26
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN NGỌC THIỆN ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP SẢN PHẨM Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí số : 60.52.01.03 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Đà Nẵng – Năm 2017

ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

  • Upload
    others

  • View
    16

  • Download
    2

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN NGỌC THIỆN

ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700

ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP SẢN PHẨM

Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí

Mã số : 60.52.01.03

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Đà Nẵng – Năm 2017

Page 2: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

Công trình được hoàn thành tại

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHẠM ĐĂNG PHƢỚC

Phản biện 1:

PGS.TS. LÊ CUNG

Phản biện 2:

TS. NGUYỄN XUÂN HÙNG

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt

nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí họp tại Trường Đại học Bách khoa vào

ngày 29 tháng 7 năm 2017

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học

Bách khoa

Thư viện Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Page 3: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

1

MỞ ĐẦU

1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong sự nghiệp công nghiệp hiện đại hoá đất nước, yêu cầu

ứng dụng tự động hoá ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt,

sản xuất. Một trong những khâu trong dây chuyền sản xuất tự động là

phân loại và lắp ráp sản phẩm. Chính nhờ những hệ thống trên mà

năng suất sản xuất được tăng lên. Tuy nhiên, việc phân loại và lắp ráp

sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào kết cấu của hệ thống, khi muốn

thay đổi hình thức phân loại hoặc dạng lắp ráp khác thì ta phải thay

đổi kết cấu hệ thống. Điều đó dẫn đến hệ thống không linh hoạt, khó

khăn cho việc thay đổi quy trình công nghệ.

Để khắc phục tình trạng trên, ta cần một thiết bị khả lập trình.

Hành trình của thiết bị có thể lập trình lại và thay đổi theo hình thức

sản xuất. Một thiết bị đáp ứng được các tiêu chí đó là robot công

nghiệp.

Hiện nay, tại phòng thực hành của trường ĐH Phạm Văn

Đồng đã được trang bị 2 robot 6 bậc tự do của hãng Kuka. Robot trên

đáp ứng được các tiêu chí cần thiết của một robot công nghiệp loại

nhỏ như khả năng lập trình bằng dạy học, bằng ngôn ngữ riêng, khả

năng thu nhận và xuất dữ liệu từ bộ điều khiển để giao tiếp với môi

trường bên ngoài…Tuy nhiên, phạm vi ứng dụng của robot vẫn còn

hạn chế do những hạn chế về thiết bị tại phòng thực hành.

Đề tài nhằm trang bị thêm cho phòng thực hành các module

phân loại và lắp ráp sản phẩm sử dụng robot Kuka, giúp tăng hiệu

quả khai thác và sử dụng robot. Góp phần nâng cao chất lượng đào

tạo lĩnh vực sản xuất tự động tại trường,

Từ những lý do đó, tôi nhận thấy cần thiết phải tiến hành

nghiên cứu ứng dụng robot Kuka KR6R700 tại phòng thực hành

CAD/CAM/CNC trường ĐH Phạm Văn Đồng vào việc phân loại và

lắp ráp sản phẩm.

Page 4: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

2

2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Từ những lý do phân tích ở trên, ta thấy rằng việc thực hiện

đề tài ứng dụng robot Kuka vào phân loại và lắp ráp sản phẩm sẽ

giúp tăng năng lực sử dụng robot Kuka tại phòng thực hành. Đồng

thời xây dựng mô hình học tập các môn liên quan đến sản xuất tự

động cho sinh viên, nâng cao năng lực nghiên cứu, tiếp cận kỹ thuật

robot và sản xuất tự động cho tác giả.

