Download miễn phí Đồ án Hệ thống tay kẹp trên robot công nghiệp
MỤC LỤC
Chương I : Tổng quan về robot công nghiệp 1
1.1.Lịch sử ra đời và phát triển của robot công nghiệp 1
1.1.1.Mục tiêu ứng dụng của robot công nghiệp 3
1.1.2.Các lĩnh vực ứng dụng của robot công nghiệp 5
1.2.Phân loại robot công nghiệp 9
1.2.1.Theo hình học 9
1.2.2.Theo nguồn năng lượng 11
1.2.3.Theo kết cấu 14
Chương II : Các phép biến đổi dùng ma trận thuần nhất 16
2.1.Công cụ toán học để giải bài toán về robot công nghiệp 16
2.1.1.Biến đổi ma trận và quan hệ toạ độ ma trận 3*3 16
2.1.2.Biến đổi ma trận dùng tọa độ thuần nhất 19
2.1.3.Ý nghĩa hình học của ma trận thuần nhất 20
2.1.4.Các phép biến đổi cơ bản 23
2.2.Xác định trạng thái của robot tại “điểm tác động cuối” 27
2.2.1.Hệ toạ dộ chuẩn của tay kẹp 27
2.2.2.Mô hình động học 29
2.2.3.Trình tự thiết lập hệ phương trình động học của robot 34
Chương III : Hệ thống tay kẹp trên robot công nghiệp 36
3.1.Nhiệm vụ của tay kẹp 36
3.2.Phân loại 37
3.2.1.Phân loại theo nguyên lí hoạt động 37
3.2.2.Phân loại theo nguồn lực 40
3.3.Phương pháp tính toán tay kẹp cơ khí 46
3.3.1.Các cơ cấu kẹp điển hình 46
3.3.2.Các bước thiết kế 47
3.3.3.Các vấn đề cần quan tâm khi thiết kế 50
Chương IV : Thiết kế tay kẹp 52
4.1.Thiết kế tay kẹp khí nén 52
4.1.1.Thiết kế tay kẹp của robot Harmo 52
4.1.2.Thiết kế tay kẹp khí nén có chuyển động song song 53
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP
1.1. Lịch sử ra đời và phát triển của robot công nghiệp.
Nhu cầu nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm ngày càng đòi hỏi ứng dụng rộng rãi 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 đang dần thay thế các máy tự động cứng chỉ đáp ứng một việc nhất định trong lúc thị trường luôn đòi hỏi thay đổi mặt hàng về chủng loại ,về kích cỡ và về chức năng …Vì thế ngày càng tăng nhanh nhu cầu ứng dụng robot để tạo ra các hệ thống tự động linh hoạt .
Thuật ngữ ″robot ″ lần đầu tiên xuất hiện năm 1922 trong một tác phẩm văn học của nhà văn Tiệp khắc Karen Capek.Theo tiếng Tiệp thì robot là người làm tạp dịch.Trong tác phẩm này thì nhân vật Rosum và con trai của ông đã tạo ra những chiếc máy gần giống như con người để hầu hạ con người.
Hơn 20 năm sau, ước mơ viễn tưởng của Karel Capek đã trở thành hiện thực .Ngay sau chiến tranh thế giới thứ 2 ở Hoa Kì đẫ bắt đầu xuất hiện những tay máy chép hình điều khiển từ xa trong các phòng thí nghiệm về vật liệu phóng xạ .
Vào những năm 50 bên cạnh các tay máy chép hình cơ khí đó đã xuất hiện các loại tay máy chép hình thuỷ lực và điện từ như tay máy Minotaur I hay tay máy Handyman của General Electric.Năm 1954 George C.Devol đã thiết kế một thiết bị có tên là "Cơ cấu bản lề dùng để chuyển hàng theo chương trình " .Đến năm 1956 Devol cùng với Joseph F.Engelber ,một kĩ sư trẻ của công nghiệp hàng không ,đã tạo ra loại robot công nghiệp đầu tiên năm 1959 ở công ty Unimation .Chỉ đến năm 1975 Công ty Unimation mới bắt đầu có lợi nhuận từ sản phẩm robot đầu tiên này .
Robot công nghiệp đầu tiên được đưa vào ứng dụng năm 1961 ,ở một nhà máy ô tô của Hoa Kì .Robot này nâng chi tiết nóng từ khuôn đúc áp lực và xếp chúng lại .
Năm 1967 Nhật Bản mới nhập chiếc robot công nghiệp đầu tiên từ công ty AMF của Hoa Kì .Lúc này Mĩ đã đi trước Nhật Bản 10 năm về robot.Đến năm 1990 có hơn 40 công ty Nhật bản ,trong đó có những công ty lớn như Hitachi ,Mitsubishi đã đưa ra thị trường quốc tế nhiều loại robot nổi tiếng .
Từ những năm 70 việc nghiên cứu nâng cao chức năng của robot đã chú ý nhiều đến sự lắp đặt thêm các cảm biến ngoại tín hiệu để nhận biết môi trường làm việc .Tại trường dại học tổng hợp Stanford người ta đã chế tạo ra loại robot lắp ráp tự động điều khiển bằng máy tính trên cơ sở xử lí thông tin từ các cảm biến lực và cảm biến quang .
