Giáo trình robot công nghiệp nghề điện tử công nghiệp trình độ cao đẳng (tổng cục dạy nghề)

BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Mô đun: ROBOT CÔNG NGHIỆP NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số:120/QĐ-TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013 Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề Năm 2013 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thông tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Để thực biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp trình độ Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề, giáo trình Rô bốt công nghiệp giáo trình mô đun đào tạo chuyên ngành biên soạn theo nội dung chương trình khung Bộ Lao động Thương binh Xã hội Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức kỹ chặt chẽ với nhau, logíc. Khi biên soạn, nhóm biên soạn cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết thực hành biên soạn gắn với nhu cầu thực tế sản xuất đồng thời có tính thực tiễn cao. Nội dung giáo trình biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 180 gồm có: Bài 1: Giới thiệu chung Robot công nghiệp Bài 2: Các phép biến đổi Bài 3: Phương trình động học Robot Bài 4. Ngôn ngữ lập trình Robot Bài 5. Truyền động điều khiển Robot Bài 6. Mô Phỏng Robot máy tính Trong trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học công nghệ phát triển điều chỉnh thời gian bổ sung kiên thức cho phù hợp. Trong giáo trình, có đề nội dung thực tập để người học củng cố áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Tuy nhiên, tùy theo điều kiện sở vật chất trang thiết bị, trường sử dụng cho phù hợp. Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh khiếm khuyết. Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin gửi Trường Cao đẳng nghề Lilama 2, Long Thành Đồng Nai. Đồng Nai, ngày 10 tháng 06 năm 2013 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên :Ts. Lê Văn Hiền 2. KS. Trần Xuân Thiện 3. Ths. Nguyễn Thị Hoạ My MỤC LỤC TRANG MÔ DUN RÔ BỐT CÔNG NGHIỆP Mã mô đun: MĐ35 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trò mô đun: Mô đun Robot Công Nghiệp mảng kiến thức kỹ thiếu với công nhân kỹ thuật chuyên ngành Điện Tử Công nghiệp. Các kiến thức kỹ từ mô đun giúp học sinh, sinh viên nắm bắt kiến thức kỹ thực hành rô bốt công nghiệp. Để thực tốt nội dung mô đun người học cần phải nắm số kiến thức kỹ mô đun kỹ thuật cảm biến, mô đun điều khiển điện khí nén,… Mục tiêu mô đun: Sau học xong mô đun người học có kiến thức kỹ năng: - Trình bày cấu trúc rô bốt công nghiệp Mô tả trình hoạt động rô bốt dùng công nghiệp Lập trình mô chuyển động rô bốt Sử dụng, bảo trì rô bốt công nghiệp qui trình kỹ thuật Sửa chữa số hư hỏng thông thường rô bốt công nghiệp Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác, an toàn vệ sinh công nghiệp Nội dung mô đun: Số TT Thời gian Tên mô đun Tổng số Lý thuyết Thực hành Kiểm tra* Giới thiệu chung Robot công nghiệp Các phép biến đổi 30 19 10 Phương trình động học Robot 40 18 21 Ngôn ngữ lập trình Robot 20 14 Truyền động điều khiển Robot 20 15 Mô Robot máy tính 65 58 Tổng 180 57 118 BÀI GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RÔ BỐT CÔNG NGHIỆP Mã bài: MĐ35 – Giới thiệu: Trước bắt đầu tìm hiểu học tập robot công nghiệp, người học cần nắm rõ khái niệm robot công nghiệp, cấu trúc bản, phân loại ứng dụng robot công nghiệp Mục tiêu: - Trình bày trình phát triển, khái niệm định nghĩa rô bốt công nghiệp Trình bày ứng dụng xu hướng phát triển Rôbốt công nghiệp tương lai. Rèn luyện tính tư duy, tác phong công nghiệp Nội dung chính: 1. Sơ lược trình phát triển robot công nghiệp (IR: Industrial Robot): Mục tiêu: giới thiệu cho người học kiến thức trình phát triển robot công nghiệp. Thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng Sec (Czech) “Robota” có nghĩa công việc tạp dịch kịch Rossum’s Universal Robots Karel Capek, vào năm 