Bài giảng Kỹ thuật robot - GV. Nguyễn Hoàng Long

Chia sẻ: Nguyễn Thị Minh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:120

Thêm vào BST

Báo xấu

253
lượt xem 77
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng kỹ thuật robot với mục đích trang bị cho học viên, sinh viên những kiến thức cơ bản về robot và kỹ thuật robot qua đó xây dựng những nền tảng kỹ thuật cần thiết cho hoạt động công tác sau này của các bạn học viên, sinh viên. Bài giảng giúp các bạn nắm bắt được các khái niệm cơ bản, các mảng kiến thức về cơ học, cơ khí qua đó vận dụng nghiên cứu các kết cấu cơ khí của tay máy, phương pháp nghiên cứu động học và động lực học tay máy,cơ sở động học, động lực học vật rắn, động học thuận robot công nghiệp, các mảng kiến thức về điều khiển cũng như hiểu và nắm bắt được những hướng ứng dụng của robot trong cuộc sống ngày nay. Chúc các bạn học tốt.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật robot - GV. Nguyễn Hoàng Long

Giáo viên: Nguy n Hoàng Long Đơn v : B môn Robot đ c bi t & CĐT, Khoa Hàng không vũ tr
CHƯƠNG 1. M Đ U Ø Gi i thi u. Ø M c đích, yêu c u, v trí môn h c - M c đích: Trang b cho H c viên, Sinh viên n m b t đư c nh ng ki n th c cơ b n v Robot và k thu t Robot qua đó xây d ng nh ng n n t ng k thu t c n thi t cho ho t đ ng công tác sau này c a các b n HV,SV. - Yêu c u: HV,SV ph i n m b t đư c các khái ni m cơ b n, các m ng ki n th c v cơ h c, cơ khí qua đó v n d ng nghiên c u các k t c u cơ khí c a tay máy, phương pháp nghiên c u đông h c và đ ng l c h c tay máy, các m ng ki n th c v đi u khi n cũng như hi u và n m b t đư c nh ng hư ng ng d ng c a Robot trong cu c s ng ngày nay. - V trí môn h c: Là m t trong nh ng môn h c cơ b n nh t trong h c thu t và nghiên c u chuyên ngành Cơ đi n t . (c t lõi xương s ng c a nghành).
CHƯƠNG 1. M Đ U ØPhương pháp h c t p, nghiên c u môn h c - H c và n m b t bài gi ng k t h p nghiên c u giáo trình, tài li u. - H c lý thuy t k t h p v n d ng làm bài t p, nghiên c u th c hành c th khi có đi u ki n ØPhương pháp đánh giá môn h c - Theo gi lên l p - Theo th i h n hoàn thành bài t p đư c giao - Hình th c đánh giá khi thi: Thi v n đáp.
T ng quan chương trình môn h c Ø Lý thuy t: 36 ti t Ø Bài t p: 09 ti t. 1. M đ u – Bài t p đ ng h c tay máy 2. Cơ s đ ng h c, đ ng – Bài t p đ ng l c h c tay máy l c h c v t r n. – Bài t p l p trình qu đ o 3. Đ ng h c thu n Robot công nghi p Ø Ti u lu n, bài t p l n. 4. Đ ng h c ngư c Robot công nghi p Ø Giáo trình, tài li u tham kh o. 5. Đ ng l c h c Robot 1. Cơ s robot công nghi p. Nguy n Văn công nghi p Khang, Chu Anh Mỳ. NXB GD năm 2011 6. L p trình qu đ o 2. K thu t Robot. Đào Văn Hi p. NXB 7. Đi u khi n robot. KH&KT 2003,2004. 8. H th ng đi u khi n 3. Robot công nghi p. Ph m Đăng Phư c Robot. 4. Modeling and control of Robot 9. Cơ s thi t k robot. manipulator. Lorenzo Sciavicco and Bruno Siciliano
