intTypePromotion=3

Bài tập lớn: Robot Công nghiệp

Chia sẻ: Vũ Trung Dũng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:33

0
247
lượt xem
49
download

Bài tập lớn: Robot Công nghiệp

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài tập lớn: Robot Công nghiệp tìm hiểu tổng quan về robot chuỗi hở, tính toán động học và động lực học robot kuka 6 bậc tự do, chương trình mô phỏng kết quả tính toán. Để nắm vững nội dung chi tiết mời các bạn cùng tham khảo tài liệu. Hi vọng tài liệu sẽ giúp ích cho các bạn trong quá trình học tập cũng như nghiên cứu của mình.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài tập lớn: Robot Công nghiệp

Bài tập lớn Robot Công nghiệp<br /> <br /> KuKa Robot (6R)<br /> <br /> LỜI NÓI ĐẦU<br /> Ngày nay robot đã được áp dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực như sản<br /> xuất, công nghiệp, công nghệ cao như vũ trụ, hàng không, giao thông vận tải…<br /> Các nước phát triển đã xuất hiện xu hướng tạo ra những dây chuyền và thiết bị<br /> tự động có tính linh hoạt cao và xu hướng này đã đạt được khá nhiều kết quả<br /> khả quan. Chính vì thế việc nghiên, ứng dụng và phát triển các hệ thống sản<br /> xuất tự động linh hoạt ngày càng trở nên cấp thiết, nhất là các loại robot. Robot<br /> công nghiệp có cấu trúc động học nối tiếp tuy đã được nghiên cứu và phát triển<br /> mạnh song những tính toán và ứng dụng của nó luôn luôn là một lĩnh vực rất<br /> phong phú, đa dạng và đây cũng là loại robot thông dụng nhất hiện nay. Trong<br /> đó có KUKA KR - một loại tay máy 6 bậc tự do hoạt động rất linh hoạt, được<br /> ứng dụng nhiều lĩnh vực sản xuất và trong công nghiệp. Trong đồ án này sẽ<br /> nghiên cứu loại robot này về các phần động học, động lực học, miền làm việc<br /> cũng như phần mô phỏng lập trình sử dụng các phần mềm hỗ trợ.<br /> <br /> Hà Nội, 5/2011<br /> Vũ Ngọc Trọng<br /> Cơ điện tử 2 – K52<br /> <br /> Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52<br /> <br /> 1<br /> <br /> Bài tập lớn Robot Công nghiệp<br /> <br /> KuKa Robot (6R)<br /> <br /> CHƯƠNG 1<br /> <br /> TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ ROBOT CHUỖI HỞ<br /> 1.1. Sự ra đời của robot<br /> Thuật ngữ “robot” lần đầu tiên xuất hiện năm 1922 trong tác phẩm<br /> “Rossum’s Universal Robot” của Karel Capek. Theo tiếng Séc thì robot là<br /> người làm tạp dịch. Trong tác phẩm này, nhân vật Rossum và con trai của ông<br /> đã tạo ra những chiếc máy gần giống như con người để hầu hạ con người.<br /> Hơn 20 năm sau, ngay sau chiến tranh thế giới lần thứ 2, ở Hoa Kì đã xuất<br /> hiện những tay máy chép hình điều khiển từ xa trong các phòng thí nghiệm về<br /> vật liệu phóng xạ.<br /> Chiếc robot công nghiệp được đưa vào ứng dụng đầu tiên, năm 1961 ở một<br /> nhà máy ô tô của General Motors tại Trenton, New Jersey Hoa Kì.<br /> Năm 1967 Nhật Bản mới nhập chiếc robot công nghiệp đầu tiên từ công ty<br /> AMF của Hoa Kì (American Machine and Foundry Company). Đến năm 1990<br /> đã có hơn 40 công ty Nhật Bản, trong đó có những công ty khổng lồ như<br /> Hitachi và Mitsubishi đã đưa ra thị trường nhiều loại robot nổi tiếng. Cho đến<br /> nay, công nghệ chế tạo robot đã phát triển mạnh và được ứng dụng nhiều trong<br /> đời sống và sản xuất.<br /> 1.2. Phân loại robot<br /> 1.2.1. Phân loại theo số bậc tự do (BTD) trong trường công tác<br /> Robot có 2 loại chuyển động cơ bản làm chuẩn :<br /> - Chuyển động thẳng theo các trục X, Y, Z trong không gian Đề-các với các<br /> khớp lăng trụ hay khớp trượt, kí hiệu là P hoặc T.<br /> - Chuyển động quay quanh các trục X, Y, Z kí hiệu là R.<br /> Tùy số BTD và và cách tổ hợp T-R, robot sẽ hoạt động trong trường công tác<br /> với các hình khối khác nhau. Ví dụ: Robot có trường làm việc là hình trụ như<br /> RRT, RTT…<br /> 1.2.2. Phân loại theo cấu trúc động học<br /> Một phương pháp phân loại Robot chính là phân loại theo câu trúc hình học<br /> của chúng.<br /> Một robot được gọi là robot chuỗi hở (robot tuần tự - serial robot) nếu cấu<br /> trục động học của chúng có dạng một chuỗi động hở; gọi là robot song song<br /> <br /> Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52<br /> <br /> 2<br /> <br /> Bài tập lớn Robot Công nghiệp<br /> <br /> KuKa Robot (6R)<br /> <br /> (parallel robot) nếu cấu trúc động học của chúng có dạng một chuỗi đóng; và<br /> gọi là robot hỗn hợp nếu nó bao gồm cả 2 loại này.<br /> 1) Robot chuỗi hở (robot nối tiếp – Serial Manipulators)<br /> Đây là dạng phổ biến nhất của robot công nghiệp. Thường có dạng cấu trúc<br /> giống cánh tay người, là một chuỗi các khâu rắn liên kết với nhau bằng các<br /> khớp (joints) có dạng như vai, khuỷu tay và cổ tay. Robot này có ưu điểm chính<br /> là vùng làm việc (workspace) rộng và linh động. Dưới đây ta đưa ra các bộ<br /> phận chính của một robot công nghiệp:<br /> - Cấu trúc cơ khí gồm các khâu<br /> (links) và khớp (joints),<br /> - Cơ cấu chấp hành (actuators) tác<br /> động tại các khớp làm tay máy<br /> chuyển động,<br /> - Cảm biến (sensors) dùng để đo<br /> lường các trạng thái của tay máy<br /> (cảm biến trong) và trạng thái môi<br /> trường (cảm biến ngoài) nếu cần,<br /> - Một hệ thống điều khiển (có cả<br /> Hình 1.1. IRB660-palletiser của hãng<br /> máy tính) để điều khiển và giám<br /> ABB Robotics.<br /> sát chuyển động của tay máy.<br /> Nhược điểm:<br /> - Đặc điểm cố hữu là độ cứng vững thấp để tạo một cấu trúc động học.<br /> - Sai số tích lũy được khuếch đại từ khâu trước sang khâu sau.<br /> - Do phải mang và chuyển động cùng các bộ dẫn động (thường là các động cơ)<br /> có khối lượng lớn nên tốc độ nên tốc độ làm việc không cao.<br /> - Khả năng mang tải không cao.<br /> Robot loại này yêu cầu phải có ít nhất 6 BTD trong không gian (ứng với 6<br /> BTD của đối tượng làm việc) để có thể tiếp cận được đối tượng ở vị trí bất kì<br /> với khả năng định hướng trong miền làm việc của nó. Chính vì vậy chủ yếu là<br /> robot có 6 khớp, như các loại robot Stanford (RRTRRR), KUKA (6R), Elbow<br /> (6R), Puma (6R) …với ứng dụng chính trong công nghiệp hiện nay là lắp ráp,<br /> vận chuyển phôi và sản phẩm trong quá trình sản xuất.<br /> <br /> Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52<br /> <br /> 3<br /> <br /> Bài tập lớn Robot Công nghiệp<br /> <br /> KuKa Robot (6R)<br /> <br /> 2) Robot song song (Parallel Manipulator)<br /> Loại robot song song điển hình thường có bàn chân di chuyển được nối với<br /> giá cố định bằng một số nhánh hay chân. Do vậy, các khâu chỉ chịu lực kéo<br /> hoặc lực nén, không phải chịu uốn. Thường số chân chính bằng số BTD, các<br /> chân được điều khiển bằng một nguồn phát động đặt trên giá cố định hoặc ngay<br /> trên thân của chân.<br /> Ưu điểm:<br /> - Khả năng chịu tải lớn vì tải trọng được<br /> chia cho các chân,<br /> - Tốc độ cao hơn và chính xác hơn, cấu<br /> trúc gọn nhẹ hơn,<br /> - Do tốc độ cao và chính xác cao nên có<br /> thể hoạt động như một máy phay, ngày<br /> nay đã được áp dụng vào việc phay các<br /> bề mặt gia công cần độ chính xác cao,<br /> năng suất.<br /> - Nhiều ứng dụng: Mô phỏng tạo song, Hình 1.2. ABB’s IRB340 palletising robot<br /> ghế lái máy bay (Steward, 1965), bàn khung lắp ráp (Reinholtz và Gokhale,<br /> 1987), bàn điều khiển dao, gá của máy phay (Arai, 1991), các thiết bị định điểm<br /> (Gosselin và Hamel, 1994), các máy chuyển động có chân bước (Waldron,<br /> 1984).<br /> Tuy nhiên nó cũng có một số nhược điểm vì gặp phải một số trở ngại như<br /> không gian làm việc nhỏ, các chân có thể va chạm lẫn nhau cũng như việc thiết<br /> kế rất khó khăn.<br /> 3) Robot di chuyển (Mobile Robot)<br /> Đơn giản như loại ôtô, xe đạp với các bánh lái có 2 BTD. Hiện nay dùng<br /> trong chuyên chở vật liệu trong nhà may rộng, bệnh viện, văn phòng …<br /> 4) Robot giống người (Humanoid Robot)<br /> Nói một cách đơn giản, robot này có dạng hình dáng con người, 2 chân, 2<br /> tay, đầu, và dung các cơ cấu đó với chuyển động như các bộ phận của con<br /> người.<br /> <br /> Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52<br /> <br /> 4<br /> <br /> Bài tập lớn Robot Công nghiệp<br /> <br /> KuKa Robot (6R)<br /> <br /> Các kiểu phân loại khác như phân loại theo Hệ thống truyền động, theo<br /> Phương pháp điều khiển, theo Đặc điểm hoạt động… tùy các tiêu chí đặt ra mà<br /> robot được phân loại nhằm nêu bật tiêu chí đó.<br /> 1.3. Tay máy (Manipulator)<br /> Thuật ngữ “tay máy” và robot trong quan niệm của nhiều nhà chuyên môn<br /> trong lĩnh vực này không có sự khác biệt. Để thuận tiện trong trình bày, ở đây<br /> ta hiểu:<br /> Tay máy là một dạng robot có cấu tạo mô phỏng theo những đặc điểm cấu<br /> tạo cơ bản của cánh tay người. Cũng có thể hiểu tay máy là tập hợp các bộ phận<br /> và cơ cấu cơ khí được thiết kế để hình thành các khối có chuyển động tương đối<br /> nhau, được gọi là các khâu động. Trong đó phần liên kết giữa các khâu động<br /> được gọi là các khớp động hay còn gọi là các phần tử thực sự thực hiện các<br /> chuyển động để vận hành tay máy như động cơ điện, xylanh dầu ép, xylanh khí<br /> nén ,… Phần quan trọng khác trên các tay máy là bộ phận hay khâu tác động<br /> cuối để thao tác trên đối tượng làm việc – thường là các tay gắp hoặc các đầu<br /> công cụ chuyên dùng.<br /> Tay máy hay có thể gọi là cánh tay cơ khí của robot công nghiệp thông<br /> thường là một chuỗi động hở được tạo thành từ nhiều khâu được kết nối với<br /> nhau nhờ các khớp động. Khâu cuối của tay máy thường có dạng một tay gắp<br /> hoặc được gắn dụng cụ công tác. Mỗi khâu động trên tay máy có nguồn dẫn<br /> động riêng, năng lượng và chuyển động truyền đến cho chung được điều khiển<br /> trên cơ sở tín hiệu nhận được từ bộ phận phản hồi là các cảm biến nhằm thông<br /> báo trạng thái hoạt động của các khâu chấp hành, trong đó vấn đề được đặc biệt<br /> quan tâm là vị trí vận tốc dịch chuyển của khâu cuối – khâu thể hiện kết quả<br /> tổng hợp các chuyển đông của các khâu thành phần.<br /> 1.4. Một số robot chuỗi hở thường gặp<br /> 1.4.1. Tay máy tọa độ vuông góc (Cartesian robot/ Gantry robot)<br /> Robot hoạt động trong hệ tọa độ này được minh họa như hình vẽ gồm ba<br /> chuyển động định vị X,Y,Z theo các trục tọa độ vuông góc:<br /> Loại robot này thích hợp với công việc gắp vật thể và đặt chúng vào vị trí<br /> khác. Các ứng dụng có thể là đóng gói, lắp ráp máy móc, cầm nắm các máy<br /> công cụ hoặc hàn theo hình cung. Đối với loại robot này, cánh tay được tạo<br /> thành từ 3 khớp trượt mà trục của chúng trùng với hệ trục tọa độ Đê-các.<br /> Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52<br /> <br /> 5<br /> <br />

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản