Luận văn thạc sĩ: Ứng dụng CATIA trong thiết kế và lập trình điều khiển robot

• Tác giả: Trần Nguyễn Kim Hoàng
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Tiến Dũng
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật
• Chuyên ngành: Công nghệ thông tin
• Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng CATIA trong thiết kế và lập trình điều khiển robot
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• Lời cam đoan
• Lời cảm ơn
• Abstract
• Tóm tắt luận văn
• Mục lục
• Danh sách các chữ viết tắt
• Danh sách các hình
• Danh sách các bảng
• 1. Chương 1: Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố. Kỹ thuật mô phỏng Robot
• 1.1. Chức năng chính Delmia
• 1.2. Ưu điểm sử dụng DELMIA
• 1.3. Ưu điểm CATIA so với các phần mềm khác
• 1.4. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.5. Mục đích của đề tài
• 1.6. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài
• 1.7. Phương pháp nghiên cứu
• 1.8. Một số khái niệm về robot công nghiệp
• 1.9. Bậc tự do của robot
• 1.10. Trường công tác của robot
• 1.11. Phân loại robot công nghiệp
• 1.11.1. Phân loại theo kết cấu
• 1.11.2. Phân loại theo hệ thống truyền động
• 1.11.3. Phân loại theo ứng dụng
• 1.11.4. Phân loại theo cách thức và đặc trưng phương pháp điều khiển
• 1.12. Ứng dụng robot công nghiệp trong sản xuất
• 1.13. Ngôn ngữ lập trình điều khiển robot
• 1.13.1. Lập trình kiểu “dạy – học”
• 1.13.2. Dùng các ngôn ngữ lập trình
• 1.13.3. Ngôn ngữ lập trình theo nhiệm vụ
• 1.14. Phương pháp điều khiển robot
• 1.14.1. Điều khiển tỉ lệ sai lệch (PE - Propotional Errror)
• 1.14.2. Điều khiển tỉ lệ đạo hàm (PD - Propotional Derivative)
• 1.14.3. Điều khiển tỉ lệ - tích phân - đạo hàm
• 1.14.4. Điều khiển vị trí mỗi khớp
• 1.14.5. Hàm truyền chuyển động của mỗi khớp động
• 2. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA THIẾT KẾ VÀ MÔ HÌNH HÓA HÌNH HỌC ROBOT
• 2.1. Thiết lập mô hình đế robot
• 2.2. Thiết lập mô hình 3D cho Link 1
• 2.3. Thiết lập mô hình 3D cho Link 2
• 2.4. Thiết lập mô hình 3D cho Link 3
• 2.5. Thiết lập mô hình 3D cho Link 4
• 2.6. Thiết lập mô hình 3D cho Link 5
• 2.7. Thiết lập mô hình 3D cho cơ cấu kẹp
• 2.8. Thiết kế chi tiết 1 cơ cấu kẹp
• 2.9. Thiết kế chi tiết 2 cơ cấu kẹp
• 2.10. Thiết kế chi tiết 3 cơ cấu kẹp
• 2.11. Thiết kế chi tiết 4 cơ cấu kẹp
• 2.12. Thiết kế chi tiết 5 cơ cấu kẹp
• 2.13. Thiết lập mô hình 3D cho các động cơ trên các Link
• 3. MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC CHO ROBOT
• 3.1. Ứng dụng môi trường Asembly lắp ráp robot
• 3.2. Lắp ráp các động cơ lên các khâu
• 3.3. Lắp ráp các chi tiết của cơ cấu kẹp
• 3.4. Mô phỏng động học trong môi trường DMU Kinematics
• 3.5. Nhập thiết bị vào môi Trường DMU Kinematics
• 3.6. Tạo các khớp chuyển động cho các khâu
• 3.7. Thiết lập qui luật chuyển động cho các khâu
• 3.8. Tạo qui luật chuyển động cho các động cơ 1
• 3.9. Mô phỏng Edubot theo một qui luật định sẵn
• 3.10. Tạo mô phỏng động học cho Edubot
• 3.11. Tạo Video mô phỏng chuyển động
• 4. PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ROBOT
• 4.1. Tổng quan về module DELMIA
• 4.2. Giới thiệu môi trường Device Building
• 4.3. Giới thiệu môi trường Device Task Definition
• 4.4. Môi trường DPM Process Definition
• 4.5. DPM Process and Resource Definition
• 4.6. Môi trường Robot Offline Programming
• 4.7. Phương pháp điều khiển hệ robot bằng DELMIA
• 4.8. Xây dựng thiết bị cho Robot
• 4.9. Định vị trí Home cho Robot (Home Positions)
• 4.10. Định vùng giới hạn hoạt động của các khớp của robot
• 4.11. Định nghĩa Frames Of Interests cho Robot
• 4.12. Thiết lập Frames Of Interest cho cơ cấu kẹp
• 4.13. Tạo bộ điều khiển cho robot
• 4.14. Lập trình điều khiển robot trong môi trường Device Task Definition
• 4.15. Nhập robot và sản phẩm vào môi trường mô phỏng
• 4.16. Gắn thiết bị tay kẹp lên Robot
• 4.17. Lập trình sử dụng phương pháp “Teach”
• 4.18. Mô phỏng, điều khiển phối hợp hai robot
• 4.19. Tạo thư viện cho Robot
• 4.20. Quản lý tín hiệu IOs cho Robot
• 4.21. Tạo hoạt động chờ
• 4.22. Liên kết hoạt động của robot
• 4.23. Điều chỉnh thời gian hoạt động của các robot
• 4.24. Mô phỏng nhiệm vụ của robot 1 và robot 2
• 5. THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ROBOT TRONG CÔNG NGHIỆP
• 5.1. Lập trình, mô phỏng một Robot hàn
• 5.1.1. Chuẩn bị vật tư cần hàn
• 5.1.2. Chọn robot công nghiệp thực hiện quá trình hàn
• 5.1.3. Chọn giá đỡ và gá đặt robot
• 5.1.4. Nhập sản phẩm hàn vào vùng không gian giá đỡ và robot
• 5.1.5. Lắp ráp thiết bị súng hàn vào cơ cấu cánh tay robot
• 5.1.6. Phương pháp lập trình “Dạy học” cho robot hàn
• 5.1.7. Xuất chương trình điều khiển robot
• 5.2. Điều khiển hai robot công nghiệp
• 5.2.1. Chọn các loại robot công nghiệp
• 5.2.2. Chọn và lắp thiết bị hàn lên robot
• 5.2.3. Nhập sản phẩm hàn vào vùng không gian robot hàn
• 5.2.4. Tạo liên kết thực hiện và trình tự điều khiển robot
• 5.2.5. Lập trình bằng phương pháp “Teach” cho robot
• 5.2.6. Kiểm tra tầm với của robot
• 5.2.7. Kiểm tra vùng không gian hoạt động robot
• 5.2.8. Công cụ tìm vị trí đặt robot tối ưu
• 5.2.9. Công cụ phân tích va chạm tự động
• 5.2.10. Xuất chương trình điều khiển robot
• 5.2.11. Nhập một chương trình có sẵn để điều khiển robot
• 5.3. Điều khiển bốn robot công nghiệp trong dây chuyền hàn xe hơi
• 5.3.1. Nhập sản phẩm vào môi trường làm việc
• 5.3.2. Chọn robot công nghiệp
• 5.3.3. Gắn thiết bị hàn cho robot
• 5.3.4. Thiết lập quỹ đạo đường hàn cho các robot
• 5.3.5. Liên kết hoạt động của 4 robot hàn
• Tài liệu tham khảo

I. Tổng quan về ứng dụng CATIA trong thiết kế robot

Nghiên cứu ứng dụng CATIA trong thiết kế và lập trình điều khiển robot đang trở thành xu hướng quan trọng trong ngành công nghiệp. CATIA không chỉ giúp tạo ra các mô hình 3D chính xác mà còn hỗ trợ lập trình điều khiển robot một cách hiệu quả. Việc sử dụng CATIA trong thiết kế robot mang lại nhiều lợi ích, từ việc giảm thiểu thời gian thiết kế đến việc tối ưu hóa quy trình sản xuất.

1.1. Lợi ích của việc sử dụng CATIA trong thiết kế robot

Việc sử dụng CATIA trong thiết kế robot giúp tăng cường khả năng mô phỏng và phân tích. Phần mềm này cho phép người dùng tạo ra các mô hình 3D chi tiết, từ đó dễ dàng kiểm tra tính khả thi của thiết kế trước khi đưa vào sản xuất.

1.2. Các tính năng nổi bật của CATIA trong thiết kế 3D

CATIA cung cấp nhiều tính năng mạnh mẽ như mô phỏng động học, phân tích kết cấu và thiết kế chi tiết. Những tính năng này giúp các kỹ sư dễ dàng tối ưu hóa thiết kế robot, đảm bảo tính chính xác và hiệu suất cao.

II. Thách thức trong việc lập trình điều khiển robot bằng CATIA

Mặc dù CATIA mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc lập trình điều khiển robot vẫn gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như độ phức tạp trong lập trình và yêu cầu về kỹ năng cao của người sử dụng là những yếu tố cần được xem xét. Đặc biệt, việc tích hợp các hệ thống điều khiển khác nhau vào CATIA cũng là một thách thức lớn.

2.1. Độ phức tạp trong lập trình robot

Lập trình robot yêu cầu người dùng phải có kiến thức sâu về ngôn ngữ lập trình và các thuật toán điều khiển. Điều này có thể gây khó khăn cho những người mới bắt đầu trong lĩnh vực này.

2.2. Tích hợp hệ thống điều khiển vào CATIA

Việc tích hợp các hệ thống điều khiển khác nhau vào CATIA có thể gặp khó khăn do sự khác biệt về giao thức và định dạng dữ liệu. Điều này đòi hỏi người dùng phải có kỹ năng lập trình tốt để thực hiện.

III. Phương pháp lập trình điều khiển robot hiệu quả với CATIA

Để lập trình điều khiển robot hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp phù hợp. Việc sử dụng các công cụ mô phỏng trong CATIA giúp kiểm tra và tối ưu hóa quy trình lập trình. Các phương pháp như lập trình theo nhiệm vụ và lập trình 'dạy - học' cũng được khuyến khích.

3.1. Lập trình theo nhiệm vụ trong CATIA

Lập trình theo nhiệm vụ cho phép người dùng xác định các bước cụ thể mà robot cần thực hiện. Phương pháp này giúp đơn giản hóa quá trình lập trình và giảm thiểu lỗi.

3.2. Phương pháp dạy học cho robot

Phương pháp 'dạy - học' cho phép người dùng trực tiếp hướng dẫn robot thực hiện các nhiệm vụ. Điều này giúp robot học hỏi và cải thiện khả năng làm việc của mình theo thời gian.

IV. Ứng dụng thực tiễn của CATIA trong ngành công nghiệp robot

Ứng dụng CATIA trong ngành công nghiệp robot đã mang lại nhiều kết quả tích cực. Các công ty đã sử dụng CATIA để tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu lãng phí và nâng cao hiệu suất làm việc. Việc mô phỏng và lập trình robot bằng CATIA đã giúp các doanh nghiệp tiết kiệm thời gian và chi phí.

4.1. Tối ưu hóa quy trình sản xuất với CATIA

Việc sử dụng CATIA trong quy trình sản xuất giúp các công ty giảm thiểu thời gian chết và tối ưu hóa các bước sản xuất. Điều này dẫn đến việc tăng cường hiệu suất và giảm chi phí sản xuất.

4.2. Giảm thiểu lãng phí trong sản xuất

CATIA giúp phát hiện và loại bỏ các lỗi trong quy trình sản xuất, từ đó giảm thiểu lãng phí. Việc mô phỏng trước khi sản xuất thực tế giúp các công ty tiết kiệm chi phí và thời gian.

V. Kết luận và tương lai của ứng dụng CATIA trong thiết kế robot

Tương lai của ứng dụng CATIA trong thiết kế và lập trình điều khiển robot rất hứa hẹn. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, CATIA sẽ tiếp tục cải tiến và mở rộng khả năng của mình. Việc áp dụng CATIA trong thiết kế robot sẽ ngày càng trở nên phổ biến và cần thiết trong ngành công nghiệp.

5.1. Xu hướng phát triển của CATIA trong tương lai

CATIA sẽ tiếp tục phát triển với các tính năng mới, giúp người dùng dễ dàng hơn trong việc thiết kế và lập trình robot. Sự tích hợp với các công nghệ mới như AI và IoT sẽ mở ra nhiều cơ hội mới.

5.2. Tầm quan trọng của CATIA trong ngành công nghiệp robot

CATIA sẽ giữ vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm trong ngành công nghiệp robot. Việc áp dụng CATIA sẽ giúp các công ty duy trì cạnh tranh và phát triển bền vững.