TÌM HIỂU và NGHIÊN cứu HOẠT ĐỘNG của ROBOT MZ07 l01 CFD – NACHI

HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
VIEN DIEN

BÀI TẬP LỚN

Đề tài:
TÌM HIỂU VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT ĐỘNG CỦA ROBOT MZ07- L01 CFD –
NACHI

Sinh viên thực hiện:
Mã số sinh viên:
Lớp:
Giảng viên môn học:

Hà Nội, ngày tháng năm 2019


Lời mở đầu
Cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước là mục tiêu hàng đầu trong công cuộc xây dựng
phát triển của nước ta. “ Đến năm 2020 đất nước ta về cơ bản phải trở thành nước công
nghiệp.”Robot là thành phần chủ chốt trong tự động hóa cơng nghiệp. Yếu tố quyết định việc sử
dụng robot hiện nay do tính linh hoạt trong vận hành, hoạt động tinh vi, nhanh và chuẩn xác, có
khả năng thay thế con người làm việc trong môi trường độc hại và đảm bảo an toàn.
Việc ứng dụng robot rộng rãi trong những nhà máy, công xưởng trên thế giới hiện nay
không phải là hình ảnh những người máy biết nghe biết nói như người làm việc trong nhà hoặc
cơng xưởng, hay hình ảnh những người máy trong phim khoa học viễn tưởng, robot ở đây là hình
ảnh của hàng ngàn cánh tay máy với sáu bậc tự do vươn ra như những cánh tay người làm việc
thay con người. Có những hạn chế trong việc ứng dụng robot vào sản xuất là chúng ta cần kiến
thức để sử dụng và vận hành nó cũng như chi phí tốn kém trong việc bảo dưỡng và sửa chữa.
Mặc dù Việt Nam có ưu thế nhân cơng rẻ, nhưng những ưu điểm của robot, trong đó có
cường độ lao động, độ chính xác, tính chịu đựng… sẽ là lựa chọn tối ưu tại nhiều nhà máy công

xưởng của Việ t Nam không phải trong tương lai xa mà phải cần ngay từ bây giờ. Vì vậy chúng em
tìm hiểu và nghiên cứu khả năng ứng dụng của robot trong công nghiệp – robot MZ07 L01 –
NACHI. Qua đó có cái nhìn tổng qt về thiết bị , ứng dụng cùng những ưu nhược điểm của loại
robot này so với những loại khác trên thị trường.
Báo cáo gồm những nội dung sau:
1) Mở đầu
2) Mô tả cấu tạo robot, thông số kỹ thuật và mô tả cơ cấu hình học
3) Động học vị trí
4) Ứng dụng trong cơng nghiệp
5) Mơ tả cấu hình hệ thống điều khiển
6) Mô tả về hoạt động và vận hành robot
7) Sự phát triển của cơ cấu robot
8) Kết luận


Mục lục


1, Mở đầu
NACHI ROBOT đã sử dụng các kỹ thuật cơ điện tử, được nghiên cứu trong suốt vài thập kỷ qua, để
robot cung cấp phù hợp cho các ngành công nghiệp sử dụng hàn và các kỹ thuật xử lý vật liệu.Sê-ri
MZ loạt là một robot nhỏ, cấu trúc đơn giản, tốc độ cao và độ chính xác cao, là tối ưu cho xử lý vật
liệu và ứng dụng khác. Bởi vì cổ tay rỗng, hệ thống dây điện đơn giản từ cơ thể robot cho tới công
cụ là có thể làm được một cách đơn giản dễ hiểu cho người dùng. Điều này có thể làm giảm gánh
nặng hệ thống dây điện của người kĩ sư.Dịng MZ có 4 loại cơ sở. Mỗi loại cơ sở có biến thể kết nối,
biến thể cài đặt và biến thể ứng dụng như hình dưới đây.
Base type

Normal arm (reach 723mm)
Long arm (reach 912mm)

5 axes type

6 axes type

MZ07P-01
MZ07LP-01

MZ07-01
MZ07L-01

Cách thức phân biệt các loại NACHI Robot.
MZ07 * -01- * * *
Connection variation
Mark
Specification
0
Rear connection

Notes
Robot to controller cable is connected at robot rear

B
Bottom connection
Installation variation

Robot to controller cable is connected at robot bottom

Mark
Specification

0
Standard
W
Wall mount
Application variation

Notes
Axis 1 working envelope ±30°at wall mounting
Axis 1 working envelope ±170°at wall mounting

Mark
0
V
U

Specification
Standard
Vision sensor
Vision sensor（cross

laser）
F
Force sensor
S
Additional axis
Arm variation
Mark
(none)
L
P

LP

Specification
6 axes Standard arm
6 axes Long arm
5 axes Standard arm
5 axes Long arm

Solenoid
valve
Max. 3
Max. 2
Max. 1

Signal
wires
10 wires
10 wires
10 wires

Max. 1
Max. 1

10 wires
10 wires

Notes

LAN cable, Light cable
LAN cable, Light cable, Laser

cable
6 freedom Force sensor cable
1 motor and 1 encoder cable

Notes
Max reach 723mm
Max reach 912mm
Max reach 723mm (does not have axis No.4)
Max reach 912mm (does not have axis No.4)


2, Mô tả cấu tạo robot, thông số kỹ thuật và mơ tả cơ cấu hình học.
a, Mơ tả cấu tạo robot.