1. L ch s Robotics. — Robot là m t thu t ng ch ngư i lao công trong h ngôn ng X-la-vơ. Ch ng h n trong ti ng Nga, Robota có nghĩa là lao đ ng, công vi c. — – Năm 1921, nhà vi t k ch ngư i Séc Karl Capek đã vi t v k ch mang tên Rossum's Universal Robots, trong đó t Robot là tên c a m t lo i máy t đ ng đã tiêu di t ông ch và chi m lĩnh th gi i. Lo i máy này gi ng con ngư i, có kh năng làm vi c g p đôi ngư i, có suy nghĩ và có c m giác. Þ1921 đư c coi là m c ra đ i c a thu t nh Robot, mà v sau cho đ n nay đã tr thành ph bi n trên kh p th gi i. — Năm 1926, thu t ng Robot l n đ u tiên lên phim nh t i Đ c, b phim mang tên Metropolis. — – Năm 1939, Robot đi b Elutoo và chú chó Sporko đã đư c tri n lãm t i m t h i ch t i New Yook. — – Năm 1948, trư c nhu c u t đ ng hóa ngày m t l n c a các dây chuy n s n xu t và l p ráp công nghi p, m t s lo i tay máy đã đư c nghiên c u và ch t o th nghi m t i các phòng thí nghi m M , châu Âu và m t s nư c khác. — Năm 1968, Mosher c a công ty General Eletric (M ) đã ch t o Robot chân, s d ng năng lư ng đ ng cơ xăng. Các chân đư c d n đ ng nh các xi lanh th y l c, đi u khi n b ng tay. — – Năm 1952 chi c máy CNC đ u tiên trên th gi i đã ra đ i t i Vi n công ngh Massachusetts, M , theo nguyên t c đi u khi n s , ho t đ ng theo chương trình máy tính.
2. CÁC Đ NH NGHĨA V ROBOT VÀ ROBOT H C (ROBOTICS) — Robotics: - Asimov đ t tên cho ngành khoa h c nghiên c u v robot là Robotics, trong đó có 3 nguyên t c cơ b n: 1. Robot không đư c xúc ph m con ngư i và không gây t n h i cho con ngư i. 2. Ho t đ ng c a robot ph i tuân theo các quy t c do con ngư i đ t ra. Các quy t c này không đư c vi ph m nguyên t c th nh t. 3. M t robot c n ph i b o v s s ng cu mình, nhưng không đư c vi ph m 2 nguyên t c trư c. T đó có m t s đ nh nghĩa v Robot như sau: — Đ nh nghĩa 1: (McKerrow 1986) Robot là m t lo i máy móc cơ khí có th l p trình đ th c hi n m t s công vi c nào đó, cũng tương t như đ nh nghĩa máy tính PC là m t thi t b đi n t có th l p trình đ th c thi các nhi m v c th . — Đ nh nghĩa 2:(Schlussel 1985) Robot là m t tay máy đa ch c năng, kh trình (có th l p trình và tái l p trình) đư c thi t k đ v n chuy n nguyên nhiên v t li u, phôi, chi ti t gia công; ho c Robot là thi t b đ c thù đư c l p trình chuy n đ ng đa d ng đ th c hi n các nhi m v nào đó.
2. CÁC Đ NH NGHĨA V ROBOT VÀ ROBOT H C (ROBOTICS) — Đ nh nghĩa 3:(Ben Zion 1999) Tay máy là m t cơ c u thư ng d ng chu i h , các khâu đư c n i ti p nhau và di chuy n tương đ i v i nhau nh m m c đích g p và di chuy n các đ i tư ng theo m t s b c t do nh t đ nh. ⇒ Robot là m t đ i tư ng máy móc có th l p trình đi u khi n, có ch c năng nhi m v , có th tái l p trình, có th đư c đi u khi n t đ ng ho c đi u khi n b ng tay,... ⇒ Lĩnh v c khoa h c, l y đ i tư ng nghiên c u là các h th ng Robot (nghiên c u thi t k , ch t o, đi u khi n, ng d ng robot...) đư c g i là Robot h c (Robotics). Ng n g n hơn, Brady (1985) đã đ nh nghĩa Robot h c là s n i k t thông minh gi a tri giác và hành đ ng (c a máy móc). Hay nói ng n g n: Robotics là m t ngành khoa h c, có nhi m v nghiên c u v thi t k , ch t o các robot và ng d ng chúng trong các lĩnh v c ho t đ ng khác nhau c a xã h i loài ngư i, như nghiên c u khoa h c - k thu t, kinh t , qu c phòng và dân sinh. Robot h c là m t khoa h c liên ngành bao g m: - Thi t k , ch t o, đi u khi n và l p trình Robot - S d ng Robot - Nghiên c u v công ngh đi u khi n, c m bi n, các thu t toán đi u khi n - ng d ng các công ngh đi u khi n và các thu t toán đ thi t k Robot.
3. K T C U CƠ B N C A ROBOT. 3.1. K t c u cơ b n c a robot.
3. K T C U CƠ B N C A ROBOT. 3.1. M t s k t c u thư ng g p c a robot. 3.1.1. K t c u song song:
3. K T C U CƠ B N C A ROBOT. 3.1. M t s k t c u thư ng g p c a robot. 3.1.1. K t c u n i ti p.(Tay máy) • Tay máy ki u t a đ Đ các. Tay máy ki u t a đ đ các, còn g i là ki u ch nh t, dùng 3 kh p trư t. Vùng làm vi c c a tay máy có d ng hình h p ch nh t. Tay máy ki u này có đ c ng v ng cao, đ chính xác đư c đ m b o đ ng đ u trong toàn b vùng làm vi c, nhưng ít khéo léo. Vì v y, tay máy ki u đ các hay đư c dùng trong v n chuy n và l p ráp.
— Tay máy ki u t a đ tr Tay máy ki u t a đ tr : kh p đ u tiên: dùng kh p quay thay cho kh p trư t. Vùng làm vi c có d ng hình tr r ng. Đ c ng v ng cơ h c c a tay máy tr t t, thích h p v i t i n ng, nhưng đ chính xác đ nh v góc trong m t ph ng n m ngang gi m khi t m v i tăng. — Tay máy ki u t a đ c u: Kh p th hai đư c thay b ng kh p quay. Vùng làm vi c c a nó là kh i c u r ng. Đ c ng v ng c a lo i tay máy này th p hơn 2 lo i trên và đ chính xác đ nh v ph thu c vào t m v i. Tuy nhiên, lo i này có th nh t đư c c các v t dư i n n.
— SCARA: 2 kh p quay và 1 kh p trư t, có tr c song song v i nhau. Tay máy c ng v ng hơn theo phương th ng đ ng nhưng kém c ng v ng theo phương đư c ch n. Dùng cho công vi c l p ráp v i t i tr ng nh , theo phương th ng đ ng. SCARA - "Selective Compliance Assembly robot Arm". Vùng làm vi c là m t ph n c a hình tr r ng. — Tay máy ki u tay ngư i: 3 kh p đ u là các kh p quay, trong đó tr c th nh t vuông góc v i 2 tr c kia. V i k t c u này, không có s tương ng gi a kh năng chuy n đ ng c a các khâu và s b c t do. Tay máy làm vi c r t khéo léo, nhưng đ chính xác đ nh v ph thu c v trí c a ph n công tác trong vùng làm vi c. Vùng làm vi c c a tay máy ki u này g n gi ng m t ph n kh i c u.
4. PHÂN LO I ROBOT. 4.1. Theo k t c u. - Ki u Đ các, tr , c u, Scara, ki u tay ngư i.(như đã trình bày trên) 4.2. Theo h đi u khi n. Có hai ki u đi u khi n robot: đi u khi n h và đi u khi n kín. - Đi u khi n h Dùng truy n đ ng bư c (đ ng cơ đi n ho c đ ng cơ th y l c, khí nén,... ) mà quãng đư ng ho c góc d ch chuy n t l v i s xung đi u khi n. Ki u đi u khi n này đơn gi n, nhưng đ t đ chính xác th p. - Đi u khi n kín (hay đi u khi n servo), s d ng tín hi u ph n h i v trí đ tăng đ chính xác đi u khi n. Có 2 ki u đi u khi n servo: đi u khi n đi m - đi m và đi u khi n theo đư ng (contour). + Đi u khi n đi m - đi m, ph n công tác d ch chuy n t đi m n y đ n đi m kia theo đư ng th ng v i t c đ cao (không làm vi c). Nó ch làm vi c t i các đi m d ng. Ki u đi u khi n này đư c dùng trên các robot hàn đi m, v n chuy n, tán đinh, b n đinh,... +Đi u khi n contour đ m b o cho ph n công tác d ch chuy n theo qu đ o b t kỳ, v i t c đ có th đi u khi n đư c. Có th g p ki u đi u khi n này trên các robot hàn h quang, phun sơn. 4.3. Phân lo i theo ng d ng - Robot công nghi p: - Robot thám hi m: - Robot quân s :
4. T NG QUAN V K THU T ROBOT CÔNG NGHI P – Lĩnh v c Robot là s liên k t, giao thoa c a nhi u ngành khoa h c, t V t lý, Toán h c, k thu t Đi n t , k thu t Cơ khí và Khoa h c máy tính.
