Truy cập nội dung luôn
SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

TỈNH QUẢNG NGÃI

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo robot hàn tự động 6 bậc

29/03/2022

Qua 3 năm triển khai, Trường Cao đẳng Kỹ nghệ Dung Quất đã nghiên cứu và chế tạo thành công robot hàn tự động 6 bậc để sử dụng trong giảng dạy, học tập, đào tạo nghề nghiệp cho người lao động, từng bước làm chủ công nghệ và thay thế hàng nhập ngoại.

Hiện nay nhu cầu sử dụng robot trong chế tạo và sản xuất là rất lớn. Trong khi đó trình độ công nghệ chế tạo robot của Việt Nam vẫn còn hạn chế. Trước thực tế đó, Trường Cao đẳng Kỹ nghệ Dung Quất đã đăng ký thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo robot hàn tự động 6 bậc”. Đề tài nghiên cứu theo hướng kế thừa các kết quả nghiên cứu đã có ở trong và ngoài nước về robot để thiết kế, chế tạo robot hàn 6 bậc tự do phục vụ cho đào tạo, giáo dục nghề nghiệp và nghiên cứu khoa học, tiến tới sẽ làm chủ được công nghệ thiết kế và chế tạo robot.

Nghiệm thu cấp cơ sở đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo robot hàn tự động 6 bậc” tại Trường Cao đẳng Kỹ nghệ Dung Quất.

Nghiệm thu cấp cơ sở đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo robot hàn tự động 6 bậc” tại Trường Cao đẳng Kỹ nghệ Dung Quất.

Trong thời gian từ 4/2019 đến tháng 10/2021, đề tài đã tiến hành nghiên cứu các nội dung chủ yếu gồm: Thiết kế cơ khí; thiết kế hệ thống điều khiển; viết chương trình mô phỏng; gia công phần cơ khí; lắp ráp robot; biên soạn các tài liệu giảng dạy môn robot công nghiệp và tài liệu kỹ thuật cho máy.

Trong thiết kế cơ khí cho robot, đề tài hướng đến việc xây dựng hoàn chỉnh mô hình động học và động lực học cho mô hình robot. Xác định các tham số động lực học của các chi tiết của robot, xây dựng hệ phương trình động lực học cho robot, lập trình giải tìm đáp ứng động học thuận của robot, lập trình giải tìm đáp ứng động lực học nghịch cho robot, kiểm tra đáp ứng động lực học của robot, xác định các thông số phù hợp cho các chi tiết robot (kích thước, khối lượng), xác định moment xoắn động lực trên các khớp, tải trọng động tác dụng trên robot,… thiết lập hàm truyền cho robot phục vụ cho chức năng điều khiển. Mô hình động lực học này có kể đến chuyển động và kích thước 3 chiều của các khâu (không đơn giản hóa các khâu thành chất điểm hay chỉ xét các khâu phẳng như các nghiên cứu trong nước), đây là điểm mới của đề tài ở khía cạnh mô hình động lực học làm nền tảng cho việc phân tích kết cấu cả tĩnh lẫn động cho robot trong chương trình ANSYS (bài toán dạng này chưa được giải quyết chi tiết trong các nghiên cứu trong nước) và tìm hàm truyền cho điều khiển robot; đồng thời, thiết kế các khâu, thiết kế các khớp, thiết kế khung cho robot, thiết kế, lắp ghép toàn bộ robot trên phần mềm CAD 3D, kiểm tra lại động học, giải pháp kỹ thuật gia công chế tạo và lắp ráp.

 Ở phần thiết kế hệ thống điều khiển, đề tài thiết kế hệ thống điều khiển 01 khâu, thiết kế hệ thống điều khiển chung cho 06 khâu, thiết kế hệ thống giám sát và an toàn; xây dựng thuật toán điều khiển cho toàn bộ robot; thiết kế xây dựng một bộ dữ liệu chuẩn cho đường thẳng, thiết kế xây dựng một bộ dữ liệu chuẩn cho cung tròn, thiết kế xây dựng một bộ dữ liệu chuẩn cho đường tròn, thiết kế xây dựng 1 bộ dữ liệu chuẩn cho đường bất kỳ; Thiết kế mạch điều khiển từng khâu trên robot, thiết kế mạch điều khiển toàn bộ cho robot, thiết kế mạch an toàn trên robot. Trong phần này, đề tài hướng đến điều khiển robot bằng EtherCAT thay cho cách điều khiển truyền thống như các nghiên cứu trong nước. EtherCAT với cấu trúc phần cứng đơn giản, tốc độ truyền cao (tốc độ của Ethernet bus lên đến 100Mbps), việc gửi/nhận tín hiệu trở nên dường như tức thời (thử nghiệm với 6 servo drives, 40 bytes cho mỗi driver, tốn khoảng 40 µs cho 1 lần).

Sau khi thiết kế cơ khí, thiết kế hệ thống điều khiển và viết chương trình mô phỏng, đề tài tiến hành gia công cơ khí các chi tiết cho các khâu robot (gồm khâu đế và khâu 01 đến khâu 06); lắp ráp mạch điều khiển cho robot, lắp ráp kết cấu và cân chỉnh robot; vận hành, thử nghiệm, kiểm tra và hiệu chỉnh robot. Cánh tay robot  6 bậc tự do thực hiện hàn theo quỹ đạo tròn, với tốc độ 200 mm/s. Đế trụ của tay máy được gắn cố định, các khớp xoay kết hợp giữa các khâu với nhau.

Vận hành thử nghiệm robot hàn 6 bậc tự do tại Khoa Cơ khí động lực Trường Cao đẳng Kỹ nghệ Dung Quất.

Vận hành thử nghiệm robot hàn 6 bậc tự do tại Khoa Cơ khí động lực Trường Cao đẳng Kỹ nghệ Dung Quất.

Sau 3 năm nghiên cứu và chế tạo, đề tài cho ra sản phẩm robot hàn tự động 6 bậc, với các đặc điểm kỹ thuật như sau: Kiểu 6 Khớp quay dạng đứng. Số trục: 6. Tải trọng tải tối đa: 3,5 kg. Phạm vi làm việc: Tầm với của robot là 500 mm, chiều cao của robot 500 mm, vùng không gian làm việc dạng khối cầu có bán kính 500 mm. Góc hoạt động: Ф1 = 2700; Ф2 = 1500;  Ф3 = 1800;  Ф4 = 1800;  Ф5 = 2700;  Ф6 = 2700. Sai số vị trí: sai số lặp lại: ± 1 mm. Robot có khả năng hàn điểm và đường. Sử dụng phương pháp hàn Mig với dòng hàn 500A. Robot có khả năng lưu trữ tối đa 10 chương trình hoạt động. Nguồn vào: 1 pha/3 pha, AC 200V±20V, 50/60HZ. Robot 6 bậc tự do được đặc trưng bởi các khớp xoay và các khâu, bao gồm 6 khớp xoay trong đó có 3 khớp quay đồng trục giúp cho robot hoạt động hiệu quả hơn. Ngôn ngữ sử dụng của máy bao gồm cả tiếng Anh và tiếng Việt nên rất thuận tiện đối với đối tượng sử dụng là người Việt.

Ngoài ra, đề tài biên soạn các tài liệu giảng dạy môn robot công nghiệp và tài liệu kỹ thuật cho máy, gồm: 01 bộ bản vẽ thiết kế robot hàn: được thiết kế theo TCVN 8-2005; 01 bộ bản vẽ sơ đồ điều khiển: được thiết kế theo các tiêu chuẩn TCVN 1613-75 đến 1639-75; 01 bộ hồ sơ công nghệ chế tạo robot hàn (gia công các chi tiết cho các khâu robot: khâu đế, khâu 1-6): trình bày đầy đủ qui trình công nghệ chế tạo robot; 01 bộ phần mềm điều khiển và phần mềm mô phỏng động học và động lực học robot hàn 6 bậc: có độ chính xác vị trí ± 1mm theo lý thuyết tính toán; 01 tài liệu giảng dạy môn học robot hàn: tài liệu đạt chuẩn trong giáo dục nghề nghiệp trình độ trung cấp và cao đẳng do Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội qui định.

Với kết quả đạt được, đề tài đã góp phần phục vụ tốt cho công tác đào tạo và nghiên cứu khoa học của giảng viên và sinh viên Trường Cao đẳng Kỹ nghệ Dung Quất; đồng thời nâng cao năng lực nghiên cứu khoa học công nghệ cho đội ngũ giảng viên của Trường, qua đó góp phần nâng cao nguồn nhân lực khoa học công nghệ của tỉnh.

Theo Bản tin KH&CN số 01-2022

Tin liên quan

Bạn thấy giao diện website như thế nào?
% Bình chọn
0% 0
a. Đẹp
50% 1
b. Bình thường
50% 1
c. Xấu

Tổng bình chọn: 2

Thống kê truy cập

Số lượt truy cập: 3492

Tổng số lượt xem: 2029663