Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Cơ điện tử: Nghiên cứu thiết kế và điều khiển tay máy gắp các thùng carton sắp xếp lên pallet

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:78

Thêm vào BST

Báo xấu

60
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn trình bày việc nghiên cứu và xây dựng một mô hình cánh tay robot 5 bậc tự do phối hợp hoạt động trong một dây chuyền sản xuất, các thùng carton sau khi được đóng gói thành phẩm thì đi qua máy dán thùng để dán băng keo, đầu ra của máy dán thùng là các thùng hàng thành phẩm.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Cơ điện tử: Nghiên cứu thiết kế và điều khiển tay máy gắp các thùng carton sắp xếp lên pallet

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- NGUYỄN NGỌC LONG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN TAY MÁY GẮP CÁC THÙNG CARTON SẮP XẾP LÊN PALLET. LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Mã số ngành: 60520114 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 8 năm 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- NGUYỄN NGỌC LONG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN TAY MÁY GẮP CÁC THÙNG CARTON SẮP XẾP LÊN PALLET. LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Mã số ngành: 60520114 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN DUY ANH TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 8 năm 2015
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. NGUYỄN DUY ANH Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM Ngày 7 tháng 8 năm 2015 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: T Họ và tên Chức danh Hội đồng TT 1 TS. Nguyễn Thanh Phương Chủ tịch 1 2 PGS.TS.Lê Hữu Sơn Phản biện 1 2 3 TS.Võ Hoàng Duy Phản biện 2 3 4 PGS.TS.Ngô Cao Cường Ủy viên 4 5 TS. Nguyễn Hùng Ủy viên, Thư ký 5 Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa. Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : NGUYỄN NGỌC LONG Giới tính: nam Ngày, tháng, năm sinh: 01/07/1986 Nơi sinh: BÌNH PHƯỚC Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Điện Tử MSHV: 1341840016 I- Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN TAY MÁY GẮP CÁC THÙNG CARTON SẮP XẾP LÊN PALLET. II- Nhiệm vụ và nội dung: Thiết kế mô hình tay máy gắp sản phẩm. Tìm hiểu và mô phỏng thuật toán tối ưu việc sắp xếp các thùng carton. Mô phỏng động học và giải thuật sắp xếp các thùng carton lên pallet. III- Ngày giao nhiệm vụ: 25 tháng 8 năm 2014 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 10 tháng 7 năm 2015 V- Cán bộ hƣớng dẫn: TS. NGUYỄN DUY ANH CÁN BỘ HƢỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn (Ký và ghi rõ họ tên)
ii LỜI CÁM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô phụ trách giảng dạy hệ cao học Cơ Điện Tử trường đại học Công Nghệ TP.HCM đặc biệt là TS. Nguyễn Duy Anh, thầy là giảng viên chính phụ trách việc hướng dẫn giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận văn của tôi. Thời gian thực hiện luận văn tuy chỉ trong vài tháng những kiến thức học được là rất nhiều, rất bổ ích.Tôi sẽ luôn ghi nhớ những kiến thức và kinh nghiệm thực tiễn mà thầy đã truyền thụ và lưu giữ những kỷ niệm trong suốt thời gian thực hiện luận văn này, lấy đó làm nền tảng để tiếp tục phát triển kiến thức và nghề nghiệp của mình trong tương lai. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2015 Học viên NGUYỂN NGỌC LONG
iii TÓM TẮT LUẬN VĂN Xuất phát từ nhu cầu thực tế tại nơi làm việc của tôi là tại xưởng sản xuất của Công Ty TNHH Giải Pháp Tự Động Hóa TECHKING, trong quá trình sản xuất ở tại khâu đóng thùng thành phẩm, hiện tại chúng tôi đang cần 1 cánh tay robot công nghiệp để làm nhiệm vụ gắp các thùng carton thành phẩm sắp xếp lên pallet để đưa đi nhập kho. Trong thực tế sản xuất thì các thùng thành phẩm có trọng lượng 25 kg, sử dụng sức người để nâng lên và sắp xếp lên các pallet gỗ. Việc này mất nhiều sức lực, đặc biệt thao tác lao động này dễ làm tổn thương cột sống lưng và năng suất lao động cũng không cao. Luận văn trình bày việc nghiên cứu và xây dựng một mô hình cánh tay robot 5 bậc tự do phối hợp hoạt động trong một dây chuyền sản xuất, các thùng carton sau khi được đóng gói thành phẩm thì đi qua máy dán thùng để dán băng keo, đầu ra của máy dán thùng là các thùng hàng thành phẩm. Robot có nhiệm vụ gắp các thùng hàng thành phẩm này sắp xếp lên pallet theo thứ tự các lớp thùng được lập trình sẵn. Vì vậy, mục tiêu chính của luận văn là nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển quĩ đạo cánh tay robot có thể thực hiện việc gắp các thùng carton lên pallet theo đúng thứ tự các lớp thùng được quy định và đưa ra kiểm chứng bằng mô hình thực nghiêm. Ứng dụng của robot có thể được dùng cho các nghiên cứu lớn hơn sau này khi đó có thể tích hợp để toàn bộ dây chuyền sản xuất là robot và các máy móc thông minh, vai trò của con người chỉ là thực hiện việc giám sát trên máy vi tính.
iv ABSTRACT I am working for the limited liability automation solutions company Tecking. Now, at the stage of crating in this company, our need a industrial robot arm to lift up and arrange the finished cartons to pallets after that this robot will takes its to storage. In fact, our company are using human power to lift up and arrange the finished cartons which are 25 kilograms that is takes a lot of strength, expecially it can make hurt the lumbar spine of labors while the productivity is not high. My thesis presents the studying and building a model of the five degrees of freedom arm robot which have coordinate of activities in a production line. The cartons are packed after that through the machine sealing and become finished goods at the output. The mission of robot are lifting up the packages and arranging them into pallet in sequence which is preprogrammed. Therefore, the main objective of this thesis are studying and designing trajectory controller of robot arm. This arm robot may lift up the cartons into pallet and arrange them in the order which is preprogrammed. Be verifiable by empirical model. Application of this robot can be used for the larger studying. In that time, in the production line may be use all of robots and intelligent machines while the people just monitor it in computers.
v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. i LỜI CÁM ƠN .................................................................................................................. ii TÓM TẮT LUẬN VĂN.................................................................................................. iii ABSTRACT .................................................................................................................... iv DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................... vii DANH MỤC BẢNG ....................................................................................................... ix CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ...........................................................................................1 1.1 Tổng quan về robot .......................................................................................................1 1.2 Cấu trúc cơ bản của tay máy công nghiệp .....................................................................5 1.3 Mục tiêu, nhiệm vụ và tổ chức luận văn ........................................................................6 CHƢƠNG 2: MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC VỊ TRÍ CỦA ROBOT IRB6600 ...................8 2.1 Giới thiệu chương trình RobotStudio: ...........................................................................8 2.2 Các bước lập trình bằng phần mềm RobotStudio ..........................................................9 2.3 Rapid programing .........................................................................................................9 CHƢƠNG 3: MÔ HÌNH ROBOT 5 BẬC TỰ DO ....................................................... 12 3.1 Tổng quan về robot 5 bậc tự do sử dụng trong luận văn. .............................................12 3.2 Thiết kế tay gắp ..........................................................................................................15 3.3 Sơ lược động học vị trí của robot ................................................................................26 3.4 Thiết kế nạch điện.......................................................................................................34 3.5 Mạch điều khiển .........................................................................................................38 3.6 Giao diện điều khiển ...................................................................................................45 CHƢƠNG 4: GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN ROBOT GẮP VẬT .................................47 4.1 Bài toán điều khiển .....................................................................................................47
vi 4.2 Quỹ đạo chuyển động .................................................................................................47 4.3 Hoạch định quỹ đạo ....................................................................................................50 4.4 Phương pháp điều khiển ............................................................................................. 53 4.5 Giải thuật điều khiển...................................................................................................55 CHƢƠNG 5: THỰC NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ .............................................59 5.1 Giới thiệu ................................................................................................................... 59 5.2 Quá trình thực nghiệm ................................................................................................ 60 5.3 Đánh giá sai số ...........................................................................................................63 5.4 Kết luận ...................................................................................................................... 63 CHƢƠNG 6: TỔNG KẾT VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ................................ 69 6.1 Đánh giá kết quả đạt được .......................................................................................... 69 6.2 Hướng phát triển của đề tài ......................................................................................... 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 65
vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Robot hàn trong công nghiệp ............................................................ 1 Hình 1.2: Robot gắp thùng carton lên pallet của hãng ...... ................................ 3 Hình 1.3 : Robot gắp thùng carton lên băng tải của hãng Yaskawa Nhật Bản…4 Hình 1.4: Hệ thống AKB robot do nhóm nghiên cứu của kỹ sư Lê Anh ........... 4 Hình 1.5: Cấu trúc cơ bản robot công nghiệp. ................. ................................ 4 Hình 2.1: Mô tả các bước lập trình bằng phần mềm RobotStudio .................... 9 Hình 2.2: Cấu trúc chương trình trong RAPID ................ ................................. 9 Hình 2.3: Mô phỏng quỹ đạo di chuyển của .................................................... 11 Hình 2.4: Mô phỏng quỹ đạo di chuyển của robot............................................ 11 Hình 3.1: Mô hình thực tế robot sử dụng trong luận văn ................................. 12 Hình 3.2: Kích thước các chi tiết trên mô hình robot. ...................................... 13 Hình 3.3: Sơ đồ động học robot ..................................................................... 13 Hình 3.4: Cánh tay robot trên SolidWork ....................................................... 14 Hình 3.5: Cơ cấu 3 chấu kẹp và 4 chấu kẹp .................................................... 19 Hình 3.6: Cơ cấu tay quay con trượt .............................................................. 19 Hình 3.7: Mô hình cơ cấu gắp phương án 2 và sơ đồ động ............................. 20 Hình 3.8: Minh họa cơ cấu ............................................................................. 20 Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý .............................................................................. 20 Hình 3.10: Tọa độ điểm cần điều khiển .......................................................... 21 Hình 3.11: Kích thước tay gắp ........................................................................ 21 Hình 3.12: Lực kẹp giữ vật không rơi ............................................................. 22 Hình 3.13: Sơ đồ tác động lực của tay gắp ở vị trí kẹp .................................... 23 Hình 3.14: Sơ đồ tác động lực một bên tay gắp ở vị trí kẹp ............................ 24 Hình 3.15: Mô hình cánh tay robot 3D và không gian hoạt động .................... 26 Hình 3.16: Định nghĩa các thông số DH cho khớp và khâu thứ I .................... 28 Hình 3.17: Kết cấu robot khảo sát .................................................................. 28 Hình 3.18: Đặt hệ tọa độ cho các khâu và khớp .............................................. 29 Hình 3.19: Hình ảnh ứng với trạng thái . ........................................................ 34
viii Hình 3.20: Hình ảnh ứng với trạng thái .......................................................... 35 Hình 3.21: Sơ đồ khối kết nối hệ thống .......................................................... 38 Hình 3.22: Sơ đồ mạch điện vi điều khiển Transmit ........................................ 39 Hình 3.23: Sơ đồ mạch điện vi điều khiển Receive ......................................... 40 Hình 3.24: Sơ đồ giao tiếp RS232 .................................................................. 41 Hình 3.25: Sơ đồ CAN bus ............................................................................. 41 Hình 3.26: Driver DCS3T-25 ......................................................................... 42 Hình 3.27: Sơ đồ mạch kết nối nguồn 24V, động cơ và driver ........................ 43 Hình 3.28: Sơ đồ mạch nguồn cho vi điều khiển và cảm biến tiệm cận ........... 43 Hình 3.29: Mạch 3D được thiết kế băng phần mềm Altium ............................ 44 Hình 3.30: Mạch điều khiển sau khi được chế tạo .......................................... 44 Hình 3.31: Hệ thống mạch điện điều khiển ...................................................... 45 Hình 3.32: Giao diện điều khiển trên máy tính ............................................... 46 Hình 3.33: Lấy giá trị tọa độ các điểm tựa theo quỹ đạo ................................. 47 Hình 3.34: Lấy giá trị tọa độ ra file excel nhờ chương trình xyzPathMac ........ 47 Hình 4.1: Đường biểu diễn vị trí, tốc độ, gia tốc của khớp 1 theo thời gian ..... 53 Hình 4.2: Vòng điều khiển hướng đối tượng ................................................... 55 Hình 4.3: Lưu đồ tổng quát điều khiển cánh tay lắp vật .................................. 57 Hình 4.4: Lưu đồ giải thuật điều khiển trên Transmit khi tiến hành lắp vật ..... 58 Hình 4.5: Lưu đồ giải thuật điều khiển cho Receive khớp tay máy ................. 59 Hình 4.6: Lưu đồ giải thuật điều khiển cho Receive tay gắp ........................... 60 Hình 5.1: Mô hình khối lập phương ............................................................... 61 Hình 5.2: Mô hình robot thực nghiệm ............................................................ 61 Hình 5.3: Ảnh chụp trong quá trình robot gắp khối lập phương. .................... 62 Hình 5.4: Kết quả gắp khối lập phương. ........................................................ 63 Hình 5.5: Kết quả gắp khối lập phương lặp lại 5 lần liên tục. ......................... 64 Hình 5.6: Kết quả sai lệch lắp vật giữa 5 lần là 2,6 mm. .................................. 64
ix DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Thông số các động cơ tại khớp của robot ...................................... 14 Bảng 3.2: Bảng so sánh động cơ bước và động cơ servo ............................... 17 Bảng 3.3: Bảng so sánh các loại động cơ servo ............................................ 18 Bảng 3.4: Bảng thông số D-H ....................................................................... 29 Bảng 3.5: Bảng so sánh các loại giao tiếp ..................................................... 36 Bảng 5.1: Bảng khảo sát .............................................................................. 63
1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP, ỨNG DỤNG, MỤC TIÊU, TỔ CHỨC LUẬN VĂN. 1.1 Tổng quan về robot 1.1.1 Giới thiệu sơ lƣợc về robot Khoa học công nghệ đã và đang từng bước thay đổi cuộc sống của chúng ta, với sự phát triển không ngừng của khoa học, con người đã và đang biến những điều không thể thành có thể. Một trong số những phát minh lớn nhất mà chúng ta đã tạo ra chính là những con Robot. Với những Robot đủ lĩnh vực và kích cỡ, chúng ta có thể thực hiện được nhiều việc nặng nhọc hơn, tỉ mỉ hơn và nhất là tăng hiệu quả công việc một cách nhanh chóng. Hình 1.1: Robot hàn trong công nghiệp. Ngày nay, ngành công nghiệp chiếm một vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế của mỗi quốc gia. Từ những ngành sản xuất, chế biến lương thực thực phẩm, nước uống cho đến các ngành công nghệ chế tạo máy, công nghệ chế tạo ôtô, các ngành công nghệ cao . Tất cả những ngành đó ngày càng phát triển đòi hỏi nhu cầu về nâng cao năng xuất và chất lượng sản phẩm.
2 Robot công nghiệp có khả năng chương trình hóa linh hoạt trên nhiều trục chuyển động, biểu thị cho số bậc tự do của chúng . Robot công nghiệp được trang bị những bàn tay máy hoặc các cơ cấu chấp hành, giải quyết những nhiệm vụ xác định trong các quá trình công nghệ , trực tiếp tham gia thực hiện các nguyên công ( sơn, hàn, phun phủ, rót kim loại vào khuôn đúc, lắp ráp máy…) hoặc phục vụ các quá trình công nghệ ( tháo lắp chi tiết gia công, dao cụ, đồ gá..) với những thao tác cầm nắm, vận chuyển và trao đổi các đối tượng với các trạm công nghệ, trong một hệ thông máy tự động linh hoạt, được gọi là “ Hệ thống tự động linh hoạt hóa” cho phép thích ứng nhanh và thao tác đơn giản khi có thay đổi trong nhiệm vụ sản xuất. Tuy nhiên các định nghĩa về robot cũng rất đa dạng , Robot là một cơ cấu chuyển đổi tự động có thể chương trình hóa, lặp lại các chương trình, tổng hợp các chương trình đặt ra trên các trục tọa độ có khả năng định vị, di chuyển các đối tượng vật chất, chi tiết, dao cụ, gá lắp. Theo những hành trình thay đổi đã chương trình hóa nhằm thực hiện các nhiệm vụ công nghệ khác nhau (Theo tiêu chuẩn AFNOR của Pháp). Hoặc Robot là một thiết bị có nhiều trục, thực hiện các chuyển động có thể chương trình hóa và nối ghép các chuyển động của chúng trong những khoảng cách tuyến tính hay phi tuyến của động trình. Chúng được điều khiển bởi các bộ phận hợp nhất ghép kết nối với nhau, có khả năng học và nhớ các chương trình, chúng được trang bị dụng cụ hoặc các phương tiện công nghệ khác để thực hiện các nhiệm vụ sản xuất trực tiếp hay gián tiếp (Theo tiêu chuẩn VDI 2860/BRD) . Hoặc Robot là máy tự động liên kết giữa một tay máy và một cụm điều khiển chương trình hóa, thực hiện một chu trình công nghệ một cách chủ động với sự điều khiển có thể thay thế những chức năng tương tự của con người (Theo tiêu chuẩn GHOST 1980). Tổng hợp lại thì robot cần có những đặc điểm, có khả năng nhận biết môi trường xung quanh, tương tác với những vật thể trong môi trường, tự động thực hiện tác vụ đã lập trình sẵn, có khả năng điều khiển được bằng các lệnh có thể thay đổi tùy theo yêu cầu người sử dụng đống thời có sự uyển chuyển và khéo léo trong vận động.
