Giáo trình Robot công nghiệp (Nghề Cơ điện tử Trung cấp)

Có thể nói, robot là sự tổng hợp khả năng hoạt động linh hoạt của các cơcấu điều khiển từ xa với mức độ tri thức ngày càng phong phú của hệ thốngđiều khiển theo chương trình số cũng như

NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI

GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: ROBOT CÔNG NGHIỆP

NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP

Ban hành kèm theo Quyết định số:753/QĐ-CĐCG-KT&KĐCL ngày 11 tháng 11 năm

2022 của Trường Cao đẳng Cơ giới

Quảng Ngãi, năm 2022

(Lưu hành nội bộ)

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể

được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo vàtham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinhdoanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

LỜI GIỚI THIỆU

Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Cơ điện tử ở trình độ

Trung Cấp Nghề, giáo trình Robot công nghiệp là một trong những giáo

trình mô đun đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chươngtrình khung được Hiệu trưởng trường Cao đẳng Cơ giới phê duyệt Nội dungbiên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ, logíc Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới

có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đàotạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tếtrong sản xuất đồng thời có tính thực tiễn cao

Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 90giờ gồm có:

Bài 1: Giới thiệu chung về robot công nghiệp

Bài 2: Cấu trúc và phân loại robot công nghiệp

Bài 3: Các chuyển động cơ bản của robot công nghiệp

Bài 4 Phương trình động học và động lực học của robot

Bài 5 Lập trình ứng dụng robot trên phần mềm

Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học

và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiếnthức mới cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tậpcủa từng bài để người học củng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng.Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường cóthể sử dụng cho phù hợp

Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạonhưng không tránh được những khiếm khuyết Rất mong nhận được đóng góp

ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoànthiện hơn

Quảng Ngãi, ngày tháng năm 2022

Tham gia biên soạn

MỤC LỤC

3 Bài 1: Giới thiệu chung về robot công nghiệp 10

4 1 Sơ lược quá trình phát triển của robot công nghiệp 11

5 2 Các khái niệm và định nghĩa về robot công nghiệp 12

7 Bài 2: Cấu trúc và phân loại robot công nghiệp 20

13 Bài 3: Các chuyển động cơ bản của robot công nghiệp 39

18 Bài 4: Phương trình động học và động lực học của robot 50

23 Bài 5: Lập trình ứng dụng robot trên phần mềm 79

25 2 Giao diện và chức năng các thanh công cụ 81

GIÁO TRÌNH MÔ ĐUNTên mô đun: ROBOT CÔNG NGHIỆP

Mã mô đun: MĐ19

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:

- Vị trí của mô đun: Mô đun được bố trí dạy sau khi học xong các môn

học /mô đun kỹ thuật cơ sở, Lập trình PLC, Kỹ thuật cảm biến, Điềukhiển khí nén, điện khí nén.

- Tính chất: Là mô đun chuyên nghề trong chương trình đào tạo nghề Cơ

Điện tử

- Ý nghĩa và vai trò của mô đun:

Mô đun Robot Công Nghiệp là một mảng kiến thức và kỹ năngkhông thể thiếu được với một công nhân kỹ thuật chuyên ngành Cơ điện

Tử Các kiến thức và kỹ năng từ mô đun này giúp học sinh, sinh viên nắmbắt các kiến thức và kỹ năng thực hành robot trong công nghiệp

Để có thể thực hiện tốt các nội dung của mô đun này người học cầnphải nắm một số kiến thức cơ bản về kỹ năng trong mô đun kỹ thuật cảmbiến, mô đun điều khiển điện khí nén,…

Hy vọng rằng cuốn giáo trình này đề cập đựơc phần lớn nhữnglĩnh vực mà học viên cần biết để sao cho những mô hình hóa, nhữngphương thức tính toán trở thành đối tượng dễ hiểu, dễ lắp ráp, sửachữa và đem lại cho học viên những thông tin cần biết

- Đối tượng: Là giáo trình áp dụng cho học sinh trình độ Trung cấp nghề

Cơ điện tử

Mục tiêu của mô đun:

- Kiến thức:

A1 Trình bày được cấu trúc của robot công nghiệp

A2 Mô tả được quá trình hoạt động của các robot dùng trong công nghiệp

- Kỹ năng:

B1 Lập trình và mô phỏng được các chuyển động của robot

B2 Sử dụng được robot công nghiệp đúng qui trình Kỹ thuật

B3 Sửa chữa được một số hư hỏng thông thường trên các robot

công nghiệp

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

C1 Rèn luyện tính tỉ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp

1 Chương trình khung nghề Cơ điện tử.

MĐ Tên môn họcc, mô đun chỉ (*) Tổng số

Trong đó

Lý Thuyết

Thực hành/

thực tập/ thí nghiệm /bài tập

Kiểm tra

MĐ 22 Nâng cao hiệu quả công việc 1 45 15 28 2

số

Lý thuyết

Thực hành

Kiểm tra *

1 Bài 1: Giới thiệu chung về Robot công nghiệp 5 5 0 0

2 Bài 2: Cấu trúc và phân loại robot công nghiệp 18 5 12 1

3 Bài 3: Các chuyển động cơ bản của robot công nghiệp 20 5 12 3

3.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ

3.3 Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, mô hình thực

hành, bộ dụng cụ nghề điện, phần mềm mô phỏng,…

3.4 Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế về các robot công

nghiệp trong nhà máy, xí nghiệp công nghiệp

4 Nội dung và phương pháp đánh giá:

4.1 Nội dung:

- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

4.2 Phương pháp:

Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau:

4.2.1 Cách đánh giá

- Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ chính quy ban hành kèm theo

Thông tư số 04/2022/TT-BLĐTBXH, ngày 30/3/2022 của Bộ trưởng Bộ Lao

động – Thương binh và Xã hội

- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Cơ giớinhư sau:

+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1)

40%

+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)

+ Điểm thi kết thúc môn học 60%

tổ chức

Hình thức kiểm tra

Chuẩn đầu ra đánh giá

Số cột

Thời điểm kiểm tra

Kết thúc môn

học

Vấn đáp vàthực hành

Vấn đáp vàthực hànhtrên môhình

A1, A2, B1, B2,

Sau 90giờ

5 Hướng dẫn thực hiện mô đun

5.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Cơ điện tử

5.2 Phương pháp giảng dạy, học tập mô đun

5.2.1 Đối với người dạy

* Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: Trình chiếu,

thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập cụ thể, câu hỏithảo luận nhóm…

* Thực hành:

- Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập thực hành theo nội dung đề ra.

