BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOL Lam Van Hién DONG LUC [IOC VA DIEU KIIEN ROBOT CNG DUNG TRONG GIA CONG BANG TIA LASER Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ điện tử LUẬN VĂN THẠC 8Ÿ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỚ NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS. TS Phan Bui Khôi 11a Nội - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiền cứu của tôi và được hoàn thành dưới sự hướng dẫn và chì bảo tận Linh olla thầy giáo hưởng dẫn Phan Bùi Khôi. Các số liệu, kết quả được nêu trang luận văn đều rất trung thực và chưa từng dược công bê trong bắt kỳ công trình nào khác Hà nội, ngày 30 tháng 03 năm 2018 MỤC LỤC DANH MUC CAC KY HIBU, CAG CHU VIET TAT, DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỎ THỊ. DANH MỤC CÁC BẰNG MO DAU.
1ý da chọn đề lài. Ađục địch nghiên cứu. Đối tượng và phạm vì nghiên cửu. 4, Phuong pháp nghiên cứu.
a ¥ nghia khoa học và thực hên của để tài. TÔNG QUAN GIA CÔNG BẰNG TIA LASER. Các ứng dụng Robot trong gia công bằng tia laser. Tổng quan về robot công nghiệp.
ll 112 Ứng dựng robot trong sẵn xuất công nghiệp. Ứng dụng robot trong gia công bang tia laser - 15 1. Cơ sở khảo sát động học robot gia công bang tia laser. Câu trúc động học và cơ cấu chấp hành.
Các hệ toạ độ robot. Các ma trận truyền biển đãi toa độ thuần nhật Denawi- Hartenberg. Đặc trưng hình học của đổi tượng thao tác. Tỉnh toán động học robot.
Phương pháp tam diện trùng theo xác dịnh diễu kiện thao tác. Bài toán động học thuận tê vị trí của robot. Bài loắn thuận về vận tắc và gia tắc - 29 1. Bài toán động học ngược về tị trí của robot.
Dài loán động học ngược về vận tốc, gia tốc của robot. Các khối vị trí, vận tốc, gia tốc đặt. Khối PID Hình 27. Khối điều khiển.
Biển dạng gia công và các hệ tọa độ xác định. Vị trí các khâu. Vị trí khâu 1. Vị trí khâu 2.
VỊ trí khâu 3. VỊ trí khâu 4. VỊ trí khâu 5. Vận tốc các khâu Hình 37.
Vận tốc khâu 1. Vận tốc khâu 2. Vận tốc khâu 3. Vận tốc khâu 4.
Vận tốc khâu 5.Gia tốc các khâu. Gia tốc khâu l. Gia tốc khâu 2. Gia tốc khâu 3.
Gia tốc khâu 4. Gia tốc khâu 5. Lực dẫn déng các khớp. Dỗ thị góc qua Khâu 1.
Các kết quả tỉnh toán, kết quả mô phỏng, chương trình và giải thuật trong luận văn cho phép tiến tục áp dụng để nghiên cứu thực tiễn để triển khai thiết +kế chế tao robot that để gia công. 10 Các kết quả tỉnh toán, kết quả mô phỏng, chương trình và giải thuật trong luận văn cho phép tiến tục áp dụng để nghiên cứu thực tiễn để triển khai thiết +kế chế tao robot that để gia công. 10 DANH MỤC CÁC KÝ mtu, cAc city VIET TAT. DANH MỤC C C HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.
Robot công nghiệp trong đãy chuyển sẵn xuất ô tô. Robot trong uáo xưởng đúc. Robot hàn Hình 4. Robot trong xướng lắp ráp ô tô Hinh 5.
Robot scara sip xép kẹo vào hộp Hình 6. Khoan lascr Irên bề mặt vật liệt Hình 7. Cắt laser trên bề mặt inox. Khắc laser trên bŠ mặt kim loại.
Ứng dụng hàn laser cho bánh răng và các trục. Hình 10: Mô hình robot 5 bậc tự do. Tĩnh 11: Các hệ toạ độ trên mô hình robot. Cáo biên dạng trên đổi tượng gia công, tam diện trừng theo THình 13.
Hình 15 Hình 16 Hình 17 Hình 18. Sơ đỗ khối hệ thống điều khiển không gian khớp Hình 19. Sơ đồ khối hệ thống điểu khiển trong không gian tháo tác. Sơ đồ bộ điều khiển PD.
Sơ đỗ bộ điều khiển robot với bộ điều khiển PD + Phản hồi động lực học ngược. Sơ đỗ bộ điều khiển PTD. Mô hinh câu trúc bộ điều khiển PD + lực. Lý do chụn đề tài Trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá hiện nay, ứng dụng robot trong công nghiệp ngày cảng trở nên phát triển và nhỗ biển.
Con người đã dần thay thể các phương thức lao động thủ công bằng các máy móc hiện đại, trong đó robot ngày càng chiếm uu thé trong việc thay thế con người để làm các công việc khó khăn và phức tạp. Việc phát triển robot là hướng đi tất yêu của công nghệ và lả chìa khoá của của nền công nghiệp hiện đại hiện nay, nhất là đang trong giải doạn phát triển của nền công nghiệp 4. Chính vì những lý do trên, việc nghiên cứu, ứng dụng mô hình robot trong thực tiễn là một để tài hay và thực tiễn. Đó cũng chỉnh là lý do để tôi chọn đề tài về điều khiển ứng đựng robot trong g1a công bằng tỉa laser 2.
Mục đích nghiên cứu Là học viên của ngành Cơ điện tử, bản thân tôi Tất muốn nghiên cứu, điều khiển robot trong lĩnh vực gia công các sẵn phẩm công nghiệp với mục tiêu là chính xác và đạt hiệu suất cao trong các hoạt động sản xuất kinh doanh. Với các ứng dựng robot trong gia công cơ khi ngày cảng nhiêu như hiện nay, việc sử dựng công nghệ laser kết hợp với robot trong gia công công nghiệp ngày cảng trở nên phố biến. Do đó, để hiểu sâu hơn về ứng dung robot trong gia công, tôi đã lựa chọn nghiên oứu về ứng dụng robot trong gia công bằng tia laser 3. Dỗi tượng và phạm vi nghiên cứu Ngày nay, trong sản xuất công nghiệp loại hình gia công băng tia laze ngày cảng phổ biển.
Dây là một phương pháp gia công có nhiều ưu điểm. Thông thường các máy gia công bằng tia laze có ba trục, ba bậc tự do, hoặc kế cả các máy ƠNC ba trục đều có hạn chế về khả năng gia công các biên dạng phức tạp lrên các đối tượng có cấu trúc không gian. Người †a cũng đã ứng dụng robol trong gia công bằng ta la. Với robot ba bậc Lự đo thì cũng có hạn chế về khả năng chuyển động thao tác như các máy ba trục.
Các robot sáu hậc tự do thi cho khả năng linh hoạt trong chuyến động thao tác Nếu không kế đến hạn chế hới cấu trúc khâu, khớp thi có thể nói robot sáu bậc tự do cho phép đạt được vị trí và hướng tùy ý của đầu laze khi gia công. luy vậy câu trúc sáu bậc tự do khá phức tạp. Xét quá trình gia công bằng tĩa laze, yêu cầu định vị của đầu gia công bao gềm định vị mũi gia công và hướng chủm ta laze, tức là hướng trục đầu laze. Với vị trí mũi gia công vả hướng trục đầu laze được xác định tủy ý thì roboL có thể thực hiện gia công các biển dang bất kỳ trên các đối tượng không gian.
Robot cấu trúc nếi tiếp chuỗi hở năm khâu năm bậc tự đo sẽ cho khả năng định vị đầu laze như thế Chính vi vậy, trong phạm vi dễ tài nảy sẽ tập trung nghiên cứu việc xây đựng mô hinh robot cấu trúc nếi tiếp chuỗi hở năm khâu năm bậc tự đo, có thể ứng dụng trong việc tạo ra robot gia công bằng tia laze. Phương pháp nghiên cửu Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu thông qua các tải liệu chuyên ngành, sách, báo vẻ ứng dụng công nghệ robot. Trên cơ sở đó lựa chọn mô hình ứng dụng laser trên cơ sở cơ cấu và mô hình robot. Tiếp theo, thực hiện khảo sát các chuyển động của robot như động học, động lực học, áp dụng các luật điều khiển để mô phông, tính toán.