4. T NG QUAN V K THU T ROBOT CÔNG NGHI P Þ Đ thi t k , ch t o và khai thác s d ng Robot các h Robot gi ng như trên ví d đang xem xét chúng ta c n quan tâm đ n: Ø Cơ h c và k thu t cơ khí (gi i quy t các v n đ v cơ khí c a h Robot v i tư cách là m t lo i máy móc, ch ng h n như máy gia công). Ø Toán h c cung c p các công c , thu t toán, phương pháp mô t toán h c... k thu t tính toán xoay quanh v n đ thi t k Robot và ng d ng Robot. Ø Đi u khi n h c t p trung vào gi i quy t các phương pháp, k thu t đi u khi n đ Robot có th ho t đ ng đư c theo đúng yêu c u ch c năng công tác. Ø K thu t đi n - đi n t t p trung vào đ i tư ng b đi u khi n và h th ng đi n trên Robot; T i ưu h th ng m ch tích h p x lý tín hi u, m ch công su t, các b đ m, m ch giao ti p v i tín hi u c m nh n, m ch thu phát tín hi u t xa,... Ø Khoa h c máy tính gi i quy t các v n đ cơ s tính toán, l p trình x lý tín hi u đi u khi n tr c ti p cho các cơ c u d n đ ng; xây d ng các thu t toán cho các ng d ng Robot,…
5. XU HƯ NG PHÁT TRI N C A ROBOT CÔNG NGHI P Ø T i ưu c u trúc cơ khí, chú ý t i vi c s d ng v t li u nh , đ b n cao; l a ch n b truy n có t s truy n và hi u su t l n, tu i th , đ chính xác cao đ tăng đ chính xác đi u khi n, tăng n đ nh và tu i th c a Robot. Ø Các bài toán cơ h c: đ ng h c, đ ng l c – đi u khi n, cân b ng, dư d n đ ng, rung, tránh va ch m,... cho các c u trúc Robot công nghi p truy n th ng và đ c bi t cho các c u trúc đ ng h c song song, c u trúc tích h p trên Robot di đ ng. Các bài toán có k đ n y u t đàn h i (chuy n v , dao đ ng) và khe h (gi a các m i ghép, tương tác,...) là các v n đ cũng đang đư c đ c p r ng kh p, nh m nâng cao ch t lư ng đi u khi n theo yêu c u, tránh c ng hư ng, nâng cao tu i th , đ b n cơ c u,... Ø Các cơ c u d n đ ng và c m bi n tín hi u: Đáp ng yêu c u v k t c u và đi u khi n Robot, các cơ c u d n đ ng đư c nghiên c u ng d ng theo hư ng ti t ki m năng lư ng, b n lâu, đ công su t, g n nh . Các sensor đư c nghiên c u phát tri n sao cho đáp ng đư c các yêu c u v đ chính xác c m nh n tín hi u, t c đ l y m u, ch ng nhi u,... Ø Đi u khi n thông minh: Cùng v i s phát tri n và thành t u c a các lĩnh v c Trí tu nhân t o, Th giác máy và x lý nh, x lý âm thanh, ti ng nói,... lĩnh v c đi u khi n thông minh trong k thu t Robot đang trên đà phát tri n vô cùng m nh m và đư c nhi u ngư i quan tâm.
Bài gi ng Cơ s đ ng h c, đ ng l c h c v t r n. Giáo viên: Nguy n Hoàng Long B môn: Robot đ c bi t và cơ đi n t .
1. Đ ng h c thu n c a robot công nghi p. 1.1 Đ nh nghĩa các t a đ thu n nh t.
Bài gi ng: Đ ng h c thu n Robot công nghi p. Giáo viên: Nguy n Hoàng Long B môn: Robot đ c bi t và cơ đi n t .
1. So sánh hai cách thi t l p t a đ .