Đang tải... (xem toàn văn)
báo cáo thí nghiệm điện tử cơ sởrobot ER4U báo cáo thí nghiệm điện tử cơ sởrobot ER4Ubáo cáo thí nghiệm điện tử cơ sởrobot ER4Ubáo cáo thí nghiệm điện tử cơ sởrobot ER4Ubáo cáo thí nghiệm điện tử cơ sởrobot ER4Ubáo cáo thí nghiệm điện tử cơ sởrobot ER4Ubáo cáo thí nghiệm điện tử cơ sởrobot ER4Ubáo cáo thí nghiệm điện tử cơ sởrobot ER4Ubáo cáo thí nghiệm điện tử cơ sởrobot ER4U
MỤC LỤC BÀI ĐIỀU KHIỂN ROBOT SCORBOT BẬC TỰ DO 1.1 Yêu cầu thí nghiệm 1.2 Mục đích thí nghiệm 1.3 Cơ sở lý thuyết 1.3.1 Quy tắc D-H 1.4 Nội Quy an toàn thí nghiệm 1.5 Các thiết bị lien quan thí nghiệm 1.5.1 Robot Scorbot ER4U bậc tự 1.5.2 Máy tính trung tâm có cài đặt phần mềm chuyên dụng để điều khiển robot 1.5.3 thiết bị remote control cho dạy học 1.6 Nội dung thí nghiệm 1.6.1 Khảo sát kết cấu động học tay máy Scorbot ER4U 1.6.2 Robot Scorbot ER4U 1.6.3 Nhập liệu điều khiển từ bàn phím 12 BÀI ĐIỀU KHIỂN ROBOT SCORBOT BẬC TỰ DO TRONG TRẠM CẤP PHÔI GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường Page 2.1 Nguyên lý trạm cấp phôi 15 2.2 Sử dụng thiết bị teach-in 20 2.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điện tử 21 BÀi ĐIỀU KHIỂN ROBOT SCORBOT BẬC TỰ DO NỘI DUNG BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 1.1 Yêu cầu thí nghiệm 1.1.1 Khảo sát kết cấu động học tay máy Scorbot R4U 1.1.2 Nhập liệu điều khiển từ bàn phím điều khiển hoạt động Scorbot R4U 1.1.3 Làm quen với thiết bị teach-in để vào số liệu ghi lại số liệu dạy cho robot 1.1.4 Đặt phôi lên pallet, sử dụng tọa độ nhập từ bàn phím thiết bị dạy học 1.2 Mục đích thí nghiệm: - Xác định đặc trưng động học robot Scorbot từ robot thật, xác định điểm quy chiếu sử dụng vận hành, hiểu liên kết ngoại vi robot phục vụ cho lập trình điều khiển; - Sử dụng thành thạo thiết bị ngoại vi robot để nhập số liệu điều khiển; - Tạo liệu điểm, ghi lại thành chương trình truy xuất điểm theo địa chỉ; GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường Page - Thao tác robot bối cảnh, tác vụ địa cụ thể trạm cấp phôi phục vụ băng tải 1.3 Cơ sở lý thuyết - Quy tắc DH hệ phương trình động học thuận robot scorbot - Lời giải toán động học ngược robot Scorbot dạng giải tích - Phương pháp biểu diễn điểm không gian công tác không gian khớp 1.3.1 Quy tắc D-H - Quy tắc D-H quy ước cách đặt hệ tọa độ lên Robot - Quy tắc D-H sử dụng phép biến đổi để đưa hệ tọa độ Oi trùng với hệ tọa độ Oi+1 + R(z,α) phép quay quanh trục zi góc α để đưa trục tọa độ xi trùng xi+1 + T(z,d) phép tịnh tiến theo phương z lượng d để hệ tọa độ O i Oi+1 có cao độ + T(x,a) phép tịnh tiến theo phương xi+1 lượng a để hệ tọa độ Oi trùng với Oi+1 + R(x,α) phép quay quanh trục xi+1 góc β để đưa trục tọa độ zi trùng với zi+1 1.4 Nội quy an toàn thí nghiệm - Tuân thủ quy định an toàn phòng thí nghiệm, yêu cầu giáo viên hướng dẫn - Không đặt vật cản vùng làm việc robot thiết bị vận hành 1.5 Các thiết bị liên quan thí nghiệm 1.5.1 Robot Scorbot ER4U năm bậc tự GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường Page Thông số ky thuật của Rôbốt: - Bộ Robôt ER 4u bao gồm : Cánh tay khí, điều khiển USB, cáp truyề n thông, phần mềm Hình 1.1 Robot Scorbot- ER4U trình khiển SCORBASE - Cấu trúc khí kiểu trục thẳng đứng, khung mơ - Số bậc tự do: bậc cộng với tay kẹp - Khả cặp vạn - Tầm quan trọng trục: + Trục 1: Đế xoay 310 độ + Trục 2: Vai quay +130 độ + Trục 3: Khuỷu quay +130 độ + Trục 4: cổ tay quay +130 độ + Truc 5: cổ tay xoay 570 độ - Tầm với 610 mm tính tay kẹp - Tốc độ 600 mm/s - Độ lặp lại: 0.18 mm GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường Page lập điều - Phản hồi vị trí bằng mã hoá quang - Chế độ home có công tắc hành trình - Động servo DC 12V trục - Tay kẹp DC servo với ngón song song - Độ mơ tay kẹp 65 mm - Truyền thông bằng bánh răng, dây đai trục vít - Trọng lượng: 10.8 kg * Thông số kỹ thuật điều khiển: - Truyền thông qua cổng USB, tự động kết nối cổng - Số đầu vào/ra: đầu vào số; đầu vào analog; đầu số đầu analog - Bộ vi điều khiển dùng NEC V853 32 bít - Điều khiển servo trục: Thời gian thực; PID; PWM - Động servo trục: động - Bộ nhớ sử dụng: không giới hạn chương trình; 1000 vị trí - Xác định vị trí tương đối, tuyệt đối, decac - Điều khiển qũy đạo: tuyến tính theo đường thẳng, đường tròn - Tốc độ chuyển động xác định: 10 tốc độ - Tham số điều khiển: 160 tham số người dùng truy cập - Đặc tính an toàn: Dừng khẩn cấp, bảo vệ ngắn mạch, tự động dừng va chạm, nhiệt, lỗi hổng truyền thông GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường Page 1.5.2 Máy tính trung tâm có cài đặt phần mềm chuyên dụng để điều khiển robot Hình 1.2.Máy tính trung tâm điều khiển robot Máy tính trung tâm cài đặt sẵn phần mềm Scorbase điều khiển robot Các robot hỗ trợ bằng hai mức lập trình: - ACL (Advanced Control Language): lập trình tập hợp chíp điều khiển robot cung cấp khả lập trình cao cũng điều khiển trực tuyến trục robot riêng rẽ - ACL môi trường thời gian thực, đa nhiệm vụ hoàn toàn ACL cung cấp đường điều khiển liên tục, cắt đường thẳng đường tròn, tối ưu hoá đường, ngắt nhạy cảm lập trình hoá điều khiển sự kiện, tham số điều khiển truy cập người dùng điều khiển sai số khác - Phần mềm giao diện làm dễ dàng việc truy cập người thao tác với môi trường ACL từ máy tính PC cho phép biên tập sửa lại chương trình ngoại tuyến nạp xuống chương trình đến điều khiển ACL - SCORBASE: Phần mềm điều khiển robot dựa môi trường Windows GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường Page cung cấp công cụ trực giác để lập trình hoá thao tác dòng robot SCORBOT ô làm việc robot Các điều khiển cung cấp đặc điểm thống sau: + Điều khiển thời gian thực + Điều khiển Servo DC điều khiển PWM + Có khả điều khiển lên đến 12 trục servo + Có định nghĩa vị trí theo công cụ (Tool) nối(Joint), Đềcác, tương đối tuyệt đối + Đa nhiệm vụ lên tới 40 nhiệm vụ đồng thời + Điều khiển đường nối liền, đường tròn, thẳng, nối, đường liên tục, điểm tới điểm + Có mặt chiếu ngang gia tăng theo parabol trapezoid hình thang + 300 - 500 tham số truy cập người dùng (các điều khiển khác nhau) + Cấu hình cho 10 kênh RS232 + Giao diện song song chiều + Lên đến 16 đầu vào 16 đầu Đặc tính của phần mềm: * Chế độ mô phỏng động 3D: - Chức hiển thị 3D đầy đủ chi tiết, mô phỏng chế độ hoạt động quan sát hoạt động rôbốt thiết bị khác trạm - Mô phỏng sự dịch chuyển rôbốt thao tác kẹp chi tiết - Kiểm tra phản hồi lại khả va chạm giới hạn dịch chuyển trục - Có khả đặt điểm click hình để chọn vị trí dịch chuyển rôbốt lưu lại vị trí - Hiển thị toạ độ gốc rôbốt vùng làm việc vị trí tay kẹp - Hiển thị toạ độ cuả đối tượng rtong hàm làm việc: toạ độ tuyệt đối, tương đối - Hiển thị tên rôbốt, tên đối tượng trạm - Thay đổi góc toạ độ quan sát hiển thị chức điều khiển, GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường Page zoom, rotate, pan, drag, redirect - Hiển thị đường dẫn tay kẹp suốt trình dịch chuyển rôbốt - Có thể hiển thị đồng thời chế độ 3D trạm rôbốt * Thiết kế trạm làm việc robốt: - Thiết kế chế độ đồ hoạ tương tác cho phép tạo trạm robốt ảo - Thao tác đặt xác định đối tượng trạm làm việc đơn giản - Chức đặt thiết bị ngoại vi kết nối với như: băng tải, bàn xoay, bàn XY, đế trượt - Định dạng chi tiết chế độ màu kích thước, vị trí, không giới hạn chi tiết màu sắc kiểu cách - Định dạng kết nối với cảm biến thiết bị I/O - Định dạng phôi đặt kho chi tiết - Xác định trước trạm gia công, người thiết kế thay đổi - Các môđun đã thiết kế mô phỏng chạy trực tiếp với môđun thật - Tương thích với phần mềm điều khiển rôbôt SCORBASE 1.5.3 Thiết bị remote control cho dạy học Hình 1.3.Thiết bị remote control 1.6 Nội dung thí nghiệm 1.6.1 Khảo sát kết cấu động học tay máy Scorbot R4U - Từ robot thực yêu cầu xây dựng sơ đồ động tương ứng - Xác định kích thước để hoàn thành bảng DH - Xây dựng hệ phương trình động học đặc trưng GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường Page - Khảo sát phạm vi làm việc biến khớp - Vẽ hình dáng vùng làm việc 1.6.2 Robot Scorbot Hình 1.4 Robot Scorbot ER4U vị trí khảo sát Sơ đồ động, bảng DH hệ phương trình động học thuận robot : GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường Page Hình 1.4 sơ đồ động Robot Scorbot ER4U Bảng 1.1 Bảng D-H GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường P a g e 10 Khớp R T z,θi (θ1) (θ2) (θ3) (θ4) (θ5) z, di T x, R x,αi d1 a1 π /2 a2 0 a3 0 π /2 d5 0 Ta thu kết ma trận biểu thị hướng vị trí hệ tọa độ tương ứng : = = = = = = * * * *= Sử dụng matlab để tính toán ma trận GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường P a g e 11 Hình 1.6.phần mềm matlab tính toán ma trận Từ phần mềm matlab ta kết sau : + Dữ liệu hướng + Dữ liệu vị trí: 1.6.3 Nhập liệu điều khiển từ bàn phím Tập làm quen với việc sử dụng bàn phím để vào số liệu động học: - Bước 1: kích đúp vào biểu tượng SCORBASE từ hình để khơi động chương trình GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường P a g e 12 Hình 1.7.Giao diện chương trình SCORBASE GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường P a g e 13 - Bước 2: Gọi robot vị trí Home, chất phôi lên kho hàng tương ứng Hình 1.8 hình gọi robot vị trí home - Bước 3: Click vào menu file/New từ hình chương trình SCORBASE GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường P a g e 14 Hình 1.9.tạo chương trình cho robot - Thực di chuyển bàn kẹp robot bằng cách nhấn phím 1÷6, tương ứng nhấn Q, W, E, R, T, Y để điều khiển robot theo chiều ngược lại, sử dụng chuột nhấn nút tương ứng hình điều khiển để thay đổi giá trị thông số biến khớp robot thực Hình 1.10 phím điều khiển robot Nhập liệu từ bàn phím - Chuyển chế độ điều khiển robot sang Advanced bằng cách nháy vào nút L2 hình điều khiển Hình 1.11.thanh công cụ chuyển chế độ robot từ máy tính trung tâm GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường P a g e 15 - Trong hộp thoại Teach Positions nháy vào nút Expand chúng ta thu hộp thoại Teach Positions (Expand) Hình 1.12 nhập thông số không gian công tác của robot Trong hộp thoại chúng ta nhập thông số không gian công tác robot bao gồm tọa độ theo ba phương XYZ hai góc quay Pitch Roll BÀI ĐIỀU KHIỂN ROBOT SCORBOT BẬC TỰ DO TRONG TRẠM CẤP PHÔI GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường P a g e 16 Hình 2.1.trạm cấp phôi NỘI DUNG BÀI THÍ NGHIỆM SỐ -Thuyết minh sơ đồ nguyên lý trạm cấp phôi -Sơ đồ cấu trúc hệ thống điện tử 2.1 Nguyên lý trạm cấp phôi Bước 1: Gọi robot vị trí Home, chất pallet lên trạm để trống trạm phía đối diện, sử dụng bàn phím để cấy phôi lên pallet, sử dụng tọa độ nhập từ bàn phím( mỗi robot điều chỉnh bằng máy tính) - Khơi động chương trình SCORBASE từ hình trung tâm bằng cách kích đúp vào biểu tượng chương trình Scorbase GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường P a g e 17 Hình 2.2 Giao diện chương trình SCORBASE - Gọi robot vị trí Home, chất phôi lên kho hàng tương ứng Hình 2.3 hình gọi robot vị trí home GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường P a g e 18 Bước 2: Lập Project Click vào menu file/New Hình 2.4.tạo chương trình cho robot - Thực di chuyển bàn kẹp robot bằng cách nhấn phím 1÷6, tương ứng nhấn Q, W, E, R, T, Y để điều khiển robot theo chiều ngược lại, sử dụng chuột nhấn nút tương ứng hình điều khiển để thay đổi giá trị thông số biến khớp robot thực Hình 2.5 phím điều khiển robot Bước 3: Lưu thông số vị trí định hướng bàn kẹp robot: Nhập số thứ tự vị trí cần lưu vào ô Position Number, chọn tốc độ nháy vào nút Record Position GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường P a g e 19 Hình 2.6 lưu thông số vị trí hướng của bàn kẹp robot - Chọn View/Positions để xem lại thông số không gian khớp không gian công tác điểm đã lưu Hình 2.7.xem lại thông số không gian của robot lưu - Di chuyển bàn kẹp robot để gắp vật thể từ vị trí đặt phôi đến vị trí mục tiêu Trong trình di chuyển chúng ta lưu lại thông tin điểm nút quỹ đạo GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường P a g e 20 Hình 2.8 lưu lại điểm làm việc của robot - Thực thao tác mơ bàn kẹp Open Gripper đóng bàn kẹp Close Gripper để gắp vật thể vị trí cấp phôi cũng thả vật thể vào vị trí đích cần đặt phôi Open Gripper Close Gripper - Cho robot thực lại dòng lệnh để soát lỗi Hình 2.9.cho robot chạy lại soát lỗi GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường P a g e 21 - Sửa lỗi có, lưu chương trình Hình 2.10 sửa lỗi lưu chương trình - Lập lại thao tác vào số liệu bằng thiết bị dạy học - Chuyển pallet từ trạm sang trạm lên băng tải với liệu nhập từ bàn phím - Lặp lại thao tác bằng cách sử dụng thiết bị dạy học 2.2 Sử dụng thiết bị teach-in Làm quen với thiết bị teach-in để vào số liệu ghi lại số liệu dạy cho robot Gọi điểm ghi từ nhớ vào thân chương trình, tập xác định điểm chuẩn không gian làm việc robot Từng sinh viên sử dụng thiết bị dạy học để tạo file số liệu điểm, lưu vào nhớ truy xuất lại điểm theo trình tự lập trình thực từ bàn phím GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường P a g e 22 2.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điện tử Cơ cấu chấp hành Phần công tác Thao tác công nghệ Mô hình hóa Hệ thống đo Bộ điều khiển Mạch điện tử Vi xử lý Tin học Hình 2.11 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điện tử Chức khối: - Cơ cấu chấp hành: tạo chuyển động cho khâu tay máy Nguồn động lực cấu chấp hành động loại : điện , thủy lực, khí nén, kết hợp giữ chúng - Phần công tác: Là nơi thực trực tiếp thao tác công nghệ : gắp, hàn, cắt - Mô hình hóa: Xác định thông số động học động lực học cần thiết để phục vụ cho trình điều khiển - Hệ thống đo: Là sensor có nhiệm phụ giám sát thao tác công nghệ báo lại cho điều khiển - Bộ điều khiển: Có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ cảm biến tác động ngược trơ lại phần công tác để phần công tác cung cấp lượng phù hợp thực chương trình điều khiển GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường P a g e 23 *Tài liệu tham khảo: [1]John J.Craig, Introduction to Robotics-Mechanics and Control, 2005 [2] Đào Văn Hiệp,Kĩ thuật Robot, Khoa học kĩ thuật,2009 GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường P a g e 24 [...]... P a g e 22 2.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống cơ điện tử Cơ cấu chấp hành Phần công tác Thao tác công nghệ Mô hình hóa Hệ thống đo Bộ điều khiển Mạch điện tử Vi xử lý Tin học Hình 2.11 Sơ đồ cấu trúc hệ thống cơ điện tử Chức năng của từng khối: - Cơ cấu chấp hành: tạo chuyển động cho các khâu của tay máy Nguồn động lực của các cơ cấu chấp hành là động cơ các loại : điện , thủy lực, khí nén, hoặc kết hợp... Roll BÀI 2 ĐIỀU KHIỂN ROBOT SCORBOT 5 BẬC TỰ DO TRONG TRẠM CẤP PHÔI GVHD: Ngô Văn An SVTH: Phạm Quốc Cường P a g e 16 Hình 2.1.trạm cấp phôi NỘI DUNG BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 2 -Thuyết minh sơ đồ nguyên lý trạm cấp phôi -Sơ đồ cấu trúc hệ thống cơ điện tử 2.1 Nguyên lý trạm cấp phôi Bước 1: Gọi robot về vị trí Home, chất các pallet lên một trạm và để trống một trạm phía đối diện, sử dụng bàn phím để cấy từng... gắp, hàn, cắt - Mô hình hóa: Xác định các thông số động học và động lực học cần thiết để phục vụ cho quá trình điều khiển - Hệ thống đo: Là các sensor có nhiệm phụ giám sát các thao tác công nghệ và báo lại cho bộ điều khiển - Bộ điều khiển: Có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ cảm biến tác động ngược trơ lại phần công tác để phần công tác cung cấp năng lượng phù hợp và thực hiện chương trình điều khiển ... thống điện tử Cơ cấu chấp hành Phần công tác Thao tác công nghệ Mô hình hóa Hệ thống đo Bộ điều khiển Mạch điện tử Vi xử lý Tin học Hình 2.11 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điện tử Chức khối: - Cơ cấu... an toàn thí nghiệm - Tuân thủ quy định an toàn phòng thí nghiệm, yêu cầu giáo viên hướng dẫn - Không đặt vật cản vùng làm việc robot thiết bị vận hành 1.5 Các thiết bị liên quan thí nghiệm 1.5.1... thiết bị teach-in 20 2.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điện tử 21 BÀi ĐIỀU KHIỂN ROBOT SCORBOT BẬC TỰ DO NỘI DUNG BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 1.1 Yêu cầu thí nghiệm 1.1.1 Khảo sát kết cấu động học tay máy Scorbot