3 1.1.2 Tình hình phát triển Robot công nghiệp trên thế giới và tại Việt Nam Có thể nói robot làm nhiệm vụ gắp các thùng carton sắp xếp lên pallet được ứng dụng khá phổ biến trong các dây chuyền sản xuất đóng gói của các nhà máy xí nghiệp. Chúng đã thay thế toàn bộ các hoạt động cơ bắp của con người trong khâu sắp xếp thùng carton lên pallet, giúp nâng cao năng suất và hiệu quả trong quá trình sản xuất công nghiệp. Hình 1.2 : Robot gắp thùng carton lên pallet của hãng Kawasaki Nhật Bản. Từ những năm 1960 người Mỹ đã có những nghiên cứu và ứng dụng robot trong công nghiệp trong đó có ứng dụng robot gắp các thùng carton sắp xếp lên pallet. Sau đó thì tới các nước châu âu khác như Anh , Đức, Pháp ,Ý, Thụy Điển. Tại châu á thì từ những năm 1968 người Nhật cũng đã có những nghiên cứu và ứng dụng robot đầu tiên. Với sự áp dụng rộng rãi các tiến bộ kỹ thuật về vi xử lý và công nghệ thông tin, số lượng robot công nghiệp đã gia tăng với nhiều tính năng vượt bậc. Đến nay, trên thế giới có khoảng trên 200 công ty chuyên sản xuất robot điển hình
4 như: Robots.Pro, Vecna Robotics, Robot Dynamics của Mỹ (với những sản phẩm nổi tiếng như: robot lấy sách tự động, robot HOAP-3, robot BEAR, robot tự hành Spirit and Opportunity…). Các công ty Yaskawa ( Motoman), Fanuc, Toyota, Honda, Hitachi, Kawasaki, shikawajima-Harima, Yasukawa của Nhật (với những sản phẩm: robot Asimo, robot EMIEW 2, robot Simroid, robot chơi vĩ cầm, robot phẫu thuật...) và các công ty nỗi tiếng khác của Tây Âu và của Nga . Do đó, ta có thể thấy rằng việc nghiên cứu và ứng dụng robot công nghiệp nói chung và ứng dụng robot công nghiệp sắp xếp các thùng carton lên pallet trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp riêng nói là một lĩnh vực rất quan trọng và được các nước phát triển đặc biệt quan tâm. Hình 1.3: Robot gắp thùng carton lên băng tải của hãng Yaskawa Nhật Bản. Còn tại Việt Nam, nghiên cứu phát triển robot đã có những bước tiến đáng kể trong 25 năm vừa qua. Nhiều đơn vị trên toàn quốc thực hiện các nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng về robot như trung tâm tự động hoá, Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Điện tử, Tin học, Tự động hoá thuộc Bộ Công Nghiệp, Đại học Bách khoa TP.HCM, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Viện Cơ học, Viện công nghệ thông tin thuộc Viện KHCNVN.
