BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH DELTA ROBOT VÀ ỨNG DỤNG IOT VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT Họ tên sinh viên: NGUYỄN CÔNG TƯỞNG LÊ VĂN TRƯỞNG Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ Niên khóa: 2014-2018 Tháng 06 năm 2018 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH DELTA ROBOT VÀ ỨNG DỤNG IOT VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT TÁC GIẢ Nguyễn Công Tưởng Lê Văn Trưởng Khóa luận tốt nghiệp đệ trình đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành Cơ Điện Tử Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Tấn Phúc Tháng 06 năm 2018 LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn đến Ban giám hiệu, Phòng đào tạo Khoa Cơ khí Cơng Nghệ Trường ĐH Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em học tập suốt năm hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn đến q thầy, giáo Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ đặc biệt thầy, cô Bộ môn Cơ Điện Tử, Trường ĐH Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thức cho chúng em suốt khóa học Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến thầy ThS Nguyễn Tấn Phúc người trực tiếp tận tình hướng dẫn chúng em suốt thời gian thực đề tài Xin chân thành cảm ơn đến quý bạn bè giúp đỡ suốt thời gian thực đề tài Xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, tháng 06 năm 2018 Sinh viên thực hiện: Lê Văn Trưởng Nguyễn Cơng Tưởng TĨM TẮT Ngày nay, kỹ thuật robot với hỗ trợ máy tính đáp ứng độ xác cao, thời gian thu nhận xử lý tín hiệu nhanh chóng, tin cậy, làm tăng suất lao động, hạn chế tai nạn độc hại cho người… Tuy nhiên, loại robot nối tiếp sử dụng nhiều lĩnh vực bộc lộ nhiều nhược điểm tính linh hoạt thấp, tốc độ xử lý khả đáp ứng không cao, độ cứng vững độ xác chưa đảm bảo Để khắc phục phần nhược điểm trên, loại robot đời, robot (hay gọi tay máy) song song Trước ứng dụng nghiên cứu Robot song song Chúng em sinh viên môn điện tử trường ĐH Nông Lâm lựa chọn việc “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ ROBOT SONG SONG BA BẬC TỰ DO ỨNG DỤNG IOT ĐIỀU KHIỂN ROBOT” Chúng em thực việc tính tốn, thiết kế chế tạo Mong đề tài chúng em giúp ích cho bạn khóa sau có hội tiếp cận với mơ hình thực tế giúp cho người chế tạo Robot song song ba khớp xoay giải việc thiết kế tính tốn rút ngắn thời gian đem vào ứng dụng thực tế Nội dung đề tài bao gồm: - Tìm hiểu thiết kế có robot delta khâu xoay - Tìm hiểu modul điều khiển wifi ESP 8266 - Thiết kế, chế tạo robot delta kích thước 100cmx80cmx80cm - Thiết kế, chế tạo điều khiển robot dùng sóng wifi để điều khiển ứng dụng gắp đặt hàng hóa MỤC LỤC Trang Trang tựa …………………………………………………………………………… i TÀI LIỆU THAM KHẢO ……….………………………………………………….50 PHỤ LỤC ……………… ………………………………………………………… 51 DANH SÁCH CÁC HÌNH DANH SÁCH CÁC BẢNG Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Trong q trình cơng nghiệp hóa hóa, nhà khoa học nghiên cứu chế tạo loại robot để phục vụ sản xuất Cùng với trình phát triển robot công nghiệp, loại robot đời, thay dần loại robot trước đây, robot song song, với đặc tính trội so với robot cổ điển như: − Khả chịu tải lớn − Các thành phần cấu tạo nhỏ nên tổng trọng lượng robot nhỏ − Độ cứng vững cao kết cấu hình học chúng hợp lý − Tất lực tác động đồng thời phân bố cho chân, đồng thời lực tác động lên chân lực kéo (nén) nhờ cấu trúc robot − Có thể thực thao tác phức tạp với độ xác cao cơng việc nhờ vào cấu trúc song song, sai số phụ thuộc vào sai số dọc trục sai số khơng bị tích lũy − Các cấu chấp hành định vị − Các robot song song không cần làm việc bệ đỡ di chuyển tới nơi môi trường sản xuất có khối lượng kích thước tương đối nhỏ − Robot song song có phạm vi sử dụng rộng, từ việc dùng lắp ráp chi tiết tinh vi việc tạo chuyển động phức tạp tạo hình, gia cơng biên dạng phức tạp − Năng suất làm việc cao − Giá thành robot song song sử dụng gia công rẻ nhiều so với máy máy CNC có tính tương đương Với tính ưu việt cao, robot song song ngày thu hút nhiều nhà khoa học nghiên cứu ứng dụng rộng rãi loại robot nhiều lĩnh vực Trước ứng dụng nghiên cứu Robot song song Chúng em sinh viên môn điện tử trường ĐH Nông Lâm lựa chọn việc “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ ROBOT SONG SONG BA BẬC TỰ DO ỨNG DỤNG IOT ĐIỀU KHIỂN ROBOT” Chúng em thực việc tính tốn, thiết kế chế tạo Mong đề tài chúng em giúp ích cho bạn khóa sau có hội tiếp cận với mơ hình thực tế giúp cho người chế tạo Robot song song ba khớp xoay giải việc thiết kế tính tốn rút ngắn thời gian đem vào ứng dụng thực tế 1.2 Mục tiêu đề tài Đề tài nhằm nghiên cứu, thiết kế chế tạo robot song song nhằm ứng dụng vào dây chuyển sản xuất, hoạt động nghiên cứu học tập Qua ta phát triển thành sản phẩm ứng dụng gia cơng tạo hình, lắp ghép vận chuyển sản phẩm trình sản xuất 1.3 Đối tượng khách thể nghiên cứu − Đối tượng nghiên cứu: Tính tốn, thiết kế chế tạo mơ hình Robot song song hai bậc tự ứng dụng IOT vào điều khiển robot − Đối tượng sử dụng: Dùng cho tất học sinh, sinh viên học ngành kỹ thuật nói riêng cho quan tâm muốn tim hiểu nói chung − Khách thể nghiên cứu: Robot song song ứng dụng giảng dạy 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn Đề tài mang nhiều ý nghĩa khoa học thực tiễn: 10 Hình 4.19: Lưu đồ giải thuật điều khiển Robot delta 4.6 Khảo nghiệm Ban đầu ta kẹp đầu bút vào phận công tác (tay gắp) robot Xong ta thực di chuyển cánh tay theo trục X, Y, Z đoạn 100mm để tạo nên 57 đường mực bàn làm việc, sau dùng thước kẹp (150mm/0.02) đo khoảng cách Mỗi trục ta thực 10 lần Kết đo thể bảng 4.2 Đơn vị: mm Số lần Trục x Trục y Trục z 10 Trung bình Phương sai Độ lệch chuẩn 98,96 100,26 102,12 98,74 98,84 99,94 102,06 101,32 99,96 97,98 97,84 100,22 102,18 99,94 98,88 99,78 97,96 100,24 101,12 103,36 104,12 99,88 100,32 103,12 98,94 98,74 99,88 97,92 100,26 103,14 100,018 2,071684 1,365473 100,4089 2,670711 1,540768 100,632 4,423396 1,995258 Bảng 4.2: Bảng khảo sát mô hình Robot Delta Hình 4.20: Biểu đồ thể độ xác robot qua 10 lần đo Qua trình khảo nghiệm thực tế, tiến hành cho robot hoạt động gắp vật có khối lượng khác di chuyển đến vị trí bàn làm việc ta rút kết luận robot nâng vật nặng từ 0.3 KG trở xuống hoạt động ổn định nâng vật 0.2 KG Lúc vận hành robot độ rung lắc động tay gắp nên gắp vật xảy tượng trượt bước để tăng khả gắp vật có khối lượng lớn ta phải thay động có tỉ số truyển cơng suất lớn 58 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Sau trình nghiên cứu thực nhóm với hướng dẫn nhiệt tình giảng viên hướng dẫn Đề tài đạt số kết sau: 5.1 Kết luận - Sau trình nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình robot delta đề thu số kết sau: - Hoàn tất việc thiết kế, chế tạo thử nghiệm phần khí robot delta mạch điều khiển - Thiết lập giải thuật điều khiển tự động cho máy - Vận hành khảo nghiệm sơ để đánh giá khả hoạt động robot - Thiết bị có khả vận hành theo thông số cài đặt - Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo xưởng khí nước 5.2 Kiến nghị Do hạn chế thời gian kinh phí nên thiết bị dừng lại mức độ mơ hình Vì nên mơ hình mang tính chất khảo nghiệm, vận hành tương đối, chưa thể áp dụng thực tế sản xuất Trong q trình chế tạo có rung lắc động cơ, cánh tay robot nên vật nặng nâng mức nhỏ ổn định mức 200 gram để tránh tượng trượt bước xảy động Vì vậy, cần chế tạo sản phẩm hồn chỉnh với quy mơ lớn sử dụng cơng nghệ chế tạo máy đạt hiệu suất làm việc 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Michael Margolis (2011), Arduino Cookbook [2] Dương Minh Trí, Linh kiện điện tử, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 2004 [3] Vương Thành Tiên, Bài giảng nguyên lý máy, ĐHNL [4] Trần Quốc Đặng, nghiên cứu, tính tốn thiết kế delta robot, Tháng năm 2018 Tiếng nước [5] R.L Williams II, “The Delta Parallel Robot: Kinematics Solutions”, Internet Publication, www.ohio.edu/people/williar4/html/pdf/DeltaKin.pdf, January 2016 60 PHỤ LỤC Code Arduino 61 #include float t1; LiquidCrystal lcd(30,32,34,36,38,40); float t2; #include float t3; Servo taygap; int x0=0; int pos = 0; int y0=0; //void initESP8266(); float z0=322; #define vi_buoc 16 float x_ht,y_ht,z_ht; #define ti_so 5.18 bool tay_ht; /// cac nut nhan/// float goc1=38,goc2=38,goc3=38; #define x_up 46 float x_td[50] ; #define x_down 49 float y_td[50]; #define y_up 47 float z_td[50]; #define y_down 48 bool tay_td[50]; #define z_up 50 int dem_td = 0,td=0; #define z_down 44 String bufferData=""; #define gap 51 void setup() { #define tha 45 lcd.begin(16, 2); #define ve_home 53 Serial.begin ( 9600); #define clk_1 11 Serial1.begin(9600); #define cw_1 12 taygap.attach(22); #define en_1 13 pinMode(clk_1, OUTPUT); #define clk_2 pinMode(cw_1, OUTPUT); #define cw_2 pinMode(en_1, OUTPUT); #define en_2 10 pinMode(clk_2, OUTPUT); #define clk_3 pinMode(cw_2, OUTPUT); #define cw_3 pinMode(en_2, OUTPUT); #define en_3 pinMode(clk_3, OUTPUT); #define tocdo 400 pinMode(cw_3, OUTPUT); float do_cao=300; pinMode(en_3, OUTPUT); 62 ////////////////// chay_td(x_td[i],y_td[i],z_td[i],tay_td[i] ); for(int i=44;i