Hình 2.1 . Hình ảnh robot MZ07- L01 CFD
b, Thông số kĩ thuật của Robot.
Item
Construction
Number of axis
Drive system
Max. working
envelope

Max. speed
*6

Max. pay load
Allowable
static load
torque

Allowable
moment 2 of
inertia *1

Axis 1
Axis 2
Axis 3
Axis 4
Axis 5
Axis 6
Axis 1
Axis 2
Axis 3
Axis 4
Axis 5
Axis 6
Wrist
Axis 4
Axis 5
Axis 6
Axis 4
Axis 5
Axis 6

Specifications
Articulated
6
AC servo motor
±170 °
-135 ～ 80 °

-139 ～ 270 °
±190 °
±120 °
±360 °
300 °/s
280 °/s
360 °/s
550 °/s
550 °/s
1000 °/s
7 kg
16.6 N.m
16.6 N.m
9.4 N.m
0.47 kg.m2
0.47 kg.m2
0.15 kg.m2


Position repeatability *2
Max. reach
Air tubes
Application signal wires
Installation *3
Ambient conditions

Dust-proof / Drip-proof
performance *5
Robot mass

±0.03mm
912mm
φ6×2
10 wires
Floor / Wall / Tilted / Inverted mount
Temperature: 0 to 45 ºC *4
Humidity: 20 to 85%RH (No dew condensation allowed)
Vibration to the installation face: Not more than 0.5G (4.9
m/s2 )
IP67 equivalent (dust and drain proof-type)
32kg

Bảng 2.1 . Thống số của robot
* 1: Mơ men qn tính cho phép của cổ tay thay đổi theo điều kiện tải của cổ tay.
* 2: Giá trị này phù hợp với tiêu chuẩn "JIS B 8432".
* 3: Phạm vi làm việc bị hạn chế khi gắn tường và gắn góc. (Ví dụ: phạm vi làm việc trục 1 là ± 30 °
trong trường hợp gắn lên tường).
* 4: Chiều cao cho phép không cao hơn 1.000m so với mực nước biển. Nếu được sử dụng ở nơi cao
hơn, nhiệt độ cho phép là bị ảnh hưởng bởi chiều cao.
* 5: Chất lỏng như hợp chất hữu cơ, độ axit, độ kiềm, clo hoặc chất lỏng cắt xăng làm hư hỏng các
vật liệu khơng có sẵn để sử dụng.
* 6: "Tốc độ tối đa" trong bảng này là giá trị tối đa có sẵn và sẽ thay đổi tùy thuộc vào chương trình
làm việc và điều kiện tải cổ tay.
Dựa vào bảng thơng số trên ta có những nhận xét sau: Là robot có sáu bậc tự do.
Tải cho phép của cổ tay: tải trọng cố định trên đầu cổ tay được điều chỉnh bởi khối lượng tải trọng
cho phép, mô-men xoắn tải trọng cho phép, và thời điểm cho phép của quán tính. Giữ nghiêm ngặt
loadwithin cổ tay mỗi giá trị cho phép. Nếu tải cổ tay vượt quá giá trị cho phép, robot này sẽ được
bảo hành. Tham khảo bảng sau về thông số kỹ thuật cơ bản và các số liệu chi tiết về từng thơng số
kỹ thuật
Kích thước robot và phạm vi làm việc trong không gian:

【MZ07L-01】

Hình 2.2 Kích thước và phạm vi làm việc của robot.


3, Động lực học vị trí.
Mơ tả cơ cấu robot:
215

225

73

45
410

345

50

Bảng D – H của robot
Khung tọa độ
θ
d
a
α
1
Θ1

2
Θ2
3
Θ3
4
Θ4
5
Θ5
6
Θ6
Từ bảng D – H xác định được các ma trận thành phần biểu diễn quanh hệ giữa hai khung
tọa độ của hai khớp i, i-1: i-1Ai.

