Đặt vấn đề: Thiết kế tay máy robot để gắp táo và đưa đến vị trí quy định. Mô tả vấn đề: Trong quy trình sản xuất và đóng gói táo, việc gắp và đưa táo đến vị trí quy định là một công đoạn quan trọng. Quá trình này đòi hỏi tay máy robot phải có khả năng chính xác và nhẹ nhàng để gắp và vận chuyển táo một cách an toàn và hiệu quả. Đồng thời, tay máy robot cần có khả năng định vị và đưa táo đến vị trí quy định trong quy trình đóng gói.
Vấn đề cần giải quyết: Vấn đề cần giải quyết là thiết kế một tay máy robot đáng tin cậy để gắp táo và đưa chúng đến vị trí quy định trong quy trình đóng gói. Cần tìm ra một cấu trúc và hệ thống điều khiển cho tay máy robot sao cho nó có thể: 1. Gắp táo: Tay máy robot cần có khả năng gắp táo một cách chính xác và nhẹ nhàng để tránh làm hỏng sản phẩm. Có thể sử dụng các công nghệ cảm biến hình dạng và lực để xác định vị trí và độ bám chắc chắn khi gắp táo.
9 Faculty of Mechanical Engineering and Mechatronics 2. Vận chuyển táo: Tay máy robot cần có khả năng vận chuyển táo từ nguồn cung cấp đến vị trí quy định một cách chính xác và nhẹ nhàng để tránh tổn hại táo. Điều này có thể đòi hỏi sử dụng các hệ thống truyền động và cảm biến vận tốc để điều khiển tốc độ và độ chính xác của việc vận chuyển. Định vị và đưa đến vị trí quy định: Tay máy robot cần có khả năng định vị và đưa táo đến vị trí quy định trong quy trình đóng gói.
Có thể sử dụng hệ thống định vị và điều khiển chính xác để đảm bảo táo được đặt đúng vị trí trong hộp hoặc băng chuyền. Đảm bảo an toàn: Tay máy robot cần được thiết kế với các biện pháp an toàn như cảm biến va chạm để tránh va chạm với con người hoặc các vật thể khác trong quá trình làm việc. Dễ dàng tích hợp và vận hành: Tay máy robot cần được thiết kế để dễ dàng tích hợp vào hệ thống sản xuất hiện có và có thể được điều khiển và vận hành một cách dễ dàng. Vấn đề này có thể được giải quyết bằng cách nghiên cứu và áp dụng các công nghệ tiên tiến như học máy, thị giác máy tính, hệ thống điều khiển linh hoạt và kỹ thuật định vị.
Cần đảm bảo rằng tay máy robot có độ nhạy cảm và độ chính xác cao để đáp ứng yêu cầu đặt táo vào vị trí quy định một cách chính xác và nhất quán.2 Xác định vấn đề Đối với một công việc như xếp hoa quả trên băng chuyền, việc thực hiện công việc này liên tục trong một khoảng thời gian dài có thể gây ra sự mệt mỏi và nhàm chán đối với nhân viên. Ngoài ra, việc làm việc liên tục trong một môi trường đầy nguy hiểm có thể dẫn đến các tai nạn lao động nghiêm trọng. Vì vậy, việc tìm giải pháp cho các công việc nhàm chán và nguy hiểm như vậy là vô cùng quan trọng.Vấn đề quan trọng nhất là phải tạo ra các hệ thống máy móc để thay thế hoàn toàn con người. 10 Faculty of Mechanical Engineering and Mechatronics 2.
Khảo sát thông tin 2.1 Giải pháp/sản phẩm đang có trên thị trường Để giải quyết những vấn đề này, nhiều nhà sản xuất và kỹ sư đã nghiên cứu và phát triển các giải pháp tự động hóa để thay thế con người trong công việc xếp hoa quả trên băng chuyền. Thay vì phải có nhân viên đứng và làm việc trong một thời gian dài, các thiết bị tự động hóa có thể thực hiện công việc này một cách nhanh chóng và chính xác hơn. Các máy móc này có thể được lắp đặt trên băng chuyền để giúp xếp hoa quả vào thùng một cách chính xác và nhanh hơn. Điều này không chỉ giảm bớt sự nhàm chán và mệt mỏi cho nhân viên, mà còn tăng hiệu suất sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Bên cạnh đó, việc sử dụng các thiết bị tự động hóa còn giảm thiểu nguy cơ tai nạn lao động. Với các cảm biến và hệ thống an toàn được tích hợp trong thiết bị, các tai nạn có thể được tránh được hoặc giảm thiểu đáng kể. Điều này cũng giúp tăng cường sự an toàn và bảo vệ cho nhân viên trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên, việc áp dụng các cơ cấu tự động đòi hỏi một số chi phí đầu tư ban đầu để mua thiết bị và đào tạo nhân viên sử dụng.
Ngoài ra, cần có sự nghiên cứu và thiết kế kỹ lưỡng để đảm bảo thiết bị hoạt động tốt và đáp ứng được yêu cầu của công việc. Đồng thời, việc thay thế con người bằng máy móc cũng có thể gây tác động đến việc tạo ra việc làm cho người lao động, đặc biệt là đối với những người làm công việc xếp hoa quả trên băng chuyền.2 Tư liệu khoa học Theo thống kê, năm 2022 trên cả nước có hơn 7700 vụ tai nạn lao động liên quan đến sản xuất [1]. Con số này bao gồm cả khu vực có quan hệ lao động và khu vực người lao động làm việc không theo hợp đồng lao động. Cụ thể, số vụ tai nạn lao động chết người là 720 vụ, giảm 29 vụ tương ứng 3,87% so năm 2021.
Số người chết vì tai nạn lao động là 754 người, giảm 32 người. Tuy nhiên, số người bị thương nặng do tai nạn lao động lại tăng 162 người, lên tới 1.647 người, tăng 10,9% so năm 2021. Thiệt hại do tai nạn lao động gây ra là 14000 tỉ đồng [2] Theo Tổ chức Lao động Quốc tế (ILO), mỗi năm trên toàn thế giới có khoảng 2,78 triệu người chết hoặc bị thương tích nặng do tai nạn lao động. Trong số đó, khoảng 340 triệu trường hợp tai nạn lao động dẫn đến nghỉ làm việc ít nhất 4 ngày hoặc nhiều hơn.[3] Tính đến năm 2020, ILO cho biết chi phí tai nạn lao động trên toàn thế giới đạt khoảng 3,94% GDP thế giới, tương đương với 7,5 nghìn tỷ USD.
Số tiền này bao gồm các chi phí liên quan đến chi phí y tế, bảo hiểm, phục hồi và thất thu năng suất của người lao động.[4] 11 Faculty of Mechanical Engineering and Mechatronics 3.1 Mục tiêu tổng quát Phân tích điều kiện làm việc của robot. Nghiên cứu các bài toán cơ học và điều khiển robot. Nghiên cứu hệ thống điều khiển (giới hạn driver động cơ,encoder). Thiết kế giao diện điều khiển trên matlab.
Viết chương trình điều khiển robot và xây dựng giao diện điều khiển trên matlab. Chế tạo và tích hợp hệ thống(dành cho đồ án tốt nghiệp ).2 Mục tiêu chi tiết Tính toán và thiết kế tay máy robot SCARA trong hệ thống Picking - Packing cho dây chuyền xếp hoa quả. Áp dụng kiến thức đã được học vào môn học đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử. Thiết kế và mô phỏng hoạt động robot SCARA 3 bậc tự do.
Áp dụng kiến thức khoa học kỹ thuật cơ bản để phân tích, thiết kế hệ thống cơ điện tử. Thực hiện được quy trình tính toán, thiết kế, mô phỏng và điều khiển các hệ cơ điện tử. Áp dụng kiến thức khoa học kỹ thuật cơ bản để thiết lập, phân tích và tính toán hệ thống cơ điện tử. Vận dụng kiến thức cơ sở ngành để xây dựng hệ điều khiển và cơ khí cho hệ thống cơ điện tử.
Phân tích kết quả tính toán, mô phỏng, điều khiển và đo lường hệ thống cơ điện tử Thực hiện được quy trình thiết lập bài toán thiết kế hệ thống cơ điện tử Tham gia tích cực vào hoạt động của nhóm thực hiện đồ án và thể hiện đóng góp của cá nhân trong quá trình thực hiện đồ án môn học Xây dựng quy trình triển khai thiết kế, chế tạo hệ thống cơ điện tử phù hợp với yêu cầu đồ án 12 Faculty of Mechanical Engineering and Mechatronics 4. Giải pháp đề xuất 4.1 Mô tả giải pháp/thiết kế Sử dụng tay máy thay thế con người là một giải pháp tiên tiến để giảm thiểu tình trạng sử dụng lao động trong môi trường độc hại. Một giải pháp được nhóm đưa ra là sử dụng tay may robot kết hợp với các hệ thống băng chuyền tạo thành một hệ thống săp xếp tự động từ đó giải quyết cong việc mà không cần sự can thiệp của con người. Giải pháp được nhóm đưa ra là thiết kế một hệ thống gồm 2 băng chuyền kết hợp với một tay máy robot scara .Nhiệm vụ của băng chuyền 1 là vận chuển sản phẩm từ thùng chứa đến tay máy theo một hàng được sắp xếp ,nhiệm vụ băng chuền 2 là vận chuyển hộp đóng gói đến vị trí đặt và đưa đến máy đóng gói ,Nhiệm vụ của tay máy Scara là khi có tín hiệu có sản phẩm và hộp thì thực hiện gắp sản phẩm từ từ băng chuyền 1 và sắp xếp vào 6 vị trí của hộp.1 Sơ đồ khối Dưới đây là sơ đồ khối đơn giản mô tả các thành phần cơ bản của một cánh tay robot 3 bậc tự do hộ trợ gắp táo vào đúng vị trí quy định: Hình 1: Sơ đồ khối thành phần cánh tay robot 13 Faculty of Mechanical Engineering and Mechatronics Giải thích sơ đồ khối: - Robotic Arm: Đây là phần chính của cánh tay robot, bao gồm các khớp và liên kết giữa chúng để tạo ra 3 bậc tự do.
Nó điều khiển chuyển động của cánh tay và định vị vị trí của nó trong không gian 3D. - Gripper: Đây là phần chịu trách nhiệm gắp táo. Nó có thể là một cơ cấu kẹp hoặc công cụ đặc biệt được thiết kế để nắm chặt táo một cách an toàn và đồng thời duy trì độ nhạy cảm. - Actuators: Đây là các bộ truyền động hoặc động cơ điều khiển chuyển động của cánh tay robot.
Chúng cung cấp sức mạnh và động lực cho cánh tay robot di chuyển và thực hiện các hành động như gắp và đặt. - Controllers: Đây là các bộ điều khiển và vi xử lý màu sắc hướng dẫn hoạt động của cánh tay robot. Chúng có thể bao gồm các vi xử lý nhúng hoặc máy tính để điều khiển chính xác chuyển động và hành vi của cánh tay robot dựa trên các tín hiệu từ cảm biến và lệnh điều khiển. Mô hình phác thảo hệ thống xếp hoa quả Hình 2: Hệ thống xếp quả 14 Faculty of Mechanical Engineering and Mechatronics 4.2 Mô tả chức năng Giải thích mô hình hệ thống: - Supply Source: Đây là nguồn cung cấp hoa quả, có thể là một hệ thống chuyền tải hoặc một vị trí cố định chứa các loại hoa quả cần xếp gói.