Nghiên cứu tính toán thiết kế đồ gá di động cho robot hàn hồ quang Almega AII

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 1 http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

---------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ DI ĐỘNG CHO

ROBOT HÀN HỒ QUANG ALMEGA AII

NGUYỄN THỊ BÍCH NGẦN

THÁI NGUYÊN, 2011

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 2 http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

---------------------------------------

NGUYỄN THỊ BÍCH NGẦN

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ DI ĐỘNG CHO

ROBOT HÀN HỒ QUANG ALMEGA AII

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS. Phan Bùi Khôi

HỌC VIÊN

Nguyễn Thị Bích Ngần

KHOA ĐÀO TẠO SĐH BGH TRƯỜNG ĐHKTCN

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 3 http://www.lrc-tnu.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là do tôi tự làm và nghiên cứu, dưới

sự hướng dẫn của PGS.TS Phan Bùi Khôi viện trưởng viện cơ khí ĐHBK

Hà Nội.

Trong luận văn có sử dụng một số tài liệu tham khảo như đã nêu

trong phần tài liệu tham khảo.

Tôi xin chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình.

Người cam đoan

Tác giả

Nguyễn Thị Bích Ngần

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 4 http://www.lrc-tnu.edu.vn

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

DANH MỤC CÁC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

LỜI NÓI ĐẦU

CHƢƠNG I...................................................................................................... 1

TỔNG QUAN VỀ ROBOT ..........................Error! Bookmark not defined.

1.1 Giới thiệu tổng quan về Robot...........Error! Bookmark not defined.

1.2 Robot công nghiệp và ứng dụng ........Error! Bookmark not defined.

1.3 Robot hàn hồ quang............................Error! Bookmark not defined.

CHƢƠNG 2. ................................................................................................. 11

TÍNH TOÁN MÔ HÌNH..............................Error! Bookmark not defined.

2.1 Cơ sở tính toán khảo sát Robot.........Error! Bookmark not defined.

2.1.1 Biểu diễn điểm trong không gian..Error! Bookmark not defined.

2.1.2 Ma trận cosin chỉ hướng, ma trận quay .......Error! Bookmark not

defined.

2.1.3 Vị trí, hướng của vật rắn ...............Error! Bookmark not defined.

2.1.4 Phép biến đổi tọa độ thuần nhất.....Error! Bookmark not defined.

2.1.5 Phương pháp Denavit- Hartenberg (D-H) ...Error! Bookmark not

defined.

2.2 Thiết lập phƣơng trình động học robot ..........Error! Bookmark not

defined.

2.2.1 Thiết lập ma trận trạng thái khâu thao tác theo cấu trúc động học

.................................................................Error! Bookmark not defined.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 5 http://www.lrc-tnu.edu.vn

2.2.2 Thiết lập ma trận trạng thái khâu thao tác theo tọa độ thao tác....Error!

Bookmark not defined.

2.2.3 Phương trình động học robot ........Error! Bookmark not defined.

2.2.4 Bài toán động học thuận về vị trí của robot.Error! Bookmark not

defined.

2.2.5 Bài toán động học ngược về vị trí của robotError! Bookmark not

defined.

2.3 Bài toán động học robot hàn Almega AII khi vật hàn cố định

.....................................................................Error! Bookmark not defined.

2.4 Động học robot hàn Almega AII khi vật hàn gắn trên đồ gá di động

.....................................................................Error! Bookmark not defined.

CHƢƠNG 3. .................................................................................................. 48

THIẾT KẾ ĐỒ GÁ DI ĐỘNG VÀ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG ROBOT

HÀN ALMEGA AII.......................................Error! Bookmark not defined.

3.1 Thiết kế đồ gá di động........................Error! Bookmark not defined.

3.1.1 Công dụng của đồ gá .....................Error! Bookmark not defined.

3.1.2 Phân tích lựa chọn cấu trúc động học cho đồ gáError! Bookmark

not defined.

3.1.3 Mẫu mô hình đồ gá ........................Error! Bookmark not defined.

3.2 Tính toán thiết kế các bộ truyền động ............Error! Bookmark not

defined.

3.2.1 Lựa chọn động cơ...........................Error! Bookmark not defined.

3.2.2 Tính toán bộ truyền cho đồ gá .......Error! Bookmark not defined.

3.2.3 Tính chọn ổ ....................................Error! Bookmark not defined.

3.2.4 Phân tích lựa chọn phôi..................Error! Bookmark not defined.

3.2.5 Phân tích công nghệ trong kết cấu chi tiết ....Error! Bookmark not

defined.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 6 http://www.lrc-tnu.edu.vn

3.2.6 Mô hình bản vẽ lắp 3D và bảng kê các chi tiết chính của đồ gá

.................................................................Error! Bookmark not defined.

3.2.7 Kiểm nghiệm độ bền của đồ gá bằng phần mềm COSMOSWorks

.......................................................................Error! Bookmark not defined.

3.3 Mô phỏng hoạt động của robot hàn Almega AII.. Error! Bookmark

not defined.

3.3.1 Phần mềm ứng dụng.......................Error! Bookmark not defined.

3.3.2 Chương trình mô phỏng .................Error! Bookmark not defined.

3.3.3 Giao diện chương trình và ứng dụng ............Error! Bookmark not

defined.

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................Error! Bookmark not defined.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 7 http://www.lrc-tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH

Stt Ký hiệu Mô tả

1 D-H Denavit and Hartenberg

2 ai Lượng tịnh tiến dọc theo trục ox

3 αi Góc quay quanh trục ox

4 di Lượng tịnh tiến dọc theo trục oz

5 θi Góc quay quanh trục oz

6 qi Biến khớp thứ (i)

7 Ai Ma trận truyền giữa khâu (i-1) và khâu (i)

8 rot Góc quay

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 8 http://www.lrc-tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

TT Hình số Nội dung Trang

1 Hình 1.1 Robot hàn Allmega AII 8

2 Hình 1.2 VD Robot hàn chi tiết có chiều dài lớn 9

3 Hình 1.3 VD Robot hàn chi tiết có biên dạng phức tạp 10

4 Hình 2.1 Robot hàn Allmega AII 11

5 Hình 2.2 Hệ quy chiếu cố định 12

6 Hình 2.3 Hai hệ quy chiếu chung gốc 0 12

7 Hình 2.4 Hai hệ quy chiếu liên hệ với nhau một góc α 14

8 Hình 2.5 Vị trí vật trong không gian 3 chiều 15

9 Hình 2.6 Phương pháp các góc Euler 16

10 Hình 2.7 Phương pháp các góc Cardan 17

11 Hình 2.8

Vector định vị một điểm P thuộc vật rắn trong

không gian 3 chiều 18

12 Hình 2.9 Phương pháp Denavit- Hartenberg 22

13 Hình 2.10 Quỹ đạo hàn 33

14 Hình 2.11 Gắn các hệ tọa độ cho robot 36

15 Hình 2.12 VD1 Robot có giá cố định, đồ gá di chuyển tịnh tiến 39

16 Hình 2.13 VD2 Robot có giá cố định, đồ gá chuyển động quay 44

17 Hình 3.1 Mô hình đồ gá 49

18 Hình 3.2 Robot song song 49

19 Hình 3.3 Mô hình động học 50

20 Hình 3.4 Các hình chiếu của mô hình đồ gá 51

21 Hình 3.5 Tính chọn động cơ 52

22 Hình 3.6 Bánh răng đai lớn 54

23 Hình 3.7 Bánh răng đai nhỏ 54

24 Hình 3.8 Ổ đỡ 55