Đồ án tốt nghiệp
LỜI CẢM TẠ
Tập đồ án được hoàn thành như là một bước ngoặt báo hiệu kết thúc
thời gian học tập tại trường ĐHSPKT. Nếu không có sự đóng góp về nhiều
phía chắc chắn người thực hiện dề tài này khó mà đạt được nhũng kết quả
sau 5 năm học đại học
Đó là sự đóng góp tích cực về vật chất, sự ủng hộ động viện tinh thần
về phía gia đình – đã hình thành một chỗ dựa vững chắc. Em sẽ mãi mãi
ghi nhớ.
Được học môn vi xử lý và các môn khác cùng với sự trực tiếp hướng
dẫn nhiệt tình của thầy Nguyễn Thanh Bình giúp em thực hiện đề tài. Xin
chân thành cảm ơn.
Trong số kiến thức mà em đạt được có sự đóng góp của nhiều thầy cô,
cùng với sự giúp đỡ, những lời động viên đúng lúc trong khi học và trong
thời gian thực hiện đề tài của các bạn sinh viên Khóa 95 KĐĐ, có lẽ em
không thể nào quên.
Thủ Đức Ngày 28 Tháng 02 Năm 2000
Sinh Viên Thực Hiện
LÊ TẤN MINH
Đồ án tốt nghiệp
Chương 1
Đồ án tốt nghiệp
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng nhanh góp phần nâng cao năng suất
lao động. Đặt biệt sự ra đời và phát triển của công nghệ chế tạo Robot nhằm tạo ra sự tự
động hóa trong quá trình sản xuất giảm đi sức lao động bằng chân tay của người lao động
Đối với các nưước ngoài thì Robot đã được nghiên cứu và chế tạo để ứng dụng vào
sản suất đả có từ trước. Riêng ở nước ta lónh vực này còn khá mới mẽ. Tuy có sự đầu tư
để nghiên cứu nhưng còn hạn chế ,có thể dùng mô hình cánh tay máy để phục vụ trực
tiếp cho công việc giảng dạy tại trường nhằm giúp cho sinh viên hiểu rỏ hơn về lý
thuyết, tạo điều kiện cho việc dạy và học được sinh động hơn .
Bức xúc trước nhu cầu tìm hiểu về tay máy công nghiệp từ chính bản thân và của
những người yêu thích về lónh vực này, nhóm đã bắt tay vào việc thực hiện nghiên cứu
đề tài: “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ
DO”.
1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẤN ĐỀ
Ở Việt Nam nói chung công nghệ chế tạo tay máy còn chậm phát triển, chúng ta vẩn
chưa có nhà máy nào có khả năng chế tạo các bộ phận cấu thành của tay máy đạt tiêu
chuẩn quốc tế. Tận dụng những vật liệu có sẳn để gia công các chi tiết cơ khí cũng như
linh kiện , thiết bò điện có sẳn do nước ngòai sản suất để thiết kế thành những sản phẩm
cụ thể trước hết là ứng dụng làm phương tiện giảng dạy trong trường học và từ đó phát
triển cao hơn để ứng dụng vào trong sản suất đã và đang là hướng đi đúng đắng của các
kỹ sư ở Việt Nam . Đề tài : “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY
MÁY NĂM BẬC TỰ DO” không nằm ngoài nhận đònh trên. Điều quan trọng hơn hết là
các vấn đề liên quan đến cấu tạo, nguyên lý hoạt động của tay máy và phần lý thuyết về
các hoạt động xảy ra bên trong vi xử lí sẽ được giới thiệu trong đề tài này. Nó sẽ là
nguồn thông tin hửu ích cho những ai muốn tìm hiểu về lónh vực này.
1.3 GIỚI HẠN VẤN ĐỀ
Tay máy rất đa dạng về nguồn gốc và chủng loại đây là lần đầu thực hiện nghiên
cứu đề tài: “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC
TỰ DO” trong điều kiện:
• Thời gian thực hiện đề tài chỉ trong 6 tuần
• Kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều
• Tài liệu về vi xử lí và tay máy còn hiếm
Vì vậy nhóm đã thực hiện nghiên cứu đề tài với những đặc điểm chính sau đây:
• Lập trình bằng KIT vi xử lí 8085
• Thiết kế mạch điều khiển cánh tay máy
• Xây dựng những chương trình tiêu biểu
1.4 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Thực hiện đề tài “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY
MÁY NĂM BẬC TỰ DO” là một công việc để người thực hiện đề tài nghiên cứu kỹ
khái niệm mô hình, nguyên lý làm việc cũng như tập lệnh của vi xử lí.
Sản phẩm của đề tài trước hết có thể được ứng dụng vào phương tiện giảng dạy
tại trường; và nếu được phát triển rộng, đi sâu hơn thì có thể ứng dụng vào trong thực tế
Đồ án tốt nghiệp
sản xuất công nghiệp,và đặc biệt cung cấp một cái nhìn tổng quát về vi xử lí và tay máy
công nghiệp.
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 2
Đồ án tốt nghiệp
2.1 DÀN Ý NGHIÊN CỨU
• Giới thiệu tổng quát về tay máy
• Thiết kế mạch điều khiển cánh tay máy
• Xây dựng phần mềm
• Thi công
• Hướng dẫn thao tác
2.2 ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU
Chủ yếu là mô hình cánh tay máy được gia công
2.3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU
Phương Pháp
Tham khảo tài liệu: chủ yếu là các tài liệu về kỹ thuật số, kỹ thuật vi xử lí, điện tử cơ
bản
Thực nghiệm: viết chương trình thử nghiệm trên KIT vi xử lý 8085
Phương Tiện
• Ngòai KIT vi xử lí 8085 và mô hìmh cánh tay máy, nhóm còn thực hiện dề tài còn
thiết kế thêm các mạch phụ để thử nghiệm các chương trình liên quan đến 8255 và
8279
2.4 THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
Nhóm thực nghiên cứu đề tài từ ngày đăng ký đề tài, công việc được phân bố cho 6
tuần làm việc như sau:
Tuần 1 : Lập đề cương tổng quát
Tuần 2 : Thu thập tài liệu
Tuần 3 : Lập đề cương chi tiết
Tuần 4,5 : Khai triển đề cương và đánh máy
Tuần 6 : Sửa chữa và in ấn
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 3
Đồ án tốt nghiệp
3.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
Thuật ngữ ROBOT xuất hiện vào năm 1920 trong một tác phẩm văn học của nhà
văn Tiệp Khắc có tên Karel Capek.
Thuật ngữ Inducstrial Robot (IR) - xuất hiện đầu tiên ở Mỹ do công ty AMF
(American Manchine and Foundry company) quảng cáo mô tả một thiết bò mang dáng
dấp và có một số chức năng như tay người được điều khiển tự động để thực hiện một số
thao tác sản xuất thiết bò có tên gọi Versatran.
Quá trình phát triển của IR có thể tóm tắt như sau:
- Từ những năn 50 ở Mỹ xuất hiện viện nghiên cứu đầu tiên.
- Đang đầu những năm 60 xuất hiện sản phẩm đầu tiên tên Versatran của công ty
AMF.
- Ở Anh người ta bắt đầu nghiên cứu và chế tạo các IR theo bản quyền của Mỹ từ
năm 1967;
- Ở các nước Tây Âu khác như : Đức, Ý, Pháp, Thụy Điển, từ những năm 70.
- Châu Á có Nhật bắt đầu nghiên cứu ứng dụng IR từ năm 1968.
Đến nay trên thế giới có khoảng trên 20 công ty sản xuất IR trong số đó có 80
công ty của Nhật , 90 công ty của các nước Tây Âu, 30 công ty của Mỹ và một số công ty
ở Nga, Tiệp …
Theo chủng loại, mức độ điều khiển, và khả năng nhận biết thông tin của tay máy
- người máy đã được sản xuất trên thế giới có thể phân loại các IR thành các thế hệ sau:
Thế hệ 1 : thế hệ có kiểu điều khiển theo chu trình dạng chương trình cứng không
có khả năng nhận biết thông tin
Thế hệ 2 : thế hệ có kiểu điều khiển theo chu kì dạng chương trình mềm bước đầu
đa có khả năng nhận biết thông tin
Thế hệ 3 : thế hệ có kiểu điều khiển dạng tinh khôn ,có khả năng nhận biết thông
tin và bước đầu đã có một số chức năng lý trí của con người
Đối với tay máy công nghiệp đã có hơn 250 loại ,trong số đó có hơn 40% là loại
tay máy có kiểu điều khiển đơn giản thuộc thế hệ thứ nhất .
Sự xuất hiện của robot và sự gia tăng vai trò của chúng trong sản xuất và xã hội
loài người làm xuất hiện một ngành khoa học mới là ngành robot học (Robotic) . trên thế
giới ở nhiều nước đã xuất hiện những viện nghiên cứu riêng về robot . Ở Việt Nam, từ
những năm giữa của thập kỷ 80 đã có viện nghiên cứu về robot .
3.2 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHỨC NĂNG CỦA IR
Vậy robot là gì ? cho tới hiện nay chưa có một đònh nghóa chính xác về robot, và
cứ hai năm một lần trên thế giới người ta lại tổ chức một hội nghò khoa học bàn về robot
nhằm thông tin những thành tựu đã đạt được trong nghiên cứu và chế tạo robot đồng thời
thống nhất các thuật ngữ về robotic. để hiểu được về IR, trước hết chúng ta quan sát sơ
đồ cấu trúc và chức năng của IR như sau:
Đồ án tốt nghiệp
Hình 3.1 : Sơ đồ cấu trúc và chức năng của robot
Trong sơ đồ trên các đường chỉ thò mối quan hệ thông tin thuận , thông tin chỉ
huy thực hiện nhiệm vụ cho robot. Các đường chỉ mối liên hệ thông tin ngược,
thông tin phản hồi về quá trình làm việc của robot.
Chức năng của bộ phận giao tiếp là liên lạc với người vận hành là thực hiện quá
trình “Dạy học “ cho robot, nhờ đó Robot biết được nhiệm vụ phải thực hiện.
Chức năng của hệ thống điều khiển là thực hiện việc tái hiện lại các hành động
(nhiệm vụ) đã được ‘học’.
Bộ phận chấp hành giúp cho Robot có đủ “sức”, tức chòu được tải trọng mà robot
phải chòu trong quá trình làm việc , bộ phận này bao gồm các bộ phận, phần 1 - bộ phận
truyền chuyển động - phần tạo các khả năng chuyển động cho robot và phần 2 - bộ phận
chòu lực - phần chòu lực của Robot .
Bộ phận cảm biến tín hiệu làm nhiệm vụ nhận biết, đo lường và biến đổi thông tin
các loại tín hiệu như: các nội tín trong bản thân Robot - đó là các tín hiệu về vò trí, vận
tốc, gia tốc trong từng thành phần của bộ phận chấp hành các ngoại tín hiệu - là các tín
hiệu từ môi trường bên ngoài có ảnh hưởng tới hoạt động của Robot .
Với cấu trúc và chức năng như trên Robot phần nào mang tính “người“ còn phần
máy chính là trạng thái vật lý của cấu trúc.
Với IR, tính chất người và ”máy” cũng được thể hiện đầy đủ như trên, duy chỉ hình
thức mang dáng dấp của tay “Người”.
Người vận hành
Thiết bò liên lạc với
người vận hành
Hệ thống đều khiển
Hệ
thống
Truyền động
Hệ thống chòu lực
Hệ thống cảm biến
tín hiệu
Môi trường
Bên ngoài
Liênhệ ngược
Liên hệ ngïc
Đồ án tốt nghiệp
3.3 CẤU TRÚC TỔÀNG QUÁT CỦA IR
Chúng ta hãy xem xét cấu trúc của một tay máy công nghiệp có sơ đồ ở hình 3.2.
Tay máy trên hình 3.2 có 6 bậc tự do với 6 trục chuyển động như sau:
1. Chuyển động quét của tay máy (chuyển động quay phải hay quay trái của thân
người);
2. Chuyển động lên hay xuống theo chiều thẳng đứng (chuyễn động của khớp bả vai)
3. Chuyển động duổi ra hay co vào của cánh tay (chuyển động của khớp khuỷu tay)
4. Chuyển động lật lên xuống của bàn tay so với cổ tay;
5. Chuyển động quay ngược hay thuận chiều kim đồng hồ của bàn tay so với cổ tay.
So với chuyển động của tay người (không tính đến chuyển động của các ngón tay) có
10 bậc tự do (10 khả năng chuyển động độc lập) tay máy trên là loại có đủ khả năng nắm
bắt một vật bất kỳ trong không gian.
Tay máy công nghiệp thường có các bộ phận chính sau:
- Hệ thống điều khiển;
- Hệ thống chấp hành : Bao gồm Các nguồn động lực, hệ thống truyền động, hệ
thống chòu lực;
- Bàn kẹp :
Bàn kẹp là bộ phận công tác cuối cùng của tay máy ,nơi cầm nắm các thiết bò
cộng nghệ hay vật cần duy chuyển, bộ phận chấp hành _ phần kết cấu cơ khí của tay
máy bao gồm các loại động cơ như : các động cơ thủy lực, khí nén, cơ cấu servo điện tử,
động cơ bước mỗi chuyển động của IR thường có một động cơ riêng và các thanh chòu
lực. Hệ thống điều khiển - thường là loại đơn giản làm việc có chu kỳ vận hành theo
nguyên lý của hệ thống điều khiển hở hoặc kín.
Hình 3.2 : Mô hình hệ thống chấp hành tay máy công nghiệp
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét