CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU: Nêu lý do chọn đề tài “Thiết kế và điều khiển robot hàn di động hai bánh xe”, ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài, mục tiêu nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài, kết cấu báo cáo và phân định nội dung của vấn đề nghiên cứu. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI: Giới thiệu các vấn đề liên quan về đề tài, các nghiên cứu, sản phẩm đã được đưa ra thị trường, từ đó đúc kết ra các phương pháp, kết cấu thường được sử dụng và chọn ra kết cấu hợp lý cho đề tài (kết cấu sử dụng di động bằng bánh xe và có cơ cấu cần hàn đơn giản bên trên) CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT: Đưa ra các lý thuyết về các vấn đề nghiên cứu. Trong đó bao gồm lý thuyết về giao thức truyền thông sử dụng trong đề tài (TCP/IP, I2C, .), các thuật toán xử lý hình ảnh (làm mịn, phát hiện cạnh, biến đổi phối cảnh, .), phương pháp điều khiển động cơ DC. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG: Thiết kế phần cứng robot bao gồm thiết kế cơ khí (chọn động cơ, thiết kế hộp giảm tốc) và thiết kế mạch điện bao gồm thiết kế mạch nguồn, mạch điều khiển, mạch công suất và mạch tương tác với người dùng.
CHƯƠNG 5: MÔ HÌNH HÓA VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN: Thực hiện mô hình hóa cho robot, tính toán động học, xây dựng thuật toán điều khiển cho động cơ chạy đúng với vận tốc thiết lập và điều khiển hệ thống cho robot bám điểm hàn. 3 CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ – KẾT LUẬN – ĐỊNH HƯỚNG: Thực hiện chế tạo mô hình tượng trưng cho sản phẩm về mặt cơ khí, gia công mạch điện điều khiển, kiểm nghiệm lại kết quả và đúc kết quá trình làm đồ án (nêu ra các ưu điểm, hạn chế của dự án và đưa ra hướng phát triển cho các nghiên cứu sau này). 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 2. Giới thiệu đề tài Robot hàn di động hai bánh xe là một robot được lấy ý tưởng robot tự hành hay còn được biết đến với cái tên mobile robot, có khả năng di chuyển và vận hành một cách tự động để thực hiện các công việc được yêu cầu tùy mục đích, kết hợp robot tay máy để thực hiện mục đích hàn liên kết.
Đã có nhiều robot hàn được phát triển và sản xuất để đáp ứng yêu cầu như: Robot hàn 6 trục Crobop, Robot hàn ống,. Trong các robot hàn đó, thì các robot có tính di động cao với khả năng hàn vận tốc ổn định và đường hàn dài sẽ rất phù hợp với các yêu cầu hàn theo đường mà các tay máy sẽ không phù hợp. Ở đề tài này, robot hướng đến việc có tự động hàn theo một đường đã biết trước trong môi trường làm việc không quá lớn, vậy nên cần có sự nhỏ gọn, nhưng phải đủ sự ổn định để có thể hàn. Một số robot hàn đã được nghiên cứu và phát triển Robot hàn 6 trục Crobop: Robot hàn MIG khoảng cách giữa hai tay cần là 1.
Được thiết kế có độ gọn cao và có thể lắp đặt một cách linh hoạt, với không gian làm việc lớn, tốc độ hoạt động nhanh và độ chính xác định vị cao là ±0,08mm, máy phù hợp với nhiều ứng dụng hàn khác nhau. Bảng dừng khẩn cấp được đặt an toàn, độc lập với hệ thống điều khiển và sử dụng mạch rơle an toàn để cung cấp dừng khẩn cấp hai mạch giúp đảm bảo độ tin cậy của dừng khẩn cấp, thân robot được sử dụng một loại cáp đặc biệt có độ linh hoạt cao. Robot hàn 6 trục Crobop Robot hàn di động MWR-350™ : Robot hàn di động MWR-350™ của Servo-Robot là một giải pháp tiên tiến trong lĩnh vực hàn tự động, được thiết kế để mang lại hiệu quả và linh hoạt tối đa. Với khả năng di chuyển tự do nhờ hệ thống bánh xe đa hướng và các cảm biến tiên tiến, MWR-350™ có thể không cần lắp đặt thanh ray cố định, giúp giảm thiểu chi phí và thời gian cài đặt, nhưng trong những điều kiện cụ thể việc sử dụng thanh ray có thể giúp ổn định và hướng dẫn robot di chuyển chính xác hơn.
Robot này có thể thực hiện các mối hàn với độ chính xác cao, tự động điều chỉnh lộ trình và tránh chướng ngại vật, lý tưởng cho nhiều 5 ứng dụng trong các ngành công nghiệp như ô tô, đóng tàu, và xây dựng. Khả năng lập trình dễ dàng và vận hành tự động hoàn toàn của MWR-350™ không chỉ nâng cao năng suất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng đều, đáng tin cậy. Robot hàn di động MWR-350™ Rùa hàn MIG là một thiết bị hàn tự động được thiết kế để nâng cao hiệu quả và chất lượng trong các quá trình hàn công nghiệp. Được trang bị cơ chế di chuyển tự động, rùa hàn MIG có khả năng di chuyển chính xác và đều đặn dọc theo đường hàn đã được lập trình trước.
Điều này giúp tạo ra các mối hàn đồng đều, giảm thiểu sai sót và tối ưu hóa thời gian làm việc. Hệ thống điều khiển tiên tiến của rùa hàn MIG cho phép lập trình và điều chỉnh các thông số hàn một cách dễ dàng, phù hợp với nhiều loại vật liệu và yêu cầu khác nhau. Tính tự động và khả năng di chuyển linh hoạt của rùa hàn MIG không chỉ giảm bớt sức lao động mà còn nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, làm cho nó trở thành lựa chọn hàng đầu trong ngành cơ khí và gia công kim loại. Rùa hàn MIG 6 2.
Kết luận về một số cơ cấu Trong các robot trên có thể thấy rằng, các robot hàn di động đều thường đi với một số kết cấu chung nhất định, trong đó, có thể kể đến như: Cơ cấu tay máy 5 bậc tự do trở lên: Cơ cấu này có ưu điểm là có thể hàn được nhiều tư thế khác nhau nên có thể hàn được nhiều góc hàn rất khó, không gian làm việc mở rộng ra cả 3 chiều. Tuy nhiên nhược điểm là, thiết kế robot to, nặng, khá chiếm diện tích, và không thể di chuyển được. Được ứng dụng trong hàn chi tiết. Cơ cấu hàn với bánh xe: Cơ cầu này có ưu điểm là thường cả robot sẽ đi theo đường hàn nên dẫn đến khả năng hoạt động sẽ linh hoạt và dài hơn.
Bên cạnh đó, với một số mẫu thiết kế, robot này thường có thiết kế khá nhỏ gọn. Tuy nhiên lại có nhược điểm là không thể hàn được nhiều tư thế nên nhiều góc chết không hàn được. Thích hợp hàn các đường hàn dài. Cơ cấu tay máy kết hợp khả năng di động: Đây có thể coi là cơ cấu hoàn hảo nhất hiện nay, khi kết hợp hai cơ cấu trên lại để loại bỏ những khuyết điểm cho nhau.
Và cơ cấu này mở ra nhiều hướng hoạt động, thiết kế cho robot. Việc thực hiện ý tưởng sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, có thể là di động đến không gian làm việc cần thực hiện, bắt đầu hàn bằng tay máy rồi lại tiếp tục đi đến vị trí tiếp theo, hoặc cũng có thể có trường hợp cả 2 khâu sẽ cùng hoạt động và sẽ ảnh hưởng lẫn nhau. Nhưng trường hợp sau sẽ yêu cầu một khả năng xử lý thuật toán cao cấp và phức tạp hơn rất nhiều. Trong đề tài này, với những giới hạn chủ quan và khách quan và mức độ đề tài, nhóm sẽ sử dụng cơ cấu hàn với bánh xe kết hợp với cánh tay hàn đơn giản.
Các Phương Pháp Hàn Hiện Nay: Phân Tích và So Sánh 3. Giới thiệu về các phương pháp hàn Trong lĩnh vực gia công kim loại, hàn là một kỹ thuật quan trọng và được ứng dụng rộng rãi. Hiện nay, có hai phương pháp hàn chủ yếu là hàn điện cực nóng chảy và hàn điện cực không nóng chảy. Mỗi phương pháp này có đặc điểm và ứng dụng khác nhau, ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu quả của quá trình hàn.
Hàn điện cực nóng chảy và hàn điện cực không nóng chảy Hàn điện cực nóng chảy là phương pháp trong đó điện cực đồng thời đóng vai trò là nguồn cung cấp kim loại cho mối hàn. Khi điện cực nóng chảy, nó tạo thành một bể hàn lỏng, sau đó kết hợp với kim loại nền để hình thành mối hàn. Điện cực nóng chảy này thường là que hàn hoặc dây hàn, và lượng nhiệt sinh ra đủ để làm nóng chảy cả điện cực và kim loại nền. Ngược lại, hàn điện cực không nóng chảy sử dụng một điện cực không bị tiêu hao trong quá trình hàn, do đó không cung cấp kim loại cho mối hàn.
Trong phương pháp này, cần phải bổ sung thêm một que hàn hoặc dây hàn để cung cấp vật liệu hàn. Lượng nhiệt sinh ra từ điện cực thường chỉ đủ để làm nóng chảy que hàn mà không làm nóng chảy kim loại nền. Các loại hàn phổ biến dựa trên nguyên lý sinh nhiệt Dựa trên nguyên lý sinh nhiệt, các phương pháp hàn có thể được chia thành nhiều loại khác nhau, mỗi loại có đặc điểm và ứng dụng riêng biệt: Hàn que (Shielded Metal Arc Welding - SMAW): Phương pháp này sử dụng que hàn có lõi kim loại và vỏ bọc thuốc hàn. Khi hàn, hồ quang điện giữa que hàn và kim loại nền tạo ra nhiệt độ cao, làm nóng chảy que hàn và kim loại nền để hình thành mối hàn.
Vỏ bọc thuốc hàn bảo vệ mối hàn khỏi oxy hóa và nhiễm bẩn từ không khí. Hàn TIG (Tungsten Inert Gas Welding): Đây là phương pháp hàn sử dụng điện cực không nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ, thường là khí argon hoặc helium. Điện cực tungsten chịu được nhiệt độ cao và không bị tiêu hao, cung cấp nhiệt độ để làm nóng chảy que hàn hoặc dây hàn bổ sung và kim loại nền. Môi trường khí bảo vệ giúp ngăn chặn sự oxy hóa của mối hàn.
Hàn MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas Welding): Phương pháp này sử dụng dây hàn nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ. Trong hàn MIG, khí bảo vệ là khí trơ (thường là argon) để tránh phản ứng hóa học với mối hàn. Trong hàn MAG, khí bảo vệ có thể là hỗn hợp khí bao gồm các thành phần hoạt tính như CO₂, giúp tăng tốc quá trình hàn và cải thiện chất lượng mối hàn. 8 Hàn plasma (Plasma Arc Welding): Đây là phương pháp sử dụng tia plasma để tạo ra nguồn nhiệt cao, đủ để làm nóng chảy kim loại nền và que hàn bổ sung.
Tia plasma là một dòng khí ion hóa có nhiệt độ rất cao, giúp tạo ra mối hàn chắc chắn và đồng đều.