Giáo Trình Mô Đun 10 Robot Công Nghiệp Và Hệ Thống Iot (Giáo Trình Dùng Cho Giảng Viên Và Sinh Viên Ngành Điện Tử Công Nghiệp Tiêu Chuẩn Chlb Đức).Pdf

Microsoft Word M� 10 Robot công nghiÇp và hÇ thÑng IoT 1 ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BẮC NINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP BẮC NINH GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 10 ROBOT CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ THỐNG IoT NGÀNH ĐIỆN TỬ CÔNG NG[.]

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BẮC NINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP BẮC NINH

GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN 10: ROBOT CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ THỐNG IoT NGÀNH: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP (TIÊU CHUẨN ĐỨC)

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 417/QĐ-CĐCN ngày 22 tháng 8 năm 2023

của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp Bắc Ninh)

Bắc Ninh – 2023

2

Tên mô đun: Robot công nghiệp và hệ thống IoT

Mã số mô đun: MĐ 10 Thời gian: 320 giờ

Lý thuyết: 95 giờ Thực hành: 177 giờ Kiểm tra: 48 Giờ

I Vị trí và tính chất của mô đun:

- Vị trí: Được bố trí giảng dậy sau khi hoàn các mô đun từ MĐ 01 đến MĐ 09;

- Tính chất: Là mô-đun đào tạo chuyên ngành, có thể được thực hiện tại trường Cao đẳng công nghiệp Bắc Ninh hoặc doanh nghiệp

II Mục tiêu mô đun:

- Kiến thức:

+ Mô tả được quá trình hoạt động của các robot dùng trong công nghiệp;

+ Trình bày được quy trình vận hành, bảo dưỡng robot công nghiệp;

+ Phân biệt được ranh giới giữa Công nghiệp 3.0 và Công nghiệp 4.0;

+ Trình bày được các định nghĩa, các thuật ngữ trong lĩnh vực số hóa/công nghiệp 4.0

+ Trình bày và hiểu được các ngôn ngữ lập trình mới liên quan đến CNTT;

+ Làm quen với khả năng ứng dụng của các thiết bị công nghiệp IoT 4.0 trên không gian mạng;

+ Hiểu được những rủi ro cho các hệ thống kết nối mạng trong công nghiệp và các biện pháp an toàn tránh rủi ro trên không gian mạng;

+ Trình bày được các quy trình và nguyên tắc thiết kế các hệ thống tự động hóa trong lĩnh vực số hóa;

+ Phân tích được các quy trình sản xuất khác nhau và các nguyên tắc thiết kế tương ứng cần tuân thủ

- Kỹ năng:

+ Sử dụng, bảo trì được các Robot công nghiệp đúng qui trình kỹ thuật;

+ Sửa chữa được một số hư hỏng thông thường trên các Robot công nghiệp;

+ Vận hành các hệ thống nối mạng và thực hiện được công việc bảo trì một cách tối ưu;

+ Kết nối thành thạo phần cứng của của hệ thống IoT 4.0 kết nối với hệ thống tự

động hóa công nghiệp;

+ Viết chương trình và nạp được chương trình đưa được dữ liệu hệ thống tự động hóa lên Cloud thông qua các bộ IoT công nghiệp;

+ Quản lý,giám sát và bảo mật các dữ liệu trên cloud, Chuẩn đoán khắc phục các sự

cố của hệ thống tự động thông qua các thiết bị điều khiển từ xa;

+ Lắp đặt, cấu hình, vận hành được một hệ thống giám sát điều khiển hoàn chỉnh

trên nền công nghệ IoT

- Năng lực tự chủ và chịu trách nhiệm:

+ Người học chủ động thu thập thông tin về các công nghệ mới và có được kiến

thức cần thiết để sử dụng trong công nghiệp;

+ Họ có thể xác định các ứng dụng cho Công nghiệp 4.0 trong công ty của mình, để tìm ra các giải pháp và thực hiện chúng;

+ Đảm bảo an toàn và vệ sinh môi trường;

+ Có khả năng làm việc độc lập hoặc làm việc nhóm;

+ Có tinh thần trách nhiệm với bản thân và công việc;

III Nội dung mô đun:

1 Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian:

Số

Tên các bài trong mô đun

Thời gian (giờ)

Tổng

Số

Lý thuyết

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

Kiểm tra

Bài 1: Robot và truyền dẫn động trong robot công nghiệp

Bài 2: Lập trình điều khiển robot

2 Nội dung chi tiết:

Bài 1: Robot và truyền dẫn động trong robot công nghiệp Thời gian: 8 giờ (Lý thuyết: 8 giờ, Thực hành: 0 giờ)

1 Mục tiêu của bài:

- Trình bày được cấu trúc, các cơ cấu truyền dẫn điện cơ, nguyên tắc điều khiển robot công nghiệp; Các ứng dụng và xu hướng phát triển của robot trong tương lai

- Nhận diện được các thiết bị trên cánh tay robot công nghiệp;

- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác trong quá trình làm việc với robot công nghiệp

2 Nội dung của bài:

1 Khái quát chung về robot công nghiệp

1.1 Các khái niệm về robot công nghiệp

Robot công nghiệp có tên tiếng anh là Industrial Robotics là một loại máy được dùng trong sản xuất công nghiệp Chúng được lập trình sẵn để có thể tự động di chuyển, làm việc bằng 2 hoặc nhiều trục liên kết với nhau

Hiện nay Robot ngày càng được con người nghiên cứu và cải tiến để có thể nâng cao năng suất làm việc và thay thế con người làm các công việc vất vả hoặc vào những nơi nguy hiểm

Dựa theo tiêu chuẩn ta có các định nghĩa Robot công nghiệp như:

Dựa trên tiêu chuẩn RIA ( Mỹ ) : Industrial Robotics là một hoặc 2 cánh tay vạn năng, chúng được lập trình để có thể thay thế con người làm những công việc khác nhau Tiêu chuẩn AFNOR (Pháp) : Người Pháp lại định nghĩa Robot công nghiệp là một cơ cấu chuyển động được lập trình sẵn thực hiện các công việc có tính tuần hoàn, chúng được làm việc dựa trên hệ trục tọa độ

1.2 Cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp

Một robot công nghiệp thông thường gồm các thành phần sau: Tủ điều khiển, Tay dạy lập trình, Cánh tay robot, Gripper

a Hệ thống điều khiển: Hay tủ điều khiển, là nơi kết nối đến các cánh tay, tín hiệu bên ngoài, tay dạy để xử lý các tín hiệu đưa về và ra quyết định điều khiển Trên tủ điều khiển còn tích hợp các cổng truyền thông, đấu nối I/O…

Tùy thuộc vào từng thế hệ và dòng robot mà tủ điều khiển ngày càng gọn nhẹ

Tủ điều khiển UR3 Chân kết nối bên trong tủ điện

b Cánh tay robot: Là cơ cấu cơ khí gồm các khâu, khớp Chúng kết hợp với nhau hình thành cánh tay để tạo ra các chuyển động cơ bản, cổ tay ( Wrist) tạo lên sự khéo léo, linh hoạt và bàn tay (công tác- Griper) trực tiếp thao tác lên đối tượng sản phẩm

6

Cánh tay robot UR

c Giao diện người-Robot: Thường là tay dạy để dạy điểm cho robot và theo dõi các hoạt động của robot, thực hiện các cài đặt, laappj trình câu lệnh Đôi khi cũng là phần mềm cài trên máy tính

8

Tay dạy Robot cộng tác UR Tay dạy

Robot ABB

d Griper: Griper hay tay gắp là phần tiếp xúc trực tiếp với vật/ sản phẩm, Hiện nay Griper

có sẵn nhiều lựa chọn cho tùy loại sản phẩm cần thao tác, Tuy nhiên chúng ta hoàn toàn

có thể tự thiết kế tay gắp riêng bằng khí nén hoặc động cơ

Gripper của hãng Gripper thiết kế bằng khí nén Gripper thiết kế bằng điện

1.3 Phân loại Robot công nghiệp

Có rất nhiều loại robot công nghiệp xuất hiện trên thị trường hiện nay, để dễ dàng trong việc kiểm soát cũng như lựa chọn robot thì người ta chia robot thành các loại sau:

Theo không gian làm việc

Được phân chia dựa vào tầm với của robot, hay có thể gọi là giới hạn tầm hoạt động của robot

Một số loại robot được phân chia dựa theo không gian làm việc như sau

Robot tọa độ vuông góc

Là loại robot với không gian làm việc dạng hình hộp chữ nhật Vì vậy, thường hay được

sử dụng trong điều kiện trong gian làm việc rộng lớn và chính xác

Đây là loại robot đầu tiên được làm việc dựa trên những lập trình điều khiển theo môi trường xung quanh

Robot thế hệ thứ ba

Là dạng phát triển cao nhất

Dạng robot này được lập trình những thuật toán xử lý những tình huống thích nghi với môi trường xung quanh Nhờ vậy, chúng có thể tự nhận biết được công việc mình phải làm để hoàn thành việc được giao

Thường có kích thước nhỏ, sử dụng nguồn dẫn là khí nén

Được hoạt động dựa vào các tín hiệu được phản hồi từ giới hạn hành trình cơ khí

Robot đường dẫn liên tục

Được hoạt động dựa vào bộ điều khiển vòng kín, lập trình một cách chính xác

12

Robot gắp-đặt

Theo nguồn dẫn động

Robot sử dụng nguồn điện

Thường sử dụng nguồn DC, thường sử dụng các động cơ bước, động cơ AC Servo, … Thiết kế với kích thước gọn, khả năng định vị chính xác và hoạt động êm ái

Haptics – điều khiển từ xa

Là robot được điều khiển trực tiếp thông qua hệ thống trung gian Giups con người dễ dàng tương tác với vật xung quanh

Theo các ngành nghề công nghiệp

 Sử dụng trong sản xuất ô tô, xe máy

 Sử dụng trong ngành gia công cơ kí

 Sử dụng trong ngành y tế

 Sử dụng trong ngành hóa chất

 Sử dụng trong ngành công nghiệp gỗ

 Sử dụng trong ngành chế tạo linh kiện điện tử

Robot trong sản xuất gỗ

Ứng dụng của robot công nghiệp trong sản xuất

Sử dụng robot trong sản xuất đem lại rất nhiều tiềm năng lớn cho doanh nghiệp Robot công nghiệp là một giải pháp giúp tăng lợi thế cạnh tranh cho doanh nghiệp

Độ linh hoạt trong công việc

Thường được sử dụng trong những dây chuyền lắp ráp với những công việc lặp đi lặp lại Mang lại độ chính xác cao

14

Khi robot được đưa vào các khâu trong quá trình sản xuất sẽ giúp cho độ chính xác trong khi làm việc cao hơn, giúp tăng chất lượng cũng như hạn chế các sản phẩm lỗi

Khả năng an toàn lao động

Đối với những môi trường gây hại cho con người như môi trường hóa chất độc hại, nhiệt

độ khắc nghiệt, … sử dụng robot giúp giải quyết vấn đề về an toàn sản xuất

Tiết kiệm được chi phí

Vì các công việc được thực hiện bằng robot nên sẽ giảm được chi phí về tiền lương, các chi phí liên quan đến nhân công, …

1.4 Ứng dụng của Robot công nghiệp trong sản xuất

Robot công nghiệp được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau bởi sự đa dụng

và độ hiệu quả cao Thiết bị này còn giúp tiết kiệm chi phí và có thể làm việc trong một số môi trường đặc thù, nguy hiểm

Bảo mật

Bảo vệ là công việc khá nguy hiểm nên sẽ rất phù hợp nếu sử dụng robot công nghiệp Hiện tại, các công ty chế tạo robot đang tiến hành ghép nối các vệ sĩ robot với các chuyên gia tư vấn an ninh cho con người Một công ty rất nổi tiếng trong lĩnh vực này là Knightscope ở Hoa Kỳ có robot an ninh tự động có khả năng hỗ trợ nhân viên an ninh với trí thông minh hành động theo thời gian thực Những robot này có thể giúp chống lại các tội phạm như cướp có vũ trang, trộm cắp, bạo lực gia đình,…

Robot an ninh của công ty Knightscope

Khám phá không gian

Trong không gian có rất nhiều thứ nguy hiểm đối với các phi hành gia Do đó, rô bốt là một lựa chọn tuyệt vời để giúp chúng ta có thể làm các công việc như: thu thập mẫu vật trên sao Hỏa, sửa chữa con tàu ngoài không gian,… Các tổ chức vũ trụ như NASA thường

sử dụng robot và các phương tiện tự hành để làm những việc mà con người không thể Giải trí

Robot cũng là một phần quan trọng của ngành công nghiệp giải trí Mặc dù robot công nghiệp không thể trở thành diễn viên hay nghệ sĩ, nhưng chúng có thể được sử dụng đằng sau bối cảnh trong phim, cung cấp các hiệu ứng đặc biệt,… Các công viên giải trí như Disney World cũng đang sử dụng robot công nghiệp để nâng cao trải nghiệm cho khách hàng của họ

Chăm sóc sức khỏe

Robot đã thay đổi rất nhiều việc chăm sóc sức khỏe Chúng có thể giúp bác sĩ thực hiện các thao tác chính xác hơn, được sử dụng làm chân tay giả, cung cấp liệu pháp cho bệnh nhân,… Một ví dụ về điều này là robot da Vinci có thể giúp bác sĩ phẫu thuật thực hiện các ca phẫu thuật phức tạp liên quan đến tim, đầu, cổ và các khu vực nhạy cảm khác

16

Robot da Vinci hỗ trợ các bác sĩ phẫu thuật

Thăm dò dưới nước

Robot là một lựa chọn tuyệt vời để khám phá những nơi mà con người không thể tiếp cận

dễ dàng, đặc biệt đại dương Càng xuống sâu áp lực nước acfng lớn, có nghĩa là con người không thể đi xuống được và các máy móc như tàu ngầm cũng chỉ có thể xuống một độ sâu nhất định

Do đó, các robot được thiết kế đặc biệt nhằm đáp ứng mục đích khám phá đáy đại dương

ra đời Những robot này được điều khiển từ xa và chúng có thể đi sâu vào lòng đại dương

để thu thập dữ liệu và hình ảnh về đời sống động thực vật dưới đáy đại dương

Sản xuất

Có rất nhiều công việc lặp đi lặp lại và phổ biến trong ngành công nghiệp sản xuất mà không đòi hỏi phải sử dụng trí óc như hàn, lắp ráp, đóng gói,… Do đó, các robot công nghiệp có thể được đào tạo để thực hiện các nhiệm vụ này, với độ chính xác cao Tùy chọn này cũng tối ưu cho các quy trình sản xuất nguy hiểm, có thể gây hại cho con người

Cánh tay robot trong sản xuất – chế tạo ô tô

Quân đội

Robot cũng có nhiều ứng dụng trong quân sự như máy bay không người lái, hệ thống vũ trang, đặc vụ Medicare,… Một số robot phổ biến được sử dụng trong lĩnh vực quân sự bao gồm MAARS, DOGO,…

Dịch vụ khách hàng

Có những robot được phát triển để trông giống hệt con người với mục đích sử dụng trong lĩnh vực dịch vụ khách hàng Một ví dụ như Nadine, một robot hình người ở Singapore có thể nhận ra người từ những lần trước, giao tiếp bằng mắt, bắt tay, trò chuyện,…

Các loại robot công nghiệp phổ biến

Hiện nay, robot là một phần không thể thiếu tại hầu hết các khu công nghiệp lớn trên toàn thế giới Nhờ những lợi ích mang lại mà đây được xem là giải pháp hỗ trợ, thay thế con người trong nhiều công đoạn Dưới đây là một số robot công nghiệp phổ biến hiện nay

1 Robot palletizing – Bốc xếp hàng hóa

Robot palletizing còn được gọi là robot xếp hàng lên pallet Cánh tay robot công nghiệp này giúp bốc/dỡ hàng hóa và xếp chúng lên các tấm pallet được đặt tại vị trí cố định Robot xếp hàng lên pallet thường được sử dụng tại các nhà xưởng sản xuất linh kiện, hàng hóa nặng như: ô tô, máy bay,…

Điểm đặc biệt của robot palletizing là khả năng làm việc độc lập và linh hoạt trong một không gian nhất định Robot này có thể làm việc ổn định, vận hành liên tục trong thời gian dài và cho năng suất cao Do đó, khách hàng có thể dễ dàng kiểm soát sản lượng, hạn chế tai nạn lao động

18

Robot palletizing giúp giảm thiểu nhân công bốc xếp hàng

2 Robot Arc Welding – Hàn gia công cơ khí

Hệ thống hàn hồ quang bằng robot được tạo thành từ thiết bị hàn và một robot dùng để cung cấp vị trí nguồn nhiệt và phôi Robot arc welding là sự kết hợp tối ưu của công nghệ cảm biến, hệ thống điều khiển và trí tuệ nhân tạo Các robot này có thể hoạt động trong điều kiện môi trường không đảm bảo và vận hành trong thời gian dài

Thông thường, nhà sản xuất sẽ trang bị một máy làm sạch mỏ hàn (torch cleaner) để loại

bỏ tia lửa bắn ra trong quá trình vận hành Trong suốt quá trình hàn, robot arc welding sử dụng súng hàn hồ quang (arc welding gun) hoặc mỏ hàn (torch) để truyền dòng điện từ cáp hàn đến điện cực

3 Pick and place robot – Chọn và sắp xếp sản phẩm

Đây là robot công nghiệp được sử dụng phổ biến trong các doanh nghiệp sản xuất hiện đại pick and place robot giúp tự động chọn và sắp xếp sản phẩm tại vị trí phù hợp Robot này thường được lắp đặt một giá đỡ ổn định và hệ thống định vị giúp tiếp cận các khu vực khác nhau để hoàn thành công việc

Robot tự động xếp và dỡ hàng có thể đáp ứng các yêu cầu sản xuất nhất định, thay thế con người trong một số việc có tính lục tục Hầu hết các loại robot công nghiệp này có kích thước nhỏ, nhẹ giúp di chuyển thuận tiện trong các không gian hạn chế pick and place robot có thể vận hành liên tục, hỗ trợ nhu cầu đóng gói đơn hàng hiệu quả

Robot nay đã không còn xa lạ đối với các doanh nghiệp sản xuất hàng loạt

4 Robot foundry and forging – Đúc và rèn

Robot foundry and forging là giải pháp tự động hóa quy trình đúc và rèn truyền thống Từ

đó, doanh nghiệp có thể gia tăng khả năng cạnh tranh đối với các đối thủ trong cùng lĩnh vực

Ngoài ra, robot đúc và rèn còn thực hiện công việc rót kim loại nóng chảy vào khuôn Đây

là việc làm hết sức nguy hiểm và có thể gây tai nạn lao động cho người lao động thực hiện Một số công việc nguy hiểm khác mà robot này có thể thay thế con người như: cắt rìa kim loại, phun cát,…

5 Robot milling – Robot phay

Robot này được biết đến với việc gia công nguyên liệu thô trong các ngành cơ khí Nhiệm

vụ chính của Robot phay là cắt vật liệu dư ra khỏi nguyên mẫu hoặc khuôn đã được thiết lập sẵn để tạo thành một cấu trúc có giá trị

Điểm nổi bật của robot này là khả năng loại bỏ các phần tử dư thừa với độ chính xác cao Hầu hết robot milling được được trang bị bộ cảm biến lực tốt để thực hiện gia công các bộ phận phức tạp Ngoài ra, cơ cấu truyền động của robot này khá linh hoạt, hạn chế nguy cơ cắt sai thiết kế ban đầu

20

Robot Milling giúp gia công chính xác với thiết kế ban đầu

6 Robot waterjet cutting – Cắt bằng tia nước

Robot cắt bằng tia nước là quá trình sử dụng tia nước dưới áp suất cao để tiếp xúc với bề mặt của bộ phận, phá vỡ kết cấu của vật liệu và tạo thành một vết cắt Thông thường, robot này được sử dụng trong các ứng dụng riêng biệt hoặc một hệ thống máy móc công nghiệp chung

Khi sử dụng robot waterjet cutting các lỗi trong quá trình cắt sản phẩm được giảm thiểu Ngoài ra, cũng giúp ngăn chặn các tai nạn lao động cho người lao động Robot này được điều khiển bằng hệ thống phần mềm, mang đến sự bảo mật tốt hơn

7 Robot đánh bóng, phun sơn

Như tên gọi, robot này thường được sử dụng trong giai đoạn đánh bóng và phun sơn hoàn thiện sản phẩm Một số dây chuyền sản xuất sử dụng robot đánh bóng, phun sơn phổ biến như: luyện kim, chế tạo ô tô, xe máy,…

Các hãng sản xuất robot hàng đầu trên thế giới

Mặc dù robot công nghiệp còn kha non trẻ, nhưng đang là lĩnh vực được chú trọng hàng đầu hiện nay Một số công ty nổi tiếng đang nghiên cứu phát triển trong lĩnh vực này có thể kể đến như:

 Fanuc: Hãng chuyên sản xuất ô tô hàng không đến từ Nhật Bản

 Yaskawa: Hãng sản xuất robot công nghiệp đa ngành nghề tại Nhật Bản, với hơn 100 năm hình thành và phát triển

 Robot Epson: Một hãng sản xuất robot có độ chính xác cao đến từ Nhật Bản

 Robot ABB: Hãng chuyển sản xuất robot phục vụ lĩnh vực chế tạo linh kiện ô tô hàng đầu tại Thụy Sĩ

Thương hiệu sản xuất robot công nghiệp đến từ Thụy Sĩ

 Nachi-Fujikoshi: hãng sản xuất đi đầu trong ngành chế tạo robot công nghiệp tại Nhật Bản Đặc biệt, sản phẩm của hãng được nhiều doanh nghiệp sản xuất lớn ưa chuộng, ví dụ: Samsung

 Robot Panasonic: Một hãng sản xuất đa ngành (tủ lạnh, điều hòa,…) đến từ Nhật Bản Hãng còn tự phát triển thêm robot để giảm thiểu chi phí vận hành

 Kuka: Một thương hiệu của Đức được tập đoàn Midea (Trung Quốc) mua lại vào năm

2016 Hãng sản xuất robot này có lực lượng kỹ sư chất lượng, trình độ chuyên môn cao

 Robot Adept Technology Inc: Từng là thương hiệu hàng đầu tại Mỹ, được OMRON (Nhật Bản) mua lại vào năm 2015 Hãng vẫn giữ được cốt lõi của sản phẩm và được nhiều doanh nghiệp sản xuất tín nhiệm

2 Truyền dẫn động cơ khí

Bài 2: Lập trình điều khiển robot Thời gian: 96 giờ (Lý thuyết: 24 giờ, Thực hành: 56 giờ, Kiểm tra: 16 giờ)

1 Mục tiêu của bài:

- Trình bày được phương pháp cài đặt, các công cụ của phần mềm lập trình cho robot công nghiệp;

- Sử dụng được phần mềm để lập trình cho robot hoạt động với các tính năng cơ bản;

- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác trong quá trình làm việc với robot công

IRB120 được ứng dụng trong phạm vi rộng các ngành công nghiệp bao gồm điện tử, thực phẩm và đồ uống, máy móc, năng lượng mặt trời, ngành dược, y tế và lĩnh vực nghiên cứu, đây là thế hệ thứ 4 của công nghệ robot mới của ABB Loại robot 6 trục có khả năng tải lên tới 3kg (4 kg khi cổ tay cúi xuống) và tầm với 580mm, robot này có thể thực hiện nhiều hoạt động khác nhau linh hoạt hơn các giải pháp tự động hoá cố định IRB120 là hệ thống được xây dựng hoàn hảo để thiết kế cho các ứng dụng tiết kiệm chi phí – đặc biệt không gian sử dụng là tối thiểu

Bên cạnh tầm với theo phương ngang là 580mm, robot này là loại tốt nhất trong và có khả năng với 112mm phía dưới đế Ngoài ra, IRB 120 còn có khả năng xoay tròn rất gọn nhờ cấu trúc đối xưng và không có độ dịch (offset) ở khớp thứ 2 Điều này đảm bảo robot có thể được lắp đặt cạnh các thiết bị khác và cổ tay mảnh giúp cánh tay robot có thể tiến tới gần các ứng dụng của nó hơn

Được thiết kế với cấu trúc nhẹ và bằng nhôm, động cơ mạnh đảm bảo robot có khả năng gia tốc nhanh và có thể đạt được độ chính xác và linh hoạt trong bất cứ ứng dụng nào Bộ điều khiển IRC5 tạo ra độ chính xác cao và điều khiển chuyển động cho các ứng dụng mà

24

này cũng dễ dàng đưa vào sử dụng thông qua nguồn điện đầu vào 1 pha, các đầu nối ngoài cho tất cả các tín hiệu và 16 đầu vào, 16 đầu ra, hệ thống I/O gắn liền có thể mở rộng Lập trình offline RobotStudio giúp các nhà sản xuất mô phỏng trạm làm việc để tìm ra giải pháp tối ưu cho robot và cung cấp khả năng lập trình offline để giảm thời gian lãng phí

và chậm trễ trong quá trình sản xuất

I.1 Robot IRB 120

- RA=121mm: bán kính quay tối thiểu của trục 1

RB=147mm: bán kính quay tối thiểu của trục 3 - RC=70mm: bán kính quay tối thiểu của trục 4 Chuyển động:

- Tốc độ Tối đa: 6,2m/s

- Gia tốc tối đa: 28m/s2

Trục di chuyển Chuyển động trục Giới hạn góc

xoay

Tốc độ trục tối

đa Trục 1 Xoay tròn +165° tới -165° 250 °/s Trục 2 Cánh tay +110° tới -110° 250 °/s

+ Áp suất tối đa: 5 bar

I.2 Bộ điều khiển IRC5

I.3 Tay dạy lập trình

- Phân loại IP: IP54

- Kích thước màn hình: 6,5 inch

II Cài đặt phần mềm và mô phỏng robot ABB trên máy tính

Bước 1: Vào trang https://new.abb.com/products/robotics/robotstudio/downloads để download phần mềm

Robot Studio mới nhất

Bước 2: Chạy file ABB RobotStudio…exe để cài phần mềm sau đó nhấn Next

30 Bước 3: Nhấn I accept the terms in the license agreement

Bước 4: Chọn thư mục cài đặt rồi nhấn Next

Bước 5: Chọn Complete và nhấn Next

Bước 6: Nhấn Install

32

Bước 7: Sau khi đợi cài đặt xong thì nhấn Finish

Bài 2: Hướng dẫn khởi động robot IRB120

I An toàn khi làm việc với robot

Tại sao phải để cập an toàn đối với robot IRB120 ?

Không giống như Universal Robot, robot ABB IRB120 không có tích hợp tính năng an toàn khi vặn trên robot Có nghĩa là khi bị va chạm mạnh, robot không dừng lại mà chỉ hiện thông báo và khóa phanh robot để robot không di chuyển được nữa Để robot hoạt động lại cần di chuyển robot ra khỏi va chạm  Các tiêu chuẩn an toàn được đáp ứng từ

bộ điều khiển IRC5

- Cấu tạo của robot được thiết kế đáp ứng theo tiêu chuẩn

ISO 10218, vào tháng 1/1992, tiêu chuẩn về robot công

nghiệp Ngoài ra còn đáp ứng tiêu chuẩn ANSI/RIA

15.06-1999

- Các tiêu chuẩn về chức năng an toàn: + Dừng khẩn

cấp – IEC 204-1, 10.7

+ Kích hoạt thiết bị – ISO 11161, 3.4

+ Bảo vệ – ISO 10218 (EN 775), 6.4.3

+ Giảm tốc – ISO 10218 (EN 775), 3.2.17

+ Khoá an toàn – ISO 10218 (EN 775), 3.2.8

+ Giữ để chạy – ISO 10218 (EN 775), 3.2.7

Để đối phó với những rủi ro trong các trường hợp trên ABB đưa ra các giải pháp an toàn sau:

- Dừng khẩn cấp

+ Thiết kế công tắc dừng khẩn cấp ở cả FlexPendant và Bảng điều khiển của robot

+ Có thể thiết kế thêm công tắc dừng khẩn cấp ở vị trí khác khi cần thiết

- Chế độ làm việc

+ Chạy tự động với tốc độ không giới hạn

34

+ Chạy bằng tay với tốc độ < 250mm/s

+ Chạy bằng tay với tốc độ không giới hạn

- Kích hoạt thiết bị

+ Kích hoạt thiết bị là công tắc nhấn với 3 vị trí

+ Tất cả hoạt động của robot sẽ bị ngừng lại khi công tắc bị thả ra hoặc nhấn vào

- Giữ để chạy

+ Là một tính năng tuỳ chọn bằng cách thiết lập thông số

+ Sử dụng để chạy một đoạn hoặc từng câu lệnh chương trình ở chế độ tự chọn 100% + Công tắc kích hoạt và nút Giữ để chạy phải được nhấn đồng thời để kích hoạt động cơ

- An toàn bằng cách hạn chế khả năng hoạt động: Trên thân robot đã tích hợp sẵn các

cử chặn cơ khí nhằm đảm bảo an toàn cho con người và robot

+ Cữ chặn trục quay 1

A : Cữ chặn cơ khí trục 1 (Đế)

B: Cữ chặn cơ khí trục 2 (tấm vòng cung)

+ Cữ chặn trục 2 và trục 3

36

A: Cữ chặn cơ kkhí trên trục 3 (Upper arm)

B : Cữ chặn cơ khí trên trục 2 (Swing housing)

 Trường hợp khẩn cấp khi robot va chạm

Khi robot bị va chạm, cần di chuyển ngay robot ra khỏi vùng va chạm bằng tay dạy Chú

ý lựa chọn di chuyển robot phù hợp (di chuyển thẳng/di chuyển theo trục, di chuyển theo tọa độ Base/Tool) để tránh va chạm mạnh hơn Trong trường hợp không thể di chuyển được robot bằng tay dạy thì cần thực hiện thao tác sau (cần 2 người thao tác)

Người thứ 1: Tay giữ chặt robot để các khớp robot không di chuyển tự do khi nhả

phanh tránh hư hỏng robot Lưu ý sức nặng của robot

Người thứ 2: Khi đã giữ robot thì nhấn vào nút nhả phanh trên tủ điều khiển robot

Cần có sự phối hợp ăn ý giữa 2 người

Sau khi người thứ 1 nhấc robot ra khỏi vị trí va chạm thì ra hiệu để người thứ 2 thả nút nhả phanh ra

II Chuyển chế độ hoạt động của robot

Trên tủ điều khiển robot có công tắc chuyển chế độ hoạt động của robot bằng chìa khóa

Có 3 chế độ lựa chọn:

- Chuyển công tác sang bên trái: chế độ chạy tự động

- Chuyển công tắc sang vị trí giữa: chế độ bằng tay chạy với tốc độ an toàn

mặc định của robot - Chuyển công tắc sang bên phải: chế độ bằng tay chạy bằng tốc độ

cài đặt Chú ý:

- Khuyến nghị nên chuyển công tắc sang vị trí giữa vì an toàn cho bạn và robot

- Chỉ có thể tác động thay đổi lệnh chương trình robot khi chuyển sang chế độ bằng tay III Hệ tọa độ làm việc của robot

Trong robot có 2 hệ tọa độ mặc định là hệ tọa độ Base và hệ tọa độ Tool Tuy nhiên có thể tạo thêm mặt phẳng tọa độ hoặc TCP tool mới Hệ tọa độ của robot được biểu diễn theo hình dưới

38

Khi khởi động robot lần đầu tiên, robot sẽ hiện thông báo robot chưa Calibration (chưa xác định tọa độ Base) Do vậy chỉ có thể di chuyển robot theo từng trục chứ không để di chuyển robot theo đường thẳng (trục X,trục Y,trục Z) và không thực hiện các thao tác tạo điểm tọa độ trong chương trình

IV.1 Calibration robot

Bước 1: Chọn Calibration

Bước 2: Chọn Manual Method (Advanced)

Bước 3: Chọn Update Revolution Counters Khi có thông báo hiện thì chọn Yes để xác nhận sau đó chọn

ROB_1 và nhấn OK để calibrate

40

Chú ý: Không được Calibration robot bằng các tùy chọn nào khác nếu không có

chuyên gia hướng dẫn Nếu làm sai sẽ gây hư hỏng robot

Bước 4: Chọn các trục của robot cần calibrate rồi nhấn Update Có thể Update từng trục một nếu vùng hoạt động của robot quá nhỏ

Các chuẩn calibrate của các trục được thể hiện như hình dưới Di chuyển robot để tâm các