ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT TAY MÁY BA BẬC TỰ DO TRR TRÊN XE TỰ HÀNH ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI -------------------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ
Nội Dung 02 Xây dựng các bài toán động học , động lực học và điều khiển 03 Thiết kế hệ thống cơ khí và hệ thống điều khiển 04 Chế tạo và thử nghiệm mô hình tay máy ba bậc tự do TRR Kết quả và Đánh giá 05 01 Giới thiệu chung
I. Giới thiệu chung Theo Liên đoàn Robot quốc tế (IFR), hơn 3 triệu robot công nghiệp sẽ được sử dụng trong các nhà máy trên toàn thế giới vào năm 2020. Nhu cầu sử dụng Robot công nghiệp trên thế giới
Để đáp ứng yêu cầu di chuyển phôi ở nguyên công A cấp phôi tự động cho nguyên công B. Nhóm đồ án giải quyết vấn đề bằng cách nghiên cứu , thiết kế và chế tạo tay máy ba bậc tự do TRR trên xe tự hành AGV I. Giới thiệu chung
I. Giới thiệu chung Tay máy robot SCARA Tay máy SCARA: Robot SCARA ra đời vào năm 1979 tại trường đại học Yamanaski ( Nhật Bản) dùng cho công việc lắp ráp. Đó là kiểu tay máy đặc biệt gồm hai khớp quay và một khớp trượt , nhưng cả ba khớp đều có trục song song với nhau. Kết cấu này làm cho tay máy cứng vững hơn theo phương thẳng đứng nhưng kém cứng vững hơn theo phương được chọn, là phương ngang. Loại này chuyên dùng trong công việc lắp ráp với tải trọng nhỏ theo phương thẳng đứng. Từ SCARA là viết tắt của chữ “Selective Compliance Articulated Robot Actuato” để mô tả các đặc điểm trên. Vùng làm việc của SCARA là một phần của hình trụ rỗng .
Xây dựng các bài toán động học , động lực học tay máy Phương pháp điều khiển điểm Lưu tọa độ Điều khiển động cơ step I. Giới thiệu chung Vấn đề cần giải quyết Thiết kế giao diện người dùng trên Visual Studio Tham khảo các mẫu tay máy dạng scara có sẵn trên thị trường Nghiên cứu , thiết kế mô hình Tính chọn động cơ , vật liệu gia công phù hợp Gia công , chế tạo và lắp đặt tay máy trên thân AGV Khắc phục và sửa chữa
II. Xây dựng các bài toán động học , động lực học và điều khiển GUI MCU stm32f4 discovery PL2303 Driver TB6560 Step motor Công tắc hành trình
III.1 Thiết kế hệ thống điều khiển 1. MCU stm32f4 discovery Sử dụng chip ARM cortex M4: stm32f407VGTx Có 86 chân I/O trong đó : 3 bộ ADC, mỗi bộ 15 kênh , 5 bộ I2C, 6 kênh UART, cùng rất nhiều ngoại vi khác ,… Bộ nhớ Flash lên đến 1024kB cùng với 192kB bộ nhớ Ram Tần số hỗ trợ tối đa 168MHz cho tốc độ xử lý mạnh mẽ Khối điều khiển ngoại vi
III.1 Thiết kế hệ thống điều khiển 2 . USB TO COM PL2303 Sử dụng IC mới nhất PL-2303 Ngõ ra cổng COM đầy đủ 9-pin thích hợp cho mọi thiết bị , kể cả PLC Có thể cắm trực tiếp vào cổng RS-232 thiết bị hoặc dùng dây nối Hoạt động ổn định Nhỏ gọn và cơ động Truyền nhận dữ liệu từ GUI và MCU
III.1 Thiết kế hệ thống điều khiển 3. Driver TB6560 sử dụng nguồn cấp 12V-DC hoặc 24V- DC cấp cho động cơ bước hoạt động , dòng hoạt động tối đa 3A Cách ly tín hiệu điều khiển với khối driver động cơ . cho phép người dùng tùy chọn tín hiệu điều khiển logic là hoặc 1 Sử dụng IC 6560 điều khiển hoạt động từ động cơ bước Nhận tín hiệu điều khiển từ MCU để điều khiển step
III.1 Thiết kế hệ thống điều khiển 4 . Công tắc hành trình Có hai lựa chọn sử dụng thường đóng và thường mở Chuyển đổi tín hiệu cơ sang tín hiệu điện Phản hồi vị trí gốc tay máy cho MCU
III.1 Thiết kế hệ thống điều khiển 5. T riết áp Đưa ra tín hiệu điện dưới dạng analog tương ứng với góc quay của triết áp Trả về vị trí góc quay của tay máy robot
III.1 Thiết kế hệ thống điều khiển 6 . Module BUCK DC-DC 5A Điện áp IN: 8-36V Điện áp OUT: 1.25-36V Hiệu suất 96% Có thể thay đổi điện áp ra bằng cách vặn biến trở vi chỉnh Cung cấp điện áp 5V cho các cảm biến và MCU
III.2 Thiết kế hệ thống cơ khí Cấu trúc hệ thống cơ khí
Sử dụng bộ truyền vít me và bộ truyền đai răng để dẫn động, giúp tăng độ chính xác khi hoạt động Robot scara có 1 khâu tịnh tiến theo phương Z và 2 khâu xoay theo phương X,Y giúp tay máy có không gian làm việc tương đối rộng, có thể làm được nhiều việc mà tay người làm . Bố trí động cơ và các khâu giúp trọng tâm nằm gần trục nâng, hạn chế độ võng của cánh tay khi làm việc III.2 Thiết kế hệ thống cơ khí Đảm bảo sự thuận tiện trong quá trình gia công, chế tạo, sửa chữa bảo hành.
Từ bản thiết kế chi tiết, sử dụng các máy công cụ chúng em gia công các chi tiết. Dưới đây là hình ảnh một số các chi tiết CHẾ TẠO HỆ THỐNG CƠ KHÍ Khung đỡ sau chế tạo Cụm gá động cơ sau chế tạo Thanh khâu 1 sau chế tạo
Từ bản thiết kế chi tiết, sử dụng các máy công cụ chúng em đã gia công các chi tiết. Dưới đây là hình ảnh một số các chi tiết CHẾ TẠO HỆ THỐNG CƠ KHÍ Gá triết áp sau chế tạo Thanh khâu 2 sau chế tạo