trục y là động cơ điện xoay chiều 3 pha
tần số 50 Hz, công suất P = 0.2 Kw, tốc độ 1500 vòng/ phút.
+ Động cơ cần được điều khiển 1 số yếu tố sau:
- Chiều của động cơ: Chiều thuận là chiều chạy theo trục dương Oy và chiều
nghịch là chiều chạy chiều âm trục Oy.
- Tốc độ động cơ và phanh động cơ.
+ Động cơ này được điều khiển bằng bộ inverter( biến tần). Ta có sơ đồ ghép nối
biến tần và động cơ:

Page
12


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

+ Trong các chân của biến tần ta chỉ sử dụng 1 số chân như sau:
- 3 đầu nối nguồn vào 3 pha( R/L1, S/L2, T/L3).
- 3 đầu điện áp ra 3 pha 220V nối với động cơ( U/T1, V/T2, W/T3)
- 2 đầu B1, B2 nối với điện trở phanh.
+ Phanh động cơ sử dụng điện 220V- AC điều khiển thơng qua 1 rơle như hình
trên. Phanh động cơ có trạng thái hoạt động như sau:
- Khi khơng có điện áp phanh ở trạng thái phanh hãm nghĩa là dừng động cơ.
- Khi có điện áp, phanh ở trạng thái nhả cho động cơ quay.
+ Chính nhờ bộ biến tần và bộ encoder mà ta có thể xác định chính xác vị trí dừng
của trục Oy.
2. Hệ thống khí nén
Page
13


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

+ Sơ đồ hệ thống khí nén như hình dưới, trong đó:

: Van đảochiều 4 cửa 2 vị trí, 1 đầu điều khiển bằng điện từ, 1 đầu
điều khiển bằng lò xo.
: Xilanh tác động đơn, chuyển động lùi nhờ lò xo.
: Xilanh tác động kép.

: Van tiết lưu điều chỉnh được.

: Bộ điều áp.

: Máy nén khí.

Page
14


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

+ Hoạt động của hệ thống khí nén:
- Máy nén khí tạo nguồn năng lượng cho hệ thống khí nén. Khí nén được cung
cấp từ máy nén khí, qua bộ điều áp để giữ áp suất phù hợp đảm bảo an tồn
để hệ thống hoạt động bình thường( Áp suất khí nén để điều khiển robot
Harmo là 0.5 Mpa).
- Van tiết lưu trong hệ thống được điều chỉnh bằng tay tới khi đạt được tốc độ
thích hợp của pitton. Trong khi đó, van đảo chiều hoạt động nhờ cơng tắc
điện từ và lị xo, do đó việc đóng ngắt dịng điện trong công tắc điện từ được
điều kiển thông qua bộ PLC.
- Hoạt động bậc tự do tịnh tiến dọc trục x: Khí nén qua bộ điều áp được đưa

tới van đảo chiều 5 cửa 2 vị trí. Khi chưa có tín hiệu từ bộ PLC tới van, khí
nén được cung cấp vào van đảo chiều qua cửa B đi ra qua cửa E, qua van tiết
lưu vào buồng nhỏ của xilanh và đẩy pitton chuyển động lùi về. Đồng thời
trong buồng lớn của xilanh, khí nén được đẩy vào cửa D van đảo chiều và
Page
15


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

-

-

-

-

Home

TỬ

thốt ra ngồi qua cửa A. Khi PLC cung cấp tín hiệu điều khiển, cuộn dây
điện từ có điện sẽ tác động vào con trượt của van đảo chiều làm con trượt
dịch chuyển đóng cửa A, mở cửa C. Lúc này khí nén vào van đảo chiều qua
cửa B, đi ra qua cửa D đi vào van tiết lưu vào buồng lớn xilanh đẩy pitton
tịnh tiến ra đồng thời trong buồng nhỏ xilanh, khí nén bị đẩy qua van tiết lưu
vào cửa E của van đảo chiều và thoát ra ngoài.
Hoạt động bậc tự do tịnh tiến theo trục z: Chuyển động này được điều khiển