- Khi giải bài tập, làm các bài Thực hành, thí nghiệm, bài tập: Giáoviên hướng dẫn, thao tác mẫu và sửa sai tại chỗ cho nguời học

- Sử dụng các mô hình, học cụ mô phỏng để minh họa các bài tập ứngdụng các hệ truyền động robot, các loại thiết bị điều khiển, phần mềm

mô phỏng

* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra.

* Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân công các thành viên

trong nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cảnhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm

5.2.2 Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:

- Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu )

- Sinh viên trao đổi với nhau, thực hiện bài thực hành và báo cáo kết quả

- Tham dự tối thiểu 80% các giờ giảng tích hợp Nếu người học vắng

>20% số giờ tích hợp phải học lại mô đun mới được tham dự kì thi lần sau

- Tự học và thảo luận nhóm: Là một phương pháp học tập kết hợp giữalàm việc theo nhóm và làm việc cá nhân Một nhóm gồm 2-3 người học sẽđược cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành Mỗi ngườihọc sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đãphân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận củanhóm

- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ.

- Tham dự thi kết thúc mô đun.

- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học.

6 Tài liệu tham khảo:

[1] Robot công nghiệp - GSTSKH Nguyễn Thiện phúc NXBKH và

BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP

- Rèn luyện tính tư duy, tác phong công nghiệp

Phương pháp giảng dạy và học tập bài 1

- Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực

(diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học nhớ các khái niệm, lịch sử phát triển và ứng dụng của robot công nghiệp

- Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học

Điều kiện thực hiện bài học

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học chuyên môn

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình,

tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh và các tài liệu liên quan

- Các điều kiện khác: Không có

Kiểm tra và đánh giá bài học

- Nội dung:

 Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu

kiến thức

 Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.

 Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học

cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.

- Phương pháp:

 Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)

 Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có

 Kiểm tra định kỳ thực hành: không có

Có lẽ đó là một gợi ý ban đầu cho các nhà sáng chế kỹ thuật về những cơ cấu,máy móc bắt chước các hoạt động cơ bắp của con người

Đầu thập kỷ 60, công ty của Mỹ AMF (American Machine FoundaryCompany) quảng cáo một loại máy tự động vạn năng gọi là “Người máy côngnghiệp” (Industrial Robot)

Về mặt kỹ thuật, những robot công nghiệp ngày nay có nguồn gốc từ hailĩnh vực kỹ thuật ra đời sớm hơn đó là các cơ cấu điều khiển từ xa(Teleoperators) và các máy công cụ điều khiển số (NC – NumericallyControlled machine tool)

Các cơ cấu điều khiển từ xa đã được phát triển mạnh trong chiến tranhthế giới lần thứ hai nhằm nghiên cứu các vật liệu phóng xạ Các cơ cấu nàythay thế cho cánh tay của người thao tác gồm có một bộ kẹp bên trong và haitay cầm bên ngoài Cả tay cầm và bộ kẹp được nối với cơ cấu 6 bậc tự do đểtạo ra hướng và vị trí tuỳ ý

Robot công nghiệp đầu tiên được chế tạo là robot Versatran của công tyAMF Cũng trong khoản thời gian này ở Mỹ xuất hiện loại robot Unimate-

1990 được dùng đầu tiên trong kỹ nghệ ô tô

Tiếp theo Mỹ, thì các nước khác bắt đầu sản xuất robot công nghiệp như:Anh – 1967, Thuỵ Điển và Nhật – 1968 theo bản quyền của Mỹ, Cộng HoàLiên Bang Đức – 1971, Pháp – 1972, Italia – 1973,…

Tính năng làm việc của robot ngày càng nâng cao, nhất là khả năng nhậnbiết và xử lý Năm 1967, trường đại học Stanford (Mỹ) đã chế tạo ra mẫurobot hoạt động theo mô hình “mắt – tay”, có khả năng nhận biết và địnhhướng bàn kẹp theo vị trí vật kẹp nhờ các cảm biến Năm 1974 công tyCincinnati (Mỹ) đưa ra loại robot được điều khiển bằng máy vi tính gọi làrobot T3 (The Tomoorrow Tool), robot này có khả năng nâng vật có khốilượng lên đến 40kg

Có thể nói, robot là sự tổng hợp khả năng hoạt động linh hoạt của các cơcấu điều khiển từ xa với mức độ tri thức ngày càng phong phú của hệ thốngđiều khiển theo chương trình số cũng như kỹ thuật chế tạo các bộ cảm biến,công nghệ lập trình và các phát triển của trí tuệ nhân tạo, hệ chuyên gia,…Ngày nay, việc nâng cao tính năng của robot ngày càng được phát triển, nhiềurobot thông minh hơn nhiều, đặc biệt là Nhật Bản đã chế tạo nhiều robotgiống người như Asimo, robot có cảm giác,… Một vài số liệu về công nghiệpsản xuất robot như sau:

2 Các khái niệm và định nghĩa về robot công nghiệp:

Mục tiêu: trình bày cho người học nắm rõ các khái nhiệm và định nghĩa

về robot công nghiệp.

2.1 Định nghĩa robot công nghiệp:

Hiện nay có rất nhiều định nghĩa về robot, có thể điểm qua một số địnhnghĩa như sau:

Định nghĩa theo tiêu chuẩn AFNOR (Pháp):

Robot công nghiệp là một cơ cấu chuyển động tự động có thể lập trình,lặp lại các chương trình, tổng hợp các chương trình đặt ra trên các trục toạ độ;

có khả năng định vị, định hướng, di chuyển các đối tượng vật chất: chi tiết,dao cụ, gá lắp,… theo những hành trình thay đổi đã chương trình hoá nhằmthực hiện các nhiệm vụ công nghệ khác nhau

Định nghĩa theo TIA (Robot Institute of America):

Robot là một tay máy vạn năng có thể lặp lại các chương trình được thiết

kế để di chuyển vật liệu, chi tiết, dụng cụ hoặc các thiết bị chuyên dùng thôngqua các chương trình chuyển động có thể thay đổi để hoàn thành các nhiệm

vụ khác nhau

Định nghĩa theo FOCT 25686 – 85 (Nga):

Robot công nghiệp là một máy tự động, được đặt cố định hoặc di độngđược, liên kết giữa một tay máy và một hệ thống điều khiển theo chươngtrình, có thể lập trình lại để hoàn thành các chức năng vận động và điều khiểntrong quá trình sản xuất

2.2 Bậc tự do của robot (DOF:Degreees of Freedom):

Bậc tự do là số khả năng chuyển động của một cơ cấu (chuyển độngquay hoặc tịnh tiến) Để dịch chuyển được một vật thể trong không gian, cơcấu chấp hành của robot phải đạt được một số bậc tự do Nói chung cơ hệ củarobot là một cơ cấu hở, do đó bậc tự do của nó có thể tính theo công thức

- n: số khâu động

- pi: số khớp loại i (i = 1,2,…,5: số bậc tự do bị hạn chế)

Đối với các cơ cấu có các khâu được nối với nhau bằng khớp quay hoặctính tiến (khớp động loại 5) thì số bậc tự do bằng số khâu động Đối với cơcấu hở, thì số bậc tự do bằng tổng số bậc tự do của các khớp động

Để định vị và định hướng khâu chấp hành cuối một cách tuỳ ý trongkhông gian 3 chiều robot cần có 6 bậc tự do, trong đó 3 bậc tự do để định vị

và 3 bậc tự do để định hướng Một số công việc đơn giản nâng hạ, sắp xếp,…

có thể yêu cầu số bậc tự do ít hơn Các robot hàn, sơn,…thường yêu cầu 6 bậc

tự do Trong một số trường hợp cần sự khéo léo, linh hoạt hoặc khi cần phảitối ưu hoá quỹ đạo,… người ta dùng robot với số bậc tự do lớn hơn 6

2.3 Hệ toạ độ (Coordinate frames):

Mỗi robot thường bao gồm nhiều khâu (links) liên kết với nhau qua cáckhớp (joints), tạo thành một xích động học xuất phát từ một câu cơ bản đứng

chuẩn) Các hệ toạ độ trung gian khác gắn với các khâu động gọi là hệ toạ độsuy rộng Trong từng thời điểm hoạt động, các toạ độ suy rộng xác định cấuhình của robot bằng các chuyển dịch dài hoặc các chuyển dịch góc của cáckhớp tịnh tiến hoặc khớp quay (hình 1.1) Các toạ độ suy rộng còn được gọi làcác biến khớp.

Hình 1.1 – Các toạ độ suy rộng của robotCác hệ toạ độ gắn trên các khâu của robot phải tuân theo quy tắc bàn tayphải: dùng tay phải, nắm hai ngón tay út và áp út vào lòng bàn tay, xoè 3 ngónsao cho ngón cái, ngón trỏ và ngón giữa theo 3 phương vuông góc, nếu chọnngón cái là phương và chiều của trục z, thì ngón trỏ chỉ phương và chiều củatrục x và ngón giữa sẽ biểu thị phương và chiều của trục y (hình 1.2)

Hình 1.2 – Qui tắc bàn tay phảiTrong robot ta thường dùng chữ O và chỉ số n để chỉ hệ toạ độ gắn trênkhâu thứ n Như vậy, hệ toạ độ cơ bản sẽ được ký hiệu là O0, hệ toạ độ gắntrên các khâu trung gian tương ứng sẽ là O1, O2,…,On-1, hệ toạ độ gắn trênkhâu chấp hành cuối ký hiệu là On

2.4 Trường công tác của robot (Workspace or range of motion):

Trường công tác (hay vùng làm việc, không gian công tác) của robot làtoàn bộ thể tích được quét bởi khâu chấp hành cuối khi robot thực hiện tất cảcác chuyển động có thể Trường công tác này bị ràng buộc bởi các thông sốhình học của robot cũng như các ràng buộc cơ học của các khớp Người tathường dùng hai hình chiếu để mô tả trường công tác của một robot như hình1.3

Hình 1.3 – Biểu diễn trường công tác của robot

3 Ứng dụng của robot công nghiệp:

Mục tiêu: giới thiệu cho người học hiểu rõ tầm quan trọng và ứng dụng của robot công nghiệp trong sản xuất.

Từ khi mới vừa ra đời robot công nghiệp được ứng dụng trong nhiều lĩnhvực dưới góc độ thay thế sức người Nhờ vậy, các dây chuyền sản xuất được

tổ chức lại, năng suất và hiệu quả sản xuất tăng lên rõ rệt

Mục tiêu của việc ứng dụng robot công nghiệp nhằm góp phần nâng caonăng suất dây chuyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng và khảnăng cạnh tranh của sản phẩm, đồng thời cải thiện điều kiện lao động Lợi thếcủa robot là làm việc không biết mệt mỏi, có khả năng làm trong mô trườngphóng xạ độc hại, nhiệt độ cao,…

Ngày nay, đã xuất hiện nhiều dây chuyền sản xuất tự động gồm các máyCNC với robot công nghiệp, các dây chuyền đó đạt mức độ tự động hoá vàmức độ linh hoạt cao,…

Ngoài các phân xưởng, nhà máy, kỹ thuật robot cũng được sử dụng trongviệc khai thác thềm lục địa và đại dương, trong y học, trong quốc phòng,trong việc chinh phục vũ trụ, trong công nghiệp nguyên tử,…

Như vậy, robot công nghiệp được sử dụng trong nhiều lĩnh vực bởi ưuđiểm của nó, tuy nhiên nó chưa linh hoạt như con người nên cũng cần conngười giám sát

* Bảo mật

Bảo vệ là công việc khá nguy hiểm nên sẽ rất phù hợp nếu sử dụng robot côngnghiệp Hiện tại, các công ty chế tạo robot đang tiến hành ghép nối các vệ sĩ

tiếng trong lĩnh vực này là Knightscope ở Hoa Kỳ có robot an ninh tự động cókhả năng hỗ trợ nhân viên an ninh với trí thông minh hành động theo thờigian thực Những robot này có thể giúp chống lại các tội phạm như cướp có

vũ trang, trộm cắp, bạo lực gia đình,…

Hình 1.4 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 côngviệc 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 tựhành 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 đặcbiệt,… Các công viên giải trí như Disney World cũng đang sử dụng robotcông 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 giúpbác 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 quanđến tim, đầu, cổ và các khu vực nhạy cảm khác

Hình 1.5 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 ngườikhông thể tiếp cận dễ dàng, đặc biệt đại dương Càng xuống sâu áp lực nướcacfng lớn, có nghĩa là con người không thể đi xuống được và các máy mócnhư 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 khámphá đáy đại dương ra đời Những robot này được điều khiển từ xa và chúng cóthể đi sâu vào lòng đại dương để thu thập dữ liệu và hình ảnh về đời sốngđộng thực vật dưới đáy đại dương

* Sản xuất

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

Hình 1.6 Cánh tay robot trong sản xuất – chế tạo ô tô

CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1: Trình bày lịch sử phát triển của robot công nghiệp?

Câu 2: Robot công nghiệp là gì? Trình bày những khái niệm về hệ tòa độ? Câu 3: Trường công tác của robot là gì?

Câu 4: Em hiểu thế nào là bậc của robot? Số bậc tối thiểu của robot?

Câu 5: Nêu vài ứng dụng của robot công nghiệp trong thực tế mà em biết?

BÀI 2: CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI ROBOT CÔNG NGHIỆP

Mã bài: MĐ19 - 02 Giới thiệu:

Robot công nghiệp có cấu trúc khá phức tạp và đa dạng về chuẩn loại.Bài học này người học cần nắm rõ những cấu trúc cơ bản cấu tạo thành robotcông nghiệp, phân loại và ứng dụng của robot công nghiệp

Mục tiêu:

- Trình bày được các bộ phận cấu thành robot công nghiệp

- Nêu được các cho tiêu đánh giá robot công nghiệp

- Phân loại được robot công nghiệp

- Rèn luyện tính tư duy, tác phong công nghiệp

Phương pháp giảng dạy và học tập bài 2

- Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực

(diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học nhớ các cấu trúc cơ bản và phương pháp phân loại robot công nghiệp

- Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học

Điều kiện thực hiện bài học

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học chuyên môn

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình,

tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh và các tài liệu liên quan

- Các điều kiện khác: Không có

Kiểm tra và đánh giá bài học

- Nội dung:

 Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu

kiến thức

 Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.

 Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học

cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.

- Phương pháp:

 Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)

 Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có

 Kiểm tra định kỳ thực hành: 1 điểm kiểm tra (hình thức: Kết hợp thực

hành và vấn đáp)

Nội dung chính:

1 Các bộ phận cấu thành robot công nghiệp:

Mục tiêu: trình bày cho người học hiểu rõ cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp

Một robot công nghiệp thường bao gồm các thành phần chính như: cánhtay robot, nguồn động lực, dụng cụ gắn lên khâu chấp hành cuối, các cảmbiến, bộ điều khiển, thiết bị dạy học, máy tính,… các phần mềm lập trìnhcũng nên được coi là một thành phần của hệ thống robot Mối quan hệ giữacác thành phần trong robot được mô tả như trong hình 2.1a

Hình 2.1a – các thành phần chính của hệ thống robotCánh tay robot là kết cấu cơ khí gồm các khâu liên kết với nhau bằng cáckhớp động để có thể tạo nên những chuyển động cơ bản của robot

Nguồn động lực là các động cơ điện, các hệ thống xy lanh khí nén, thuỷlực để tạo động lực cho tay máy hoạt

Dụng cụ thao tác được gắn trên khâu cuối cùng của robot, dụng cụ robot

có thể có nhiều kiểu khác nhau như: dạng bàn tay để nắm bắt đối tượng hoặccác công cụ làm việc như mỏ hàn, đá mài, dầu phun sơn,…

Thiết bị dạy học dùng để dạy cho robot các thao tác cần thiết theo yêucầu của quá trình làm việc, sau đó robot tự lặp lại các động tác đã được dạy đểlàm việc.

Hình 2.1b – Các khớp giúp robot có thể thực hiện thao tác

Các phần mềm để lập trình và các chương trình điều khiển robot đượccài đặt trên máy tính, dùng để điều khiển robot thông qua bộ điều khiển Bộđiều khiển còn được gọi là module điều khiển (hay Unit, Driver), chúngthường được kết nối với máy tính Một module điều khiển có thể còn có cáccổng Vào – Ra (I/O port) để làm việc với nhiều thiết bị khác nhau như cáccảm biến giúp robot nhận biết trạng thái của bản thân, xác định vị trí của đốitượng làm việc hoặc các dò tìm khác,…

2 Bậc tự do và tọa độ suy rộng.

2.1 Bậc tự do:

Bậc tự do là số khả năng chuyển động của một cơ cấu (chuyển độngquay hoặc tịnh tiến) Để dịch chuyển được một vật thể trong không gian, cơcấu chấp hành của robot phải đạt được một số bậc tự do Nói chung cơ hệ củarobot là một cơ cấu hở, do đó bậc tự do của nó có thể tính theo công thức:

Trong đó: n - Số khâu động;

pi - Số khớp loại i (i = 1,2, .,5 : Số bậc tự do bị hạn chế) Đối với các cơ cấu có các khâu được nối với nhau bằng khớp quay hoặctịnh tiến (khớp động loại 5) thì số bậc tự do bằng với số khâu động Đối với

cơ cấu hở, số bậc tự do bằng tổng số bậc tự do của các khớp động

Để định vị và định hướng khâu chấp hành cuối một cách tuỳ ý trongkhông gian 3 chiều robot cần có 6 bậc tự do, trong đó 3 bậc tự do để định vị

và 3 bậc tự do để định hướng Một số công việc đơn giản nâng hạ, sắp xếp

có thể yêu cầu số bậc tự do ít hơn Các robot hàn, sơn thường yêu cầu 6 bậc

tự do Trong một số trường hợp cần sự khéo léo, linh hoạt hoặc khi cần phảitối ưu hoá quỹ đạo, người ta dùng robot với số bậc tự do lớn

hệ toạ độ chuẩn) Các hệ toạ độ trung gian khác gắn với các khâu động gọi là

hệ toạ độ suy rộng

Với sơ đồ sau có 5 khớp động loại p5, tức có 5 bậc tự do Trong 5 độdịch chuyển hay 5 biến khớp (hoặc 5 tọa độ suy rộng, chỉ có khâu 2 là chuyểnđộng tịnh tiến so với khâu 1, còn lại là các dịch chuyển góc của các khớpquay

Hình 2.3 Các tọa độ suy rộng của robot Các hệ toạ độ gắn trên các khâu của robot phải tuân theo qui tắc bàn tayphải: Dùng tay phải, nắm hai ngón tay út và áp út vào lòng bàn tay, xoè 3ngón: cái, trỏ và giữa theo 3 phương vuông góc nhau, nếu chọn ngón cái làphương và chiều của trục z, thì ngón trỏ chỉ phương, chiều của trục x và ngóngiữa sẽ biểu thị phương, chiều của trục y Trong robot ta thường dùng chữ O

và chỉ số n để chỉ hệ toạ độ gắn trên khâu thứ n Như vậy hệ toạ độ cơ bản(Hệ toạ độ gắn với khâu cố định) sẽ được ký hiệu là O0; hệ toạ độ gắn trêncác khâu trung gian tương ứng sẽ là O1, O2, , On-1, Hệ toạ độ gắn trên khâuchấp hành cuối ký hiệu là On

những thông số liên quan đến khả năng làm việc của robot như: tầm với, sốbậc tự do, độ cứng vững, lực kẹp,…

Các khâu của robot thường thực hiện hai chuyển động cơ bản sau:

- Chuyển động tịnh tiến theo hướng x, y, x trong không gian Đề Cac,thông thường tạo nên các hình khối, các chuyển động này thường kýhiệu là T (Translation) hoặc P (Prismatic)

- Chuyển động quay quanh các trục x, y, x ký hiệu là R (Rotation).Tuỳ thuộc vào số khâu và sự tổ hợp các chuyển động mà tay máy có cáckết cấu khác nhau với vùng làm việc khác nhau Các kết cấu thường gặp củarobot là robot kiểu toạ độ Đề Các, toạ độ trụ, toạ độ cầu, robot kiểu SCARA,

hệ toạ độ góc,…

Robot kiểu toạ độ Đề Các: là tay máy có 3 chuyển động cơ bản tịnh tiến

theo phương của các trục hệ toạ độ gốc (cấu hình T.T.T) Trường công tác códạng khối chữ nhật Do kết cấu đơn giản, loại tay máy này có độ cứng vữngcao, độ chính xác cơ khí dễ đảm bảo, vì vậy nó thường dùng để vận chuyểnphôi liệu, lắp ráp, hàn trong mặt phẳng,…

Hình 2.2 – Robot kiểu toạ đệ Đề Các

Robot kiểu toạ độ trụ: vùng làm việc của robot có dạng hình trụ rỗng.

Thông thường khớp thứ nhất chuyển động quay Ví dụ, robot có 3 bậc tự do,cấu hình R.T.T như hình 2.3 Có nhiều robot kiểu toạ độ trụ như: robotVersatran của hãng AMF

Hình 2.3 – Robot kiểu toạ độ trụ

Robot kiểu toạ độ cầu: vùng làm việc của robot có dạng hình cầu,

thường độ cứng vững của robot loại này thấp hơn so với hai loại trên Hình2.4 cho ta thấy ví dụ về robot 3 bậc tự do, cấu hình R.R.R và R.R.T làm việctheo kiểu toạ độ cầu

Hình 2.4 – Robot kiểu toạ độ cầu

Robot kiểu toạ độ góc (Hệ toạ độ phỏng sinh): đây là kiểu robot được

dùng nhiều Ba chuyển động đầu tiên là các chuyển động quay, trục quay thứnhất vuông góc với hai trục kia Các chuyển động định hướng khác cũng làcác chuyển động quay Vùng làm việc của tay máy này gần giống một phầnkhối cầu Tất cả các khâu đều nằm trong mặt phẳng thẳng đứng nên các tínhtoán cơ bản là bài toán phẳng Ưu điểm nổi bật của các loại robot hoạt độngtheo hệ toạ độ góc là gọn nhẹ, tức là có vùng làm việc tương đối lớn so vớikích cở của bản thân robot, độ linh hoạt cao,…Các robot hoạt động theo toạ

độ góc như: robot PUMA của hãng Unimation – Nokia (Mỹ - Phần Lan),

IRb-6, IRb-60 (Thuỵ Điển), Toshia (Nhật),…Hình 2.5 là một ví dụ về robot kiểutoạ độ góc có cấu hình RRR.RRR

Hình 2.5 – Robot hoạt động theo hệ toạ độ góc

Robot kiểu SCARA: robot SCARA ra đời vào năm 1979 tại trường đại

học Yamanashi (Nhật Bản) là một kiểu robot mới nhằm đáp ứng sự đa dạngcủa các quá trình sản xuất Tên gọi SCARA là viết tắt của “Selective

Compliant Articulated Robot Arm”: Tay máy mềm dẻo tuỳ ý Loại robot nàythường dùng trong công nghiệp lắp ráp nên SCARA đôi khi được giải thích là

từ viết tắt của “Selective Compliant Assembly Robot Arm” Ba khớp đầu tiêncủa kiểu robot này có cấu hính R.R.T, các trục khớp đều theo phương thẳngđứng Sơ đồ của robot SCARA như hình 2.6

Hình 2.6 – Robot kiểu SCARA

3.2 Vùng làm việc:

Trường công tác (hay vùng làm việc, không gian công tác) của robot làtoàn bộ thể tích được quét bởi khâu chấp hành cuối khi robot thực hiện tất cảcác chuyển động có thể Trường công tác bị ràng buộc bởi các thông số hìnhhọc của robot cũng như các ràng buộc cơ học của các khớp; ví dụ, một khớpquay có chuyển động nhỏ hơn một góc 3600 Người ta thường dùng hai hìnhchiếu để mô tả trường công tác của một robot (hình 2.7)

Hình 2.7 - Biểu diễn trường công tác của robot

Không gian làm việc của một tay máy hay robot rất đa dạng phụ thuộcvào cấu tạo của chúng Dạng hình học phức tạp nhất là không gian làm việccủa robot liên kết với nhau bằng các khớp bản lề có các trục quay không songsong với nhau; trong trường hợp này, không gian làm việc của robot sẽ làphần không gian được giới hạn bởi nhiều mặt cầu giao nhau (xem hình 2.11).Điều cần quan tâm ở đây đối với người thiết kế hoặc người khai thác sử dụng

là phải biết các giới hạn hay đường biên của vùng không gian làm việc để bốtrí một cách hợp lý vị trí của tay máy hoặc robot với các thiết bị phối hợp thaotác khác trong hệ thống Những phân tích tiếp theo đây sẽ cho thấy rằng nếukhông bố trí một cách hợp lý thì những giới hạn về mặt cấu tạo sẽ làm chokhâu tác động cuối của tay máy không thể phát huy hết tác dụng vốn có của

nó

Một điều dễ nhận thấy nhất đối với mọi tay máy là khâu tác động cuốichỉ có thể tiếp cận với đối tượng thao tác nằm ở các vị trí biên của không gianhoạt động theo một hướng duy nhất Trong khi đó, nếu đối tượng thao tácnằm bên trong vùng không gian hoạt động của tay máy và càng gần vùngtrung tâm của vùng không gian này bao nhiêu, thì tay máy có thể tiếp cận đếnđối tượng ở nhiều hướng khác nhau bấy nhiêu Trong trường hợp tay máy cóthể tiếp cận với đối tượng thao tác ở nhiều hướng, ta có khái niệm không gianlàm việc có độ dự phòng cao; hiểu một cách khác, trong trường hợp nói trên,nhờ số bậc chuyển động vốn có nhiều lời giải về vị trí và hướng để tiếp cậnđến đối tượng thao tác

4 Phân loại robot công nghiệp:

Mục tiệu: trình bày cho người học hiểu rõ các phương pháp phân loại robot, các loại robot khác nhau.

4.1 Phân loại theo kết cấu:

Theo kết cấu của tay máy người ta phân thành robot kiểu toạ độ Đề Các,kiểu toạ độ trục, kiểu toạ độ cầu, kiểu toạ độ góc, robot kiểu SCARA

4.2 Phân loại theo hệ thống truyền động:

Dựa vào hệ thống truyền động người ta phân loại robot công nghiệp theocác dạng như sau:

 Hệ truyền động điện: Thường dùng các động cơ điện một chiều hoặccác động cơ bước Loại truyền động này dễ điều khiển, kết cấu gọn

 Hệ truyền động thuỷ lực: có thể đạt được công suất cao, đáp ứngnhững điều kiện làm việc nặng Tuy nhiên, hệ thống thuỷ lực thường

có kết cấu cồng kềnh, tồn tại độ phí tuyến lớn khó xử lý khi điềukhiển

 Hệ truyền động khí nén: có kết cấu gọn nhẹ hơn do không cần dẫnngược nhưng lại phải gắn liền với trung tâm tạo ra khí nén Hệ nàylàm việc với công suất trung bình và nhỏ, kém chính xác, thường chỉthích hợp với các robot hoạt động theo chương trình định sẵn với cácthao tác đơn giản như “nhất lên – đặt xuống”

4.3 Phân loại theo thế hệ:

Từ trước đến nay, lịch sử phát triển của robot công nghiệp đã có các giaiđoạn phát triển cụ thể tùy thuộc vào sự phát triển của khoa học công nghệ.Phân loại theo thế hệ cũng chính là sự phân loại theo sự phát triển của khoahọc và công nghệ

4.3.1 Robot thế hệ thứ nhất:

Bao gồm các dạng robot hoạt động lặp lại theo một chu trình không thayđổi (playback robots), theo chương trình định trước Chương trình ở đây cũng

có hai dạng; chương trình “cứng” không thay đổi được như điều khiển bằng

hệ thống cam và điều khiển với chương trình có thể thay đổi theo yêu cầucông nghệ của môi trường sử dụng nhờ các panel điều khiển hoặc máy tính

xử lý phù hợp Nói cách khác, đây cũng là robot với điều khiển theo chươngtrình nhưng có thể tự điều chỉnh hoạt động thích ứng với những thay đổi của

môi trường thao tác Dạng robot với trình độ điều khiển này còn được gọi làrobot được điều khiển thích nghi cấp thấp

Robot thế hệ này bao gồm các robot sử dụng cảm biến trong điều khiển(sensor - controlled robots) cho phép tạo được những vòng điều khiển kínkiểu servo

Đặc điểm:

• Điều khiển vòng kín các chuyển động của tay máy

• Có thể tự ra quyết định lựa chọn chương trình đáp ứng dựa trên tín hiệuphản hồi từ cảm biến nhờ các chương trình đã được cài đặt từ trước

• Hoạt động của robot có thể lập trình được nhờ các công cụ như bànphím, pa-nen điều khiển

4.3.3 Robot thế hệ thứ 3:

Đây là dạng phát triển cao nhất của robot tự cảm nhận Các robot ở đâyđược trang bị những thuật toán xử lý các phản xạ logic thích nghi theo nhữngthông tin và tác động của môi trường lên chúng; nhờ đó robot tự biết phải làm

gì để hoàn thành được công việc đã được đặt ra cho chúng Hiện nay cũng đã

có nhiều công bố về những thành tựu trong lĩnh vực điều khiển này trong cácphòng thí nghiệm và được đưa ra thị trường dưới dạng những robot giải trí cóhình dạng của các động vật máy

Robot thế hệ này bao gồm các robot được trang bị hệ thống thu nhậnhình ảnh trong điều khiển (Vision - controlled robots) cho phép nhìn thấy vànhận dạng các đối tượng thao tác

Đặc điểm:

• Có những đặc điểm như loại trên và điều khiển hoạt động trên cơ sở xử

lý thông tin thu nhận được từ hệ thống thu nhận hình ảnh (Vision systems Camera)

-• Có khả năng nhận dạng ở mức độ thấp như phân biệt các đối tượng cóhình dạng và kích thước khá khác biệt nhau

4.3.4 Robot thế hệ thứ tư:

Bao gồm các robot sử dụng các thuật toán và cơ chế điều khiển thíchnghi

(adaptively controlled robot) được trang bị bước đầu khả năng lựa chọn cácđáp ứng tuân theo một mô hình tính toán xác định trước nhằm tạo ra nhữngứng xử phù hợp với điều kiện của môi trường thao tác

Đặc điểm:

• Có những đặc điểm tương tự như thế hệ thứ hai và thứ ba, có khả năng

tự động lựa chọn chương trình hoạt động và lập trình lại cho các hoạt độngdựa trên các tín hiệu thu nhận được từ cảm biến

• Bộ điều khiển phải có bộ nhớ tương đối lớn để giải các bài toán tối ưuvới điều kiện biên không được xác định trước Kết quả của bài toán sẽ là mộttập hợp các tín hiệu điều khiển các đáp ứng của robot

• Robot được trang bị mạng Neuron có khả năng tự học

• Robot được trang bị các thuật toán dạng Neuron Fuzzy/Fuzzy Logic để

tự suy nghĩ và ra quyết định cho các ứng xử tương thích với những tín hiệunhận được từ môi trường theo những thuật toán tối ưu một hay nhiều mục tiêuđồng thời

4.4 Phân loại theo ứng dụng:

Dựa vào ứng dụng của robot trong sản xuất người ta phân chia robotcông nghiệp thành những loại robot sau: robot sơn, robot hàn, robot lắp ráp,…

Ví dụ điển hình robot hàn:

Robot hàn là robot công nghiệp sử dụng chủ yếu cho nguyên công hàntrong các dây chuyền sản xuất cơ khí

Hình 2.8 - Robot hàn migNhững lợi ích khi sử dụng robot hàn

– Có độ chính xác và năng suất cao, nâng cao độ tin cậy của mối hàn Mộtkhi được lập trình hợp lý, các robot sẽ tạo ra những mối hàn y như nhau trêncác vật hàn cùng kích thước và quy cách

– Chuyển động của mỏ hàn được tự động hóa sẽ giảm nguy cơ mắc lỗitrong thao tác, do vậy giảm phế phẩm và khối lượng công việc phải làm lại.Robot không những làm việc nhanh hơn mà còn có thể hoạt động liên tục suốtngày đêm, hiệu quả hơn nhiều so với một thiết bị hàn tay

– Quá trình hàn được tự động hóa giải phóng người công nhân khỏi nhữngtác hại khi hàn do tiếp xúc với bức xạ hồ quang, vẩy hàn nóng chảy, khí độc.– Tốc độ: một robot có thể hàn nhanh hơn so với một con người, vì đènhàn luôn nằm theo hướng tối ưu và di chuyển càng nhanh càng tốt Ngoài ra,chu kỳ hàn của robot luôn giữ nguyên Điều này giúp quá trình hàn dễ dànghơn và hiệu suất hàn dễ tính toán hơn, nhờ vậy khách hàng có thể tưởng vàoviệc nhận được sản phẩm đúng theo thời gian đã hứa

– Thời gian xử lý được tiết kiệm theo một cách khác Do mối hàn robotnói chung là sạch hơn so với mối hàn của người, nên ít phải thay thế và dọndẹp hơn Điều này tiết kiệm thêm thời gian trong các thao tác đầu ra

– Chất lượng: Chuyển động nhất quán cũng có nghĩa là chất lượng nhấtquán Với đèn hàn và các mảnh ghép ở cùng vị trí và di chuyển với cùng tốc

độ, chúng sẽ được hàn giống nhau Nguy cơ biến dạng không xuất hiện, và dorobot không biết mệt mỏi là gì, nên sản phẩm hàn sẽ giống nhau từ đầu tới

cuối Đặc biệt, với các bộ phận đặc biệt quan trọng, tự động hóa mang lại chokhách hàng sự tin tưởng vào sự toàn vẹn của mỗi mối hàn.

– Phế liệu: Chất lượng nhất quán nghĩa là không có sản phẩm hàn nào bịloại bỏ do mối hàn không tốt Điều này đặc biệt quan trọng trong các côngviệc giá trị cao, nơi không có chỗ trong ngân sách cho sửa chữa hay bổ sung

Nó cũng tăng mức độ đảm bảo cho người mua khi không phải lo lắng về kỹnăng hay kinh nghiệm của thợ hàn

– Chất thải: Ngoài các bộ phận phế liệu, các chất tiêu thụ cũng là nguồnchất thải trong hàn Do hàn robot nhanh hơn, nên việc sử dụng chất nóngchảy, khí hàn, kim loại độn sẽ được giảm thiểu Điều này thực sự có ý nghĩakhi hàn số lượng lớn trong suốt một khoảng thời gian dài

– Giảm chi phí: Hàn robot rất hiệu quả, đặc biệt là đối với quá trình sảnxuất dài hơi với việc lập trình thời gian phân bổ theo lượng lớn các mảnhghép Một tế bào hàn tự động hiện đại thậm chí có thể chạy mà không cầngiám sát suốt giờ nghỉ giải lao, ban đêm và những ngày cuối tuần, giảm chiphí hơn nữa bằng cách tăng hiệu suất

5 Giới thiệu các robot công nghiệp

5.1 Robot ABB IRB 120

Hình 2.9 - Robot ABB IRB 120

Bộ điều khiển: IRC5 Compact / IRC5 Tủ đơn

Cung cấp tín hiệu tích hợp: 10 tín hiệu trên cổ tay

Cung cấp khí tích hợp: 4 không khí trên cổ tay (5 bar) * 4 với cổ tay dọcHiệu suất (theo ISO 9283)

1 chu kỳ

25 x 300 x 25 mm: 0,58 giây

25 x 300 x 25: 0,92 giây với định hướng lại trục 6 180°

Thời gian tăng tốc 0-1 m/s: 0,07s

Hình 2.10 – Không gian thao tác của Robot ABB IRB120

Robot ABB IRB 120 là dòng Robot 6 trục của ABB phù hợp với môhình sản xuất nhỏ và linh hoạt Đây là phiên bản thứ 4 của công nghệ RobotABB được sử dụng trong các ứng dụng lắp ráp và xử lý vật liệu với đặc điểm:tốc độ vượt trội, độ chính xác cao, nhỏ gọn

+ Thiết kế nhỏ và gọn: Với trọn lượng chỉ 25kg, Robot ABB IRB 120 cóthể được lắp đặt ở những không gian nhỏ

+ Robot có ứng dụng đa dạngABB IRB120 được ứng dụng trong nhiềungành công nghiệp bao gồm: điện - điện tử, thực phẩm, đồ uống, y tế, dượcphẩm…

+ Loại Robot 6 trục này có khả năng tải lên tới 3kg (4kg khi cổ tay cúixuống) và tầm với 580 mm

+ Phạm vi làm việc tối ưu: IRB 120 có khả năng xoay tròn rất gọn, dođược hỗ trợ bởi cấu trúc hệ thống Robot không có khủyu ống ở trục thứ 2.Điều này đảm bảo robot có thể được lắp đặt cạnh các thiết bị khác

5.2 Robot ED 7271.

Hình 2.11 Mô hình robot ED 7271

Robot ED 7271 được sản xuất tại Hàn Quốc, là loại robot thông minh và

có nhiều ứng dụng trong giảng dạy Bao gồm:

- 10 loại cảm biến, 3 loại mô đun truyền động và 4 mô đun ứng dụng cần

thiết cho robot thông minh

- Hệ thống cấu trúc dễ nắm bắt dựa trên trí tuệ nhân tạo của robot

- Các ví dụ phong phú từ trình độ thấp đến cao

- Dễ lắp đặt mô đun bởi thiết bị kẹp

- Biểu hiện trực quan, đồ họa của mỗi kết quả của cảm biến - Giao diện

USB tốc độ cao(480Mbps)

5.3 Robot ED 7270

Hình 2.12 - Robot ED 7270

Đặc tính

Hiểu sâu về robot thông minh và từng bước thực hành

Các ứng dụng thay đổi thông qua các chức năng của ZigBee và bộ đọc RFID Nhận dạng vị trí và hướng di chuyển của robot

Nội dung đào tạo có thể thay đổi thông qua ngôn ngữ đối thoại (chương trình)

Xử lý hình ảnh bằng camera USB Fan/Tilt

Thiết kế thân thiện và có thể tương tác với người

Thiết bị lý tưởng cho thực hành mạng nội bộ

Các thí nghiệm an ninh nội bộ sử dụng chức năng an ninh tự động

Điều khiển robot API sử dụng ngôn ngữ lập trình Visual C++ và các chức năng điều khiển của Visual Basic Scripter (VBS)

Pin Lithium Ion – thu nhỏ kích thước và tăng thời gian sử dụng Phụ kiện

theo kèm gồm:

Nguồn cung cấp DC (Gồm cả cáp để nạp điện)

Hộp đựng Robot (chất liệu nhôm)

CD phần mềm theo lưu đồ thuật toán

Điểm truy cập Wireless

CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1: Phân loại robot công nghiệp?

Câu 2: Trình bày cấu tạo chung của robot công nghiệp?

Câu 3: Trình bày cấu tạo robot ED 7270 và ED 7271?

Câu 4: Trình bày cấu tạo robot ABB 120?

Câu 5: Tính số bậc tự do của robot ABB IRB120 tại xưởng thực hành theo

công thức đã học?

BÀI 3: CÁC CHUYỂN ĐỘNG CƠ BẢN CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP

Mã bài: MĐ19 – 03 Giới thiệu:

Để có thể điều khiển robot chuyển động thì người học cần nắm rõ kiếnthức về chuyển động cơ bản của robot, các kết cấu điển hình của robot côngnghiệp

- Rèn luyện tính tỉ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp

Phương pháp giảng dạy và học tập bài 3

- Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực

(diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề, thao tác mẫu, uốn nắn và sửa sai tại chỗ cho người học); yêu cầu người học nhớ các chuyển động

cơ bản của robot, phương pháp điều khiển và các bước quy trình thực hiện.

- Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học, thực

hiện thao tác theo hướng dẫn.

Điều kiện thực hiện bài học

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Xưởng lập trình Robot CN

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác, mô

hình thực hành robot công nghiệp

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình,

tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan

- Các điều kiện khác: Không có

Kiểm tra và đánh giá bài học