5 Tuy nhiên thực tế thì các công trình nghiên cứu của chúng ta vẫn chưa thể đưa ra thương mại hóa trên thị trường, vì về cơ bản các yếu tố trình độ khoa học và công nghệ chúng ta vẫn đi sau thế giới nhiều thập kỷ. Hiện nay Việt Nam vẫn chưa có công ty nào nghiên cứu chế tạo và thương mại hóa thành công các robot ứng dụng trong công nghiệp. Những năm vừa qua thì cũng chỉ ghi nhận những bước đột phá nhất định trong nghiên cứu và chế tạo mô hình robot tay máy 5 bậc tự do của nhóm nghiên cứu của kỹ sư Lê Anh Kiệt, giám đốc Công ty cơ khí chế tạo máy AKB. Anh là người đầu tiên tại Việt Nam nghiên cứu và chế tạo thành công hệ thống robot loại 5 bậc tự do ứng dụng cho đào tạo tại các trường cao đẳng, đại học. Hình 1.4: Hệ thống AKB robot do nhóm nghiên cứu của kỹ sư Lê Anh Kiệt chế tạo. 1.2 Cấu trúc cơ bản của tay máy công nghiệp Tay máy là cơ cấu cơ khí gồm các khâu khớp , chúng hình thành cánh tay (arm) để tạo các chuyển động cơ bản, cổ tay (Wrist) tạo nên sự khéo léo, linh hoạt và bàn tay (Hand) hoặc phần công tác (End Effector) để trực tiếp hoàn thành các các thao tác trên đối tượng. Dụng cụ thao tác là phần cuối cùng của robot thực hiện
6 tác vụ yêu cầu. Hệ thống dẫn động có thể là cơ khí, thủy khí hoặc điện khí, là bộ phận chủ yếu tạo nên sự chuyển dịch ở các khớp động. Hệ thống cảm biến tín hiệu thực hiện việc nhận biết và biến đổi thông tin về hoạt động của bản thân robot (cảm biến nội tín hiệu) và của môi trường, đối tượng mà robot phục vụ (cảm biến ngoại tín hiệu). Các thông tin đặt trước hoặc cảm biến được sẽ đưa vào hệ thống điều khiển sau khi xử lí bằng máy tính, rồi tác động vào hệ thống truyền dẫn động của tay máy. Hệ thống điều khiển là bộ phận quan trọng nhất giúp lập trình toàn bộ chuyển động của robot có 3 nhiệm vụ chính là nhận dữ liệu từ cảm biến và phân tích, quyết định chuyển động của robot, giao tiếp với người sử dụng. Một robot công nghiệp bao gồm các phần cơ bản sau: Cảm biến Cảm biến ngoại tín nội tín hiệu hiệu Hệ thống điều khiển Máy tính Hệ thống Dụng cụ dẫn động thao tác Hình 1.5: Cấu trúc cơ bản robot công nghiệp 1.3 Mục tiêu, nhiệm vụ và tổ chức luận văn 1.3.1 Mục tiêu của đề tài Vấn đề cần quan tâm khi nghiên cứu về robot tay máy chính là tối ưu hóa đường đi của cánh tay robot khi thực hiện các thao tác sản xuất và lựa chọn kết cấu
7 thiết bị phù hợp cùng giải thuật điều khiền để nâng cao tối đa sự chính xác trên từng thao tác của robot đáp ứng được yêu cầu thực tế đặt ra. Đề tài chỉ nghiên cứu mô hình robot tay máy cho ứng dụng gắp các thùng carton sắp xếp lên pallet, xây dựng giải thuật tối ưu hóa đường đi của cánh tay robot. Xây dựng mô hình toán, mô phỏng đường đi của cánh tay robot, thiết kế mô hình thực nghiệm. 1.3.2 Nhiệm vụ của đề tài Thiết kế mô hình cơ khí tay gắp vật cho robot, thiết kế mạch điện điều khiển mô hình robot, xây dựng giải thuật gắp các thùng carton sắp xếp lên pallet và thực nghiệm kiểm chứng giải thuật gắp vật. 1.3.3 Tổ chức luận văn Chương 1: Tổng quan về robot công nghiệp, ứng dụng, mục tiêu, nhiệm vụ, tổ chức luận văn. Chương 2: Mô phỏng động học vị trí của robot IRB6600 sử dụng phần mềm Robot studio của hãng ABB . Chương 3: Mô hình robot 5DOF sử dụng trong luận văn Chương 4: Giải thuật điều khiển robot gắp vật Chương 5: Thực nghiệm và đánh giá kết quả Chương 6: Tổng kết và hướng phát triển đề tài