Chuong 1 TỔNG QUAN VỀ ROBOT

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT 1.1 Sơ lược trình phát triển Khái niệm “robot” theo nghĩa chung thường hiểu đồng với khái niệm “tự động hoá công nghiệp” Điều phần Bởi vì, thứ nhất, robot thành phần hệ thống tự động hoá; thứ hai, tự thân việc trình bầy, miêu tả robot sinh hoạt xã hội nhiều phóng đại Điều thật tự nhiên thuật ngữ robot sinh từ sân khấu, phân xưởng sản xuất Những robot xuất lần trên NewYork vào ngày 09/10/1922 “Rossum’s Universal Robot” nhà soạn kịch người Tiệp Karen Kapek viết năm 1921, từ robot cách gọi tắt từ robota - theo tiếng Tiệp có nghĩa công việc lao dịch Tuy nhiên, robot thực có ích nghiên cứu để đưa vào ứng dụng công nghiệp thực lại tay máy Vào năm 1948, phòng Thí Nghiệm Quốc Gia Argonne, nhà nghiên cứu Goertz nghiên cứu chế tạo loại tay máy đôi (masster-slave manipulator) điều khiển từ xa đầu tiên, năm hãng General Mills chế tạo tay máy gần tương tự sử dụng cấu tác động động điện kết hợp với cử hành trình Đến năm 1954, Goertz tiếp tục chế tạo dạng tay máy đôi sử dụng động servo nhận biết lực tác động lên khâu cuối Sử dụng thành đó, vào năm 1956 hãng General Mills cho đời tay máy hoạt động công việc khảo sát đáy biển Năm 1968 R.S Mosher, thuộc hãng General Electric, chế tạo thiết bị biết có bốn chân, có chiều dài 3m, nặng 1.400kg, sử dụng động đốt có công suất gắn 100 mã lực (hình 1.1); chân thiết bị vận hành hệ thống servo dầu ép người ngồi bên điều khiển Mặc dù thiết bị hoạt động tốt, song điều khiển phức tạp làm cho người điều khiển chóng mệt mỏi Hình 1.1 Robot chân hãng R.S Mosher hãng General Electric Cũng lĩnh vực này, thành tựu khoa học công nghệ đáng kể đạt vào năm 1970 xe tự hành thám hiểm bề mặt mặt trang Lunokohod điều khiển từ trái đất (hình 1.2) Những robot lập trình để đáp ứng theo tín hiệu thu nhận từ cảm biến phản ánh thông tin từ trường hoạt động mà can thiệp trực tiếp người nghiên cứu vào cuối năm 1940 phòng thí nghiệm trí tuệ nhân tạo Trường chuột máy tìm đường mê cung Hình 1.2 Xe tự hành thám hiểm mặt trăng Lunokohod Claude Shannon hay rùa máy Grey Walter (1953) ví dụ điển hình Viện nghiên cứu thuộc Trường Đại học Stanford vào năm 1969 thiết kế robot Shakey di động tinh vi để thực thí nghiệm điều khiển sử dụng hệ thống thu nhận hình ảnh để nhận dạng đối tượng (hình 1.3) Robot lập trình trước để nhận dạng đối tượng camera, xác định đường đến đối tượng thực số tác động đối tượng Hình 1.3- Robot Shakey-robot nhận dạng đối tượng camera Năm 1952 máy điều khiển chương trình số đời Học Viện Công nghệ Massachusetts (Hoa Kỳ) Trên sở năm 1954, George Devol thiết kế robot lập trình với điều khiển chương trình số nhờ thiết bị ông phat sminh gọi thiết bị chuyển khớp lập trình Joseph Engelberger, người mà ngày thường gọi cha đẻ robot công nghiệp, thành lập hãng Unimation sau mua quyền thiết bị Devol sau phát triển hệ robot điều khiển theo chương trình Năm 1962, robot Unmation đưa