Đồ án nghiên cứu phương án điều khiển robot SCARA tại HCMUTE

• Tác giả: Trương Đăng Khoa
• Người hướng dẫn: TS. Cái Việt Anh Dũng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Cơ điện tử
• Đề tài: Nghiên cứu phương án điều khiển Robot SCARA
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM KẾT
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT ĐỒ ÁN
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ GIỚI THIỆU VỀ ROBOT SCARA
• 1.1. Định nghĩa và giới thiệu về Robot SCARA
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.4. Giới hạn đề tài
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Một số loại Robot SCARA của các hãng sản xuất
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ROBOT
• 2.1. Sự phát triển của robot công nghiệp
• 2.2. Phân loại robot công nghiệp
• 2.2.1. Phân loại theo kết cấu
• 2.2.2. Phân loại theo phương pháp điều khiển
• 2.2.3. Phân loại theo ứng dụng
• 2.3. Tình hình nghiên cứu Robot SCARA ở nước ngoài
• 2.3.1. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.2. Thành tựu đạt được
• 2.4. Tình hình nghiên cứu Robot SCARA trong nước
• 2.4.1. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.2. Thành tựu đạt được
• 2.5. Một số ứng dụng thực tế của Robot SCARA trong công nghiệp
• 2.6. Thông số kỹ thuật của Robot SCARA
• 2.6.1. Cấu hình của Robot SCARA
• 2.6.2. Giới hạn không gian làm việc
• 2.7. Động học Robot
• 2.7.1. Qui tắc Denavit Hartenberg
• 2.7.2. Động học thuận Robot SCARA
• 2.7.3. Động học nghịch Robot SCARA
• 2.8. Thiết bị khác trong Robot SCARA
• 2.8.1. Động cơ DC Servo
• 2.8.2. Các thiết bị khí nén
• 2.8.3. Bi và khuôn đựng bi
• 2.8.3.1. Khuôn đựng bi
• 2.8.3.2. Thông số bi thép
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ BỔ SUNG KHỚP THỨ 4
• 3.1. Giới thiệu chung về bộ truyền đai
• 3.1.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bộ truyền đai
• 3.1.2. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng
• 3.2. Lựa chọn động cơ
• 3.2.1. Cấu tạo động cơ
• 3.2.2. Thông số động cơ
• 3.3. Lựa chọn bộ truyền đai
• 3.3.1. Các loại dây đai
• 3.4. Tính toán thông số bộ truyền đai
• 3.4.1. Các thông số hình học chính của bộ truyền đai
• 3.4.1.1. Đường kính bánh đai
• 3.4.1.2. Chiều dài đai
• 3.4.1.3. Khoảng cách trục
• 3.4.2. Cơ học truyền động đai
• 3.4.2.1. Chọn loại đai và tiết diện đai
• 3.4.2.2. Vận tốc và tỉ số truyền
• 3.4.2.3. Phân tích lực tác dụng lên đai
• 3.4.2.4. Ứng suất trong đai
• 3.5. Hình ảnh 3D khớp thứ 4
• 3.5.1. Bánh đai chủ động
• 3.5.2. Bánh đai bị động
• 3.6. Bộ truyền đai khớp thứ 4
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG ĐIỆN – ĐIỀU KHIỂN VÀ THUẬT TOÁN
• 4.1. Thiết kế và thi công mạch DC Servo Driver
• 4.1.1. Mạch in & mô phỏng
• 4.2. Thuật toán điều khiển
• 4.2.1. Thuật toán lập trình trên vi điều khiển
• 4.2.1.1. Điều khiển vị trí
• 4.2.1.2. DC Servo Driver
• 4.2.1.3. Mạch hồi tiếp encoder
• 4.2.2. Giao diện giao tiếp trên máy tính
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM, PHÂN TÍCH – TỔNG HỢP
• 5.1. Di chuyển điểm
• 5.2. Di chuyển theo quy trình
• 5.3. Ứng dụng di chuyển bi thép
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Nhược điểm
• 6.2. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• MỘT SỐ MẠCH ĐIỆN TỬ KHÁC
• BỘ TRUYỀN HARMONIC GEAR
• THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID

Tóm tắt

I. Định nghĩa và giới thiệu về Robot SCARA

Robot SCARA (Selective Compliant Assembly Robot Arm) là một trong những loại robot phổ biến trong công nghiệp. Được giới thiệu lần đầu tại Nhật Bản vào năm 1979, Robot SCARA được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ như lắp ráp, vận chuyển và khoan. Cấu trúc của robot này cho phép nó hoạt động trong không gian hình trụ, với các khớp nối bản lề và khớp trượt. Điều này giúp Robot SCARA có tầm vươn lớn trong khi chiếm diện tích làm việc nhỏ. Theo tiêu chuẩn AFNOR, robot công nghiệp là một cơ cấu chuyển động tự động có thể lập trình, có khả năng định vị và di chuyển các đối tượng vật chất. Điều này cho thấy Robot SCARA không chỉ là một thiết bị tự động hóa mà còn là một phần quan trọng trong quy trình sản xuất hiện đại. Việc sử dụng Robot SCARA trong sản xuất giúp nâng cao năng suất lao động và giảm thiểu rủi ro cho con người trong các công việc nguy hiểm.

II. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài "Nghiên cứu phương án điều khiển Robot SCARA" không chỉ mang tính học thuật mà còn có giá trị thực tiễn cao. Việc nghiên cứu và phát triển Robot SCARA giúp đáp ứng nhu cầu tự động hóa trong sản xuất công nghiệp tại Việt Nam. Mục tiêu của đề tài là tìm hiểu và tính toán các bài toán động học của Robot SCARA 4 bậc tự do, thiết kế hệ thống truyền động và lắp đặt động cơ DC Servo cho khớp thứ 4. Điều này không chỉ nâng cao chất lượng điều khiển mà còn giúp đưa Robot SCARA vào ứng dụng thực tế trong sản xuất. Nhóm nghiên cứu mong muốn góp phần vào việc phát triển công nghệ robot tại Việt Nam, từ đó nâng cao năng lực cạnh tranh trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp.

III. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu trong đề tài này bao gồm việc thiết kế bổ sung hệ thống truyền động và động cơ cho khớp thứ 4 của Robot SCARA. Nhóm nghiên cứu đã lắp đặt hệ thống phễu hút khí nén để hút sản phẩm, đồng thời điều khiển Robot SCARA bằng cách hoàn thiện thuật toán điều khiển vị trí với tốc độ cao. Tài liệu nghiên cứu chủ yếu được thu thập từ các sách báo trong nước và các bài báo khoa học quốc tế. Qua đó, nhóm đã đưa ra kế hoạch thực hiện và các phương án thiết kế, tính toán động học, nghiên cứu giải thuật điều khiển tốc độ cao cho Robot SCARA. Việc này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả hoạt động của robot mà còn tạo ra những kinh nghiệm thực tế trong việc điều khiển cánh tay robot.

IV. Ứng dụng thực tế của Robot SCARA trong công nghiệp

Ứng dụng của Robot SCARA trong công nghiệp rất đa dạng, từ lắp ráp, đóng gói đến vận chuyển sản phẩm. Với khả năng hoạt động ổn định và tốc độ cao, Robot SCARA đã trở thành một phần không thể thiếu trong dây chuyền sản xuất tự động. Các hãng sản xuất lớn như Mitsubishi, DENSO, và EPSON đã sử dụng Robot SCARA để tối ưu hóa quy trình sản xuất của họ. Việc áp dụng Robot SCARA không chỉ giúp giảm thiểu chi phí lao động mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm nhờ vào độ chính xác cao trong các thao tác. Điều này cho thấy giá trị thực tiễn của nghiên cứu về Robot SCARA trong việc cải thiện hiệu suất sản xuất công nghiệp.