Báo cáo nhập môn ngành Điện tìm hiểu về robot hc10 và cách lập trình bằng teaching pendal

Được thiết kế để làm việc cùng với con người, HC10 mang lại tính linh hoạt cao vàkhả năng hợp tác an toàn trong nhiều ứng dụng công nghiệp - Robot HC10 của Yaskawa có khả năng làm việc t

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BÁO CÁO NHẬP MÔN NGÀNH ĐIỆN

TÌM HIỂU VỀ ROBOT HC10

VÀ CÁCH LẬP TRÌNH BẰNG TEACHING PENDAL

NGUYỄN THÙY NGÂN

Ngan.nt232215@sis.hust.edu.vn

Ngành KT Điều khiển & Tự động hóa

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Danh Huy

Khoa: Tự động hóa

Trường: Điện – Điện tử

Chữ ký của GVHD

đồ án, định hướng phát triển mở rộng của đồ án (nếu có); các kiến thức và kỹ năng mà sinhviên đã đạt được.

1.2 Hướng phát triển của đồ án trong tương lai 20

Sinh viên thực hiện

Ký và ghi rõ họ tên

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Đồ thị kiểu bánh 20

Hình 2.2 Đồ thị kiểu thanh ngang 20

Hình 2.3 Đồ thị kiểu cột đứng 21

Hình 2.4 Đồ thị kiểu đường 21

Hình 2.5 Đồ thị kiểu diện tích 22

DANH MỤC HÌNH VẼ

Bảng 1.1 Thống kê các thiết bị và giá thành 8

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.Yaskawa

- Yaskawa là một doanh nghiệp công nghệ hang đầu trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp.Với trụ sở tại Nhật Bản, Yaskawa chuyên sản xuất và phát triển các giải pháp tự động hóa, baogồm robot công nghiệp, biến tần, máy điều khiển chuyển động và các sản phẩm liên quan

- Yaskawa nổi tiếng với việc kết hợp công nghệ hiện đại và đổi mới để cung cấp giải pháptoàn diện cho khách hàng Các sản phẩm của họ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành, từsản xuất ô tô đến dịch vụ và y tế, mang lại hiệu suất cao và tối ưu hóa quy trình sản xuất

- Với hơn một thế kỷ kinh nghiệm, Yaskawa không chỉ là một nhà sản xuất hàng đầu mà còn

là một đối tác đáng tin cậy trong việc nâng cao tự động hóa và hiệu suất cho doanh nghiệp toàncầu

2.Robot cộng tác

- Robot cộng tác hay còn gọi là cobot đang ngày càng trở nên phổ biến trong ngành côngnghiệp và có nhiều lý do chính đáng cho điều đó Cobot khá thuận lợi về hiệu quả chi phí,nghĩa là chúng rẻ nhưng có lợi tức đầu tư tốt Trong những trường hợp quá nguy hiểm hoặcphức tạp để con người thực hiện nhưng hoạt động đó đòi hỏi phải ra quyết định và có sự hiệndiện của con người, cobot chính là giải pháp

- So với robot, con người có khả năng đưa ra quyết định tốt hơn, linh hoạt hơn và thích ứngnhanh hơn với các tình huống khác nhau Mặt khác, robot không mệt mỏi, chúng mạnh mẽ và

có thể xử lý các vật phẩm nguy hiểm, nghĩa là chúng có thể được đặt vào những nơi nguyhiểm Sự hợp tác giữa con người và robot đảm bảo các tính năng tốt nhất của cả hai, mang lạihiệu quả, chất lượng, công suất, chi phí, thời gian chu kỳ tốt hơn và môi trường làm việc antoàn hơn

- Các doanh nghiệp vừa và nhỏ thường gặp khó khăn với một vấn đề nhất định Họ không đủkhả năng để tự động hóa hoàn toàn dây chuyền sản xuất của mình, bởi vì robot công nghiệptruyền thống đòi hỏi các tính năng an toàn đắt tiền và cần số lượng lớn để hoàn vốn đầu tư vàkiếm tiền Cobot có thể được lập trình nhanh chóng và tiết kiệm chi phí ngay cả với số lượngsản xuất nhỏ hơn

