1 Hà Nội 2022 Hà Nội 2020 Hà Nội 2020 Hà Nội 2020 Hà Nội 2020 Hà Nội 2020 Hà Nội 2020 Hà Nội 2020 Hà Nội 2020 Hà Nội 2020 Hà Nội 2020 Hà Nội 2020 Hà Nội 2020 Hà Nội 2020 Hà Nội 2020 Hà Nội 2020 Hà Nội[.]
GIỚI THIỆU CHUNG
Tổng quan về xử lý ảnh
Chương 2: Cơ sở lí thuyết
2.1 Bài toán công nghệ tay máy hút phôi tự động Đặng Văn Trà
2.2 Các thành phần hệ thống phân loại Hoàng Công Thảo
2.3 Phương trình động học của robot Nguyễn Đăng Thiên
2.4 Tiền xử lý ảnh Hoàng Công Thảo
Chương 3: Thiết kế và chế tạo cánh tay robot kết hợp công nghệ xử lí ảnh
3.3 Thiết kế cơ khí Nguyễn Văn Tú
3.2 Tính toán và lựa chọn thiết bị Hoàng Công Thảo 3.3 Thiết kế hệ thống điều khiển Nguyễn Đăng Thiên 3.4 Tích hợp hệ thống xử lý ảnh Hoàng Công Thảo
Chương 4: Kết luận và định hướng phát triển
4.1 Kết quả thực nghiệm Hoàng Công Thảo
4.2 Đánh giá kết quả thu được Nguyễn Đăng Thiên 4.3 Hướng phát triển trong tương lai Hoàng Công Thảo
TT Tên bản vẽ Khổ giấy
Số lượng SV thực hiện
1 Bản vẽ lắp hệ thống cơ khí A3 1 Nguyễn Đăng Thiên
2 Bản vẽ hệ thống điều khiển A3 1 Hoàng Công Thảo
3 Lưu đồ thuật toán điều khiển A3 1 Nguyễn Văn Tú
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
Nhận xét của giáo viên phản biện
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, tự động hóa ngày càng đóng một vai trò quan trọng Với tốc độ phát triển như hiện nay chúng ta không chỉ cần một lượng lao động khổng lồ mà còn đòi hỏi có trình độ, chất lượng tay nghề, kỹ thuật lao động và thiết bị sản xuất Mức độ phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng cao thì vấn đề tự động hoá ngày càng được chú trọng Trong cách mạng công nghiệp 4.0 việc ứng dụng tự động hóa, trí tuệ nhân tạo vào sản xuất, kinh doanh là một xu hướng tất yếu nhằm tạo ra năng suất lao động cao Trên thế giới đã có nhiều nhà máy sử dụng toàn bộ hệ thống đây chuyền sản xuất tự động hóa, đưa rôbốt vào thay thế sức lao động của con người, tạo ra các sản phẩm tốt, độ chính xác cao Nhờ vào robot, cuộc sống của chúng ta ngày càng tiện nghi và an toàn hơn Thật vậy, robot đang dần thay thế con người trong những công việc nguy hiểm như cứu nạn, cứu hộ, kiểm tra các môi trường độc hại, những nơi ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ và tính mạng con người Không chỉ vậy, trong các hộ gia đình, robot đã và đang giúp chúng ta thực hiện những công việc nhàm chán và mất nhiều thời gian như lau nhà, hút bụi nhờ đó chất lượng cuộc sống ngày càng cao hơn Kết hợp xu thế phát triển của thời đại cũng những những kiến thức đã học, Nhóm chúng em đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế tay máy hút phôi tự động sử dụng công nghệ xử lí ảnh”.
Trong thời gian làm đồ án, được sự chỉ bảo tận tình của thầy Phan Đình Hiếu cùng với sự cố gắng của các thành viên trong nhóm đến nay đồ án đã hoàn thành Tuy nhiên với kiến thức còn hạn chế kinh nghiệm, kĩ năng còn thiếu, mặc dù có nhiều cố gắng song nhóm em vẫn còn nhiều thiếu sót cần bổ sung, hoàn thiện Kính mong các thầy cô thông cảm và góp ý để đề tài của nhóm em hoàn thiện hơn và có thể phát triển, ứng dụng trong thời gian sắp tới.
Em xin trân thành cảm ơn thầy Phan Đình Hiếu đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này.
Hà Nội, Ngày Tháng Năm 2022
1.1 Sơ lược về robot phát triển robot 14
1.3 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 25
1.4 Phạm vi nghiên cứu đề tài 25
1.5 Tổng quan về xử lý ảnh 26
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 29
2.1 Bài toán công nghệ tay hút phôi tự động 29
2.2 Các thành phần hệ thống phân loại 29
2.3 Phương trình động học của robot 31
Chương 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 57
3.2 Tính toán và lựa chọn thiết bị 59
3.3 Thiết kế hệ thống điều khiển 67
3.4 Tích hợp hế thống xử lí ảnh 77
Chương 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 79
4.2 Đánh giá kết quả thu được 79
4.3 Hướng phát triển trong tương lai 80
Hình 1-1: Robot công nghiệp 6 bậc tự do đầu tiên trên thế giới 15
Hình 1-2 Robot ASIMO đời đầu 16
Hình 1-4 Sophia-robot công dân đầu tiên trên thế giới 17
Hình 1-5 Cấu trúc chung của hệ robot 18
Hình 1-6 Robot tọa độ Descarte 19
Hình 1-7 Robot tọa độ trụ 19
Hình 1-8 Robot tọa độ cầu 20
Hình 1-10 Cấu trúc hệ điều khiển hở 21
Hình 1-11 Cấu trúc hệ điều khiển phản hồi 22
Hình 1-12 Ứng dụng Arm robot trong xếp pallet 22
Hình 1-13 Ứng dụng Arm robot trong ngành cơ khí 23
Hình 1-14 Arm robot trong ngành sản xuất điện tử 23
Hình 1-15 Arm robot trong ngành sản xuất ô tô 24
Hình 1-16 Ứng dụng Arm robot trong ngành đồ uống, thực phẩm 24
Hình 1-17 Robot kiểm tra khiếm khuyết ứng dụng thị giác máy tính 26
Hình 1-18 Ô tô không người lái 27
Hình 1-19 Ứng dụng thị giác máy tính trong nội soi đại tràng 27
Hình 1-20 IBM watson for Oncology 28
Hình 1-21 Ứng dụng trong ngân hàng 28
Hình 2-1:Sơ đồ khối hệ thống 29
Hình 2-2 Mô hình đơn giản và đặt hệ trục các khâu của robot 32
Hình 2-3 Chuyển đổi hệ thống màu RGB sang grayscale 36
Hình 2-4 Ảnh sau khi thực hiện chuyển đổi 39
Hình 2-5 Phương pháp nhân tích chập 40
Hình 2-6 Ảnh sau khi lọc nhiễu 42
Hình 2-7 Ảnh sau khi thực hiện threshold 44
Hình 2-8 Ví dụ về thuật toán contour 45
Hình 2-9 Ví dụ về 4-connected và 8-connected 46
Hình 2-10 Mô tả quá trình tìm contour của thuật toán truy tìm pixel 47
Hình 2-11 Ví dụ trường hợp thuật toán chạy sai 47
Hình 2-12 Ví dụ trường hợp thuật toán chạy đúng 48
Hình 2-13 Mô tả quá trình tìm contour của thuật toán tìm điểm chung cạnh 49
Hình 2-14 Mô tả quá trình tìm contour của thuật toán quét hướng tâm 50
Hình 2-15 Mô tả quá trình tìm contour của thuật toán pavlidis' 51
Hình 2-16 Quá trình tìm contours của thuật toán theo dõi đường viền 52
Hình 2-17 Xác định và vẽ đường bao của vật thể 54
Hình 2-18 Tìm tọa độ tâm bằng thuật toán moments 56
Hình 3-1: Cánh tay robot thiết kế trên solidwworks 57
Hình 3-3 Mô hình kết hợp 58
Hình 3-5 Động cơ servo MG996R 60
Hình 3-6 Động cơ servo MG90S 60
Hình 3-7 Lực tác dụng lên băng tải 61
Hình 3-9:Cảm biến hồng ngoại 64
Hình 3-10:Module điều khiển động cơ 65
Hình 3-12 Hình minh họa giao diện Arduino 1 68
Hình 3-13 Hình minh họa giao diện Arduino 2 69
Hình 3-14 Hình minh họa giao diện Arduino 3 69
Hình 3-15 Hình minh họa giao diện Arduino 4 70
Hình 3-16 Hình minh họa giao diện Arduino 5 71
Hình 3-17 Hình minh họa giao diện Arduino 6 71
Hình 3-18 Board mở rộng Arduino UNO 72
Hình 3-19 Mặt sau Shield mở rộng Arduino UNO 73
Hình 3-25 Sơ đồ nối dây băng chuyền và hệ thống hút 77
Hình 3-26 Mạch tiếp nhận tín hiệu từ máy tính và điều khiển robot 77
Hình 3-28 Mạch tiếp nhận tín hiệu và truyền đến robot 78
Hình 3-29 Mô hình lắp ráp thực tế 78
Hình 0-1: Lưu đồ thuật toán 82
Bảng 2-1 Bảng thông số DH 33
Bảng 3-1 Bảng thông số động cơ RF370 64
Bảng 3-2 Thông số kỹ thuật của mạch điều khiển động cơ L298N 65
Bảng 3-3 Sơ đồ chân tín hiệu module L298N 66
Bảng 3-4 Thông số module NRF24L01 75
1.1 Sơ lược về robot phát triển robot
1.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển
Nhu cầu nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm ngày càng đòi hỏi ứng dụng rộng rãi các phương tiện tự động hóa sản xuất Xu hướng tạo ra các dây chuyền và thiết bị tự động có tính linh hoạt cao đang hình thành Các thiết bị nay đang thay thế dần các máy tự động “cứng” chỉ đáp ứng một việc nhất định trong khi thị trường luôn đòi hỏi thay đổi mặt hàng về chủng loại, về kích cỡ và tính năng Vì thế ngày càng tăng nhanh nhu cầu ứng dụng robot để tạo ra các hệ thống sản xuất tự động linh hoạt.
Thuật ngữ robot lần đầu tiên xuất hiện năm 1922 trong tác phẩm “Rossum's Universal Robot” của Karel Capek Theo tiếng Séc thì robot là người làm tạp dịch. Trong tác phẩm này nhân vật Rossum là con trai của ông đã tạo ra những chiếc máy gần giống như con người để hầu hạ con người.
Hơn 20 năm sau, ước mơ viễn tưởng của Karel Capek bắt đầu hiện thực Ngay sau chiến tranh thế giới thứ 2, ở Hoa Kỳ đã xuất hiện những tay máy chép hình điều khiển từ xa trong các phòng thí nghiệm về vật liệu phóng xạ.
Chiếc robot công nghiệp được đưa vào ứng dụng đầu tiên, năm 1961, ở một nhà máy ô tô của General Motors tại Trenton, New Jersey Hoa Kỳ.
Năm 1967, Nhật Bản mới nhập chiếc robot công nghiệp đầu tiên từ Công ty AMF Đến năm 1990 có hơn 40 Công ty Nhật Bản, trong đó có những Công ty khổng lồ như Công ty Hatachi và Công ty Mitsubishi, đã đưa ra thị trường quốc tế nhiều loại robot nổi tiếng.
Từ những năm 70 việc nghiên cứu nâng cao tính năng của robot đã chi nhiều đến sự lắp đặt thêm các cảm biến ngoại tín hiệu để nhận biết môi trường làm việc Tại trường đại học tổng hợp Ford người ta đã tạo loại robor lắp ráp tự động điều khiển bằng máy tính trên cơ sở xử lý thông tin từ các cảm biến lực và thị giác Vào thời gian này Công ty IBM đã chế tạo loại robot có những loại cảm biến xúc giác và cảm biến lực, điều khiển bằng máy tính để lắp ráp các máy in gồm 20 cụm chi tiết.
Vào giai đoạn này ở nhiều nước khác cũng tiến hành các công trình nghiên cứu tương tự, tọa ra các loại robot đều khiển bằng máy vi tính, có lắp đặt các thiết bị cảm biến và thiết bị ngoại tiếp người – máy.
Một lĩnh vực mà nhiều phòng thí nghiệm quan tâm là việc chế tọa robot tự hành. Các công trình nghiên cứu tọa ra robot tự hành theo hướng bắt chước chân người và súc vật Các robot này còn chưa có nhiều ứng dụng trong công nghiệp tuy nhiên các loại xe robot (robocar) lại nhanh chóng được đưa vào hoạt động trong các hệ thống sản xuất tự động linh hoạt.
Những cột mốc quan trọng của ngàng công nghiệp robot
Năm 1973: KUKA robot group chế tạo robot công nghiệp đầu tiên trên thế giới có 6 trục điều khiển (6 bậc tự do) bằng động cơ điện
Hình 1-1: Robot công nghiệp 6 bậc tự do đầu tiên trên thế giới
Năm 1975: cánh tay robot đầu tiên trong không gian đã được sử dụng trên tàu thám hiểm Viking của cơ quan không gian NASA của Hoa Kù để lấy mẫu đất trên sao Hỏa.
Năm 2000: Honda tiết lộ kết quả tiên tiến nhất của dự án hình người của người, nhận dạng khuôn mặt, môi trường, giọng nói, và tư thế cũng như tương tác với môi trường của nó.
Hình 1-2 Robot ASIMO đời đầu
Năm 2011: Robonaut 2, thế hệ mới nhất của những người phụ giúp phi hành gia, đã được phóng lên trạm vũ trụ trên tàu con thoi Discovery trong sứ mệnh STS-133 Đây là robot hình người đầu tiên trong không gian.
Vào ngày 25/10/2017: Tại Hội nghị thượng đỉnh đầu tư tương lai ở Riyadh, một robot có tên Sopgia và được gọi bằng đại từ nữ đã được cấp quyền công dân Ả Rập Saudi, trở thành robot đầu tiên có quốc tịch.
Hình 1-4 Sophia-robot công dân đầu tiên trên thế giới
1.1.2 Cấu trúc và phân loại robot công nghiệp
1.1.2.1 Cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp a, Cấu tạo chung
Một Robot công nghiệp được cấu thành bởi các thành phần sau:
Tay máy (Manipulator) là cơ cấu cơ khí gồm các khâu, khớp Chúng hình thành cánh tay để tạo các chuyển động cơ bản, cổ tay tạo lên sự khéo léo, linh hoạt và bàn tay (End Effect) để trực tiếp hoàn thành các thao tác trên đối tượng.
+ Cơ cấu chấp hành tạo chuyển động cho các khâu của tay máy Thường sử dụng các loại động cơ điện, thủy lực, khí nén hoặc kết hợp giữa chúng.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
Tính toán và lựa chọn thiết bị
Chương 4: Kết luận và định hướng phát triển
4.1 Kết quả thực nghiệm Hoàng Công Thảo
4.2 Đánh giá kết quả thu được Nguyễn Đăng Thiên 4.3 Hướng phát triển trong tương lai Hoàng Công Thảo
TT Tên bản vẽ Khổ giấy
Số lượng SV thực hiện
1 Bản vẽ lắp hệ thống cơ khí A3 1 Nguyễn Đăng Thiên
Thiết kế hệ thống điều khiển
Chương 4: Kết luận và định hướng phát triển
4.1 Kết quả thực nghiệm Hoàng Công Thảo
4.2 Đánh giá kết quả thu được Nguyễn Đăng Thiên 4.3 Hướng phát triển trong tương lai Hoàng Công Thảo
TT Tên bản vẽ Khổ giấy
Số lượng SV thực hiện
1 Bản vẽ lắp hệ thống cơ khí A3 1 Nguyễn Đăng Thiên
2 Bản vẽ hệ thống điều khiển A3 1 Hoàng Công Thảo
3 Lưu đồ thuật toán điều khiển A3 1 Nguyễn Văn Tú
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
Nhận xét của giáo viên phản biện
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, tự động hóa ngày càng đóng một vai trò quan trọng Với tốc độ phát triển như hiện nay chúng ta không chỉ cần một lượng lao động khổng lồ mà còn đòi hỏi có trình độ, chất lượng tay nghề, kỹ thuật lao động và thiết bị sản xuất Mức độ phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng cao thì vấn đề tự động hoá ngày càng được chú trọng Trong cách mạng công nghiệp 4.0 việc ứng dụng tự động hóa, trí tuệ nhân tạo vào sản xuất, kinh doanh là một xu hướng tất yếu nhằm tạo ra năng suất lao động cao Trên thế giới đã có nhiều nhà máy sử dụng toàn bộ hệ thống đây chuyền sản xuất tự động hóa, đưa rôbốt vào thay thế sức lao động của con người, tạo ra các sản phẩm tốt, độ chính xác cao Nhờ vào robot, cuộc sống của chúng ta ngày càng tiện nghi và an toàn hơn Thật vậy, robot đang dần thay thế con người trong những công việc nguy hiểm như cứu nạn, cứu hộ, kiểm tra các môi trường độc hại, những nơi ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ và tính mạng con người Không chỉ vậy, trong các hộ gia đình, robot đã và đang giúp chúng ta thực hiện những công việc nhàm chán và mất nhiều thời gian như lau nhà, hút bụi nhờ đó chất lượng cuộc sống ngày càng cao hơn Kết hợp xu thế phát triển của thời đại cũng những những kiến thức đã học, Nhóm chúng em đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế tay máy hút phôi tự động sử dụng công nghệ xử lí ảnh”.
Trong thời gian làm đồ án, được sự chỉ bảo tận tình của thầy Phan Đình Hiếu cùng với sự cố gắng của các thành viên trong nhóm đến nay đồ án đã hoàn thành Tuy nhiên với kiến thức còn hạn chế kinh nghiệm, kĩ năng còn thiếu, mặc dù có nhiều cố gắng song nhóm em vẫn còn nhiều thiếu sót cần bổ sung, hoàn thiện Kính mong các thầy cô thông cảm và góp ý để đề tài của nhóm em hoàn thiện hơn và có thể phát triển, ứng dụng trong thời gian sắp tới.
Em xin trân thành cảm ơn thầy Phan Đình Hiếu đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này.
Hà Nội, Ngày Tháng Năm 2022
1.1 Sơ lược về robot phát triển robot 14
1.3 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 25
1.4 Phạm vi nghiên cứu đề tài 25
1.5 Tổng quan về xử lý ảnh 26
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 29
2.1 Bài toán công nghệ tay hút phôi tự động 29
2.2 Các thành phần hệ thống phân loại 29
2.3 Phương trình động học của robot 31
Chương 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 57
3.2 Tính toán và lựa chọn thiết bị 59
3.3 Thiết kế hệ thống điều khiển 67
3.4 Tích hợp hế thống xử lí ảnh 77
Chương 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 79
4.2 Đánh giá kết quả thu được 79
4.3 Hướng phát triển trong tương lai 80
Hình 1-1: Robot công nghiệp 6 bậc tự do đầu tiên trên thế giới 15
Hình 1-2 Robot ASIMO đời đầu 16
Hình 1-4 Sophia-robot công dân đầu tiên trên thế giới 17
Hình 1-5 Cấu trúc chung của hệ robot 18
Hình 1-6 Robot tọa độ Descarte 19
Hình 1-7 Robot tọa độ trụ 19
Hình 1-8 Robot tọa độ cầu 20
Hình 1-10 Cấu trúc hệ điều khiển hở 21
Hình 1-11 Cấu trúc hệ điều khiển phản hồi 22
Hình 1-12 Ứng dụng Arm robot trong xếp pallet 22
Hình 1-13 Ứng dụng Arm robot trong ngành cơ khí 23
Hình 1-14 Arm robot trong ngành sản xuất điện tử 23
Hình 1-15 Arm robot trong ngành sản xuất ô tô 24
Hình 1-16 Ứng dụng Arm robot trong ngành đồ uống, thực phẩm 24
Hình 1-17 Robot kiểm tra khiếm khuyết ứng dụng thị giác máy tính 26
Hình 1-18 Ô tô không người lái 27
Hình 1-19 Ứng dụng thị giác máy tính trong nội soi đại tràng 27
Hình 1-20 IBM watson for Oncology 28
Hình 1-21 Ứng dụng trong ngân hàng 28
Hình 2-1:Sơ đồ khối hệ thống 29
Hình 2-2 Mô hình đơn giản và đặt hệ trục các khâu của robot 32
Hình 2-3 Chuyển đổi hệ thống màu RGB sang grayscale 36
Hình 2-4 Ảnh sau khi thực hiện chuyển đổi 39
Hình 2-5 Phương pháp nhân tích chập 40
Hình 2-6 Ảnh sau khi lọc nhiễu 42
Hình 2-7 Ảnh sau khi thực hiện threshold 44
Hình 2-8 Ví dụ về thuật toán contour 45
Hình 2-9 Ví dụ về 4-connected và 8-connected 46
Hình 2-10 Mô tả quá trình tìm contour của thuật toán truy tìm pixel 47
Hình 2-11 Ví dụ trường hợp thuật toán chạy sai 47
Hình 2-12 Ví dụ trường hợp thuật toán chạy đúng 48
Hình 2-13 Mô tả quá trình tìm contour của thuật toán tìm điểm chung cạnh 49
Hình 2-14 Mô tả quá trình tìm contour của thuật toán quét hướng tâm 50
Hình 2-15 Mô tả quá trình tìm contour của thuật toán pavlidis' 51
Hình 2-16 Quá trình tìm contours của thuật toán theo dõi đường viền 52
Hình 2-17 Xác định và vẽ đường bao của vật thể 54
Hình 2-18 Tìm tọa độ tâm bằng thuật toán moments 56
Hình 3-1: Cánh tay robot thiết kế trên solidwworks 57
Hình 3-3 Mô hình kết hợp 58
Hình 3-5 Động cơ servo MG996R 60
Hình 3-6 Động cơ servo MG90S 60
Hình 3-7 Lực tác dụng lên băng tải 61
Hình 3-9:Cảm biến hồng ngoại 64
Hình 3-10:Module điều khiển động cơ 65
Hình 3-12 Hình minh họa giao diện Arduino 1 68
Hình 3-13 Hình minh họa giao diện Arduino 2 69
Hình 3-14 Hình minh họa giao diện Arduino 3 69
Hình 3-15 Hình minh họa giao diện Arduino 4 70
Hình 3-16 Hình minh họa giao diện Arduino 5 71
Hình 3-17 Hình minh họa giao diện Arduino 6 71
Hình 3-18 Board mở rộng Arduino UNO 72
Hình 3-19 Mặt sau Shield mở rộng Arduino UNO 73
Hình 3-25 Sơ đồ nối dây băng chuyền và hệ thống hút 77
Hình 3-26 Mạch tiếp nhận tín hiệu từ máy tính và điều khiển robot 77
Hình 3-28 Mạch tiếp nhận tín hiệu và truyền đến robot 78
Hình 3-29 Mô hình lắp ráp thực tế 78
Hình 0-1: Lưu đồ thuật toán 82
Bảng 2-1 Bảng thông số DH 33
Bảng 3-1 Bảng thông số động cơ RF370 64
Bảng 3-2 Thông số kỹ thuật của mạch điều khiển động cơ L298N 65
Bảng 3-3 Sơ đồ chân tín hiệu module L298N 66
Bảng 3-4 Thông số module NRF24L01 75
1.1 Sơ lược về robot phát triển robot
1.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển
Nhu cầu nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm ngày càng đòi hỏi ứng dụng rộng rãi các phương tiện tự động hóa sản xuất Xu hướng tạo ra các dây chuyền và thiết bị tự động có tính linh hoạt cao đang hình thành Các thiết bị nay đang thay thế dần các máy tự động “cứng” chỉ đáp ứng một việc nhất định trong khi thị trường luôn đòi hỏi thay đổi mặt hàng về chủng loại, về kích cỡ và tính năng Vì thế ngày càng tăng nhanh nhu cầu ứng dụng robot để tạo ra các hệ thống sản xuất tự động linh hoạt.
Thuật ngữ robot lần đầu tiên xuất hiện năm 1922 trong tác phẩm “Rossum's Universal Robot” của Karel Capek Theo tiếng Séc thì robot là người làm tạp dịch. Trong tác phẩm này nhân vật Rossum là con trai của ông đã tạo ra những chiếc máy gần giống như con người để hầu hạ con người.
Hơn 20 năm sau, ước mơ viễn tưởng của Karel Capek bắt đầu hiện thực Ngay sau chiến tranh thế giới thứ 2, ở Hoa Kỳ đã xuất hiện những tay máy chép hình điều khiển từ xa trong các phòng thí nghiệm về vật liệu phóng xạ.
Chiếc robot công nghiệp được đưa vào ứng dụng đầu tiên, năm 1961, ở một nhà máy ô tô của General Motors tại Trenton, New Jersey Hoa Kỳ.
Năm 1967, Nhật Bản mới nhập chiếc robot công nghiệp đầu tiên từ Công ty AMF Đến năm 1990 có hơn 40 Công ty Nhật Bản, trong đó có những Công ty khổng lồ như Công ty Hatachi và Công ty Mitsubishi, đã đưa ra thị trường quốc tế nhiều loại robot nổi tiếng.
Từ những năm 70 việc nghiên cứu nâng cao tính năng của robot đã chi nhiều đến sự lắp đặt thêm các cảm biến ngoại tín hiệu để nhận biết môi trường làm việc Tại trường đại học tổng hợp Ford người ta đã tạo loại robor lắp ráp tự động điều khiển bằng máy tính trên cơ sở xử lý thông tin từ các cảm biến lực và thị giác Vào thời gian này Công ty IBM đã chế tạo loại robot có những loại cảm biến xúc giác và cảm biến lực, điều khiển bằng máy tính để lắp ráp các máy in gồm 20 cụm chi tiết.
Vào giai đoạn này ở nhiều nước khác cũng tiến hành các công trình nghiên cứu tương tự, tọa ra các loại robot đều khiển bằng máy vi tính, có lắp đặt các thiết bị cảm biến và thiết bị ngoại tiếp người – máy.
Một lĩnh vực mà nhiều phòng thí nghiệm quan tâm là việc chế tọa robot tự hành. Các công trình nghiên cứu tọa ra robot tự hành theo hướng bắt chước chân người và súc vật Các robot này còn chưa có nhiều ứng dụng trong công nghiệp tuy nhiên các loại xe robot (robocar) lại nhanh chóng được đưa vào hoạt động trong các hệ thống sản xuất tự động linh hoạt.
Những cột mốc quan trọng của ngàng công nghiệp robot
Năm 1973: KUKA robot group chế tạo robot công nghiệp đầu tiên trên thế giới có 6 trục điều khiển (6 bậc tự do) bằng động cơ điện
Hình 1-1: Robot công nghiệp 6 bậc tự do đầu tiên trên thế giới
Năm 1975: cánh tay robot đầu tiên trong không gian đã được sử dụng trên tàu thám hiểm Viking của cơ quan không gian NASA của Hoa Kù để lấy mẫu đất trên sao Hỏa.
Năm 2000: Honda tiết lộ kết quả tiên tiến nhất của dự án hình người của người, nhận dạng khuôn mặt, môi trường, giọng nói, và tư thế cũng như tương tác với môi trường của nó.
Hình 1-2 Robot ASIMO đời đầu
Năm 2011: Robonaut 2, thế hệ mới nhất của những người phụ giúp phi hành gia, đã được phóng lên trạm vũ trụ trên tàu con thoi Discovery trong sứ mệnh STS-133 Đây là robot hình người đầu tiên trong không gian.
Vào ngày 25/10/2017: Tại Hội nghị thượng đỉnh đầu tư tương lai ở Riyadh, một robot có tên Sopgia và được gọi bằng đại từ nữ đã được cấp quyền công dân Ả Rập Saudi, trở thành robot đầu tiên có quốc tịch.
Hình 1-4 Sophia-robot công dân đầu tiên trên thế giới
1.1.2 Cấu trúc và phân loại robot công nghiệp
1.1.2.1 Cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp a, Cấu tạo chung
Một Robot công nghiệp được cấu thành bởi các thành phần sau:
Tay máy (Manipulator) là cơ cấu cơ khí gồm các khâu, khớp Chúng hình thành cánh tay để tạo các chuyển động cơ bản, cổ tay tạo lên sự khéo léo, linh hoạt và bàn tay (End Effect) để trực tiếp hoàn thành các thao tác trên đối tượng.
+ Cơ cấu chấp hành tạo chuyển động cho các khâu của tay máy Thường sử dụng các loại động cơ điện, thủy lực, khí nén hoặc kết hợp giữa chúng.