1921. Trong kịch này, Rossum trai ông ta chế tạo máy gần giống với người để phục vụ người. Có lẽ gợi ý ban đầu cho nhà sáng chế kỹ thuật cấu, máy móc bắt chước hoạt động bắp người. Đầu thập kỷ 60, công ty Mỹ AMF (American Machine Foundary Company) quảng cáo loại máy tự động vạn gọi “Người máy công nghiệp” (Industrial Robot). Về mặt kỹ thuật, robot công nghiệp ngày có nguồn gốc từ hai lĩnh vực kỹ thuật đời sớm cấu điều khiển từ xa (Teleoperators) máy công cụ điều khiển số (NC – Numerically Controlled machine tool). Các cấu điều khiển từ xa phát triển mạnh chiến tranh giới lần thứ hai nhằm nghiên cứu vật liệu phóng xạ. Các cấu thay cho cánh tay người thao tác gồm có kẹp bên hai tay cầm bên ngoài. Cả tay cầm kẹp nối với cấu bậc tự để tạo hướng vị trí tuỳ ý. Robot công nghiệp chế tạo robot Versatran công ty AMF. Cũng khoản thời gian Mỹ xuất loại robot Unimate1990 dùng kỹ nghệ ô tô. Tiếp theo Mỹ, nước khác bắt đầu sản xuất robot công nghiệp như: Anh – 1967, Thuỵ Điển Nhật – 1968 theo quyền Mỹ, Cộng Hoà Liên Bang Đức – 1971, Pháp – 1972, Italia – 1973,… Tính làm việc robot ngày nâng cao, khả nhận biết xử lý. Năm 1967, trường đại học Stanford (Mỹ) chế tạo mẫu robot hoạt động theo mô hình “mắt – tay”, có khả nhận biết định hướng bàn kẹp theo vị trí vật kẹp nhờ cảm biến. Năm 1974 công ty Cincinnati (Mỹ) đưa loại robot điều khiển máy vi tính gọi robot T3 (The Tomoorrow Tool), robot có khả nâng vật có khối lượng lên đến 40kg. Có thể nói, robot tổng hợp khả hoạt động linh hoạt cấu điều khiển từ xa với mức độ tri thức ngày phong phú hệ thống điều khiển theo chương trình số kỹ thuật chế tạo cảm biến, công nghệ lập trình phát triển trí tuệ nhân tạo, hệ chuyên gia,… Ngày nay, việc nâng cao tính robot ngày phát triển, nhiều robot thông minh nhiều, đặc biệt Nhật Bản chế tạo nhiều robot giống người Asimo, robot có cảm giác,… Một vài số liệu công nghiệp sản xuất robot sau: Nước sx Nhật Mỹ Đức Italia Pháp Anh Hàn Quốc Năm 1990 60.118 4.327 5.845 2.500 1.488 510 1.000 Năm 1994 29.765 7.634 5.125 2.408 1.197 1.086 1.200 Năm 1998 67.000 11.100 8.600 4.000 2.000 1.500 2. Ứng dụng robot công nghiệp sản xuất: Mục tiêu: giới thiệu cho người học hiểu rõ tầm quan trọng ứng dụng robot công nghiệp sản xuất. Từ vừa đời robot công nghiệp ứng dụng nhiều lĩnh vực góc độ thay sức người. Nhờ vậy, dây chuyền sản xuất tổ chức lại, suất hiệu sản xuất tăng lên rõ rệt. Múc tiêu việc ứng dụng robot công nghiệp nhằm góp phần nâng cao suất dây chuyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng khả cạnh tranh sản phẩm, đồng thời cải thiện điều kiện lao động. Lợi robot làm việc mệt mỏi, có khả làm mô trường phóng xạ độc hại, nhiệt độ cao,… Ngày nay, xuất nhiều dây chuyền sản xuất tự động gồm máy CNC với robot công nghiệp, dây chuyền đạt mức độ tự động hoá mức độ linh hoạt cao,… Ngoài phân xưởng, nhà máy, kỹ thuật robot sử dụng việc khai thác thềm lục địa đại dương, y học, quốc phòng, việc chinh phục vũ trụ, công nghiệp nguyên tử,… Như vậy, robot công nghiệp sử dụng nhiều lĩnh vực ưu điểm nó, nhiên chưa linh hoạt người nên cần người giám sát. 3. Các khái niệm định nghĩa robot công nghiệp: Mục tiêu: trình bày cho người học nắm rõ khái nhiệm định nghĩa robot công nghiệp. 3.1. Định nghĩa robot công nghiệp: Hiện có nhiều định nghĩa robot, điểm qua số định nghĩa sau: Định nghĩa theo tiêu chuẩn AFNOR (Pháp): Robot công nghiệp cấu chuyển động tự động lập trình, lặp lại chương trình, tổng hợp chương trình đặt trục toạ độ; có khả định vị, định hướng, di chuyển đối tượng vật chất: chi tiết, dao cụ, gá lắp,… theo hành trình thay đổi chương trình hoá nhằm thực nhiệm vụ công nghệ khác nhau. 10 Định nghĩa theo TIA (Robot Institute of America): Robot tay máy vạn lặp lại chương trình thiết kế để di chuyển vật liệu, chi tiết, dụng cụ thiết bị chuyên dùng thông qua chương trình chuyển động thay đổi để hoàn thành nhiệm vụ khác nhau. Định nghĩa theo FOCT 25686 – 85 (Nga): Robot công nghiệp máy tự động, đặt cố định di động được, liên kết tay máy hệ thống điều khiển theo chương trình, lập trình lại để hoàn thành chức vận động điều khiển trình sản xuất. 3.2. Bậc tự robot (DOF:Degreees of Freedom): Bậc tự số khả chuyển động cấu (chuyển động quay tịnh tiến). Để dịch chuyển vật thể không gian, cấu chấp hành robot phải đạt số bậc tự do. Nói chung hệ robot cấu hở, bậc tự tính theo công thức. w = 6n − ∑ ipi i =1 (1.1) Trong đó: - n: số khâu động pi: số khớp loại i (i = 1,2,…,5: số bậc tự bị hạn chế). Đối với cấu có khâu nối với khớp quay tính tiến (khớp động loại 5) số bậc tự số khâu động. Đối với cấu hở, số bậc tự tổng số bậc tự khớp động. Để định vị định hướng khâu chấp hành cuối cách tuỳ ý không gian chiều robot cần có bậc tự do, bậc tự để định vị bậc tự để định hướng. Một số công việc đơn giản nâng hạ, xếp,… yêu cầu số bậc tự hơn. Các robot hàn, sơn,…thường yêu cầu bậc tự do. Trong số trường hợp cần khéo léo, linh hoạt cần phải tối ưu hoá quỹ đạo,… người ta dùng robot với số bậc tự lớn 6. 3.3. Hệ toạ độ (Coordinate frames): Mỗi robot thường bao gồm nhiều khâu (links) liên kết với qua khớp (joints), tạo thành xích động học xuất phát từ câu đứng yên. Hệ toạ độ gắn với khâu gọi hệ toạ độ (hay toạ độ chuẩn). Các hệ toạ độ trung gian khác gắn với khâu động gọi hệ toạ độ suy rộng. Trong thời điểm hoạt động, toạ độ suy rộng xác định cấu hình robot chuyển dịch dài chuyển dịch góc 138 (5.42) Từ (5.38) (5.39) ta có: Suy ra: (5.43) Thay (5.42) vào (5.43): Suy ra: Hay: (5.44) Đây hàm truyền cần xác định, tỉ số tín hiệu (góc quay θm) tín hiệu vào hệ thống (điện áp Ua). Vì hệ thống gồm có động phụ tải nên tín hiệu thực tế góc quay trục phụ tải θL, hàm truyền chuyển động bậc tự tay máy là: (5.45) Và ta có sơ đồ khối tương ứng với hàm truyền sau: Hình 5.53 – Sơ đồ khối hàm truyền chuyển động bậc tự 139 Trong công thức (5.45) bỏ qua thành phần điện cảm phần ứng L a, thường nhỏ so với nhân tố ảnh hưởng khí khác. Nên: (5.46) 4.5. Điều khiển vị trí khớp động: Mục đích điều khiển vị trí cho động chuyển dịch khớp động góc góc quay tính toán để đảm bảo quỹ đạo chọn trước. Việc điều khiển thực sau: Theo tín hiệu sai lệch giá trị thực tế giá trị tính toán vị trí góc mà điều chỉnh điện áp U a(t) đặt vào động cơ. Nói cách khác, để điều khiển động theo quỹ đạo mong muốn phải đặt vào động điện áp tỉ lệ thuận với độ sai lệch góc quay khớp động. (5.47) Trong đó: Kp hệ số truyền tín hiệu phản hồi vị trí Và độ sai lệch góc quay e(t): Giá trị góc quay tức thời: đo cảm biến quang học chiết áp. Biến đổi Laplace phương trình 5.46: (5.48) Thay (5.48) vào phương trình (5.46): (5.49) Sau biến đổi đại số ta có hàm truyền: (5.50) Phương trình (5.50) cho thấy hệ điều khiển tỉ lệ khớp động hệ bậc hai, ổn định hệ số của phương trình bậc 140 hai số dương. Để nâng cao đặc tính động lực học giảm sai số trạng thái ổn định hệ người ta tăng hệ số phản hồi vị trí K p kết hợp làm giảm dao động hệ cách thêm vào thành phần đạo hàm sai số vị trí. Với việc thêm phản hồi này, điện áp đặt lên động tỉ lệ tuyến tính với sai số vị trí đạo hàm nó: (5.51) Trong Kv hệ số phản hồi sai số vận tốc. Với phản hồi nêu trên, hệ thống trở thành khép kín có hàm truyền thể sơ đồ khối hình (5.54). Đây phương pháp điều khiển tỉ lệ Đạo hàm. Hình 5.54 – Sơ đồ khối điều khiển dịch chuyển khớp động có liên hệ phản hồi Biến đổi Laplace phương trình 5.51 thay Ua(s) vào 5.49 ta có: (5.52) Từ ta có: (5.53) 141 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI :   Nội dung: - Về kiến thức: Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động số thiết bị cảm biến, động cơ, van khí nén sử dụng rô bốt. - Về kỹ năng: Kiểm tra, thay số thiết bị cảm biến, động cơ, van khí nén sử dụng rô bốt yêu cầu kỹ thuật - Về thái độ: Đảm bảo an toàn vệ sinh công nghiệp. Phương pháp: - Về kiến thức: Được đánh giá hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm, vấn đáp. - Về kỹ năng: Đánh giá kỹ kiểm tra, thay thế, lắp đặt số thiết bị cảm biến, van khí nén,… sử dụng rô bốt. - Thái độ: Tỉ mỉ, xác, an toàn vệ sinh công nghiệp 142 BÀI MÔ PHỎNG RÔ BỐT TRÊN MÁY TÍNH Mã bài: MĐ35 – Giới thiệu: - Phần mềm mô robot máy tính giúp mô tả trình hoạt động robot thực tế trước lập trình vận hành robot thật. Giúp người học nghiên cứu robot chưa có robot thật, … Mục tiêu: - Làm thao tác phần mềm EASY - ROB. - Lập trình mô chuyển động rô bốt theo yêu cầu - Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác, an toàn vệ sinh công nghiệp Nội dung chính: 1. Kỹ thuật mô robot: Mục tiêu: trình bày cho người học kỹ thuật mô robot. Mô kỹ thuật đại, áp dụng nhiều lĩnh vực nghiên cứu sản xuất. Khi nghiên cứu điều khiển robot, ta thực điều khiển trực tiếp robot điều khiển mô phỏng. Điều khiển mô dùng mô hình tính toán động học động lực học robot kết hợp phương pháp đồ hoạ máy vi tính để mô tả kết cấu hoạt động cánh tay robot. Nghiên cứu mô hoạt động robot máy tính giúp cho nhà thiết kế nhanh chóng lựa chọn phương án hình - động học robot, kiểm tra khả hoạt động robot hình, kiểm tra phối hợp robot với thiết bị khác dây chuyền. Điều có ý nghĩa trình thiết kế chế tạo robot bố trí dây chuyền sản xuất. Qua mô người thiết kế đánh giá tương đối đầy đủ khả làm việc phương án thiết kế mà không cần chế thử. Nó xem phương tiện đối thoại, hiệu chỉnh thiết kế theo yêu cầu đa dạng người sử dụng. Phương pháp lập trình mô giúp người thiết kế chọn quỹ đạo công nghệ hợp lý robot trình làm việc với đối tượng cụ 143 thể hay phối hợp với thiết bị khác công đoạn sản xuất tự động hoá. Hiện có nhiều phần mềm công nghiệp phần mềm nghiên cứu khác để mô robot, phạm vi ứng dụng giá thành chúng khác nhau. Ở dây, nghiên cứu phương pháp mô robot dùng phần mềm EASY – ROB. 2. Giới thiệu phần mềm EASY – ROB: Mục tiêu: trình bày cho người học hiểu rõ kiến thức phần mềm EASY – ROB ứng dụng robot công nghiệp. EASY – ROB công cụ mô robot sử dụng đồ hoạ không gian chiều (3D) hình ảnh hoạt động được. Một hệ thống 3D – CAD đơn giản cho phép tạo khối hình học khối trụ, khối cầu, khối chữ nhật,…để vẽ kết cấu robot. Trong EASY – ROB dùng chuột để quay tịnh tiến robot đến toạ độ tuỳ ý. EASYROB có chức phóng to, thu nhỏ đối tượng vẽ nhiều phần mềm thiết kế khác,… Chương trình cho phép thiết kế robot đến 12 bậc tự do. Chuyển động robot điều khiển theo biến khớp toạ độ Đề Các. EASY – ROB có sẵn trình điều khiển động học thuận ngược cấu hình robot thông dụng, thiết kế ta cần khai báo kiểu động học tích hợp. Trong trường hợp robot có kết cấu đặc biệt có khâu bị động gắn với chuyển động khớp cần phải giải toán động học ngược xác định hàm toán học mô tả phụ thuộc khâu bị động khớp quay, viết chương trình xác định phụ thuộc ngôn ngữ C sau dùng tập tin MAKE.EXE C để dịch thành tập tin thư viện liên kết động er_kin.dll (Easy – Rob kinematic Dynamic link libraty), chạy chương trình, EASY – ROB liên kết với tập tin thực kiểu động học khai báo chương trình điều khiển. EASY – ROB có số lệnh điều khiển riêng, chương trình viết theo kiểu xử lý tuần tự, tập tin dạng Text, soạn thảo chương trình trình soạn thảo nào. Các công cụ gắn khâu chấp hành cuối thay đổi được. Chúng ta viết chương trình chuyển động cho robot theo quỹ đạo mong muốn, kiểm tra khả vươn tới cánh tay, xác định vùng làm việc robot,… Robot mô cầm nắm thả đối tượng làm việc. Các chuyển động robot ghi vào tập tin thực lại. Phần mềm cho phép ta xem hệ toạ độ gắn khâu robot, xem quỹ đạo chuyển động điểm cuối công cụ gắn khâu chấp hành cuối. Phần mềm có nhiều tiện ích khác như: cho phép ta lập trình điều khiển robot phương pháp dạy học, thiết kế đối tượng làm 144 việc robot, có cửa sổ toạ độ giá trị góc quay khớp thời điểm robot hoạt động,… Việc sử dụng phần mềm EASY – ROB để mô robot giúp hai khả nghiên cứu: 2.1.  