thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển tự động cánh tay robot 3 bậc tự do bằng PLC

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 7 LỜI CẢM ƠN 9 CHƯƠNG 1: Ý NGHĨA CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP TRONG TỰ ĐỘNG HÓA 10 1.1 Sự ra đời của robot công nghiệp 10 1.2 Các lĩnh vực ứng dụng robot công nghiệp 11 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC ROBOT 3 BẬC TỰ DO 16 2.1 Ứng dụng của robot 3 bậc tự do sử dụng trong đề tài 16 2.2 Thiết kế mô hình cánh tay robot 16 2.2.1 Khớp robot 17 2.2.2 Cổ tay robot 18 2.2.3 Bàn tay robot (cơ cấu tác động cuối) 18 2.2.4 Mô hình robot được thiết kế 19 2.3 Xây dựng phương trình động học robot 3 bậc tự do 19 2.3.1 Phương trình động học thuận robot 20 2.3.2 Xác định quỹ đạo chuyển động của robot trong không gian 23 2.3.3 Phương trình động học ngược 23 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN NGUỒN DẪN ĐỘNG CHO ROBOT 26 3.1 Phân tích các nguồn dẫn động 26 3.1.1 Truyền động thủy lực 26 3.1.2 Truyền động khí nén 27 3.1.3 Truyền động điện cơ 28 3.2 Lựa chọn truyền động điện cơ cho khớp quay thứ 1 28 3.2.1 Lựa chọn động cơ bước cho khớp quay 28 3.2.2 Tìm hiểu về động cơ bước 29 3.2.3 Điều khiển động cơ bước 31 3.2.4 Thông số kĩ thuật của động cơ bước 33 3.3 Lựa chọn truyền động khí nén cho khâu quay thứ 2, tịnh tiến và tay gắp 33 3.3.1 Xi lanh hai chiều 33 3.3.2 Van kiểu 52 35 CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN 37 4.1 Phân tích các bộ điều khiển 37 4.1.1 Điều khiển bằng các rơle điện từ 37 4.1.2 Điều khiển bằng vi điều khiển 38 4.1.3 Điều khiển bằng PLC 38 4.2 Lựa chọn bộ điều khiển PLC cho robot 39 4.2.1 Phân tích các loại PLC 39 4.2.2 Lựa chọn bộ điều khiển PLC S7200 39 CHƯƠNG 5: CẢM BIẾN TRONG ROBOT 47 5.1 Cảm biến từ tiệm cận 47 5.1.1 Nguyên lý hoạt động của cảm biến từ tiệm cận 47 5.1.2 Cảm biến từ tiệm cận sử dụng trong đề tài :CS1J, CS1F 48 5.2 Công tắc hành trình điện cơ 50 5.2.1 Nguyên lý hoạt động của công tắc hành trình điện cơ. 50 5.2.2.Công tắc hành trình sử dụng trong đề tài: kW12 50 5.3 Cảm biến hồng ngoại 51 5.3.1 Nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại 51 5.3.2 Cảm biến sử dụng trong đề tài 52 5.3.3 Mạch cảm biến 52 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ ,CHẾ TẠO MÔ HÌNH VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ROBOT 54 6.1 Chế tạo mô hình cơ khí 54 6.2 Thiết kế modul điều khiển 59 6.2.1 Modul mạch điều khiển động cơ bước 59 6.2.1.1 Khối mạch tạo xung 59 6.2.1.2 Khối mạch điều khiển động cơ bước 63 6.2.1.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 69 6.2.2 Thiết kế modul điều khiển khí nén 71 6.2.3 Sơ đồ ghép nối hệ thống 72 6.2.4 Lưu đồ thuật toán 73 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 7.1 Kết quả thực hiện đồ án 74 7.1.1 Kết quả đạt được 74 7.1.2 Kết quả chưa đạt được 74 7.2 Hướng khắc phục và hướng phát triển của đồ án 74 7.3 Những thuận lợi và khó khăn 75 7.3.1 Những thuận lợi của đề tài 75 7.3.2 Những khó khăn của đề tài 75 7.4 Kết luận 75 7.5 Kiến nghị 76 PHỤ LỤC 1: BẢNG SYMBOL 77 PHỤ LỤC 2: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 78

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 1

Hưng Yên, ngày tháng năm 2011 Giảng viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 2

Hưng Yên, ngày tháng năm 2011 Giảng viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Hưng Yên, ngày tháng năm 2011 Giảng viên phản biện

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 7

LỜI CẢM ƠN 9

-CHƯƠNG 1: Ý NGHĨA CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP TRONG TỰ ĐỘNG HÓA -

10 1.1 Sự ra đời của robot công nghiệp 10

1.2 Các lĩnh vực ứng dụng robot công nghiệp 11

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC ROBOT 3 BẬC TỰ DO 16

2.1 Ứng dụng của robot 3 bậc tự do sử dụng trong đề tài 16

2.2 Thiết kế mô hình cánh tay robot 16

-2.2.1 Khớp robot 17 -2.2.2 Cổ tay robot 18 2.2.3 Bàn tay robot (cơ cấu tác động cuối) 18 2.2.4 Mô hình robot được thiết kế 19 2.3 Xây dựng phương trình động học robot 3 bậc tự do 19

2.3.1 Phương trình động học thuận robot 20 2.3.2 Xác định quỹ đạo chuyển động của robot trong không gian 23 2.3.3 Phương trình động học ngược 23 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN NGUỒN DẪN ĐỘNG CHO ROBOT 26

3.1 Phân tích các nguồn dẫn động 26

3.1.1 Truyền động thủy lực 26 -3.1.2 Truyền động khí nén 27 -3.1.3 Truyền động điện cơ 28 3.2 Lựa chọn truyền động điện cơ cho khớp quay thứ 1 28

-3.2.1 Lựa chọn động cơ bước cho khớp quay 28 -3.2.2 Tìm hiểu về động cơ bước 29 -3.2.3 Điều khiển động cơ bước 31 3.2.4 Thông số kĩ thuật của động cơ bước 33 3.3 Lựa chọn truyền động khí nén cho khâu quay thứ 2, tịnh tiến và tay gắp 33