Quá trinh khảo sát có sử dụng cáu công cụ hỗ trợ như phần mềm Solidwork, AutoCad, phan mềm Maple, phần mễm mô phỏng và điều khiển Matlab Simulink. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của dễ tài Bài luận văn hoàn thành có thể sẽ là một tài liệu tham khão đừng để tiếp tục nghiên cứu về bài loan dộng học, dộng lực học và điểu khiển robot nói chung cũng như điều khiển robot trong pia công cơ khí hằng tia laser nói riêng. Dễ thị dịch chuyển Khâu 2. Đỗ thị góc quay Khâu 3.
Dễ thị góc quay Khâu 4 Hình 53. Đề thị góc quay Khâu 5. DANH MỤC CÁC BẰNG Bang 1: Bảng thông số đồng học L)H của Robot. Bang tham số động lực học về khối lượng và tensor quản tính.
Giá trị các tham số đông học DH của RoboL - $8 Bảng 4. Các tham số động học của các hệ của các hệ tọa độ trung gian. Các khối vị trí, vận tốc, gia tốc đặt. Khối PID Hình 27.
Khối điều khiển. Biển dạng gia công và các hệ tọa độ xác định. Vị trí các khâu. Vị trí khâu 1.
Vị trí khâu 2. VỊ trí khâu 3. VỊ trí khâu 4. VỊ trí khâu 5.
Vận tốc các khâu Hình 37. Vận tốc khâu 1. Vận tốc khâu 2. Vận tốc khâu 3.
Vận tốc khâu 4. Vận tốc khâu 5.Gia tốc các khâu. Gia tốc khâu l. Gia tốc khâu 2.
Gia tốc khâu 3. Gia tốc khâu 4. Gia tốc khâu 5. Lực dẫn déng các khớp.
Dỗ thị góc qua Khâu 1. KIẢO SAT BONG LUC TOC ROBOT UNG DUNG TRONG GIA CONG BANG TIA LASER. Tinh tensor quản tính. Thể năng của robol.
Phương bình vi phân chuyển động của robot dạng ma trận. ĐIỄU KIEN BÁM QUỸ ĐẠO CỦA ROBOT KII GIA CÔNG. Các phương pháp điều khiển robol,.1 Điều khiển trong không gian khóp.2 Diéu khién trong khang gian thao tac - $1 3.3 Các luật điều khiển robot - s51 3. Thiết kế bộ điều khién robot.
Luật điều khiến - - con 53 3.2, Ón định của hệthông. Mô hình bộ điều khiểm. Kết quả tính luân động lực học và điều khiến. Các tham số tính toán.
Các kết quả tỉnh toán và mô phông. KẾT LUẬN VẢ KIỀN NGHỊ. Kiến ngh 'TÀI LIỆU THAM KHẢO - cece TS MG DAU 1. Lý do chụn đề tài Trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá hiện nay, ứng dụng robot trong công nghiệp ngày cảng trở nên phát triển và nhỗ biển.
Con người đã dần thay thể các phương thức lao động thủ công bằng các máy móc hiện đại, trong đó robot ngày càng chiếm uu thé trong việc thay thế con người để làm các công việc khó khăn và phức tạp. Việc phát triển robot là hướng đi tất yêu của công nghệ và lả chìa khoá của của nền công nghiệp hiện đại hiện nay, nhất là đang trong giải doạn phát triển của nền công nghiệp 4. Chính vì những lý do trên, việc nghiên cứu, ứng dụng mô hình robot trong thực tiễn là một để tài hay và thực tiễn. Đó cũng chỉnh là lý do để tôi chọn đề tài về điều khiển ứng đựng robot trong g1a công bằng tỉa laser 2.