bằng van đảo chiều 5 cửa 2 vị trí tương tự trục x nên hoạt động của bậc tự do
tịnh tiến dọc trục z tương tự bậc tự do tịnh tiến dọc trục x, với vị trí an tồn
được xác định khi tay kẹp robot ở vị trí cao nhất.
Hoạt động của tay bàn kẹp: Bàn tay kẹp được điều khiển ở vị trí nằm ngang
hay thẳng đứng nhờ van đảo chiều 5 cửa 2 vị trí cả 2 đầu điều khiển bằng
điện từ. Khi PLC cấp tín hiệu điều khiển vào dây số 1, cửa a bị đóng, khí
nén được cung cấp vào van đảo chiều qua cửa bđi ra qua cửa d, vào buồng
lớn xilanh điều khiển đẩy pitton đi ra làm bàn tay kẹp ở vị trí nằm ngang
đồng thời khí nén ở buồng nhỏ xilanh qua van tiết lưu vào van đảo chiều qua
cửa e, thốt ra ngồi qua cửa c. Ngược lại, khi PLC cấp tín hiệu tới cuộn dây
số 2, cửa c bị đóng, khí nén được cung cấp vào van đảo chiều qua cửa b đi ra
qua cửa e vào buồng nhỏ xilanh điều khiển vị trí đẩy pitton đi lùi vào, lúc
này bàn tay kẹp thẳng đứng đồng thời khí nén từ buồng nhỏ xilanh qua van
tiết lưu vào van đảo chiều qua cửa d và thoát ra ngoài qua cửa a.
Hoạt động kẹp- nhả của bàn tay kẹp được điều khiển thông qua van đảo
chiều 4 cửa 2 vị trí, 1 đầu điều khiển bằng điện từ, 1 đầu điều khiển bằng lị
xo. Khi khơng có tín hiệu từ PLC, lị xo trong xilanh đẩy pitton về trạng thái
nhả, khí nén trong buồng lớn của xilanh bị đẩy qua cửa d vào van đảo chiều,
ra ngoài qua cửa b của van. Khi có tín hiệu từ PLC cấp cho cuộn dây điện từ,
cửa b, d đóng lại và cửa a,c mở ra, dịng khí nén được cấp vào van đảo chiều
qua cửa d, thốt ra ngồi qua cửa a.
+ Để minh họa 1 cách cụ thể cho hệ thống khí nén ta xét 1 số chuyển động
dựa vào khí nén kết hợp chạy động cơ để tịnh tiến trục y.
Ví dụ:
Các thao tác cần thực hiện:

Lên z

Ra y

Ra x
Page
16

Xuống z

Vào x

Kẹp ct


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

Ra x

Lên z

Nhả Phôi

TỬ

Vào x
Lên z

Ra y

Quay bàn kẹp 180°

quay kẹp 90°

Về Home

Xuống z

-

Các loại xilanh cần sử dụng
+ Xilanh A: kẹp phôi.
+động cơ B: Đưa phôi theo trục y.
+ Xilanh C: Đưa phôi theo trục z.
+ Xilanh D: Đưa phôi theo trục x.
+ Xilanh E: Quay bàn kẹp.
- Bảng chân lý: Với trạng thái 1 là có điện, 0 là ngắt điện.
Xilanh
Bước

A

B

C

D

E

1

0

0

0

0

1

2

0

0

1

0

1

3

0

1

1

0

1

4

0

1

1

1

1

5

0

1

0

1

1

6

0

0

0

1

1

7

1

0

0

1

1

8

1

1

0

1

1

9

1

1

1

1

1

10

1

0

1

1

1

11

1

0

1

1

1

12

1

0

1

0

1

Page
17


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

13

1

0

0

1

0

14

0

0

0

1

0

15

0

0

1

1

0

16

0

0

1

1

1

17

0

0

0

0

0

3. Cảm biến trong robot Harmo
+ Các loại cảm biến sử dụng trong robot Harmo là cảm biến điện từ.

+ Nguyên lý hoạt động: Khi cảm biến đối dện với các vật có từ tính sẽ gây ra hiện
tượng thơng mạch và trên đường tín hiệu ra có 1 điện áp ở mức 24V, đưa về bộ
điều khiển dưới dạng xung điện. Sau khi nhận được các tín hiệu từ các cảm biến,
bộ điều khiển sẽ có tín hiệu điều khiển tương ứng với các hoạt động của robot.
+ Bố trí cảm biến trên robot Harmo:
Page
18


