thiết kế và chế tạo mô hình ROBOT hàn 3 bậc tự do điều khiển bằng PLC

Cấu trúc đồ ánChương 1: Giới thiệu chung Chương 1: Giới thiệu chung Chương 2: Tổng quan về robot hàn Chương 3: Xây dựng mô hình robot hàn 3 bậc tự do Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển và

08-2009

TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT HƯNG YÊN

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ -o0o -

TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT HƯNG YÊN

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ -o0o -

Cấu trúc đồ án

Chương 1: Giới thiệu chung

Chương 1: Giới thiệu chung

Chương 2: Tổng quan về robot hàn

Chương 3: Xây dựng mô hình robot hàn 3

bậc tự do Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển và lựa chọn

động cơ Chương 5: Lập trình điều khiển robot

Chương 6: Kết quả và thảo luận

Chương 7: Kết luận và kiến nghị

Chương 1: Giới thiệu chung

1.1 Mục tiêu nghiên cứu

1.2 Phạm vi nghiên cứu

1.3 Phương pháp và phương tiện nghiên cứu

Chương 1: Giới thiệu chung

1.1 Mục tiêu nghiên cứu

 Nghiên cứu robot hàn và các ứng dụng

 Thiết kế, chế tạo mô hình cơ khí robot 3 bậc tự do

 Thiết kế mạch điều khiển cho robot

 Lập trình điều khiển cho robot

Chương 1: Giới thiệu chung

Sách tham khảo, tài liệu mạng, modul PLC, phần mềm…

 Chế tạo và điều khiển 3 khớp của cánh tay robot hàn, không

có cơ cấu mỏ hàn.

 Phương pháp:

Tham khảo tài liệu, thực nghiệm

 Phương tiện:

Sách tham khảo, tài liệu mạng, modul PLC, phần mềm…

1.3 Phương pháp và phương tiện nghiên cứu

Chương 2: T ổng quan về robot hàn 2.1 Hệ thống điều khiển robot

2.2 Công nghệ hàn điểm, hàn đường 2.3 Các nghiên cứu về robot hàn

Chương 2: T ổng quan về robot hàn

2.1 Hệ thống điều khiển robot

Tạo quỹ đạo chuyển động

Vị trí khớp Tín hiệu ĐK khớp

Quỹ đạo đặt khớp Quỹ đạo tay

) (q 1

) (q 2

) (q đn

) (u1

) (u2

) (u n

) (q1

) (q2

) (q n

)

,

,

(x đ y đ z đ

2.2 Công nghệ hàn điểm, hàn đường

Chương 2: Tổng quan về robot hàn

Hình 2.1: Robot hàn điểm trong

nhà máy sản xuất xe hơi

Hình 2.2: Hệ thống robot hàn đường của hãng FANUC

Chương 2: Tổng quan về robot hàn

2.3 Các nghiên cứu về robot hàn

Hình 2.3: Robot hàn VR006AL

của hãng Panasonic (Nhật)

Hình 2.4: Robot hàn của Việt

Nam

Chương 3: Xây dựng mô hình cánh tay robot

hàn 3 bậc tự do

Chương 3: Xây dựng mô hình cánh tay robot

Chương 3: Xây dựng mô hình cánh tay robot

Chương 3: Xây dựng mô hình cánh tay robot

25 25

25 25 0

3 3

2 3

2

2 3

2 3

2 1

2 3

2 3

2 1

1 1

3 2 3

2

3 2 3

2 1

3 2 3

2 1

3 2 3

2

3 2 3

2 1

3 2 3

2 1

C C

S p

S S

C C

S S p

C S

S C

C C p

a

C a

S a

C C S

S s

C C S

S S

s

C S S

C C

s

S C C

S n

S C C

S S n

S S C

C C n





)

2

z

y x

a

a s a a arctg  





) )

.

(

)

.

