Tải bản đầy đủ

Đồ án môn học Cơ Điện Tử

BỘ CÔNG THƯƠNG
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Cơ khí


Đồ án môn học: Cơ Điện Tử
Đề tài : Nghiên cứu thiết kế Robot công nghiệp
SCARA 3 bậc tự do RRT

Giáo viên hướng dẫn: Th.s Khổng Minh
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Quân
Nguyễn Văn Quang
Lớp

: CĐT 2 - K18
Hà nội, 2018


I.
NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................




II.
NHẬN XÉT GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN.
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................


MỤC LỤC
CHƯƠNG I :Tổng quan về đề tài...............................................................................5
1.1.

Tổng quan chung............................................................................................5

1.2.

Tổng quan đề tài.............................................................................................8

1.2.1.

Lịch sử phát triển.....................................................................................8

1.2.2.

Phiên bản..................................................................................................9

1.2.3.

Khảo sát thiết bị Robot RRT...................................................................10

1.3.

Lí do chọn đề tài...........................................................................................11

1.4.

Mục tiêu........................................................................................................11

1.5.

Nội dung của đề tài.......................................................................................11

1.6.

Phương pháp nghiên cứu..............................................................................12

1.7.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.......................................................................12
CHƯƠNG II : Mô hình hóa Và Mô phỏng Robot scara..........................................12

2.1.

Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống cơ khí...................................................12

2.1.1.

Phương trình Động học thuận................................................................12

2.1.2.

Phương trình động học ngược................................................................14

CHƯƠNG III : Thiết kế Quỹ đạo chuyển động của Robot.......................................17
3.1.

Khái niệm cơ bản..........................................................................................17

3.2.

Quỹ đạo trong không gian khớp....................................................................17
CHƯƠNG IV : Thiết kế hệ thống cơ khí.................................................................20

4.1.

Robot Scara trong thực tế.............................................................................20

4.2.

Mô hình 3D Robot........................................................................................20

4.3.

Cơ cấu truyền động.......................................................................................21

4.4.

Lựa chọn động cơ.........................................................................................22
CHƯƠNG V Thiết Kế bộ Điều khiển......................................................................25

5.1.

Sơ đồ khối hệ Thống điều khiển...................................................................25

5.2.

Khối điều khiển.............................................................................................26


Danh mục hình ảnh
hình 1 Các thành phần của Robot công nghiệp............................................................3
hình 2 Bảng thống kê số lượng Robot được sản xuât ở các nước phát triển.................3
hình 3 Hình vẽ Robot Scara 3 bậc tự do.......................................................................5
hình 4 Scara AR3215....................................................................................................5
hình 5 Scara DS406......................................................................................................5
hình 6 Scara AR8520....................................................................................................6
hình 7: Robot Scara....................................................................................................16
hình 8: Mô hình 3D.....................................................................................................16
hình 9: Bánh đai trong bộ truyền đai răng..................................................................17
hình 10: Bánh răng 2..................................................................................................17
hình 11 Đầu hút khí nén..............................................................................................18
hình 12: Động cơ AC servo.........................................................................................19
hình 13 Xy lanh khí nén Xi lanh khí nén CDJ2B10.....................................................20
hình 14: Van đảo chiều AIRTAC 4M210-08................................................................21
hình 15 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển......................................................................21
hình 16 Một số loại chip ATMEGA.............................................................................23
hình 17 ATMEGA16....................................................................................................23