0A

1

=[

]

1A

2

=[

]

2A

3

=[

]

3A

4

=[

]


4A

5

=[

5A

]

6

=[

]

Phép biển đổi biểu diễn tay robot so với thân robot nhận được dạng sau:
RT

H

= 0A1.1A2.2A3.3A4.4A5.5A6

[

]

4, Mơ tả cấu hình hệ thống điều khiển
A, Giới thiệu bộ điều khiển CFD.
Lắp đắt bộ điều khiển: Giữ khoảng trống tối thiểu 200 mm giữa bộ điều khiển và tường phía sau nó
để đảm bảo thơng gió thích hợp. Bộ điều khiển CFD không chống bụi nhỏ giọt. Nếu cần chống bụi
và chống nhỏ giọt, thì hộp bảo vệ bộ điều khiển (tùy chọn) là cần thiết.
Mơ tả hệ thống được trình bày cụ thể trong hình vẽ sau:

Hệ thống trên là sơ đồ đơn giản cho hệ thống điều khiển robot. Phần mềm (FDonDesk Light (Free
software)) trên máy tính cá nhân để thực hiện cài đặt tham số và lập trình robot cho bộ điều khiển
CFD. Dữ liệu lên / tải xuống có sẵn bằng cách kết nối máy tính cá nhân với bộ điều khiển CFD qua
Ethernet. Tất cả các hoạt động CFD có sẵn, bao gồm mơ phỏng thời gian chu kỳ.


Ngay cả trong trường hợp vận hành màn hình hiệu suất cao mà không phải là được hỗ trợ bởi
Compact TP, màn hình như vậy được hiển thị trên cá nhân máy tính vì nó được kết nối trực tuyến
với bộ điều khiển robot.
Sơ qua về bộ điều khiển CFD được sử dụng cho robot có tiêu chuẩn 6 trục ( có thể dung cho 7 trục)

+ Số chương trình tối đa là 9999.
+ Dung lượng bộ nhớ đạt 256 Mbyte.
+ Có cổng giao tiếp các thiết bị ngoại vi như USB.
+ Nguồn cung cấp: 3 pha 220 ~ 230 VAC-50/60HZ +/-10%.
+ Nguồn cung cấp: 1 pha 220 ~ 230 VAC-50/60HZ +/-10%.
+ Cơng suất tiêu thụ: 0,4 KVA.
+ Kích thước WxDxH: 369x490x173mm.
+ Trọng lượng 17kg.
Ngoài ra hệ thống cần lắp thêm những thiết bị ngoài khác để đảm bảo cho việc điều khiển cũng
như giám sát hệ thống : Card giao tiếp EtherNet/ IP , Card giao tiếp CC-Link , Card giao tiếp
DeviceNet, Camera gắn ở đầu cổ tay nhận dạng sản phẩm, Encorder ở đầu bằng tải.


5, Mô tả về hoạt động và vận hành robot
A, Khóa nguồn và bật bộ điều khiển
B, Vặn cơng tắc sang TEACH trên bảng điều khiển
C, Kiểm tra chốt an toàn, nút dừng khẩn cấp
D, Nhấn khởi động cơ , Enable + Motor ON
E, Kiểm tra chế độ người dung
F, Viết chương trình
G, Kiểm tra chỉnh sửa chương trình
H, Chạy thử, nhấn check go – check back
I, Kết thúc chương trình
J, Chạy chế độ play back (Vặn cơng tắc trên bảng điều khiển và tay điều khiển sang chế độ play
back)
K, Nhấn bật động cơ : Enable + Motor ON và nhấn shift – Enable + Check go.


6, Ứng dụng trong công nghiệp

Với sự linh hoạt của 6 bậc tự do về cơ cấu khớp robot- MZ07 được ứng nhiều trong các hoạt động
sản xuất của những nhà máy công nghiệp trong nhiều lĩnh vực : sản xuất thiết bị điện thoại, ơ tơ,
giấy ….Do sự chính xác tự bộ điều khiển robot được dung nhiều trong điều khiển vị trí chuyển
động sản phẩm nhẹ. Bởi lẽ tải tại cổ tay được thiết kế để dung cho những thao tác tương đối nhẹ
nên việc ứng dụng robot vào những công đoạn lắp rap những thiết bị nặng là gặp chút khó khăn.
Do cơ cấu cổ tay linh hoạt có thể gắn nhiều tính năng vào nên ứng dụng của robot gần như là có
thể làm được trong nhiều cơng việc. Ta có thể lắp camera để phân loại sản phẩm, lắp phần từ khí
nén để gắp nối thiết bị hay dung thiết bị hàn xì cho vi mạch điện tử, gắp vật,….


7, Sự phát triển của cơ cấu robot
Do là robot 6 trục nên việc phát triển robot có vẻ như khơng thiết thực trong hồn cảnh này . Bởi
vậy chúng tôi xin đưa ra nhũng ý kiến về mặt cách thức vận hành hệ thống sao cho tiện ích nhất và
khai thác được toàn bộ khả năng của cánh tay này.
Giờ đây trên thế giới có nhiều phương pháp điều khiển từ các bộ điều khiển thơng minh được tính
tốn thiết lặp các cài đặt gần như tương đối chính xác trong quá trình vận hành robot. Tuy nhiên về
hình thức điều khiển vẫn cịn gói gọn trong việc thao tác bằng một số hành động nhất định được
định sẵn trong chương trình lập trình viên của kĩ sư. Bên cạnh sự thiếu linh động đấy , nhiều công
ty nhà máy cùng các chuyên gia lại đang phát triển mạnh mảng AI.

8, Kết luận

Tài liệu tham khảo