Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
.3. Thiết kế kết cấu cánh tay Robot điều khiển bằng xy lanh khí nén

.3. Thiết kế kết cấu cánh tay Robot điều khiển bằng xy lanh khí nén

Tải bản đầy đủ - 0trang

phải đủ rộng, vị trí đặt hai vòng đỡ ổ lăn phải đồng trục, đảm bảo trục quay nhẹ

và êm.



1.Chân; 2.Thanh đỡ đứng; 3. Thanh ngang; 4. Vòng đ ỡ ổ lăn; 5.Thanh đ ỡ nghiêng

Hình 4.3: Khung đế cánh tay Robot

Các thanh đỡ làm bằng thép vuông 25x25 mm, dày 1 mm, v ới các kích thước:

Thanh đỡ dưới dài 400 mm, thanh đứng dài 282 mm, thanh ngang dài 400 mm.

Các thanh đỡ được gắn với nhau như hình 4.3. Vòng đỡ ổ lăn làm b ằng m ột vòng

thép có dạng hình trụ bề dày 2 mm, chiều cao 30mm có đường kính trong b ằng

với đường kính ngồi của ổ lăn là 38 mm. Để giữ trục thẳng đứng ta dùng hai

vòng đỡ ổ lăn gắn vào hai thanh đỡ ngang của khung đế. Hai vòng đ ỡ này đ ồng

trục với nhau.

.3.2.



Thiết kế trục quay



Khi xy lanh 1 thực hiện hành trình, thơng qua c ơ cấu tay quay con tr ượt tr ục

quay sẽ quay 90o . Khâu 1 của cánh tay Robot được gắn vào trục quay nên hoạt

động của xy lanh 1 sẽ quyết định chuyển động quay của cánh tay Robot.

Trục quay không phải chịu tải trọng và mômen xoắn quá lớn nên để mơ hình

được gọn đẹp ta chọn trục quay có kích thước nhỏ gọn như hình 4.4



37



Hình 4.4: Trục quay của cánh tay Robot

Kích thước của trục quay được thể hiện ở hình 4.4. Trục quay được làm bằng

thép có đường kính ø16 dài 350 mm. Hai đầu tr ục là vai tựa ổ lăn có đ ường kính

bằng đường kính trong của ổ lăn ø11.

.3.3.

Thiết kế khâu 1

.3.3.1.

Thiết kế kích thước khâu 1



1. Vị trí lắp với trục quay ; 2. Bas móc lò xo ; 3. Bas gắn khâu 2; 4. Bas gắn xy

lanh;

Hình 4.5: Khâu 1

Khâu 1 có kích thước và vị trí các bas gắn xy lanh, bas móc lò xo nh ư hình

4.5. Khâu 1 được lắp vào trục quay tại các v ị trí (1). V ị trí bas g ắn (4) là n ơi g ắn

xy lanh 2. Móc một lò xo giữa khâu 1 với khâu 2 tại v ị trí bas g ắn (2) đ ể gi ảm t ải

trọng cho cơ cấu chấp hành.

.3.3.2.



Nguyên lý điều khiển vị trí góc của khâu 1



38



Hình 4.6: Sơ đồ khối điều khiển vị trí góc khâu 1

Các khối điều khiển vị trí góc của khâu 1 được th ể hiện ở hình 4.6. Nh ập

giá trị góc theo u cầu cho vi điều khiển, vi đi ều khi ển sẽ đi ều khi ển ho ạt đ ộng

của cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành hoạt động sẽ làm thay đ ổi giá tr ị góc

xoay của đầu biến trở. Khi giá trị góc xoay của đầu bi ến trở bằng v ới giá tr ị góc

đã nhập, vi điều khiển sẽ cấp tín hiệu điều khiển cơ cấu ch ấp hành và c ơ c ấu

chấp hành phản hồi lại làm thay đổi giá trị góc của biến trở.



Hình 4.7: Cơ cấu xác định vị trí góc của khâu 1

Khi xy lanh 1 thực hiện hành trình nó sẽ tác động làm trục thực hi ện

chuyển động quay. Khâu 1 của cánh tay Robot được gắn vào trục quay. Như v ậy,

hành trình của xy lanh 1 sẽ quyết định chuy ển động quay của trục cũng như của

khâu 1. Để xác định vị trí góc của khâu 1 ta cần xác định góc quay c ủa tr ục.



39



Gắn biến trở vào trục quay như hình 4.7. Khi dòng điện đi từ chân số 1 qua

chân số 2 của biến trở thì nó sẽ phải đi qua phần màu đỏ, đó chính là đi ện tr ở

hiện tại của biến trở. Khi trục quay chuyển động nó sẽ đi ều ch ỉnh nút v ặn (bi ểu

thị ở phần kim màu xanh) và làm thay đổi diện tích phần màu đ ỏ, giá tr ị đi ện tr ở

của biến trở lúc này sẽ thay đổi dẫn đến giá trị đi ện áp thay đổi. Đ ọc giá tr ị thay

đổi điện áp này sẽ biết được giá trị góc quay được của trục quay.



Hình 4.8: Mạch ngun lý điều khiển vị trí khâu 1

Để đọc được giá trị thay đổi của điện áp ta sử dụng mạch đi ều khi ển vị trí

góc cho khâu 1 như hình 4.8. Mạch sử dụng bi ến trở v ới ngõ ra kích các r ơ-le đi

điều khiển các van điện từ. Cấp nguồn VCC và nối đất GND cho biến trở vào chân

số 1 và chân số 3, chân số 2 của biến tr ở nối với chân analog A0 c ủa board

Arduino. Sử dụng câu lệnh analogRead(A0) đọc được giá trị điện áp thay đổi từ

đó suy ra vị trí góc của khâu 1 và điều khiển các rơ-le.

Ngun lý hoạt động của mạch điều khiển vị trí khâu 1: Khi Tín hi ệu t ừ vi

điều khiển tới rơ-le 1 ở mức cao, rơ-le 1 cấp tín hi ệu cho cu ộn kích Y1 c ủa van

đảo chiều 5/3, xy lanh 1 đi ra. Lúc này, trục quay sẽ làm thay đ ổi giá tr ị đi ện tr ở

của biến trở, vi điều khiển sẽ đọc giá trị thay đổi đó đưa về giá trị góc xoay. So

sánh giá trị góc xoay của trục đến khi bằng với giá trị u cầu thì tín hiệu từ vi

điều khiển cấp tới rơ-le 1 về mức thấp, van đảo chiều 5/3 đi ều khi ển xy lanh 1



40



dừng lại. Xy lanh 1 đi về khi tín hiệu từ vi đi ều khi ển tới r ơ-le 2 ở m ức cao cu ộn

kích Y2 của van đảo chiều 5/3 được tác động.

.3.4.



Thiết kế khâu 2



1. Bas gắn với khâu 3 ; 2. Bas móc lò xo ;

3. Bas gắn xy lanh ; 4. Khớp gắn với khâu 1 ;

Hình 4.9: Khâu 2

Khâu 3 có kích thước và vị trí các bas gắn xy lanh, bas móc lò xo nh ư hình 4.9.

Gắn khâu 2 với khâu 1 tại vị trí khớp 2(4). Gắn xy lanh 2 và xy lanh 3 vào các bas

gắn (3), bas (1) là vị trí khớp gắn với khâu 3, bas (2) dùng để móc lò xo.

Mơ tả chuyển động của khâu 2.



Hình 4.10: Cơ cấu truyền động cho chuyển động của khâu 2



41



Cơ cấu truyền động cho khâu 2 được thể hiện ở hình 4.10. Khi xy lanh 2 (2)

thực hiện hành trình của mình, khâu 2 của cánh tay Robot (1) sẽ quay quanh

khớp 2 (3). Nối đầu còn lại của lò xo (4) vào khâu 1 đ ể làm đ ối tr ọng gi ảm l ực

tải trọng.

.3.5.



Thiết kế khâu 3



1. Bas gắn xy lanh ; 2. Bas móc lò xo ; 3. Khớp gắn với khâu 2;

Hình 4.11: Khâu 3

Khâu 3 có kích thước và vị trí các bas gắn xy lanh, bas móc lò xo nh ư hình 4.11.

Khâu 3 được gắn với khâu 2 qua khớp 3(3) và gắn với bộ phận cơng tác của cánh

tay Robot. Có bas gắn xy lanh và bas móc lò xo (2) gi ữa khâu 2 v ới khâu 3 làm đ ối

trọng giảm lực tải trọng.

Mơ tả chuyển động của khâu 3.



Hình 4.12: Cơ cấu truyền động cho chuyển động khâu 3



42



Cơ cấu truyền động cho khâu 3 được thể hiện ở hình 4.12. Khi xy lanh 3 (2)

thực hiện hành trình thì khâu 3 của cánh tay Robot (1) sẽ quay quanh kh ớp 3 (3).

Dùng lò xo (4) để làm đối trọng giảm lực tải tr ọng cho c ơ cấu ch ấp hành nh ư

hình 4.12.



.3.6.



Thiết kế cơ cấu gắn tay gắp cánh tay Robot



Cánh tay Robot được thiết kế để có thể làm việc với đối tượng là v ật đựng

chất lỏng (chai nước, cốc nước…). Vì vậy, để chất lỏng khơng b ị đổ ra ngồi c ần

thiết kế cơ cấu truyền động cho tay gắp với yêu cầu là khi cánh tay Robot ho ạt

động, tay gắp của nó ln giữ song song với mặt đất. Đ ể th ỏa yêu c ầu đó ta dùng

cơ cấu bốn khâu bản lề như hình 4.13.



1. Khâu 1; 2. Khâu 2; 3. Khâu 3; 4. Tay gắp;

Hình 4.13: Cơ cấu khâu bản lề với giá là khâu 1

Cơ cấu gồm năm thanh có kích thước tương ứng với các khâu của cánh tay

Robot để khi kết hợp với các khâu đó sẽ tạo thành cơ c ấu khâu b ản l ề nh ư hình

4.13. Tay gắp của cánh tay Robot được gắn vng góc v ới thanh cu ối của c ơ c ấu

43



khâu bản lề. Với cơ cấu này, khi cánh tay Robot hoạt động, phương c ủa tay g ắp

sẽ ln vng góc với khâu 1 và luôn song song với mặt đất.



.4. Thiết kế mạch điều khiển cho cánh tay Robot

.4.1.

Sơ đồ khối điều khiển cánh tay Robot



Hình 4.14 Sơ đồ khối điều khiển cánh tay Robot điều khiển bằng xy lanh

khí nén

Sơ đồ khối điều khiển cánh tay Robot điều khiển bằng xy lanh khí nén đ ược

thể hiện ở hình 4.14. Khi nút nhấn nhận tín hiệu từ người s ử dụng lúc này cánh

tay Robot sẽ bắt đầu hoạt động. Nút nhấn tuyền tín hiệu cho vi đi ều khi ển b ắt

đầu thực hiện chương trình điều khiển đóng mở các rơ-le như đã l ập trình. R ơ44



le sẽ truyền tín hiệu qua van điện từ, tín hiệu từ r ơ-le th ực hi ện đóng ng ắt dòng

điện qua cuộn kích của van điện từ để đóng mở dòng khí nén qua các cửa van.

Năng lượng khí nén cấp cho van điện từ từ máy nén khí truy ền qua xy lanh tác

dụng áp lực lên bề mặt piston thực hiện hành trình của xy lanh và truy ền đ ộng

cho các khâu của cánh tay Robot. Cấp nguồn cho vi điều khi ển, r ơ-le, van đi ện t ừ

hoạt động.



.4.2.



Nguyên lý mạch điều khiển cánh tay Robot



Hình 4.15: Mạch điều khiển cho cánh tay Robot

45



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

.3. Thiết kế kết cấu cánh tay Robot điều khiển bằng xy lanh khí nén

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×