Đồ án Chế tạo các chi tiết cơ khí cho tay máy gia nhiệt khuôn ép phun (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Chế tạo các chi tiết cơ khí cho tay máy gia nhiệt khuôn ép phun (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHẾ TẠO CÁC CHI TIẾT CƠ KHÍ CHO TAY MÁY GIA NHIỆT KHUÔN ÉP PHUN GVHD: PGS.TS. ĐỖ THÀNH TRUNG SVTH: NGUYỄN TRUNG KIÊN MSSV: 11144214 SVTH: LÊ TIẾN SĨ MSSV: 11144190 S K L 0 0 4 1 9 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016
2. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 01 năm 2016 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Trung Kiên MSSV: 11144214 Lê Tiến Sĩ MSSV: 11144190 Chuyên ngành: Công Nghệ KT Cơ Khí Lớp: 11144CL2 Giáo viên hướng dẫn: PGS. TS. Đỗ Thành Trung Ngày giao đề tài: 01/08/2015 Ngày nộp đề tài: 13/01/2016 1. Tên đề tài: Chế tạo các chi tiết cơ khí cho tay máy gia nhiêt khuôn ép phun. 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Tham khảo các tài liệu, bài báo về: tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí. - Phần mềm ANSYS – Module CFX, SOLIDWORS. 3. Nội dung thuyết minh và tính toán: Lê Tiến Sĩ: - Đánh giá và lựa chọn phương án. - Đo đạt các thông số thực tế trên máy ép phun. - Tính toán động cơ và vitme. Nguyễn Trung Kiên: - Tìm hiểu về robot và đưa ra các phương án chế tạo. - Tìm hiểu các công thức và bảng tra. - Tính toán ổ bi và đai răng. . Phần chung (cả 2 sinh viên): - Gia công và lắp ráp các chi tiết. - Kiểm tra và sửa chữa phần tính toán. 4. Sản phẩm: Tay máy gia nhiệt với ba bậc tự do (tịnh tiến theo ba trục X, Y, Z). Cấu tạo gồm các bộ vitme_đai ốc_ray trượt được gắn lên các thanh chịu lực và sử dụng động cơ servo. Trƣởng ngành Giáo viên hƣớng dẫn
3. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: Lê Tiến Sĩ MSSV: 11144190 Nguyễn Trung Kiên MSSV: 11144214 Ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ khí. Tên đề tài: Chế tạo các chi tiết cơ khí cho tay máy gia nhiêt khuôn ép phun. Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: PGS. TS. Đỗ Thành Trung. NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: 2. Ưu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không? 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên)
4. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: Lê Tiến Sĩ MSSV: 11144190 Nguyễn Trung Kiên MSSV: 11144214 Ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ khí. Tên đề tài: Chế tạo các chi tiết cơ khí cho tay máy gia nhiêt khuôn ép phun. Họ và tên Giáo viên phản biện: ThS. Nguyễn Văn Sơn. NHẬN XÉT 7. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: 8. Ưu điểm: 9. Khuyết điểm: 10. Đề nghị cho bảo vệ hay không? 11. Đánh giá loại: 12. Điểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên)
5. TAY MÁY GIA NHIỆT PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình đại học và báo cáo đồ án tốt nghiệp này, nhóm đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh. Trước hết, nhóm xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô trong bộ môn Công nghệ tự động, khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao,trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM là những thầy cô đã tận tình dạy bảo cho nhóm suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường. Nhóm xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến thầy PGS. TS. Đỗ Thành Trung, thầy TS. Phạm Sơn Minh, thầy ThS. Trần Minh Thế Uyên, thầy ThS. Nguyễn Văn Sơn hướng dẫn, ch bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho nhóm trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Mặc dù nhóm đã có nhiều cố gắng hoàn thiện đồ án, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp quý báu của quý thầy cô, các anh chị và các bạn. Nhóm sinh viên thực hiện Nguyễn Trung Kiên Lê Tiến Sĩ ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang i
6. TAY MÁY GIA NHIỆT PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG TÓM TẮT Công việc đầu tiên của nhóm là trình bày lý do chọn đề tài và phân tích tầm quang trọng của tính toán trong việc lựa chọn các thông số kỹ thuật đầu vào. Sau đó, nhóm tìm hiểu các loại tay máy đã có, lựa chọn cơ cấu phù hợp nhất với máy ép nhựa để triển khai thiết kế chế tạo. Có 2 phương án của nhóm: tay máy được đặt trên một cái bàn để ở ngoài máy ép nhựa, khi hoạt động tay máy sẽ di chuyển từ ngoài vào trong và tay máy gắn trực tiếp lên máy ép nhựa, bộ phận gia nhiệt sẽ dịch chuyển lên xuống khi làm việc. Dựa vào ưu và nhược điểm, đặc biệt là yêu cầu kỹ thuật, nhóm chọn phương án hai để tính toán chế tạo. Từ sản phẩm tay máy gia nhiệt của nhóm sinh viên chế tạo trước, nhóm phân tích và tìm ra các hạn chế về độ chính xác, tốc độ và năng suất. Qua đó tìm ra phương án chế tạo tay máy gia nhiệt hoàn toàn mới: chiều dài trục X tăng thêm từ 820mm lên 1100mm, lựa chọn động cơ, trục vitme thích hợp. ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang ii
7. TAY MÁY GIA NHIỆT PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG SUMMARY The first we showed a reason to select topic and analyzed the importance of calculation in selecting the input specifications. Then, we researched the types of robot, chose the most suitable structure for plastic injection molding machines to develop, design and create. We had two plans: hand machine is placed on a table outside the injection machine, when machine turns on, the hand machine will moves from outside to inside and it’s mounted directly onto plastic machine, heating part will moves up and down when working. Based on the pros and cons, especially the technical requirements, we chose the two to calculate and manufacture. From the old hand machine heating, we analyzed and found out the limit of accuracy, speed and productivity. From that we discovered a new method to make hand machine heating, X-axis length increased from 820mm to 1100mm, selected appropriate engine, vitme axis. ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang iii
8. TAY MÁY GIA NHIỆT PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii SUMARY iii MỤC LỤC iv DANH MỤC BẢNG BIỂU vi CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. 1 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. 1 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 1 1.4 Phương pháp nghiên cứu. 1 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ROBOT 3 2.1 Sơ lược về quá trình phát triển 3 2.2 Phân loại robot tay máy. 4 2.3 Ứng dụng của robot tay máy. 9 CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 11 3.1 Trục vitme 11 3.2 Chọn động cơ. 19 3.2.1 Xác định moment phát động. 19 3.3 Bộ truyền đai1 22 3.4 Ray dẫn hướng6 25 CHƢƠNG 4: PHƢƠNG HƢỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ CHẾ TẠO TAY MÁY GIA NHIỆT 38 4.1 Yêu cầu của đề tài. 38 4.2 Các phương án thiết kế tay máy gia nhiệt. 38 ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang iv
9. TAY MÁY GIA NHIỆT PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG CHƢƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TAY MÁY GIA NHIỆT 41 5.1 Tính toán cụm trục Z. 41 5.2 Tính toán cụm trục X. 55 5.3 Tính toán cụm trục Y. 69 5.4 Hình ảnh thiết kế tay máy gia nhiệt: 85 5.5 Kiểm nghiệm bền mốt số cơ cấu. 86 CHƢƠNG 6: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM. 90 6.1 Chế tạo và lắp ráp cụm trục Y. 90 6.2 Chế tạo và lắp ráp cụm trục X. 99 6.3 Chế tạo và lắp ráp cụm trục Z. 108 6.4 Hình ảnh sản phẩm lắp ráp tay máy gia nhiệt: 112 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 113 ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang v
10. TAY MÁY GIA NHIỆT PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Lực dọc trục biến thiên theo từng cấp 14 Sơ đồ 3.1: Lực dọc trục biến thiên theo từng cấp 15 Sơ đồ 3.2: Dọc trục biến thiên tương tự giống đường thẳng 15 Sơ đồ 3.3: Lực dọc trục biến thiên theo đường sin1 16 Sơ đồ 3.4: Lực dọc trục biến thiên theo đường sin2 16 Bảng 3.3: Các thông số của đai răng. 23 Bảng 3.4: Hệ số an toàn tĩnh. 27 Sơ đồ 3.5: Hệ số cứng vững. 28 Sơ đồ 3.6: Hệ số lực ma sát trong con trượt. 29 Bảng 5.1: Lực dọc trục của trục Z. 41 Bảng 5.2: Thông số động cơ trục Z. 45 Bảng 5.4: Thông số ray dẫn hướng trục Z. 50 Bảng 5.5: Lực dọc trục của trục X. 56 Bảng 5.6: Thông số động cơ trục X. 60 Bảng 5.7: Thông số ray dẫn hướng trục X. 65 Bảng 5.8: Thông số động cơ trục Y. 73 Bảng 5.9: Thông số ray dẫn hướng trục Y. 78 ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang vi
11. TAY MÁY GIA NHIỆT PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Tàu thám hiểm Viking. 4 Hình 2.2: Robot được lập trình đầu tiên do George Devol thiết kế. 4 Hình 2.3: Không gian làm việc của robot tọa độ vuông góc. 5 Hình 2.4: Không gian làm việc của robot tọa độ trụ. 5 Hình 2.5: Không gian làm việc của robot tọa độ cầu. 6 Hình 2.6: Không gian làm việc của robot SCARE. 6 Hình 2.7: Một robot gắp_đặt. 8 Hình 2.8: Một loại cánh tay robot dùng để sơn. 9 Hình 2.9: Robot hàn trong nhà máy xe hơi. 10 Hình 3.1: Phương pháp cố định – cố định 11 Hình 3.3: Phương pháp cố định – tự do 11 Hình 1: Cơ chế di chuyển ngang 12 Hình 3.5: Cơ chế di chuyển dọc 12 Hình 3.6: Hình dạng ray dẫn hướng. 25 Hình 2.7: Hướng momen tác dụng lên ray trượt. 26 Hình 3.8: Hướng tải trọng tác dụng. 34 Hình 3.9: Hướng tải trọng tác dụng và momen tác dụng. 34 Hình 4.1: Cánh tay gia nhiệt dùng bàn nâng. 37 Hình 4.2: Tay máy gia nhiệt. 38 Hình 6.1: Đế tay máy trục Y 91 Hình 6.2: Đế vitme trục Y 94 Hình 6.3: Tấm nối băng trượt trục Y 98 Hình 6.4: Tấm nối đai ốc trục Y 98 Hình 6.5: Lắp ráp cụm trục Y 99 Hình 6.6: Tay máy ngang trục X 102 Hình 6.7 Tấm nối băng trượt trục X 103 Hình 6.8: Tấm nối đai ốc trục X 105 Hình 6.9: Trục định vị trục X. 106 Hình 6.10: Lắp ráp cụm trục X. 107 Hình 6.12: Lắp ráp tay máy gia nhiệt 111 ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang vii
12. TAY MÁY GIA NHIỆT PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Hiện tại, trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh có một máy ép nhựa sử dụng tay máy bằng khí nén để điều khiển bộ phận gia nhiệt. Qua khảo sát, tay máy này hoạt động tốt nhưng ch có di chuyển lên xuống là tự động, còn di chuyển qua lại thì thực hiện bằng tay, chưa đáp ứng được nhu cầu về tự động hóa nên nhóm chúng em tiến hành nghiên cứu và chế tạo tay máy tự động hóa hóa hoàn toàn theo ba phương phù hợp với máy ép. 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Hiện nay, có nhiều loại robot được sử dụng trong sản xuất với nhiều bậc tự do. Việc trang bị kiến thức về tay máy robot cho sinh viên kỹ thuật là rất quan trọng. Việc chế tạo thành công tay máy robot sử dụng động cơ servo sẽ giúp cho máy ép nhựa hoạt động được hết công suất của máy, giúp cho học tập và làm việc được hiệu quả hơn. 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. Thiết kế, chế tạo tay máy gia nhiệt ba bậc tự do. Tìm hiểu, làm quen với việc nghiên cứu khoa học và áp dụng những kiến thức đã được trang bị vào thực tế. Mặt khác, việc nghiên cứu thực hiện đề tài góp phần nâng cao kiến thức, tiếp cận được với những vấn đề của thực tế. 1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. Tham khảo các mẫu tay máy đã có, từ đó lựa chọn cấu trúc hợp lý để triển khai chế tạo. Vẽ phác thảo mô hình, chọn sơ bộ các chi tiết cho tay máy, tính toán để giải các bài toán động học, động lực học, từ kết quả tính toán để kiểm tra các thông số của các chi tiết có đạt được yêu cầu hay không. 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu. Ngoài sự hướng dẫn tận tình của giảng viên hướng dẫn thì các phương pháp nghiên cứu chủ yếu là: - Tham khảo tài liệu: cấu tạo của tay máy gồm nhiều bộ phận, chi tiết ghép lại vì vậy cần phải tham khảo nhiều loại tài liệu kể cả tiếng việt và tiếng anh để có một nền tảng kiến thức hoàn ch nh, có cái nhìn tổng quan chính xác về toàn bộ quá trình chế tạo robot tay máy. - Truy cập mạng Internet: Internet là tài liệu phong phú và hữu ích cho con người. Nó chứa đựng nhiều thông tin mới nhất, những tiến bộ của khoa học kỹ thuật. - Tự nghiên cứu: sau khi đã tham khảo tài liệu, ý kiến của giảng viên hướng dẫn và tìm thông tin trên internet, chúng em phải tự nghiên cứu đưa ra phương pháp thiết ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 1
13. TAY MÁY GIA NHIỆT PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG kế, chế tạo phù hợp với khả năng và một mô hình tay máy phù hợp nhất với máy ép nhựa. ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 2
14. TAY MÁY GIA NHIỆT PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ROBOT 2.1 Sơ lƣợc về quá trình phát triển. Nhu cầu nâng cao sản xuất và chất lượng sản phẩm ngày càng đòi hỏi ứng dụng rộng rãi các phương tiện tự động hóa sản xuất. Xu hướng tạo ra những dây chuyền thiết bị tự động có tính linh hoạt cao đang được hình thành. Các thiết bị này đang dần thay thế các máy tự động “cứng” ch đáp ứng một việc nhất định trong lúc thị trường luôn luôn đòi hỏi thay đổi mặt hàng về chủng loại, về kích cỡ và về tính năng, Vì thế ngày càng tăng nhanh nhu cầu ứng dụng robot để tạo ra các hệ thống sản xuất tự động linh hoạt. Thuật ngữ “robot” lần đầu tiên xuất hiện năm 1922 trong tác phẩm “Rossum’s Universal Robot” của Karel Capek. Theo tiếng Séc thì robot có nghĩa là người tạp dịch. Những robot thực sự có ích được nghiên cứu để ứng dụng vào công nghiệp thực sự lại là những tay máy. Vào năm 1948, nhà nghiên cứu Goertz đã nghiên cứu chế tạo loại tay máy điều khiển từ xa, và cùng năm đó hãng General Mills chế tạo tay máy gần như tương tự sử dụng cơ cấu tác động là những động cơ điện kết hợp với cử hành trình. Đến năm 1954, Goertz tiếp tục chế tạo một dạng tay máy sử dụng động cơ servo và có thể nhận biết lực tác động lên khâu cuối. Sử dụng những thành quả đó, vào năm 1956 hãng General Mills cho ra đời tay máy hoạt động trong công việc khảo sát đáy biển. Năm 1952, máy điều khiển chương trình số đầu tiên ra đời tại Học Viện Công Nghệ Massachsetts (Hoa Kỳ). Trên cơ sở đó năm 1954, George Devol đã thiết kế robot lập trình điều khiển bằng chương trình số đầu tiên nhờ một thiết bị do ông phát minh gọi là thiết bị chuyển khớp được lập trình. Joseph Engelberger, người mà ngày nay thường được gọi là cha đẻ của robot công nghiệp, đã thành lập hãng Unimation sau khi mua bản quyền thiết bị của Devol và sau đó đã phát triển những thế hệ robot theo chương trình. Năm 1962, robot Unimation đầu tiên được đưa vào sử dụng tại hãng General Motors; năm 1976 cánh tay robot đầu tiên trong không gian đã được sử dụng trên tàu thám hiểm Viking của cơ quan Không Gian NASA của Hoa Kỳ để lấy mẫu đất trên sao Hỏa. ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 3
15. TAY MÁY GIA NHIỆT PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG Hình 2.3: Tàu thám hiểm Viking. Trong hoạt động sản xuất, đa số những robot công nghiệp có hình dạng của “cánh tay cơ khí”, cũng chính vì vậy mà đôi khi ta gặp thuật ngữ người máy_tay máy trong những tài liệu tham khảo và giáo trình về robot. Hình 2.4: Robot được lập trình đầu tiên do George Devol thiết kế. 2.2 Phân loại robot tay máy. Trong công nghiệp người ta sử dụng những đặc điểm khác nhau cơ bản nhất của robot để giúp cho việc nhận xét đánh giá được dễ dàng đối với từng loại robot từ đó ứng dụng cho phù hợp với từng mục đích và nhiệm vụ của mỗi loại công việc. Có nhiều phương pháp để phân loại robot tay máy, tùy theo kết cấu, ứng dụng của mỗi loại robot, tuy nhiên thông thường thì có 4 yếu tố chính để phân loại robot như sau: theo dạng hình học của không gian hoạt động, theo thế hệ robot, theo bộ điều khiển, theo nguồn dẫn động. ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 4
16. TAY MÁY GIA NHIỆT PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG 2.2.1 Phân loại theo dạng hình học của không gian hoạt động. 2.2.1.1Robot tọa độ vuông góc (carterian robot). Robot loại này có ba bậc chuyển động cơ bản gồm ba chuyển động tịnh tiến dọc theo ba trục vuông góc. Hình 2.5: Không gian làm việc của robot tọa độ vuông góc. 2.2.1.2Robot tọa độ trụ (cylindrical robot). Ba bậc chuyển động cơ bản gồm hai trục chuyển động tịnh tiến và một trục chuyển động quay. Hình 2.6: Không gian làm việc của robot tọa độ trụ. ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 5
17. TAY MÁY GIA NHIỆT PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG 2.2.1.3 Robot tọa độ cầu (spherical robot). Ba bậc chuyển động cơ bản gồm một trục chuyển động tịnh tiến và hai trục quay. Hình 2.7: Không gian làm việc của robot tọa độ cầu. 2.2.1.4 Robot khớp bản lề (articular robot). Ba bậc chuyển động cơ bản gồm ba chuyển động quay, bao gồm cả kiểu robot SCARE. Hình 2.8: Không gian làm việc của robot SCARE. ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 6
18. TAY MÁY GIA NHIỆT PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG 2.2.2 Phân loại theo thế hệ robot. 2.2.2.1 Robot thế hệ thứ nhất: Bao gồm các dạng robot hoạt động lặp lại theo một chu trình không thay đổi, theo chương trình định trước. Đặc điểm: - Sử dụng tổ hợp các cơ cấu cam với công tác giới hạn hành trình. - Điều khiển vòng hở. - Có thể sử dụng băng từ hoặc băng đục lỗ để đưa chương trình vào bộ điều khiển, tuy nhiên loại này không thay đổi chương trình được. - Sử dụng phổ biến trong công việc gắp_đặt. 2.2.2.2 Robot thế hệ thứ hai. Thế hệ robot này bào gồm các robot sử dụng cảm biến trong điều khiển (sensor_controlled robots) cho phép tạo được những vòng điều khiển kín kiểu servo. Đặc điểm: - Điều khiển vòng kín các chuyển động của tay máy. - Có thể tự ra quyết định lựa chọn chương trình đáp ứng dựa trên tín hiệu phản hồi từ cảm biến nhờ các chương trình đã được cài đặt từ trước. - Hoạt động của robot có thể lập trình được nhờ các công cụ như bàn phím, pa_nen điều khiển. 2.2.2.3 Robot thế hệ thứ ba. Robot thế hệ này bao gồm các loại robot được trang bị hệ thống thu nhận hình ảnh trong điều khiển (vision_controlled robots) cho phép nhìn thấy và nhận dạng các đối tượng thao tác. Đặc điểm: - Có những đặc điểm như loại trên và điều khiển hoạt động trên cơ sở xử lý thông tin thu nhận được từ hệ thống thu nhận hình ảnh (Vision symstems_camera). - Có khả năng nhận dạng ở mức độ thấp như phân biệt các đối tượng có hình dạng và kích thước khá khác biệt nhau. 2.2.2.4 Robot thế hệ thứ tƣ. Bao gồm các robot sử dụng các thuật toán và cơ chế điều khiển thích nghi (adaptively controlled robot) được trang bị bước đầu lựa chọn các đáp ứng tuân theo một mô hình tính toán xác định trước nhằm tạo ra những ứng xử phù hợp với điều kiện của môi trường thao tác. ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 7
19. TAY MÁY GIA NHIỆT PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG Đặc điểm: - Có những đặc điểm tương tự như thế hệ thứ hai và thứ ba, có khả năng tự động lực chọn chương trình hoạt động và lập trình lại cho các hoạt động dựa trên các tín hiệu thu nhận được từ cảm biến. - Bộ điều khiển phải có bộ nhớ tương đối lớn để giải các bài toán tối ưu với các điều kiện biên không được xác định trước. Kết quả của bài toán sẽ là một tập hợp các tín hiệu điều khiển các đáp ứng của robot. 2.2.2.5 Robot thế hệ thứ năm. Là những robot được trang bị trí tuệ nhân tạo (artificially intelligent robot). Đặc điểm: - Robot được trang bị các kỹ thuật của trí tuệ nhân tạo như nhận dạng tiếng nói, hình ảnh, xác định khoảng cách, cảm nhận đối tượng qua tiếp xúc, để ra quyết định và giải quyết các vấn đề hoặc nhiệm vụ đặt ra cho nó. - Robot được trang bị mạng Neuron có khả năng tự học. - Robot được trang bị các thuật toán dạng Neuron Fuzzy/Fuzzy Logic để tự suy nghĩ và ra quyết định cho các ứng xử tương thích với những tín hiệu nhận được từ môi trường theo những thuật toán tối ưu một hay nhiều mục tiêu đồng thời. 2.2.3 Phân loại theo bộ điều khiển. 2.2.3.1Robot điều khiển vòng hở. Robot này thường nhỏ và sử dụng nguồn dẫn động khí nén hoặc động cơ bước, Bộ điều khiển phổ biến là bộ điều khiển lập trình (PLC) để thực hiện điều khiển vòng hở. Robot hoạt động căn cứ vào các tín hiệu phản hồi từ các điểm giới hạn hành trình cơ khí đặt trên các trục của tay máy. Hình 2.9: Một robot gắp_đặt. ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 8
20. TAY MÁY GIA NHIỆT PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG 2.2.3.2 Robot điều khiển vòng kín. Robot loại này sử dụng bộ điều khiển servo thực hiện điều khiển vòng kín. Hệ thống điều khiển liên tục là hệ thống trong đó robot được lập trình theo một đường chính xác. Trong hệ thống điều khiển này, đường dẫn được biểu diễn bằng một loại các điểm rời rạc gần nhau và được lưu trong bộ nhớ robot, sau đó robot sẽ thực hiện lại chính xác đường dẫn đó. Hình 2.10: Một loại cánh tay robot dùng để sơn. 2.3 Ứng dụng của robot tay máy. Robot tay máy được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Những ứng dụng ban đầu bao gồm gắp_đặt vật liệu, hàn điểm và phun sơn. Trong các nhà máy sản xuất xe hơi thì hàn điểm là công việc sử dụng robot nhiều nhất: khung xe được cố định vào một xe được điều khiển từ xa di chuyển khắp nhà máy. Khi đến trạm hàn, kẹp sẽ cố định các chi tiết đúng vào vị trí cần hàn, trong khi đó robot di chuyển dọc theo các điểm hàn được lập trình trước. ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 9
21. TAY MÁY GIA NHIỆT PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG Hình 2.11: Robot hàn trong nhà máy xe hơi. Robot còn được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực khác như phục vụ cho máy công cụ, làm khuôn trong công nghiệp đồ nhựa, gắn kính xe hơi, gắp hàng ra khỏi xe băng tải và đặt chúng vào các trạm chuyển trung gian. ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 10
22. S K L 0 0 2 1 5 4