- Hầu hết mọi người hiểu robot cộng tác có nghĩa là robot có thể được sử dụng mà không cần

có bộ phận bảo vệ tách rời hoặc không tách rời và nó hoạt động ngay gần con người Nhưng đó

là một quan niệm sai lầm phổ biến

- Có bốn lĩnh vực chức năng của robot cộng tác theo DIN EN ISO 10218-2 và DIN ISO/TS15066:

Dừng giám sát an toàn

Hướng dẫn bằng tay

Giám sát tốc độ và sự tách biệt

Giới hạn công suất và lực

- Cộng tác thể hiện bản chất hợp tác của một quy trình sản xuất mà con người và robot có thểlàm việc trực tiếp với nhau Robot chỉ là một thành phần trong hệ thống nhà máy hợp tác, toàndiện và bản thân nó không đủ khả năng để vận hành hợp tác, an toàn

Hình 1.1: Yaskawa

3.Robot HC10

- Robot HC10 của Yaskawa là một trong những sản phẩm tiêu biểu trong dòng robot cộng tác(cobot) Được thiết kế để làm việc cùng với con người, HC10 mang lại tính linh hoạt cao vàkhả năng hợp tác an toàn trong nhiều ứng dụng công nghiệp

- Robot HC10 của Yaskawa có khả năng làm việc trong môi trường gần con người một cách

an toàn Nó có khả năng vận hành 6 trục và tải trọng 10 kg Robot này cũng có khả năng lặp lạivới độ chính xác 0,1 mm Một số ứng dụng phổ biến của robot HC10 của Yaskawa bao gồm:sản xuất bổ sung (additive manufacturing), phun chất lỏng (dispensing), điều khiển từ xa(remote tcp) và hàn

- Robot HC10 được thiết kế với các cạnh và bề mặt nhẵn và thường được trang bị các cảmbiến bổ sung để phát hiện người hoặc các chướng ngại vật khác khi va chạm Với công nghệgiới hạn sức mạnh và lực, môi trường làm việc được đảm bảo an toàn cho người vận hành và

có thể vận hành mà không cần bất kỳ hàng rào an toàn hoặc thiết bị an toàn nào khác

- Robot được điều khiển bởi bộ điều khiển YRC1000 và Smart Pendant của Yaskawa

- Robot cộng tác tác tuân thủ ISO 10218-1 và TS 15066 và đạt mức hiệu suất tối thiểu củaPLd và Cat 3 Theo ISO 13849-1

PHẦN 2 NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ

1 Nguyên lý hoạt động cơ bản của HC10

a) Thông số kỹ thuật của HC10

Trục S

130 độ/s

L-axlsTrục LTốc độ tối đa U-axls

Trục U

180 độ/s

R-axlsTrục RB-axlsTrục B

250 độ/s

T-axlsTrục TPhạm vi (tất cả các trục) ± 180 độ

Thiết bị  2 ống dẫn khí (φ4)

 I/O 16 pins(0.2sq)

b) Nguyên lý hoạt động

 Chức năng PLF (Power and Force Limiting-Giới hạn lực và sức mạnh)

- Chức năng an toàn dựa trên thông tin từ 6 cảmbiến mô-men xoắn được tích hợp trong cánh tay robot

- Khi lực bên ngoài mà robot nhận được vượt quá mức giới hạn (mỗi trục, TCP), robot sẽ dừng lại

- Khi lực công tắc khởi động lại của robot được nhấn, robot sẽ loại bỏ điểm dừng bảo vệ và bắt đầu lại chuyển động

Hình 2.1: 6 cảm ứng mô-men xoắn tích hợp

 Chức năng di chuyển né tránh của robot

- Chức năng ứng dụng dựa trên giá trị của ngoạilực tác dụng lên cánh tay robot.

- Quyết định dựa trên giá trị của ngoại lực tác dụng lên cánh tay robot

- Robot có thể bị đẩy ra khỏi người dùng theo hướng ngoại lực tác dụng

- Khi ngoại lực biến mất, robot quay trở lại điểm đẩy và tiếp tục hoạt động

Hình 2.2: Chức năng di chuyển tránh né của robot

- Việc giảng dạy robot được thực hiện mà không cần sử dụng mặt Smart Pendant

Hình 2.3: Chức năng dẫn hướng

 Hướng dẫn bằng tay

- HMI chỉ dành cho Thiết lập

- Cũng có thể hướng dẫn bằng tay trong màn hình JOB khi được kích hoạt > có thể hướng dẫn bằng tay cho robot trong JOB và bằng cách sử dụng các nút trên Hộp công tắc để hướng dẫn

c) Công cụ hỗ trợ

 Giải pháp cắm kẹp

Bộ kẹp ZIMMER:

- Giải pháp cắm và chạy với thiết lập và lắp đặt dễ dàng

- Giao diện IO Link

- Hoàn thiện việc nối dây qua cánh tay robot để robot chuyển động không va chạm

- Bộ kẹp GEH6060IL có chức năng MRK trên các ngón tay với STO

- Màn hình HMI để thiết lập bộ kẹp được chuyển trên mặt dây lập trình Schunk Gripper:

- Tua vít tự động với cơ cấu nạp tự động

- Tín hiệu kênh đôi an toàn ở đầu

- Động cơ gắn tĩnh

- Xi lanh khí nén để định vị vít

Hình 2.5: Tua vít tự động

 Giá đỡ và xe đẩy cho robot di chuyển

Giá đỡ di động:

- Giải pháp dễ dàng với khả năng di chuyển robot trong nơi làm việc

- Giải pháp tích hợp đầy đủ với robot và bộ điều khiển

- Giải pháp di động để tăng tính linh hoạt trong sản xuất

Xe đẩy di động tự động:

- Xe đẩy di động tự động với công nghệ lập bản đồ 2D với HC10 tích hợp

- Ứng dụng trong chăm sóc, xử lý máy móc, hậu cần và cung cấp nguyên vật liệu

- Giải pháp linh hoạt cho các nhiệm vụ tại xưởng

- Tích hợp đầy đủ an toàn giữa xe và robot

- Quản lý đội xe để phân phối nhiệm vụ và điều phối nhiều robot di động trong nhà máy

Hình 2.6: Giá đỡ và xe đẩy

 Phụ kiện lập trình dễ dàng SMART PENDANT:

- Vận hành trực quan và giao diện người dùng được thiết kế dành cho khách hàng

- Lập trình INFORM đơn giản hóa mà không phải hy sinh chức năng

- Trình tạo lệnh để tạo THÔNG TIN tự động

- Chạy bộ khung thông minh loại bỏ các khung tọa độ

- Giảng dạy trực tiếp với lập trình INFORM đầy đủ

- Trợ giúp tích hợp và cách thực hiện Hướng dẫn

- Con quay hồi chuyển tích hợp dưới dạng tùy chọn

- Hand Guiding (Hướng dẫn bằng tay)

- Speed and Separation Monitoring (Giám sát tốc độ và khoảng cách)

- Power and Force Limiting (Giới hạn sức mạnh và lực)

a) Safety Monitored Stop (Dừng lại kiểm soát an toàn)

• Ứng dụng: Được sử dụng khi robot hoạt động chủ yếu một mình, thỉnh thoảng có sự tươngtác của con người với robot

• Quy trình vận hành: Khi con người bước vào khu vực hạn chế được xác định trước, robot

sẽ dừng mọi chuyển động (servo tắt nhưng phanh đang bật hoặc STO) Robot khởi động lạichuyển động khi các thông số an toàn được đặt lại (tức là con người nhấn nút đặt lại, con ngườirời khỏi vùng màu đỏ của máy quét an toàn, v.v.)

• Loại robot: Robot công nghiệp tiêu chuẩn

• Ví dụ: Con người thực hiện một công việc hoạt động thứ cấp trên phôi trong khi robot đanggiữ nó

b) Hand Guiding (Hướng dẫn bằng tay)

• Ứng dụng: Cho phép con người hướng dẫn robot bằng tay, thường thông qua việc di

chuyển robot bằng tay để đặt nó trong vị trí hoặc hướng mới Ứng dụng gắp và đặt

• Quy trình vận hành : Con người chuyển robot sang chế độ TEACH Robot chạy với bộ phận bảo vệ an toàn ở chế độ PLAY hoặc REMOTE Các cảm biến an toàn sẽ đảm bảo rằng robot phản ứng an toàn và linh hoạt trong quá trình hướng dẫn

• Loại robot : Robot công nghiệp tiêu chuẩn có thêm thiết bị cảm biến (tức là cảm biến

c) Speed and Separation Monitoring (Giám sát tốc độ và khoảng cách)

• Ứng dụng: Sử dụng máy quét laser, màn chắn ánh sáng hoặc hệ thống quan sát để theo dõi

d) Power and Force Limiting (Giới hạn sức mạnh và lực)

• Ứng dụng: Robot làm việc cùng với con người mà không cần thêm thiết bị an toàn

• Quy trình vận hành: Giảm lực và sức mạnh của robot khi nó tiếp xúc với con người hoặc vật

thể khác Cảm biến lực và sức mạnh được sử dụng để kiểm soát và giới hạn cường độ dụng lên

thân và thực hiện hành động (tức là dừng lại, rút lui)

• Loại robot: Không phải là robot công nghiệp tiêu chuẩn nhưng robot có tính năng hạn chế

về lực đặc biệt Robot có hình dạng tròn để tiêu tán lực trong trường hợp va đập Theo kết quảđánh giá rủi ro, có thể không cần thêm thiết bị an toàn

• Ví dụ: Chăm sóc máy, nhặt và đóng gói, lắp ráp , v v  Chăm sóc máy, nhặt và đóng gói, lắp ráp , v v

Hình 2.9: Giới hạn sức mạnh và lực

- Tự động hóa quá trình sản xuất và lắp ráp.

- Linh hoạt chuyển đổi giữa các công việc và sản phẩm khác nhau

- Tăng năng suất và chất lượng sản phẩm

- Giảm thời gian chết (downtime) giữa các lô sản xuất

d) Ưu điểm

- Năng suất cao và linh hoạt

- Đáp ứng nhanh chóng với thay đổi trong thị trường

- Giảm lãng phí và chi phí sản xuất

- Tăng chất lượng sản phẩm do sự đồng nhất trong quy trình

e) Nhược điểm

- Chi phí đầu tư ban đầu cao

- Đòi hỏi kỹ thuật và kiến thức chuyên sâu để triển khai và duy trì

- Cần quản lý kỹ lưỡng để đảm bảo tính ổn định và hiệu suất

- Khả năng thích ứng không linh hoạt nếu có thay đổi lớn trong công nghệ hoặc yêu cầu sảnphẩm

2 Vai trò của HC10 trong FMS

a) Đảm bảo nơi làm việc tiện lợi

- Robot cộng tác có thể được sử dụng cho các công việc lặp đi lặp lại, đặc biệt khi cần xử

lý tải trọng cao hơn

- Robot cộng tác có thể thực hiện các công việc xử lý lặp đi lặp lại trong khi con ngườithực hiện các nhiệm vụ khác với sản phẩm

- Robot cộng tác góp phần thực hiện một nơi làm việc tiện lợi.

b) Làm chủ về tính phức tạp cao của công việc

- Các công việc lặp đi lặp lại có thể yêu cầu độ phức tạp về trình tự hoặc tính biến đổi củasản phẩm, tức là sản phẩm phải được quay vòng trong chu trình, nhiều sản phẩm khácnhau được xử lý trong chu trình, v.v

- Robot cộng tác như một giải pháp cho công việc phức tạp do sức mạnh và sức bền củanó

f) Ưu điểm

- Năng suất cao và linh hoạt

- Đáp ứng nhanh chóng với thay đổi trong thị trường

- Giảm lãng phí và chi phí sản xuất

- Tăng chất lượng sản phẩm do sự đồng nhất trong quy trình

g) Nhược điểm

- Chi phí đầu tư ban đầu cao

- Đòi hỏi kỹ thuật và kiến thức chuyên sâu để triển khai và duy trì

- Cần quản lý kỹ lưỡng để đảm bảo tính ổn định và hiệu suất

- Khả năng thích ứng không linh hoạt nếu có thay đổi lớn trong công nghệ hoặc yêu cầusản phẩm

3 Vai trò của HC10 trong FMS

c) Đảm bảo nơi làm việc tiện lợi

- Robot cộng tác có thể được sử dụng cho các công việc lặp đi lặp lại, đặc biệt khi cần xử

lý tải trọng cao hơn

- Robot cộng tác có thể thực hiện các công việc xử lý lặp đi lặp lại trong khi con ngườithực hiện các nhiệm vụ khác với sản phẩm

