Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế và triển khai bóng kỹ thuật số trên cánh tay robot

BỘ GIÁO DỤC &amp ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
- ∆~∆ -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ VÀ TRIỂN KHAI BÓNG KỸ THUẬT
SỐ TRÊN CÁNH TAY ROBOT

GVHD

TS. Trần Đức Thiện

SVTH

Nguyễn Phương Tài

20151242

Nguyễn Hữu Đạt

20151068

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2024
1

TRƯỜNG ĐH SPKT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
o0o-TP.Hồ Chí Minh, ngày…..tháng…..năm….

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên 1: Nguyễn Phương Tài
Họ và tên sinh viên 2: Nguyễn Hữu Đạt
Ngành: Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

MSSV: 20151242
MSSV: 20151068

1. Tên đề tài

Thiết kế và triển khai bóng kĩ thuật số cho cánh tay Robot
2. Nội dung đồ án thực hiện

-

Tìm hiểu tổng quan, cơ sở lý thuyết của đề tài.
Thiết kế mô hình robot 6 bậc tự do trên phần mềm SolidWorks 2021
Tính toán và mô phỏng động học thuận, nghịch, thiết kế bộ điều khiển robot trên
MATLAB 2023B
Nghiên cứu, xây dựng phưng pháp điều khiển qua mạng CAN bus, điều khiển các
động cơ Step Motor tương ứng với từng khớp.
Thi công mạng CAN Bus và tủ điện điều khiển cho Robot.
Thiết kế và tạo dựng Digital Model cho robot, đồng thời tạo môi trường ảo cho robot
Đồng bộ hóa với robot thực và robot ảo từ đó triển khai Digital Shadow cho robot.
Đánh giá mô hình, mạng CAN bus, truyền thông dữ liệu giữa môi trường thực và
môi trường ảo .

3. Các sản phẩm dự kiến

-

Mô hình thực nghiệm cánh tay robot 6 bậc.
Tủ điện điều khiển hệ thống.
Chương trình điều khiển và giao diện người dùng.
Quyển báo cáo đồ án tốt nghiệp.
Poster tóm tắt đề tài.
Video giới thiệu đề tài

4. Ngày giao nhiệm vụ: 02/2024
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 06/0224
6. Ngôn ngữ trình bày:

Bản báo cáo:
Tiếng Anh
Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh
TRƯỞNG NGÀNH
(Ký và ghi rõ họ tên)

Tiếng Việt
Tiếng Việt
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)

i

TRƯỜNG ĐH SPKT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
o0o-TP.Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm….

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên 1: Nguyễn Phương Tài
Họ và tên sinh viên 2: Nguyễn Hữu Đạt
Ngành: Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

MSSV: 20151242
MSSV: 20151068

1. Tên đề tài

Thiết kế và triển khai bóng kĩ thuật số cho cánh tay robot.
2. Kế hoạch thực hiện đồ án

Ngày bắt đầu

Nội dung

Xác nhận
GVHD

05/02/2023
(1 tuần)

-

...

...
ên nhóm quyết định sẽ chọn để điều khiển khớp 3.
 Động cơ cho khớp thứ 4

Hình phụ lục 12 Torque lớn nhất của khớp 4

Moment xoắn lớn nhất của khớp thứ 4 là: tor4  0, 2 Nm
Vậy phải lựa chọn động cơ kết hợp với hệ số an toàn ở công thức (8.1) ta có moment
xoắn tại khớp thứ tư là: Torque4  tor4    0, 2  1,5  0,3 Nm
-

Động cơ cho khớp thứ 4: Step Motor NEMA 17 42x42 có thông số kỹ thuật chính:
+ Kích thước mặt bích: 42×42 mm.
+ Chiều dài thân: 42 mm.
+ Dòng chịu tải: 1.5A.
+ Moment giữ: 0.55Nm
+ Góc bước: 1.8°/step
Ta có tỉ số truyền là: 1:4.
Moment động cơ cấp ra khi đi qua tỉ số truyền là: 0,55  4  2, 2Nm
Moment xoắn lớn nhất khi cần cho khớp thứ 4 là: 0,3Nm

Vậy với động cơ trên nhóm quyết định sẽ chọn để điều khiển khớp 4.
 Động cơ cho khớp thứ 5

156

Hình phụ lục 13 Torque lớn nhất của khớp 5

Moment xoắn lớn nhất của khớp thứ 5 là: tor5 
Vậy phải lựa chọn động cơ kết hợp với hệ số an toàn ở công thức (8.1) ta có moment
xoắn tại khớp thứ năm là: Torque5  tor5    0,14  1,5  0, 21Nm
-

Động cơ cho khớp thứ 5: Step Motor NEMA 17 42x42 có thông số kỹ thuật chính:
+ Kích thước mặt bích: 42×42 mm.
+ Chiều dài thân: 42 mm.
+ Dòng chịu tải: 1.5A.
+ Moment giữ: 0.55Nm
+ Góc bước: 1.8°/step
Ta có tỉ số truyền là: 1:4.
Moment động cơ cấp ra khi đi qua tỉ số truyền là: 0,55  4  2, 2Nm

Moment xoắn lớn nhất khi cần cho khớp thứ 5 là:
Vậy với động cơ trên nhóm quyết định sẽ chọn để điều khiển khớp 5.
 Động cơ cho khớp thứ 6

Hình phụ lục 14 Torque lớn nhất của khớp 6

Moment xoắn lớn nhất của khớp thứ 6 là: tor6  0.0013Nm
Vậy phải lựa chọn động cơ kết hợp với hệ số an toàn ở công thức (8.1) ta có moment
xoắn tại khớp thứ năm là: Torque6  tor6    0.0013  1,5  0,0195 Nm
-

Động cơ cho khớp thứ 6: Step Motor NEMA 17 42x23 có thông số kỹ thuật chính:
+ Kích thước mặt bích: 42×23 mm.
+ Chiều dài thân: 23 mm.
157

+ Dòng chịu tải: 0.7A.
+ Moment giữ: 0.14Nm
+ Góc bước: 1.8°/step
Ta có tỉ số truyền là: 1:10.
Moment động cơ cấp ra khi đi qua tỉ số truyền là: 0,14  10  1, 4Nm
Moment xoắn lớn nhất khi cần cho khớp thứ 6 là: 0,0195Nm
Vậy với động cơ trên nhóm quyết định sẽ chọn để điều khiển khớp 6.

158

Bảng phụ lục 1 Thông số toạ độ trọng tâm và các mô-men quán tính tại trọng tâm ở mỗi khâu

159

0.88062336

0.73606871

0.45355491

Shoulder

Upper
Arm

Elbow

Fore Arm

Wrist

Coordinate

1

2

3

4

5

6

0.03819970

0.30048099

1.70932434

Tên khâu

STT

Khối
lượng (kg)
(m)

Toạ độ trọng tâm
(kg*m2)

Moment quán tính