vào sử dụng hãng General Motors; năm 1976 cánh tay robot không gian sử dụng tàu thám hiểm Viking quan Không Gian NASA Hoa Kỳ để lấy mẫu đất Hoả (hình 1.4) Hình 1.4- Tay robot tàu thám hiểm Viking Trong hoạt động sản xuất, đa số robot công nghiệp có hình dạng “cánh tay khí”, mà ta gặp thuật ngữ người máy - tay máy tài liệu tham khảo giáo trình robot Trên hình 1.5 trình bày robot cánh tay khí khác xa với robot R2D2, sản xuất mang lại lợi ích to lớn Hình 1.5- Robot lập trình George Dovol thiết kế I.2 Những ứng dụng điển hình robot Robot ứng dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp Những ứng dụng ban đầu bao gồm gắp đặt vật liệu, hàn điểm phun sơn Một công việc suất người rèn kim loại nhiệt độ cao Các công việc đòi hỏi công nhân di chuyển phôi có khối lượng lớn với nhiệt độ cao khắp nơi xưởng Việc tuyển dụng công nhân làm việc môi trường nhiệt độ cao vấn đề khó khăn ngành công nghiệp này, robot ban đầu sử dụng để thay công nhân làm việc điều kiện môi trường ngặt nghèo lò đúc, xưởng rèn, xưởng hàn Đối với robot nhiệt độ cao lại không đáng sợ Trong nhà máy sản xuất xe hàn điểm công việc sử dụng robot nhiều nhất: khung xe cố định vào xe điều khiển từ xa di chuyển khắp nhà máy Khi xe đến trạm hàn, kẹp cố định chi tiết vào vị trí cần hàn, robot di chuyển dọc theo điểm hàn lập trình trước (hình 1.6, fanucrobotics.com) Hình 1.6 - Robot hàm điểm nhà máy sản xuất xe Sơn công việc nặng nhọc độc hại sức khoẻ người, lại hoàn toàn không nguy hiểm robot Ngoài ra, người phải hai năm để nắm kỹ thuật kỹ trở thành thợ sơn lành nghề robot học tất kiến thức vài có khả lặp lại cách xác động tác sơn phức tạp Điều thể bước tiến đáng kể việc kết hợp suất chất lượng cải thiện chế độ làm việc cho người môi trường độc hại Tất robot phun sơn ‘dạy’ thợ sơn chuyên nghiệp giữ đầu phun dịch chuyển đường; đường ghi lại; robot thực công việc phun sơn việc theo đường định sẵn Như thế, robot phun sơn phải có khớp cho người thợ sơn dễ dàng dẫn hướng cho chúng Ứng dụng đưa đến phát triển loại tay robot dạng ‘vòi voi’ có độ linh hoạt cao Robot sử dụng nhiều lĩnh vực khác phục vụ cho máy công cụ, làm khuôn công nghiệp đồ nhựa, gắn kính xe hơi, gắp hàng khỏi băng tải đặt chúng vào trạm chuyển trung gian Ở mục sau, ba ứng dụng robot công nghiệp khảo sát giai đoạn nghiên cứu khác (1) Ứng dụng robot công nghệ hàn đường (hàn theo vết đường dẫn liên tục) Hình 1.7- Hệ thống robot hàn đường hãn FANUC Hàn đường thường thực tay Tuy nhiên suất thấp yêu cầu chất lượng bề mặt mối hàng liên quan đến thao tác đầu mỏ hàn với môi trường khắc nghiệt khói nhiệt độ phát trình hàn Không giống kỹ thuật hàn điểm, mối hàn có vị trí cố định, mối hàn kỹ thuật hàn đường nằm dọc theo mối ghép hai kim loại Những hệ thống hàn đường thực tế (hình 1.7) phụ thuộc vào người việc kẹp chặt xác chi tiết hàn, sau robot di chuyển dọc theo quĩ đạo lập trình trước Ưu điểm so với hàn tay chất lượng mối hàn ổn định Người vận hành thực