Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế và Chế Tạo Robot Cáp Planar

• Tác giả: Nguyễn Việt Trung
• Người hướng dẫn: GVC.ThS Tưởng Phước Thọ
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Điện Tử
• Đề tài: Thiết Kế Và Chế Tạo Planar Cable Robot
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM KẾT
• TÓM TẮT ĐỀ TÀI
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Phương pháp nghiên cứu
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Cơ sở lý thuyết và công nghệ
• 2.2. Cơ sở lý thuyết về cơ khí
• 2.3. Cơ sở lý thuyết về điện – điện tử
• 2.4. Cơ sở lý thuyết về lập trình
• 2.5. Cơ sở lý thuyết về nội suy
• 2.5.1. Phương pháp DDA trong nội suy đường thẳng
• 2.5.2. Thuật toán xấp xỉ bậc thang trong nội suy cung tròn
• 2.6. Các nghiên cứu liên quan tới đề tài
• 2.6.1. Các nghiên cứu ngoài nước
• 2.6.2. Các nghiên cứu trong nước
• 3. CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CƠ KHÍ
• 3.2. Mô tả hoạt động
• 3.3. Thiết kế cơ khí
• 3.3.1. Thông số kỹ thuật
• 3.3.2. Khung chính
• 3.3.3. Hệ thống tời
• 3.3.4. Ròng rọc dẫn hướng
• 3.4. Thiết kế và tính toán các cơ cấu
• 3.4.1. Cuộn rulo trữ cáp
• 3.4.3. Bộ dẫn dây
• 3.4.4. Tính toán truyền đai cho cơ cấu trải cáp
• 3.4.5. Kiểm tra độ bền vật liệu
• 3.4.5.2. Tấm đế bộ tời
• 3.4.5.4. Tấm mặt phải
• 3.4.5.5. Tấm mặt trái
• 3.4.5.6. Bộ điều hướng dây
• 3.4.5.7. Cuộn thu dây
• 3.4.5.8. Má đỡ cuộn thu dây
• 4. CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC
• 4.1. Tính toán động học nghịch
• 4.2. Tính toán động học thuận
• 4.3. Giới hạn về định hướng của End-Effector
• 4.4. Vấn đề về phân bố lực của dây cáp
• 4.5. Quy hoạch bậc hai – thuật toán phân bố lực căng dây cáp
• 4.6. Không gian làm việc khả thi
• 4.7. Xác định chiều dài dây cáp tương ứng với lực căng mong muốn
• 4.8. Động học vận tốc
• 4.9. Phương trình động lực học của robot
• 5. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN
• 5.1. Tổng quan về mạng truyền thông Ethernet
• 5.1.1. Ưu điểm và nhược điểm của mạng truyền thông Ethernet
• 5.1.2. Mạng truyền thông EtherCAT
• 5.1.3. Đặc điểm của giao thức EtherCAT
• 5.1.4. Ưu điểm của EtherCAT so với Ethernet
• 5.1.5. Các ứng dụng của EtherCAT trong công nghiệp
• 5.2. Tổng quan về mạng CANopen
• 5.2.1. Frame truyền của CANopen
• 5.2.2. Các cấu hình kết nối
• 5.2.3. Ưu và nhược điểm của CANopen
• 5.3. Thành phần điện tử
• 5.3.1. Động cơ AC Servo
• 5.3.2. Driver Omron G5 R88D-KN
• 5.3.3. Sơ đồ đấu nối dây Drive Servo R88D-KN04H-ECT
• 5.3.4. Sơ đồ kết nối phần cứng thiết bị
• 5.3.6. Vị trí các thiết bị trong tủ điện
• 5.3.7. Mạch động lực của robot
• 5.3.8. Mạch driver nối với động cơ
• 5.4. Chương trình chính
• 5.4.1. Lưu đồ hoạt động của hệ thống
• 5.4.3. Bài toán về vận tốc
• 5.4.4. Bài toán về lực căng
• 5.4.5. Ngôn ngữ bậc cao ST – Structured Text
• 5.4.6. Phần mềm điều khiển
• 5.4.6.1. Cấu trúc của TwinCAT 3
• 5.4.6.2. Giao diện TwinCAT 3
• 5.4.6.3. Giao diện mô phỏng
• 6. CHƯƠNG 6: MÔ PHỎNG, THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH
• 6.1. Quỹ đạo chuyển động theo hình tròn
• 6.2. Quỹ đạo chuyển động nhiều điểm ngẫu nhiên
• 6.2. Thi công mô hình
• 6.2.1. Đo đạc lực căng
• 6.3. Thực nghiệm và nhận xét
• 6.3.1. Chuyển động với các điểm ngẫu nhiên
• 6.3.2. Chuyển động với quỹ đạo tròn
• 6.3.3. Chuyển động với quỹ đạo hình vuông
• 7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN
• 7.1. Liệt kê những nội dung thực hiện
• 7.2. Kết quả đạt được
• 7.4. Các hạn chế và đề xuất giải pháp
• 7.4.2. Đề xuất giải pháp
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC HÌNH ẢNH
• PHỤ LỤC BẢNG
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

I. Tổng Quan Về Thiết Kế và Chế Tạo Robot Cáp Planar

Robot cáp planar là một trong những công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực tự động hóa. Với khả năng hoạt động trong không gian làm việc lớn, robot này mang lại nhiều lợi ích cho các ứng dụng công nghiệp. Việc thiết kế và chế tạo robot cáp planar không chỉ đòi hỏi kiến thức về cơ khí mà còn cần hiểu biết sâu sắc về điện tử và lập trình. Đề tài này sẽ khám phá các khía cạnh quan trọng trong việc phát triển robot cáp planar hiện đại.

1.1. Lịch Sử Phát Triển Robot Cáp Planar

Robot cáp planar đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển từ những năm đầu của công nghệ robot. Sự tiến bộ trong công nghệ cáp và động cơ đã giúp cải thiện hiệu suất và khả năng ứng dụng của robot này.

1.2. Các Ứng Dụng Chính Của Robot Cáp Planar

Robot cáp planar được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sản xuất, y tế và nghiên cứu. Chúng có thể thực hiện các nhiệm vụ phức tạp như cắt, hàn và lắp ráp với độ chính xác cao.

II. Những Thách Thức Trong Thiết Kế Robot Cáp Planar

Mặc dù robot cáp planar mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc thiết kế chúng cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ chính xác, lực căng cáp và khả năng điều khiển là những yếu tố quan trọng cần được xem xét. Việc giải quyết những thách thức này sẽ giúp cải thiện hiệu suất của robot.

2.1. Độ Chính Xác Trong Điều Khiển Robot

Độ chính xác là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong thiết kế robot cáp planar. Việc tính toán và điều chỉnh lực căng cáp là cần thiết để đảm bảo robot hoạt động hiệu quả.

2.2. Lực Căng Cáp và Ảnh Hưởng Đến Hiệu Suất

Lực căng cáp ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng di chuyển và độ bền của robot. Việc phân bố lực căng cáp hợp lý sẽ giúp robot hoạt động ổn định và bền bỉ hơn.

III. Phương Pháp Thiết Kế Robot Cáp Planar Hiện Đại

Để thiết kế một robot cáp planar hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng và các công cụ thiết kế tiên tiến sẽ giúp tối ưu hóa quy trình thiết kế.

3.1. Sử Dụng Phần Mềm Mô Phỏng Trong Thiết Kế

Phần mềm mô phỏng như MATLAB và Solidworks cho phép các kỹ sư kiểm tra và tối ưu hóa thiết kế trước khi chế tạo thực tế. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí.

3.2. Tính Toán Động Học và Động Lực Học

Tính toán động học và động lực học là bước quan trọng trong thiết kế robot cáp planar. Việc này giúp xác định các thông số cần thiết để robot hoạt động hiệu quả.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu và Ứng Dụng Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy robot cáp planar có nhiều ưu điểm như chi phí thấp và khả năng thay đổi cấu hình dễ dàng. Các ứng dụng thực tiễn của robot này đã được thử nghiệm và chứng minh hiệu quả trong nhiều lĩnh vực.

4.1. Mô Hình Thực Nghiệm Robot Cáp Planar

Mô hình thực nghiệm đã được chế tạo và thử nghiệm thành công, cho thấy khả năng hoạt động ổn định và chính xác của robot cáp planar trong các ứng dụng thực tế.

4.2. Ứng Dụng Trong Ngành Công Nghiệp

Robot cáp planar đã được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như chế tạo máy, tự động hóa sản xuất và y tế, mang lại hiệu quả cao trong công việc.

V. Kết Luận và Hướng Phát Triển Tương Lai

Robot cáp planar hiện đại đang mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực tự động hóa. Việc nghiên cứu và phát triển thêm các công nghệ mới sẽ giúp nâng cao hiệu suất và khả năng ứng dụng của robot này trong tương lai.

5.1. Tóm Tắt Các Kết Quả Đạt Được

Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng robot cáp planar có thể hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện khác nhau, với độ chính xác cao và chi phí thấp.

5.2. Định Hướng Phát Triển Công Nghệ Robot

Hướng phát triển tiếp theo sẽ tập trung vào việc cải thiện độ chính xác và khả năng mở rộng của robot cáp planar, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong ngành công nghiệp.