Giáo trình Robot công nghiệp cung cấp cho người học những kiến thức như: Giới thiệu chung về Robot công nghiệp; Cấu trúc và phân loại Robot công nghiệp; Các chuyển động cơ bản của Robot công nghiệp; Phương trình động học và động lực học của Robot; Lập trình ứng dụng Robot trên phần mềm.
Sơ lược quá trình phát triển của robot công nghiệp (IR: Industrial Robot): 8 2 Các khái niệm và định nghĩa về robot công nghiệp
2 Các khái niệm và định nghĩa
Ứng dụng của robot công nghiệp
Nội dung nghiên cứu và phát triển robot công nghiệp
Tiếp cận và ứng dụng robot công nghiệp ở Việt Nam
2 Bài 2: Cấu trúc và phân loại rôbốt công nghiệp
1 Các bộ phận cấu thành robot công nghiệp
2 Bậc tự do và các toạ độ suy rộng
3 Hệ toạ độ và vùng làm việc
4 Chỉ tiêu đánh giá và các tham số kỹ thuật
5 Phân loại robot công nghiệp
6 Giới thiệu các robot công nghiệp
3 Bài 3: Các chuyển động cơ bản của robot công nghiệp
1 Các khái niệm ban đầu
2 Các chuyển động cơ bản
3 Một số kết cấu điển hình
4 Điều khiển mô hình robot
4.1 Điều khiển xoay theo các khớp
4.2 Điều khiển xoay theo dụng cụ làm việc
4 Bài 4: Phương trình động học và động lực học của robot
1 Phương trình động học thuận
2 Phương trình động học nghịch
3 Giải hệ phương trình động học của robot
5 Mô phỏng trên máy tính
5 Bài 5: Lập trình ứng dụng robot trên phần mềm
1 Giới thiệu phần mềm Robot
2 Giao diện và chức năng các thanh công cụ
3 Các thao tác cơ bản với chuột
5 Lập trình trên máy tính
5.1 Cài đặt phần mềm trên máy tính
5.2 Tạo chương trình mới với hệ thống robot có sẵn
5.3 Thao tác di chuyển robot trên phần mềm sử dụng chuột và bàn phím
5.4 Tạo dụng cụ mới từ bản vẽ kỹ thuật
5.5 Lập trình điều khiển robot xoay gắp vật liệu bằng dụng cụ 1
5.6 Lập trình điều khiển robot xoay gắp vật liệu bằng dụng cụ 2
5.7 Lập trình điều khiển robot xoay gắp vật liệu bằng dụng cụ 3
BÀI 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ROBOTCÔNG NGHIỆP
Trước khi bắt đầu học về robot công nghiệp, người học cần hiểu rõ các khái niệm cơ bản về robot và robot công nghiệp, cũng như lịch sử phát triển, phân loại và ứng dụng của chúng.
- Trình bày được quá trình phát triển, các khái niệm và định nghĩa về robot công nghiệp
- Trình bày được ứng dụng và xu hướng phát triển của Robot công nghiệp trong tương lai
- Rèn luyện tính tư duy, tác phong công nghiệp
1 Sơ lược quá trình phát triển của robot công nghiệp (IR: Industrial
Thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng Sec (Czech) “Robota” có nghĩa là công việc tạp dịch trong vở kịch Rossum’s Universal Robots của Karel Capek, vào năm
Vào đầu thập kỷ 60, công ty AMF (American Machine Foundry Company) của Mỹ đã giới thiệu một loại máy tự động vạn năng mang tên “Người máy công nghiệp”.
9 nghiệp” (Industrial Robot) Cũng trong khoản thời gian này ở Mỹ xuất hiện loại robot Unimate-1990 được dùng đầu tiên trong kỹ nghệ ô tô
Sau Mỹ, nhiều quốc gia khác cũng bắt đầu sản xuất robot công nghiệp, bao gồm Anh vào năm 1967, Thụy Điển và Nhật Bản vào năm 1968 theo bản quyền của Mỹ, tiếp theo là Cộng Hòa Liên Bang Đức vào năm 1971, Pháp vào năm 1972 và Italia vào năm 1973.
Bảng 1.1 Thống kê sản lượng sản xuất robot của các nước
Nước sản xuất Năm 1990 Năm 1994 Năm 1998
2 Các khái niệm và định nghĩa về robot công nghiệp:
Robot có rất nhiều định nghĩa khác nhau theo các tiêu chuẩn khác nhau như:
Theo tiêu chuẩn AFNOR của Pháp: Robot là một cơ cấu chuyển đổi tự động có thể chương trình hoá, lập lại
Dưới đây là 10 chương trình được tổng hợp, cho phép định vị và di chuyển các đối tượng vật chất như chi tiết, dao cụ, và gá lắp Những chương trình này được lập trình để thực hiện các hành trình thay đổi, nhằm đáp ứng các nhiệm vụ công nghệ đa dạng.
Robot là thiết bị đa trục, có khả năng thực hiện các chuyển động được lập trình và kết hợp chúng trong các khoảng cách tuyến tính hoặc phi tuyến Chúng được điều khiển bởi các bộ phận hợp nhất, có khả năng học và ghi nhớ các chương trình Ngoài ra, robot còn được trang bị công cụ hoặc công nghệ khác để thực hiện các nhiệm vụ sản xuất, cả trực tiếp lẫn gián tiếp.
Hình 1.3: Robot hình dáng người Theo tiêu chuẩn GHOST 1980:
Robot là thiết bị tự động kết nối giữa tay máy và hệ thống điều khiển lập trình, thực hiện các quy trình công nghệ một cách chủ động Chúng có khả năng thay thế một số chức năng tương tự của con người.
Robot công nghiệp là một lĩnh vực riêng của robot, nó có đặc trưng riêng như sau:
Thiết bị vạn năng này được tự động hóa theo chương trình và có khả năng lập trình lại, giúp linh hoạt thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau một cách khéo léo.
- Được ứng dụng trong những trường hợp mang tính công nghiệp đặc trưng như vận chuyển và xếp dỡ nguyên vật liệu, lắp ráp, đo lường
Do có hai đặc trưng trên nên robot công nghiệp có thể định nghĩa như sau: Theo Viện nghiên cứu robot của Mĩ đề xuất:
Robot công nghiệp là thiết bị tay máy đa năng, hoạt động dựa trên chương trình có thể được lập trình lại, nhằm nâng cao hiệu quả thực hiện các nhiệm vụ trong ngành công nghiệp Chúng có khả năng vận chuyển nguyên vật liệu, chi tiết, dụng cụ và các thiết bị chuyên dụng khác.
Hình 1.4 Tay máy robot công nghiệp
Hay theo định nghĩa GHOST 25686 – 85 như sau:
RBCN là một thiết bị tay máy có thể được cố định hoặc di động, bao gồm các thiết bị thừa hành với nhiều bậc tự do hoạt động Nó được điều khiển theo chương trình và có khả năng tái lập trình để thực hiện các chức năng vận động và điều khiển trong quy trình sản xuất.
Trong môn học này chỉ đi sâu nghiên cứu về robot công nghiệp trên các khía cạnh phân tích lựa chọn sử dụng, khai thác
Bảng 1.2 Tỉ lệ sản xuất robot công nghiệp trong các ngành công nghiệp
Phục vụ máy NC và hệ thống TĐLH Đúc
3 Ứng dụng của robot công nghiệp:
Mục tiêu ứng dụng robot công nghiệp là nâng cao năng suất dây chuyền công nghệ, giảm chi phí, cải thiện chất lượng sản phẩm và tăng cường khả năng cạnh tranh, đồng thời cải thiện điều kiện lao động Robot có ưu điểm làm việc liên tục, không mệt mỏi và có khả năng hoạt động trong môi trường độc hại, nhiệt độ cao.
