Đồ án thiết kế bộ điều khiển cho robot delta tại HCMUTE

• Tác giả: Uông Thanh Sơn
• Người hướng dẫn: ThS. Tưởng Phước Thọ
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Điện Tử
• Đề tài: Lắp Ghép, Thiết Kế Bộ Điều Khiển Robot Song Song Cấu Hình Delta
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM KẾT
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT ĐỀ TÀI
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Sơ lược về sự phát triển của robot song song
• 1.2. Tình hình nghiên cứu
• 1.2.1. Ngoài nước
• 1.3. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
• 1.4. Hướng nghiên cứu
• 1.5. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn nghiên cứu
• 1.5.1. Nhiệm vụ của đề tài
• 1.5.2. Giới hạn nghiên cứu của đề tài
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. LẮP GHÉP PHẦN CƠ KHÍ ROBOT
• 1.7.1. Kết cấu robot
• 1.7.2. Phân tích động học, Jacobi và động lực học cho robot cấu hình song song
• 1.7.2.1. Động học thuận
• 1.7.2.2. Động học nghịch
• 1.7.2.3. Chuyển động vi phân (chuyển động Jacobi)
• 1.7.2.4. Động lực học
• 1.7.3. Bản vẽ robot
• 1.8. LẮP GHÉP PHẦN ĐIỆN CHO ROBOT
• 1.8.1. Các thiết bị điện động lực của hệ thống
• 1.8.2. Driver và động cơ (Motor)
• 1.8.3. Sơ đồ tổng quát về nguyên l hoạt động của bộ điều khiển
• 1.8.4. PLC Delta dòng DVP28SV
• 1.9. BÀI TOÁN QUỸ ĐẠO VÀ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN
• 1.9.1. Bài toán Quỹ đạo và nội suy
• 1.9.2. Tổng quan về bài toán quỹ đạo
• 1.9.3. Bài toán quỹ đạo trong robot song song
• 1.9.4. Quỹ đạo với vận tốc đầu và cuối cho trước
• 1.9.5. Quỹ đạo gắp đặt
• 1.9.6. Bài toán nội suy
• 1.9.6.1. Nội suy đường thẳng (Linear Interpolation)
• 1.9.6.2. Nội suy cung tròn (Circular Interpolation)
• 1.9.7. Điều khiển nội suy
• 1.9.8. Giao diện điều khiển
• 1.9.8.1. Kết nối CPU với PLC thông qua cổng COM trên PC
• 1.9.8.2. Điều khiển Manual
• 1.9.8.3. Điều khiển Auto
• 1.10. KẾT QUẢ VÀ THỰC NGHIỆM
• 1.10.1. Các bộ phận và cấu trúc cơ khí
• 1.10.2. Các bộ phận và cấu trúc điện – điều khiển
• 1.10.3. Kiểm tra ở chế độ Manual
• 1.10.3.1. Tịnh tiến theo đường thẳng
• 1.10.3.2. Di chuyển trên trục Y theo quỹ đạo là đường gấp khúc từ A đến B
• 1.10.3.3. Di chuyển theo quỹ đạo là hình vuông khép kín
• 1.10.3.4. Di chuyển cung tròn
• 1.10.4. Điều khiển Auto
• 1.10.5. Thu nhận ảnh và nâng cao chất lượng ảnh
• 1.10.6. Phân đoạn ảnh để phân loại và xác định đối tượng
• 1.11. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Phụ lục 1: Các báo cáo nghiên cứu khoa học về robot song song trong nước
• Phụ lục 3: Động Học Nghịch
• Phụ lục 4: Động Lực Học Robot
• Phụ lục 5: Chuyển động vi phân (chuyển động Jacobi)
• Phụ lục 6: Cài đặt OpenCV

I. Thiết kế Robot Delta tại HCMUTE Tổng quan

Đồ án tốt nghiệp "Lắp ghép, thiết kế bộ điều khiển robot song song cấu hình Delta" tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh (HCMUTE) tập trung vào thiết kế robot delta, một loại robot song song có ba bậc tự do. Đồ án này bao gồm việc lắp ghép, thiết kế bộ điều khiển robot và phần mềm điều khiển robot. Các sinh viên đã sử dụng PLC Delta dòng DVP28SV, driver servo Mitsubishi MR-J2S-40A, và AC servo HC-MF. Thiết kế cơ khí robot delta đã được sửa chữa. Nghiên cứu robot delta này đóng góp vào ngành cơ khí chế tạo máy HCMUTE. Các mục tiêu bao gồm mục đích nghiên cứu robot delta, và ứng dụng robot delta trong tự động hóa.

1.1. Khái quát về Robot Song Song và Robot Delta

Đồ án đề cập đến robot song song, đặc biệt là robot delta. Robot delta nổi bật với cấu trúc song song, tạo độ cứng vững cao, phù hợp với các ứng dụng cần tốc độ và độ chính xác. Đồ án nhấn mạnh cấu hình robot delta với ba bậc tự do tịnh tiến. Kiến trúc robot delta được phân tích chi tiết, bao gồm cơ cấu robot delta và cơ chế hoạt động robot delta. Các tài liệu tham khảo về nghiên cứu robot delta trong và ngoài nước được trình bày. Mục tiêu nghiên cứu robot delta hướng đến việc thiết kế và chế tạo một hệ thống robot hoàn chỉnh, bao gồm phần cơ khí và phần điều khiển. Ứng dụng robot delta được đề cập, tập trung vào các ứng dụng tự động hoá, cụ thể là gắp đặt trong dây chuyền sản xuất thực phẩm. Giải thuật điều khiển robot được đề cập trong phần mềm.

1.2. Thiết kế Bộ Điều khiển Robot Delta

Phần trọng tâm của đồ án là thiết kế bộ điều khiển robot delta. Sinh viên đã lựa chọn PLC điều khiển robot delta (DVP28SV) làm bộ điều khiển trung tâm. Phần mềm điều khiển robot được phát triển dựa trên Visual Studio 2008 và OpenCV 2.1. Giao diện điều khiển robot được thiết kế để điều khiển robot bằng cả chế độ thủ công (Manual) và tự động (Auto). Điều khiển robot delta bao gồm việc lập trình các quỹ đạo robot delta, như đường thẳng, đường gấp khúc, hình vuông, và cung tròn. Lập trình robot delta sử dụng các thuật toán nội suy (linear và circular interpolation). Hệ thống điều khiển robot tích hợp khả năng xử lý ảnh, cho phép robot tự động định vị và gắp đặt đối tượng. Việc mở rộng ứng dụng robot delta được đề cập đến, mở ra hướng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác.

1.3. Thực nghiệm và Kết quả

Đồ án trình bày kết quả thực tế ảo robot delta và thử nghiệm robot delta. Các bài kiểm tra về quỹ đạo robot delta (đường thẳng, gấp khúc, hình vuông, cung tròn) được thực hiện ở chế độ Manual và Auto. Kết quả thử nghiệm robot delta cho thấy độ chính xác và tốc độ hoạt động của robot. Thực tiễn ảo robot delta giúp mô phỏng và tối ưu hóa hệ thống trước khi chế tạo thực tế. Mô phỏng robot delta giúp tiết kiệm thời gian và chi phí. An toàn robot delta cũng được xem xét trong quá trình thiết kế. Chi phí thiết kế robot delta được đánh giá, bao gồm phần cứng và phần mềm. In 3D robot delta có thể là một hướng phát triển trong tương lai. Ứng dụng của robot delta trong thực tế được chứng minh qua các kết quả thí nghiệm.