CHƯƠNG 1. Tổng quan về tay máy công nghiệp và sự phối hợp giữa chúng:. Tay máy độc lap:. (<< SH ng kg l 1.
Sự phối hợp giữa các tay máy: .- G2 T111 TT TT TT TH HT ngư 9 1. Mục tiêu và nhiỆm VỤ:. Giới hạn dé tài:. - - cv 1212111 11111111 TT ng ng.
LỰA CHON PHƯƠNG ÁN.---ococ5 << csceeeeeeeeesessese II 2. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài:. Phương án điều khiẾn.---- - - 2 6E +E2E+EEEEEEE£EEEEEEEEEE E112 EEErree 13 CHUONG 3. Giải bài toán động học cho tay mấy.
Bài toán động học thuan.-- (SH ng kg 16 3. Bài toán động học nØƯỢC. Mô hình của hệ thống. Phan tích động học Va lỰC.
Mô hình động lực học của hệ thống ¬ 21 3. Mô hình giảm bậc của hệ thống. Điều kiện vật không DI TƠI. Thiết kế luật điều khiỂn.- G11 E312 EE ve xxx ree 25 3.
Luật điều khiến thích nghi. Kiếm chứng luật điều khiẾn.---- ¿2 2 2 2+E+E+Ez££E+Ezeseersrered 28 IV 3. Tính toán giá tri lực tác dụng lên vật:. Đồng bộ dữ liệu giữa hai tay MAY .------ + s+cccecsccee 32 CHƯƠNG 4.
MÔ PHOÓNG. Mô phỏng động học vi trí của các tay MAY. Mô phỏng động lực học với luật điều khiến thích nghi. Các thông số mô phỏng.
Xây dựng mồ hình mô phỏng. Luu dO giải thudat.cccccc cc cccsecsescscssescscscscsssscsessssssesescsessessesees 51 4. Kết quả mô phong. KET LUẬN DE 'TÀÀ Ì.
Kết luận dé tai:. Vấn để làm GU0C. Vẫn đề chưa làm đđưỢC: .- -:- - se 11k EE SE eEskrkekeeesed 71 5. Hướng phát trim o.cececccccsccscsscssscsscsesessesssessesesesscsesesecsesessssesesesssseseesesen 72 TÀI LIEU THAM KHÁOO.- <5 2 s2 s4 s94 #939 sessesesse 73 PHU LUC 5 .CÁC BO DE SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN.
75 DANH MỤC HÌNH VE Hình 1.1: Robot Kuka 6 bậc tự do đầu tiên trên thế giới.2: Robot IRB 6 của hãng ASEA, hoạt động hoàn toàn băng điện.3: Sự phối hop của hai tay máy LR Mate của FANUC.4: Sự phối hợp của các COMAU Robot .----5- 55c c<cs+scc+ẻ 4 Hình 1.5: Sự phối hợp của các robot Mofoman.6: Robot Humanoid Ocean (One.7: Sự phối hợp các ngón tay dé năm vật của Robot Humanoid .8: Robot phụ trợ QIROX Positioners .- c5 5S BS ssseeeere 6 Hình 1.9: So đồ khái niệm phối hợp tay MAY .1: Chuyến hệ quy chiếu .--- 5 + 25 2 S2+E+E££££E+Ee£E+EeEerererrerered 14 Hình 3.1: Đặt hệ tọa độ và kích thước các khâu.2: Đặt hệ tọa độ trong trường hợp rút ØỌn.3: Mô hình hóa hai tay máy di chuyên vật bi ràng buộc .4: Phân tích lực tác dụng lên Vat.5: Sơ đồ luật điều khiến thích nghi.6: Lực mặt ràng buộc tác dụng lên vật .7: Kiến trúc xử lý dữ liệu trong hệ thống hai tay máy .8: Đông bộ dữ liệu hai tay MAY .1: Mô hình 3D của hai tay may sau khi import sang Matlab .2: Lưu đồ liên kết giữa các khâu và khớp của hai tay máy .3: Khối Body và hộp thoại cai đặt khối Body .4: Khối Joint Actuators và khối body sensor.5: Khối From Workspace và khối XY Graph.6: Lưu đồ giải thuật mô phỏng di chuyển vật .7: Quỹ đạo mong muốn và quỹ đạo mô phỏng (bên phải) .8: Sai số khi di chuyển theo đường thắng.