Hình 1.5 Robot công nghiệp trong nhà máy
Ngày nay, đã xuất hiện nhiều dây chuyền sản xuất tự động gồm các máy
CNC với robot công nghiệp, các dây chuyền đó đạt mức độ tự động hoá và mức độ linh hoạt cao,…
Kỹ thuật robot không chỉ được áp dụng trong các phân xưởng và nhà máy mà còn đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác như khai thác thềm lục địa và đại dương, y học, quốc phòng, chinh phục vũ trụ và công nghiệp nguyên tử.
Hình 1.6 Robot trong lĩnh vực y tế
Robot công nghiệp được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ vào những ưu điểm vượt trội của chúng Tuy nhiên, do thiếu tính linh hoạt như con người, việc giám sát từ phía con người vẫn là điều cần thiết.
4 Nội dung nghiên cứu và phát triển robot công nghiệp:
4.1 Nhận xét về quá trình phát triển:
Trong giai đoạn đầu phát triển, việc tạo ra robot với nhiều bậc tự do và cảm biến đa dạng được chú trọng, nhằm thực hiện các công việc phức tạp và thay thế con người trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Khi xác định được các địa chỉ ứng dụng trong công nghiệp, việc đơn giản hóa kết cấu để nâng cao độ chính xác định vị và giảm chi phí đầu tư trở thành yêu cầu thiết yếu trong môi trường cạnh tranh Để mở rộng ứng dụng của robot công nghiệp trong việc thay thế lao động cho nhiều loại công việc, xu hướng tăng cường khả năng nhận biết và xử lý tín hiệu từ môi trường làm việc ngày càng trở nên rõ ràng Điều này bao gồm việc ứng dụng các thành tựu khoa học và tiến bộ kỹ thuật như laser, hồng ngoại và xử lý ảnh vào robot công nghiệp.
Hình 1.7 Ứng dụng cảm biến vào robot hiện đại
Cùng với các xu hướng hiện đại, robot công nghiệp đang ngày càng được cải tiến để nâng cao khả năng xử lý công việc, hướng tới việc trở thành những robot thông minh hơn thông qua việc áp dụng các nghiên cứu về hệ điều khiển nơ-ron và trí tuệ nhân tạo.
4.2 Cơ-Tin-Điện tử và Robot công nghiệp:
Các bộ phận cấu thành robot công nghiệp
2 Bậc tự do và các toạ độ suy rộng
3 Hệ toạ độ và vùng làm việc
4 Chỉ tiêu đánh giá và các tham số kỹ thuật
5 Phân loại robot công nghiệp
6 Giới thiệu các robot công nghiệp
3 Bài 3: Các chuyển động cơ bản của robot công nghiệp
1 Các khái niệm ban đầu
2 Các chuyển động cơ bản
3 Một số kết cấu điển hình
4 Điều khiển mô hình robot
4.1 Điều khiển xoay theo các khớp
4.2 Điều khiển xoay theo dụng cụ làm việc
4 Bài 4: Phương trình động học và động lực học của robot
1 Phương trình động học thuận
2 Phương trình động học nghịch
3 Giải hệ phương trình động học của robot
5 Mô phỏng trên máy tính
5 Bài 5: Lập trình ứng dụng robot trên phần mềm
1 Giới thiệu phần mềm Robot
2 Giao diện và chức năng các thanh công cụ
3 Các thao tác cơ bản với chuột
5 Lập trình trên máy tính
5.1 Cài đặt phần mềm trên máy tính
5.2 Tạo chương trình mới với hệ thống robot có sẵn
5.3 Thao tác di chuyển robot trên phần mềm sử dụng chuột và bàn phím
5.4 Tạo dụng cụ mới từ bản vẽ kỹ thuật
5.5 Lập trình điều khiển robot xoay gắp vật liệu bằng dụng cụ 1
5.6 Lập trình điều khiển robot xoay gắp vật liệu bằng dụng cụ 2
5.7 Lập trình điều khiển robot xoay gắp vật liệu bằng dụng cụ 3
BÀI 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ROBOTCÔNG NGHIỆP
Trước khi tìm hiểu và học về robot công nghiệp, người học cần hiểu rõ các khái niệm liên quan đến robot, lịch sử phát triển của robot công nghiệp, cũng như các loại và ứng dụng của chúng.
