MÔN HỌC: KỸ THUẬT ROBOT (EE4341) ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU ROBOT ABB IRB 910-SC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP ====o0o==== BÁO CÁO MƠN HỌC: KỸ THUẬT ROBOT (EE4341) ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU ROBOT ABB IRB 910-SC Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Mạnh Tiến Sinh viên thực : Nguyễn Đăng Anh Quân 20153024 Trịnh Sỹ Đồng 20150976 Nguyễn Trọng Hưng 20151866 Hà Nội, 5-2019 MỤC LỤC Lời nói đầu LỜI NĨI ĐẦU Nền công nghiệp giới phát triển ngày lớn mạnh, vấn đề điều khiển tự động mối quan tâm hàng đầu ứng dụng khoa học sản xuất Tính thẩm mỹ, nhu cầu, đòi hỏi người ngày cao, sản phẩm làm cần phải có độ xác cao, khả xử lý nhanh mức hồn hảo Sự cạnh tranh cơng ty sản xuất với ngày tính thẩm mỹ đòi hỏi cao Ngày nay, Robot trở nên có hiệu chun mơn hóa phí đầu tư khơng cao Robot làm việc môi trường mà người công nhân làm việc hay ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động môi trường nguy hiểm, công việc nhàm chán, thời gian làm việc dài, người ta sử dụng Robot để thay Việc nghiên cứu tìm hiểu hệ thống robot cơng nghiệp quan trọng để từ xây dựng chương trình điều khiển cho loại robot tương ứng với loại công việc chuyên biệt giúp nâng cao suất công việc giải phóng sức lao động người, góp phần tiết kiệm chi phí thời gian sản suất Trong báo cáo này, chúng em tìm hiểu Robot với đề tài “ Tìm hiểu robot ABB IRB 910-SC” với hướng dẫn thầy TS.Nguyễn Mạnh Tiến Do trình độ cịn hạn chế nên báo cáo khơng tránh khỏi có sai sót, chúng em mong thầy bạn đóng góp để báo cáo ngày hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Chương 1: Tổng quan robot SCARA Chương TỔNG QUAN VỀ ROBOT SCARA 1.1 Tổng quan robot SCARA Sự đa dạng sản xuất thúc đẩy đời nhiều loại robot Robot SCARA đề xuất lần vào năm 1979 trường đại học Yamanashi (Nhật Bản), dùng cho cơng việc lắp ráp Đó kiểu tay máy có cấu tạo đặc biệt, gồm khớp quay khớp trượt, khớp có trục song song với Kết cấu làm tay máy cứng vững theo phương thẳng đứng cứng vững (Compliance) theo phương chọn (Selective), phương ngang Loại chuyên dùng cho công việc lắp ráp (Assembly) với tải trọng nhỏ, theo phương thẳng đứng Từ SCARA viết tắt “Selective Compliance Assembly Robot Arm” để mơ tả đặc điểm Hình 1.1.1.a.1.1.1 Cấu hình chung robot SCARA Chương 1: Tổng quan robot SCARA Hình 1.1.1.a.1.1.2 Một số robot SCARA hãng sản xuất 1.2 Giới thiệu robot SCARA IRB 910SC hãng ABB IRB 910SC robot SCARA hệ ABB Robotics với bậc tự do, làm việc với tải trọng định mức 3kg (tải trọng tối đa 6kg) Robot SCARA IRB 910SC sản xuất với version tương ứng với kích cỡ khác IRB910SC 3/0.45, IRB 910SC 3/0.55, IRB 910SC 3/0.65 ,được thiết kế đặc biệt cho dây chuyền sản xuất yêu cầu tính linh hoạt robot Hình 1.1.1.a.1.1.3 Robot IRB 910SC hãng ABB Robot gồm khớp quay khớp trượt, khớp có trục song song với Các khớp A, B, C khớp quay Khớp D khớp tịnh tiến Chương 1: Tổng quan robot SCARA Hình 1.1.1.a.1.1.4 Các khớp robot Cấu tạo, kết cấu khí robot Truyền động cho khớp tay máy cổ tay bằng động servo chiều có phản hồi vị trí tạo thành vịng điều khiển kín Chuyển động thẳng đứng thực piston khí nén Robot Scara IRB 910SC lập trình từ máy tính cách đặt liệu cho trục Hoặc điều khiển tay sử dụng thiết bị lái điện (steering) cho tay máy dùng cuộn dây điện từ giá treo (pendant) Kết cấu robot bao gồm chuỗi cứng liên kết với khớp Robot Scara IRB 910SC gồm khớp chuyển động quay khớp chuyển động tịnh tiến Chương 1: Tổng quan robot SCARA 1.2.1 Thông số kỹ thuật robot Hình 1.1.1.a.1.1.5 Trọng lượng tải tầm hoạt động robot Bảng 1.2.1.a.1.1 Thông số kỹ thuật robot IRB 910SC Chương 1: Tổng quan robot SCARA Bảng 1.2.1.a.1.2 Phạm vi hoạt động robot IRB 910SC 10 Chương 3: Hệ thống điều khiển Hình 1.1.1.a.1.1.18 Cấu tạo bên tủ điều khiển - Các tín hiệu bảo vệ an tồn cho tủ điều khiển Hình 1.1.1.a.1.1.19 Hệ thống bảo vệ an tồn Các kết nối kết nối nội với bảng an tồn, chứa tín hiệu sau: + Tự động dừng + Dừng chung + Dừng khẩn cấp bên PB + Nguồn cung cấp bên + PTC bên 27 Chương 3: Hệ thống điều khiển - Các I/O tủ điều khiển Hình 1.1.1.a.1.1.20 I/O tủ điều khiển Các đầu nối kết nối bên với thiết bị I/O Các đầu nối chứa 16 tín hiệu đầu vào kỹ thuật số, 16 tín hiệu đầu kỹ thuật số 24V 0V cho đầu ra, 0V cho đầu vào 24V 0V cần nguồn cung cấp bên ngồi - Nguồn cấp Hình 1.1.1.a.1.1.21 Nguồn cấp Đầu nối kết nối bên với thiết bị I/O nguồn điện, cung cấp điện 24V 28 Chương 3: Hệ thống điều khiển - Một số cổng kết nối giao diện truyền thơng Hình 1.1.1.a.1.1.22 Cổng kết nối truyền thông Các cổng kết nối kết nối nội với DeviceNet – master bus, Profibus – master bus - Kích thước tủ điều khiển + Thể tích 61 + Chiều rộng 449mm + Chiều dài 442mm + Chiều cao 310mm 29 Chương 3: Hệ thống điều khiển Hình 1.1.1.a.1.1.23 Kích thước tủ điều khiển 3.2.1 Các ưu điểm sử dụng điều khiển IRC5 Compact - Tính an tồn: Có chất lượng bật độ an tồn q trình hoạt động, đáp ứng tốt tiêu chuẩn chứng nhận bên kiểm nghiệm thứ Các công tác xác định vị trí tự động điều khiển IRC5 đạt bước tiến lĩnh vực an toàn, thay giải pháp điện tử trước đó, khiến cho hệ thống khóa chạm làm việc linh hoạt chắn - Điều khiển truyền động: Dựa vào mơ hình linh hoạt tân tiến, IRC5 tối ưu hóa hoạt động robot để đạt chu trình làm việc ngắn (QuickMove) độ xác cao đường (TrueMove) Cùng với đường với tốc độ tùy biến, hệ thống tự động dự đốn trước hoạt động có hiệu cao mà khơng cần người lập trình điều chỉnh - Tính module: IRC5 có phiên khác nhằm cung cấp giải pháp tiết kiệm chi phí cho nhu cầu riêng biệt Trong đo khả sử dụng module biến thể hàng đầu, đặt môđun bên cạnh bên trạm lam việc rôbốt đặc tính bật tạo thuận lợi cho việc tối ưu hố vị trí đặt rơbốt bố trí trạm làm việc rôbốt Phiên panel-mounted không cần vỏ tạo khả tích hợp cao vơi hệ thống cần nhị gọn chó yêu cầu đặc biệt môi trường - FlexPendant: FlexPendant đặc trưng với tính sạch, thiết kế dựa hình cảm ứng màu cần điều khiển 3D tạo tương tác trực quan Cac ứng dụng chi tiết hoá theo yêu cầu khách hàng, hỗ trợ việc tạo ứng dụng thích hợp tùy biến hình điều khiển giúp loại bị nhu cầu phải tạo HMI riêng biệt 30 Chương 3: Hệ thống điều khiển - Ngơn ngữ lập trình RAPID: Ngơn ngữ lập trình RAPID tạo kết hợp hồn hảo tính đơn giản, linh hoạt mạnh Đây ngơn ngữ thực khơng có giới hạn, hỗ trợ cho chương trình có cấu trúc tốt, ngơn ngữ tương tác thực có tính bật việc xử ly lỗi tự đọng liỗ trợ theo yêu cầu cua khách hàng Nó kết hợp chặt chẽ hỗ trợ mạnh cho nhiều ứng dụng xử lý khác - Giao tiếp: IRC5 hỗ trợ giao diện kết nối tiên tiến cho I/O phận quan trọng mạng lưới nhà máy Giao diện cảm ứng chức hoá, khả điều khiển từ xa khả nhận tín hiệu cam biến số nhiều đặc tính hẹ thống mạng lưới ưu việt - MultiMove: Thơng qua MultiMove, IRC5 điều khiển Robot từ điều khiển, cách bổ sung module điều khiển thu gọn cho Robot thêm vào MultiMove mở khả nang mà trước chưa nghĩ tới, nhờ việc kết hợp hoàn hảo thành phần chuyển động phức tạp Với hỗ trợ từ RobotStudio, chương trinh phức tạp tạo cách bấm nút - Hỗ trợ dịch vụ từ xa: Điều khiển robot từ xa đặc tính thuộc mạng lưới giao tiếp chuẩn (GSM hay Ethernet) Các biện pháp chuẩn đoán tiên tiến giúp phát lỗi cách nhanh chóng giám sát trạng thái robot thông qua cu kỳ hoạt động Ngồi cịn có gói dịch vụ bao gồm dịch vụ quản lý liệu lưu, báo cáo dịch vụ bảo trì cố - RobotStudio: RobotStudio cơng cụ PC mạnh để làm việc với liệu IRC5 Nó sử dụng offline, cung cấp digital hệ thống tự động với khả lạp trình đặc tính mơ mạnh 3.2.2 Các thông số kỹ thuật cần thiết IRC5 Compact Phần cứng điều khiển Phần mềm điều khiển Thông số kỹ thuật - Hệ thống đa xử lý - PCI bus - Bộ nhớ flash dung lượng lớn - Xử lý lỗi điện, có nguồn điện hỗ trợ - Giao diện nhớ USB - OS thời gian thực chất lượng tốt - Ngôn ngữ RAPID mức độ cao - Phần mềm định dạng file PC-DOS có sẵn DVD 31 Chương 3: Hệ thống điều khiển - Bộ chức mở rộng, có thơng số RobotWare riêng biệt Các kết nối điện Một pha 220/300V, 50-60Hz Môi trường +C () -> + () Max 95% IP20 Tiêu chuẩn Machine directive 98/37/EC Annex Điện áp cung cấp Nhiệt độ xung quanh Độ ẩm tương đối Mức độ bảo vệ Các tiêu chuẩn đáp ứng II B Panel điều khiển FlexPendant Bảo hành Cơ Vào/Ra Digital Mơ hình Các kênh Mạng lưới Hai kênh Fieldbus Master Fielbus Slave + EN 60204-1 : 2006 + ISO 10218-1 : 2006 + ANSI/RIA R 15.06 – 1999 Giao diện với người sử dụng Trên tủ điều khiển - Trọng lượng 1kg - Màn hình đồ họa cảm ứng màu - Cần điều khiển - Nút dừng khẩn cấp - Hỗ trợ vận hành tay phải tay trái - Hỗ trợ nhớ USB - Phần mềm chẩn đốn - Phương thức khơi phục - Lưu trữ thời gian đăng nhập, thông tin lỗi - Hỗ trợ dịch vụ từ xa An toàn - Dừng an toàn dừng khẩn cấp - Mạch giám sát an toàn với kênh - Kích hoạt thiết bị với vị trí Giao diện máy Tiêu chuẩn 16/16 (tới 8192) 24V DC tín hiệu role x – 10V x RS 232 (RS422 với chuyển) Ethernet (10/100 Mbit/s) Service LAN - DeviceNet - PROFINET - PROFIBUS DP - Ethernet/IP - PROFINET - PROFIBUS DP - Ethernet/IP - Interbus - Allen-Bradley Remote I/O - CC-link 32 Chương 3: Hệ thống điều khiển Mã hóa q trình Lên tới kênh Giao diện cảm biến - Dừng tìm kiếm với chương trình tự động - Giám sát băng tải - Quan sát máy - Tìm đường di chuyển 33 Chương 4: Hoạt động mô robot với phần mềm robot studio Chương HOẠT ĐỘNG VÀ MÔ PHỎNG ROBOT VỚI PHẦN MỀM ROBOT STUDIO 4.1 Giao diện vận hành phương pháp vận hành IRB-910SC sử dụng dạng chuẩn truyền thông phổ biến công nghiệp như: DeviceNet, Profibus MasterSlave, Erthernet/IP Profinet Giao diện vận hành giao diện IRC5 gồm có: + Bảng điều khiển: đặt tủ (hoặc điều khiển từ xa) Sau kí hiệu Module Control Po Name s A B C D E F Mains switch and remote control of power to Drive Module(s) Emergency stop If pressed in, pull to release MOTORS ON Operating mode selector Safety chain LEDs (option) Service hatch -Ethernet connection -USB connection (option) Hình 1.1.1.a.1.1.24 Tủ điều khiển + Flexpendant: Có trọng lượng 1kg, gồm hình đồ hoạ cảm ứng màu, cần điều khiển, phận dừng khẩn cấp, ổ cắm nóng, thích hợp sử dụng cho người thuận tay trái lẫn tay phải Thông tin trình bày hình trực quan, khơng cần có kinh nghiệm lập trình trước hay kinh nghiệm dùng máy tính để tìm hiểu 34 Chương 4: Hoạt động mô robot với phần mềm robot studio Flexpendant Tất thông tin tiếng Anh, người sử dụng chọn hai ngơn ngữ thay bên cạnh Hình 1.1.1.a.1.1.25 Flexpendant Vị trí A B C D E F Nội dung Màn hình Phím người dùng xác định Nút ấn dừng khẩn cấp Cần điều khiển Nút giữ để chạy Phím thực chương trình Chi tiết cấu tạo Flexpendant Đặc tính Màn hình Nội dung Màn hình màu 7.7”, hiển thi văn thông tin đồ họa Đầu vào người dùng nhập cách nhấn lệnh menu, nút ấn,… hình Một số cửa sổ mở đồng thời, phóng to, thu nhỏ có nhiều chế độ xem Nhiều thuộc tính 35 Chương 4: Hoạt động mô robot với phần mềm robot studio hình đặt người dùng Có thể đảo ngược hướng hiển thị phím điều khiển cho người thuận tay trái Flexpendant chứa ứng dụng người dụng mạnh mẽ xây dựng công nghệ Microsoft.net Phím thực Các phím bắt đầu/dừng thực bước tiến/lùi chương trình Phím người phím người dùng xác định cấu hình để đặt dùng xác định reset lại đầu để kích hoạt đầu vào hệ thống Nút giữ để Một nút phải nhấn liên tục chạy chương trình chế độ chạy chủ cơng với tốc độ tối đa Cần điều khiển Cần điều khiển 3D sử dụng để di chuyển robot tay Người dùng xác định tốc độ chuyển động cách độ lệch cần điều khiển lớn robot di chuyển nhanh, độ lệch nhỏ di chuyển chậm Nút ấn dừng Robot dừng nhấn nút khẩn cấp Hình 1.1.1.a.1.1.26 Ví dụ hình Flexpendant + Bộ phận bảo trì gồm: LEDs trạng thái, phần mềm chẩn đốn, phương thức khôi phục, đăng nhập với số lần xác định, điều khiển từ xa Phương pháp vận hành gồm kiểu: + Điều khiển tay: Kết hợp sử dụng bảng điều khiển Flexpendant để trực tiếp điều khiển hoạt động Robot, huấn luyện cho Robot để lặp lại chu trình khoảng thời gian xác định 36 Chương 4: Hoạt động mô robot với phần mềm robot studio + Điều khiển tự động: Dùng công cụ PC RobotStudio để làm việc với liệu IRC5 Cùng với Flexpendant, RobotStudio cung cấp tính mơi trường PC bao gồm khả điều khiển từ xa RobotStudio sử dụng offline, cung cấp liệu đầy đủ hệ thống Robot với đặc tính lập trình mơ cao Có thể điều khiển Robot từ xa thông qua mạng lưới giao tiếp tiêu chuẩn (GSM Ethernet) Phương pháp chẩn đoán tiên tiến cho phép kiểm tra lỗi nhanh điều khiển trạng thái Robot toàn thời gian hoạt động Ngồi cịn có gói dịch vụ kỹ thuật gồm dịch vụ hỗ trợ lưu, báo cáo hoạt động bảo trì kịp thời 4.2 Mô robot với phần mềm Robot Studio Bài tốn: Mơ điều khiển robot IRB 910SC di chuyển cạnh mặt khối hộp có kích thước 0,2m*0,2m*0,2m với vận tốc cạnh là: 1000, 500, 1000, 500 Bước 1: Khởi tạo mô Robot vật - Đầu tiên tạo Station (File/New/Empty Station) chọn Robot cần nghiên cứu IRB 910SC ABB Library - Sau tạo hệ thống cho robot để robot có sở hoạt động (Home/Robot system/From Layout) - Tuỳ chọn kiểu giao tiếp cho robot, IRB 910SC có kiểu giao tiếp bản: 37 Chương 4: Hoạt động mô robot với phần mềm robot studio Sau nhấn Ok Finish chờ cho trạng thái góc bên phải hiển thị Control Status 1/1 xong - Chọn công cụ cho robot cách vào Import Library Ở toán yêu cầu di chuyển nên chọn tool - Tạo khối hộp (Modeling/Solid/Box) có kích thước u cầu tiến hành tạo khung toạ độ (KTĐ) cho vật (Home/Other/Creat Workobject/ User Frame/Frame by points chọn Three-point), để toán đơn giản nên chọn KTĐ vật trùng có phương hướng trùng với KTĐ tool (cổ tay robot) Bước 2: Lập trình trình hàn cho robot - Ta cần tạo điểm để định vị trình hàn cạnh robot (Home/Target), Reference chọn Workobject để điểm nằm vật 38 Chương 4: Hoạt động mô robot với phần mềm robot studio - Sau tạo q trình chuyển động cho robot qua điểm (Home/Path) Robot đưa mỏ hàn qua điểm trở vị trí ban đầu - Nhấn Synchronize để cập nhật thông tin lên robot - Tiến hành nạp chương trình (Simulation/Simulation Setup) Entry point chọn Path vừa thực - Điều chỉnh tốc độ RAPID/T_ROB1/Module 1/Path_10 39 K ẾT LUẬN Trong báo cáo qua trình tìm hiểu, nghiên cứu chúng em trình bày nội dung sau : - Giới thiệu robot IRB 910-SC hãng ABB, chức năng, cấu tạo động học robot - Hệ thống điều khiển, tủ điều khiển robot - Hệ thống panel điều khiển, sử dụng phần mềm Robot Studio để lập trình, điều khiển robot Do trình độ cịn hạn chế nên báo cáo cịn có sai sót, chúng em mong nhận đóng góp thầy bạn để báo cáo hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS.Nguyễn Mạnh Tiến, Điều khiển robot công nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật, 2007 [2] GS.TSKH.Nguyễn Thiện Phúc, Robot công nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật, 2006 [3] IRC5 Compact Controller-ProductManual [4] ABB Controller IRC5 with FlexPendant 41