BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ LẮP GHÉP, THIẾT KẾ BỘ ÐIỀU KHIỂN ROBOT SONG SONG CẤU HÌNH DELTA GVHD: ThS. TƯỞNG PHƯỚC THỌ SVTH: UÔNG THANH SƠN MSSV: 12146157 NGUYỄN MẪN XUYÊN MSSV: 12146238 S KL 0 0 4 7 5 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016 do an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.
HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: LẮP GHÉP, THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ROBOT SONG SONG CẤU HÌNH DELTA GVHD : ThS. TƢỞNG PHƢỚC THỌ SVTH : UÔNG THANH SƠN 12146157 NGUYỄN MẪN XUYÊN 12146238 LỚP : 121461 KHÓA : 2012-2016 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016 i do an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: LẮP GHÉP, THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ROBOT SONG SONG CẤU HÌNH DELTA GVHD : ThS.
TƢỞNG PHƢỚC THỌ SVTH : UÔNG THANH SƠN 12146157 NGUYỄN MẪN XUYÊN 12146238 LỚP : 121461 KHÓA : 2012-2016 ii do an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Cơ Điện Tử Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: Ths. Tƣởng Phƣớc Thọ Sinh viên thực hiện: Uông Thanh Sơn MSSV: 12146157 Nguyễn Mẫn Xuyên MSSV: 12146238 1.
Tên đề tài: Lắp ghép, thiết kế giao diện điều khiển robot song song cấu hình Delta. Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Phần cơ khí robot song song cấu hình Delta. - PLC delta DVP28SV, Driver servo Mitsubishi MR-J2S-40A, AC servo HC-MF. - Phần mềm Visual Studio 2008, OpenCV 2.1, Delata WPL Soft.
Nội dung chính của đồ án: - Sửa chữa phần cơ khí cho robot. - Lắp ghép tủ điện, kết nối động cơ – Driver – PLC – CPU. - Thiết kế giao diện điều khiển (ứng dụng xử lý ảnh). Ngày nộp đồ án: TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Đƣợc phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) iii do an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ LỜI CAM KẾT Tên đề tài: GVHD: Ths.
Tƣởng Phƣớc Thọ - Họ tên SVTH: Uông Thanh Sơn - MSSV: 12146157 Lớp: 121461D - SĐT: 01699.308 - Địa chỉ: 96/2 - đƣờng số 9-phƣờng Linh Tây-Thủ Đức-HCM - Email: kollholl1@gmail.com - Họ tên SVTH: Nguyễn Mẫn Xuyên - MSSV: 12146238 Lớp: 121461C - SĐT: 01665.301 - Địa chỉ: 96/2 - đƣờng số 9-phƣờng Linh Tây-Thủ Đức-HCM - Email: nguyenmanxuyenx@gmail.com - Ngày nộp khóa luận đồ án tốt nghiệp: - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. iv do an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ LỜI CẢM ƠN Đó là bốn năm kể từ khi chúng em bƣớc chân vào giảng đƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, trong khoảng thời gian học ở trƣờng Đại Học chúng em đã tiếp thu đƣợc một lƣợng kiến thức đáng kể không chỉ về kiến thức chuyên nghành mà là những kiến thức về thế giới xung quanh.
Tất nhiên, chúng em sẽ không có đƣợc những điều đó nếu không có sự hỗ trợ của trƣờng Đại Học với những chƣơng trình tuyệt vời, cũng nhƣ những kiến thức đƣợc truyền đạt từ các giảng viên bộ môn Cơ Điện Tử. Vì vậy lời cảm ơn đầu tiên chúng em xin gởi đến trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh và Bộ môn Cơ Điện Tử. Đồ án này chỉ có thể hoàn thành với sự hỗ trợ to lớn từ ngƣời giảng viên hƣớng dẫn – thầy Tƣởng Phƣớc Thọ. Dƣới sự hƣớng dẫn chân thành và nhiệt tình, chúng em đã thực hiện từng bƣớc và trở thành những ngƣời nghiên cứu độc lập trong lĩnh vực này và học làm thế nào để tạo ra những ý tƣởng cũng nhƣ hoàn thành nhiệm vụ đề ra của đồ án.
Thầy cũng đã hỗ trợ chúng EM rất nhiều trong việc tiếp cận những vấn đề mới vì vậy chúng em xin gởi đến thầy những lời cảm ơn chân thành nhất. M c d đã cố gắng hoàn thành xây dựng mô hình tƣơng đối hoàn chỉnh nhƣng ch ng em không tránh kh i những thiếu sót rất mong quý thầy cô b qua và nhắc nhở ch ng em để hoàn thành tốt hơn nữa. Lời cảm ơn cuối c ng đƣợc gởi đến cha mẹ chúng em, những ngƣời đã đƣa ch ng em đến những cơ hội để có thể đi suốt cuộc đời chúng tôi trên thế giới này. TP HCM, ngày 10 tháng 7 năm 2016 Nh m thực hiện Uông Thanh Sơn Nguyễn Mẫn Xuyên v do an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ TÓM TẮT ĐỀ TÀI Robot song song là một cấu trúc gồm nhiều chuỗi động kín với một nhóm các trục và cơ cấu tác động cuối mắc song song nhau.
Do hình thành từ những chuỗi động kín gồm nhiều chuỗi động nối tiếp cùng nối với bệ chấp hành và nền nhƣ vậy sẽ làm tăng độ cứng vững của bệ chấp hành cuối của robot. Ở những dây chuyền tự động, nhƣ các hệ thống gắp đ t, lắp ráp, yêu cầu một hệ thống có thể hoạt động tốc độ nhanh, độ chính xác cao. Robot song song có thể đƣợc sử dụng trong những trƣờng hợp này với hiệu suất cao. Dù có rất nhiều nhà nghiên cứu về loại robot này nhƣng các tài liệu và báo cáo chi tiết về các loại robot song song là không nhiều.
Đề tài này sẽ giới thiệu một loại cấu hình robot song song có 3 bậc tự do áp dụng nhiều vào hoạt động gắp đ t trong dây chuyền sản xuất thực phẩm, đó chính là robot song song dạng Delta. Đề tài sẽ chia thành nhiều chƣơng, phân tích cụ thể về hệ thống robot song song Delta. Ở chƣơng 1 sẽ trình bày tổng quan về robot song song, các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc, mục d. Tiếp theo ở chƣơng 2, đề tài sẽ đề cập đến việc tìm hiểu các bài toán động học, động lực học, từ đó tìm các thông số cho việc tìm động cơ thích hợp.
Ở chƣơng 3 và 4 đề tài sẽ đi sâu phân tích về hệ thống điện, giao diện điều khiển robot. Sau cùng quá trình thực nghiệm trên và kết quả sẽ đƣợc trình bày ở chƣơng 5. vi do an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ ABSTRACT Parallel Robot is a structure of many closed loop mechanism with a set of actuators and shaft end parallel each other. In line automaton products, such as picking system installation, assembly, requires a system can operate faster.
Parallel robot can be used in these cases with high performance. Although there are many studies of this kind of robot, but the materials and detailed reports on the parallel robot is not much. This report will introduce a kind of parallel robot configuration has 3 degrees of freedom apply to activities pick up many put in the food production line, which is parallel robot Delta. This report will be divided into chapters analyze in detail the parallel Delta robot system.
In Chapter 1 presents an overview of parallel robot. Next referring to calculate the kinetic problem, the dynamics, which found the parameters for the search engine at the appropriate chapter 2. Chapters 3 and 4 will introduce the electric system, as well as the motion controller of the robot and trajectory interpolation. Finally, the experimental processes and results of this process will be in chapter 5.
vii do an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. iii LỜI CẢM ƠN .vii CHƢƠNG 1. Sơ lược về sự phát triển của robot song song. Tình hình nghiên cứu.
Tổng quan vấn đề nghiên cứu. Hướng nghiên cứu. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn nghiên cứu. Nhiệm vụ của đề tài.
Giới hạn nghiên cứu của đề tài. Phương pháp nghiên cứu. LẮP GHÉP PHẦN CƠ KHÍ ROBOT. Kết cấu robot.
Phân tích động học, Jacobi và động lực học cho robot cấu hình song song. Động học thuận. Động học nghịch. Chuyển động vi phân (chuyển động Jacobi).
Động lực học. Bản vẽ robot. LẮP GHÉP PHẦN ĐIỆN CHO ROBOT. Các thiết bị điện động lực của hệ thống.
24 viii do an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ 3. Driver và động cơ (Motor). Sơ đồ tổng quát về nguyên l hoạt động của bộ điều khiển. PLC Delta dòng DVP28SV.
BÀI TOÁN QUỸ ĐẠO VÀ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN. Bài toán Quỹ đạo và nội suy. Tổng quan về bài toán quỹ đạo. Bài toán quỹ đạo trong robot song song.
Quỹ đạo với vận tốc đầu và cuối cho trước. Quỹ đạo gắp đặt. Bài toán nội suy. Nội suy đường thẳng (Linear Interpolation).
Nội suy cung tròn (Circular Interpolation). Điều khiển nội suy. Giao diện điều khiển. Kết nối CPU với PLC thông qua cổng COM trên PC.
Điều khiển Manual. Điều khiển Auto. KẾT QUẢ VÀ THỰC NGHIỆM. Các bộ phận và cấu trúc cơ khí.
Các bộ phận và cấu trúc điện – điều khiển. Kiểm tra ở chế độ Manual. 52 ix do an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ a. Tịnh tiến theo đường thẳng.
Di chuyển trên trục Y theo quỹ đạo là đường gấp khúc từ A đến B. Di chuyển theo quỹ đạo là hình vuông khép kín. Di chuyển cung tròn. Điều khiển Auto.
Thu nhận ảnh và nâng cao chất lượng ảnh. Phân đoạn ảnh để phân loại và xác định đối tượng. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
65 Phụ lục 1: Các báo cáo nghiên cứu khoa học về robot song song trong nƣớc. 65 Phụ lục 3: Động Học Nghịch. 71 Phụ lục 4: Động Lực Học Robot. 76 Phụ lục 5: Chuyển động vi phân (chuyển động Jacobi).
81 Phụ lục 6: Cài đặt OpenCV. 1 x do an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.