- Trình bày được quá trình phát triển, các khái niệm và định nghĩa về robot công nghiệp
- Trình bày được ứng dụng và xu hướng phát triển của Robot công nghiệp trong tương lai
- Rèn luyện tính tư duy, tác phong công nghiệp
1 Sơ lược quá trình phát triển của robot công nghiệp (IR: Industrial
Thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng Sec (Czech) “Robota” có nghĩa là công việc tạp dịch trong vở kịch Rossum’s Universal Robots của Karel Capek, vào năm
Vào đầu thập kỷ 60, công ty AMF (American Machine Foundry Company) của Mỹ đã giới thiệu một loại máy tự động đa năng, được gọi là "Người máy công nghiệp".
9 nghiệp” (Industrial Robot) Cũng trong khoản thời gian này ở Mỹ xuất hiện loại robot Unimate-1990 được dùng đầu tiên trong kỹ nghệ ô tô
Sau Mỹ, nhiều quốc gia khác đã bắt đầu sản xuất robot công nghiệp, bao gồm Anh vào năm 1967, Thụy Điển và Nhật Bản vào năm 1968 theo bản quyền của Mỹ, tiếp theo là Cộng Hòa Liên Bang Đức vào năm 1971, Pháp vào năm 1972, và Italia vào năm 1973.
Bảng 1.1 Thống kê sản lượng sản xuất robot của các nước
Nước sản xuất Năm 1990 Năm 1994 Năm 1998
2 Các khái niệm và định nghĩa về robot công nghiệp:
Robot có rất nhiều định nghĩa khác nhau theo các tiêu chuẩn khác nhau như:
Theo tiêu chuẩn AFNOR của Pháp: Robot là một cơ cấu chuyển đổi tự động có thể chương trình hoá, lập lại
Có 10 chương trình được thiết lập trên các trục tọa độ, cho phép định vị và di chuyển các đối tượng vật chất như chi tiết, dao cụ và gá lắp Những chương trình này được lập trình để thực hiện các hành trình thay đổi, phục vụ cho nhiều nhiệm vụ công nghệ khác nhau.
Robot là thiết bị đa trục có khả năng thực hiện các chuyển động được lập trình và kết hợp chúng trong các khoảng cách tuyến tính hoặc phi tuyến Chúng được điều khiển bởi các bộ phận tích hợp, có khả năng học hỏi và ghi nhớ chương trình Ngoài ra, robot còn được trang bị công cụ hoặc công nghệ khác để thực hiện các nhiệm vụ sản xuất, cả trực tiếp lẫn gián tiếp.
Hình 1.3: Robot hình dáng người Theo tiêu chuẩn GHOST 1980:
Robot là thiết bị tự động kết hợp giữa tay máy và bộ điều khiển lập trình, thực hiện chu trình công nghệ một cách chủ động Chúng có khả năng thay thế các chức năng tương tự của con người trong nhiều lĩnh vực.
Robot công nghiệp là một lĩnh vực riêng của robot, nó có đặc trưng riêng như sau:
Thiết bị vạn năng này được tự động hóa theo chương trình và có khả năng lập trình lại, cho phép nó linh hoạt thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau một cách khéo léo.
- Được ứng dụng trong những trường hợp mang tính công nghiệp đặc trưng như vận chuyển và xếp dỡ nguyên vật liệu, lắp ráp, đo lường
Do có hai đặc trưng trên nên robot công nghiệp có thể định nghĩa như sau: Theo Viện nghiên cứu robot của Mĩ đề xuất:
Robot công nghiệp là thiết bị tay máy đa năng, có khả năng hoạt động theo chương trình lập trình và có thể được điều chỉnh để nâng cao hiệu quả thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau trong ngành công nghiệp, bao gồm việc vận chuyển nguyên vật liệu, linh kiện, dụng cụ và các thiết bị chuyên dụng khác.
Hình 1.4 Tay máy robot công nghiệp
Hay theo định nghĩa GHOST 25686 – 85 như sau:
RBCN là một loại tay máy có thể được lắp cố định hoặc di động, bao gồm thiết bị thừa hành với nhiều bậc tự do hoạt động Nó đi kèm với hệ thống điều khiển theo chương trình, cho phép tái lập trình để thực hiện các chức năng vận động và điều khiển trong quá trình sản xuất.
Trong môn học này chỉ đi sâu nghiên cứu về robot công nghiệp trên các khía cạnh phân tích lựa chọn sử dụng, khai thác
Bảng 1.2 Tỉ lệ sản xuất robot công nghiệp trong các ngành công nghiệp
Phục vụ máy NC và hệ thống TĐLH Đúc
3 Ứng dụng của robot công nghiệp:
Mục tiêu chính của việc ứng dụng robot công nghiệp là nâng cao năng suất dây chuyền công nghệ, giảm chi phí sản xuất và cải thiện chất lượng sản phẩm, từ đó tăng cường khả năng cạnh tranh Robot có ưu điểm làm việc liên tục mà không mệt mỏi, có thể hoạt động trong các môi trường khắc nghiệt như phóng xạ độc hại và nhiệt độ cao, đồng thời cải thiện điều kiện lao động cho con người.
Hình 1.5 Robot công nghiệp trong nhà máy
Ngày nay, đã xuất hiện nhiều dây chuyền sản xuất tự động gồm các máy
CNC với robot công nghiệp, các dây chuyền đó đạt mức độ tự động hoá và mức độ linh hoạt cao,…
Kỹ thuật robot không chỉ được ứng dụng trong các phân xưởng và nhà máy, mà còn trong nhiều lĩnh vực quan trọng khác như khai thác thềm lục địa và đại dương, y học, quốc phòng, chinh phục vũ trụ và công nghiệp nguyên tử.
Hình 1.6 Robot trong lĩnh vực y tế
Robot công nghiệp được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ vào những ưu điểm vượt trội của chúng Tuy nhiên, do chưa đạt được sự linh hoạt như con người, việc giám sát từ phía con người vẫn là điều cần thiết.
4 Nội dung nghiên cứu và phát triển robot công nghiệp:
4.1 Nhận xét về quá trình phát triển:
Trong giai đoạn đầu phát triển, việc tạo ra tay máy với nhiều bậc tự do và trang bị cảm biến đa dạng được chú trọng, nhằm thực hiện các công việc phức tạp và chứng tỏ khả năng thay thế con người trong nhiều lĩnh vực.
Khi xác định được các ứng dụng trong công nghiệp, việc đơn giản hóa kết cấu để nâng cao độ chính xác định vị và giảm chi phí đầu tư trở thành yêu cầu thiết yếu trong thị trường cạnh tranh Để mở rộng khả năng ứng dụng của robot công nghiệp thay thế lao động cho nhiều loại công việc, xu hướng tăng cường khả năng nhận biết và xử lý tín hiệu từ môi trường làm việc ngày càng trở nên rõ rệt Điều này bao gồm việc ứng dụng các thành tựu khoa học và công nghệ tiên tiến như laser, hồng ngoại, và xử lý ảnh vào trong robot công nghiệp.
Hình 1.7 Ứng dụng cảm biến vào robot hiện đại
Cùng với các xu hướng hiện đại, robot công nghiệp đang được phát triển để nâng cao khả năng xử lý công việc, trở thành những robot thông minh hơn nhờ vào việc áp dụng các nghiên cứu về hệ điều khiển nơron và trí tuệ nhân tạo.
4.2 Cơ-Tin-Điện tử và Robot công nghiệp:
Bậc tự do và các tọa độ suy rộng
Bậc tự do là số khả năng chuyển động của một cơ cấu, bao gồm chuyển động quay và tịnh tiến Để di chuyển một vật thể trong không gian, cơ cấu cần phải có những bậc tự do nhất định.
Để robot thực hiện 18 hành động, nó cần đạt được một số bậc tự do nhất định Cơ hệ của robot thường là một cấu trúc hở, do đó bậc tự do của robot có thể được tính toán theo một công thức cụ thể.
Trong cơ cấu robot, số bậc tự do (DOF) được xác định bởi số khâu động và loại khớp Đối với các khâu nối bằng khớp quay hoặc tịnh tiến, số bậc tự do tương đương với số khâu động Trong cơ cấu hở, tổng số bậc tự do là tổng của các khớp động Để định vị và định hướng khâu chấp hành cuối trong không gian 3 chiều, robot cần tối thiểu 6 bậc tự do, bao gồm 3 bậc để định vị và 3 bậc để định hướng Một số công việc đơn giản có thể yêu cầu ít hơn 6 bậc tự do, nhưng các robot hàn và sơn thường cần đủ 6 bậc Trong những tình huống yêu cầu sự khéo léo và tối ưu hóa quỹ đạo, robot với số bậc tự do lớn hơn 6 sẽ được sử dụng.
Mỗi robot bao gồm nhiều khâu (links) liên kết qua các khớp (joints), tạo thành một xích động học bắt nguồn từ khâu cơ bản (base) đứng yên Hệ tọa độ gắn với khâu cơ bản được gọi là hệ tọa độ cơ bản (hay hệ tọa độ chuẩn), trong khi các hệ tọa độ trung gian khác gắn với các khâu động được gọi là hệ tọa độ suy rộng.
Với sơ đồ sau có 5 khớp động loại p5, tức có 5 bậc tự do
Trong 5 độ dịch chuyển hay 5 biến khớp (hoặc 5 tọa độ suy rộng, chỉ có khâu
2 là chuyển động tịnh tiến so với khâu 1, còn lại là các dịch chuyển góc của các khớp quay Hình 2.4 Các tọa độ suy rộng của robot
Các hệ tọa độ gắn trên các khâu của robot cần tuân theo quy tắc bàn tay phải Cụ thể, sử dụng tay phải, nắm hai ngón tay út và áp út vào lòng bàn tay, sau đó mở ba ngón tay cái, trỏ và giữa theo ba phương vuông góc nhau Nếu chọn ngón cái làm phương và chiều, sẽ đảm bảo sự chính xác trong việc xác định hướng và vị trí của robot.
19 của trục z, thì ngón trỏ chỉ phương, chiều của trục x và ngón giữa sẽ biểu thị phương, chiều của trục y
Trong robot, hệ tọa độ được ký hiệu bằng chữ O và chỉ số n, với O0 đại diện cho hệ tọa độ cơ bản gắn với khâu cố định Các hệ tọa độ trên các khâu trung gian được ký hiệu lần lượt là O1, O2, , On-1, trong khi hệ tọa độ gắn trên khâu chấp hành cuối được ký hiệu là On Hình 2.5 minh họa quy tắc bàn tay phải.
Chỉ tiêu đánh giá và các tham số kỹ thuật
Giới thiệu các robot công nghiệp
3 Bài 3: Các chuyển động cơ bản của robot công nghiệp
1 Các khái niệm ban đầu
2 Các chuyển động cơ bản
3 Một số kết cấu điển hình
4 Điều khiển mô hình robot
4.1 Điều khiển xoay theo các khớp
4.2 Điều khiển xoay theo dụng cụ làm việc
4 Bài 4: Phương trình động học và động lực học của robot
1 Phương trình động học thuận
2 Phương trình động học nghịch
3 Giải hệ phương trình động học của robot
5 Mô phỏng trên máy tính
5 Bài 5: Lập trình ứng dụng robot trên phần mềm
1 Giới thiệu phần mềm Robot
2 Giao diện và chức năng các thanh công cụ
3 Các thao tác cơ bản với chuột
5 Lập trình trên máy tính
5.1 Cài đặt phần mềm trên máy tính
5.2 Tạo chương trình mới với hệ thống robot có sẵn
5.3 Thao tác di chuyển robot trên phần mềm sử dụng chuột và bàn phím
5.4 Tạo dụng cụ mới từ bản vẽ kỹ thuật
5.5 Lập trình điều khiển robot xoay gắp vật liệu bằng dụng cụ 1
5.6 Lập trình điều khiển robot xoay gắp vật liệu bằng dụng cụ 2
5.7 Lập trình điều khiển robot xoay gắp vật liệu bằng dụng cụ 3
BÀI 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ROBOTCÔNG NGHIỆP
Trước khi bắt đầu nghiên cứu và học tập về robot công nghiệp, người học cần hiểu rõ các khái niệm cơ bản liên quan đến robot, lịch sử phát triển của robot công nghiệp, cũng như phân loại và ứng dụng của chúng.
- Trình bày được quá trình phát triển, các khái niệm và định nghĩa về robot công nghiệp
- Trình bày được ứng dụng và xu hướng phát triển của Robot công nghiệp trong tương lai
- Rèn luyện tính tư duy, tác phong công nghiệp
1 Sơ lược quá trình phát triển của robot công nghiệp (IR: Industrial
Thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng Sec (Czech) “Robota” có nghĩa là công việc tạp dịch trong vở kịch Rossum’s Universal Robots của Karel Capek, vào năm
Vào đầu thập kỷ 60, công ty AMF (American Machine Foundary Company) của Mỹ đã giới thiệu một loại máy tự động vạn năng mang tên “Người máy công nghiệp”, đánh dấu sự ra đời của phiên bản robot đầu tiên.
9 nghiệp” (Industrial Robot) Cũng trong khoản thời gian này ở Mỹ xuất hiện loại robot Unimate-1990 được dùng đầu tiên trong kỹ nghệ ô tô
Sau Mỹ, nhiều quốc gia bắt đầu sản xuất robot công nghiệp, bao gồm Anh vào năm 1967, Thụy Điển và Nhật Bản vào năm 1968 theo bản quyền của Mỹ Tiếp theo, Cộng Hòa Liên Bang Đức gia nhập vào năm 1971, Pháp vào năm 1972, và Italia vào năm 1973.
Bảng 1.1 Thống kê sản lượng sản xuất robot của các nước
Nước sản xuất Năm 1990 Năm 1994 Năm 1998
2 Các khái niệm và định nghĩa về robot công nghiệp:
Robot có rất nhiều định nghĩa khác nhau theo các tiêu chuẩn khác nhau như:
Theo tiêu chuẩn AFNOR của Pháp: Robot là một cơ cấu chuyển đổi tự động có thể chương trình hoá, lập lại
Dưới đây là 10 chương trình tổng hợp được thiết kế trên các trục tọa độ, giúp định vị và di chuyển các đối tượng vật chất như chi tiết, dao cụ và gá lắp Các chương trình này cho phép thực hiện những hành trình đã được lập trình sẵn nhằm hoàn thành các nhiệm vụ công nghệ đa dạng.
Robot là thiết bị đa trục, có khả năng thực hiện các chuyển động được lập trình và kết hợp chúng trong các khoảng cách tuyến tính hoặc phi tuyến Chúng được điều khiển bởi các bộ phận liên kết, có khả năng học hỏi và ghi nhớ các chương trình Ngoài ra, robot còn được trang bị công cụ hoặc công nghệ khác để thực hiện nhiệm vụ sản xuất, cả trực tiếp và gián tiếp.
Hình 1.3: Robot hình dáng người Theo tiêu chuẩn GHOST 1980:
Robot là thiết bị tự động kết nối giữa tay máy và cụm điều khiển lập trình, thực hiện chu trình công nghệ một cách chủ động Chúng có khả năng thay thế các chức năng tương tự của con người, mang lại hiệu quả cao trong sản xuất và tự động hóa.
Robot công nghiệp là một lĩnh vực riêng của robot, nó có đặc trưng riêng như sau:
Thiết bị này là một giải pháp vạn năng, được tự động hóa theo chương trình và có khả năng lập trình lại, giúp linh hoạt thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau một cách khéo léo.