Ngày nay chuyên ngành robot đã trở thành một lĩnh vực rộng lớn trong khoa học bao gồm các vấn đề về kết cấu ,động học , động lực học, quỹđạo, cảm biến , điều khiển .Nhưng trước tiên chúng ta cũng phải thống nhất về thuật ngữ robot công nghiệp và các phần chính của nó .
Theo định nghĩa của ISO ( International Standards Organization ) thì robot công nghiệp là một cỗ máy có khả năng tự động ,điều khiển servo ,khả năng lập trình tự do ,cánh tay máy đa chức năng ,có một số trục để cầm chi tiết ,công cụ hay các thiết bị chuyên dùng .Khả năng thay đổi chương trình tạo khả năng thực hiện nhiều công việc khác nhau.
Robot công nghiệp có thể được hiểu là những thiết bị tự động linh hoạt, bắt chước các chức năng lao động công nghiệp của con người .
1.1.1. Mục tiêu ứng dụng robot công nghiệp.
Nhằm góp phần nâng cao năng suất dây truyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng và khẩ năng cạnh tranh của sản phẩm, đồng thời cải thiện lao động. Điều đó xuất phát từ những ưu điểm cơ bản của Robot và đã được đúc kết qua nhiều năm được ứng dụng ở nhiều nước.
Những ưu điểm đó là:
- Robot có thể thực hiện một quy trình thao tác hợp lý, bằng hay hơn một người thợ lành nghề một cách ổn định trong suốt thời gian làm việc. Vì thế Robot có thể nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm. Hơn thế nữa Robot còn có thể nhanh chóng thay đổi công việc, thích nghi nhanh với việc thay đổi mẫu mã, kích cỡ của sảm phẩm theo yêu cầu của thị trường cạnh tranh.
- Có khả năng giảm giá thành sản phẩm do ứng dụng Robot là bởi vì giảm được đáng kể chi phí cho người lao động nhất là ở các nước có mức cao về tiền lương của người lao động, cộng các khoản phụ cấp và bảo hiểm xã hội. Theo số liệu của Nhật Bản thì Robot làm việc thay cho một người thợ thì tiền mua Robót chỉ bằng tiền chi phí cho người thợ trong vòng 3-5 năm, tuỳ theo Robot làm việc ngày máy ca. Còn ở Mỹ, trung bình trong mỗi giờ làm việc Robot có thể đem lại tiền lời là 13 USD. ở nước ta trong những năm gần đây có nhiều doanh nghiệp, khoản chi phí về lương bổng cũng chiếm tỷ lệ cao trong giá thành sản phẩm.
- Việc ứng dụng Robot có thể làm tăng năng suất của dây truyền công nghệ. Sở dĩ như vậy vì nếu tăng nhịp độ khẩn trương của dây truyền sản xuất, nếu không thay thế con người bằng Robot thì thợ không thể theo kịp hay rất chóng mệt mỏi. Theo tài liệu của Fanuc-Nhật Bản thì năng suất có khi tăng 3 lần.
- Việc ứng dụng Robot có thể cải thiện được điều kiện lao động. Đó là ưu điểm nổi bật nhất mà chúng ta cần quan tâm. Trong thực tế sản xuất có rất nhiều nơi người lao động phải lao động suốt buổi trong môi trường bụi bặm, ẩm ướt, nóng nực, hay ồn ào quá mức cho phép nhiều lần. Thậm trí ở nhiều nơi người lao động còn phải làm việc dưới môi trường độc hại, nguy hiểm đến sức khoẻ con người, dễ xảy ra tai nạn, dễ bị nhiễm hoá chất độc hại, nhiễm sóng điện từ, phóng xạ...
Việc ưu tiên đầu tư trước hết để nhằm để đồng bộ hoá cả hệ thống thiết bị, rồi tự động hoá và Robot hoá chúng khi cần thiết để quyết định đầu tư cho cả dây truyền công nghệ hay chỉ ở một vài công đoạn. Người ta thường xem xét các mặt sau:
-Nghiên cứu quá trình công nghệ được Robot hoá và phân tích toàn bộ hệ thống nếu không thể hiện rõ thì việc đầu tư robot hoá là chưa nên.
-Xác định các đối tượng cần Robot hoá:
Khi xác định cần thay thế Robot ở những nguyên công nào thì phải xem xét khả năng liệu Robot có thay thế được không và có hiệu quả hơn không. Thông thường người ta ưu tiên ở những chỗ làm việc quá nặng nhọc, bụi bặm ồn ào, độc hại, căng thẳng hay quá đơn điệu. Xu hướng thay thế hoàn toàn bằng Robot thực tế không hiệu quả bằng việc giữ lại một số công đoạn mà đòi hỏi sự khéo léo của con người.
-Xây dựng mô hình quá trình sản xuất đã được Robot hoá:
Sau khi đã xác định được mô hình tổng thể quá trình công nghệ, cần xác định rõ dòng chuyển dịch nguyên liệu và dòng thành phẩm để đảm bảo sự nhịp nhàng đồng bộ của từng hệ thống. Có thế mới phát huy được hiệu quả đầu tư vốn.
NB5LUjd9p6CEONY
