ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
******
BÁO CÁO TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ DI
ĐỘNG CHO ROBOT HÀN HỒ QUANG AIIMEGA AII
Học Viên: Nguyễn Thị Bích Ngần
Lớp: CHK12 CTM
Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy
HDKH: PGS.TS. Phan Bùi KhôiTHÁI NGUYÊN - 2011
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
******
BÁO CÁO TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ DI
ĐỘNG CHO ROBOT HÀN HỒ QUANG AIIMEGA AII
Học Viên: Nguyễn Thị Bích Ngần
Lớp: CHK12 CTM
Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy
HDKH: PGS.TS. Phan Bùi Khôi
HƯỚNG DẪN KHOA HỌC HỌC VIÊN PGS.TS. Phan Bùi Khôi Nguyễn Thị Bích Ngần
THÁI NGUYÊN - 2011
Công trình được hoàn thành tại: Trường đại học kỹ thuật

Vậy để thuận tiên cho việc di chuyển robot hàn trong quá
trình hàn, không mất thời gian, đảm bảo tính kinh tế và cho
năng suất, hiệu suất cao việc thiết kế đồ gá di động cho robot
-1-
hàn hồ quang Almega AII là rất cần thiết. Do vậy đề tài này
có mục tiêu nghiên cứu là thiết kế đồ gá di động cho robot
hàn hồ quang ALMEGA AII.
Đề tài được nghiên cứu và hoàn thành sẽ góp phần
rèn luyện và nâng cao khả năng nghiên cứu về lý thuyết cho
tác giả trong quá trình thực hiện luận văn. Đồng thời tác giả
hy vọng sẽ đóng góp phần nhỏ vào công nghệ robot hàn tự
động và cũng để hiện đại hóa ngành hàn trong tương lai.
2. Ý nghĩa của đề tài
2.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần hoàn thiện và
bổ sung cho việc điều khiển quá trình công nghệ hàn về thiết
kế đồ gá di động cho robot hàn hồ quang Almega AII.
2.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở để nâng cao chất
lượng và hiệu quả làm việc của robot hàn hồ quang Almega
AII.
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ ROBOT
1.1. Giới thiệu tổng quan về Robot
Từ những năm 80, nhất là những năm 90, do áp dụng rộng
rãi các tiến bộ kỹ thuật về vi xử lý và công nghệ thông tin, số
lượng robot công nghiệp đã ra tăng, giá thành giảm đi rõ rệt,
tính năng có nhiều bước tiến vượt bậc. Nhờ vậy robot công
nghiệp có vai trò quan trọng trong các dây chuyền sản xuất
hiện đại.
1.2. Robot công nghiệp và ứng dụng

- Có thể thực hiện các thao tác lặp đi, lặp lại liên tục.
- Giải phóng người lao động khỏi tác động có hại khi hàn
-Giảm được thời gian chu kỳ làm việc.
Ngoài khả năng như trên Robot hàn hồ quang Almega
AII là Robot hàn mới nhất lập trình linh hoạt và tiện lợi đặc
biệt có khả năng kết nối với máy tính đảm bảo tính chính xác
cho quá trình hàn. Khả năng kết nối máy tính cho phép điều
khiển phối hợp chuyển động của robot và đồ gá di động theo
chương trình một cách thuận lợi, nâng cao khả năng công
nghệ của robot.
Ngày nay công nghiệp phát triển các chi tiết hàn yêu
cầu độ chính xác cao và độ thẩm mỹ cao nên việc sử dụng
robot hàn là rất cần thiết. Để nâng cao khả năng công nghệ,
nâng cao năng suất lao động, giảm thời gian gia công việc.
Giải pháp đưa ra là thiết kế đồ gá linh hoạt mang chi tiết gia
công kết hợp với robot mang dụng cụ tạo thành một hệ
robot.
CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN MÔ HÌNH
2.1. Cơ sở tính toán khảo sát robot hàn
2.1.1. Biểu diễn điểm trong không gian
Robot nói chung có cấu trúc động học là một hệ nhiều
vật, gọi là khâu(link), kết nối với nhau bởi các khớp (joint).
Thông thường các khâu của robot có thể được xem là vật
rắn ( tuyệt đối) khi khảo sát và tính toán.
-4-
Cơ sở để khảo sát robot hàn trước hết cần nghiên cứu định vị
các điểm và vật thể trong không gian. Để xác định vị trí của
điểm hoặc vật thể trong không gian, người ta thiết lập một hệ
qui chiếu ( hệ tọa độ) cố định.
2.1.2. Ma trận cosin chỉ hướng, ma trận quay

các lực hoặc các mômen gây ra chuyển động. Động học xét
đến vị trí, vận tốc, gia tốc và các đạo hàm cấp cao của các
biến vị trí theo thời gian hoặc theo các biến khác. Do đó động
học chỉ đề cập các tính chất hình học và thời gian của chuyển
động.
Vì vậy để dẫn động robot đảm bảo mỏ hàn bám theo mối
hàn, biểu diễn hình dạng của đường cong hàn ta sử dụng một
tam diện vuông của đường cong hàn là hệ tọa độ ba trục
vuông góc
f f f
τ ν β
có gốc đặt tại điểm thuộc đường cong
hàn.
1- Vật hàn,
2- Mối hàn,
3- Đường cong quỹ đạo hàn,
4- Đầu mỏ hàn,
k k k
τ ν β
: Tam diện trùng theo của đầu
hàn
i i i
f f f
τ ν β
: Tam diện trùng theo của quỹ đạo hàn
f f f
τ ν β
: Tam diện của đường hàn
Ma trận D-H xác định vị trí và hướng của
i i i

x'
3
q
3
x
3
x'
4
z
3
q
4
q
1
q
2
z
4
z
5
x
4
x
5
q
5
z
6
y
6

C t R t
A A A
O
 
 
= =
 
 
 
