TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT TRONG CÔNG NGHIỆP 1.1/ GIỚI THIỆU CHUNG : 1.2/ CẤU TẠO CHUNG CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP : 1.2.1/ Tay máy : .5 1.2.2/ Nguồn cung cấp (Power supply) : 1.2.3/ Bộ điều khiển : 1.3/ PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG : 1.3.1/ Phân loại : 1.3.1.1/ Phân loại theo diễn tiến trình phát triển: 1.3.1.2/ Phân loại theo quan niệm JIRA (Japanese Robot Associasion) 1.3.2/ Ứng dụng lợi ích 1.3.2.1/Ứng dụng robot công nghiệp 1.3.2.2/Ứng dụng robot phòng thí nghiệm : 13 1.3.2.3/ Ứng dụng robot thao tác cần khuếch đại lực : 14 1.3.2.4/ Ứng dụng robot nông nghiệp : 15 1.3.2.5/Ứng dụng robot không gian : 15 1.3.2.6/Ứng dụng robot tàu lặn : .16 1.3.2.7/Ứng dụng robot giáo dục : 17 1.3.2.8/Ứng dụng robot hỗ trợ người tàn tật : .18 1.3.2.9/Ứng dụng robot sinh hoạt giải trí : .19 CHƯƠNG II .22 NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 22 2.1/MỤC ĐÍCH CỦA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP : 22 2.1.1/Phân tích tay máy : 22 2.1.1.1/Ưu điểm nhược điểm tay máy : 22 2.1.1.2/Động : 23 2.1.1.3/Tay gắp : .23 2.1.2/Mạch điều khiển : 23 2.1.3/Chương trình điều khiển : 24 2.1.4/Yêu cầu : 24 2.2/CHỈ TIÊU PHẢI ĐẠT ĐƯỢC QUA ĐỀ TÀI LUẬN VĂN : 24 2.2.1/Tay máy : 24 2.2.2/Mạch điều khiển .25 2.2.3/Chương trình điều khiển : .25 CHƯƠNG III 26 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TAY MÁY 26 3.1/GIỚI THIỆU VỀ VIỆC THIẾT KẾ TAY MÁY BA BẬC TỰ DO : 26 3.1.1/Giới thiệu : .26 3.1.2/Tính toán thiết kế : 27 3.2/PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC TAY MÁY .28 3.2.1/Thông số kỹ thuật : 28 3.2.2/Không gian hoạt động tay máy 28 3.3 /NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TAY MÁY 29 SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung 3.4/GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ BƯỚC VÀ CÁCH ĐIỀU KHIỂN 30 3.4.1/Giới thiệu động bước 30 3.4.1.1/Nguyên tắc làm việc động bước .30 3.4.1.2/Cấu tạo chung động bước 30 3.4.1.3/Các vần đề điều khiển động bước 31 Phương pháp điều khiển bước đủ (Full step) : 31 3.4.1.5/Ưu điểm động bước 35 3.4.2/Điều khiển động bước 35 3.4.2.1/Điều khiển máy tính 35 3.4.2.2/Điều khiển vi điều khiển 36 3.4.2.3/ Điều khiển PLC (Programmable Logic Controller) 36 3.5/ CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG 37 3.6/TÍNH TOÁN CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG TAY MÁY 37 CHƯƠNG IV 45 ĐỘNG LỰC HỌC TAY MÁY 45 4.1/NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC TAY MÁY 45 4.2/TÍNH TOÁN LỰC VÀ CÔNG SUẤT TRÊN KHÂU 46 4.4/TÍNH TOÁN CÁC LỰC VÀ CÔNG SUẤT TRÊN KHÂU 49 4.2/TÍNH TOÁN CÁC LỰC VÀ CÔNG SUẤT TRÊN PHẦN ĐẾ .51 CHƯƠNG V .53 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 53 5.1/SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH ĐIỀU KHIỂN 53 5.2/THIẾT KẾ CHI TIẾT MẠCH ĐIỀU KHIỂN 54 5.2.1/GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ BƯỚC : 54 5.2.1.1/Điều khiển trọn bước 55 5.2.1.2/ Điều khiển nửa bước 56 5.2.2/GIỚI THIỆU VỀ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 89C51 : 58 5.2.2.1/ Sơ đồ khối AT89C51 60 5.2.2.2/Mô tả chân .60 5.2.3/ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 63 5.2.3.1/THIẾT KẾ MẠCH NGUỒN 5V 63 5.2.3.2/THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC 65 5.2.3.3/THIẾT KẾ MẠCH BÀN PHÍM 66 5.2.3.4/THIẾT KẾ MẠCH VI ĐIỀU KHIỂN 67 CHƯƠNG VI 68 TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 68 6.1/GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ROBOT 68 6.1.1/Lập trình kiểu dạy học 68 6.1.2/Dùng ngôn ngữ lập trình 68 6.1.3/Ngôn ngữ lập trình theo nhiệm vụ 69 6.2/LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN CHƯƠNG TRÌNH 70 73 6.3/CHƯƠNG TRÌNH 74 CHƯƠNG 94 TỔNG KẾT .94 SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung 7.1/VẤN ĐỀ ĐÃ THỰC HIỆN ĐƯỢC TRONG LUẬN VĂN : 94 7.1.1/Về phần : 94 7.1.2/Về phần điều khiển : .94 7.2 /NHỮNG HẠN CHẾ .94 7.3/ PHƯƠNG HƯỚNG MỞ RỘNG CỦA ĐỀ TÀI : 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT TRONG CÔNG NGHIỆP 1.1/ GIỚI THIỆU CHUNG : Nguồn gốc “robot” xuất phát từ người Hy Lạp cổ xưa, người chế tạo tượng chuyển động Nhưng lần thuật ngữ “robot” xuất vào năm 1920, nhà viết kịch người Tiệp Khắc soạn kịch khoa học viễn tưởng, kịch mô tả người hầu khí, “robot” gán cho khả thuộc tính người Từ đầu thập niên 60, bước vào thời kỳ tự động hóa sản xuất, robot thiết kế để đưa vào phòng thí nghiệm, vào xí nghiệp vào nhiều lĩnh vực khác Đặc biệt từ năm 1970, với phát triển khí–điện tử–công nghệ thông tin, người máy robot ngày ứng dụng rộng rãi trình tự động hóa sản xuất, đời sống ngày, vũ trụ … Tuy nhiên, robot thực có ích nghiên cứu để đưa vào ứng dụng công nghiệp thực lại tay máy Những tay máy thay cho người để làm công việc có tính chất lặp lặp lại liên tục giúp người tránh ảnh hưởng độc hại từ công việc Định nghĩa “robot công nghiệp “ viện nghiên cứu robot Hoa Kỳ sau: “Robot tay máy nhiều chức năng, thay đổi chương trình hoạt động dùng để di chuyển vật liệu, chi tiết máy, dụng cụ dùng cho công việc đặc biệt thông qua chuyển động khác lập trình nhằm mục đích hoàn thành nhiệm vụ đa dạng” Ngoài ra, Mikell Groover, nhà nghiên cứu hàng đầu lĩnh vực robot, mở rộng định nghĩa “robot” là: “Robot công nghiệp máy thiết bị chương trình hóa tổng hợp có đặc điểm định tương tự người” Định nghĩa Mikell Groover robot không dừng lại tay máy mà mở rộng cho nhiều đối tượng khác mà đối tượng có đặc tính tương tự người như: biết suy nghĩ, có khả đưa định nhìn thấy cảm nhận đặc điểm vật hay đối tượng mà phải thao tác xử lý Theo Artobolevski T.I, Vorobiov M.V, trường phái thuộc khối SEV trước “Robot công nghiệp tay máy hoạt động tự động dùng để thực việc thay đổi vị trí đối tượng thao tác khác với mục đích tự động hóa trình sản xuất, điều khiển tự động theo chương trình” Nhật Bản nước có số lượng robot dùng sản xuất công nghiệp nhiều giới, người Nhật lại có quan niệm dễ dãi robot, theo họ “robot thiết bị thay cho lao động người“ Một số nhà khoa học hàng đầu lĩnh vực robot Nhật Bản đưa định nghĩa robot dạng yêu cầu sau: SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung Theo giáo sư Sitego Watanabe (Đại học Tổng hợp Tokyo) robot công nghiệp phải thỏa mãn yếu tố sau: có khả thay đổi chuyển động, có khả cảm nhận đối tượng thao tác, có số bậc chuyển động cao, có khả thích nghi với môi trường hoạt động … Từ khác biệt định nghĩa robot, vào tính linh hoạt hệ thống sản xuất có áp dụng robot, ta thấy robot đóng góp vào phát triển công nghiệp nhiều dạng khác nhằm mục đích tiết kiệm sức người, tăng suất lao động, nâng cao chất lượng sản phẩm an toàn lao động giải phóng người khỏi công việc nặng nhọc tẻ nhạt Tất nhiên tương lai nhiều vấn đề nảy sinh robot ngày thay hoạt động người khám phá vũ trụ, khai thác nguồn lợi đại dương, robot thực làm cho sống tốt đẹp Ngày nay, áp dụng rộng rãi tiến kỹ thuật vi xử lí tin học nên số lượng người máy ngày tăng, giá thành giảm, tính có nhiều bước tiến Nhờ đó, robot công nghiệp ngày ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau: công việc lắp ráp, hàn hồ quang, kiểm tra chất lượng, gắp vật liệu hay gắp phôi … 1.2/ CẤU TẠO CHUNG CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP : Mặt truyền động điều khiển: Robot cấu tạo từ khối cấu trúc khí hoạt động nhờ cấu tác động Những cấu tác động hoạt động phối hợp với dể thực công việc phức tạp điều khiển điều khiển PC _based Đa số robot công nghiệp thường có cấu hay thiết bị có liên quan chặt chẽ đến như: dạng nguồn dẫn động, hệ thống chế độ điều khiển, cảm biến trang bị robot, khả phần mềm ngôn ngữ lập trình chọn lựa giao tiếp xuất nhập tín hiệu cho phận chấp hành khác Mặt kết cấu: Robot chế tạo khác biệt chúng xây dựng từ thành phần sau: • Cơ cấu chấp hành (tay máy) • Nguồn cung cấp • Bộ điều khiển 1.2.1/ Tay máy : Tay máy tập hợp phận cấu khí thiết kế để hình thành khối có chuyển động tương gọi khâu động Trong đó, phần liên kết khâu động gọi khớp động hay gọi trục Tay máy bao gồm cấu tác động như: động điện, xy lanh thủy lực, khí nén, … phần tử thực thực chuyển động để vận hành tay máy SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung phận tác động cuối (end–effector) nhằm thao tác đối tượng làm việc–thường tay gắp đầu công cụ chuyên dùng Tay máy chuỗi động hở tạo thành từ nhiều khâu liên kết với khớp động loại có số chuyển động độc lập (bậc tự hay bậc chuyển động) từ trở lên Các chuyển động độc lập thường chuyển động tịnh tiến chuyển động quay Để thuận tiện việc điều khiển, khâu động tay máy có nguồn dẫn động riêng, lượng chuyển động truyền đến cho chúng điều khiển sở tín hiệu nhận từ phận phản hồi cảm biến nhằm thông báo trạng thái động khâu chấp hành Trong đó, vấn đề đặc biệt quan tâm vị trí vận tốc dịch chuyển khâu cuối–khâu thể kết tổng hợp chuyển động khâu thành phần 1.2.2/ Nguồn cung cấp (Power supply) : Nguồn cung cấp phân loại tùy theo nguồn dẫn động lắp bên tủ điều khiển Nếu nguồn dẫn động khí nén nguồn cung cấp nguồn khí nén, nguồn dẫn động động điện nguồn cung cấp nguồn điện AC hay DC 1.2.3/ Bộ điều khiển : Về nguyên tắc, thông thường điều khiển bao gồm: * Panel điều khiển: dùng để đưa chương trình vào xử lý kiểm tra, theo dõi hoạt động trình thao tác * Bộ xử lý trung tâm: chịu trách nhiệm quản lý thông tin nhớ, quản lý xuất nhập, xử lý thông tin tính toán điều khiển khâu robot Từ đó, thực thuật toán điều khiển đưa tín hiệu điều khiển cho phận chuyển đổi tín hiệu * Bộ nhớ: dùng lưu trữ chương trình thông tin phản hồi từ môi trường thao tác 1.3/ PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG : 1.3.1/ Phân loại : Trong công nghiệp, người ta sử dụng đặc điểm khác robot để phân biệt chúng với Thông thường, đặc điểm cấu tạo hình học, mức độ thông minh, nguồn lượng cung cấp, … dùng làm yếu tố để phân loại robot Có thể phân loại theo dạng sau: - Dạng hình học không gian hoạt động: không gian Descartes, không gian hình trụ, hình cầu, không gian hỗn hợp SCARA - Theo mức độ thông minh trình phát triển - Theo dạng nguồn lượng cung cấp cho chuyển động - Theo lĩnh vực sử dụng SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung - Theo kỹ thuật điều khiển đường dẫn điều khiển 1.3.1.1/ Phân loại theo diễn tiến trình phát triển: Theo diễn tiến trình phát triển robot, người ta chia theo mức độ sau: * Thế hệ thứ nhất: gồm dạng robot hoạt động lập lại theo chu trình không đổi (Play Robots) Đặc điểm + Sử dụng tổ hợp cấu cam với công tắc giới hạn hành trình + Điều khiển vòng hở + Có thể sử dụng băng từ băng đục lỗ để đưa chương trình vào điều khiển, nhiên loại không thay đổi chương trình * Thế hệ thứ hai: gồm robot sử dụng cảm biến điều khiển (SensorControlled Robots), cho phép tạo vòng điều khiển kín kiểu servo Đặc điểm + Có thể tự định dựa tín hiệu phản hồi từ cảm biến nhờ chương trình cài đặt trước + Hoạt động robot lập trình nhờ công cụ bàn phím, panel điều khiển, … * Thế hệ thứ ba: gồm robot trang bị hệ thu nhận hình ảnh điều khiển (Vision–Ccontrolled Robots) cho phép nhìn thấy phân biệt đối tượng thao tác Đặc điểm + Có đặc điểm loại điều khiển hoạt động sở xử lý thông tin thu nhận từ hệ thống thu nhận hình ảnh (Vision systems – camera) + Có khả nhận dạng mức độ thấp phân biệt đối tượng có hình dạng kích thước khác biệt * Thế hệ thứ tư: gồm robot sử dụng thuật toán chế điều khiển thích nghi (Adaptively Controlled Robots) trang bị bước đầu khả lựa chọn đáp ứng tuân theo mô hình tính toán định trước nhằm tạo ứng xử phù hợp với điều kiện môi trường thao tác Đặc điểm + Có đặc điểm tương tự hệ thứ hai có khả tự động lập trình lại cho hoạt động dựa tín hiệu thu nhận từ cảm biến + Bộ điều khiển phải có nhớ tương đối lớn để giải toán tối ưu với điều kiện biên không xác định trước Kết toán tập hợp tín hiệu điều khiển đáp ứng robot * Thế hệ thứ năm: tập hợp robot trang bị trí tuệ nhân tạo (Artificially Intelligent Robots) SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung Đặc điểm + Robot biết sử dụng kỹ thuật trí tuệ nhân tạo (như nhận dạng âm thanh, hình ảnh, xác định khoảng cách, cảm nhận đối tượng qua tiếp xúc, …) để định giải vấn đề nhiệm vụ đặt cho + Robot trang bị mạng neuron có khả tự học + Robot trang bị thuật toán dạng neuron fuzzy fuzzy logic để tự suy nghĩ định cho ứng xử tương thích với tín hiệu nhận từ môi trường theo thuật toán tối ưu hay nhiều mục tiêu đồng thời 1.3.1.2/ Phân loại theo quan niệm JIRA (Japanese Robot Associasion) Robot chia thành loại theo mức độ thông minh sau: * Tay máy hoạt động nhờ người điều khiển trực tiếp động tác (bằng Pandant panel/ Manual Handling Device) * Robot hoạt động theo chu trình cố định (Fixed Sequence Robots) * Robot hoạt động theo chu trình thay đổi (Variable Sequence Robots): người điều khiển dễ dàng chỉnh sửa trình tự hoạt động * Robot hoạt động theo chương trình lặp lại chương trình (Playback Robots): người điều khiển lập trình cho robot chế độ huấn luyện (Teach mode) * Robot điều khiển theo chương trình số (Numerically Controlled Robots) * Robot thông minh (Intelligent Robots) hiểu, nhận biết tương tác với môi trường xung quanh 1.3.2/ Ứng dụng lợi ích 1.3.2.1/Ứng dụng robot công nghiệp Robot ứng dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp Những ứng dụng ban đầu bao gồm gắp đặt vật liệu, hàn điểm phun sơn Một công việc suất người rèn kim loại nhiệt độ cao Công việc đòi hỏi công nhân di chuyển phôi có khối lượng lớn với nhiệt độ cao khắp nơi xưởng Việc tuyển dụng công nhân làm việc môi trường nhiệt độ cao vấn đề khó khăn ngành công nghiệp này, robot sử dụng để thay công nhân làm việc điều kiện môi trường ngặt nghèo lò đúc, xưởng rèn, xưởng hàn Đối với robot nhiệt độ cao lại không đáng sợ gây ảnh hưởng đến hoạt động robot Ngoài ra, điều tùy thuộc vào dạng thiết kế robot Trong nhà máy sản xuất xe hàn điểm công việc sử dụng robot nhiều nhất: khung xe cố định vào xe điều khiển từ xa di chuyển khắp nhà máy Khi xe đến trạm hàn, kẹp cố định chi tiết vào vị trí cần hàn, sau robot di chuyển dọc theo điểm hàn lập trình trước SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung Hình 1.1 Robot hàn điểm nhà máy sản xuất xe Sơn công việc nặng nhọc độc hại sức khỏe người lại hoàn toàn không nguy hiểm robot Ngoài ra, người phải hai năm để nắm kỹ thuật kỹ trở thành thợ sơn lành nghề robot học tất kiến thức vài có khả lặp lại cách xác động tác sơn phức tạp Điều thể bước tiến đáng kể việc kết hợp suất chất lượng cải thiện chế độ làm việc cho người môi trường độc hại Tất robot phun sơn “dạy” thợ sơn chuyên nghiệp giữ đầu phun dịch chuyển đường đường ghi lại Khi robot thực công việc phun sơn việc theo đường định sẵn Như thế, robot phun sơn phải có khớp cho người thợ sơn dễ dàng dẫn hướng cho chúng Ứng dụng đưa đến phát triển loại tay robot dạng “vòi voi” có độ linh hoạt cao Hình 1.2 Robot sơn SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung Robot sử dụng nhiều lĩnh vực khác phục vụ cho máy công cụ, làm khuôn công nghiệp đồ nhựa, gắn kính xe hơi, gắp hàng khỏi băng tải đặt chúng vào trạm chuyển trung gian (1) Ứng dụng robot công nghệ hàn đường (hàn theo vết đường dẫn liên tục) Hình 1.3 Hệ thống robot hàn đường hãng FANUC Hàn đường thường thực tay Tuy nhiên, suất thấp yêu cầu chất lượng bề mặt mối hàn liên quan đến thao tác đầu mỏ hàn với môi trường khắc nghiệt khói nhiệt độ phát trình hàn Không giống kỹ thuật hàn điểm, mối hàn có vị trí cố định, mối hàn kỹ thuật hàn đường nằm dọc theo mối ghép hai kim loại Những hệ thống hàn đường thực tế (hình 1.3) phụ thuộc vào người việc kẹp chặt xác chi tiết hàn, sau robot di chuyển dọc theo quĩ đạo lập trình trước Ưu điểm so với hàn tay chất lượng mối hàn đảm bảo ổn định Người vận hành thực việc tẻ nhạt kẹp chặt chi tiết Có thể thực tăng suất cách trang bị bàn định vị quay nhờ người vận hành kẹp chặt chi tiết thực việc hàn chi tiết khác Tuy nhiên, có vấn đề khó khăn việc lắp khít chi tiết dung sai chế tạo, chi tiết bị cong vênh, thiết kế cần lắp ghép theo đường cong không đồng dạng Các vấn đề làm cho việc kẹp chặt chi tiết khó khăn, đặc biệt chi tiết lớn lắp kim loại mỏng Hơn nữa, đường hàn không xử lý với mỏ hàn bị che khuất chi tiết khác Thợ hàn tay phải xử lý khó khăn nhiều loại mối nối vị trí chi tiết khác Gần nghiên cứu tập trung vào phương pháp dò vết đường hàn với mục đích giảm bớt yêu cầu định vị xác, giảm chi phí hàn chất lượng mối hàn lại tăng Cảm biến trang bị robot hàn đường phải có khả xác định vị trí đường hàn Như vậy, để mối hàn đặt xác, yêu cầu hình dáng kích thước robot phải giữ điện cực theo hướng đường hàn với khoảng cách từ đường hàn đến đầu mỏ hàn di chuyển với tốc độ không đổi cho lượng vật liệu chảy vào mối nối không đổi Xác định đường hàn cho vật thể ba chiều phức tạp cho phẳng thường cần phải mô hình hóa SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 10 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự CJNE JMP R0,#0,BI3 B1 CALL DEC MOV QUAYLUITAYKEP R0 38H,R0*/ GVHD:T.S Lê Cung BI3: // .QUAY KHAU 3-TOA DO B9: MOV P0,#11111110B MOV A,P0 CJNE A,#10111110B,B10 MOV R0,39H CALL QUAYLUIKHAU3 INC R0 MOV 39H,R0 JMP B1 B10: MOV P0,#11111011B MOV A,P0 CJNE A,#10111011B,CHUYENTIEP1 MOV R0,39H CJNE R0,#0,BI4 JMP B1 BI4: CALL QUAYTOIKHAU3 DEC R0 MOV 39H,R0 CHUYENTIEP1: RET // .CHUONG TRINH QUAY DEN TOA DO CHUONGTRINHQUAYDENTOADO3: // QUAY KHAU 1-TOA DO3 // C1: MOV P0,#11111101B MOV A,P0 CJNE A,#01111101B,C2 MOV R0,40H CALL QUAYTOIKHAU1 INC R0 MOV 40H,R0 SJMP C1 C2: SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 82 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung MOV P0,#11111011B MOV A,P0 CJNE A,#10111011B,C3 MOV R0,40H CJNE R0,#0,CI SJMP C1 CI: CALL QUAYLUIKHAU1 DEC R0 MOV 40H,R0 SJMP C1 // QUAY KHAU 2-TOA DO // C3: MOV P0,#11111110B MOV A,P0 CJNE A,#01111110B,C4 MOV R0,41H CALL QUAYTOIKHAU2 INC R0 MOV 41H,R0 SJMP C1 C4: MOV P0,#11111101B MOV A,P0 CJNE A,#10111101B,C5 MOV R0,41H CJNE R0,#0,CI1 SJMP C1 CI1: CALL QUAYLUIKHAU2 DEC R0 MOV 41H,R0 SJMP C1 // .QUAY TOAN BO TAY MAY-TOA DO C5: MOV P0,#11111011B MOV A,P0 CJNE A,#11011011B,C6 MOV R0,42H CALL QUAYTOITOANBO INC R0 MOV 42H,R0 SJMP C1 C6: MOV P0,#11110111B SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 83 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự MOV CJNE MOV CJNE SJMP A,P0 A,#11100111B,C7 R0,42H R0,#0,CI2 C1 CALL DEC MOV QUAYLUITOANBO R0 42H,R0 GVHD:T.S Lê Cung CI2: // QUAY TAY KEP-TOA DO .// C7: MOV P0,#11110111B MOV A,P0 CJNE A,#11010111B,C8 MOV R0,43H CALL QUAYTOITAYKEP INC R0 MOV 43H,R0 JMP B1 C8: MOV P0,#11111110B MOV A,P0 CJNE A,#11011110B,C9 MOV R0,43H CJNE R0,#0,CI3 JMP B1 CI3: CALL QUAYLUITAYKEP DEC R0 MOV 43H,R0 // .QUAY KHAU 3-TOA DO C9: MOV P0,#11111011B MOV A,P0 CJNE A,#10111011B,C10 MOV R0,44H CALL QUAYTOIKHAU3 INC R0 MOV 44H,R0 JMP C1 SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 84 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung C10: MOV MOV CJNE MOV CJNE JMP C1 P0,#11111110B A,P0 A,#10111110B,CHUYENTIEPC R0,44H R0,#0,CI4 CALL DEC MOV QUAYLUIKHAU3 R0 44H,R0 CI4: CHUYENTIEPC: RET // CAC CHUONG TRINH CON CHUONGTRINHQUAYTUDO: Z1: ACALL DELAY20MS MOV P0,#11111101B MOV A,P0 CJNE A,#01111101B,Z2 CALL QUAYTOIKHAU1 SJMP Z1 Z2: MOV P0,#11111011B MOV A,P0 CJNE A,#10111011B,Z3 CALL QUAYLUIKHAU1 SJMP Z1 // QUAY KHAU // Z3: MOV P0,#11111110B MOV A,P0 CJNE A,#01111110B,Z4 CALL QUAYTOIKHAU2 SJMP Z1 Z4: MOV P0,#11111101B MOV A,P0 CJNE A,#10111101B,Z5 CALL QUAYLUIKHAU2 SJMP Z1 // .QUAY TOAN BO TAY MAY Z5: MOV MOV P0,#11111011B A,P0 SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 85 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung CJNE A,#11011011B,Z6 CALL QUAYTOITOANBO SJMP Z1 Z6: MOV P0,#11110111B MOV A,P0 CJNE A,#11100111B,Z7 CALL QUAYLUITOANBO SJMP Z1 // QUAY TAY KEP .// Z7: MOV MOV CJNE CALL SJMP Z8: MOV MOV CJNE CALL SJMP // .QUAY KHAU P0,#11110111B A,P0 A,#11010111B,Z8 QUAYTOITAYKEP Z1 P0,#11111110B A,P0 A,#11011110B,Z9 QUAYLUITAYKEP Z1 Z9: MOV MOV CJNE CALL SJMP P0,#11111011B A,P0 A,#10111011B,Z10 QUAYTOIKHAU3 Z1 Z10: MOV P0,#11111110B MOV A,P0 CJNE A,#10111110B,HET1 CALL QUAYLUIKHAU3 HET1: RET // CHUONG TRINH QUAY DONG CO KHAU // QUAYLUIKHAU1: MOV R2,#3 CHUYENBUOCRANGKHAU11: MOV R1,#3 BATDAUKHAU11: MOV DPTR,#DCBKHAU11 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 86 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung MOV P2,A CALL DELAY60U MOV DPTR,#DCBKHAU12 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P2,A CALL DELAY1000U DEC R1 CJNE R1,#0FFH,BATDAUKHAU11 DEC R2 CJNE R2,#0FFH,CHUYENBUOCRANGKHAU11 RET QUAYTOIKHAU1: MOV R2,#3 CHUYENBUOCRANGKHAU12: MOV R1,#0 BATDAUKHAU12: MOV DPTR,#DCBKHAU11 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P2,A CALL DELAY60U MOV DPTR,#DCBKHAU12 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P2,A CALL DELAY1000U INC R1 CJNE R1,#4,BATDAUKHAU12 DEC R2 CJNE R2,#0FFH,CHUYENBUOCRANGKHAU12 RET // CHUONG TRINH QUAY DONG CO KHAU2 QUAYLUIKHAU2: MOV R2,#3 CHUYENBUOCRANGKHAU21: MOV R1,#3 BATDAUKHAU21: MOV DPTR,#DCBKHAU21 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P2,A CALL DELAY60U SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 87 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung MOV DPTR,#DCBKHAU22 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P2,A CALL DELAY1000U DEC R1 CJNE R1,#0FFH,BATDAUKHAU21 DEC R2 CJNE R2,#0FFH,CHUYENBUOCRANGKHAU21 RET QUAYTOIKHAU2: MOV R2,#3 CHUYENBUOCRANGKHAU22: MOV R1,#0 BATDAUKHAU22: MOV DPTR,#DCBKHAU21 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P2,A CALL DELAY60U MOV DPTR,#DCBKHAU22 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P2,A CALL DELAY1000U INC R1 CJNE R1,#4,BATDAUKHAU22 DEC R2 CJNE R2,#0FFH,CHUYENBUOCRANGKHAU22 RET // CHUONG TRINH QUAY DONG CO TOAN BO TAY MAY .// QUAYLUITOANBO: MOV R2,#3 CHUYENBUOCRANGTOANBO1: MOV R1,#3 BATDAUTOANBO1: MOV DPTR,#DCBTOANBO1 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P3,A CALL DELAY60U MOV DPTR,#DCBTOANBO2 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 88 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung MOV P3,A CALL DELAY1000U DEC R1 CJNE R1,#0FFH,BATDAUTOANBO1 DEC R2 CJNE R2,#0FFH,CHUYENBUOCRANGTOANBO1 RET QUAYTOITOANBO: MOV R2,#3 CHUYENBUOCRANGTOANBO2: MOV R1,#0 BATDAUTOANBO2: MOV DPTR,#DCBTOANBO1 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P3,A CALL DELAY60U MOV DPTR,#DCBTOANBO2 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P3,A CALL DELAY1000U INC R1 CJNE R1,#4,BATDAUTOANBO2 DEC R2 CJNE R2,#0FFH,CHUYENBUOCRANGTOANBO2 RET // CHUONG TRINH QUAY TAY KEP QUAYLUITAYKEP: MOV R2,#3 CHUYENBUOCRANGTAYKEP1: MOV R1,#3 BATDAUTAYKEP1: MOV DPTR,#DCBTAYKEP1 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P3,A CALL DELAYTAYKEP MOV DPTR,#DCBTAYKEP2 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P3,A CALL DELAY1000U DEC R1 SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 89 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung CJNE R1,#0FFH,BATDAUTAYKEP1 DEC R2 CJNE R2,#0FFH,CHUYENBUOCRANGTAYKEP1 RET QUAYTOITAYKEP: MOV R2,#3 CHUYENBUOCRANGTAYKEP2: MOV R1,#0 BATDAUTAYKEP2: MOV DPTR,#DCBTAYKEP1 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P3,A CALL DELAYTAYKEP MOV DPTR,#DCBTAYKEP2 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P3,A CALL DELAY1000U INC R1 CJNE R1,#4,BATDAUTAYKEP2 DEC R2 CJNE R2,#0FFH,CHUYENBUOCRANGTAYKEP2 RET // CHUONG TRINH QUAY KHAU QUAYLUIKHAU3: MOV R2,#3 CHUYENBUOCRANGKHAU31: MOV R1,#3 BATDAUKHAU31: MOV DPTR,#DCBKHAU31 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P1,A CALL DELAY60U MOV DPTR,#DCBKHAU32 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P1,A CALL DELAY1000U DEC R1 CJNE R1,#0FFH,BATDAUKHAU31 DEC R2 CJNE R2,#0FFH,CHUYENBUOCRANGKHAU31 SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 90 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung RET QUAYTOIKHAU3: MOV R2,#3 CHUYENBUOCRANGKHAU32: MOV R1,#0 BATDAUKHAU32: MOV DPTR,#DCBKHAU31 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P1,A CALL DELAY60U MOV DPTR,#DCBKHAU32 MOV A,R1 MOVC A,¦A+DPTR MOV P1,A CALL DELAY1000U INC R1 CJNE R1,#4,BATDAUKHAU32 DEC R2 CJNE R2,#0FFH,CHUYENBUOCRANGKHAU32 RET QUAYLUIDONGTHOIKHAU12: MOV R4,#3 BUOCRANGCHOKHAU1: MOV R3,#0 BATDAUQUAYKHAU12: MOV DPTR,#DCBKHAU11 MOV A,R3 MOVC A,¦A+DPTR MOV P2,A CALL DELAY60U MOV DPTR,#DCBKHAU12 MOV A,R3 MOVC A,¦A+DPTR MOV P2,A CALL QUAYLUIKHAU2 INC R3 CJNE R3,#4,BATDAUQUAYKHAU12 DEC R4 CJNE R4,#0FFH,BUOCRANGCHOKHAU1 RET // CHUONG TRINH QUAY DONG CO KHAU2 DELAY1000U: SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 91 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự MOV MOV MOV SETB JNB CLR CLR RET GVHD:T.S Lê Cung TMOD,#01 TL0,#08FH TH0,#0FFH TR0 TF0,$ TR0 TF0 DELAY60U: MOV TMOD,#01 MOV TL0,#0FFH MOV TH0,#0E9H SETB TR0 JNB TF0,$ CLR TR0 CLR TF0 RET DELAYTAYKEP: MOV TMOD,#01 MOV TL0,#0FFH MOV TH0,#09AH SETB TR0 JNB TF0,$ CLR TR0 CLR TF0 RET DELAY20MS: MOV TMOD,#02 MOV TL0,#0DBH MOV TH0,#0B1H SETB TR0 JNB TF0,$ CLR TR0 CLR TF0 RET ORG 700H //DCB1: DB 11011111B,11001111B,11000111B,11010111B //CHAN KICH TIP127 MUC //DCB2: DB 11111111B,11101111B,11100111B,11110111B DCBKHAU11: DB 11101111B,11100111B,11100011B,11101011B DCBKHAU12: DB 11111111B,11110111B,11110011B,11111011B DCBKHAU21: DB 01111111B,00111111B,00011111B,01011111B DCBKHAU22: DB 11111111B,10111111B,10011111B,11011111B DCBTOANBO1: DB 11101111B,11100111B,11100011B,11101011B SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 92 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự DCBTOANBO2: DCBTAYKEP1: DCBTAYKEP2: DCBKHAU31: DCBKHAU32: END GVHD:T.S Lê Cung DB 11111111B,11110111B,11110011B,11111011B DB 01111111B,00111111B,00011111B,01011111B DB 11111111B,10111111B,10011111B,11011111B DB 11111011B,11111001B,11111000B,11111010B DB 11111111B,11111101B,11111100B,11111110B SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 93 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung CHƯƠNG TỔNG KẾT 7.1/VẤN ĐỀ ĐÃ THỰC HIỆN ĐƯỢC TRONG LUẬN VĂN : 7.1.1/Về phần : Thiết kế, chế tạo tay máy bậc tự bao gồm : khâu, khớp tay gắp Ba khâu tay máy truyền động động bước loại Trong đó: Khâu truyền động động bước DC 1, thông qua truyền bánh trụ thẳng Khâu truyền động động bước DC thông qua truyền đai Khâu truyền động động bước DC 3,4 thông qua truyền đai Các động bước hoạt động hiệu quả, không xảy tượng trượt bước nhờ sử dụng hộp giảm tốc đối trọng khâu khâu (làm giảm momen tác dụng lên trục động cơ) Do đó, khâu khâu3 hoạt động xác không bị gục tay gắp mang tải trọng Tay gắp thực nhờ động bước truyền động qua ròng rọc thực kéo dây Các khớp quay hoạt động êm nhờ sử dụng ổ bi đỡ bạc đỡ Tay máy thiết kế hoàn chỉnh, đảm bảo cho tay máy hoạt động linh hoạt việc tháo lắp tay máy dễ dàng 7.1.2/Về phần điều khiển : Chương trình điều khiển viết ngôn ngữ Assembly Các tín hiệu điều khiển xuất chip 89C51 qua mạch điều khiển động bàn phím Chương trình điều khiển viết tổng quát, linh hoạt chặt chẽ Giao diện điều khiển thân thiện, dễ hiểu dễ sử dụng Việc điều khiển tay máy thực thông qua ma trận phím 7.2 /NHỮNG HẠN CHẾ - Do cấu tay máy có bậc tự do, nên việc gắp đặt tay gắp chưa linh hoạt - Độ xác lặp lại trình hoạt động liên tục chưa cao khe hở truyền bánh lực quán tính động bước SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 94 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung 7.3/ PHƯƠNG HƯỚNG MỞ RỘNG CỦA ĐỀ TÀI : - Tăng thêm bậc tự cho tay máy để tay máy linh hoạt việc gắp đặt sản phẩm - Có thể bố trí thêm cảm biến để nhận dạng sản phẩm cần gắp để việc gắp đặt tay máy tự động hoá hoàn toàn SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 95 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học bậc tự GVHD:T.S Lê Cung TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cơ sở thiết kế máy chi tiết máy –Trịnh Chất - Nhà xuất khoa học Kĩ thuật, 2007 [2] Họ vi điều khiển 8051- Tống Văn Ôn - Nhà xuất lao động-xã hội, 2001 [3] Kĩ thuật điện tử - Lê Phi Yến- Nhà xuất khoa học kĩ thuật, 1995 [4] Người máy công nghiệp sản xuất tự động linh hoạt -GS-TS.Nguyễn Thiện Phúc- Nhà xuất khoa học kỹ thuật, (1991) [5] Robot công nghiệp – T.S Phạm Đăng Phước – ĐH Đà Nẵng,2007 [6] Thiết Kế Chi tiết Máy –Nguyễn Trọng Hiệp,Nguyễn Văn Lẫm- Nhà Xuất Giáo Dục SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 96 [...]... áp dụng vào trong thiết kế và chế tạo SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 25 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học 3 bậc tự do GVHD:T.S Lê Cung CHƯƠNG III THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TAY MÁY 3. 1/GIỚI THIỆU VỀ VIỆC THIẾT KẾ TAY MÁY BA BẬC TỰ DO : 3. 1.1/Giới thiệu : Hình 3. 1 Sơ đồ động tay máy (R.R.R) Định nghĩa về robot theo RIA :(robot isntitute ofø America): Robot là một tay máy vạn năng có thể di chuyển được... tự chuyển mạch các cuộn dây điều khiển có khác nhau: A+, (A+,B+), B+, (A-,B+), A-, (A-,B-), B-, (A+,B-)… Phương pháp điều khiển này được gọi là phương pháp điều khiển nửa bước hay còn gọi là điều khiển không đối xứng SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 32 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học 3 bậc tự do SVTH : Trương Trần Thanh Phương GVHD:T.S Lê Cung Trang: 33 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học 3. .. hoạt động của tay máy SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 28 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học 3 bậc tự do GVHD:T.S Lê Cung Hình 3. 2 Vùng không gian hoạt động của tay máy Hình 3. 2 biểu diễn một lát mặt cắt mang trục OZ của không gian hoạt động tay máy Đó là phần đánh dấu chấm, là giao điểm của 3 đường tròn và một đường thẳng Đuờng tròn lớn nhất (A,RA=470) là đường giới hạn xa nhất mà tay máy có thể... Trần Thanh Phương Trang: 17 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học 3 bậc tự do GVHD:T.S Lê Cung Hình 1.12 Robot rùa Tasman dùng trong trường học Thứ hai, robot rùa Tasman (hình 1.12) được sử dụng kết hợp với ngôn ngữ LOGO để giảng dạy về sự nhận thức máy tính Robot rùa là một đối tượng biết suy nghĩ và có thể vẽ mẫu hình học Ngôn ngữ này cũng được sử dụng để tạo một môi trường tự nhiên cho trẻ con bước đầu... các lõi được ghép bằng nhiều tấm thép mỏng cách điện với nhau 3. 4.1.2/Cấu tạo chung của động cơ bước Động cơ bước thực chất là động cơ đồng bộ họat động dưới tác dụng của các xung rời rạc Do đó có cấu tạo cũng gồm hai phần: SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 30 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học 3 bậc tự do GVHD:T.S Lê Cung Hình 3. 3 Cấu tạo của động cơ bước -  Stato: thường có các dạng cực móng... tả thủ tục từ mô hình máy tính của sản phẩm Ví dụ, việc lập ra một cách tự động trình tự lắp ráp các chi tiết với nhau trong khâu lắp ráp SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 11 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học 3 bậc tự do GVHD:T.S Lê Cung Hình 1.5 Robot lắp ráp mạch in có hệ thống Camera quan sát được dùng để xác định vị trí chân trên bản mạch in Hình 1.6 Robot được sử dụng trên máy ép nhựa để... máy gồm mạch công suất điều khiển các động cơ bước và chip 89C51 thực hiện liên kết bàn phím và tay máy. Sẽ lưu lại các quá trình thực hiện của tay máy Sau đó tay máy sẽ thực hiện lại quá trình đó SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 23 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học 3 bậc tự do GVHD:T.S Lê Cung 2.1 .3/ Chương trình điều khiển : Chương trình điều khiển có thể được viết bằng một ngôn ngữ bất kỳ nào... gian 3. 4.2/Điều khiển động cơ bước Có rất nhiều phương pháp điều khiển động cơ bước, nhưng có 3 phương pháp chính thường dùng trong hệ thống điều khiển tự động như sau: 3. 4.2.1/Điều khiển bằng máy tính + Qua cổng nối tiếp RS- 232 (tốc độ chậm và phức tạp) + Cổng máy in printer port (tốc độ xử lý nhanh và dễ sử dụng) SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 35 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học 3 bậc tự do. . .TK chế tạo mô hình tay máy dạy học 3 bậc tự do GVHD:T.S Lê Cung hình học để định ra đường di chuyển của robot Hình 1.4 trình bày một robot có trang bị cảm biến laser để dò đường đi của đầu hàn Thông thường để đào tạo một thợ hàn bậc cao phải mất nhiều năm, nhưng việc đưa robot vào sản xuất nhà máy tạo khả năng có thể thu nhận công nhân cả trẻ lẫn lớn... xoay khâu 1 hay cả cánh tay qua trái hay qua phải, nhìn từ trên xuống ta chọn chiều chuyển động chính (chiều dương) là chiều kim đồng hồ (nếu nhìn chính diện tay máy thấy quay cánh tay sang bên trái) SVTH : Trương Trần Thanh Phương Trang: 29 TK chế tạo mô hình tay máy dạy học 3 bậc tự do GVHD:T.S Lê Cung  Động cơ 2: xoay khâu 2 gập xuống hoặc nâng lên Nếu nhìn chính diện tay máy, khi động cơ quay theo