tìm hiểu về robot công nghiệp

Robot công nghiệp là gì?Robot là một loại máy có thể thực hiện công việc một cách tự động bằng sự điềukhiển của máy tính hoặc các vi mạch điện tử được lập trình.. Robot công nghiệp có tí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

MÔN: NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ SINH VIÊN THỰC HIỆN: LÝ ĐỨC HIẾU

MSSV: 20198474 TÌM HIỂU VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP

I KHÁI QUÁT VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP

1 Robot công nghiệp là gì?

Robot là một loại máy có thể thực hiện công việc một cách tự động bằng sự điều

khiển của máy tính hoặc các vi mạch điện tử được lập trình Robot công nghiệp được lập trình sẵn theo một trình tự nhất định và sử dụng mục đích phục

vụ công việc lắp ráp, sản xuất hoặc chế biến sản phẩm Robot hỗ trợ rất nhiều cho con người Đặc biệt là trong những môi trường khắc nghiệt, độc hại và nguy hiểm Robot công nghiệp có tính chính xác cao và hiệu quả vượt trội so với sản xuất thủ công

Ngoài định nghĩa trên thì Robot công nghiệp có thể được định nghĩa theo một số tiêu chuẩn sau:

 Theo tiêu chuẩn RIA của Mỹ (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 thông qua các chương trình chuyển động có thể thay đổi để hoàn thành các nhiệm vụ khác nhau

 Theo tiêu chuẩn AFNOR của 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 tọa độ, có khả năng định vị, định hướng, di chuyển các đối tượng vật chất như chi tiết, đạo cụ,

gá lắp theo những hành trình thay đổi đã được chương trình hóa nhằm thực hiện các nhiệm vụ công nghệ khác nhau

 Theo tiêu chuẩn TOCT 25686-85 của Nga

Robot công nghiệp là tay máy có một số bậc tư do hoạt động và thiết bị điều khiển theo chương trình, có thể tái lập trình để hoàn thành các chức năng vận động và điều khiển trong quá trình sản xuất

2 Kết cấu chung của một robot

3 Phân loại

a Theo các ngành nghề công nghiệp

- Robot sử dụng trong ngành sản xuất oto xe máy – Automotive industry

- Robot sử dụng trong gia công cơ khí

- Robot sử dụng trong ngành dược phẩm, y tế

- Robot sử dụng trong ngành hóa chất

- Robot sử dụng trong ngành công nghiệp gỗ

- Robot sử dụng trong ngành chế tạo linh kiện điện tử

b Theo chức năng sử dụng :

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 dây chuyền sản xuất tự động hóa, đưa rô-bốt vào thay thế sức lao động của con người, tạo ra các sản phẩm tốt, độ chính xác cao

Hiện nay trên thế giới, do nhu cầu sử dụng robot ngày càng nhiều trong các quá trình sản xuất phức tạp với mục đích góp phần nâng cao năng suất dây chuyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng, và nâng cao khả năng cạnh tranh của sản phẩm đồng thời cải thiện điều kiện lao động, nên robot công nghiệp cần có những khả năng thích ứng tốt và thông minh hơn với những cấu trúc đơn giản và linh hoạt

Robot hàn- Welding Robot

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

Những lợi ích khi sử dụng robot hàn

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

– Chuyển động của mỏ hàn được tự động hóa sẽ giảm nguy cơ mắc lỗi trong 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 suốt ngày đêm, hiệu quả hơn nhiều so với một thiết bị hàn tay

– Qúa trình hàn được tự động hóa giải phóng người công nhân khỏi những tác 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 đèn hàn 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 dàng hơn và hiệu suất hàn dễ tính toán hơn, nhờ vậy khách hàng có thể tưởng vào việc nhận được sản phẩm đúng theo thời gian đã hứa

– Thời gian xử lý được tiết kiệm theo một cách khác Do mối hàn robot nói chung là sạch hơn so với mối hàn của người, nên ít phải thay thế và dọn dẹp 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 nhất quán 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 do robot 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 cho khách 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 bị loại bỏ

do mối hàn không tốt Điều này đặc biệt quan trọng trong các công việc 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 kỹ năng hay kinh nghiệm của thợ hàn

– Chất thải: Ngoài các bộ phận phế liệu, các chất tiêu thụ cũng là nguồn chất thải trong hàn Do hàn robot nhanh hơn, nên việc sử dụng chất nóng chảy, khí hàn, kim loại độn sẽ được giảm thiểu Điều này thực sự có ý nghĩa khi 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 sản xuất dài hơi với việc lập trình thời gian phân bổ theo lượng lớn các mảnh ghép Một tế bào hàn tự động hiện đại thậm chí có thể chạy mà không cần giám sát suốt giờ nghỉ giải lao, ban đêm và những ngày cuối tuần, giảm chi phí hơn nữa bằng cách tăng hiệu suất

Robot cắt- Cutting Robot

Robot gắp sản phẩm – Handling Robot

Robot Yaskawa Motoman MPL160

1 Ứng dụng:

Chúng ta sử dụng robot loại handling hoặc palletizing tùy theo ứng dụng:

 Bốc xếp bao từ dây chuyển sản xuất lên pallet.

 Bốc xếp các loại thùng hàng

 Di chuyển sản phẩm từ vị trí này sang vị trí khác

2 Giải pháp :

 Thiết kế giải pháp tổng thể: thiết kế băng tải ra hàng, robot, cấp pallet

tự động, di chuyển pallet sang vị trí khác sau khi xếp hàng

 Thiết kế tay gắp hang (bằng khí nén hay sử dụng servo tùy theo loại sản phẩm cần gắp

 Mô phỏng, thiết kế hệ thống Cung cấp giải pháp tối ưu cho hoạt động của robot và đảm bảo an toàn khi vận hành

3 Mục đich:

Việc sử dụng nhân công để bốc xếp hàng hóa gây tốn kém chi phí cũng như ảnh hưởng đến năng suất lao động về lâu dài Ngoài ra, sử dụng nhân công cũng tiềm ẩn nhiều nguy hiểm cho an toàn lao động do phụ thuộc tình trạng sức khỏe, tinh thần nhân công khi làm việc

Đồng thời đối với các môi trường làm việc nhiều khói bụi, độc hại như các nhà máy sản xuất xi măng thì việc sử dụng robot sẽ đảm bảo được an toàn lao động cũng như sức khỏe của người vận hành

Robot sơn – Painting Robot

robot sơn abb

Robot sơn có thể mang lại hiệu quả ứng dụng cao như bất kỳ hệ thống sơn tự động nào, nếu nó được sử dụng theo đúng phương pháp kỹ thuật Ngược lại, trong trường hợp nó được trang bị những thiết bị tốt nhất nhưng kỹ thuật viên không có kỹ năng vận hành và tích hợp hệ thống, họ vẫn không thể có được hiệu quả ứng dụng và hiệu suất vận hành cao từ phía robot

Tận dụng tối đa hiệu suất robot

Tính năng hữu ích của robot sơn là độ chính xác và khả năng lặp lại Robot có thể di chuyển từ điểm A đến điểm B với cùng một tốc độ liên tục Vì thế, nếu kỹ thuật viên tận dụng được hiệu suất này, hệ thống vận hành của robot sẽ đạt được năng suất và hiệu quả kinh tế cao ngay cả khi đang làm việc ở môi trường kém tác động

Để thực hiện được điều này, lập trình viên cần chú ý:

• Thứ nhất, kiểu dáng cấu trúc, sự di chuyển, và khả năng định vị của robot

• Thứ hai, hệ thống điều khiển tốc độ dòng chảy sơn phải chính xác, và điều chỉnh đáp ứng chu trình sơn

• Thứ ba, kích thước và hình dạng của tia phun phải được kiểm soát, điều chỉnh, đáp ứng với chu trình sơn

• Thứ tư, bật/tắt hiển thị thời gian cho thiết bị chuyên dùng phải nhanh mà không có sự lệch pha

• Thứ năm, hiệu suất chuyển đổi phải lặp lại được

• Cuối cùng, buồng phun sơn phải giữ nguyên tính nhất quán và làm việc trong điều kiện thích hợp

Ngoài ra, độ biến thiên trong hệ thống hỗ trợ của robot cũng làm giảm hiệu suất toàn bộ quy trình sơn khi nó vận hành trong điều kiện môi trường làm việc xấu Điển hình như: Hệ thống điều khiển không kiểm soát được tốc độ dòng chảy của sơn chính xác, khiến tốc độ dòng chảy tăng nhanh Việc tăng này không chỉ làm cho sơn được sử dụng nhiều hơn định mức mà còn ảnh hưởng đến toàn bộ chu trình sơn, tăng phun sơn lõi và làm giảm chất lượng sản phẩm Do đó, robot sơn hay bất kỳ hệ thống sơn tự động nào cũng đều yêu cầu kỹ thuật viên phải có kiến thức, khả năng cài đặt và tích hợp thiết bị thích hợp với hệ thống hỗ trợ quy trình sơn, sao cho nó đạt được hiệu suất làm việc và chất lượng sản phẩm tốt nhất

Bảo vệ hiệu quả ứng dụng

Kích hoạt sơn giảm thiết bị hay kích hoạt sơn khi không có thiết bị nào sẵng sàng, vị trí ban đầu không thích hợp với khoảng cách giữa hai đối tượng, góc ứng dụng không tương thích, lực cơ khí liên tục thay đổi đột ngột tại các vị trí, các dạng tia sơn lớn… là những yếu tố ảnh hưởng không nhỏ đến hiệu quả ứng dụng của toàn hệ thống tự động Vì thế, cho dù hệ thống hỗ trợ tự động hoá đáng tin cậy đến đâu, thì khả năng thực hiện chương trình và thiết lập đường dẫn để tăng hiệu suất toàn hệ thống vẫn là điều kiện quan trọng nhất Bên cạnh đó, hiệu suất chuyển đổi, tổng lượng và chu kỳ thời gian ít cũng ảnh hưởng lớn tới lệnh chờ và sự di chuyển của robot Do vậy, khi robot hay nhiều robot cùng sơn một đối tượng, thì chương trình ứng dụng phải được cài đặt và sắp xếp hợp lý sao cho hiệu quả tác động lên chu trình toàn hệ thống đảm bảo chất lượng sản phẩm

và không gây thiệt hại cho thiết bị Robot sơn sẽ luôn là trợ thủ đắc lực trong các quy trình nếu nó được chăm sóc và bảo vệ hợp lý

Robot pallet – Palletizing Robot

Robot yaskawa cho nghành chế biến gỗ

Là robot được thiết kế đặc biệt, dành riêng cho các khâu đóng gói, xếp loại nhiều pallet, sản phẩm thành phẩm như thùng carton, túi/ bao, hộp, thùng, chai/lọ trong nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp khác nhau

Cấu trúc của robot palettizer đơn giản, rất dễ và thuận tiện trong bảo trì và sửa chữa Các bộ phận & phụ kiện của máy được tối giản để hạn chế phát sinh các chi tiết phải bảo trì

Hoạt động của robot palettizer rất linh hoạt thậm chí ở trong những không gian nhỏ hẹn những vẫn đảm bảo hiệu suất cao trong làm việc

Tất cả các điều khiển vận hành và hoạt động đều được hiển thị trên màn hình hiển thị của tủ điều khiển, robot có thể vận hành 24h/ ngày liên tục và hiệu năng của robot bằng nhiều lao động nên tiết kiệm rất nhiều nhiều chi phí nhân công sản xuất trong một thời gian dài…

Robot hợp tác – collaborate robot

Khái niệm về robot hợp tác

Robot hợp tác (collaborate robot)hay còn gọi là co-bot là loại robot được sử dụng nhằm mục đích có thể làm việc chung với con người.Điều này rất khác biệt

so với các robot công nghiệp hiện nay là được thiết kế để làm việc độc lập và

luôn có khung bảo vệ xung quanh robot, nhằm hạn chế gây thương tích cho con người

Cobots có thể có nhiều vai trò – từ robot tự động có khả năng làm việc cùng với con người trong một môi trường đến những nhiệm vụ làm việc độc lập Robot công nghiệp cộng tác là những cỗ máy rất phức tạp có khả năng phối hợp tay với con người một cách hiệu quả, giúp giảm thiểu những nhiệm vụ khó khăn hoặc lặp đi lặp lại của con người

Cobots được phát minh vào năm 1996 bởi J Edward Colgate và Michael Peshkin, giáo sư tại Đại học Northwestern Bản đệ trình bằng sáng chế Hoa Kỳ năm 1997 mô tả cobots là “an apparatus and method for direct physical interaction between a person and a general purpose manipulator controlled by a computer

* Các loại robot hợp tác:

Công ty tiên phong về robot công nghiệp dựa trên nền tảng KUKA của Đức phát hành năm 2004 là Lbot đầu tiên 3 Robot cộng tác này là kết quả của sự cộng tác lâu dài với Viện Trung tâm vũ trụ Đức kể từ năm 1995 KUKA đã cải tiến công nghệ cobotics trên KUKA LBR 4 (2008) thành KUKA LBR iiwa (2013) Universal Robot đã phát hành cobot đầu tiên, UR5, vào năm 2008 Vào năm

2012, cobo UR10 đã được phát hành, và sau đó là một bảng cobot, UR3, vào năm 2015

Rethink Robotics đã phát hành một cobot công nghiệp, Baxter, vào năm 2012 và robot Sawyer hợp tác nhỏ hơn, nhanh hơn vào năm 2015, được thiết kế cho cao nhiệm vụ chính xác

II TÌM HIỂU VỀ ROBOT ABB

1 Giới thiệu

Robot Abb là một hệ thống Robot sơn xe ô tô nổi tiếng và phổ biến đến từ Thụy

Sĩ Robot Abb là hệ thống phun màu tự động hóa, bao gồm: 8 Robot sơn IRB

5400 và 4 Robot IRB 5300

2 Đặc điểm của Robot Abb

Khả năng nhận dạng hình ảnh tốt

Phù hợp sơn nhiều loại xe, đặc biệt là dòng xe tải Actros và Atego

Sơn được trên nhiều bề mặt và vật liệu

3 Cấu tạo

a Tay quay

Đây là một bộ phận dùng để thực hiện các thao tác, tác động và hoàn thành công việc Là bộ phận gắn kết các chi tiết khác với nhau nhờ các khớp

b Hệ thống điều khiển

Đây chính là bộ phận được dùng để điều khiển các thao tác sau khi tiếp nhận và

xử lý các tín hiệu đến từ bên ngoài

Đối với mỗi yêu cầu hoạt động khác nhau, chúng ta sẽ có những chức năng điều khiển cánh tay robot khác nhau

Đảm nhận các hoạt động theo nhiều cấp độ như xác định vị trí, tọa độ hàng, các nơi đi qua, Hoặc cũng có thể tính toán các thông số như động lực, các bài tính toán, các quỹ đạo, xử lý các lỗi bắt gặp, …

c Phần mềm quản lý và vận hành

Là không gian lập trình, thường sẽ được sử dụng để nhận và truyền đạt thông tin

về mệnh lệnh cũng như yêu cầu đến với robot

Phần mềm lập trình yêu cầu phải đồng bộ với ngôn ngữ lập trình, dễ sử dụng

4 Nguyên lí hoạt động

Gồm có 6 trạm, cụ thể là:

 Trạm làm sạch: tại đây, các buồng lái sau khi sẽ được làm sạch toàn bộ bằng tay sau quá trình sơn lấp chỗ trống Thời gian hoạt động của mỗi trạm dao động là 3 phút

 Trạm nội bộ thứ nhất: Đây là trạm có Robot hỗ trợ Do đó, mọi hoạt động tại trạm nội bộ thứ nhất đều diễn ra tự động Ở trạm này có gắn một hệ thống quan sát Mục đích của nó là thu thập số liệu, quan sát vị trí, ghi nhận những thành phần có mặt rồi truyền về cho Robot Tiếp đến, sẽ có 2 Robot Abb chịu trách nhiệm mở cửa để 2 Robot phun sơn đi vào Nhiệm

vụ của 2 Robot phun sơn là phun các mép cửa, cửa ra vào, các phần nếp gấp và phun toàn bộ vỏ ngoài

 Trạm nội bộ thứ 2: hai Robot IRB 5400 tại đây sẽ nâng ô tô lên độ cao khoảng 1,7m để sơn dưới gầm và buồng lái

 Trạm nội bộ thứ 3: tại đây, Robot sẽ chịu trách nhiệm sơn phần nội thất của buồng lái

 Trạm nội bộ thứ 4: Robot tại đây sẽ chịu trách nhiệm sơn phần bên ngoài của buồng lái

 Trong trạm thứ 5, hai robot IRB 5400 chịu trách nhiệm thực hiện các ứng dụng cuối cùng trên bề mặt bên ngoài

 Trạm cuối cùng cũng là trạm quan trọng nhất, Robot sẽ quét một vòng và kiểm tra trực quan lại toàn bộ bề mặt sơn

IV KẾT LUẬN

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các ngành chế tạo robot phục vụ nghiên cứu và làm việc được chú trọng

Các robot ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên mọi lĩnh vực đời sống