- Robot cộng tác góp phần thực hiện một nơi làm việc tiện lợi

d) Làm chủ về tính phức tạp cao của công việc

- Các công việc lặp đi lặp lại có thể yêu cầu độ phức tạp về trình tự hoặc tính biến đổi củasản phẩm, tức là sản phẩm phải được quay vòng trong chu trình, nhiều sản phẩm khácnhau được xử lý trong chu trình, v.v

- Robot cộng tác như một giải pháp cho công việc phức tạp do sức mạnh và sức bền củanó

e) Cải thiện chất lượng công việc

f) Giảm thời gian làm việc của con người

- Gắn liền với chất lượng công việc

- Robot có thể thực hiện dễ dàng hơn, nhanh chóng hơn con người, giúp giảm thời giancần thiết của con người đối với công việc nhất định

- Con người có thể thực hiện các công việc khác cần đến sự khéo léo và trí thông minh

g) Đảm bảo chất lượng của quy trình

- Sử dụng robot, chất lượng của quy trình sản xuất tăng lên nhờ độ bền và độ chính xáccủa máy

- Chất lượng có thể được đo lường bằng tự động hóa dễ dàng hơn so với nhân công

- Tăng tính linh hoạt trong sản xuất

- So với tự động hóa hoàn toàn, robot cộng tác có thể được triển khai để hợp tác hoặccộng tác với con người

- Tùy thuộc vào đánh giá rủi ro, nơi làm việc hợp tác có thể được thiết kế theo cách “dễ

di chuyển”

h) Tăng độ chính xác của quy trình

- So với con người, robot là một cỗ máy chính xác với khả năng lặp lại được xác định

- Độ chính xác của quy trình có thể được cải thiện bằng cách triển khai tự động hóa

i) Tăng năng suất của các quy trình

- Do độ bền, sức mạnh và độ chính xác của robot, các quy trình có thể được cải thiện vànăng suất có thể tăng lên

- Những lỗi do con người gây ra do mệt mỏi được giảm bớt bằng cách sử dụng tự độnghóa

hệ thống tự động xem xét Trong trường hợp rô-bốt cộng tác, chức năng “Hướng dẫn bằng tay”– hướng dẫn rô-bốt theo cách thủ công đến vị trí mong muốn – cũng được hỗ trợ Mặt dây thông minh hiện có cho các robot MOTOMAN sau với thế hệ bộ điều khiển YRC1000 và

YRC1000micro: • MOTOMAN YRC1000: HC10, HC10DT, GP7 đến GP600 • MOTOMAN YRC1000micro: MotoMINI, HC10DT, GP7, GP8, GP12

Nội dung phần chữ chọn căn đều hai bên:

Trong trường hợp phần số thứ tự của các tài liệu tham khảo bị lệch dòng so với phần chữ nhưsau:

CHƯƠNG 1 KẾT LUẬN 1.1 Kết luận

Nội dung phần kết luận này tùy thuộc vào từng đồ án Lưu ý trong phần kết luận không nên

có bất cứ phương trình, biểu đồ hay bảng biểu nào Cần trình bày rõ nội dung đồ án tốt nghiệp

đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của đề bài hay chưa Trình bày về ý nghĩa của các kết quả thuđược, các đánh giá nhận xét về tính khả thi, tính chính xác của kết quả, tính thực tế của đồán…Cần lưu ý hạn chế sử dụng các tính từ, trạng từ mạnh trong khi miêu tả kết quả đạt được,cần đảm bảo tính trung thực của các kết luận

Trình bày các kiến thức mà sinh viên đã đạt được sau khi thực hiện đồ án tốt nghiệp Đồngthời trình bày về các kỹ năng đã học được (kỹ năng tự tìm kiếm tài liệu, tổng hợp thông tin, kỹnăng chế bản, kỹ năng trình bày, viết báo….)

1.2 Hướng phát triển của đồ án trong tương lai

Nêu tóm tắt hướng mở rộng của đề tài trong tương lai nếu có Đây là mục tùy chọn vì phụthuộc vào loại đề tài