6. CẤU TRÖC LUẬN VĂN

Chƣơng 1. Tông quan

Chƣơng 2. Xây dựng các phƣơng trình động học cho

robot Kuka KR6R700

Chƣơng 3. Thiết kế hệ thống phân loại và lắp ráp sản

phẩm

Chƣơng 4. Lập trình mô phỏng hệ thống phân loại và lắp

ráp sản phẩm bằng EasyRob 2.0

Chƣơng 5. Lập trình điều khiển hệ thống phân loại và lắp

ráp sản phẩm

Page 5: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

3

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ

ĐỘNG[6]

1.1.1. Lịch sử phát triển của tự động hóa và quá trình sản

xuất tự động

1.1.2. Các khái niệm tự động hóa

1.1.2.1. Tự động hóa từng phần.

1.1.2.2. Tự động hóa toàn phần

1.1.2.3. Dây chuyền sản xuất

1.1.3. Các dạng tự động hóa (tự động hóa cứng, linh hoạt,

lập trình, v..v )

1.1.3.1. Tự động hóa cứng

1.1.3.2. Tự động hóa lập trình

1.1.3.3. Tự động hóa linh hoạt

1.1.4. Hiệu quả kinh tế của tự động hóa.

1.2. TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP [8]

1.2.1. Các khái niệm và định nghĩa về robot công nghiệp

1.2.2. Kết cấu cơ bản của một robot công nghiệp

1.2.2.1. Kết cấu chung

1.2.2.2. Kết cấu tay máy

1.2.3. Phân loại robot công nghiệp

1.2.3.1. Phân loại theo kết cấu

1.2.3.2. Phân loại theo hệ thống truyền động

1.2.3.3. Phân loại theo ứng dụng

1.2.3.4. Phân loại theo cách thức và đặc trưng của phương

pháp điều khiển

1.3. TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN.

Trong các hệ thống sản xuất linh hoạt được trang bị đồng bộ

tại các trường Đại học, các viện nghiên cứu, việc phân loại và lắp ráp

sản phẩm được sử dụng các robot công nghiệp cỡ nhỏ, hoạt động

Page 6: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

4

đồng bộ với hệ thống. Do đó, muốn thay đổi quy trình lắp ráp hoặc

sản phẩm lắp ráp rất khó khăn.

1.4. TỔNG QUAN VỀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG SẢN

XUẤT TẠI PHÕNG THỰC HÀNH CAD/CAM/CNC TRƢỜNG

ĐH PHẠM VĂN ĐỒNG

Hệ thống sản xuất tại phòng thực hành CAD/CAM/CNC

gồm các thiết bị riêng lẻ phục vụ cho công tác đào tạo các môn Công

nghệ CAD/CAM/CNC, Robot công nghiệp, Tự động hóa quá trình

sản xuất...cho sinh viên ngành Kỹ thuật cơ khí tại trường ĐH Phạm

Văn Đồng. Các thiết bị chính gồm: 1 máy tiện CNC của hãng

Tormach, 1 máy phay CNC 3 trục của hãng Tormach, 2 robot công

nghiệp của hãng Kuka, một hệ thống cấp phôi tự động, 2 băng tải

trong đó có một băng tải hai chiều, một hệ thống máy khoan tự động.

Tất cả các thiết bị hiện có đang được nghiên cứu để kết hợp với nhau,

kết hợp với hệ thống phân loại và lắp ráp sản phẩm của đề tài để hoàn

thành một hệ thống sản xuất tự động.

1.4.1. Máy phay CNC của hãng Tormach

1.4.2. Hệ thống cấp phôi tự động

1.4.3. Hệ thống máy khoan tự động

1.4.4. Mô tả hoạt động của hệ thống sản xuất tự động

Page 7: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

5

CHƢƠNG 2

XÂY DỰNG CÁC PHƢƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC

CHO ROBOT KUKA KR6R700

2.1. TỔNG QUAN VỀ ROBOT KUKA KR6R700 SIXX

2.1.1. Giới thiệu về công nghệ robot của hãng Kuka[11]

2.1.2. Tổng quan về hệ thống robot[11]

2.1.3. Mô tả tay máy của Kuka KR6

2.1.4. Bộ điều khiển KRC4

2.1.5. Bộ điều khiển và lập trình dạy học KUKA

smartPAD

2.1.5.1. Đặc điểm của KUKA smartPAD:

2.1.5.2. Các chức năng của về smartPAD

2.1.6. Lập trình robot

2.2. THIẾT LẬP CÁC PHƢƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CHO

ROBOT KUKA KR6R700 Sixx.

2.2.1. Gắn các hệ toạ độ

Z0

X0Y0

Z1

X1

Y1

Z2

X2

Y2

Z3

X3Y3

Z4

X4

Y4

Z5

X5Y5

Z6

X6

Y6

.

a2

.

d4

.

d6

Hình 2. 1. Gắn hệ tọa độ lên robot Kuka KR6R700 sixx

Page 8: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

6

2.2.2. Bảng thông số DH

Ta có bảng thông số DH như sau:

Khâu θi αi ai di

01 θ1* + 90° -90 0 0

02 θ2* 0 a2 0

03 θ3* + 90° 90 0 0

04 θ4* -90 0 d4

05 θ5* 90 0 0

06 θ6* 0 0 d6

2.2.3. Phƣơng trình động học

Ma trận Ai có dạng:

os -sin cos sin sin acos

sin cos cos -cos sin asin

0 sin os d

0 0 0 1

i

c

Ac

(2.1)

Thay các thông số DH vào ma trận Ai ta có:

1

1

1

1 1

      0            0

      0             0

0       1       0        0

0       0       0        1

S C

AC S

2  2 2 2

2

2  2 2 2

        0     

         0      

0       0      1            0

0      0       0         1 

C S a C

S C a SA

3

3

3

3 3

    0           0

    0          0

0     1         0      0

0      0       0      1

S C

C SA

Page 9: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

7

4

4

4

4 4

4

     0           0

     0           0

0       1      0     

0      0       0      1

C S

S CA

d

5

5

5

5 5

    0            0

    0          0

0     1        0       0

0      0      0       1

C

A

S

S C

6 6

6

6

6

        0     0

         0     0

0      0     1      

0      0      0    1 

A

C S

S C

d

Với quy ước viết tắt các hàm lượng giác như sau:

C1 = cos1; S1 = sin1; C2 = cos2; S2 = sin2; C12 =

cos(1 + 2); S12 = sin(1 + 2)…

Phương trình động học robot là:

nx = S1(S23(C4C5C6-S4S6)+C23S5C6)+C1(S4C5C6+C4S6)

ny = C1(-C23(C4C5C6-S4S6)-C23S5C6)+S1(S4C5C6+C4S5)

nz =C23(C4C5C6-S4S6)+S23S5C6

ox = S1(S23(-C4C5S6-S4C6)-C23S5S6)+C1(-S4C5S6+C4C6)

oy = -C1(-C23(-C4C5S6-S4C6)-C23S5S6+S1(-S4C5S6+C4C6)

oz =(-C23(C4C5S6+S4C6)+S23S5S6)

ax = S1(S23C4S5-C23C5)+C1S4S5

ay = -C1(S23C4S5-C23C5)+S1S4S5

az =-(-C23C4S5-S23C5)

px = S1(a2C2+S23C4S5d6-C23(C5d6+d4)

py = -C1(a2C2+S23C4S5d6-C23(C5d6+d4)

pz=-(a2S2-C23C4S5d6-S23(C5d6+d4)

Page 10: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

8

CHƢƠNG 3

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ

LẮP RÁP SẢN PHẨM

3.1. THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MODULE PHÂN LOẠI SẢN

PHẨM

3.1.1. Tổng quan về sản phẩm cần phân loại

3.1.2. Tính toán thiết kế hệ thống băng tải 2 chiều

3.1.2.1. Tính toán các thông số cơ bản:

Thời gian vận chuyển một sản phẩm trên băng tải là:

3600 360010( )

360t s

Z (3.1)

Vận tốc của băng tải:

1500150( / )

10

av mm s

t (3.2)

Năng suất khối lượng lớn nhất trên băng tải:

. . 0.5.10.360 1800( / )Q m g Z N h Trọng lượng sản phẩm trên một mét băng tải là:

0,50,33( / )

1.5vl

mQ kg m

a (3.3)

Khi đó trọng lượng vải bạt trên một mét băng tải là:

3.1.2.2. Xác định lực cản chuyển động kéo và căng băng

3.1.2.3. Chọn động cơ điện

3.1.3. Tính toán thiết kế hệ thống kho lƣu trữ tạm

3.1.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

3.1.3.2. Cơ sở động học

Page 11: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

9

3.1.3.3. Thiết kế động học cơ cấu Man sử dụng trong hệ

thống

(1): Đĩa chứa sản phẩm; (2) Đĩa dẫn; (3) Thân; (4) Động cơ; (5) Đế;

(6): Đĩa bị dẫn

Hình 3. 1. Cơ cấu Man trong hệ thống

3.1.4. Thiết kế hệ thống điều khiển có sử dụng cảm biến

màu.

3.1.4.1. Module nguồn

3.1.4.2. Khối vi điều khiển và dao động

3.1.4.3. Khối I/O và Khối hiển thị Led I/O

3.1.4.4. Khối hiển thị LCD:

Page 12: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

10

3.1.4.5. Mạch giao tiếp máy tính và vi điều khiển

3.1.4.6. Mạch công suất

3.2. THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MODULE LẮP RÁP SẢN

PHẨM

3.2.1. Mô hình sản phẩm cần lắp ráp

Hình 3. 2. Mô hình sản phẩm cần lắp ráp

3.2.2. Thiết kế module lắp ráp sản phẩm

Các phương án lắp ráp như sau:

- Sử dụng robot để định vị chi tiết màu đỏ theo đúng hướng

lắp ráp.

- Sử dụng robot để lắp sơ bộ chi tiết màu xanh lên chi tiết

màu đỏ.

- Sử dụng một cơ cấu định vị tự động để định vị chính xác cả

2 chi tiết vào vị trí lắp ráp.

- Sử dụng một cơ cấu để đưa đai ốc đến vị trí lỗ.

- Sử dụng robot để đưa bulông M10 từ vị trí chứa đến lỗ,

định vị chính xác đến vị trí lỗ.

- Robot sử dụng cơ cầu vặn vít để siết bulông M10 vào đai

ốc.

Page 13: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

11

- Cơ cấu định vị kẹp chặt tự động nhả ra để robot lấy sản

phẩm.

3.2.2.1. Cụm định vị chi tiết

Hình 3. 3. Định vị chi tiết

3.2.2.2. Cụm chứa và nạp đai ốc đến vị trí lắp ráp

Các đai ốc sẽ được thiết kế để chứa vào trong một ống dẫn,

cụm đai ốc sẽ nằm phía dưới cụm định vị sao cho lỗ trong của đai ốc

trùng với lỗ của chi tiết. Các đai ốc sẽ được đẩy lên bằng một xylanh

khí nén.

(1) Tấm kẹp; (2) Giá đỡ; (3) Ống chứa đai ốc; (4) Xylanh khí

nén; (5) Đai ốc

Hình 3. 4. Bản vẽ chi tiết cụm chứa và nạp đai ốc

Page 14: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

12

Trên đây là những thiết kế chính của cơ cấu phục vụ lắp ráp

sản phẩm. Cụm cơ cấu này kết hợp với robot để thực hiện việc lắp

ráp sản phẩm theo yêu cầu.

Hình 3. 5. Mô phỏng lắp ráp trên hệ thống

3.3. HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP SẢN PHẨM

Trên cơ sở các cụm đã thiết kế trên, phối hợp với robot và các hệ

thống phụ trợ khác, ta có bản vẽ toàn hệ thống như sau:

Page 15: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

13

Hình 3. 6. Hình chiếu trục đo toàn hệ thống

Page 16: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

14

CHƢƠNG 4

LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI

VÀ LẮP RÁP SẢN PHẨM BẰNG EASYROB 2.0

4.1. SƠ LƢỢC VỀ PHẦN MỀM EASYROB

4.1.1. Giới thiệu sơ lƣợc về EasyRob

4.1.2. Tìm hiểu giao diện chính của EasyRob

4.1.2.1. Khởi động chương trình

4.1.2.2. Giao diện làm việc của phần mềm

4.1.2.3. Thao tác chuột

4.1.2.4. Xây dựng hệ tọa độ

4.1.2.5. Thiết kế hình dáng robot

4.1.2.6. Lập trình điều khiển robot

4.1.2.7. Một số lệnh thường dùng trong lập trình

4.2. MÔ PHỎNG ROBOT KUKA KR6R700 sixx

Hình 4. 15. Mô hình robot Kuka trên EasyRob

Page 17: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

15

4.3. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP

Hình 4. 29. Mô hình toàn hệ thống

4.4. LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG

4.4.1. Lƣu đồ thuật toán hoạt động của hệ thống

Hệ thống sử dụng 2 robot Kuka, một băng tải chuyển sản

phẩm (màu đỏ hoặc xanh) từ robot 1 đến hệ thống phân loại, 2 kho

chứa tạm sử dụng để lưu tạm sản phẩm trong thời gian chờ lắp ráp

(mục đích là để giải phóng robot để robot làm nhiệm vụ khác). Thuật

toán hoạt động của hệ thống như sau:

Page 18: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

16

Hình 4. 20. Lưu đồ thuật toán hoạt động của hệ thống

4.4.2. Mô phỏng hoạt động phân loại và lắp ráp của robot

Kuka

Dưới đây là kết quả mô phỏng hoạt động của robot.

Page 19: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

17

Hình 4. 36. Kết quả lắp ráp

Page 20: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

18

CHƢƠNG 5

LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ LẮP

RÁP SẢN PHẨM

5.1. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH

CHO ROBOT KUKA

5.1.1 Các lệnh về di chuyển

Hình 5.1. Các dạng di chuyển của robot

5.1.2. Các lệnh làm việc với vào/ra

5.1.3. Các lệnh điều khiển

5.1.3.1. Cấu trúc điều khiển IF

5.1.3.2. Cấu trúc Switch

5.1.3.3. Cấu trúc vòng lặp FOR

5.1.3.4. Vòng lặp WHILE

5.1.3.5. Vòng lặp REPEAT

5.1.4. Biến

Page 21: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

19

5.2. LẬP TRÌNH SỬ DỤNG ROBOT KUKA PHÂN LOẠI SẢN

PHẨM

5.2.1. Ghép nối hệ thống điều khiển KRC4 của robot

KuKa với hệ thống vi điều khiển nhận biết màu sắc của sản

phẩm

Như trình bày ở chương 3, hệ thống phân loại sản phẩm theo

màu sắc sử dụng cảm biến màu TCS3200. Vi điều khiển sử dụng để

xử lý các tín hiệu nhận được từ TCS3200 để phân biệt màu sắc là

PIC18F4431. Vi điều khiển PIC18F4431 sử dụng hai chân ra là RB0

và RB1 để làm cổng ra báo cho bộ điều khiển KRC4 của robot Kuka

biết màu sắc của sản phẩm ra. Cụ thể như sau:

TCS3200 RB0 RB1 KRC4

Màu đỏ 1 0 $IN[1]=TRUE $IN[2]=FALSE

Màu xanh 0 1 $IN[1]=FALSE $IN[2]=TRUE

Không có sản

phẩm

0 0 $IN[1]=FALSE $IN[2]=FALSE

Hình 5.8. Sơ đồ ghép nối hệ thống phân loại và robot

Page 22: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

20

5.2.2. Thuật toán điều khiển robot phối hợp với hệ thống

phân loại

Hình 5.9. Lưu đồ thuật toán phối hợp giữa robot và hệ thống phân

loại sản phẩm

Page 23: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

21

Chương trình robot phối hợp với hệ thống phân loại sản phẩm

để phân loại sản phẩm được trình bày ở phần phụ lục.

5.3. LẬP TRÌNH ROBOT KUKA LẮP RÁP SẢN PHẨM

5.3.1. Ghép nối điều khiển các thiết bị của hệ thống lắp ráp

với bộ điều khiển KRC4 của robot lắp ráp.

Như trình bày ở phần thiết kế chương 2, hệ thống lắp ráp sản

phẩm sử dụng 2 xy lanh khí nén để phục vụ lắp ráp. Bộ điều khiển

KRC4 của robot lắp ráp có nhiệm vụ điều khiển 2 van điện từ để điều

khiển 2 xylanh khí nén. Để điều khiển 2 xylanh này, ta sử dụng 2

cổng ra của KRC4, đó là cổng $OUT[10] và $OUT[11]. Trong đó

các chức năng tương ứng như sau:

Cổng ra Trạng thái

cổng ra

Van điện từ 1 Van điệu từ 2

$OUT[10] TRUE Đóng X

FALSE Mở X

$OUT[11] TRUE X Đóng

FALSE X Mở

Hình 5.10. Sơ đồ ghép nối hệ thống lắp ráp và KRC4

Page 24: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

22

5.3.2. Thuật toán điều khiển robot lắp ráp sản phẩm

Hình 5.11. Thuật toán lập trình robot lắp ráp sản phẩm

Chương trình lập trình trên KRC4 bằng ngôn ngữ KRL để

robot lắp ráp sản phẩm được trình bày ở phần phụ lục.

Page 25: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

23

KẾT LUẬN

Đề tài đã hoàn thành việc thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại

và lắp ráp sản phẩm sử dụng 2 robot Kuka KR6R700. Trên cơ sở một

số cụm thiết bị đã có tại phòng thực hành CAD/CAM/CNC tại trường

ĐH Phạm Văn Đồng như robot, hệ thống cấp phôi tự động, tác giả đã

thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm gồm: 1 băng tải 2

chiều, hệ thống cảm biến màu, hệ thống vi điều khiển. Để phân loại

sản phẩm, tác giả đã thiết kế và chế tạo 2 kho lưu trữ tạm sử dụng cơ

cấu Man. Cuối cùng, tác giả đã thiết kế và chế tạo cụm lắp ráp sản

phẩm. Mục đích của cụm là định vị các chi tiết để robot Kuka có thể

lắp ráp chính xác sản phẩm.

Trên cơ sở các phần cơ khí đã chế tạo, tác giả phối hợp với các

bộ điều khiển của các robot để tiến hành lập trình điều khiển hệ

thống.

Tất cả các thiết bị được chế tạo đều đã được hoạt động thử

nghiệm thành công tại trường ĐH Phạm Văn Đồng.

Tuy vậy, đề tài cũng còn một số hạn chế như sử dụng đồng

thời 2 robot là chưa tối ưu về mặt hiệu quả kinh tế, sản phẩm lắp ráp

chỉ là mô hình sử dụng để dạy học, chưa thiết kế cho việc lắp ráp một

sản phẩm thực tế.Tốc độ robot khi hoạt động còn thấp (hạn chế này

có nguyên nhân do độ cứng vững của mặt chân đế lắp đặt robot,

trong khi thực tế khi thực nghiệm, robot chỉ mới hoạt động với 10%

tốc độ tối đa).

Trên cơ sở các nghiên cứu đã hoàn chỉnh, tôi đề nghị các

hướng nghiên cứu tiếp theo như:

- Gia cố chân đế lắp đặt robot để robot có thể hoạt động với tốc

độ cao.

- Thiết kế hệ thống di chuyển robot tự động, phối hợp với toàn

bộ hệ thống để có thể sử dụng 1 robot.

Page 26: ỨNG DỤNG ROBOT KUKA KR6R700 ĐỂ PHÂN LOẠI VÀ LẮP RÁP …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/394/1/NguyenNgocThien.TT.pdf.pdf · Trong các hệ thống sản xuất

24

- Phối hợp với các máy CNC hiện có tại xưởng để tự động hóa

luôn công đoạn gia công chi tiết (tạo thành một hệ CIM)

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Đăng

Phước đã tận tình hướng dẫn, giúp tôi hoàn chỉnh luận văn này./.