Robot SCARA 3 bậc robot chơi cờ - 50k lh zalo 0376264617

Liên hệ zalo trên header (50k) Robot SCARA 3 bậc tự do ứng dụng và việc chơi cờ caro, chơi cờ tướng,...đây là đồ án môn học Robot công nghiệp của trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM. Bản báo cáo đáp ứng ở mức độ điều khiển bằng tay thông qua ứng dụng, phần mềm. Hướng phát triển: điều khiển tự động bằng cách xử lý ảnh, hoặc đơn giản hơn là nhận tín hiệu từ web. loz nào nguu thì cứ bỏ tiền mà mua ở đây

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY - -

PROJECT ROBOT CÔNG NGHIỆP

THIẾT KẾ MÔ HÌNH ROBOT CHƠI CỜ CARO

GVHD: PGS TS NGUYỄN TRƯỜNG THỊNH

SINH VIÊN 1: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347 SINH VIÊN 2: HUỲNH CÔNG DANH MSSV: 17146241 SINH VIÊN 3: NGUYỄN HOÀNG ĐỨC HÙNG MSSV: 17146275 SINH VIÊN 4: NGUYỄN VĂN PHÚ MSSV: 17146309 SINH VIÊN 5: TRẦN QUỐC TRỌNG MSSV: 1714

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

TP Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2020

LỜI MỞ ĐẦU Thế kỉ 21 với những sự phát triển vượt bậc về khoa học – kỹ thuật, từng bước đưa thế giới chạy theo xu hướng công nghiệp hóa – hiện đại hóa Hàng loạt thiết bị, máy móc hiện đại được ứng dụng vào sản xuất, nhằm giảm sức lao động con người, tăng năng suất, chất lượng và tối ưu được giá thành sản phẩm Song song với sự phát triển đó, Cuộc cách mạng robot đã bắt đầu và định hình lại sâu sắc nền kinh tế thế giới và đang từng bước được đẩy mạnh ở nhiều quốc gia như: Nhật Bản, Mỹ, Trung Quốc, Hàn Quốc, Robot có thể thực hiện những công việc bình thường nhất, hoặc những việc mà con người khó thực hiện hoặc không thực hiện được như: làm những công việc đòi hỏi độ chính xác cao, làm việc trong môi trường nguy hiểm, thám hiểm không gian vũ trụ…

Nhằm giúp sinh viên làm quen và tiếp cận gần hơn với công nghệ Mong muốn sinh viên phát huy khả năng tìm hiểu, thiết kế, lập trình và chế tạo một cánh tay robot đơn giản Ngoài ra, sinh viên có thể áp dụng ngay kiến thức đã học ở bộ môn Robot Công Nghiệp vào thực tế Đoàn khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật đã tổ chức cuộc thi “Thiết kế robot chơi cờ caro”

Qua đây, chúng em cũng xin trân trọng cảm ơn đến tất cả các quý thầy cô thuộc khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy nói chung, và bộ môn Cơ Điện Tử trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nói riêng, đã tạo cho chúng em cơ hội trau dồi kiến thức và rèn luyện kỹ năng cũng như tay nghề qua cuộc thi này