CHƯƠNG I :Tổng quan về đề tài
I.1.
Tổng quan chung
Lịch sử hình thành và phát triển Robot.
Thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng CH Séc (Czech) “Robota” có nghĩa là công việc
tạp dịch trong vở kịch Rossum’s Universal Robots của Karel Capek, vào năm 1921. Trong
vở kịch nầy, Rossum và con trai của ông ta đã chế tạo ra những chiếc máy gần giống với
con người để phục vụ con người. Có lẽ đó là một gợi ý ban đầu cho các nhà sáng chế kỹ
thuật về những cơ cấu, máy móc bắt chước các hoạt động cơ bắp của con người. Đầu thập
kỷ 60, công ty Mỹ AMF (American Machine and Foundry Company) quảng cáo một loại
máy tự động vạn năng và gọi là “Người máy công nghiệp” (Industrial Robot).
Ngày nay người ta đặt tên người máy công nghiệp (hay robot công nghiệp) cho
những loại thiết bị có dáng dấp và một vài chức năng như tay người được điều khiển tự
động để thực hiện một số thao tác sản xuất. Về mặt kỹ thuật, những robot công nghiệp
ngày nay, có nguồn gốc từ hai lĩnh vực kỹ thuật ra đời sớm hơn đó là các cơ cấu điều
khiển từ xa (Teleoperators) và các máy công cụ điều khiển số (NC - Numerically
Controlled machine tool). Các cơ cấu điều khiển từ xa (hay các thiết bị kiểu chủ-tớ) đã
phát triển mạnh trong chiến tranh thế giới lần thứ hai nhằm nghiên cứu các vật liệu phóng
xạ. Người thao tác được tách biệt khỏi khu vực phóng xạ bởi một bức tường có một hoặc
vài cửa quan sát để có thể nhìn thấy được công việc bên trong. Các cơ cấu điều khiển từ
xa thay thế cho cánh tay của người thao tác; nó gồm có một bộ kẹp ở bên trong (tớ) và hai
tay cầm ở bên ngoài (chủ). Cả hai, tay cầm và bộ kẹp, được nối với nhau bằng một cơ cấu
sáu bậc tự do để tạo ra các vị trí và hướng tuỳ ý của Tay cầm và bộ kẹp. Cơ cấu dùng để
điều khiển bộ kẹp theo chuyển động của tay cầm.
Vào khoảng năm 1949, các máy công cụ điều khiển số ra đời, nhằm đáp ứng yêu cầu
gia công các chi tiết trong ngành chế tạo máy bay. Những robot đầu tiên thực chất là sự
nối kết giữa các khâu cơ khí của cơ cấu điều khiển từ xa với khả năng lập trình của máy
công cụ điều khiển số. Dưới đây chúng ta sẽ điểm qua một số thời điểm lịch sử phát triển
của người máy công nghiệp. Một trong những robot công nghiệp đầu tiên được chế tạo là
robot Versatran của công ty AMF, Mỹ. Cũng vào khoảng thời gian nầy ở Mỹ xuất hiện
loại robot Unimate ư1900 được dùng đầu tiên trong kỹ nghệ ôtô. Tiếp theo Mỹ, các nước
khác bắt đầu sản xuất robot công nghiệp: Anh 1967, Thụy Điển và Nhật 1968 theo bản


quyền của Mỹ; CHLB Đức -1971; Pháp - 1972; ở Ý - 1973. . . Tính năng làm việc của
robot ngày càng được nâng cao, nhất là khả năng nhận biết và xử lý.

Năm 1967 ở trường Đại học tổng hợp Stanford (Mỹ) đã chế tạo ra mẫu robot hoạt
động theo mô hình “mắt-tay”, có khả năng nhận biết và định hướng bàn kẹp theo vị trí vật
kẹp nhờ các cảm biến. Năm 1974 Công ty Mỹ Cincinnati đưa ra loại robot được điều
khiển bằng máy vi tính, gọi là robot T3 (The Tomorrow Tool: Công cụ của tương lai).
Robot này có thể nâng được vật có khối lượng đến 40 KG.
Có thể nói, Robot là sự tổ hợp khả năng hoạt động linh hoạt của các cơ cấu điều khiển
từ xa với mức độ “tri thức” ngày càng phong phú của hệ thống điều khiển theo chương
trình số cũng như kỹ thuật chế tạo các bộ cảm biến, công nghệ lập trình và các phát triển
của trí khôn nhân tạo, hệ chuyên gia…
Trong những năm sau này, việc nâng cao tính năng hoạt động của robot không ngừng
phát triển. Các robot được trang bị thêm các loại cảm biến khác nhau để nhận biết môi
trường chung quanh, cùng với những thành tựu to lớn trong lĩnh vực Tin học - Điện tử đã
tạo ra các thế hệ robot với nhiều tính năng đăc biệt, Số lượng robot ngày càng gia tăng,
giá thành ngày càng giảm. Nhờ vậy, robot công nghiệp đã có vị trí quan trọng trong các
dây chuyền sản xuất hiện đại.
Từ khi mới ra đời robot công nghiệp được áp dụng trong nhiều lĩnh vực
dưới góc độ thay thế sức người. Nhờ vậy các dây chuyền sản xuất được tổ
chức lại, năng suất và hiệu quả sản xuất tăng lên rõ rệt.
Ngày nay đã xuất hiện nhiều dây chuyền sản xuất tự động gồm các máy
CNC với Robot công nghiệp, các dây chuyền đó đạt mức tự động hoá cao,
mức độ linh hoạt cao,các máy và robot được điều khiển bằng cùng một hệ thống cương
trình. Ngoài các phân xưởng, nhà máy, kỹ thuật robot cũng được sử dụng trong
việc khai thác thềm lục địa và đại dương, trong y học, sử dụng trong quốc
phòng, trong chinh phục vũ trụ, trong công nghiệp nguyên tử, trong các lĩnh
vực xã hội . . .


hình 1 Các thành phần của Robot công nghiệp

Mỹ là nước đầu tiên phát minh ra Robot nhưng nước phát triển cao nhất trong lĩnh
vực nghiên cứu chế tạo sử dụng lại là Nhật Bản.
Một vài số liệu về số lượng robot được sản xuất ở một vài nước công nghiệp phát
triển như sau:

hình 2 Bảng thống kê số lượng Robot được sản xuât ở các nước phát triển


I.2.

Tổng quan đề tài

I.2.1. Lịch sử phát triển
Chữ viết tắt của SCARA là viết tắt của Robot tương thích Selective Assembly Robot Arm
hoặc Cánh tay Robot khớp nối có chọn lọc.
Năm 1981, Sankyo Seiki, Pentel và NEC trình bày một khái niệm hoàn toàn mới cho
các robot lắp ráp. Robot được phát triển dưới sự hướng dẫn của Hiroshi Makino, một giáo
sư tại Đại học Yamanashi. Các robot được gọi là Selective Compliance hội Robot Arm,
SCARA. Cánh tay của nó cứng nhắc trong trục Z và dễ uốn trong các trục XY, cho phép
nó thích ứng với các lỗ trong các trục XY.
Nhờ bố trí khớp trục song song của SCARA, cánh tay hơi tuân theo hướng X-Y
nhưng cứng nhắc theo hướng 'Z', do đó thuật ngữ: Tuân thủ chọn lọc. Điều này thuận lợi
cho nhiều loại hoạt động lắp ráp, tức là, chèn một chốt tròn vào lỗ tròn mà không cần ràng
buộc.
Thuộc tính thứ hai của SCARA là bố trí cánh tay hai liên kết nối giống với cánh tay
người, do đó thuật ngữ thường được sử dụng, khớp nối. Tính năng này cho phép cánh tay
mở rộng vào các khu vực hạn chế và sau đó rút lại hoặc "gấp" ra khỏi đường đi. Điều này
thuận lợi cho việc chuyển các bộ phận từ tế bào này sang tế bào khác hoặc cho các trạm
xử lý tải / dỡ hàng được kèm theo.
SCARA thường nhanh hơn và sạch hơn so với các hệ thống robot Descartes so sánh.
Gắn kết bệ đơn của họ đòi hỏi một dấu chân nhỏ và cung cấp một hình thức lắp đặt dễ
dàng, không bị cản trở. Mặt khác, các SCARA có thể đắt hơn các hệ thống Descartes so
sánh và phần mềm điều khiển đòi hỏi động học nghịch đảo đối với các chuyển động nội
suy tuyến tính. Phần mềm này thường đi kèm với SCARA và thường là minh bạch cho
người dùng cuối.
Hầu hết các robot SCARA đều dựa trên kiến trúc nối tiếp, có nghĩa là động cơ đầu
tiên phải mang theo tất cả các động cơ khác. Ngoài ra còn tồn tại một kiến trúc robot
SCARA hai cánh tay, trong đó hai động cơ được cố định ở chân đế. Robot đầu tiên được
thương mại hóa bởi Mitsubishi Electric. Một ví dụ khác về robot SCARA hai cánh tay là
robot giáo dục DexTAR của Mecademic.
Dạng này phổ biến nhất trong ứng dụng công nghiệp bởi vì chúng cho phép các nhà
sản xuất robot sử dụng một cách trực tiếp và dễ dàng nhờ các khâu và khớp hợp lại có
nhiều ưu điểm:
- Mặc dù chiếm diện tích làm việc ít song tầm vươn khá lớn .
- Tỉ lệ kích thước/tầm vươn được đánh giá cao .


hình 3 Hình vẽ Robot Scara 3 bậc tự do

I.2.2. Phiên bản.

hình 4 Scara AR3215

hình 5 Scara DS406


hình 6 Scara AR8520

I.2.3. Khảo sát thiết bị Robot RRT.
Hệ Thống chấp hành
 Truyền dẫn cơ khí:
 Cơ cấu trục vít bánh vít
 Cơ cấu vít me đai ốc
 Truyền động xích
 Truyền động đai răng
 Động cơ
 Động cơ khí nén
 Động cơ điện một chiều
 Động cơ servo
 Động bước
 Động cơ khí nén
 Động cơ thủy lực
Hệ thống điều khiển
 Bộ điều khiển PID
Hệ thống cảm biến
 Cảm biến vị trí
 Encoder


I.3.
Lí do chọn đề tài.
Sự phát triển khoa học kĩ thuật ngày càng góp phần nâng cao năng suất lao động.
Đặc biệt sự ra đời và phát triển của công nghệ chế tạo robot nhằm tạo ra sự tự động hóa
trong quá trình sản suất giảm đi sức lao dộng bằng chân tay của người lao động. Một
trong những thành tựu đó phải kể đến sự ra đời và phát triển của robot công nghiệp,
những robot này làm việc thay thế con người một cách hiệu quả trong nhiều lĩnh vực
như: vận chuyển, đóng gói sản phẩm, hàn, phun sơn, lắp ráp… Để nâng cao năng suất
cũng như giảm thiểu sức lao động con người, robot công nghiệp được kết hợp với hệ
thông FMS..v.v... giúp cho việc sản xuất trở nên linh hoạt với tính tự động hóa cao trong
quá trình sản xuất.
Chính vì vậy việc thiết kế ra các cánh tay robot để thay thế sức người và tăng năng
xuất lao động là việc cần thiết. Với niềm đam mê công nghệ và tinh thần ham học hỏi ,
tiếp thu kiến thức mới lạ đã thôi thúc nhóm chúng em chọn đề tài: Nghiên cứu thiết kế
cánh tay Robot 3 bậc tự do SCARA RRT.
I.4.
Mục tiêu
Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu về cấu tạo và các phương pháp điều khiển
thích hợp trên cơ sở ứng dụng các kỹ thuật tiên tiến và xây dựng những giải pháp phần
cứng cũng như phần mềm để chế tạo bộ điều khiển cánh tay robot ba bậc tự do. Giúp sinh
viên nắm rõ được nguyên lí và cấu tạo, chức năng của tay máy robot công nghiệp. Trang
bị thêm kiến thức về Robot làm hành trang sau khi sinh viên tốt nghiệp.
Thiết kế được rôbot scara 3 bậc tự do gồm 2 khớp xoay và 1 khớp tinh tiến. Tay A có
chiều dài 110mm, tay B là 115mm. Vẽ và thiết kế được trên phần mềm solidwork.
I.5.
Nội dung của đề tài.
Với đề tài “Nghiên cứu thiết kế tay máy Robot công nghiệp 3 bậc tự do dạng RRT”
yêu cầu:
- Thiết kế và chế tạo hệ thống cơ khí chính xác, đảm bảo hệ thống hoạt động chắc
chắn, chạy êm, cơ cấu di chuyển tới vị trí mong muốn.
- Giải quyết bài toán động học và động lực học làm cơ sở để điều khiển robot.
- Sử dụng phần mềm matlab để tính toán, mô phỏng robot
- Thiết kế hệ thống điều khiển cho robot: mạch điều khiển, mạch công suất


I.6.
Phương pháp nghiên cứu.
- Tìm hiểu tài liệu: Robot có liên quan đến nhiều mảng kiến thức nên nhóm tìm hiểu
tài liệu ở các lĩnh vực cơ khí, điện tử, tin học.
- Tự nghiên cứu: thông qua các tài liệu và các phương tiện thông tin, nhóm tự xây
dựng giải thuật, cách xây dựng chương trình.
- Phương pháp thực nghiệm, thử và sửa sai: qua những lần thực nghiệm trong điều
khiển các khớp của tay máy, từ đó rút ra được kinh nghiệm riêng.
I.7.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
- Trong ngành cơ khí, robot được sử dụng nhiều trong công nghệ đúc, công nghệ hàn,
cắt kim loại, sơn, phun phủ kim loại, tháo lắp vận chuyển phôi, lắp ráp sản phẩm,…
- Ngày nay đã xuất hiện nhiều dây chuyền sản xuất tự động gồm các máy CNC với
Robot công nghiệp, các dây chuyền đó đạt mức tự động hóa cao, mức độ linh hoatjcao,…
ở đây các máy và robot được điều khiển bằng cùng một hệ thống chương trình.
- Ngoài các phân xưởng, nhà máy, kỹ thuật robot cũng được sử dụng trong việc khai
thác thêm lục địa và đại dương, trong y học, sử dụng trong quốc phòng, trong chĩnh phục
vũ trụ, trong công nghiệp nguyên tử, trong các lĩnh vực xã hội,…
- Rõ ràng là khả năng làm việc của robot trong một số điều kiện vượt hơn khả năng
của con người,; do đó nó là phương tiện hữu hiêu để tự động hóa, nâng cao năng suất lao
động, giảm nhẹ cho con người những công việc nặng nhọc và độc hại.
- Nhược điểm lớn nhất của robot là chưa linh hoạt như con người, trong dây chuyền
tự động, nếu có một robot bị hỏn có thể làm ngừng hoạt động của cả dây chuyền, cho nên
robot vẫn luôn hoạt động dưới sự giám sát của con người.

CHƯƠNG II : Mô hình hóa Và Mô phỏng Robot scara
II.1.

Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống cơ khí

II.1.1. Phương trình Động học thuận
Hệ trục tọa độ theo bẳng D-H


Bảng thông số D-H
Khâu

di

i

ai

i

1

a1

q1

a2

0o

2

0

q2

a3

180o

3

q3

0o

0

0o

H01 =

H12=

H23=

D03

= H01* H12*H23


=>

D0 3

=

II.1.2. Phương trình động học ngược.
Với bài toán động học ngược thì vị trí của khâu thao tác xem như đã biết, yêu cầu tìm
giá trị của các biến khớp.
Vị trí ban đầu khâu thao tác:

Xp=
Yp=
Zp=
 Xác định vị trí các khâu của robot khi biêt khâu thao tác D03(t)
Ta có: D03(q) = D03(t)
Khi quy luật chuyển động của khâu cuối co thể quy đổ về dạng là hàm của hời gian t (
sử dụng các góc Cardan; Euler hoặc RPY), các tọa độ thao tac x E, yE,zE,,,.. là hàm của t.
Trong đó: xE(t), yE(t),zE(t) mô tả vị trí ; ,(t) mô tả về hương của điểm tác đọng cuối cần
phải đi qua. Khi đó
=
 Phương trình xác định vị trí:

Bình phương 2 vế ta được

Cộng hai vế với nhau :


Ta có:

Bình phương 2 vế:

=>
Đặt:

=>

Phương trình các biến khớp:

q3=
Với:


CHƯƠNG III: Thiết kế Quỹ đạo chuyển động của Robot
III.1.
Khái niệm cơ bản
Quỹ đạo là vấn đề chung trong điều khiển robot, vì để hoàn thành nhiệm vụ cụ thể của
mình thì trước hết phần công tác phải di chuyển theo đúng quỹ đạo xác định. Quỹ đạo là
yếu tố cơ bản để mô tả hoạt động của robot. Việc thiết kế quỹ đạo cung cấp dữ liệu đầu
vào cho hệ thống điều khiển nên cũng là cơ sở trực tiếp cho việc điều khiển.
III.2.
Quỹ đạo trong không gian khớp
 Chuyển động điểm - điểm
Sử dụng cho một số loại robot ( Hàn điểm, tán đinh, xếp dỡ vật liệu), trong dạng
chuyển động này người ta chỉ quan tâm đến tọa độ điểm đầu, điểm cuối của đường dịch
chuyển và thời gian giữa các điểm đó chứ không quan tâm đến dạng hình học của đường
dịch chuyển.
 Quỹ đạo đa thức bậc 3
Phương tình vị trí: q(t) = a3t3 + a2t2 +a1t + a0
Phương trình vẫn tốc: (t) = 3a3t2 + 2a2t + a1
Gia tốc thay đổi theo quy luât bậc nhất : (t) = 6a3t + 2a2
Trong đó : a3, a2, a1, a0 là các thông số giải định.

-

Góc xuất phát: = 30o ; = 30 o
Góc cuối cùng: = 45o ; = 90o
Thời gian chuyển động: ti = 0 , thời gian cuối tf = 1;
Vận tốc ban đầu và vận tốc cuối bằng không : 1i = 1f = 2i = 2f = 0

Ta có :
(*)
Đối với khớp 1 ta có:
= 30o ; = 45o
ti = 0 ; tf = 1
1i = 1f = 0


Thay vào hệ (*) ta được :

Vậy quy luật chuyển động của khớp 1 là:
Đối với biến khớp 2, ta có:
= 30 o , = 90o
ti = 0 , tf = 1
2i

= 2f = 0

Thay vào hệ (*) ta được:

Vậy quy luật chuyển động của biến khớp 2 là:

Vận tốc, vị trí, gia tốc là các hàm liên tục theo thời gian. Kết quả tính toán thỏa mãn 3
yêu cầu về thiết kế quỹ đạo trong không gian khớp.
Vận tốc có quy luật bậc hai với giá trị cực đại:
và tại t=1/2[s]
Gia tốc biến thiên theo quy luật bậc nhất với giá trị cực đại:
và tại t=[s] hoặc t=1[s].
Như vậy, nhược điểm của phương pháp này là: gia tốc tại điểm đầu và điểm cuối lớn
do đó sinh lực va đập do quán tính.
 Tìm vị trí của điểm tác động cuối P
Vị trí điểm tác động cuối như sau:

Với
Mặt khác:



 Vị trí điểm tác động cuối:


CHƯƠNG IV: Thiết kế hệ thống cơ khí
IV.1.
Robot Scara trong thực tế
Robot Scara ( Selectively Compliant Articulated Robot Arm) có nghĩa là có thế lựa
chọn dễ dàng khớp nối tay Robot Do chuyển động của Robot Scara đơn giản, dễ dàng
điều khiển nên nó được sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp.

hình 7: Robot Scara


IV.2.

Mô hình 3D Robot

hình 8: Mô hình 3D

IV.3.

-

Cơ cấu truyền động
Khâu 1
Sử dụng bộ truyền đai răng kết hợp hộp giảm tốc có sẵn trong động cơ.
Tỷ số truyền của bộ truyền đai răng 1:
Bánh răng trong đai có Z= 20 , m=1 , d=30.

hình 9: Bánh đai trong bộ truyền đai răng


 Khâu 2

hình 10: Bánh răng 2

Bánh răng 2 truyên moment từ động cơ 2 vào khớp thứ 2
Bộ truyền bánh răng có thông số:
Tỉ số truyền u = ¼
Bánh răng dẫn có z = 17, m= 1.75, d= 30
Bánh răng bị dẫn có z = 68, m=1.75, d = 120
 Khâu 3
Sử dụng trục vít me di chuyển tịnh tiến lên xuống kết hợp với đầu hút sử dụng xy lanh
khí nén để hút vật thể.


hình 11 Đầu hút khí nén

IV.4.
Lựa chọn động cơ
 Động cơ AC servo
Truyền động điện được dùng khá nhiều trong kĩ thuật robot, vì có nhiều ưu điểm như
là điều khiển đơn giản không phải dùng các bộ biến đổi phụ, không gây bẩn môi trường,
các loại động cơ điện hiện đại có thể lắp trực tiếp trên các khớp quay..
Tuy nhiên so với truyền động thủy lực hoặc khí nén thì truyền động điện có công suất
thấp và thông thường phải cần dùng thêm hộp giảm tốc vì các khâu của robot chuyện
động với tốc độ nhanh.
Động cơ AC- Servo có nhiều đặc điểm phù hợp vớ hệ thống truyền động điện của
robot công nghiệp như:
-

Khả năng quá tải về momen quay cao ( Mmax/Mb ~ 4.100).
Khả năng gia tốc lớn, vốn được coi là điểm quan trọng của các cơ cấu truyền động
với các kết cấu đi kèm( hộp số) cần phải có quán tính nhỏ.
Công suất động cơ tối đa lớn.
Giá thành phù hợp
Dễ tìm mua


Ta chọn động cơ có thông số :
-

Số hiệu động cơ: 041P1
Số hiệu Driver: MCĐT3120
Công suất : 400(w)
Momen xoắn trung bình : 1.3 (N.m)
Momen xoắn lớn nhất: 3.82(N.m)
Số vòng quay nhỏ nhất: 3000(vòng/phút)
Số vòng quay lớn nhất 400(vòng/phút

hình 12: Động cơ AC servo

 Xy lanh khí nén

Xi lanh khí nén CDJ2B10 x 10 15 20 25 30 35 40 45 50 60 75
100 125 150 175 200


hình 13 Xy lanh khí nén Xi lanh khí nén CDJ2B10

 Van đảo chiều
Van điện từ khí nén AIRTAC 4M210-08 là loại van khí nén 5/2 có 5 cổng 2 vị trí
và 1 đầu coil điện, thường được dùng để điều khiển xi lanh khí nén.
-

Kích thước cổng: 1/4''.(ren 13).
kích thước cổng xả: 1/8" (ren 9.6).
Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8 MPa.
Loại van: 5 cửa 2 vị trí. (1 đầu coil điện)
Hãng sản xuất: AIRTAC (Đài Loan)
Nhiệt độ hoạt động: -20~70oC.


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×