Tài liệu Thiết kế chế tạo máy thông minh ppt

THIếT Kế CHế TạO MáY THÔNG MINH Là MộT ĐịNH HƯớng phát triển cơ đIện tử của khoa cơ khí trường đại học bách khoa tp.hcm PGS.. Vào những năm 1980 công nghệ thông tin đã bắt đầu phát tri

THIếT Kế CHế TạO MáY THÔNG MINH Là MộT ĐịNH HƯớng phát triển cơ đIện tử của khoa cơ khí trường đại học

bách khoa tp.hcm

PGS TS.Đặng Văn Nghìn Khoa Cơ khí - Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM

Tóm Tắt:

Các tác giả nghiên cứu tổng quan về tình hình đào tạo và nghiên cứu trên thế giới trong lĩnh vực cơ

điện tử Xu thế phát triển của cơ điện tử là cơ khí hóa, tự động hóa và cơ điện tử hóa làm cho thiết

bị, máy móc ngày càng thông minh hơn

Abstracts:

This article deals with overview training and researching happening in the Mechatronics field The trend of developing of Mechatronics is Mechanization, automatilazion and mechatronization, to cause machine and equipment more with intelligent

I Sự RA Đời của cơ đIện tử:

Như chúng ta đều biết thuật ngữ “Mechatronics” được các kỹ sư của hãng chuyên sản xuất robot công nghiệp Yaskawa của Nhật Bản đưa ra vào năm 1967 ẹaõy là từ ghép giữa hai tửứ cơ khí – mechanics và đIện tử – electronics

Và vào đầu những năm 1970 người ta hiểu cụ ủieọn tửỷ là sự tổ hợp của cơ khí và

điện tử Có rất nhiều các sản phẩm cơ điện tử đã ra đời như cửa tự động, máy bán haứng tự

động, camera tự động chỉnh tiêu cự, xe tự động Trong giai đoạn này cơ điện tử liên quan chủ yếu đến công nghệ servo, tuy đơn giản nhưng là nền tảng cho các phương pháp điều khiển hiện đại

Vào những năm 1980 công nghệ thông tin đã bắt đầu phát triển với những khả năng

to lớn của các vi xử lý làm cho sản phẩm cơ điện tử ngày càng hoàn thiện hơn Các máy

điều khiển số NC, robot công nghiệp là những sản phẩm cơ điện tử tiêu biểu được phát triển rất nhanh Các hệ thống cơ điện tử được áp dụng rộng rãi và thành công ở nhiều lĩnh vực

điều khiển khác nhau Và cũng chính ở giai đoạn này đã xuất hiện khái niệm về điều khiển

thông minh

Cơ điện tử lần đầu tiên được giảng dạy vào năm 1980 ở trường Đại học Tokyo Nhật Bản, sau đó được triển khai ở các nước khác như Thụy Điển, Thụy Sĩ, Hà Lan, Phần Lan, CHLB Đức cũng như các đại học khác ở Mỹ và Canada Từ năm 1985 đến 1990 tại đại học Oulu Phần Lan đã triển khai dự án nghiên cứu các sản phẩm cơ điện tử với kinh phí 6,5 triệu USD do nhà nước hỗ trợ

Vào những năm 1990 ngoài sự phát triển không ngừng của công nghệ thông tin, sự phát triển của công nghệ viễn thông đã đẩy cơ điện tử lên một tầm cao mới Các sản phẩm cơ điện tử ngày càng hoàn thiện hơn và thông minh hơn Trong những năm này, một loạt các trường đại học khác AÙo, Hungari, Anh, Hồngkông, Singapore, UÙc, Trung Quốc, Thổ Nhĩ Kỳ, Hàn quốc, Thái lan đã bắt đầu đào tạo về cơ điện tử

Và để có diễn đàn trao đổi công trình cho các nhà khoa học, tạp chí Mechatronics

đầu tiên đã ra đời vào năm 1990 và ngay trên trang bìa của tạp chí này đã ghi rõ

MECHATRONICS là ngành khoa học veà máy và hệ thống thông minh

Ngoài tạp chí này ra còn có tuyển tập các bài báo về cơ điện tử (IEEE/ASME TRANSACTION ON MECHATRONICS do Hiệp hội quốc tế về kỹ thuật điện tử, Robot, tự

động hóa và cơ khí tổ chức phát hành

Cùng trong giai đoạn này lần lượt được tổ chức các hội thảo quốc tế liên quan trực tiếp đến Cụ ủieọn tửỷ :

Robotics, Mechatronics and Manufacturing Systems

Mechatronics anh Machine Vision in Pratice

Mechatronics

Đặc biệt là đã có hội thảo quốc tế về đào tạo cơ điện tử được tổ chức vào năm 1994 tại Stanford Mỹ, Cơ điện tử đã bước sang thế kỷ 21 và đang chuẩn bị cuộc cách mạng Mechatronics

II XU THế PHáT TRIểN CƠ ĐIệN Tử

1 Trên thế giới

Trước tiên chúng ta tìm hiểu khái niệm về cơ điện tử Có thể chúng ta sẽ thảo luận nhiều nhưng rất khó đi đến một ý kiến thống nhất vì cho đến nay đã có vài chục định nghĩa

và khái niệm khác nhau về cơ điện tử Mỗi định nghĩa được phát biểu trong những giai

đoạn khác nhau của quá trình phát triển cụ ủieọn tửỷ Cho nên trong giai đoạn hiện nay chúng tôi rất tâm đắc với ý kiến của Giaựo sử ERDEN của trường Đại học Kỹ thuật Thổ Nhĩ Kỳ như sau:

Là sự tích hợp hoàn thiện giữa kỹ thuật cơ khí, điện - điện tử, máy tính với

điều khiển thông minh trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm công nghiệp

Thiết kế máy thông minh

Để có thể đánh giá được xu thế phát triển của cơ điện tử chúng ta có thể tham khảo những sách chuyên ngành, kỷ yếu các hội thảo quốc tế và đặc biệt là nội dung đào tạo và nghiên cứu của các trường và viện nghiên cứu trên thế giới:

Có lẽ cơ điện tử là một ngành khoa học có rất nhiều ứng dụng trong những lĩnh vực khác nhau thể hiện qua các sản phẩm của nó

Trước hết là những sản phẩm công nghiệp như các loại máy CNC, robot công nghiệp, tàu điện cao tốc TGV, xe tự hành, máy dệt, máy may và thêu tự động, máy tạo mẫu nhanh Tuy nhiên những sản phẩm tiêu dùng lại là những sản phẩm cơ điện tử gần gũi với chúng ta nhất như máy giặt tự động, máy quay video, robot đồ chơi Còn các mảng ứng dụng khác nữa khá xa lạ với các nhà khoa học kỹ thuật là cơ điện tử trong y học, cơ điện tử trong thể thao

Khó mà có thể lieọt kê được toàn bộ những sản phẩm cơ điện tử tuy nhiên có thể thoỏng kê một số sản phẩm mà hầu như các bộ môn, phòng thí nghiệm về cơ điện tử quan tâm nghiên cứu là : robot công nghiệp, robot di động (Mobile), robot có chân (Walking), Robot song song, Hexapod

Xuất phát từ yêu cầu thực tế đoứi hoỷi những hệ thống cơ điện tử ngày caứng phaỷi nhoỷ hụn, chính xác hơn, thông minh hụn cuứng vụựi nhửừng với thành tựu của vi hệ thống

và hệ thống vi cơ điện ủaừ taùo ra ủửụùc Micro robot, Micro CMM, Nano robot, Nano CMM

Trong cuốn sách “Hệ thống sản xuất tự động” các giáo sư Asai và Edward đã phác họa tương lai của tự động hóa là các máy thông minh được dựa trên nền tảng của cơ điện

tử

Đặc biệt cuốn sách cơ điện tử do Bradley biên soạn năm 1995 là một trong những giaựo trỡnh (Texbook) chủ yếu của các trường đại học đã được thay thế bởi cuốn sách của chớnh tác giả mới biên soạn năm 2001 về thiết kế máy thông minh

Qua khảo sát gần 20 đề cương môn học về cơ điện tử thì kiến thức về máy thông minh đã được cập nhật và đặc biệt là đã tách ra những môn học mới về thiết kế máy thông minh

Chính những yếu tố thông minh đã nâng cao tính cạnh tranh sản phẩm của các sản phẩm cơ điện tử

2 ễÛ Việt Nam

Trên thế giới, tùy theo đặc điểm về địa lý, kinh tế xã hội của từng nước mà người ta phát triển theo các hướng riêng cho mình Qua khảo sát nghiên cứu kinh nghiệm phát triển của nước ngoài, xuất phát từ đặc thù của TP.HCM chúng tôi chọn hướng đi cho cơ điện tử phục vụ cho các ngành công nghiệp nhựa khuôn mẫu, công nghiệp dệt may ụỷ Thaứnh phoỏ Hoà Chớ Minh Đã hình thành những nhoựm nghieõn cửựu veà sản phẩm cụ ủieọn tửỷ như Robot, Hexapod, máy công cụ CNC, CMM, máy dệt CNC, máy thêu CNC v.v

Trong lĩnh vực Robot đã có những đề tài nghiên cứu sau đây:

Robot gắp sản phẩm cho khuôn phun ép (đề tài cấp Bộ do PGS.TS Đặng Văn Nghìn chủ trì)

Robot gắp sản phẩm nhựa cho khuôn thổi (đề tài cấp Thaứnh Phoỏ do TS Lê Hoài Quốc chủ trì)

Robot di động (đề tài cấp Thaứnh Phoỏ do TS Lê Hoài Quốc chủ trì)

Robot tránh vật cản (đề tài cấp Trường do TS Nguyễn Văn Giáp chủ trì)

Robot làm việc trong điều kiện môi trường độc hại và khắc nghiệt (đề tài cấp Nhà nước do TS.Lê Hoài Quốc chủ trì)

Trong lĩnh vực Hexapod đã có đề tài cấp Bộ do PGS TS Đặng Văn Nghìn chủ trì Trong lĩnh vực máy CNC đã có những đề tài sau đây:

Dửù aựn CNC hóa máy công cụ (dửù aựn caỏp Thaứnh Phoỏ do TS Lê Hoài Quốc chủ trì)

Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy dệt CNC (đề tài cấp Thaứnh Phoỏ do TS Phạm Ngọc Tuấn chủ trì)

Maựy may tửù ủoọng ( ủeà taứi cấp Thaứnh Phoỏ do TS Huyứnh Vaờn Trớ chủ trì)

Bộ điều khiển CNC thông minh ( ủeà taứi caỏp Nhaứ nửụực do TS Thái Thị Thu Hà chủ trì)

Trong lĩnh vực máy đo tọa độ CMM đã có 1 đề tài cấp Sở về áp dụng thiết kế ngược

để lấy mẫu nhanh sản phẩm do TS Thái Thị Thu Hà chủ trì và cuối cùng là trong lĩnh lực máy tạo mẫu nhanh đã có 1 đề tài cấp Nhà nước do PGS.TS.Đặng Văn Nghìn chủ trì Trong ủeà taứi naứy, ngoài việc tạo ra các sản phẩm cấy ghép y học, chúng tôi đang triển khai để tạo các sản phẩm cơ điện tử chính xác như Nano Robot, Nano CMM

Ngoài những đề tài đã được đăng ký ở trên, Khoa Cơ khí chúng tôi đang triển khai các đề tài khaực Robocrane, robot song song cao tốc, máy đo tọa độ song song, xe lăn cho người mù, robot ngôi sao.v.v

III KếT LUậN

Trong những năm gần đây song song với việc mở ngành đào tạo Cơ điện tử, Khoa Cơ khí đại học Bách Khoa TP.HCM đã và đang triển khai những đề tài và dự án nghiên cứu lieõn quan ủeỏn cơ điện tử

Phương châm của chúng tôi là vừa triển khai thực hiện những sản phẩm cơ điện tử thông thường có định hướng để các sản phẩm ngày càng chính xác hơn và thông minh hơn

Trên cơ sở những đề tài này chúng tôi đã và đang áp dụng những thành tựu của công nghệ thông tin, điều khiển thông minh trong các sản phẩm của mình

TàI LIệU THAM KHảO

1 D.BRADLEY [2000]

Mechatronics and the Design of Intelligent Machine and Systems Stanley Thornes Ltd

2 G.RZESSKI [1995]

Mechatronics Designing Intelligent Machines Volume 1

3 RYOJI OHBA [1995]

Intelligent Sensor Technology

4 G.SARIDIS [2001]

Herarchically Intelligent Machinces World Scientifiec

5 D.BRADLEY [1995]

Mechatronics Electronics in Products and Processes Chapman and Hall

6 Popovic (1998) Mechatronics in Engineering Design and Product Development

7 AMAR [1994]

Mechatronics The basis for New Industrial Development

8 Kỷ yếu hội thảo:

- Mechatronics 1998

- Mechatronics and Machine Visit on Practice 1997,1994

- Robotics, Mechatronics and Manufacturing 1992

9 Tạp chí Mechatronics