M
L L L
M
-7-
(2.3.4)
Hình 2.11
2.4. Tính toán khảo sát động học robot hàn Almega AII
khi vật hàn gắn trên đồ gá di động.
CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG ROBOT HÀN ALMEGA
AII VÀ ĐỒ GÁ DI DỘNG
3.1. Thiết kế đồ gá di động
3.1.1 Công dụng của đồ gá
Trong một số trường hợp gia công các sản phẩm có biên
dạng phức tạp, độ chính xác ngày càng cao thì robot cần
phải có sự khéo léo, linh hoạt, tránh được va chạm, tránh
các giới hạn khớp, hoặc tối ưu hóa quỹ đạo chuyển động, tối
ưu về momen thì robot 6 bậc tự do khó có thể đáp ứng
được. Để giải quyết vấn đề này, ta phải lựa chọn theo hướng
phát triển robot có 6 bậc tự do lớn hơn 6 hay robot có số
bậc tự do lớn hơn số tọa độ khâu thao tác.

Hình 3.15 Chuyển vị của tấm gá động cơ
3.3. Mô phỏng hoạt động của robot hàn Almega AII
3.3.1.Phần mềm ứng dụng
Phần mềm mô phỏng Visual C++ dùng để thực hiện việc mô
phỏng mô hình chuyển động cho hệ robot trên máy tính. Mô
hình hệ robot trong SolidWorks hay AutoCad sẽ được
chuyển vào thành đối tượng trong Visual C++. Việc chuyển
đổi tương quan môi trường làm việc của hai phần mềm
SolidWorks và AutoCad là khá dễ dàng vì từ phiên bản
SolidWorks 2005 trở lên đã hỗ trợ cho việc chuyển đổi môi
trường AutoCad - SolidWorks.
Trong môi trường SolidWorks ta xuất file mô phỏng chi tiết
sang dạng *.STL. Cũng tương tự như cách dùng file *.bdf
trên ta cũng phải xây dựng phương thức để đọc file *.STL
này và thực hiện vẽ lại mô hình bằng cách sử dụng thư viện
-11-
OpenGL. Với phương pháp này ta có thể điều chỉnh được độ
mịn của chi tiết thông qua các tùy chọn ghi file
3.3.2. Chương trình mô phỏng
Trong môi trường phần mềm solidWorks ta cố gắng vẽ
đối tượng có gốc tọa độ trùng với gốc tọa độ vật đã được
chọn theo bảng D-H.
Hình 3.24 Mô hình đồ gá trong môi trường SolidWorks
Ngoài ra SolidWorks cũng cung cấp cho chúng ta chức năng
chuyển dịch hệ tọa độ về các vị trí mong muốn trên chi tiết.
Xuất đối tượng SolidWorks sang file định dạng *.STL
3.3.3. Giao diện chương trình và ứng dụng
Chương trình mô phỏng được thực hiện trong môi trường
Visual C++ với ứng dụng của thư viện hàm chuẩn MFC với
ứng dụng Single Document Interface – giao diện tài liệu đơn

Video 1:
Video 2:
Hình 3.28 Giao diện chọn file “du lieu mo phong robot”
-14-
Hình 3.29 Giao diện chọn file “du lieu cau truc robot”
KẾT LUẬN CHUNG
- Như vậy luận văn đã đưa ra được tính cấp thiết của đề tài là
khi dùng đồ gá hàn thì robot hàn có thể hàn được các chi tiết
có chiều dài quá lớn, đặc biệt các sản phẩm có biên dạng
phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao. Khi hàn không phải thay
đổi vị trí của robot hàn tiết kiệm thời gian, cho năng suất và
hiệu quả kinh tế cao.
- Luận văn đã thiết kế được đồ gá có 2 khả năng chuyển động
mở rộng khả năng công nghệ cho robot.
- Luận văn đã tính toán động học cho hệ robot (đồ gá và
robot)
+ Đưa ra bài toán động học tổng quát khi robot hàn chi tiết có
chiều dài lớn
-15-
+ Đưa ra bài toán động học tổng quát khi robot hàn chi tiết có
biên dạng hàn phức tạp
- Đã kiểm nghiệm bền đồ gá trên phần mềm SolidWorks
- Đã chạy mô phỏng khi hàn một số trường hợp trên phần
mềm Visual C++
Luận văn thiết kế được đồ gá mang chi tiết có thể tăng 2
khả năng công nghệ cho hệ robot, mở rộng khả năng công
nghệ cho robot hàn hồ quang ALLMEGA AII có thể hàn
được các đường hàn dài, đường cong không gian phức tạp
mà robot không thể với tới và thực hiện được.
TÀI LIỆU THAM KHẢO

Engineering, Springer 2009.
-17-