( (

2 1

1 2

2 1

1 2 3

z y

x

z y

x

n S n S n C C

n C n S n C S arctg

Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển và lựa chọn

4.2.3 Ưu và nhược điểm

4.3 Thiết kế và thi công mạch

4.4 Sơ đồ ghép nối hệ thống điều khiển

Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển và lựa chọn

động cơ

4.1 Lý do sử dụng PLC cho đề tài

 Hệ thống điều khiển dùng PLC có nhiều ưu điểm

 Công suất tiêu thụ thấp

 Độ tin cậy cao

Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển và lựa chọn

động cơ

4.2.1 Cấu tạo:

 Gồm có 2 phần chính: rôto (động) bao gồm nhiều răng

cách đều tạo thành các cặp N – P xen kẽ nhau, Stato (tĩnh) bao gồm các cuộn dây pha có vai trò như nhau

 Là tổng hợp của 2 loại động cơ: động cơ 1 chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ.

4.2.1 Cấu tạo:

 Gồm có 2 phần chính: rôto (động) bao gồm nhiều răng

cách đều tạo thành các cặp N – P xen kẽ nhau, Stato (tĩnh) bao gồm các cuộn dây pha có vai trò như nhau

 Là tổng hợp của 2 loại động cơ: động cơ 1 chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ.

4.2

4.2 Động cơ bước 4.2 Động cơ bước

Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển và lựa chọn

động cơ

4.2.2 Nguyên lý hoạt động:

 Hoạt động trên nguyên tắc dịch bước khi cấp xung điều khiển vào các cuộn dây stato theo một thứ tự và một tần số nhất định.

 Vị trí của rôto phụ thuộc vào phương pháp cấp điện cho các cuộn dây.

 Tốc độ của động cơ phụ thuộc vào tần số cấp xung.

 Chiều quay của động cơ phụ thuộc vào thứ tự cấp xung.

Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển và lựa chọn

Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển và lựa chọn

động cơ

4.3 Thiết kế và thi công mạch 4.3 Thiết kế và thi công mạch

Hình 4.1 Mạch tạo xung

Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển và lựa chọn

động cơ

4.3 Thiết kế và thi công mạch 4.3 Thiết kế và thi công mạch

Hình 4.2 Mạch driver

Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển và lựa chọn

Chương 5: Lập trình điều khiển robot

5.1 Lưu đồ thuật toán

5.2 Tính toán góc quay các khớp và thời gian cấp xung cho động cơ

Chương 5: Lập trình điều khiển robot

5.1 Lưu đồ thuật toán

BEGIN

TRẠNG THÁI BAN ĐẦU?

HÀN ĐƯỜNG FA, AC, CD, DF HÀN ĐƯỜNG FA, AC, CD, DF

STOP

DỪNG CHƯƠNG TRÌNH DỪNG CHƯƠNG TRÌNH

Y

N

Y

N Y

Chương 5: Lập trình điều khiển robot

5.2 Tính toán góc quay các khớp và thời gian

THỜI GIAN

3 2 1

T T T

2 3 2 1

N T T N

3 1 2 2

T N N T

3 2 3 1

T T N T

2 2 1

T N T

3 2 2 1

N T N T

s T

s T

T T T

8 , 7

7 , 4

4 , 4

3 2 1







s T

s T

s T

s T

N T T N

6 , 2

4 , 1

8 , 2

4 , 4

2 3 2 1

s T

s T

s T

T N N T

35 , 0

8 , 4

8 , 2

5 , 2

3 1 2 2

s T

s T

s T

T T N T

2 , 0 2 4

8 , 1

3 2 3 1

s T

s T

T N T

5 , 2

5 , 3 3

2 2 1







s T

s T

s T

s T

N T N T

3

5 , 4 2 3

3 2 2 1

Kết quả và hướng phát triển

6.1 Kết quả đạt được

6.2 Hướng phát triển của đề tài

Kết quả và hướng phát triển

6.1 Kết quả đạt được

Thiết kế và hoàn thành mô hình cánh tay robot hàn 3 bậc tự do.

 Hoàn thiện các phần cứng điều khiển robot.

 Robot hoạt động hàn mô phỏng được các điểm A, B, C,

E, F.

 Độ chính xác chưa cao.

 Kết cấu cơ khí chưa chắc chắn.

Kết quả và hướng phát triển

6.2 Hướng phát triển của đề tài

6.2 Hướng phát triển của đề tài

 Nghiên cứu điều khiển theo phản hồi kín

(có cảm biến đo góc).

 Mô phỏng và giám sát hoạt động của

robot.

 Tự động nhập tọa độ để hàn ở điểm bất kỳ.