3.3.1 Xi lanh hai chiều 33

-3.3.2 Van kiểu 5/2 35

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN 37 4.1 Phân tích các bộ điều khiển - 37 -4.1.1 Điều khiển bằng các rơle điện từ - 37 -

4.1.2 Điều khiển bằng vi điều khiển 38

4.1.3 Điều khiển bằng PLC 38

4.2 Lựa chọn bộ điều khiển PLC cho robot 39 4.2.1 Phân tích các loại PLC - 39 -

4.2.2 Lựa chọn bộ điều khiển PLC S7200 39

CHƯƠNG 5: CẢM BIẾN TRONG ROBOT 47 5.1 Cảm biến từ tiệm cận - 47 -5.1.1 Nguyên lý hoạt động của cảm biến từ tiệm cận - 47 -

5.1.2 Cảm biến từ tiệm cận sử dụng trong đề tài :CS1J, CS1F 48

5.2 Công tắc hành trình điện cơ 50 5.2.1 Nguyên lý hoạt động của công tắc hành trình điện cơ - 50 -

-5.2.2.Công tắc hành trình sử dụng trong đề tài: kW12 50

5.3 Cảm biến hồng ngoại 51 5.3.1 Nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại - 51 -

5.3.2 Cảm biến sử dụng trong đề tài 52

5.3.3 Mạch cảm biến 52

-CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ ,CHẾ TẠO MÔ HÌNH VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ROBOT - 54 -6.1 Chế tạo mô hình cơ khí - 54 -6.2 Thiết kế modul điều khiển - 59 -6.2.1 Modul mạch điều khiển động cơ bước- 59 -

6.2.1.1 Khối mạch tạo xung 59 6.2.1.2 Khối mạch điều khiển động cơ bước - 63 -

6.2.1.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 69

-6.2.2 Thiết kế modul điều khiển khí nén 71

-6.2.3 Sơ đồ ghép nối hệ thống 72

-6.2.4 Lưu đồ thuật toán 73

CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74

7.1 Kết quả thực hiện đồ án 74

7.1.1 Kết quả đạt được 74 7.1.2 Kết quả chưa đạt được 74 7.2 Hướng khắc phục và hướng phát triển của đồ án 74

7.3 Những thuận lợi và khó khăn 75

-7.3.1 Những thuận lợi của đề tài 75 -7.3.2 Những khó khăn của đề tài 75 7.4 Kết luận 75

7.5 Kiến nghị 76

PHỤ LỤC 1: BẢNG SYMBOL 77

PHỤ LỤC 2: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 78

-LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước vấn đề tự động hóa sảnxuất có vai trò đặc biệt quan trọng Như ta đã biết, ngày nay robot công nghiệp đượcứng dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp đòi hỏi sự tự động trong quá trình sảnxuất

Mục tiêu ứng dụng robot trong công nghiệp là nhằm nâng cao năng suất dâychuyền công nghệ, nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh sản phẩm, đồng thờicải thiện điều kiện lao động

Ở nước ngoài, robot công nghiệp đã được nghiên cứu và ứng dụng vào sản xuất

từ rất sớm Chiếc robot công nghiệp được đưa vào ứng dụng đầu tiên vào năm 1961 tạiHoa Kỳ

Ở nước ta, giai đoạn trước năm 1990 hầu như chưa du nhập về kỹ thuật robot,thậm chí còn chưa nhận được nhiều thông tin kỹ thuật từ lĩnh vực này Cho đến nay, ởnước ta đã có rất nhiều cơ sở thiết kế, chế tạo và lắp ráp được robot Trung tâm Nghiêncứu ứng dụng và Dịch vụ khoa học kỹ thuật cho biết, đến năm 2010, TP Hồ Chí Minh

sẽ đưa ra thị trường robot công nghiệp hoàn chỉnh, có khả năng cạnh tranh với các sảnphẩm ngoại nhập Hơn nữa, mấy năm trở lại đây Việt Nam luôn đạt giải cao trong cáccuộc thi robocon Châu Á – Thái Bình Dương Những chiến thắng này đã thổi mộtluồng sinh khí mới vào phong trào sáng tạo robot của sinh viên Hàng loạt robot mới rađời từ những cuộc thi này

Sự ra đời của hệ thống điều khiển PLC đã thay thế được hệ thống điều khiển cồngkềnh bằng rơle và các dây nối Với nhiều ưu điểm nổi bật, ngày nay hệ thống điềukhiển bằng PLC đã trở nên ưu việt và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực củacuộc sống Vì vậy, việc nghiên cứu và ứng dụng PLC là rất cần thiết

Ở nhiều trường đại học, cao đẳng và dạy học kỹ thuật trong đó có trường ta, đãbắt đầu giảng dạy về robot công nghiệp Với sở thích tìm hiểu về robot, mong muốn

ứng dụng lý thuyết đã được học vào thực tiễn, cũng như thúc đẩy phong trào nghiêncứu, chế tạo robot của các bạn sinh viên trong và ngoài trường, nhóm chúng em đã

thực hiện đề tài “thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển tự động cánh tay robot 3 bậc tự

do bằng PLC”.

Đề tài chúng em gồm những nội dung chính sau:

Chương 1: Ý nghĩa robot công nghiệp trong tự động hóa

Chương 2: Xây dựng mô hình động học robot 3 bậc tự do

Chương 3: Lựa chọn nguồn dẫn động cho robot

Chương 4: Phân tích và lựa chọn bộ điều khiển

Chương 5 : Cảm biến trong robot

Chương 6: Thiết kế, chế tạo mô hình và hệ thống điều khiển robot

Chương 7: Kết luận và kiến nghị

Do có sự hạn chế về thời gian cũng như kiến thức và kinh nghiệm nên chúng emkhông thể tránh khỏi những sai sót

Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn sinh viênKhoa Điện – Điện tử về đề tài này

Hưng yên, ngày tháng 06 năm 2011

LỜI CẢM ƠN

Đồ án được hoàn thành như là một bước ngoặt báo hiệu kết thúc thời gian học tậptại trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên và cũng đồng thời báo hiệu cho sinh viên k5bước sang một bước ngoặt mới trong cuộc đời mình: Đó chính là dùng tri thức trướctiên là để nuôi bản thân mình, điều đó đã góp một phần nhỏ của mình vào công cuộcxây dựng đất nước ngày càng phát triển hơn với nền công nghiệp hóa hiện đại hóa

Để hoàn thành được đồ án này, nếu không có sự đóng góp từ nhiều phía chắcchắn chúng em khó mà đạt được những kết quả như vậy.Đó là sự đóng góp tích cực vềvật chất, sự ủng hộ động viên tinh thần về phía gia đình – đã hình thành một chỗ dựavững chắc Và hơn hết là sự quan tâm, tận tình giúp đỡ của các thầy cô trong khoa,các

thầy cô bộ môn và đặc biệt là sự hướng dẫn nhiệt tình của cô Lê Thị Minh Tâm và thầy Nguyễn Văn Diên đã giúp chúng em hoàn thành đề tài này.

Không chỉ có vậy mà qua đồ án tốt nghiệp này chúng em đã được học hỏi rấtnhiều những kiến thức từ các thầy cô, từ những kiến thức ở trường lớp đến phong tháilàm việc hay các cách xử trí tình huống Các thầy cô luôn động viên khuyến khíchchúng em về mọi mặt giúp chúng em có tinh thần thoải mái để làm việc đạt hiệu quả Chính vì vậy, chúng em muốn gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới cácthầy cô đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này!

Hưng Yên, Ngày Tháng 06 Năm 2011

Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Thanh Lâm

Nguyễn Đình Thắng

Kim Thị Vy

Trong đó, robot được sử dụng trong các ngành chế tạo ôtô chiếm 33,2%, ngành unseecified chiếm 25%, ngành điện-điện tử 9,9%, ngành hoá chất + cao su + nhựa chiếm 9,4%, ngành chế tạo máy 4,3%, ngành điện tử viễn thông chiếm 2,5%, sản xuất metal chiếm 3,7%, ngành sản xuất gỗ 2,5%, và các ngành khác là 10,3%.

Theo dự báo ,trên thế giới trong vòng 20 năm nữa mỗi người sẽ có nhu cầu sử dụng 1 robot như nhu cầu 1 máy tính PC hiện nay và robot sẽ là tâm điểm của một cuộc cách mạng công nghệ lớn sau internet.Với xu thế này cùng với các ứng dụng truyền thông khác của robot trong công nghiệp ,y tế,giáo dục đào tạo ,giải trí,và đặc biệt trong an ninh quốc phòng thì thị trường robot và các dịch vụ ăn theo robot sẽ vô cùng lớn.

Để hiểu biết hơn về tầm quan trọng của robot ngày nay,chúng em đi nghiên cứu

về ý nghĩa của robot trong tự động hóa ở chương 1 Chương 1 bao gồm 2 nội dung đó là: sự ra đời và ứng dụng của robot trong tự động hóa.

1.1 Sự ra đời của robot công nghiệp

Thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng Sec (Czech) “Robata” có nghĩa là công việc

tạp dịch trong vở kịch Rossum’s universal robots của Karel Capek, vào năm 1921.

Trong vở kịch này, ông đã mô tả một “nhân vật” có thể ứng xử như con người, có khảnăng làm việc khỏe gấp đôi con người, nhưng không có cảm tính, cảm giác như conngười Có lẽ đó là một gợi ý ban đầu cho các nhà sáng chế kỹ thuât về những cơ cấu,

máy móc bắt chước các hoạt động cơ bắp của con người Sự phát triển của lĩnh vựcrobot bắt đầu từ 40 năm sau đó

Một trong những robot công nghiệp đầu tiên được chế tạo là robot Versatran củacông ty AMF, Mỹ dùng đầu tiên trong kỹ nghệ ôtô Tiếp theo Mỹ, các nước khác bắtđầy sản xuất robot công nghiệp: Anh – 1967, Thụy Điển và Nhật – 1968 theo bảnquyền của Mỹ, CHLB Đức – 1971, Pháp – 1972, ở Ý – 1973

Trong những năm sau này, việc nâng cao tính năng hoạt động của robot khôngngừng phát triển Các robot được trang bị thêm các loại cảm biến khác nhau để nhậnbiết môi trường xung quanh, cùng với những thành tựu to lớn trong lĩnh vực tin học –điện tử đã tạo ra cá thế hệ robot với nhiều tính năng đặc biệt, số lượng robot ngày cànggia tăng, giá thành ngày càng giảm Nhờ vậy, robot công nghiệp đã có vị trí quan trọngtrong các dây chuyền sản xuất hiện đại

Một vài số liệu về số lượng robot được sản xuất ở một vài nước công nghiệp pháttriển như sau:

Nước sản xuất Năm 1990 Năm 1994 Năm 1998

1.2 Các lĩnh vực ứng dụng robot công nghiệp

Từ khi mới ra đời robot công nghiệp được áp dụng trong nhiều lĩnh vực dưới góc độ thay thế sức người Nhờ vậy các dây chuyền sản xuất được tổ chức lại , năng suất và hiệu quả sản xuất tăng lên rõ rệt

Mục tiêu ứng dụng robot công nghiệp nhằm góp phần nâng cao năng suất dây chuyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng và giảm khẳ năng cạnh tranh

của sản phẩm đồng thời cải thiện điều kiện lao động Đạt được các mục tiêu trên là nhờvào những khẳ năng to lớn của robot như: Làm việc không biết mệt mỏi, rất dễ dàng chuyển nghề một cách thành thạo, chịu được phóng xạ với môi trường làm việc độc hại, nhiệt độ cao, “cảm thấy” được cả từ trường, và “nghe” được cả siêu âm Robot dùng để thay thế con người trong các trường hợp trên hoặc thực hiện các công việc tuy không nặng nhọc nhưng đơn điệu, dễ gây mệt mỏi ,nhầm lẫn.

Trong nghành cơ khí, robot được sử dụng nhiều trong công nghệ đúc, công nghệhàn, cắt kim loại, sơn, phun, phủ kim loại,tháo lắp vận chuyển phôi,lắp rắp sản phẩm

Ngày nay, đã xuất hiện nhiều dây chuyền sản xuất tự động gồm các máy CNC với robot công nghiệp,các dây chuyền đó đạt mức tự động hóa cao, mức độ linh hoạt cao Ở đây các máy robot công nghiệp được điều khiển bằng cùng một hệ thống chương trình

Ngoài các phân xưởng nhà máy, kỹ thuật robot cũng được sử dụng trong việc khai thác thềm lục địa và đại dương, trong y học, sử dụng trong quốc phòng, trong chinh phục vũ trụ, trong công nghiệp nguyên tử, trong các lĩnh vực xã hội

Rõ ràng khẳ năng của robot trong một số điều kiện vượt hơn khẳ năng của con người, do đó nó là phương tiện hữu hiệu để tự động hóa, nâng cao năng suất lao động, giảm nhẹ cho con người những công việc nặng nhọc và độc hại.Nhược điểm lớn nhất của robot là chưa linh hoạt như con người Trong dây chuyền sản xuất tự động, nếu có một robot bị hỏng có thể làm ngừng hoạt động của cả dây chuyền, cho nên robot vẫn luôn hoạt động dưới sự giám sát của con người

Robot được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khai thác Có thể phân loại ứng dụng của robot làm các lĩnh vực chính: Vận chuyển, bốc dỡ vật liệu, gia công, lắp ráp, thăm dò và các ứng dụng khác

Hiệp hội robot nước Anh(BRA – British Robot Association ) đã cung cấp số liệu về tỷ lệ phân bố về loại công nghiệp dược dùng robot

Hình 1.1: Hình vẽ tỷ lệ phân bố về loại công việc được dùng robot

Một số hình ảnh ứng dụng của robot công nghiệp

Hình 1.2: Robot hàn điểm trong nhà máy sản xuất xe hơi

Hình 1.3 : Robot phun thuốc sinh học

Hình 1.4 :Robot trong ngành đúc và rèn

Hình 1.5 : Robot hàn đường thẳng trong mối hàn góc

Bên cạnh sự hiểu biết và nhận thức được ý nghĩa và tầm quan trọng của nghành chế tạo robot hiện nay kết hợp với sự say mê và yêu thích bộ môn robot công nghiệp chúng em đã cùng nhau nghiên cứu đề tài “ thiết kế và chế tạo cánh tay máy robot 3 bậc tự do dùng PLC”.Vậy cấu trúc ,hoạt động của tay máy này như thế nào? Độ linh hoạt ra sao ? Chúng em sẽ đi xây dựng mô hình cánh tay robot ở chương tiếp theo.

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC ROBOT 3 BẬC TỰ DO

Về mặt truyền động và điều khiển robot được cấu tạo từ những khối cấu trúc cơ khí hoạt động nhờ các cơ cấu tác động Về mặt kết cấu robot được chế tạo rất khác biệt nhau nhưng chúng được xây dựng từ những thành phần cơ bản như tay máy, nguồn cung cấp, bộ điều khiển Trong đó tay máy là tập hợp các bộ phận và cơ cấu cơ khí được thiết kế và hình thành các khối có chuyển động tương đối với nhau Vì vậy trong chương2, chúng em sẽ đi xây dựng mô hình cánh tay của robot 3 bậc tự do Chương này gồm những nội dung sau: Ứng dụng của robot trong đề tài, thiết kế mô hình cánh tay robot, xây dựng phương trình động học cho robot 3 bậc tự do.

2.1 Ứng dụng của robot 3 bậc tự do sử dụng trong đề tài

Robot có ưu điểm quan trọng nhất là tạo nên khẳ năng linh hoạt hóa sản xuất

Nó ngày càng thay thế nhiều lao động và và ngày càng trở lên chuyên dụng Trong cácnhà máy sản xuất, công đoạn lắp rắp thường chiếm tỉ lệ cao so với tổng thời gian sảnxuất trên toàn bộ dây chuyền Công việc lắp rắp đó lại đòi hỏi phải rất cẩn thận khôngđược nhầm lẫn thao tác nhẹ nhàng chính xác và phải làm việc căng thẳng suốt ngày

Vì vậy khi nhận đề tài “thiết kế chế tạo mô hình điều khiển tự động cánh tayrobot 3 bậc tự do” chúng em đưa ra các ứng dụng cụ thể của robot này như sau: Robot

3 bậc tự do đảm nhiệm vai trò gắp phôi cho máy tiện đứng

2.2 Thiết kế mô hình cánh tay robot

Hệ thống chuyển động robot công nghiệp đảm bảo cho robot có thể thực hiệncác nhiệm vụ trong không gian làm việc bao gồm các chuyển động của thân, cánh tay,

cổ tay giữa các vị trí hoặc chuyển động theo một quỹ đạo đặt trước Bộ phận cơ bản

của robot là: Cánh tay (gồm một số thanh nối cứng liên kết vớ nhau bởi các khớpmềm); thân (bệ); cổ tay; bàn tay.

Hình 2.1: Các bộ phận của robot 2.2.1 Khớp robot

Khớp là khâu liên kết hai thanh nối có chức năng truyền chuyển động để thựchiện di chuyển của robot

Khớp robot gồm hai loại: khớp tịnh tiến và khớp quay

+Kích thước bệ:63x47x36+Trọng lượng: 20 kg

- Thông số chuyển động :

+ Trục 1: Khớp quay ,Phạm vi làm việc:0-2π+ Trục 2 : Khớp quay,Phạm vi làm việc : 0-π/2+ Trục 3 : Khâu tịnh tiến

2.2.2 Cổ tay robot

Cổ tay robot có nhiệm vụ định hướng chính xác bàn tay robot (cơ cấu tác độngcuối) trong không gian làm việc Thông thường cổ tay robot có 3 bậc tự do tương ứngvới 3 chuyển động có cấu tạo điển hình như hình 2.3: Cổ tay xoay xung quanh trụcthanh nối cuối cùng (Roll), cổ tay xoay xung quanh trục nằm ngang tạo chuyển độnglên xuống của bàn tay (Pitch) quay xung quanh trục thẳng đứng tạo chuyển động lắcphải, trái của bàn tay (Yaw)

Hình 2.3: Cơ cấu cổ tay 3 bậc tự do

2.2.3 Bàn tay robot (cơ cấu tác động cuối)

Bàn tay được gắn lên cổ tay robot đảm bảo cho robot thực hiện các nhiệm vụkhác nhau trong không gian làm việc Cơ cấu bàn tay có hai dạng khác nhau tùy theochức năng của robot trong dây chuyền sản xuất: cơ cấu tay kẹp và cơ cấu dụng cụ (Các

dụng cụ là: mũi hàn, dụng cụ cắt đá, mài đá, một bình sơn, cơ cấu hàn điểm, hàn hồquang )

2.2.4 Mô hình robot được thiết kế

Hình 2.4 : Mô hình cánh tay robot 3 bậc tự do 2.3 Xây dựng phương trình động học robot 3 bậc tự do

Giả sử một robot có cấu hình đã biết: độ dài các thanh nối và góc quay của cáckhớp hoặc độ dịch chuyển các khớp tịnh tiến Bài toán động học thuân là tính toán vịtrí và hướng của cánh tay robot tương ứng với cấu hình robot xác định Ngược lại, bàitoán động học ngược sẽ tính toán các góc quay của các khớp hoặc độ dịch chuyển của

khớp tịnh tiến tương ứng với vị trí và hướng của tay robot Nghĩa là, sẽ tính toán cácgiá trị biến khớp cần thiết để đặt tay robot ở vị trí và hướng mong muốn.

2.3.1 Phương trình động học thuận robot

 Xác định các hệ tọa độ:

Trường hợp này khác trường hợp 2 ở hệ tọa độ o0 Lúc này ta chọn hệ tọa độ O0như hình vẽ Gốc O1 được xem như là đã tịnh tiến O0 dọc trụ Z0 một đoạn là d1 vàtương ứng với phép tịnh tiến TP (0,0,d1)

Hình 2.5: Thiết lập hệ toạ độ và các thông số cho robot.

, Với các giá trị:d1 = 0.5m , d3 = 0.09m , a1 = 0.265m , a2 = 0.23m

Thay các số liệu vào hệ phương trình động học trên ta được:

, , ,

, , 0, ,

,

2.3.2 Xác định quỹ đạo chuyển động của robot trong không gian

Do có 3 khớp quay, và bị giới hạn bởi 2 công tắc hành trình ở 2 khớp 2 và 3 nênkhông gian làm việc của robot là nửa dưới của hình cầu

Hình 2.6 : Không gian làm việc của robot

2.3.3 Phương trình động học ngược

(1)(2)

Sử dụng các biểu thức tương ứng ở phần 2.3.2 (phương trình động học thuậnrobot) Ta có:

Khai triển phương trình (1):

Vế trái của phương trình (1):

Vế phải của phương trình (1):

So sánh các phần tử ở hàng 3, cột 1 của 2 vế, ta có:

(3)Khai triển phương trình (2):

Vế trái của phương trình (2):

Trong đó ký hiệu rút gọn:

và x, y, z trong các ký hiệu đó tương ứng là các vecto thành phần n, s, a, p

Vế phải của phương trình (2):

CHƯƠNG 3

LỰA CHỌN NGUỒN DẪN ĐỘNG CHO ROBOT

Nguồn dẫn động thường được lắp bên cạnh tủ điều khiển Trên các robot công nghiệp có thể sử dụng đồng thời nhiều nguồn dẫn động như điện ,dầu ép,khí nén…Tùy theo dạng nguồn dẫn động được sử dụng trên robot mà cấu tạo của phần nguồn cung cấp có thể thay đổi rất đa dạng

Nguồn dẫn động cũng là một đặc điểm quan trọng khác của robot , nguồn dẫn động trong chừng mực nào đó ảnh hưởng đến không gian làm việc của robot Ngoài

ra việc thay đổi nguồn dẫn động sẽ giúp nhanh chóng thay đổi kiểu , dạng của robot

để phục vụ cho những yêu cầu công việc khác nhau.

Với mỗi loại nguồn dẫn động đều có những ưu nhược điểm khác nhau, chúng

em sẽ khảo sát và lựa chọn những nguồn dẫn động phù hợp cho robot.

- Sử dụng cho điều khiển servo rất tốt

- Tự bôi trơn và tự làm nguội

- Hoạt động có thể dừng quá tải không làm hư hỏng hệ thống

- Không thích hợp cho cơ cấu quay với tốc độ nhanh

- Cần có đường xả dầu về bể

- Khó giảm kích thước hệ thống do áp suất và tốc độ dầu cao

- Nguồn dẫn dầu ép không phổ biến trong các nhà máy như nguồn khí nén vàđiện

- Chiếm chỗ trên mặt bằng nhiều hơn các nguồn dẫn khác

- Sự rò rỉ dầu sau một thời gian hoạt động và có thể trở thành mối nguy hại gâycháy nổ

3.1.2 Truyền động khí nén

 Ưu điểm

Đây là loại có giá thành thấp nhất ,thường dùng trong các thao tác lắp đặt chitiết trên các day chuyền lắp rắp Đặc điểm nổi bật của loại này là trang bị đơngiản và dễ điều khiển Việc thiết kế và lắp đặt loại robot này khá đơn giản docác chuyển động độc lập được thược hiện bởi các xi lanh riêng rẽ hay bởi cácmodul khí nén chuyên dùng Nguồn dấn khí nén thích hợp trong điều khiển lắpđặt và làm nguồn dẫn động cho các tay gắp của robot

 Nhược điểm

Ta thấy nhược điểm lớn nhất của nguồn dẫn khí nén là không có khẳ năng tăngtốc hoặc giảm tốc cho các tải trọng lớn so với các nguồn dẫn khác Việc điềukhiển liên tục để đạt độ chính xác về vị trí với nguồn dẫn khí nén làm cho hệthống mất ổn định Cơ cấu tác động với nguồn dẫn khí nén gây ồn do khí được

xả ra ở áp suất cao.Một nhược điểm nữa của khí nén là sinh nhiệt và nhiệt lượngnày sẽ được truyền ra môi trường khi bị xả

3.1.3 Truyền động điện cơ

 Ưu điểm

Với những công việc đòi hỏi độ chính xác, loại robot với truyện động điện tỏ rađắc dụng nhất vì chúng cho phép đảm bảo được độ chính xác, dịch chuyển cao

và khẳ năng thực hiện những thao tác phức tạp Cụ thể:

- Cơ cấu tác động nhanh và chính xác

- Có khẳ năng áp dụng kĩ thuật điều khiển phức tạp cho các chuyển động

- Giá thành không cao

- Thời gian triển khai robot hệ thống robot mới nhanh

- Nhiều động cơ có momen quay cao,trọng lượng giảm ,và thời gian đápứng nhanh

 Nhược điểm

- Bản chất đã là tốc độ cao

- Khe hở bộ truyền bánh răng làm giảm độ chính xác

- Gây quá nhiệt khi hệ thống bị dừng hoạt động do quá tải

- Cần phải có thắng để ghim vị trí các khớp

Như vậy,chúng em đã nghiên cứu về các nguồn dẫn động thường sử dụng,với những ưu nhược điểm của từng loại chúng em đã phân tích và lựa chọn nguồn dẫn động phù hợp với từng khớp như sau:Lựa chọn truyền động điện cho khớp quay thứ 1

và truyền động khí nén cho quay thứ 2, khâu tịnh tiến và tay gắp.Cụ thể sẽ được chúng

em trình bày dưới đây.

3.2 Lựa chọn truyền động điện cơ cho khớp quay thứ 1

3.2.1 Lựa chọn động cơ bước cho khớp quay

- Động cơ bước là loại động cơ vận hành và điều khiển đơn giản, không yêu cầu tínhiệu phản hồi vị trí

- Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bướcnên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển

- Hệ thống khi dừng cần có mômen giữ nên việc lựa chọn động cơ bước là hợp lýnhất Vì khi ngừng cấp xung cho động cơ bước mà vẫn cấp điện thì động cơ bước cómột mômen giữ rất lớn.

- Các hệ truyền động sử dụng động cơ một chiều hay servo công suất nhỏ đều có thểthay thế được bằng các động cơ bước với kích thước nhỏ hơn và tính năng hệ thống tốthơn

3.2.2 Tìm hiểu về động cơ bước

Động cơ bước thực chất là một động cơ đồng bộ dùng biến đổi các tín hiệu điềukhiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quayhoặc các chuyển động của rôto và có khả năng cố định rôto vào những vị trí cần thiết.Động cơ bước làm việc được là nhờ có bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệuđiều khiển vào stato theo một thứ tự với một tần số nhất định Tổng số góc quay củarôto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rôto,phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi Khi một xung điện áp đặt vàocuộn dây stato (phần ứng) của động cơ bước thì roto (phần cảm) của động cơ sẽ quay

đi một góc nhất định, góc ấy là một bước quay của động cơ Khi các điện áp đặt vàocác cuộn dây phần ứng thay đổi liên tục thì rôto sẽ quay liên tục (Nhưng thực chấtchuyển động đó vẫn là theo các bước rời rạc)

3.2.2.1 Cấu tạo của động cơ bước

Về cấu tạo, động cơ bước có thể coi là tổng hợp của hai loại động cơ: động cơmột chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ

Trong khi động cơ một chiều không tiếp xúc có rôto thường là một nam châmvĩnh cửu (số đôi cực 2p = 2) và cần một cảm biến vị trí rôto (để thực hiện chức năngtạo ra tín hiệu điều khiển nhằm xác định thời điểm và thứ tự đổi chiều) thì động cơbước có rôto dạng cực lồi gồm nhiều răng cách đều cấu thành các cặp nam châm N – Sxen kẽ nhau để tạo ra số cặp cực 2p lớn hơn và không cần phải có bộ cảm biến vị trírôto Nhờ cảm biếnvị trí roto, có thể điều khiển dòng một chiều vào các cuộn dây stato

để có từ trường quay liên tục nên động cơ một chiều không tiếp xúc quay liên tục Đốivới động cơ bước, vì từ trường quay không liên tục do các xung điện cấp vào rời rạcnên rôto quay theo bước.

Cũng giống như động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ, động cơ bước có cácbối dây tạo thành các pha trên stato, đồng thời trên cả rôto và sato đều có các răng đểtạo thành các cặp cực và các nam châm điện Nhưng động cơ đồng bộ giảm tốc có cáccuộn kích thích và cần phải có dòng điện kích thích để khởi động, còn động cơ bướckhông cần yếu tố này Mặt khác, trên stato của động cơ đồng bộ giảm tốc, ngoài cuộndây phụ (để kích thích) thì cuộn dây chính thường là ba pha hoặc hai pha được nuôibằng nguồn xoay chiều tạo ra từ trường quay liên tục với vận tốc góc Vì vậy sau khihoàn thành việc khởi động, rôto quay với vận tốc đồng bộ (nhỏ hơn vận tốc của từtrường quay) Trong khi đó, stato của động cơ bước chỉ có một loại cuộn dây pha vàchúng có vai trò như nhau

3.2.2.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ bước

Khác với động cơ đồng bộ thông thường, rôto của động cơ bước không có cuộndây khởi động (lồng sóc mở máy) mà nó được khởi động bằng phương pháp tần số.Hình 3.1 vẽ sơ đồ nguyên lý động cơ bước m pha với rôto có 2 cực (2p = 2) vàkhông được kích thích

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý động cơ bước m pha với rôto 2 cực và các lực điện từ

Chuyển mạch điện tử có thể cung cấp điện áp điều khiển cho các cuộn dây statotheo từng cuộn dây riêng lẻ hoặc theo từng nhóm các cuộn dây Trị số và chiều của lực

điện từ tổng F của động cơ và do đó vị trí của rôto trong không gian hoàn toàn phụthuộc vào phương pháp cung cấp điện cho các cuộn dây.

Ví dụ, nếu các cuộn dây của động cơ trên hình 3.1 được cấp điện cho từng cuộndây riêng lẻ theo thứ tự 1,2,3, ,m Thì rôto của động cơ có m vị trí ổn định trùng vớitrục của các cuộn dây (hình 3.1a)

Để tăng cường lực điện từ tổng của stato và do đó tăng từ thông và mômen đồng

bộ, người ta thường cấp điện đồng thời cho hai, ba hoặc nhiều cuộn dây Lúc đó rô tocủa động cơ bước sẽ có vị trí cân bằng (ổn định) trùng với vecto lực điện từ tổng F.Đồng thời lực điện từ tổng F cũng có giá trị lớn hơn lực điện từ thành phần của cáccuộn dây stato (hình 3.1b, c) Trên hình 3.1b vẽ lực điện từ tổng F khi cung cấp điệnđồng thời ch một số chẵn cuộn dây (2 cuộn dây) Lực điện từ tổng F có trị số lớn hơn

và nằm ở vị trí chính giữa trục của hai cuộn dây Trên hình 3.1c vẽ lực điện từ tổng Fkhi cấp điện đồng thời cho một số lẻ cuộn dây (3 cuộn dây) Lực điện từ tổng F nằmtrùng với trục của một cuộn dây nhưng có trị số lớn hơn Trong cả hai trường hợp, rôtocủa động cơ bước sẽ có m vị trí cân bằng Góc xê dịch giữa hai vị trí liên tiếp của rôto

Nếu cấp điện theo thứ tự một số chẵn cuộn dây, rồi một số lẻ cuộn dây (ví dụ kếthợp 3.1b và 3.1c), có nghĩa là số lượng cuộn dây được điều khiển luôn luôn thay đổi từchẵn sang lẻ và từ lẻ sang chẵn thì số vị trí cân bằng của rôto sẽ tăng lên gấp đôi là 2m,

độ lớn của một bước sẽ giảm đi một nửa bằng Trường hợp này được gọi làđiều khiển không đối xứng, hay điều khiển nửa bước (half step)

Nếu số lượng cuộn dây được điều khiển luôn luôn không đổi (một số chẵn cuộndây hoặc một số lẻ cuộn dây) thì rôto có m vị trí cân bằng và được gọi là điều khiển đốixứng, hay điều khiển cả bước (full step)

3.2.3 Điều khiển động cơ bước

3.2.3.1 Các đặc trưng của tín hiệu điều khiển động cơ bước

Việc điều khiển động cơ bước phụ thuộc vào các tham số sau của xung điều khiển:

 Dòng điện I, kể cả cực tính (và liên hệ mật thiết với nó là mức điện áp U).

 Độ rộng xung (liên quan đến khả năng dịch bước)

 Tần số xung (liên quan đến tốc độ quay)

 Cách thức cấp xung, bao gồm thứ tự và số lượng cuộn dây pha được cấp (liệnquan đến chiều quay và mômen tải)

3.2.3.2 Điều khiển tốc độ quay của động cơ bước

Động cơ bước có thể quay với tốc độ bất kỳ nào đó trong giải từ 0 vòng/phút đếngiá trị cực đại cho phép

Giả sử trong thời gian t (giây) ta thực hiện n lần dịch bước (mỗi lần dịch 1 bướcthì tần số dịch bước là f = n/t)

Giả sử góc bước của động cơ là thì để đạt được 1 vòng quay ta phải cho động

cơ quay 3600/ bước quay

Vận tốc trung bình V của động cơ bước trong thời gian t giây là:

(vòng/giây)Hay: (vòng/phút)

Việc điều khiển vận tốc động cơ bước được thực hiện bằng cách thay đổi tần sốdịch bước f

3.2.3.3 Điểu khiển chiều quay của động cơ bước

Đối với động cơ bước, chiều quay nhìn chung không đồng nhất với chiều dòngđiện cấp cho các cuộn dây mà nó phụ thuộc vào thứ tự chuyển dịch các bước Chẳnghạn, rôto đang ở vị trí thứ n, nếu ta cấp điện sao cho nó chuyển sang vị trí bước thứn+1 thì động cơ quay phải, nếu ta cấp điện cho rôto chuyển sang bước thứ n-1 thì động

cơ quay trái Bộ tạo xung điều khiển sẽ thực hiện việc này

Chiều quay của động cơ bước được xác định bằng thứ tự chuyển dịch các trạngthái cấp điện của các cuộn dây stato Đối với động cơ 2 pha, nếu điều khiển cả bước, có

4 trạng thái cấp điện, nếu điều khiển nửa bước, sẽ có 8 trạng thái cấp điện Đối với

động cơ 4 pha, nếu cấp xung 1 cực thì cũng có 4 và 8 trạng thái cấp điện vào các cuộndây cho 2 trường hợp điều khiển cả bước và nửa bước.

3.2.4 Thông số kĩ thuật của động cơ bước

Hình 3.2 : Động cơ bước sử dụng cho khớp quay

 Lựa chọn động cơ bước Type: C6244-9212K Là loại động cơ bước 2 pha, 2cuộn dây đơn cực, với 6 đầu dây ra có các thông số:

Uđm = 5.7 V/phase; Iđm = 1.6A/phase; góc bước = 1,8 Deg/step

 Lựa chọn chế độ điều khiển cả bước cấp điện 1pha

3.3 Lựa chọn truyền động khí nén cho khâu quay thứ 2, tịnh tiến và tay gắp

3.3.1 Xi lanh hai chiều

3.3.1.1 Ký hiệu

3.3.1.2 Mặt cắt nguyên lý

3.3.1.3 Nguyên lý làm việc

Đối với xi lanh hai chiều thì cấu trúc cũng tương tự như xi lanh một chiềunhưng nó không có lò xo mà nó lại có hai cổng khí Hai cổng khí này thực hiện chứcnăng như một cổng khí nguồn và một cổng khí xả Hai cổng khí này có thể điều khiểnthay đổi chức năng cho nhau một cách dễ dàng , linh hoạt tức là ta có thể điều khiển cảhai chiều chuyển động của pittông một cách dễ dàng Đó chính là ưu điểm của nó sovới xi lanh một chiều

Khi cổng khí phải được nối với nguồn khí , còn cổng khí trái thông với van xảthì pittông sẽ chuyển dịch sang phía trái

Muốn pittông chuyển dịch theo hướng ngược lại ( tức là từ trái sang phải ) tachỉ việc đảo chức năng hai cổng khí cho nhau tức là ta điều khiển cho cổng khí tráiđược thông với nguồn khí nén còn cổng khí phải thông với van xả

Trong trường hợp cả hai cổng khí đều được thông với nguồn khí nén hoặc cả haicổng khí đều thông với van xả thì pittông đều không chuyển động được vì lực tác dụnglên nó cân bằng nhau

3.3.1.4 Thông số kĩ thuật của xi lanh sử dụng trong robot

Hình 3.3 : Xi lanh hai chiều

Model : MA 16*100,Xi lanh tròn thân inox

Nhiệt độ chịu được : - 50 ~ 700 C

Áp suất chịu được  : 1 ~ 9 Bar ( kg/cm2)

Cổng khí 1 đóng vai trò cổng khí nguồn còn cổng 3 và 5 là các cổng khí xả Trạng thái của các cổng khí ra 4 và 2 được điều khiển bằng các cổng khí 12 và

14

Vị trí của pittông bên trong van sẽ quyết định trạng thái của các cổng khí ra 4 và2.Nếu pittông dừng bên trái như mặt cắt nguyên lý ta thấy cổng khí 4 thông với cổng

xả 5, cổng 2 thông với cổng khí nguồn 1.Nếu pittông dừng bên phải thì khi đó cổng khí

4 thông với nguồn 1 và cổng khí 2 thông với cổng xả 3

Muốn van chuyển từ trạng thái pittông ở bên trái sang trạng thái pittông ở bênphải thì ta tác động vào các cổng khí điều khiển bằng cách cắt nguồn khí ở cổng 12 vàcấp nguồn khí cho cổng 14 Ngược lại muốn van chuyển từ trạng thái ở pittông ở bênphải sang trạng thái mặt cắt 1 thì ta cắt nguồn ở cổng 14 và cấp nguồn khí cho cổng12.

Như vậy bằng tác động vào các cổng khí điều khiển ta dễ dàng thay đổi trạngthái các cổng khí ra theo như mong muốn và van 5/2 thường được dùng để điều khiểnhoạt động của các xi lanh khí nén

3.3.2.4 Thông số kĩ thuật của van 5/2

Hình 3.4 : Van 5/2 tác động một chiều

Model : 4 V 210 - 08

Van điện 5/2 , 1 coil điện

Nhiệt độ chịu được : - 50 ~ 600 C

Áp suất chịu được  : 1.5 ~ 8.0 Bar ( kg/cm2)

Điện áp: DC 24v

Các Cỡ Răng : 9,6 mm , 13 mm, 17 mm, 21 mm

Ở chương này chúng em đã phân tích và lựa chọn được từng nguồn dẫn động sử dụng cho từng khớp của robot.Việc kết hợp giữa hai loại nguồn dẫn động điện cơ và khí nén sẽ giúp cho robot có độ linh hoạt hơn.Tuy nhiên việc lựa chọn nguồn dẫn động cũng mới chỉ là một phần,bởi nó chỉ giúp cho robot có độ linh hoạt,còn một phần nữa

cũng quan trọng không kém đó là robot phải có bộ điều khiển giúp robot có thể hoạt động được.Về bộ điều khiển ,chúng em sẽ đi phân tích và lựa chọn ở chương tiếp theo.

CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN

Như chúng em đã nêu ở chương trước,robot có thể hoạt động được là nhờ có bộ điều khiển.Bộ điều khiển có tầm quan trọng rất lớn trong việc chế tạo robot.Bởi vì bộ điều khiển là bộ phận thể hiện những đặc điểm kĩ thuật ưu việt của robot.Hiện nay ,có rất nhiều phương pháp để điều khiển robot như :điều khiển bằng các rơle điện từ nối nối tiếp với nhau bằng dây dẫn điện trong bảng điều khiển ,điều khiển bằng vi điều khiển,PLC Có rất nhiều phương pháp để điều khiển robot,nhưng phương pháp nào kinh tế?đạt hiệu quả cao? Chúng em sẽ tìm hiểu , phân tích và lựa chọn trong chương

4 này.

4.1 Phân tích các bộ điều khiển

4.1.1 Điều khiển bằng các rơle điện từ

Trong giai đoạn đầu của thời kỳ phát triển công nghiệp vào khoảng năm 1960

và 1970, yêu cầu tự động của hệ thống điều khiển được thực hiện bằng các rơle điện từnối nối tiếp với nhau bằng dây dẫn điện trong bảng điều khiển.Trong nhiều trường hợpbảng điều khiển có kích thước khá lớn đến nỗi không thể gắn toàn bộ lên trên tường vàcác dây nối cũng không hoàn toàn tốt vì thế rất thường xảy ra trục trặc trong hệ thống

Một điểm quan trọng nữa là do thời gian làm việc của các rơle có giới hạn nên khicần thay thế cần phải ngừng toàn bộ hệ thống và dây nối cũng phải thay thế cho phùhợp, bảng điều khiển chỉ dùng cho một yêu cầu riêng biệt không thể thay đổi tức thờichức năng khác mà phải lắp ráp toàn bộ và trong trường hợp bảo trì cũng như sửa chữacần đòi hỏi thợ chuyên môn có tay nghề cao Tóm lại hệ thống điều khiển rơle hoàntoàn không linh động.

4.1.2 Điều khiển bằng vi điều khiển

Điều khiển bằng vi điều khiển thì giá thành rẻ,mạch có thể dùng pin hoặc ắcquy.Và trong vi điều khiển có sử dụng các bộ timer, các hệ thống ngắt, câu lệnh đơngiản nên việc lập trình đơn giản hơn

Trong mạch có thể sử dụng ngay bộ nhớ trong đối với chương trình có quy mônhỏ rất tiện lợi Và nó có thể giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính

Tuy nhiên với hệ thống điều khiển robot gồm nhiều khâu chuyển động thì việclập trình cho robot là không đơn giản.Mặt khác trên thực tế rất ít các nhà sản xuất sửdụng vi điều khiển để lập trình cho robot

4.1.3 Điều khiển bằng PLC

Với hệ thống điều khiển bằng PLC có những ưu điểm vượt trội sau:

 Giảm 80% số lượng dây nối

 Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp

 Có chức năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho công tác sửa chữa được nhanhchóng và dễ dàng

 Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình (máy tính, mànhình) mà không cần thay đổi phần cứng nếu không có yêu cầu thêm bớt các thiết bịxuất/ nhập

 Số lượng Rơle và Timer ít hơn nhiều so với hệ điều khiển cổ điển