Mô lại robot có đối tượng làm việc nó. Đánh giá khả làm việc mức độ linh hoạt robot, xác định thông số điều khiển, quỹ đạo chuyển động để dùng điều khiển thực.  Nghiên cứu thiết kế động học, kích thước kết cấu robot máy tính để chọn phương án động học tốt nhất, đảm bảo cho robot hoàn thành nhiệm vụ yêu cầu. Tìm hiểu hình:  Menu chính: Menu phần mềm EASY – ROB cung cấp nội dung hoạt động khác phần mềm. Bước đầu làm quen, ta cần quan tâm menu sau: • Menu FILE: xử lý tác vụ File. Trong EASY – ROB có nhiều loại file qui định phần mở rộng (đuôi file). File có dạng *.Cel: (Cellfile) để mô tả kết cấu robot, công cụ làm việc đối tượng làm việc robot. Đây file tổng hợp, bao gồm chương trình dùng để điều khiển robot. File có dạng *.Rob: (Robotfile) để mô tả riêng kết cấu robot. File có dạng *.Bod: (Bodyfile) để mô tả đối tượng làm việc robot. File có dạng *.Tol: (Toolfile) để mô tả công cụ gắn khâu chấp hành cuối robot. File có dạng *.Vie: (Wiewfile) để xác định góc nhìn không gian. File có dạng *.igp: (Igrip Partfile) lưu trữ phận kết cấu. File có dạng *.Prg: (Programm) chương trình điều khiển. • Menu Robotics: dùng để nhập thông số DH, xác định vị trí dụng cụ, xác định vị trí robot thông số khác. • Menu 3D – CAD: cung cấp công cụ để vẽ kết cấu robot không gian chiều (3D) để thiết kế công cụ, đối tượng làm việc. Để vẽ kết cấu robot, dựa vào khối 145 hình học đơn giản ta lắp ghép chúng lại để tạo nên hình dáng khác robot. Hình 6.1 – Màn hình EASY - ROB  Các công cụ: Các nút công cụ dùng để thực thao tác menu (mà không cần vào menu). Sử dụng nút công cụ cho phép ta thao tác nhanh phải vào menu chính. Chức nút công cụ sau: Thanh công cụ nằm ngang phía trên, tính từ trái sang phải: 1: Bật tắt chế độ chiếu sáng đối tượng vẽ 2: Chuyển tất đối tượng sang dạng lưới 3: Chuyển đối tượng dạng trụ/khối phức tạp 5: Thể hiện/không thể sàn 6: Thể sàn dạng lưới 7: Reset vị trí robot hình 8: Chuyển đổi cửa sổ mở Cellfile igrip partfile 9: Chạy chương trình 10: Tạm dừng chương trình 146 11: Tiếp tục chạy chương trình 12: Kết thúc chương trình 13: Chạy chương trình theo bước 14: Lặp lại chương trình sau kết thúc 15, 16: Giảm tăng tốc độ điều khiển 17: Đánh giá sai số xem giá trị động học. Thanh công cụ nằm ngang phía dưới, tính từ trái sang phải: 1: Thấy không thấy kết cấu robot 2: Thấy không thấy dụng cụ 3: Thấy không thấy đối tượng làm việc 4: Thế hiện/không thể hệ toạ độ gắn với dụng cụ 5: Thể hiện/không thể hệ toạ độ gắn khâu robot 6: Thể vị trí điều khiển 7: Mô động lực học 8: Thể quĩ đạo chuyển động 9: Sử dụng giới hạn khớp 10: Soạn thảo chương trình dạy học 12: Thể hệ toạ độ gắn đối tượng 13: Chuyển đến đối tượng (khi thiết kế) 14: Xác định vị trí tuyệt đối đối tượng 15: Xác định vị trí tương đối đối tượng 16: Reset vị trí đối tượng 17: Ghi lại vị trí đối tượng sau điều chỉnh 18: Đưa robot vị trí dừng (Home position) 19: Điều khiển robot theo khớp quay. thời Thanh công cụ thẳng đứng (thao tác chuột), tính từ xuống: 1: Dùng chuột để view, zoom pan 2, 3: Điều khiển hướng khâu chấp hành cuối chuột 4: Điều khiển khớp 1, 2, (dùng phím chuột) 5: Di chuyển thân robot (hệ toạ độ sở) 6: Di chuyển đối tượng (body) chuột 147 7: Di chuyển tất đối tượng chuột 9: Chuyển đổi chuyển động quay tịnh tiến (dùng hiệu chỉnh đối tượng vẽ) 11, 12: Tăng giảm tốc độ điều khiển chuột 2.2. Thao tác chuột: EASY – ROB cho phép dùng chuột với nhiều chức như:   Khi nút lệnh số công cụ thẳng đứng chọn: • Zoom (phóng to, thu nhỏ): nhấn chuột phải, rê chuột lên xuống theo phương thẳng đứng hình. • Pan (thay đổi vị trí đối tượng so với khung hình): đồng thời hai nút chuột phải trái, rê chuột hình. nhấn • Rotate (quay robot để nhìn góc độ khác nhau): chuột trái, rê chuột. nhấn Khi nút lệnh số công cụ thẳng đứng chọn: • Quay khớp 1: Nhấn chuột phải, rê chuột (nếu khớp tịnh tiến làm khâu chuyển động tịnh tiến. • Quay khớp 2: Nhấn đồng thời hai nút chuột phải trái, rê chuột • Quay khớp 3: Nhấn chuột trái, rê chuột 3. Gắn hệ toạ độ vẽ hình dáng Robot: Mục tiêu: trình bày cho người học phương pháp gắn hệ toạ độ vẽ hình dạng robot công nghiệp. 3.1. Gắn hệ toạ độ: Muốn xác định hệ toạ độ robot trước hết phải thực tay công việc sau:  Vễ sơ đồ động robot vị trí dừng, gắn hệ toạ độ khâu lên hình vẽ giấy, xác định thông số DH.  Các bước tiếp theo: 1. Bật nút lệnh số menu ngang, 2. Vào menu chính: FILE -> LOAD -> ROBOTFILE chọn DHTempl -> OPEN. 3. Vào menu chính: ROBOTICS -> ROBOTMOTION KINEMATICS -> KINEMATICS DATA. 4. Chọn Active Join -> OK -> Active Joint (1) RZ (hoặc chọn TZ khớp tịnh tiến) -> OK -> Nhập thông số DH khâu thứ nhất. + 148 5. Chọn Quit -> OK. Vào lại bước -> Number Active Joint (1) -> OK -> nhấn đúp chuột vào vệt xanh đưa trỏ vào phần nhập liệu (text box) nhấn (bây số khâu động 2), nhập thông số DH cho khâu số 2,… Làm tương tự đủ số khớp yêu cầu. Ta kiểm tra số liệu nhập cách kích chuột vào menu: ROBOTICS -> ROBOTMOTION + KINEMATICS -> KINEMATICS DATA -> KINEMATIC INFORMATION để xem lại số khâu, khớp thông số DH. Nếu vào liệu sai ta hiệu chỉnh lại. Để thể toạ độ robot hình (hệ toạ độ màu vàng), nhớ kích chuột vào nút số công cụ nằm ngang phía dưới. 3.2. Vẽ hình dáng: Sau hoàn thành việc gắn hệ toạ độ robot, bước vẽ hình dáng robot. Hình dáng robot mô giống robot thật nhờ công cụ 3D – CAD EASY – ROB. Menu 3D – CAD cho phép tạo khối hình học khối trục, khối cầu, khối chữ nhật, khối tam giác,…Sự phối hợp hợp lý kích thước vị trí khối hình học cho phép thể kết cấu khác robot. Hình 6.2 – Menu 3D – CAD Các menu kéo xuống menu 3D – CAD hình 6.2, số chức sau: 149  Select group: chọn nhóm đối tượng để thiết kế: 1/Robot group, 2/Tool group hay 3/ Body group.  Select body from group: chọn phận robot vẽ (theo tên đặt trước) nhóm chọn hành.  Create/Import new 3D body : tạo nhập phận có sẵn. Cần nhập thông số cần thiết để tạo đối tượng mong muốn.  Modify sel. Body_set Jnt_idx: hiệu chỉnh thuộc tính phận hành.  Clone: copy phận vẽ thành nhiều hình  Render: biểu diễn đối tượng dạng lưới, dạng hộp,…  Color: thay đổi màu sắc  Name: thay đổi tên phận vẽ  Clear: xoá đối tượng (bộ phận) hành.  Position’s: thay đổi vị trí đối tượng (bộ phận) hành.  3D CAD Coorsys Visibility: cho ẩn hệ toạ độ đối tượng vẽ.  Next Body in group: chọn đối tượng vẽ tiếp theo. Dùng menu 3D – CAD ta vẽ tất khâu robot, dùng màu sắc khác để thể hình dáng robot. Lưu ý, trình vẽ, vẽ sau phải dùng mục CLEAR để xoá dùng mục MODIFY CEL để hiệu chỉnh. Mỗi đối tượng vẽ phải gắn với khâu định, khai báo mục SET JOINT INDEX. Có thể dùng công cụ thẳng đứng phía phải để thay đổi vị trí đối tượng vẽ cho thích hợp. 4. Lập trình điều khiển Robot mô phỏng: Mục tiêu: trình bày cho người học nắm rõ kiến thức kỹ lập trình điều khiển, mô robot công nghiệp. Để lập trình điều khiển robot mô ta dùng phương pháp lập trình kiểu dạy học. Sau thiết kế hình dáng robot, công cụ gắn khâu chấp hành cuối, đối tượng làm việc khác,…ta lập trình để điều khiển robot mô phỏng. Việc lập trình thực theo trình tự sau đây. Nhất chuột vào nút lệnh số 10 (Show program window) để kích hoạt sổ lập trình hình 6.3. 150 Hình 6.3 – Cửa sổ lập trình Chọn New để đặt tên cho file chương trình. Chọn Append muốn bổ sung chương trình có ổ lưu trữ. Xác định vị trí điểm mà dụng cụ phải qua (dùng chuột để điều khiển khớp, dùng menu đứng). Cứ sau lần xác định vị trí nhấn nút PTP (điều khiển điểm) LIN (điều khiển đường) VIA (điểm trung gian dẫn hướng điều khiển đường cong), CIRC (điều khiển theo đường cong). Làm liên tục cho tất điểm để có chương trình hoàn thiện. Sau kết thúc việc dạy robot học, nhấn nút Close Program Window để kết thúc. Để hiệu chỉnh bổ sung lệnh điều khiển khác vào chương trình, nhấn chuột vào nút EDIT, lệnh EASY – ROB để hoàn thiện chương trình. ERPL – EASY – ROB – Program Language   Ghi chú: • Đơn vị chiều dài mét (m), góc độ (deg) (%) • Đơn vị vận tốc m/s • Vị trí hướng hệ toạ độ gắn khâu chấp hành cuối xác định bao gồm: - X, Y Z: toạ độ vị trí A, B C góc hướng - Hướng khâu chấp hành cuối xác định theo góc ABC là: Rot (A, B, C) = Rot(X, A)*Rot(Y, B)*Rot(Z, C) Cấu trúc chung chương trình, mô tả cú pháp số lệnh hay dùng: • PROGRAMFILE: bắt đầu chương trình • ENDPROGRAMFILE or END: kết thúc chương trình • CALL fct_name: gọi hàm có tên fct_name (), định nghĩa chương trình. 151 • CALL FILE filename: gọi file chương trình có tên filename, file phải có cấu trúc chương trình chính. • FCT fct_name(): Bắt đầu định nghĩa hàm có tên fct_name(). • ENDFCT: kết thúc định nghĩa function • ! : Các ghi chương trình. • TOOL X Y Z A B C [m,deg]: định toạ độ điểm cuối dụng cụ so với khâu chấp hành cuối. • PTP X Y Z A B C [m,deg]: di chuyển robot đến điểm (toạ độ tuyệt đối). Điều khiển điểm. • PTP_REL dX dY dZ dA dB dC [m,deg]: di chuyển robot đến điểm (toạ độ tương đối). Điều khiển điểm. • LIN X Y Z A B C [m,deg]: di chuyển robot đến điểm (toạ độ tuyệt đối). Điều khiển đường. • LIN_REL dX dY dZ dA dB dC [m,deg]: di chuyển robot đến điểm (toạ độ tương đối). Điều khiển đường. • CIRC X Y Z A B C [X2 Y2 Z2] [m,deg]: di chuyển robot đến điểm (toạ độ tuyệt đối). Điều khiển đường cong. • [X2 Y2 Z2]: điểm trung gian (3 điểm để xác định cung tròn). • CIRC_REL dX dY dZ dA dB dC [dX2 dY2 dZ2] [m,deg]: di chuyển robot đến điểm (toạ độ tương đối). Điều khiển đường cong. • WAIT x [sec]: robot dừng hoạt động x giây • ERC TRACK ON,OFF: thể quĩ đạo chuyển động. • ERC LOAD TOOL filename: gọi Tool file (*.tol) • ERC LOAD VIEW filename: gọi View file (*.vie) • ERC LOAD ROBOT filename Loads a Robot file (*.rob) • ERC LOAD BODY filename Loads a Body file (*.bod) • ERC LOAD TAGS filename Loads a Tag file (*.tag) • ERC GRAB BODY ’bodyname’: dụng cụ cầm lấy vật thể có tên Bodyname. • ERC GRAB BODY_GRP: dụng cụ cầm lấy nhóm vật thể (Body_Grp) • ERC RELEASE BODY ’bodyname’: dụng cụ thả vật thể có tên Bodyname 152 • ERC RELEASE BODY_GRP: dụng cụ thả nhóm vật thể • ERC ROBOT_BASE XYZ ABC [m,deg] : di chuyển gốc toạ độ robot đến vị trí mới. Và nhiều lệnh khác EASY – ROB, tham khảo Website: http://www.easy-rob.com. YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI :   Nội dung: - Về kiến thức: Trình bày kiến thức phần mềm EASY – ROB, kỹ thuật mô rô bốt. - Về kỹ năng: Thao tác phần mềm EASY – ROB, lập trình mô chuyển động rô bốt theo yêu cầu. - Về thái độ: Đảm bảo an toàn vệ sinh công nghiệp. Phương pháp: - Về kiến thức: Được đánh giá hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm, vấn đáp. - Về kỹ năng: Đánh giá kỹ lập trình, thao tác phần mềm EASY – ROB. - Thái độ: Tỉ mỉ, xác, an toàn vệ sinh công nghiệp 153 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. 2. 3. 4. 5. Rô Bốt Công Nghiệp – TS. Phạm Đăng Phước. Giáo Trình Đo Lường Điện Và Cảm Biến Trong Đo Lường, Nhà xuất Giáo Dục Kỹ Thuật Cảm Biến – TS. Nguyễn Thị Lan Robot công nghiệp - GSTSKH Nguyễn Thiện phúc. NXBKH kỹ thuật 2006. Tay máy - người máy công nghiệp - Nguyễn Thiện phúc. NXBKH kỹ thuật 1983. [...]... phân loại robot, các loại robot khác nhau 5.1 Phân loại theo kết cấu: Theo kết cấu của tay máy người ta phân thành robot kiểu toạ độ Đề Các, kiểu toạ độ trục, kiểu toạ độ cầu, kiểu toạ độ góc, robot kiểu SCARA 5.2 Phân loại theo hệ thống truyền động: Dựa vào hệ thống truyền động người ta phân loại robot công nghiệp theo các dạng như sau: 16 • • • 5.3 Hệ truyền động điện: Thường dùng các động cơ điện một... toạ độ trụ Robot kiểu toạ độ cầu: vùng làm việc của robot có dạng hình cầu, thường độ cứng vững của robot loại này thấp hơn so với hai loại trên Hình 1.7 cho ta thấy ví dụ về robot 3 bậc tự do, cấu hình R.R.R và R.R.T làm việc theo kiểu toạ độ cầu Hình 1.6 – Robot kiểu toạ độ cầu Robot kiểu toạ độ góc (Hệ toạ độ phỏng sinh): đây là kiểu robot được dùng nhiều Ba chuyển động đầu tiên là các chuyển động... cơ bản của robot công nghiệp 4.1 Các thành phần chính của robot công nghiệp: Một robot công nghiệp thường bao gồm các thành phần chính như: cánh tay robot, nguồn động lực, dụng cụ gắn lên khâu chấp hành cuối, các cảm biến, bộ điều khiển, thiết bị dạy học, máy tính,… các phần mềm lập trình cũng nên được coi là một thành phần của hệ thống robot Mối quan hệ giữa các thành phần trong robot được mô tả như... chuyển động mà tay máy có các kết cấu khác nhau với vùng làm việc khác nhau Các kết cấu thường gặp của robot là robot kiểu toạ độ Đề Các, toạ độ trụ, toạ độ cầu, robot kiểu SCARA, hệ toạ độ góc,… Robot kiểu toạ độ Đề Các: là tay máy có 3 chuyển động cơ bản tịnh tiến theo phương của các trục hệ toạ độ gốc (cấu hình T.T.T) Trường công tác có dạng khối chữ nhật Do kết cấu đơn giản, loại tay máy này có độ. .. robot thực hiện tất cả các chuyển động có thể Trường công tác này bị ràng buộc bởi các thông số hình học của robot cũng như các ràng buộc cơ học của các khớp Người ta thường dùng hai hình chiếu để mô tả trường công tác của một robot như hình 1.3 12 Hình 1.3 – Biểu diễn trường công tác của robot 4 Cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp: Mục tiêu: trình bày cho người học hiểu rõ cấu trúc cơ bản của robot. .. dạng bàn tay để nắm bắt đối tượng hoặc các công cụ làm việc như mỏ hàn, đá mài, dầu phun sơn,… Thiết bị dạy học dùng để dạy cho robot các thao tác cần thiết theo yêu cầu của quá trình làm việc, sau đó robot tự lặp lại các động tác đã được dạy để làm việc Các phần mềm để lập trình và các chương trình điều khiển robot được cài đặt trên máy tính, dùng để điều khiển robot thông qua bộ điều khiển Bộ điều khiển... Articulated Robot Arm”: Tay máy mềm dẻo tuỳ ý Loại robot này thường dùng trong công nghiệp lắp ráp nên SCARA đôi khi được giải thích là từ viết tắt của “Selective Compliant Assembly Robot Arm” Ba khớp đầu tiên của kiểu robot này có cấu hính R.R.T, các trục khớp đều theo phương thẳng đứng Sơ đồ của robot SCARA như hình 1.9 Hình 1.9 – Robot kiểu SCARA 5 Phân loại robot công nghiệp: Mục tiệu: trình bày... cao, độ chính xác cơ khí dễ đảm bảo, vì vậy nó thường dùng để vận chuyển phôi liệu, lắp ráp, hàn trong mặt phẳng,… 14 Hình 1.5 – Robot kiểu toạ đệ Đề Các Robot kiểu toạ độ trụ: vùng làm việc của robot có dạng hình trụ rỗng Thông thường khớp thứ nhất chuyển động quay Ví dụ, robot có 3 bậc tự do, cấu hình R.T.T như hình 1.6 Có nhiều robot kiểu toạ độ trụ như: robot Versatran của hãng AMF Hình 1.6 – Robot. .. tâm tạo ra khí nén Hệ này làm việc với công suất trung bình và nhỏ, kém chính xác, thường chỉ thích hợp với các robot hoạt động theo chương trình định sẵn với các thao tác đơn giản như “nhất lên – đặt xuống” Phân loại theo ứng dụng: Dựa vào ứng dụng của robot trong sản xuất người ta phân chia robot công nghiệp thành những loại robot sau: robot sơn, robot hàn, robot lắp ráp,… YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT... hoạt động theo toạ độ góc như: robot PUMA của hãng Unimation – Nokia (Mỹ - Phần Lan), IRb6, IRb-60 (Thuỵ Điển), Toshia (Nhật),…Hình 1.8 là một ví dụ về robot kiểu toạ độ góc có cấu hình RRR.RRR Hình 1.8 – Robot hoạt động theo hệ toạ độ góc Robot kiểu SCARA: robot SCARA ra đời vào năm 1979 tại trường đại học Yamanashi (Nhật Bản) là một kiểu robot mới nhằm đáp ứng sự đa dạng của các quá trình sản xuất Tên . THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp ở trình độ Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề, giáo trình Rô bốt công nghiệp là một trong những giáo trình mô đun đào tạo chuyên. BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Mô đun: ROBOT CÔNG NGHIỆP NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số:120/QĐ-TCDN. chung về Robot công nghiệp Bài 2: Các phép biến đổi thuần nhất Bài 3: Phương trình động học của Robot Bài 4. Ngôn ngữ lập trình Robot Bài 5. Truyền động và điều khiển Robot Bài 6. Mô Phỏng Robot