MỤC LỤC

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1

1 Giới thiệu về Robot công nghiệp 1

2 Tình hình phát triển 2

2.1 Trên thế giới 2

2.2 Tại Việt Nam 3

3 Phân loại robot công nghiệp 4

3.1 Phân loại theo kết cấu 4

3.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển 4

3.3 Phân loại theo ứng dụng 4

4 Ứng dụng của robot công nghiệp 5

5 Ưu điểm, nhược điểm của robot công nghiệp 6

5.1 Ưu điểm 6

5.2 Nhược điểm 7

6 Giới thiệu cuộc thi “Robot chơi caro” 8

6.1 Giới thiệu cuộc thi 8

6.2 Thể lệ cuộc thi 9

CHƯƠNG II CƠ SỞ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 10

1 Số bậc tự do của robot 10

2 Lựa chọn cấu hình robot 10

2.1 Robot tọa độ Descartes 10

2.2 Robot tọa độ trụ 11

2.3 Robot delta 11

2.4 Robot SCARA 12

2.5 Kết luận 13

3 Cơ cấu tác động 13

4 Cơ cấu truyền động 13

5 Chọn vật liệu thiết kế 14

6 Thiết kế trên phần mềm SOLIDWORKS 14

CHƯƠNG III BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC 15

1 Cơ sở tính toán bài toán động học 15

2 Bài toán động học thuận 16

2.1 Phương pháp Denavit – Hartenberg 16

2.2 Bảng tham số D-H 16

2.3 Giải bài toán động học thuận 17

2.4 Không gian làm việc của robot 19

3 Bài toán động học nghịch 20

CHƯƠNG IV ĐIỀU KHIỂN QUỸ ĐẠO DI CHUYỂN 27

1 Mạch điện 27

1.1 Nguồn 27

1.2 Động cơ 27

2 Mạch điều khiển 27

2.1 Arduino Uno 27

2.2 Driver A4988 28

2.3 CNC Shield V3 28

3 Code điều khiển 29

4 Lưu đồ giải thuật code điều khiển 32

CHƯƠNG V THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 34

1 Lắp ráp hoàn thiện robot 34

2 Điều khiển 36

3 Kết luận 36

CHƯƠNG VI KẾT LUẬN 37

1 Về lý thuyết 37

2 Về thực nghiệm 37

3 Ưu điểm, nhược điểm 37

4 Hướng phát triển 37

CHƯƠNG VII TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

CHƯƠNG VIII BẢN VẼ CƠ KHÍ 39

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1 Giới thiệu về Robot công nghiệp

Thuật ngữ "robot" xuất phát từ tiếng Séc robota, có nghĩa là "lao động cưỡng bức", và từ robot lần đầu tiên được sử dụng vào năm 1922 trong tác phẩm “Rossum’s Universal Robot” của Karel Capek Trong tác phẩm nhân vật Rossum và con trai đã tạo ra chiếc máy giống con người để phục vụ cho con người

Khái niệm chung về robot: Robot hay còn gọi là “người máy”, là một loại máy có thể thực hiện những công việc một cách tự động bằng sự điều khiển của máy tính hoặc các vi mạch điện tử được lập trình Robot là một tác nhân cơ khí, nhân tạo, ảo, thường là một hệ thống cơ khí-điện tử

Bằng sáng chế đầu tiên cho thứ mà bây giờ chúng ta coi là robot đã được đệ trình vào năm 1954 bởi George C Devol (Mỹ) và được cấp vào năm 1961 Thiết bị này bao gồm một cánh tay cơ khí với một bộ gắp được gắn trên một đường đua và chuỗi chuyển động được mã hóa dưới dạng các mẫu từ tính được lưu trữ trên trống quay Công ty robot đầu tiên, Unimation, được thành lập bởi Devol và Joseph Engelberger vào năm 1956 và robot công nghiệp đầu tiên của họ được lắp đặt vào năm 1961

Tiếp theo Mỹ, các nước khác bắt đầu

sản xuất robot công nghiệp: Anh – 1967,

Nhật và Thụy Điển – 1968, CHLB Đức –

1971, Pháp – 1972,

2 Tình hình phát triển

2.1 Trên thế giới

- Khái niệm về robot công nghiệp được khai sinh vào năm 1954 khi một robot

có khả năng nhấc lên và đặt xuống các vật thể được cấp bằng sáng chế tại Hoa Kỳ

nhà máy ô tô của General Motors tại Trenton, New Jersey Hoa Kỳ

AMF Đến năm 1990 có hơn 40 công ty Nhật Bản, trong đó có những công ty khổng

lồ như công ty Hatachi và công ty Mitsubisi, đã đưa ra thị trường quốc tế nhiều loại robot nổi tiếng

năm 1970, Robot đã được chú ý nhiều hơn và bắt đầu xuất hiện ở các nước Đức, Ý, Pháp

bộ kỹ thuật về vi xử lý và công nghệ thông tin, số lượng robot công nghiệp đã gia tăng, giá thành giảm đi rõ rêt, tính năng đã có nhiều bước tiến vượt bậc Nhờ vậy robot công nghiệp đã có vị trí quan trọng trong các dây chuyền sản xuất hiện đại

và Nhật chiếm đa số

H1.2 Quá trình phát triển của robot

- Robot ngày càng được hoàn thiện và phát triển qua từng thế hệ:

2.2 Tại Việt Nam

và đã có những bước tiến đáng kể về robot Trong đó có những đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ cấp nhà nước thuộc các lĩnh vực tự động hóa, cơ khí chế tạo do các tổ chức KH&CN trên toàn quốc thực hiện như Đại học Bách Khoa

Hà Nội, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, Viện Cơ học và Viện Công nghệ Thông tin (Viện KH&CN Việt Nam)

chưa hình thành một cách rõ nét Các doanh nghiệp sản xuất kinh doanh robot Việt Nam vẫn phát triển mang tính tự phát Thậm chí, kể cả các chính sách của nhà nước cũng chưa đề cập đến việc phát triển ngành công nghiệp robot hiện tại và tương lai

robot thông minh, nhưng do cơ sở hạ tầng kỹ thuật còn hạn chế, ngành công nghiệp

hỗ trợ cho công nghiệp robot chưa phát triển, các thiết bị kiểm tra, kiểm định chất lượng robot chưa có hoặc có chưa đầy đủ và quy mô thị trường còn hạn hẹp, nên không đủ điều điện để phát triển các loại robot dạng này Vì vậy, xu hướng hiện nay vẫn dừng lại ở việc phát triển các loại robot công nghiệp

3 Phân loại robot công nghiệp

3.1 Phân loại theo kết cấu

các khâu động, trong đó các khâu động được bố trí nối tiếp với nhau Mỗi khâu động được liên kết hay nối động với một khâu khác nhờ các khớp liên kết

liên kết với ít nhất hai khâu khác

hai kết cấu nối với nhau rất đơn giản đến những hệ thống có tới hơn 10 kết cấu tương tác với nhau Chúng có thể dùng để nhấc các chi tiết nhỏ với độ chính xác cực cao 3.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển

chuyển tỷ lệ với xung điều khiển Kiểu này đơn giản nhưng cho độ chính xác thấp

tăng độ chính xác điều khiển

kia theo đường thẳng với tốc độ không cao, thường được dùng trên các Robot hàn điểm, vận chuyển, tán đinh và bắn đinh

bất kì, với tốc độ có thể điều khiển được Có thể gặp kiểu điều khiển này trên các Robot hàn hồ quang và phun sơn

3.3 Phân loại theo ứng dụng

- Dựa vào những ứng dụng của robot trong sản xuất ta có những loại robot sau: robot sơn, robot hàn, robot lắp ráp, robot chuyển phôi

4 Ứng dụng của robot công nghiệp

Hiện nay trên thế giới, nhu cầu sử dụng robot ngày càng nhiều trong các quá trình sản xuất phức tạp với mục đích góp phần nâng cao năng suất dây chuyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng, và nâng cao khả năng cạnh tranh của sản phẩm đồng thời cải thiện điều kiện lao động, nên robot công nghiệp cần có những khả năng thích ứng tốt và thông minh hơn với những cấu trúc đơn giản và linh hoạt

Một số ứng dụng điển hình của robot:

Palletizer, IRB 340 FlexPicker, IRB 260 FlexPicker Các robot này có thể gắp lần lượt các hộp vắc xin bại liệt từ băng tải và đặt nó vào thùng gồm 20 hộp một cách chính xác

thao tác nhanh, dễ dàng lấy sản phẩm ra khỏi khuôn ở vị trí tách khuôn, giám sát, làm sạch, điều khiển chất lượng dựa trên camera

là thiết bị Robot đa dạng nhất với điều khiển tự động

trong phạm vi rộng các sản phẩm khác nhau: giường đóng gói phẳng và ngăn kéo

máy, với tỷ lệ hơn 70% số robot đang hoạt động, phải kể đến là robot hàn tự động Panasonic

robot dùng trong lĩnh vực quân sự, robot di động đồng thời kết hợp với nhận dạng và điều khiển trên cơ sở xử lý những thông tin hình ảnh, đặc biệt là kết hợp với xử lý ngôn ngữ

5 Ưu điểm, nhược điểm của robot công nghiệp

5.1 Ưu điểm

Nâng cao hiệu quả hoạt động:

Lợi ích đầu tiên chắc chắn phải nhắc đến đó chính là khả năng giúp nâng cao năng suất, hiệu quả công việc Đây là lợi ích mà ai cũng phải gật gù đồng ý, không

hề có ý kiến phản bác gì Những cánh tay robot công nghiệp là thiết bị cơ khí, được lập trình sẵn với các chức năng tương tự như cánh tay người Với khả năng linh hoạt cao, thiết bị này được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau, từ: hàn, sơn, lắp ráp các bảng mạch in, dán nhãn, hỗ trợ xử lý vật liệu, kiểm tra sản phẩm và thử nghiệm,…

Tiết kiệm không gian:

Không chỉ sở hữu sự linh hoạt, ứng dụng cao vào nhiều lĩnh vực, mà các cánh tay robot công nghiệp còn ghi điểm nhờ khả năng tiết kiệm không gian đáng kể Giờ đây, cùng một công việc, bạn không cần phải sử dụng đến nhiều nguồn nhân lực hay các máy móc nặng nề nữa Chỉ cần một cánh tay robot đã “dư sức” hoàn thành những công việc này một cách nhanh chóng và đúng chuẩn Bên cạnh đó, những thiết bị này không những tiết kiệm một không gian làm việc đáng kể mà còn giúp “mở rộng” không gian lắp đặt các thiết bị máy móc cồng kềnh, phức tạp

Tiết kiệm chi phí:

Trong sản xuất kinh doanh, tài chính luôn là bài toán khiến các nhà đầu tư phải đau đầu vì không biết làm thế nào để vừa nâng cao năng suất công việc, vừa giảm thiểu tối đa chi phí nhân công Thế nhưng, giờ đây bạn đừng quá lo lắng vì đã có sự

hỗ trợ tuyệt vời từ những cánh tay robot

Cùng lúc có thể đảm nhiệm nhiều công việc, cánh tay robot giúp tiết kiệm hàng loạt các khoản chi phí như: chi phí thuê nhân công, chi phí bảo trì, bảo dưỡng máy móc, chi phí thuê mặt bằng,…

Giờ làm việc dài hơn:

Thông thường, mọi người phải có thời gian nghỉ ngơi, bị phân tâm và sau thời gian sự chú ý giảm và tốc độ chậm lại Với robot, nó có thể hoạt động 24/7 và luôn chạy ở mức 100% Thông thường, nếu bạn thay thế một người trong một quy trình quan trọng trong dây chuyền sản xuất bằng một rô-bốt, sản lượng sẽ tăng 40% trong cùng một giờ làm việc chỉ vì robot có sức chịu đựng cao hơn và không bao giờ dừng lại Robot cũng không nghỉ lễ hoặc nghỉ ốm đột xuất

5.2 Nhược điểm

Đầu tư ban đầu cao:

Robot thường yêu cầu một khoản đầu tư trả trước lớn Khi bạn nghiên cứu trường hợp kinh doanh của mình để mua, bạn cần xem xét tất cả các chi phí, bao gồm

cả cài đặt và cấu hình Bạn cũng nên đánh giá xem liệu robot của bạn có thể dễ dàng sửa đổi nếu bạn cần thay đổi hoạt động trong tương lai

Chuyên môn có thể khan hiếm:

Robot công nghiệp cần vận hành, bảo trì và lập trình phức tạp Mặc dù số lượng người có những kỹ năng này đang tăng lên, nhưng hiện tại số người có kỹ năng này rất hạn chế Do đó, điều quan trọng là phải xem xét việc đầu tư nhân sự mà bạn

sẽ cần thực hiện để mang lại kiến thức chuyên môn đó hoặc “trang bị lại” nhân viên hiện tại của bạn để đảm nhận nhiệm vụ

6 Giới thiệu cuộc thi “Robot chơi caro”

6.1 Giới thiệu cuộc thi

Nhằm tạo sân chơi lành mạnh, phát triển khả năng tư duy sáng tạo của sinh viên, đồng thời giúp các bạn ứng dụng được những kiến thức cơ bản đã học vào thực

tế Với mong muốn sinh viên được tiếp cận gần hơn với những công nghệ tiên tiến, phát triển ngành công nghiệp robot của nước nhà trong tương lai Đoàn khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy đã đứng ra tổ chức cuộc thi “Thiết

kế mô hình Robot chơi cờ caro”

Chơi cờ Caro một trò chơi khá quen

thuộc với mỗi chúng ta Với lối chơi đơn giản

nhưng yếu tố trí tuệ lại rất cao nên cờ Caro được

rất nhiều người yêu thích đặc biệt là các bạn học

sinh, sinh viên Cùng với thiết kế, chế tạo và

điều khiển robot chơi cờ Caro không chỉ mang

tính chất nghệ thuật, kỹ thuật mà là một cuộc

đấu trí vô cùng gay cấn dựa trên nền tảng trí tuệ

nhân tạo nhằm thể hiện khả năng thiết kế robot và đẳng cấp bộ điều khiển được thiết

kế của sinh viên Sư phạm Kỹ thuật

Qua cuộc thi này, sinh viên sẽ có thêm những kiến thức và kỹ năng mềm như:

tư duy thiết kế, kỹ năng giải quyết vấn đề, kỹ năng quản lý thời gian, tư duy sáng tạo, làm việc nhóm, thuyết trình Việc này sẽ góp phần nâng cao khả năng nghiên cứu, phác thảo ý tưởng và trình bày các dự án khoa học của các bạn trẻ

6.2 Thể lệ cuộc thi

 Kích thước robot và bàn cờ:

 Cách thức điều khiển robot:

Điều khiển cho robot di chuyển đầu bút từ vị trí ban đầu đến ô trên bàn cờ Khi đầu bút chạm vào màn hình ở ô nào thì coi như là đánh vào ô đó Ban tổ chức sẽ cho hiển thị ô đã đánh (vì đầu bút không tác động vào màn hình cảm ứng được) Với cờ 3x3, nếu robot bên nào đánh được 3 ô liên tiếp theo đường thẳng hoặc chéo là thắng

CHƯƠNG II CƠ SỞ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ

1 Số bậc tự do của robot

Để đáp ứng yêu cầu của cuộc thi, robot phải di chuyển được đầu bút đến các ô

và chạm vào các ô trên bàn cờ

Vậy số bậc tự do tối thiểu của robot là 3 bậc:

- TH1: Tịnh tiến trục x, tịnh tiến trục y, tịnh tiến trục z (Tọa độ descartes, Delta)

- TH2: Xoay trục z, tịnh tiến trục x, tịnh tiến trục z (Tọa độ trụ)

- TH3: hai khớp nối đứng, tịnh tiến trục z (SCARA)

2 Lựa chọn cấu hình robot

Các cấu hình robot có thể áp dụng như sau:

2.1 Robot tọa độ Descartes

 Đặc điểm:

Robot tọa độ Descartes (còn gọi là robot

tuyến tính) là một robot công nghiệp có ba trục điều

khiển chính là tuyến tính (tức là chúng di chuyển

theo đường thẳng chứ không phải xoay) và vuông

góc với nhau Ba khớp trượt tương ứng với việc di

chuyển cổ tay lên xuống, vào-ra, tới-lùi Trong số

các ưu điểm khác, cách bố trí cơ khí này đơn giản

hóa giải pháp cánh tay điều khiển Robot Các robot

kiểu Descartes với thanh nằm ngang được hỗ trợ ở

cả hai đầu đôi khi được gọi là rô bốt cầu trục

 Ưu điểm:

- Đơn giản về kết cấu, dễ thiết kế

- Tay máy kiểu này có độ cứng vững cao

- Độ chính xác được đảm bảo đồng đều trong toàn bộ vùng làm việc

- Vận tốc hoạt động nhanh, phù hợp cho những đường di chuyển dài và nhanh với tải trọng lớn

 Nhược điểm:

- Chiếm nhiều không gian

- Ít linh hoạt

2.2 Robot tọa độ trụ

Tay máy kiểu tọa độ trụ khác với tay máy

kiểu đề các ở khớp đầu tiên: dùng khớp quay thay

cho khớp trượt Vùng làm việc của nó có dạng hình

trụ rỗng Khớp trượt nằm ngang cho phép tay máy

“thò” được vào khoang rỗng nằm ngang

Robot delta là một loại robot song song

bao gồm ba cánh tay được nối với các khớp

quay ở bệ cố định Đặc điểm thiết kế chính của

nó là sử dụng hình bình hành trong các cánh

tay, giúp duy trì sự định hướng của bộ phận đầu

cuối, ngược lại với nền tảng Stewart là có thể

thay đổi hướng của bộ phận đầu cuối của nó

Robot Delta được sử dụng phổ biến

trong công việc gắp thả và đóng gói trong các

nhà máy vì chúng di chuyển rất nhanh, một số có thể xếp tới 300 sản phẩm mỗi phút

SCARA - Selective Compliance

Assembly Robot Arm, là một kiểu tay máy có

cấu tạo đặc biệt, gồm 2 khớp quay và 1 khớp

trượt, nhưng cả 3 khớp đều có trục song song

với nhau Kết cấu này làm tay máy cứng vững

hơn theo phương thẳng đứng nhưng kém cứng

vững theo phương được chọn là phương ngang

Loại này chuyên dùng cho công việc lắp ráp với tải trọng nhỏ, theo phương thẳng đứng Vùng làm việc của SCARA là một phần của hình trụ rỗng

 Ưu điểm:

- Nhỏ gọn, hoạt động linh hoạt

- Đơn giản trong việc thiết kế

 Nhược điểm:

- Kém cứng vững theo phương ngang

2.5 Kết luận

Với mục tiêu thiết kế một robot tối thiểu 3 bậc tự do Vừa nhỏ gọn, dễ thiết kế

và điều khiển, vừa phải đáp ứng được không gian hoạt động đúng yêu cầu như bàn

cờ đã đưa ra Đặc biệt, chi phí thấp nhất nếu có thể

Dựa vào các ưu điểm, nhược điểm của các cơ cấu robot đã nêu trên Chúng em quyết định chọn cơ cấu tay máy theo kiểu SCARA 3 bậc tự do, với hai khớp quay là hai khớp nối đứng, một khớp tịnh tiến theo trục z

3 Cơ cấu tác động

Mục tiêu: Cơ cấu tác động nhằm tạo ra các lực để tăng tốc/giảm tốc các khâu

do đó chúng phải nhẹ, chi phí thấp, độ tin cậy cao và dễ bảo trì

Có nhiều loại cơ cấu tác động như:

- Động cơ điện: động cơ DC, động cơ servo, động cơ bước

- Cơ cấu tác động thủy lực: động cơ thủy lực, bơm thủy lực, xy lanh,

- Cơ cấu tác động khí nén: bơm khí nén, xy lanh,

Để dễ dàng trong việc tìm mua và điều khiển, tiết kiệm chi phí, chúng em chọn

cơ cấu tác động cho các khớp của robot SCARA là 3 động cơ bước - tương ứng với

ba bậc tự do

4 Cơ cấu truyền động

Là một hệ gồm các chi tiết hoặc cấu trúc được liên kết bởi bánh răng, cam, trục khuỷu… để truyền chuyển động hoặc truyền lực

Có chức năng tăng tốc, giảm tốc hoặc thay đổi hướng chuyển động

Một số cơ cấu truyền động phổ biến như: cơ cấu bánh răng, bánh đai, đai ốc, trục truyền song song,

visme-Trong trường hợp này, robot SCARA 3 bậc tự do, cần hai chuyển động quay

và một chuyển động tịnh tiến Vì thế cần có các cơ cấu truyền động để giúp biến đổi chuyển động quay sang tịnh tiến Ngoài ra, để đảm bảo trọng tâm nằm ở đế, robot phải cứng vững, vậy nên ta không thể đặt mỗi động cơ ở mỗi khớp riêng biệt do khối lượng động cơ nặng Để khắc phục, ta cần phải sử dụng cơ cấu truyền động Do đó, chúng em chọn cơ cấu visme – đai ốc và bộ truyền đai răng

5 Chọn vật liệu thiết kế

Yêu cầu:

Đây là mô hình robot, yêu cầu chủ yếu về mặt điều khiển Không yêu cầu về

độ bền, sử dụng liên tục trong thời gian dài Tuy nhiên vật liệu làm robot cũng phải đáp ứng được các yêu cầu cứng vững, chịu lực tốt, đảm bảo độ thẩm mỹ và giá thành

rẻ Do vậy, chúng em chọn vật liệu mica làm khung cho robot

6 Thiết kế trên phần mềm SOLIDWORKS

H2.1 Thiết kế mô hình trên SOLIDWORK

CHƯƠNG III BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC

1 Cơ sở tính toán bài toán động học

Bài toán động học của robot bao gồm các bài toán về vị trí, bài toán về vận tốc, về gia tốc Trong bài toán tìm vị trí thì việc xác định vị trí và hướng của điểm tác động cuối tại những thời điểm khác nhau là vấn đề cốt lõi Để có thể giải quyết được bài toán, thì như ta đã biết robot là một hệ nhiều vật rắn ghép nối với nhau bằng các khớp, chủ yếu là khớp quay và khớp tịnh tiến Do vậy cần phải xác định được các hệ tọa độ gắn với các khớp của robot

Từ sơ đồ cơ cấu robot, ta gắn các hệ trục tọa độ thích hợp để đi đến việc tính toán và giải bài toán động học thuận Từ đó giải được bài toán động học nghịch robot

 Sơ đồ cơ cấu robot SCARA:

H3.1 Sơ đồ cơ cấu robot SCARA

2 Bài toán động học thuận

2.1 Phương pháp Denavit – Hartenberg

Đây là phương pháp tiêu biểu để biểu diễn robot và mô hình hóa các chuyển động của nó Mô hình hóa Denavit – Hartenberg (D-H) là cách biểu diễn đơn giản

mô hình các khâu và khớp của robot và có thể sử dụng cho bất cứ cấu hình robot nào,

kể cả bài toán phức tạp hay đơn giản Và chúng có thể dùng phương pháp này để biểu diễn cho bất kỳ hệ trục tọa độ nào như: Descartes, trụ, cầu, Euler, RPY, Thêm vào

đó, nó có thể sử dụng để biểu diễn cho tất cả robot mà chúng ta có thể gặp trong công nghiệp và robot dịch vụ, robot biến hình

Mặc dù chúng ta có thể giải các bài toán đơn giản bằng phương pháp ma trận thuần nhất hay hình học nhưng với việc biểu diễn D-H chúng ta còn có thể sử dụng kết quả của nó cho các bài toán như Jacobi, phân tích lực, độ cứng,

Vì vậy, để thuận tiện trong việc giải và tính toán sau này, ta sử dụng phương pháp D-H để tính toán cho bài toán động học thuận robot

2.2 Bảng tham số D-H

 Sơ đồ biểu diễn các hệ trục tọa độ theo phương pháp D-H

- Hệ gồm 3 bậc tự do nên ta đặt 4 hệ trục tọa độ từ O0 đến O3 (từ bệ robot đến tay gắp)

- Tất cả mọi khớp đều được biểu diễn theo trục z:

 Hệ trục O0X0Y0Z0 – tương ứng khớp quay 1, với biến khớp là 𝜃1

 Hệ trục O1X1Y1Z1 – tương ứng khớp quay 2, với biến khớp là 𝜃2

 Hệ trục O2X2Y2Z2 – tương ứng khớp phẳng 3, với biến khớp là L1-L4

 Hệ trục O3X3Y3Z3 - ứng với khâu cuối – cơ cấu chấp hành

cos sin cos sin sin cos

sin cos cos cos sin sin

i i i i i i i

i i i i i i i i

llA