---- + 52 552cs5sc5¿ 39 Hình 4.9: Quỹ đạo mong muốn và di chuyển được (bên phải) .10: Sai số khi di chuyển theo đường cong.11: Sơ đồ luật điều khiến trong simulink.-- ¿5-5552 5s+s+ss5s¿45 VỊ Hình 4.12: Nội hàm tính ma trận Y{.13: Nội ham tinh giá trị ước lượng của P.14: Nội hàm tinh ma trận K4 trong luật điều khiến.15: Nội hàm tính ma trận K5 .16: Nội hàm của khối ROBOT_DYNAMIIC.17: Sơ d6 tính lực ràng ĐuỘC.---- 5-52 525223 E2 2E EEEE£EEEEErkrkrrrree 50 Hình 4.18: Sơ đồ tính nội LUC .-- -- x13 11v 11121 3E ng neo 50 Hình 4.19: Lưu đồ giải thuật trong simulink .20: Lưu đồ giải thuật chung.21: Lưu đồ giải thuật chương trình chính.22: Sơ đồ hai tay máy di chuyển vật theo mặt ràng buộc phăng .23: Quỹ đạo mong muốn và quỹ đạo vật được di chuyển ¬— 55 Hình 4.24: Sai SỐ Vị tri CỦa Vật. con T TH 112g ng reg 55 Hình 4.25: Sai số lực ràng buộc với mặt phăng.26: Sai SỐ nội [ỰC.-c-G- G + 1xx 51919191 3 5111115111 E151 gen rei 58 Hình 4.27: Giá tri lực một tay máy tác dụng vào VẬ(.28: Moment xoắn trên các khớp.------5- + +5s+c+ce+s+eseszeesee 60 Hình 4.29: Sơ đồ hai tay máy di chuyển vật theo mặt ràng buộc cong .30: Quỹ đạo mong muốn và quỹ đạo vật được di chuyển ¬— 63 Hình 4.31: Sai SỐ Vị tri CỦa Vật. con T TH 112g ng reg 63 Hình 4.32: Sai số lực ràng buộc của mặt cong tác dụng vào vật.33: Sai SỐ nội [ỰC.-c-G- G + 1xx 51919191 3 5111115111 E151 gen rei 66 Hình 4.34: Giá tri lực một tay máy tác dụng vào VẬ(.35: Moment xoắn trên các khớp .------ + + 2s ++s+x+e+xzxersrerree 68 DANH MUC BANG BIEU Bảng 3.1 Các bộ nghiệm của tính toán động học ngược Vil TONG QUAN CHUONG 1. TONG QUAN Trong chương nay, tinh hình sử dụng tay máy va sự phối hợp các tay máy trong công nghiệp được trình bày.
Sơ đồ sau dùng dé tóm tat nội dung của chương. Tay máy À Tay máy độc lập Tay máy phối hợp —e 0Ï tay máy, all-in-one —e (2 tay may trở lên —e Phức tap, cong kénh —e Phức tap, nhỏ gon —e Thuc hién moi tac vu —e Chia nhỏ tác vu, chia tải —e Thay tác vụ — thay tay máy —e Thay tac vụ > thay phần mềm —e Ung dụng: —e Ung dung: - hau hêt các ngành công nghiệp - các vật quá to, nặng - cam nam hoặc xoay chuyển khéo léo (bàn tay robot nhiêu ngón,. Tong quan về tay máy công nghiệp và sự phối hợp giữa chúng: 1. Tay máy độc lập: Sự bùng nỗ của khoa học kỹ thuật cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin đã góp phan tạo nên nhiều nhân tố mới hỗ trợ đắt lực cho cuộc sống của con người.
Trong đó, cánh tay robot trong công nghiệp (gọi tắt là tay máy) giữ vai trò hết sức quan trọng trong sản xuất công nghiệp hiện nay. Từ khi ra đời đến nay, tay máy đã dần dan thay thế sức lao động của con người, nâng cao hiệu quả làm việc và đem lại cuộc sống day đủ và an toàn hon cho con người. Nhờ do, sự phát triển của xã hội loài người đã được nâng lên một tâm cao mới. Lịch sử hình thành và phát triển của tay máy trải qua nhiều giai đoạn khác nhau với những bước ngoặc quan trọng dé hình thành nên tay máy hiện đại như ngày nay.
Luận văn đưa ra một số mốc lịch sử quan trong của tay máy. Ngu6n gốc của tay máy gan liền với nguồn gốc của robot công nghiệp. Đầu tiên, thuật ngữ robot công nghiệp TONG QUAN (Industrial Robot) được hình thành năm 1954, với những ý tưởng ban dau của con người về robot công nghiệp. Sau đó, năm 1956, George Devol và Joe Engelberger đã thành lập công ty Unimation — công ty robot công nghiệp dau tiên.
Với những sự cô gang không ngừng nghỉ, robot công nghiệp đầu tiên ở châu Âu tên là Unimate đã ra đời năm 1959. Nó nặng hai tan và được điều khiến bang chương trình trên một trống từ, các cơ cấu chấp hành là các cơ câu thủy lực với độ chính xác 1/10000 inch. Đến năm 1961, ở Mỹ đã có robot công nghiệp đầu tiên của Unimation. Chúng được dùng chủ yếu trong dây chuyền sản xuất cửa, tay cầm của cửa số,.Đến năm 1962, công ty AMF (American Machine and Foundry) đã xuất xưởng 6 sản phẩm robot Versatran với đặc điểm là không gian làm việc của chúng là hình trụ.
Các robot này được lắp đặt và sử dụng ở nhà máy Ford ở Canton. Tiếp bước những sự phát triển đó, năm 1973, Kuka — một hãng robot công nghiệp của Đức, đã thành công trong việc tạo ra cánh tay máy đầu tiên với 6 bậc tự do (Hình 1. Đây là một trong những mốc sự kiện đánh dấu sự phát trién mạnh mẽ của tay máy trong công nghiệp. {\ VS SAO, S83) Hình 1.1: Robot Kuka 6 bậc tự do dau tiên trên thé giới Năm 1974, robot công nghiệp dau tiên với vi điều khiến đã xuất hiện trên thị trường với tên gọi là T3, được phát triển bởi Richard Hohn cho tap doan Cincinnati Milacron.
Cũng trong thời gian này, Robot công nghiệp đầu tiên với được điều khiến bởi vi điều khiến và hoạt động hoàn toàn bằng điện có tên gọi IRB 6 của công ty ASEA - tiền thân của hãng robot ABB nỗi tiếng hiện nay của Thụy Điển, ra đời (Hình 1. Với thiết kế TONG QUAN chuyển động giống với cánh tay con người, khối lượng khoảng 6 kg và có 5 trục. Bộ điều khiến S1 sử dụng 8 bit bộ vi xử lý của hãng intel, với 16 công kỹ thuật số I/O. È số Af /3 ‘Ty Hình 1.2: Robot IRB 6 của hang ASEA, hoạt động hoàn toàn băng điện Tiếp theo đó nhiễu robot mới ra đời và chiếm vị trí quan trọng trong nên robot công nghiệp hiện nay như PUMA, SCARA, DENSO.Đến nay, hầu như các lĩnh vực công nghiệp đều sử dụng robot công nghiệp nói chung và tay máy nói riêng bởi sự đa dạng và đặc thù của chúng.
Sự phối hợp giữa các tay máy: Thuật ngữ phối hợp trong kỹ thuật robot được hiểu là sự thực thi đồng thời của các tay máy để thực hiện một công việc cho trước. Trong khoảng hơn 20 năm trở lại đây, vẫn đề phối hợp giữa các tay máy đã được nhiều nhà khoa học và các công ty sản xuất robot lớn quan tâm nghiên cứu [1, 2]. Trong vai năm trở lại đây, kết quả của quá trình nghiên cứu đó đã mang đến nhiều hệ thống robot thực sự có hiệu quả, độ chính xác cao. Một sô ví dụ như: e Sự kết hợp giữa hai robot han LR Mate của hãng FANUC (2011) Dòng sản phẩm LR Mate của FANUC có cả khả năng làm việc độc lập lẫn kết hợp hai robot với nhau, làm giảm thời gian cho một chu kỳ làm việc và có thé thiết kế lại các nguyên công một cách linh hoạt.
Hai robot có thé cùng lúc hàn theo biên dạng của vật thé hoặc cùng giữ một vật giữa hai tay máy trong lúc hàn (Hình 1. (Nguồn: hffp:/www.3: Sự phối hợp của hai tay máy LR Mate của FANUC e COMAU Robots su dụng POWERLINK (2013) COMAU robots dựa vào hệ thong POWERLINK dé đồng bộ tất cả các trục nhằm đảm bảo cùng một tốc độ và độ chính xác. Hệ thông này có thé xử lý các sản phẩm kích thước lớn như xe hơi trong một nguyên công (Hình 1. (Nguồn: https://www.