Hệ thống điều khiển cho robot cấp phôi tự động và xây dựng mô hình thí nghiệm cho robot Pick-Up - pdf 21

Download miễn phí Đồ án Nghiên cứu, sửa chữa, phục hồi và thiết kế, lắp đặt hệ thống điều khiển cho robot cấp phôi tự động và xây dựng mô hình thí nghiệm cho robot Pick-Up



MỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ ROBOT 1
I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP 1
II. PHÂN LOẠI ROBOT(IR) 2
1.Theo chủng loại, mức độ điều khiển, và nhận biết thông tin của tay máy-người máy 2
2. Phân loại tay máy theo cấu trúc sơ đồ động 2
III. SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHỨC NĂNG CỦA ROBOT .4
IV. ỨNG DỤNG ROBOT TRONG CÔNG NGHIỆP 6
1. Mục tiêu ứng dụng Robot trong công nghiệp 6
2. Các bước ứng dụng Robot 8
3. Các lĩnh vực ứng dụng robot trong công nghiệp .9
4. Nội dung nghiên cứu phát triển Robot công nghiệp 13
4.1. Nhận xét về quá trình phát triển robot công nghiệp 13
4.2 Cơ-tin-điện tử và robot công nghiệp 14
4.3. Robot và hệ thống sản xuất linh hoạt 15
4.4. Robot song song 16
4.5. Các xu thế ứng dụng robot trong tương lai 17
V. GIỚI THIỆU VỀ ROBOT HARMO 20
1. Giới thiệu về rôbốt Harmo 20
2. Cấu trúc tay máy 20
CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU VỀ KẾT CẤU CỦA ROBOT HARMO 25
I. NGUỒN ĐỘNG LỰC CỦA ROBOT 25
A. NGUỒN ĐỘNG LỰC LÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 25
1. Động cơ điện ba pha 25
1.1. Khái niêm chung 25
1.2. Cấu tạo động cơ điện không đồng bộ ba pha 26
1.3. Từ trường quay của dây quấn ba pha 29
1.4. Nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ 33
1.5.Mô hình tính toán của động cơ điện không đồng bộ 35
1.6. Biểu đồ năng lượng và hiệu suất của động cơ điện không
đồng bộ 38
1.7. Mô men quay của động cơ không đồng bộ ba pha 39
1.8 Mở máy động cơ không đồng bộ ba pha 42
1.9.Điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ 46
2. Động cơ điện một pha 48
B. NGUỒN ĐỘNG LỰC KHÍ NÉN 50
1. Lịch sử phát triển 50
2. Ứng dụng của khí nén 51
2.1. Trong lĩnh vực điều khiển 51
2.2. Trong hệ thống truyền động 52
3. Một số đặc điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén 52
4. Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén 53
4.1. Ưu điểm 53
4.2. Nhược điểm 53
5. Các thiết bị khí nén 54
5.1. Các thiết bị phân phối khí nén 54
5.2. Các thiết bị điều khiển trong hệ thống 59
5.3. Cơ cấu chấp hành 67
6. Mạch khí nén và điều khiển khí nén trong robot Harmo 74
II. CẢM BIẾN 77
1. Giới thiệu chung 77
1.1. Cảm biến tín hiệu gần 79
1.2. Cảm biến tín hiệu xa 80
2. Các loại cảm biến trong robot Harmo 81
III. BỘ BIẾN TẦN INVERTER 83
IV. ĐIỀU KHIỂN PLC 87
1.Các bộ phận cơ bản của hệ thống PLC 89
2.Cấu trúc chung của bộ PLC 90
3.Cấu trúc bên trong của PLC 91
V. GIỚI THIỆU KẾT CẤU VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC BẬC TỰ DO 95
1. Bậc tự do 95
2. Giới thiệu kết cấu của các bậc tự do 97
2.1 Bậc tự do chuyển động theo trục X 97
2.2. Bậc tự do tịnh tiến dọc trục Y 102
2.3. Bậc tự do tịnh tiến dọc trục Z 109
2.4. Bậc tự do quay theo trục OX 114
CHƯƠNG III: MỘT SỐ TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM 125
I. THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CHO ROBOT HARMO 125
1. Thiết lập hệ toạ độ của Robot 125
2. Xác định bộ thông số động học 126
3. Thiết lập các mô hình biến đổi và các ma trận biến đổi 128
