Mục tiêu của đề tài này là thiết kế và chế tạo một robot song song 6 chân (dựa trên nguyên lý Gough – Stewart Platform) cho mục đích gia công cắt gọt, có khả năng tạo hình tương đương một máy phay CNC 5 trục cỡ nhỏ với chuyển động của bàn máy (mang phôi) được vận hành và điều khiển bởi 6 chân (Hexapod) sử dụng các động cơ tạo chuyển động thẳng (tuyến tính) trực tiếp hoặc gián tiếp nhằm: làm chủ thiết kế và công nghệ chế tạo robot song song có 6 chuỗi động học, mỗi chuỗi với bậc tự do 1 (Hexapod – Parallel Mechanisms), tạo ra khả năng chế tạo robot song song – Hexapod trong nước để sử dụng vào thực tế công nghiệp.
Với máy CNC 5 trục ảo – RBSS-Hexapod đã hoàn thành này, bước đầu đang đặt tại Trung tâm Neptech, sẽ giúp Trung tâm thiết kế chế tạo thiết bị mới TP.HCM (tên giao dịch là Neptech) có thêm công cụ để kết hợp với hệ thống thiết bị hiện có của trung tâm thực hiện một số đề tài nghiên cứu để tiến tới làm chủ công nghệ tạo hình công nghệ cao. Trước mắt thiết bị này sẽ được sử dụng để gia công một số bề mặt phức tạp của các miếng vá sọ não, các bề mặt khớp gối, khớp vai… của dự án nghiên cứu cơ y sinh thuộc Chương trình công nghệ công nghiệp và tự động hóa của TP.HCM.
Một số hình ảnh nghiên cứu bước đầu của dự án nghiên cứu cơ y sinh như sau: các hình dưới đây là minh họa một khớp gối thay thế với phần bề mặt khớp phức tạp (ảnh 1). Trong đó tấm đệm màu trắng là tấm sụn thay thế có bề mặt phức tạp và hoàn toàn có khả năng gia công trên máy phay 5 trục ảo, RBSS-Hexapod.
Các hình tiếp theo là minh họa một đốt được thay thế của cột sống người (ảnh 2). Phần đệm màu trắng làm bằng vật liệu tương thích sinh học có bề mặt cầu, có thể gia công được dễ dàng trên máy phay 5 trục ảo.
Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ phát triển một mẫu mới với chi phí đầu tư thấp hơn bằng cách sử dụng các động cơ servo truyền thống kết hợp với vit me bi để thay thế cho các chân đang sử dụng các động cơ tuyến tính, giới thiệu cho các cơ sở đào tạo trong nước nhằm đưa dạng thiết bị này vào phục vụ cho công tác đào tạo và nghiên cứu khoa học.
Điểm mới của đề tài nghiên cứu này là nhóm nghiên cứu đã làm chủ thiết kế và công nghệ chế tạo robot song song có 6 chuỗi tác động, mỗi chuỗi với bậc tự do 1. Bên cạnh đó, bộ điều khiển tích hợp PC-based với phần mềm điều khiển hoạt động gia công tạo hình theo chuẩn IEA (G&M code) tương thích với các phần mềm CAD/CAM chuẩn đã được thực hiện và kiểm nghiệm kết quả qua quá trình gia công thực tế. Một robot song song – Hexapod dưới dạng máy mẫu ban đầu với đầy đủ các tính năng cơ bản của máy CNC áp dụng trong gia công cắt gọt, tạo hình bề mặt phức tạp, có khả năng tạo hình như máy phay CNC 5 trục trong phạm vi không gian hoạt động thiết kế.
Các sản phẩm chính của đề tài bao gồm: phần cơ khí của RBSS-Hexapod. Bộ điều khiển PC-based cấp trên. Bộ driver thử nghiệm cho động cơ tuyến tính của hãng LinMot. Phần cơ khí còn lại của máy phay bao gồm cả phần thay dao tự động. Phần mềm điều khiển đáp ứng chuẩn lập trình công nghiệp IEA với các mã lệnh điều khiển dạng G-code và M-code tương thích được xuất ra từ các phần mềm CAD/CAM chuẩn (ở đây là phần mềm DELCAM dành cho các máy CNC 5 trục) được biên dịch từ thuật toán động học thuận và ngược để điều khiển sự thay đổi chiều dài các chân của RBSS-Hexapod nhằm thực hiện chuyển động (và các dịch chuyển) tương đương với các máy 5 trục đã được thực hiện và kiểm nghiệm trên thực tế gia công.
|
Những thông số kỹ thuật cơ bản của robot song song 6 chân (Hexapod)
– Không gian hoạt động dự kiến: X/Y/Z: 400/400/300 mm, ± 250 quanh trục A. – Độ chính xác: ± 50 µm (định vị) ± 25 µm (lặp lại). – Tốc độ dịch chuyển lớn nhất của bàn máy: theo phương X, Y: 100 mm/s, theo phương Z: 50 mm/s. – Gia tốc lớn nhất: 4.8 m/s². – Trục chính: công suất: 5 kW, tốc độ vòng: 3.000 rpm. – Nguồn điện: 25 KVA 3 phase 480 V. – Khối lượng lớn nhất của dụng cụ: 5 kg. – Chuẩn lập trình, điều khiển máy: G&M code, IEA. |
