Prototype of industrial delta robot

โดย ชาญณรงค์ ชูสุย

ปี 2559

บทคัดย่อ

วิทยานิพนธ์นี้ในส่วนแรกจะนำเสนอการออกแบบและสร้างหุ่นยนต์แบบสามก้านโยงที่มีโครงสร้างเป็นรูปแบบขนานที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์สามตัว โดยจะใช้หลักการทางจลนศาสตร์ผกผันเพื่อช่วยออกแบบและเลือกความยาวของแต่ละก้านโยง เพื่อให้ได้พื้นที่การทำงาน ทั้งในระนาบแนวนอนที่เหมาะสมในระดับความสูงที่ต้องการและทำการจำลองพื้นที่การทำงานของหุ่นยนต์ก่อนที่จะดำเนินการสร้างจริงการออกแบบระบบควบคุมการเคลื่อนที่ของปลายมือจับของหุ่นยนต์แบบสามก้านโยงตามจุดและเส้นทางที่กำหนด ซึ่งใช้การคำนวณด้วยจลนศาสตร์ผกผัน โดยโปรแกรมระบบควบคุมได้พัฒนาขึ้นด้วย MATLAB/GUI พร้อมภาพจำลองแสดงลักษณะการเคลื่อนที่ที่เน้นฟังก์ชั่นให้ควบคุมการเคลื่อนที่ของปลายมือจับของหุ่นยนต์แบบสามก้านโยง ที่ขับด้วยมอเตอร์แบบดีซีได้ง่ายตามเส้นที่กำหนด และเส้นทางการเคลื่อนที่นั้นจะประมาณค่าอย่างราบเรียบต่อเนื่องจากจุดพิกัด ที่กำหนดโดยผู้ใช้งาน การทดลองแรกเป็นการทดสอบความแม่นยำ ในการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์แบบสามก้านโยงที่ใช้ดีซีมอเตอร์ตามตำแหน่งที่กำหนดตามแกน x และ y นั้นมีค่าความผิดพลาดไมเกิน ±2 มิลลิเมตรส่วนการเคลื่อนที่ตามแกน z จะมีค่าความผิดพลาดไมเกิน ±1 มิลลิเมตร ในการเคลื่อนที่เป็นระยะทาง100 มิลลิเมตร ในแต่ละแกน การทดลองที่สองเป็นการทดสอบความเร็วในการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์แบบสามก้านโยงที่ใช้เอซีมอเตอร์ตามเส้นทางที่สร้างขึ้น จากจุดพิกัดที่กำหนดของผู้ใช้งานโดยเปรียบเทียบคาสั่งของมอเตอร์กับค่าที่วัดได้จากเอนโค้ดเดอร์ของแต่ละก้านโยง โดยวัดความเร็วเชิงมุมสูงสุดที่หุ่นยนต์แบบสามก้านโยงสามารถทำได้เป็น 901 องศา/วินาที ผลการทดลองพบว่าหุ่นยนต์แบบสามก้านสามารถทำงานซ้ำเดิมได้อย่างแม่นยำจากการทดสอบ 3 ครั้ง

In the first part of this thesis, a design and construction of a three-parallel-link structure Delta robot driven by three motors is presented. Inverse kinematics is used to design and to select the length of each link in order to obtain a suitable workspace in a horizontal plane and at a desired height. Then the working space of the Delta robot is simulated before constructing a real Delta robot. Point-wise tracking and trajectory tracking controls of the end-effector of the Delta robot is used the inverse kinematics computation The simulated movement visualization, developed by MATLAB/GUI, is emphasized on the user-friendly function for trajectory motion control of the end-effector of the Delta robot driven by DC motors. Smooth-and-continuous trajectory is interpolated from a specified position selected by the user. The first experiment is an evaluation of an accuracy of the point-wise tracking control of the Delta robot using DC motors. The point-wise tracking errors along x and y axes and along z axis are at most ±2 and ±1 mm, respectively, for 100-mm motion control in each axis. The second experiment is an evaluation of the motion speed of the Delta robot using AC motors as the user’s specified trajectory tracking in by comparing motor commands with measured encoders of each link A maximum angular speed that the Delta robot can achieve is 901 degrees per second. The experiments found that the Delta robot can work in an accurate manner repeatedly in three experimental runs.

Download : Prototype of industrial delta robot