4. Phương trình động học cơ bản của Robot 133
II. TÍNH KHỐI LƯỢNG KẸP CỦA BÀN KẸP 135
III. TÍNH TOÁN VẬN TỐC VÀ GIA TỐC 137
1. Tính toán vận tốc và gia tốc bậc tự do tịnh tiến theo trục X 37
2. Tính toán vận tốc và gia tốc bậc tự do tịnh tiến theo trục Y 140
3. Tính toán vận tốc và gia tốc bậc tự do tịnh tiến theo trục Z 144
4. Tính toán vận tốc và gia tốc bậc tự do quay quanh trục X 146
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 152
I. XÂY DỰNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM VÀ LẬP TRÌNH CHO ROBOT CHẠY THEO MÔ HÌNH VỪA XÂY DỰNG 152
1. Mục đích và yêu cầu của mô hình thí nghiệm 152
2. Xây dựng mô hình 152
II. LẬP TRÌNH PLC CHO ROBOT HOẠT ĐỘNG THEO MÔ HÌNH 155
1. Cơ sở lý thuyết lập trình PLC 155
1.1. Lập trình bằng sơ đồ thang Ladder Diagram 155
1.2. Lập trình bằng phần mềm SYSWIN trên máy tính 164
2. Lập trình PLC cho Robot hoạt động theo mô hình đã xây dựng 169
2.1. Mô hình gắp chi tiết dạng hình trụ 169
2.2. Mô hình gắp chi tiết dạng khối hộp 183
KẾT LUẬN 192


Sự phát triển vượt bậc của cách mạng khoa học kỹ thuật, đặc biệt là trong lĩnh vực điện tử, tin học đ• thúc đẩy các ngành khác, cùng phát triển. Xu hướng phát triển trong lĩnh vực công nghiệp hiện nay trên thế giới là tự động hoá, linh hoạt trong sản xuất theo hướng ứng dụng robot công nghiệp vào trong sản xuất.
Tuy nhiên ở Việt Nam hiện nay, việc ứng dụng robot vào trong sản xuất còn rất hạn chế và mới mẻ. Những kỹ sư phải có một kiến thức sâu rộng về robot công nghiệp và ứng dụng robot công nghiệp vào trong sản xuất. Chính những suy nghĩ này đ• đưa chúng em đến với đề tài: "Nghiên cứu, sửa chữa, phục hồi và thiết kế, lắp đặt hệ thống điều khiển cho robot cấp phôi tự động và xây dựng mô hình thí nghiệm cho robot pick-up".
Vì đây là một đề tài lớn, nên nhóm chúng em gồm 6 người Trần Thái Lai, Nguyễn Ngọc Thái, Nguyễn Mạnh Toàn, Trần Minh Hải, Bùi Trung Kiên, Phạm Đức Thành cùng thực hiện đề tài này. Trong đó nhóm ba người chúng em tập trung tìm hiểu và phục hồi các kết cấu cơ khí, điều khiển các cơ cấu chấp hành, xây dựng mô hình thí nghiệm với chi tiết dạng trụ vào lập trình cho robot chạy theo mô hình đ• xây dựng.
Là những sinh viên cơ khí chuyên ngành chế tạo máy, không có kiến thức chuyên sâu về điện tử và điều khiển nên chúng em đ• gặp không ít những bối rối và khó khăn khi tiếp cận với đề tài này. Tuy nhiên được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của TS. Phạm Văn Hùng, chúng em đ• thực hiện thành công đề tài này, robot và mô hình thí nghiệm đ• hoạt động ổn định với độ tin cậy cao và là một bài thí nghiệm sinh động cho hơn 450 sinh viên ngành chế tạo máy khoá 46.
Vừa qua đề tài của chúng em đ• tham gia dự thi sinh viên nghiên cứu khoa học và đ• được giải khuyến khích.
Tuy bước đầu đ• có kết quả. Nhưng đây là một bài toán thực tế đầu tiên mà chúng em giải quyết nên không tránh khỏi những sai sót do thiếu kinh nghiệm thực tế. Chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn Máy và Ma sát học để đề tài của chúng em hoàn thành hơn.
Sau cùng chúng em xin gửi lời Thank sâu sắc tới thầy giáo TS. Phạm Văn Hùng cùng toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn Máy và Ma sát học đ• hướng dẫn chỉ bảo và tạo điều kiện thuận lợi giúp chúng em hoàn thành đề tài này.


Chương I: giới thiệu về Robot
I. lịch sử phát triển của Robot công nghiệp:
Nhu cầu nâng cao năng xuất và chất lượng sản phẩm ngày càng đòi hỏi ứng dụng rộng r•i các phương tiện tự động hoá sản xuất. Xu hướng tạo ra những dây chuyền về thiết bị tự động có tính linh hoạt cao đang hình thành. Các thiết bị này đang thay thế dần các máy tự động “cứng” chỉ đáp ứng một việc nhất định trong lúc thị trường luôn luôn đòi hỏi thay đổi mặt hàng về chủng loại. Về kích cỡ và về chức năng v.v… Vì thế ngày càng tăng nhanh nhu cầu ứng dụng Robot để tạo ra các hệ thống sản xuất tự động linh hoạt.
Thuật ngữ “Robot” lần đầu tiên xuất hiện vào năm 1922 trong tác phẩm “Rossum’s Universal Robot” của nhà văn tiệp khắc có tên là Karel Capek. Theo tiếng Séc thì Robot là người làm tạp dịch. Trong tác phẩm này nhân vật Rossum và con trai của ông đ• tạo ra những chiếc máy gần giống như con người để hầu hạ con người.
Thuật ngữ Inducstrial Robot (IR) xuất hiện đầu tiên ở mỹ do công ty AMF (Americal Machine and Foundry Company) quảng cáo mô phỏng một thiết bị mang dáng dấp và có một số chức năng như tay người được điều khiển tự động thực hiện một số thao tác để sản xuất thiết bị có tên gọi Versatran.
Quá trình phát triển của IR được tóm tắt như sau:
- Từ những năm 1950 ở mỹ xuất hiện viện nghiên cứu đầu tiên.
- Vào đầu những năm 1960 xuất hiện sản phẩm đầu tiên có tên gọi là Versatran của công ty AMF.
- ở Anh người ta bắt đầu nghiên cứu và chế tạo IR theo bản quyền của mỹ từ những năm 1967.
- ở các nước Tây âu khác như: Đức, ý, Pháp, Thụy Điển thì bắt đầu chế tạo IR từ những năm 1970.
- Châu á có Nhật Bản bắt đầu nghiên cứu ứng dụng IR từ năm 1968.
Đến nay, trên thế giới có khoảng trên 200 công ty sản xuất IR trong số đó có 80 công ty của Nhật, 90 công ty của Tây Âu, 30 công ty của Mỹ và một số công ty của Nga, Tiệp…
II. Phân loại Robot (IR):
1. Theo chủng loại, mức độ điều khiển, và nhận biết thông tin của tay máy-người máy đ• được sản xuất trên thế giới có thể phân loại các IR thành các thế hệ sau:
Thế hệ 1: thế hệ có kiểu điều khiển theo chu kỳ dạng chương trình cứng không có khả năng nhận biết thông tin.
Thế hệ 2: thế hệ có điều khiển theo chu kỳ dạng chương trình mềm bước đầu đ• có khả năng nhận biết thông tin.
Thế hệ 3: thế hệ có kiều điều khiển dạng tinh khôn, có khả năng nhận biết thông tin và bước đầu đ• có một số chức năng lý trí của con người.
2. Phân loại tay máy theo cấu trúc sơ đồ động:
Thông thường cấu trúc chấp hành của tay máy công nghiệp được mô hình hoá trong dạng chuỗi động với các khâu và các khớp như trong nguyên lý máy với các giả thuyết cơ bản sau:
- Chỉ sử dụng các khớp động loại 5 ( khớp quay, khớp tịnh tiến, khớp vít).
- Trục quay hướng tịnh tiến của các khớp thì song song hay vuông góc với nhau.
- Chuỗi động chỉ là chuỗi động hở đơn giản:
Ta ví dụ một chuỗi động của một tay máy công nghiệp có 6 bậc tự do, các khớp A, B, F là các khớp tổng quát, có nghĩa là chúng có thể là khớp quay, cũng có thể là khớp tịnh tiến, các khớp D, E, K chỉ là những khớp quay. Các khâu được đánh số bắt đầu từ 0 - giá cố định, tiếp đến là các khâu 1, 2, ...n - các khâu động, khâu tổng quát ký hiệu là khâu i, (i= 1, 2, 3, ...n), khâu n cuối cùng mang bàn kẹp của tay máy. Tương tự như tay người để bàn kẹp gồm có 3 loại chuyển động, tương ứng với các chuyển động này là 3 dạng của cấu trục máy như sau:
- Cấu trúc chuyển động toàn bộ (chân người) cấu trúc này thực hiện chuyển động đem toàn bộ tay máy (tay người) đến vị trí làm việc. Cấu trúc này hết sức đa dạng và thông thường nếu không phải là tay máy hoạt động trong hệ thống mà chuyển động này cần có sự kiểm soát. Người ta thường coi tay máy là đứng yên, khâu 0 gọi là giá cố định của tay máy.
- Cấu trúc xác định bàn kẹp bao gồm các khớp A, B và F các khâu 1, 2 và 3, chuyển động của cấu trúc này đem theo bàn kẹp với vị trí làm việc. Do giả thiết về loại khớp động dùng trong chế tạo máy thông thường ta có những phối hợp sau đây của các khớp và từ đó tạo nên những cấu trúc xác định vị trí của bàn kẹp trong các không gian vị trí khác nhau của bản kẹp. Phối hợp TTT nghĩa là 3 khớp đều là khớp tịnh tiến và một khớp quay. Đây là cấu trúc hoạt động trong hệ toạ độ Đề Các so với các toạ độ So vì 3 điểm M nằm trên khâu 3 khớp đều là khớp tịnh tiến và một chuyển động quay (tức là hai toạ độ dài).
Phối hợp TRT, RTT, hay TTR nghĩa là một khớp tịnh tiến hai khớp quay( các cấu trúc 2, 3, và 4). Đây là cấu trúc hoạt động trong hệ toạ độ trụ so với điểm M trên khâu 3 được xác định bởi 2 chuyển động tịnh tiến và một chuyển động quay (tức là hai toạ độ dài một toạ độ góc).
Phối hợp RTR, RRT, TTR nghĩa là hai khớp tịnh tiến và hai khớp quay ( các cấu trúc 5, 6, 7, 8, 9 và 10). Đây là cấu trúc hoạt động trong hệ toạ độ cầu so với hệ So, vì điểm M trên khâu 3 được xác định bởi một chuyển động tịnh tiến và hai chuyển động quay (tức là một toạ độ dài hai toạ độ góc).
Phối hợp RRR tức là 3 khớp quay (các cấu trúc 11,12) đây là các cấu trúc hoạt trong toạ độ góc so với hệ So, vì điểm M trên khâu 3 được xác định bởi ba chuyển động quay (tức là ba toạ độ góc), cấu trúc này được gọi là cấu trúc phỏng sinh học.
Tuy nhiên trong thực tế, đối với các tay máy chuyên dùng được sử dụng chuyên môn hoá và đặc biệt là để đảm bảo giá thành và giá đầu tư vào tay máy thấp, người ta không nhất thiết lúc nào cũng phải chế tạo tay máy có đủ ba khớp động cho cấu trúc xác định vị trí.
Đối với tay máy công nghiệp đ• có hơn 250 loại, trong số đó có hơn 40% là loại tay máy có điều khiển đơn giản thuộc thế hệ thứ nhất.
Sự xuất hiện của IR và sự gia tăng vai trò của chúng trong sản xuất và x• hội loài người làm xuất hiện một nghành khoa học mới là nghành Robot học (Robotic). Trên thế giới nhiều nời đ• xất hiện những viện nghiên cứu riêng về Robot.
ở Việt Nam, từ những năm giữa thập kỷ 80 đ• có viện nghiên cứu về Robot.
III. Sơ đồ cấu trúc chức năng của Robot:
Vậy Robot là gì? cho tới hiện nay chưa có một định nghĩa chính xác về Robot, và cứ hai năm một lần người ta lại tổ chức một hội nghị khoa học bàn về Robot, nhằm thông tin những thành tựu đ• đạt được trong nghiên cứu và chế tạo Robot đồng thời thống kê các thuật ngữ về Robotic, để hiểu được về IR trước hết chúng ta quan sát sở đồ cấu trúc và chức năng của IR như sau:

https://mega.nz/#!NA0WyKII!4tUblpvNhuhm ... IfdVt2kzuE

Hệ thống điều khiển cánh tay robot
Điều khiển robot scara dùng moment tính
Nghiên cứu, sửa chữa, phục hồi và thiết kế, lắp đặt hệ
Thiết kế hệ thống điều khiển Robot SCARA dùng tín hiệu ảnh
Báo cáo Hệ thống Robot công nghiệp
Thiết kế mô hình điều khiển động cơ bước - Ứng dụng phục
Điều khiển phân tán chuyển động robot công nghiệp Shephent theo
Thiết kế robot hai bánh tự cân bằng dùng kỹ thuật điều khiển trượt
Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học © DMCA.com Protection Status