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

- Trên trục y của robot sử dụng 2 cảm biến để nhận biết vị trí Home và vị trí
xa nhất của robot.
- Trên trục x sử dụng 2 cảm biến nhận biết vị trí min và max.
- Trục z cũng sử dụng 2 cảm biến nhận biết vị trí trên và dưới của bàn kẹp.
- Tại khớp quay bàn kẹp ta bố trí 2 cảm biến để nhận biết vị trí nằm ngang và
thẳng đứng của bàn kẹp.
- Tại má kẹp bố trí cơng tắc giới hạn hành trình nhận biết robot đã kẹp vật hay
chưa.
+ Mỗi cảm biến có 3 dây. Hai dây cung cấp nguồn điện áp 24 V, dây cịn lại ở mức
0V là dây tín hiệu. Khi cảm biến đối diện với các vật có từ tính ở khoảng cách nhất
định, mạch điện áp đóng với điện áp 24V, ở đầu dây tín hiệu sẽ có điện áp 24V.
Riêng ở cơng tắc từ chỉ có 2 đầu day, 1 đầu nối nguồn 24V và 1 đầu nối với bộ
điều khiển. Khi công tắc đối diện với các vật có từ tính thì nó sẽ đóng mạch và đầu

dây nối với bộ điều khiển sẽ có điện áp bằng với điện áp nguồn cấp.
+ Dưới đây là công tắc, cảm biến trên tay kẹp:

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH PLC HARMO GẮP 3 HỘP
Page
19


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

1. Phần mềm sử dụng lập trình PLC
+ Ta sẽ sử dụng phần mềm CX- Programmer của PLC Omron để lập trình PLC cho
robot Harmo gắp 3 hộp tự động.
+ Nhấn biểu tượng phần mềm
để khởi động phần mềm. Sau đó vào File
chọn New để mở giao diện lập trình mới.

+ Ta sẽ sử dụng thanh công cụ
dạng bậc thang. Cụ thể là:
-

để lập trình PLC

: Vẽ các tiếp điểm thường mở.
: Vẽ các tiếp điểm thường đóng.
: Vẽ đường dây ngang hoặc đứng.
: Vẽ tín hiệu điều khiển.

: Sử dụng timer- counter.

Page
20


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

+ Sau mỗi lệnh nhấn tiếp điểm thường đóng, thường mở, sẽ có 1 bảng điền tên tiếp
điểm hiện lên:

+ Sau khi đã điền tên tiếp điểm, nhấn OK sẽ có 1 bảng comment hiện lên để điền
chú thích:

+ Sau đây là giao diện khi lập trình của phần mềm PLC Omron:

2.Tín hiệu vào ra bộ PLC

Page
21


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

2.1 Tín hiệu vào từ cảm biến
STT

TÊN

TH VÀO

CHỨC NĂNG

1

Encorder

I0.0

Dừng trục x đúng vị trí

2

Cảm biến 1

I0.1

Gắn trên trục Y báo hiệu đang ở Home Y

3

Cảm biến 2

I0.2

Gắn trên trục X báo hiệu đang ở Max Y

4

Cảm biến 3

I0.3

Gắn trên trục X báo hiệu đang ở Min X

5

Cảm biến 4

I0.4

Gắn trên trục X báo hiệu đang ở xa trục X nhất

6

Cảm biến 5

I0.5

Gắn trên trục Z báo hiệu đang ở vị trí cao nhất

7

Cảm biến 6

I0.6

Gắn trên trục Z báo hiệu đang ở vị trí thấp nhất

I0.7

Gắn trên trục quay bàn kẹp báo hiệu bàn kẹp
đang nằm ngang( 90°)

8

Cảm biến 7

9

Cảm biến 8

I0.8

Gắn trên trục quay bàn kẹp báo hiệu bàn kẹp
đang thẳng đứng( 180°)

10

Cảm biến 9

I0.9

Gắn tay kẹp báo đã thiếp xúc vật

11

Nút ấn

I1.0

On/ Off động cơ

2.2. Tín hiệu điều khiển
Page
22


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

STT

TH ĐK

TÁC DỤNG

1

Q100.00

Lùi về home Oy tốc độ cao

2

Q100.01

Đưa tay máy ra theo Oy tốc độ trung bình

3

Q100.02

Đưa tay máy về theo Oy tốc độ trung bình

4

Q100.04

Phanh động cơ chuyển động trục Oy

5

Q100.05

Đưa tay máy ra theo Ox

6

Q100.06

Điều khiển xilanh X3 đưa tay máy đi xuống theo Oz

7

Q100.07

Điều khiển xilanh quay bàn kẹp nằm ngang( 90°)

8

Q100.08

Điều khiển xilanh kẹp chi tiết

9

Q100.09

Đèn cảnh báo chưa tiếp xúc vật lúc gắp

3. Thao tác gắp 3 hộp của robot Harmo
Tiến về Home Y
Page
23

Xuống Oz


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

I0.1

Quay bàn kẹp nằm
ngang( 90°)

Nhả kẹp

I0.7
I0.6

Tiến ra Ox

Tiến xuống Oz

I0.4

I0.8
encorder

Phanh động cơ

Quay bàn kẹp thẳng
đứng 180°

Tiến ra Oy
I0.0

encoder

I0.0

Tiến ra Oy

Chuyển động xuống
Oz
I0.2

I0.3

Tiến vào Ox

Khơng vật

Tiến vào Ox

Đèn báo

Có vật

I0.3,I0.9

Kẹp vật

có vật

I0.9

I0.5

Tiến ra Ox

Page
24

Tiến lên Oz
I0.4


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ – ĐIỆN
December 1, 2016

TỬ

+ Ở cuối mỗi hành trình đều có tín hiệu cảm biến báo hiệu vị trí hiện tại của robot.
Tuy nhiên các tín hiệu đó có mối quan hệ logic về mạt thời gian vì các thao tác của
robot đều được thực hiện 1 cách tuần tự, hết thao tác này mới chuyển sang thao tác
tiếp theo chứ không đồng thời xảy ra nhiều thao tác cùng 1 lúc.
+ Do tín hiệu rất nhiều nên ta cố gắng giảm bớt phản hồi từ cảm biến nhưng vẫn
phải đảm bảo đủ các tín hiệu thể hiện vị trí hiện tại của robot và phân biệt được vị
trí đó so với vị trí khác.
+ Trước và sau các thao tác kẹp, nhả chi tiết đều cần các đồng hồ định giờ để tạo ra
hiệu ứng ngưng trễ tạm thời để rot bot hoạt động ổn định, mặt khác chính điều này
cũng làm giảm rung lắc robot.
+ Trong quá trình hoạt động, robot phải đi ra nhiều vị trí khác nhau theo phương
Oy để gắp thả chi tiết. Điều này đòi hỏi cần có một số lượng các bộ đếm tương ứng
với số vị trí cần dịch chuyển đó, mỗi bộ đếm sẽ đảm nhiệm việc xác định 1 vị trí
khác nhau. Khi nào robot di chuyển tới vị trí đó thì tín hiệu bộ đếm counter sẽ
được sử dụng để dừng lệnh chạy theo trục Oy.

+ Cuối cùng ta sẽ đi vào lập trình PLC cho robot Harmo gắp 3 hộp tự động, dưới
đây là chương trình.

Page
25