BÁO CÁO HỌC PHẦN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Đề tài Thiết kế sản phẩm cơ điện tử Robot tay máy chuỗi nối tiếp

Thiết kế sản phẩm cơ điện tử “Robot tay máy chuỗi nối tiếp”. BÁO CÁO HỌC PHẦN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Đề tài Thiết kế sản phẩm cơ điện tử Robot tay máy chuỗi nối tiếp

Trang 1

Hà Nội: 2022

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

- -

KHOA CƠ KHÍ

- -

KHOA CƠ KHÍ

- -

KHOA CƠ KHÍ

- -

KHOA CƠ KHÍ

- -

Giảng viên hướng dẫn: ThS Nhữ Quý Thơ

Sinh viên thực hiện : Lê Bùi Ngọc Anh 2019602142

Trần Đức Anh 2019603199 Trương Quốc Hoàng Anh 2019602507 Lớp: Cơ Điện Tử 2-K14

BÁO CÁO

HỌC PHẦN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

Đề tài: Thiết kế sản phẩm cơ điện tử “Robot tay máy

chuỗi nối tiếp”.

ĐỒ ÁN MÔN

ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN

ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐO VÀ XỬ LÍ TÍN HIỆU SỬ DỤNG CẢM BIẾN PHÁT HIỆN LỬA, CẢM BIẾN NHIỆT ĐỂ CẢNH BÁO VÀ CHỮA CHÁY

ĐỒ ÁN MÔN

ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN

Trang 2

PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM

I Thông tin chung

1 Tên lớp: ME6061003 Khóa: K14

2 Tên nhóm: Nhóm 1

Họ và tên thành viên:

Lê Bùi Ngọc Anh MSV: 2019602142

Trần Đức Anh MSV:2019603199

Trương Quốc Hoàng Anh MSV:2019602507

II Nội dung học tập

1 Tên chủ đề: Thiết kế sản phẩm cơ điện tử: Robot tay máy chuỗi nối tiếp

2 Hoạt động của sinh viên

Nội dung 1: Phân tích nhiệm vụ thiết kế

- Thiết lập danh sách yêu cầu

Nội dung 2: Thiết kế sơ bộ

- Xác định các vấn đề cơ bản

- Thiết lập cấu trúc chức năng

- Phát triển cấu trúc làm việc

- Lựa chọn cấu trúc làm việc

Nội dung 3: Thiết kế cụ thể

- Xây dựng các bước thiết kế cụ thể

- Tích hợp hệ thống

- Phác thảo sản phẩm bằng phần mềm CAD và/hoặc bằng bản vẽ phác Áp dụng các công cụ hỗ trợ: Mô hình hóa mô phỏng, CAD, HIL,… để thiết kế sản phẩm

3 Sản phẩm nghiên cứu : Báo cáo thu hoạch bài tập lớn

III Nhiệm vụ học tập

1 Hoàn thành bài tập lớn theo đúng thời gian quy định (từ ngày 16/05/2022 đến ngày 13/06/2022)

2 Báo cáo sản phẩm nghiên cứu theo chủ đề được giao trước hội đồng đánh giá

Trang 3

IV Học liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án

1 Tài liệu học tập: Bài giảng môn học thiết kế hệ thống cơ điện tử và các tài liệu tham khảo

2 Phương tiện, nguyên liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án (nếu có): Máy tính

KHOA/TRUNG TÂM GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ts Nguyễn Anh Tú Ths Nhữ Quý Thơ

Trang 4

PHẦN I: TỔNG QUAN

I.1 Khái niệm về robot tay máy

Đây chính là cỗ máy chuyên phục vụ vào quá trình sản xuất công nghiệp và được vận hành bởi con người Chúng có ưu điểm là thiết kế linh hoạt dễ thao tác với tác dụng hoàn thiện những phần chi tiết nhỏ nhất cho sản phẩm

Cánh tay robot hoạt động rất linh hoạt với cơ chế khớp ngón như bàn tay con người Chính những ưu điểm nổi bật mà những cỗ máy cơ khí này ngày càng được ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau Cỗ máy có thể thay thế bàn tay con người trong việc lắp ráp, sửa chữa hay thay thế các linh phụ kiện nhỏ trong các nhà máy

Theo đó, cơ chế hoạt động là dựa trên những liên kết của bộ điều khiển và khớp nối chuyển động Nhờ đó mà bộ phận điều khiển chủ động truyền hiệu lệnh đến những khối nối để cánh tay chuyển động hoặc chuyển dịch tuyến tính Liên kết này sẽ được thao túng dựa trên nhu cầu sản xuất nhằm tạo thành một chuỗi động

Trang 5

học Trong đó, điểm cuối của chuỗi hành động được gọi là hiệu ứng kết thúc và chúng hoạt động dựa vào việc mô tả bàn tay con người

I.2 Phân loại các dạng cánh tay robot

Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại cánh tay robot khác nhau với đặc điểm riêng Vì thế tùy theo nhu cầu và tính chất công việc mà có thể chọn loại thích hợp nhất dành cho mục đích của mình

Robot giàn: Loại máy này có ba khớp lăng trụ ứng dụng trong việc lắp đặt những linh kiện hay xử lý những công cụ máy

Robot hình trụ: Được ứng dụng trong những hoạt động lắp ráp hay xử lý máy móc công cụ, hàn điểm hay xử lý ở các máy Diecasting Trong cấu tạo, chúng có một trục để tạo nên hệ tọa độ hình trụ

Robot hình cầu: Loại cánh tay robot này được dùng để xử lý những công cụ máy, hàn điểm, hàn khí hoặc hàn hồ quang Khi làm việc chúng thường chuyển động theo trục để tạo một hệ tọa độ cực

Trang 6

SCARA robot: Thiết kế hai khớp quay song song hoạt động trên một mặt phẳng Chúng được ứng dụng trong những hoạt động lắp ráp hay xử lý các chi tiết máy

Robot song song: Loại cánh tay robot này với khối nối lăng trụ, khớp quay Ứng dụng của chúng ở trong nền tảng di động xử lý mô phỏng buồng lái của chuyến bay

Robot nhân tạo: Được mô phỏng theo chuyển động con người, thiết kế bàn tay

và ngón cái chuyển động độc lập với nhau Chính sự linh hoạt mà cho phép chúng tham gia vào việc lắp ráp và xử lý các loại linh kiện điện tử hay công nghệ xe siêu vi

Robot khớp nối: Thường thiết kế với ba khớp quay Đối với những loại máy phổ biến là cánh tay robot 3 bậc, 4 bậc… Theo đó, cấu trúc bao gồm hai nhánh đơn giản đến những hệ thống có 10 hoặc nhiều khớp tương tác hơn

Loại cánh tay robot này trang bị cho những phương tiện gồm động cơ điện để ứng dụng trong những hoạt động lắp rán, hàn hồ quang, hàn khí hay phun sơn Với tính ứng dụng cao vì thế, robot khớp nối được nhiều xí nghiệp sản xuất lớn sử dụng bởi tính hiện đại, năng suất cao với tính linh hoạt

Trang 7

PHẦN II: PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

II.2 Phân tích nhiệm vụ thiết kế

Trước khi bắt đầu phát triển sản phẩm, cần phải làm rõ được nhiệm vụ thiết kế một cách chi tiết Việc phân tích nhiệm vụ thiết kế trải qua các bước cơ bản sau:

II.2.1 Thiết lập danh sách yêu cầu

Thay

đổi

D

Chịu trách nhiệm

D

W

D

W

D

W

D

Hình học:

Số bậc tự do: 3 Kích thước chân đế Ø 130-180 mm Chiều cao tối đa: 360 mm

Độ mở rộng của tay kẹp: 50-55 mm Khoảng cách của tay nắm: 78-98 mm Kích thước sản phẩm có thể gắp : 50-90 mm Bán kính tiếp cận tối đa: 300 mm

Chiều dài dây cáp nối tối đa : 4 m Trọng lượng tối đa bao gồm dây cáp: 12 Kg Phạm vi nhiệt độ vận hành: 0-50°C

Độ ẩm: 85-90% (không ngưng tụ)

Động học:

Chuyển động của khớp 1: khớp quay Chuyển động của khớp 2: khớp tịnh tiến

Trang 8

D

W

D

W

D

Chuyển động của khớp 3: khớp tịnh tiến

Lực:

Công suất tiêu thụ: 400-600 W

Chuyển động quay, tịnh tiến:

- Gắp vật sai số < 0.1 mm

Lực kẹp phôi: 30-50 N

Lực nâng phôi tối đa: 60 N

Năng lượng:

Nguồn điện cấp cho hệ thống: 220V

Điện áp hoạt động của động cơ servo:

4,8V – 7,2V

Nguồn cho bộ điều khiển: 24V

Lắp ráp:

Các linh kiện dễ dàng lắp ráp.

Pin dự trữ dễ lắp và thay thế.

Vật liệu:

Phôi gắp dạng tròn có khối lượng tối đa 2 Kg Modun đàn hồi >400 Mpa.

Độ bền kéo: >500 Mpa.

Đảm bảo chuẩn chống nước IPX2

Dễ tìm kiếm trên thị trường

Tín hiệu:

Thời gian trễ tối đa khi nhận lệnh thao tác: 0.5s Thời gian tối đa khi thực hiện gắp một vật: 2s

Trang 9

D

W

D

W

An toàn và công thái học:

Các kết nối khí nén phải chắc chắn, không gây rò

gỉ khí.

Các thiết bị điện kết nối an toàn có hệ thống báo

sự cố.

Khi di chuyển, tiếng ồn tạo ra không quá 65 dB

Tiến độ:

Thời gian hoàn thành thiết kế: 2 – 4 tuần.

Giá thành:

Mức kinh phí cho phép:

2.000.000 – 5.000.000 VNĐ

II.2.2 Tóm tắt để xác định các vấn đề cơ bản

Giai đoạn 1: Loại bỏ sở thích cá nhân, bỏ qua các yêu cầu không ảnh hưởng trực tiếp đến chức năng và các ràng buộc cần thiết

Hình học

Số bậc tự do: 3

Chiều cao tối đa: 360 mm

Độ mở rộng của tay kẹp: 50-55 mm

Khoảng cách của tay nắm: 78-98 mm

Bán kính tiếp cận tối đa: 300 mm

Chiều dài dây cáp nối tối đa : 4 m

Trọng lượng tối đa bao gồm dây cáp: 12 Kg

Động học:

Công suất tiêu thụ: 400-600 W

Trang 10

Chuyển động của khớp 1: khớp quay

Lực

Chuyển động quay hoặc tịnh tiến gắp vật sai số < 1 mm

Năng lượng:

Điện áp hoạt động của động cơ servo: 4,8V – 7,2V Nguồn cho bộ điều khiển: 24V

Lắp ráp:

Pin dự trữ dễ lắp và thay thế

Vật liệu:

Modun đàn hồi >400 Mpa

Độ bền kéo: >500 Mpa

Tín hiệu:

Thời gian trễ tối đa khi nhận lệnh thao tác: 0.5s

Thời gian tối đa khi thực hiện gắp một vật: 2s

Các kết nối khí nén phải chắc chắn, không gây rò gỉ khí Các thiết bị điện kết nối an toàn có hệ thống báo sự cố

Tiến độ:

Trang 11

Thời gian hoàn thành thiết kế: 2 – 4 tuần.

Giá thành:

Mức kinh phí cho phép: 2.000.000 – 5.000.000 VNĐ

Giai đoạn 2: Chuyển đổi dữ liệu định lượng thành dữ liệu định tính và giảm chúng thành các tuyên bố thiết yếu

Hình học

Động học:

Lực

Năng lượng:

Điện áp hoạt động của động cơ servo: 4,8V – 7,2V

Vật liệu:

Trang 12

Tín hiệu:

Các kết nối khí nén phải chắc chắn, không gây rò gỉ khí

Các thiết bị điện kết nối an toàn có hệ thống báo sự cố

Tiến độ:

Thời gian hoàn thành thiết kế: 2 – 4 tuần

Giá thành:

Giai đoạn 3: Trong mức độ nhất định, khái quát lại kết quả bước trước

Hình học

Góc quay của servo đáy tối đa 180 độ

Động học:

Lực

Trang 13

Năng lượng:

Điện áp hoạt động của động cơ servo: 4,8V – 7,2V

Vật liệu:

Tín hiệu:

Các kết nối khí nén phải chắc chắn, không gây rò gỉ khí

Các thiết bị điện kết nối an toàn có hệ thống báo sự cố

Tiến độ:

Thời gian hoàn thành thiết kế: 2 – 4 tuần

Giá thành:

Giai đoạn 4: Hình thành vấn đề theo các thuật ngữ trung lập về giải pháp

Thiết kế cánh tay robot 3 bậc tự do để gắp vật

Trang 14

II.3 Thiết lập cấu trúc chức năng

a, Chức năng tổng thể

b, Các chức năng con

- Xác định các thông số về trạng thái bản thân robot

- Thực hiện chuyển động cho các khâu của tay máy

- Đọc, xử lý tín hiệu cảm biến và đưa ra lệnh điều khiển tay máy

- Có giao diện người dùng và robot

Tìm kiếm nguyên tắc làm việc:

Trang 15

1 2 3

Chức năng

Giải pháp

Định dạng
Số trang	15
Dung lượng	423,92 KB