- Được ứng dụng trong những trường hợp mang tính công nghiệp đặc trưng như vận chuyển và xếp dỡ nguyên vật liệu, lắp ráp, đo lường
Do có hai đặc trưng trên nên robot công nghiệp có thể định nghĩa như sau: Theo Viện nghiên cứu robot của Mĩ đề xuất:
Robot công nghiệp là thiết bị tay máy đa năng, hoạt động dựa trên các chương trình có thể được lập trình lại, giúp nâng cao hiệu quả thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau trong ngành công nghiệp, bao gồm vận chuyển nguyên vật liệu, linh kiện, dụng cụ và thiết bị chuyên dụng.
Hình 1.4 Tay máy robot công nghiệp
Hay theo định nghĩa GHOST 25686 – 85 như sau:
RBCN là một loại tay máy có thể được đặt cố định hoặc di động, bao gồm thiết bị thừa hành với nhiều bậc tự do hoạt động và hệ thống điều khiển theo chương trình Tay máy này có khả năng tái lập trình để thực hiện các chức năng vận động và điều khiển trong quy trình sản xuất.
Trong môn học này chỉ đi sâu nghiên cứu về robot công nghiệp trên các khía cạnh phân tích lựa chọn sử dụng, khai thác
Bảng 1.2 Tỉ lệ sản xuất robot công nghiệp trong các ngành công nghiệp
Phục vụ máy NC và hệ thống TĐLH Đúc
3 Ứng dụng của robot công nghiệp:
Mục tiêu ứng dụng robot công nghiệp là nâng cao năng suất dây chuyền công nghệ, giảm giá thành và cải thiện chất lượng sản phẩm, từ đó tăng cường khả năng cạnh tranh Robot có ưu điểm làm việc liên tục, không mệt mỏi và có thể hoạt động trong môi trường độc hại như phóng xạ hay nhiệt độ cao, đồng thời cải thiện điều kiện lao động cho người lao động.
Hình 1.5 Robot công nghiệp trong nhà máy
Ngày nay, đã xuất hiện nhiều dây chuyền sản xuất tự động gồm các máy
CNC với robot công nghiệp, các dây chuyền đó đạt mức độ tự động hoá và mức độ linh hoạt cao,…
Kỹ thuật robot không chỉ được ứng dụng trong các phân xưởng và nhà máy, mà còn đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác như khai thác thềm lục địa và đại dương, y học, quốc phòng, chinh phục vũ trụ và công nghiệp nguyên tử.
Hình 1.6 Robot trong lĩnh vực y tế
Robot công nghiệp được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ vào những ưu điểm vượt trội của chúng Tuy nhiên, do hạn chế về tính linh hoạt so với con người, việc giám sát từ con người vẫn là cần thiết để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
4 Nội dung nghiên cứu và phát triển robot công nghiệp:
4.1 Nhận xét về quá trình phát triển:
Trong giai đoạn đầu phát triển, trọng tâm là tạo ra robot với nhiều bậc tự do và trang bị cảm biến đa dạng, nhằm thực hiện các công việc phức tạp và thay thế con người trong nhiều lĩnh vực.
Để đáp ứng nhu cầu cạnh tranh, việc đơn giản hóa kết cấu của các ứng dụng trong công nghiệp nhằm tăng độ chính xác định vị và giảm chi phí đầu tư là rất cần thiết Xu hướng mở rộng ứng dụng robot công nghiệp để thay thế lao động trong nhiều loại hình công việc ngày càng trở nên rõ ràng, đặc biệt là việc nâng cao khả năng nhận biết và xử lý tín hiệu từ môi trường làm việc Việc ứng dụng các thành tựu khoa học và công nghệ như laser, hồng ngoại và xử lý ảnh vào robot công nghiệp đang trở thành một xu hướng quan trọng.
Hình 1.7 Ứng dụng cảm biến vào robot hiện đại
Các robot công nghiệp đang được cải tiến để nâng cao khả năng xử lý công việc, trở thành những robot thông minh hơn nhờ vào việc áp dụng các nghiên cứu về hệ điều khiển nơ-ron và trí tuệ nhân tạo.
4.2 Cơ-Tin-Điện tử và Robot công nghiệp: