Đồ án Khảo sát, nghiên cứu mô phỏng robot Denso và biên soạn bài tập thí nghiệm Robot Công nghiệp (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Khảo sát, nghiên cứu mô phỏng robot Denso và biên soạn bài tập thí nghiệm Robot Công nghiệp (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ KHẢO SÁT, NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ROBOT DENSO VÀ BIÊN SOẠN BÀI TẬP THÍ NGHIỆM ROBOT CÔNG NGHIỆP GVHD: ThS. TƯỞNG PHƯỚC THỌ SVTH: TRẦN CHÍ HIẾU MSSV: 10911025 SVTH: TRẦN DUY TUỆ MSSV: 10911064 S K L 0 0 4 1 8 0 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016
2. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Trần Chí Hiếu MSSV: 10911025 Trần Duy Tuệ MSSV: 10911064 Ngành: SPKT Cơ Điện Tử Lớp: 10911 Giảng viên hƣớng dẫn: Tƣởng Phƣớc Thọ ĐT: 0969956596 Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: 1. Tên đề tài: Khảo sát, nghiên cứu mô phỏng robot Denso và biên soạn bài tập thí nghiệm Robot Công nghiệp. 2. Nội dung thực hiện đề tài: - Khảo sát Robot Denso. - Nghiên cứu động học thuận, động học nghịch, ma trận Jacobi, ma trận động lực học. - Biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp dùng cho Robot Denso. - Hƣớng dẫn mô phỏng Matlab, hƣớng dẫn vẽ Solidword và hƣớng dẫn sử dụng phần mềm WINCAPS III. 3. Sản phẩm: Trang i
3. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ CỘNG HÒA 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: MSSV: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ và tên Giáo viên hƣớng dẫn: NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: 2. Ƣu 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 hƣớng dẫn Trang ii
4. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ CỘNG HÒA 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: MSSV: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ và tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: 2. Ƣu 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 Trang iii
5. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ LỜI CẢM ƠN Đƣợc sự phân công của Bộ môn Cơ điện tử, Khoa Cơ khí chế tạo máy, trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, và sự đồng ý của Thầy giáo hƣớng dẫn Thạc sỹ Tƣởng Phƣớc Thọ, nhóm chúng tôi đã thực hiện đề tài Khảo sát, nghiên cứu và biên soạn bài tập thí nghiệm Robot Công nghiệp dùng cho Robot Denso. Để hoàn thành khóa luận này. Đầu tiên, nhóm chúng tôi xin chân thành cảm ơn tới tất cả các thầy/cô trong trƣờng đã tận tình hƣớng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và rèn luyện tại trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Xin chân thành cảm ơn thầy giáo hƣớng dẫn Thạc sỹ Tƣởng Phƣớc Thọ. Trong suốt quá trình nhóm thực hiện đề tài này, thầy đã hƣớng dẫn rất tận tình, tạo mọi điều kiện, động viên và góp ý giúp đỡ nhóm chúng tôi rất nhiều. Sự hiểu biết sâu sắc về khoa học, cũng nhƣ kinh nghiệm của thầy chính là tiền đề để nhóm chúng tôi hoàn thành khóa luận này. Nhóm cũng xin cảm ơn đến bạn bè đã giúp đỡ chúng tôi trong suốt quá trình làm đề tài. Cuối cùng chúng tôi xin gửi lời cảm ơn đến các bậc cha, mẹ - những ngƣời đã luôn động viên, cổ vũ chúng tôi những lúc khó khăn để có thể vƣợt qua và hoàn thành tốt khóa luận này. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn! TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20 Ngƣời thực hiện Trang iv
6. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ TÓM TẮT ĐỀ TÀI Trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa của nƣớc ta hiện nay, ngày càng xuất hiện càng nhiều các phƣơng thức sản xuất tự động. Một trong số những phƣơng thức đó chính là việc sử dụng robot, robot đã xuất hiện hơn 10 năm tại Việt Nam, bao gồm các lĩnh vực: vận tải, hàng hải, nhà máy, xí nghiệp, và trong tƣơng lai robot sẽ trở thành mũi nhọn của nên công nghiệp nƣớc ta. Vì vậy việc nghiên cứu, khảo sát robot nói chung và robot dùng cho robot Denso nói riêng sẽ tạo tiền đề cho việc phát triển robot ở nƣớc ta và góp phần vào công cuộc hiện đại hóa đất nƣớc.Với tính quan trọng đó thì việc biên soạn tài liệu cho robot công nghiệp dùng cho robot Denso sẽ mang nhiều ý nghĩa thiết thực. Mục tiêu của khóa luận này nhằm khảo sát, nghiên cứu và biên soạn bài tập thí nghiệm Robot Công nghiệp dùng cho robot Denso. Phần đầu sẽ giới trình bày thực trạng phát triển robot ở Việt Nam. Phần thứ hai sẽ trình bày về cơ sở lý thuyết. Phần thứ ba sẽ trình bày về mô phỏng các hoạt động của robot bằng matlab. Phần thứ tƣ sẽ trình bày khảo sát robot Denso. Phần thứ năm sẽ trình bày mô phỏng robot Denso bằng matlab. Cuối cùng là một số kết luận rút ra đƣợc và hƣớng phát triển cho đề tài. Trang v
7. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ ABSTRACT During the period of industrialization and modernization of our country today, increasingly appearing more and more automated production methods. One of these methods is that the use of robots, robot has appeared more than 10 years in Vietnam, including the fields of transportation, shipping, factory, factories, and in the future . . . robot should become the spearhead of our industry. So the research and surveys in general robot and robot for Denso robot in particular will create prerequisites for the development of robots in our country and contribute to the modernization of country. The importance of the compiled document for industrial robots for DENSO robots will bring much practical significance. The objective of this thesis tosurveys, research andcompiled experimental exercises Industrial Robot for Denso robot. The first part will present development situation in Vietnam robotic. The second section presents the theoretical basis. The third section presents the simulation of robotic operations by matlab. The fourth section will survey Denso robotic. The fifth section will presentthe simulation of robotic by matlab. Lastly, some of the conclusions are drawn and the direction of development for the subject. Trang vi
8. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT ĐỀ TÀI v ABSTRACT vi MỤC LỤC vii CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN 1 1.1. Giới thiệu chung 1 1.2. Lý do chọn đề tài 7 1.3. Tính thiết thực của đề tài 8 1.4. Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài 8 1.5. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 8 1.6. Sự kế thừa và điểm mới của đề tài 8 1.7. Giới hạn đề tài 9 1.8. Phƣơng pháp nghiên cứu 9 CHƢƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2.1. Lý thuyết động học vật rắn 10 2.1.1. Khả năng chuyển động của vật rắn trong không gian 10 2.1.2. Biểu diễn hƣớng 10 2.1.3. Biểu diễn vị trí 10 2.2. Các phép biến đổi thuần nhất 11 2.2.1. Vectơ điểm và tọa độ thuần nhất 11 2.2.2. Biến đổi ma trận dùng tọa độ thuần nhất 13 2.3. Các phép biến đổi cơ bản 14 2.3.1. Phép biến đổi tịnh tiến 14 2.3.2. Phép quay quanh các trục tọa độ 15 2.3.3. Phép quay quanh một trục bất kỳ 16 2.3.4. Phép quay theo 3 góc Euler 18 2.3.5. Phép quay Roll - Pitch -Yaw. 20 2.4. Các bài toán biến đổi ngƣợc 21 Trang vii
9. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ 2.4.1. Xác định góc quay và trục quay 21 2.4.2. Xác định 3 góc Euler 25 2.4.3. Xác định 3 góc RPY 29 2.5. Động học 30 2.5.1. Giới thiệu 30 2.5.2. Bộ thông số Denavit-Hartenberg (DH) 32 2.5.3. Mô hình biến đổi 34 2.5.4. Phƣơng trình động học robot 35 2.5.5. Trình tự thiết lập hệ phƣơng trình động học robot 36 CHƢƠNG 3 : MÔ PHỎNG ROBOT BẰNG MATLAB 37 3.1. Robot 2 bậc tự do RR 37 3.1.1. Bài toán Robot 2 bậc tự do 37 3.1.2. Mô phỏng robot 2 bậc tự do trên Matlab 39 3.1.2.1. Lắp ghép các chi tiết 39 3.1.2.2. Thiết lập mô phỏng Robot trên phần mềm Matlab 45 3.1.2.3. Hƣớng dẫn viết code trên phần mềm Matlab 52 3.1.2.4. Kết quả mô phỏng hoạt động Robot trên Matlab 55 3.2. Robot 2 bậc tự do (có khớp tịnh tiến) 56 3.2.1. Bài toán robot 2 bậc tự do (có khớp tịnh tiến) 56 3.2.2. Kết quả mô phỏng robot 2 bậc tự do (có khớp tịnh tiến) trên Matlab 59 3.3. Robot 4 bậc tự do SCARA 60 3.3.1. Bài toán robot 4 bậc tự do 61 3.3.2. Kết quả mô phỏng robot 4 bậc tự do trên Matlab 63 CHƢƠNG 4 : KHẢO SÁT ROBOT DENSO 66 4.1. Tính năng 66 4.2. Đặc điểm kỹ thuật 66 4.3. Kích thƣớc 67 4.4. Linh kiện tiêu chuẩn 68 4.5. Sử dụng phần mềm WINCAP III để mô phỏng 68 CHƢƠNG 5 : MÔ PHỎNG ROBOT DENSO BẰNG MATLAB 84 5.1. Bài toán robot 6 bậc tự do Denso 84 5.2. Mô phỏng robot 6 bậc tự do Denso trên phần mềm Matlab 90 5.2.1. Lắp ghép các chi tiết 90 Trang viii
10. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ 5.2.2. Thiết lập mô phỏng robot trên phần mềm Matlab 102 5.2.3. Hƣớng dẫn viết code trên phần mềm Matlab 113 5.2.4. Code mô phỏng robot Denso trên Matlab 117 5.2.5. Kết quả mô phỏng hoạt động Robot Denso trên Matlab 139 CHƢƠNG 6 : TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM ROBOT CÔNG NGHIỆP 141 6.1. Robot 2 bậc tự do 141 6.1.1. Bài toán Robot 2 bậc tự do 141 6.1.2. Mô phỏng robot 2 bậc tự do trên Matlab 143 6.1.2.1. Hƣớng dẫn vẽ solidword 143 6.1.2.2. Thiết lập mô phỏng Robot trên phần mềm Matlab 176 6.1.2.3. Hƣớng dẫn viết code trên phần mềm Matlab 182 6.1.2.4. Code mô phỏng robot 2 bậc tự do trên Matlab 185 6.1.2.5. Kết quả mô phỏng hoạt động Robot trên Matlab 198 6.2. Robot 2 bậc tự do (có khớp tịnh tiến) 200 6.2.1. Bài toán robot 2 bậc tự do (có khớp tịnh tiến) 200 6.3. Robot 4 bậc tự do 201 6.3.1. Bài toán robot 4 bậc tự do 201 6.4. Robot 6 bậc tự do 202 6.4.1. Bài toán robot 6 bậc tự do 202 CHƢƠNG 7 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 204 7.1. Kết luận 204 7.2. Kiến nghị 204 PHỤ LỤC 205 TÀI LIỆU THAM KHẢO 233 Trang ix
11. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Robot công nghiệp trong một dây chuyền sản xuất xe hơi 1 Hình 1.2. Robot Amar nội trợ 1 Hình 1.3. Robot 3 trục ứng dụng trong công nghiệp 3 Hình 1.4. Robot song song 6 chân dựa trên nguyên lý Gough - Stewart Platform 4 Hình 1.5. Giám đốc công ty cổ phần Robot Tosy Hồ Vĩnh Hoàng bên robot Topio . 4 Hình 1.6. Robot giúp tự động hóa sản xuất nông nghiệp 5 Hình 1.7. Cánh tay robot Denoute-san của hãng Denso Corp chơi cờ tƣớng 6 Hình 1.8. Ngƣời máy phi hành gia Robonaut 2 làm việc trong phòng thí nghiệm mô tả lại không gian trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) 6 Hình 1.9. Các hình ảnh Robot Denso tại phòng thí nghiệm 7 Hình 2.1. Khả năng chuyển động của vật rắn 10 Hình 2.2. Biểu diễn cosin chỉ phƣơng 10 Hình 2.3. Biểu diễn 1 điểm trong không gian 11 Hình 2.4. Các hệ tọa độ 14 Hình 2.5. Phép biến đổi tịnh tiến trong không gian 15 Hình 2.6. Phép quay quanh một trục bất kỳ. 16 Hình 2.7. Phép quay Euler. 19 Hình 2.8. Phép quay Roll-Pitch-Yaw. 20 Hình 2.9. Hàm arctg2(y,x) 27 Hình 2.10. Các vectơ định vị trí và định hƣớng của bàn tay máy. 31 Hình 2.11. Chiều dài và góc xoắn của một khâu. 33 Hình 2.12. Các thông số của khâu: θ, d, a và α. 33 Hình 3.1. Robot 2 bậc tự do 37 Hình 3.2. 55 Hình 3.3. 55 Hình 3.4. 55 Hình 3.5. 56 Hình 3.6. 56 Hình 3.7. Robot có 2 bậc tự do (có khớp tịnh tiến) 57 Hình 3.8. 60 Hình 3.9. 59 Hình 3.10. 59 Trang x
12. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ Hình 3.11. 59 Hình 3.12. Robot 4 bậc tự do 61 Hình 3.13. 63 Hình 3.14. 64 Hình 3.15. 64 Hình 3.16. 65 Hình 4.1. 67 Hình 5.1. Robot 6 bậc tự do 84 Hình 6.1. Robot 2 bậc tự do 141 Hình 6.2. Robot 2 bậc tự do RR 141 Hình 6.3. 198 Hình 6.4. 198 Hình 6.5. 199 Hình 6.6. 199 Hình 6.7. 199 Hình 6.8. Robot 2 bậc tự do (có khớp tịnh tiến) 200 Hình 6.9. Robot 4 bậc tự do 201 Hình 6.10. Robot 6 bậc tự do 202 Trang xi
13. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Thông số DH của robot 2 bậc tự do 37 Bảng 3.2. Bảng Thông số DH của robot 2 bậc tự do (có khớp tịnh tiến) 57 Bảng 3.3. Bảng Thông số DH của robot 4 bậc tự do 61 Bảng 4.1. Thông số kỹ thuật 67 Bảng 5.1. Thông số DH robot 6 bậc tự do 85 Bảng 6.1. Thông số DH của robot 2 bậc tự do 141 Bảng 6.2. Thông số DH của robot 2 bậc tự do (có khớp tịnh tiến) 200 Bảng 6.3. Thông số DH của robot 4 bậc tự do 201 Bảng 6.4. Thông số DH của robot 6 bậc tự do 202 Trang xii
14. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN Trong chƣơng này sẽ giới thiệu chung về tình hình nghiên cứu, phát triển robot hiện nayở Việt Nam. Từ đó, đƣa ra đƣợc lý do chọn đề tài và mục tiêu mà nhóm nghiên cứu hƣớng đến. 1.1. Giới thiệu chung Theo quá trình phát triển của xã hội, nhu cầu nâng cao sản xuất và chất lƣợng sản phẩm ngày càng đòi hỏi ứng dụng rộng rãi các phƣơng tiện tự động hóa sản xuất. Xu hƣớng tạo ra những dây chuyền và thiết bị tự động có tính linh hoạt cao đã hình thành và phát triển mạnh mẽ. Vì thế ngày càng tăng nhanh nhu cầu ứng dụng ngƣời máy để tạo ra các hệ sản xuất tự động linh hoạt. Vì vậy, Robot đƣợc ứng dụng rộng rãi và đóng vai trò quan trọng trong sản xuất cũng nhƣ trong đời sống. Hình 1.1. Robot công nghiệp trong một dây chuyền sản xuất xe hơi Hình 1.2. Robot Amar nội trợ Trang 1
15. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ Trong khoảng 25 năm qua, nƣớc ta đã có những hoạt động nghiên cứu bƣớc đầu và đã có những bƣớc tiến đáng kể về robot. Trong đó có những đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ cấp nhà nƣớc thuộc các lĩnh vực tự động hóa, cơ khí chế tạo do các tổ chức Khoa học và Công nghệ trên toàn quốc thực hiện nhƣ Đại học Bách Khoa Hà Nội, Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh, Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hoá (Bộ Công Thƣơng), Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, Viện Cơ học và Viện Công nghệ Thông tin (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) Các nghiên cứu về robot ở nƣớc ta liên quan nhiều đến vấn đề về động học, động lực học, thiết kế quỹ đạo, xử lý thông tin cảm biến, cơ cấu chấp hành, điều khiển và phát triển trí thông minh. Đặc biệt, trong lĩnh vực điều khiển robot, ngoài các phƣơng pháp điều khiển truyền thống nhƣ PID, phƣơng pháp tính mô men, phƣơng pháp điều khiển trƣợt thì các phƣơng pháp điều khiển thông minh nhƣ điều khiển sử dụng mạng nơ ron, logic mờ, thuật gen và các phƣơng pháp điều khiển tự thích nghi cũng đã đƣợc đề cập nghiên cứu và áp dụng tại các tổ chức Khoa học và Công nghệ. Vào giai đoạn 1985- 1990, chƣơng trình nghiên cứu quốc gia về tự động hóa đã có những đề tài nghiên cứu và chế tạo robot do Trung tâm Tự động hóa, Đại học Bách khoa Hà Nội chủ trì.Các robot đƣợc chế tạo thời gian này là một số loại tay máy đƣợc điều khiển bằng khí nén rất cồng kềnh và chƣa có phần điều khiển điện tử. Thiết kế robot nặng về thiết kế cơ khí, chi tiết máy. Các chuyển động của các khớp chƣa có vòng điều khiển servo mà chủ yếu dùng các công tắc hành trình là chính. Tuy không có khả năng ứng dụng nhƣng các robot này đã dấy lên hƣớng đào tạo về robot ở Đại học Bách khoa Hà Nội trong khi ở các trƣờng đại học khác trên toàn quốc chƣa có khái niệm về môn học về robot cả ở các khoa cơ khí lẫn khoa điện. Các robot đƣợc thiết kế và chế tạo ở Việt Nam thực sự có nhiều khởi sắc từ khoảng 15 năm nay. Lúc này công nghệ vi xử lý, PLC, DSP, SOC đã thâm nhập sâu vào trong các trƣờng đại học và cộng đồng công nghệ Việt Nam nên nhiều ý tƣởng và đề tài nghiên cứu đã đƣợc đề xuất và triển khai. Nhiều đơn vị trên toàn quốc thực hiện các nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng về robot. Trung tâm Tự động hóa- Đại học Bách khoa Hà Nội tiếp tục phát triển các robot điều khiển bằng máy PC và vi xử lý, cho ra đời robot SCA mini, là một loại robot lắp ráp, phục vụ tốt cho công tác đào tạo và một số robot di động đƣợc điều khiển từ xa bằng con ngƣời. Đại học Bách khoa Tp.HCM phát triển robot hàn, robot Trang 2
16. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ lấy sản phẩm phôi chai nhựa PET, robot phục vụ quay TV, và một số mẫu robot song song hexapode phục vụ cho đào tạo. Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự nghiên cứu chế tạo robot sơn xe quân giới, robot phục vụ chế tạo thuốc súng, robot di động gắp mìn điều khiển từ xa, máy bay không ngƣời lái Học viện Kỹ thuật Quân sự thiết kế và chế tạo robot lặn dƣới nƣớc điều khiển từ xa qua dây dẫn phục vụ khảo sát các công trình dƣới nƣớc, robot exoskeleton trợ giúp mang vác cho con ngƣời. Viện Cơ học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam thiết kế chế tạo robot Hexapode phục vụ gia công chính xác. Viện Công nghệ Thông tin triển khai các nghiên cứu tích hợp hệ robot-camera phân loại sản phẩm, hệ robot 2 bậc tự do Pan-Tilt-Camera theo dõi bám mục tiêu di động, robot di động phục vụ tự động hóa kho hàng. Gần đây, trong chƣơng trình nghiên cứu cấp quốc gia về lĩnh vực tự động hóa giai đoạn 2006-2010 có nhiều đề tài sắp đƣợc nghiệm thu về thiết kế chế tạo robot, trong đó Đại học Bách khoa Hà Nội chế tạo robot hàn vỏ tàu thủy, Viện Tự động hóa Viện Kỹ thuật Quân sự chế tạo robot phun hạt nix cọ rửa tàu, Tp. Hồ Chí Minh chế tạo máy gia công 3D sử dụng robot song song Hexapode có độ chính xác cao và hệ thống tự động sắp xếp và cấp vật tƣ kho gồm 3 robot di động chạy trên ray. Đại học Quốc gia Hà Nội tiến hành các nghiên cứu phát triển các hệ điều khiển robot di động qua truyền thông không dây và Internet Hình 1.3. Robot 3 trục ứng dụng trong công nghiệp Trang 3
17. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ Hình 1.4. Robot song song 6 chân dựa trên nguyên lý Gough - Stewart Platform Doanh nghiệp thiết kế và chế tạo robot ở Việt Nam có nhiều sản phẩm quảng cáo ấn tƣợng trên trƣờng quốc tế, trong đó phải kể đến Công ty Cổ phần Robot TOSY. TOSY đã gây thƣơng hiệu bằng robot dáng ngƣời đánh bóng bàn TOPIO Ping Pong đƣợc trình diễn tại Hội chợ quốc tế Robot IREX 2009 ở Nhật Bản năm 2009. Gần đây tại Hội chợ quốc tế về Tự động hoá 2010 ở Đức, TOSY đã giới thiệu robot dịch vụ 23 bậc tự do TOPIO Dio và 2 sản phẩm robot công nghiệp với giá thành chỉ bằng 1/5 các robot tƣơng đƣơng trên thế giới. Ngoài ra, sản phẩm robot đồ chơi nhƣ TOSY UFO đƣợc xuất khẩu ra nhiều thị trƣờng trên thế giới. Phải nói lĩnh vực chế tạo robot của Việt Nam đã có nhiều khởi sắc mặc dù trên thực tế rất ít robot do Việt Nam thiết kế và chế tạo đƣợc đƣa vào ứng dụng. Hình 1.5. Giám đốc công ty cổ phần Robot Tosy Hồ Vĩnh Hoàng bên robot Topio Trang 4
18. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ Robot công nghiệp ban đầu đƣợc ứng dụng nhiều vào ngành công nghiệp chế tạo ô tô và làm các công việc nặng nhọc, nguy hiểm ở môi trƣờng độc hại thay thế con ngƣời. Do robot phải tham gia vào các công việc ngày càng phức tạp nên sự phát triển của robot đã đi theo chiều hƣớng có độ thích nghi và thông minh ngày càng cao. Từ 1995 nghiên cứu robot bƣớc vào thời đại của robot địa hình và robot dịch vụ bao gồm các loại tay máy phức tạp. Trong lĩnh vực y tế, các robot mổ là thành công đầu tiên và tiếp đến là các ứng dụng mạnh mẽ của robot trong lĩnh vực dịch vụ y tế và hỗ trợ ngƣời tàn tật. Ngoài ra, ta cũng thấy sự phát triển mạnh của các robot gia đình nhƣ robot hút bụi, lau nhà và các dịch vụ của robot trong bảo tàng, các nơi công cộng. Xu hƣớng sử dụng các robot dáng ngƣời, robot dƣới nƣớc và các robot di động đang gia tăng. Hình 1.6. Robot giúp tự động hóa sản xuất nông nghiệp Các nghiên cứu về robot thời gian qua đã giải quyết nhiều vấn đề cho xu thế này nhất là các nghiên cứu về tƣơng tác ngƣời-robot. Phần lớn các nghiên cứu tập trung cho các loại robot mới, thao tác của robot trong môi trƣờng thay đổi và khả năng di động của robot bằng bánh xe, xích và bằng chân. Trong công nghiệp giải trí, robot cũng đóng vai trò không nhỏ và có sự phát triển rất ấn tƣợng. Phát triển các robot đồ chơi thông minh là bƣớc đi ban đầu cần thiết để phát triển đƣợc robot dịch vụ hoàn hảo. robot dáng ngƣời sẽ đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống và các ngành sản xuất trong tƣơng lai. Nghiên cứu về robot dáng ngƣời đang chuyển dần từ các nghiên cứu về ổn định chuyển động sang các nghiên cứu về giao tiếp giữa ngƣời và robot Trang 5
19. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ Đầu tƣ lớn nhất và có nhiều kết quả vƣợt trội nhất vẫn là lĩnh vực robot quân sự bao gồm các robot, xe tự hành trên cạn, dƣới nƣớc, trên không và trong vũ trụ. Điều khiển robot hoạt động trong môi trƣờng địa hình biến động là một thách thức lớn. Một giải pháp hiệu quả hiện nay là đƣa con ngƣời vào vòng điều khiển, kết hợp trí tuệ của robot với trí tuệ của con ngƣời. Còn nghiều quan ngại và nghi ngờ về khả năng con ngƣời chế tạo đƣợc robot có độ mềm dẻo và thông minh nhƣ ngƣời do còn quá nhiều vấn đề về khoa học và công nghệ cần giải quyết. Hình 1.7. Cánh tay robot Denoute-san của hãng Denso Corp chơi cờ tướng Hình 1.8. Người máy phi hành gia Robonaut 2 làm việc trong phòng thí nghiệm mô tả lại không gian trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) Xu hƣớng phát triển của robot trên thế giới đang chuyển sang các loại robot dịch vụ từ đơn giản đến phức tạp mở ra rất nhiều cơ hội cho lĩnh vực robot Việt Nam có thể đi tắt đón đầu tạo ra những sản phẩm đột phá trên thị trƣờng trong nƣớc và trên thế giới.Vì vậy, với bối cảnh robot sẽ là trung tâm của cuộc cách mạng công nghệ kế tiếp sau PC- Internet của thế giới sắp tới, Việt Nam không thể bỏ lỡ cơ hội này nhƣ với Trang 6
20. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ máy vi tính PC 30 năm trƣớc. Để đạt đƣợc điều này, thiết nghĩ ta phải có những định hƣớng về nghiên cứu, đào tạo ngay từ bây giờ. Việc khảo sát, nghiên cứu và biên soạn bài tập thí nghiệm Robot Công nghiệp cho các sinh viên nói chung là việc hết sức quan trọng. Nó giúp một phần giúp ngƣời học có một lƣợng kiến thức toàn diện từ sử dụng đến nghiên cứu phát triển các robot và các ứng dụng liên quan. 1.2. Lý do chọn đề tài Hiện tại ở phòng thí nghiệm Robot, các sinh viên đang đƣợc thực hành về robot ABB nhƣng mới đây trƣờng đƣợc công ty Daikou về thăm và tặng thêm một con Robot Denso nên khoảng thời gian tới đây thí nghiệm robot sẽ sử dụng đến robot Denso. Hình 1.9. Các hình ảnh Robot Denso tại phòng thí nghiệm Trang 7
21. Khảosát, nghiên cứu mô phỏng robot Densovà biên soạn bài tập thí nghiệm Robot công nghiệp GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ Vậy để giúp cho các bạn sinh viên có một nguồn tài liệu để làm quen, tìm hiểu, nghiên cứu và học tập về Robot Denso, đồng thời phục vụ cho việc giảng dạy nhóm chúng tôi muốn lên ý tƣởng thực hiện việc biên soạn các bài tập thí nghiệm sử dụng cho Robot Denso. Với lý do trên cùng với sự đồng ý của thầy hƣớng dẫn Đồ án, nhóm chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “Khảo sát, nghiên cứu mô phỏng robot Denso và biên soạn bài tập thí nghiệm Robot Công nghiệp” làm đề tài nghiên cứu. 1.3. Tính thiết thực của đề tài Trong tƣơng lai robot sẽ là trung tâm của cuộc cách mạng công nghệ nên việc nghiên cứu, phát triển robot sẽ là mục tiêu quan trọng của đất nƣớc ta. Đề tài sẽ góp phần cung cấp 1 mảng kiến thức cơ bản về Robot nói chung và Robot Denso nói riêng giúp cho các sinh viên, các bạn có niềm đam mê với robot có thể tự tìm hiểu, nghiên cứu, khảo sát robot công nghiệp dùng cho robot Denso. 1.4. Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài Biên soạn, thiết kế tài liệu Robot Công nghiệp dùng cho Robot Denso. Đóng góp một nguồn tƣ liệu phục vụ cho giảng dạy và học tập. 1.5. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Với đề tài “Khảo sát, nghiên cứu mô phỏng robot Denso và biên soạn bài tập thí nghiệm Robot Công nghiệp” nhóm nghiên cứu thực hiện với các mục đích sau: - Khảo sát Robot Denso. - Nghiên cứu động học thuận, động học nghịch, ma trận Jacobi, ma trận động lực học. - Biên soạn bài tập thí nghiệm Robot bằng phần mềm matlab và soliword. - Hƣớng dẫn mô phỏng Matlab, hƣớng dẫn vẽ Solidword và hƣớng dẫn sử dụng phần mềm. 1.6. Sự kế thừa và điểm mới của đề tài Nhóm nghiên cứu kế thừa phần lý thuyết về Robot Công nghiệp từ đó phát triển thêm theo hƣớng nghiên cứu, khảo sát và biên soạn bài tập thí nghiệm robot công nghiệp dùng cho robot Denso nhƣ một tài liệu phục vụ cho giảng dạy và học tập. Có thể nói, nhóm chúng tôi sẽ tập trung nghiên cứu kỹ về phần mô phỏng và biên soạn bài tập. Trang 8
22. S K L 0 0 2 1 5 4