việc tẻ nhạt kẹp chặt chi tiết Có thể thực tăng suất cách trang bị hàn định vị quay nhờ người vận hành kẹp chặt chi tiết thực việc hàn chi tiết khác Tuy nhiên, có vấn đề khó khăn việc lắp khít chi tiết dung sai chế tạo, chi tiết bị cong vênh, thiết kế cần lắp ghép theo đường cong không đồng dạng Các vấn đề làm cho việc kẹp chặt chi tiết khó khăn, đặc biệt chi tiết lớn lắp kim loại mỏng Hơn nữa, đường hàn không xử lý với mỏ hàn bị che khuất chi tiết khác Thợ hàn tay phải xử lý khó khăn nhiều laọi mối nối vị trí chi tiết khác Gần nghiên cứu tập trung vào phương pháp dò vết đường hàn với mục đích giảm bớt yêu cầu định vị xác, giảm chi phí hàn chất lượng mối hàn lại tăng Cảm biến trang bị robot hàn đường phải có khả xác định vị trí đường hàn Như vậy, để mối hàn đặt xác, yêu cầu hình dáng kích thước robot phải giữ điện cực theo hướng đường hàn với khoảng cách từ đường hàn đến đầu mỏ hàn di chuyển với tốc độ không đổi cho lượng vật liệu chảy vào mối nối không đổi Xác định đường hàn cho vật thể ba chiều phức tạp cho phẳng vi thường cần phải mô hình hoá hình học để định đường di chuyển robot Hình 1.8 trình bày robot có trang bị cảm biến laser để dò đường đầu hàn Thông thường để đào tạo thợ hàn bậc cao phải nhiều năm, việc đưa robot vào sản xuất nhà máy tạo khả thu nhận công nhân trẻ lẫn lớn tuổi, có kinh nghiệm nghề nghiệp khác Hàn đường, lãnh vực tiềm cho việc ứng dụng robot, xếp vào lĩnh vực kỹ thuật cao Hình 1.8- Đầu hàn có trnag bị cảm biến dò tìm đường laser theo không gian ba chiều (2) Ứng dụng robot lắp ráp Một kỹ thuật sản xuất có mục tiêu lâu dài nhà máy tự động hoàn toàn, thiết kế thể trạm thiết kế máy tính, can thiệp người vào trình sản xuất Hãy thử hình dung môi trường sản xuất tự động hoàn toàn; từ ý tưởng sản phẩm, gồm tiêu kỹ thuật cấp cao, người ta thiết kế sản phẩm; sau đặt vật liệu, lập chương trình gia công, lập chiến lược đường chi tiết nhà máy; điều khiển cung cấp chi tiết vào máy gia công, lắp ráp kiểm tra tự động thông qua máy gia công CNC robot tĩnh robot di động Những thành tựu môi trường sản xuất đầu tư nghiên cứu phát triển nhiều năm qua Hiện nhà máy lớn đại áp dụng mô hình tự động hoá hoàn toàn, đặc biệt phần thiết kế cấp cao phần xử lý chi tiết cấp thấp Một trở ngại liên kết tầng với Một khó khăn khác nhu cầu phương pháp xuất đặc tả thủ tục từ mô hình máy tính sản phẩm Ví dụ, việc lập cách tự động trình tự lắp ráp chi tiết với khâu lắp ráp Hình 1.9 - Robot lắp ráp mạch in có hệ thống camera quan sát dùng để xác định vị trí chân mạch in Robot sử dụng để tự động hoá trình lắp ráp nhà máy Khâu tập trung nhiều lao động khó nhiều so với dự tính Ví dụ, cầm mỏ hàn tay đơn giản tháo phần Có chi tiết? Có cách lắp ráp nó? Bạn lắp ráp tay hay không? Bạn nhắm mắt lắp hay không? Bây bạn gặp phải giới hạn robot Sự phát triển cảm biến ứng dụng vào robot yếu tố quan trọng để ứng dụng robot lắp ráp Lấy ví dụ, đầu mỏ hàn vật thể nhỏ, nên để lắp ráp cần tập trung chi tiết lại, tìm vị trí hướng lắp ráp cho chi tiết, lấy chi tiết đặt vào cấu kẹp chặt, lấy chi tiết theo thứ tự lắp vào chi tiết Việc lắp ráp liên quan đến nhiều xử lý khác nhau: đưa chi tiết vào chi tiết kia, đặt chi tiết chi tiết khác, siết chặt đai ốc, siết vít, hay phun keo, v.v Tuy nhiên, tuỳ trường hợp cụ thể để định có sử dụng robot công đoạn lắp ráp hay không Trong thực tế, sản phẩm thiết kế khéo léo người công nhân lắp ráp sản phẩm thời gian ngắn (3) Ứng dụng robot nhà máy sản xuất Hình 1.10 - Robot sử dụng máy ép nhựa để lấy thành phẩm Trong sản xuất lớn, robot hệ thống tự động hoá hoàn toàn: chúng đo đạc, cắt, khoan thiết bị xác có khả hiệu chỉnh công việc mình, không cần giúp đỡ người trừ chương trình điều khiển máy tính điện tử Chỉ với vài người giám sát công việc; máy móc hoạt động suốt ngày đêm; robot làm tất công việc vận chuyển sản phẩm từ công đoạn sản xuất tới công đoạn sản xuất khác kể việc đưa xếp thành phẩm vào kho Các nhà máy lớn thường sản xuất số mặt hàng định dây chuyền đại Các nhà máy cỡ vừa nhỏ, nhà máy sản xuất phụ tùng xe đạp chẳng hạn, thường sản xuất sản phẩm đa dạng với số lượng không lớn Robot lúc thích hợp với công việc vậy, nhà máy loại giải vấn đề cách tran bị nhiều thiết bị đa dạng cho tay gấp robot nhằm cho phép robot có khả điều chỉnh nhanh chóng thiết bị công nghệ đáp ứng linh hoạt với nhiều dạng công việc khác 1.3- Một số định nghĩa Viện Nghiên cứu robot Hoa Kỳ đưa định nghĩa robot sau: “Robot tay máy nhiều chức năng, thay đổi chương trình hoạt động, dùng để di chuyển vật liệu, chi tiết máy, dụng cụ dùng cho công việc đặc biệt thông qua chuyển động khác lập trình nhằm mục đích hoàn thành nhiệm vụ đa dạng” (Schlussel, 1985) Định nghĩa robot Mikell P.Groover, nhà nghiên cứu hàng đầu lĩnh vực robot, mở rộng sau: “Robot công nghiệp máy, thiết bị tổng hợp hoạt động theo chương trình có đặc điểm định tương tự người” Định nghĩa M.P.Groover robot không dừng lại tay máy mà mở rộng cho nhiều đối tượng khác có đặc tính tương tự người suy nghĩ, có khả đưa quy định nhìn thấy cảm nhận đặc điểm vật hay đối tượng mà phải thao tác xử lý Theo Artobolevski I.I., Vorobiov M.V nhà nghiên cứu thuộc trường phái khối SEV trước phát biểu rằng: “Robot công nghiệp máy hoạt động tự động điều khiển theo chương trình để thực việc thay đổi vị trí đối tượng thao tác khác với mục đích tự động hoá trình sản xuất” Sự thống tất định nghĩa nêu đặc điểm “điều khiển theo chương trình” Đặc điểm robot thực nhờ đời vi xử lý (microprocessors) vi mạch tích hợp chuyên dùng “chip” năm 70 10 Không lâu sau xuất robot điều khiển theo chương trình, người ta thực robot tự hành Hơn nữa, với bước phát triển nhanh chóng kỹ thuật điện tử tin học, người ta sáng tạo nhiều robot cảm xúc có khả xử lý thông tin Do định nghĩa robot có thay đổi bổ sung Nhật Bản nước có số lượng robot dùng sản xuất công nghiệp nhiều giới, khoảng 70% tổng số chừng 300.000 robot công nghiệp toàn giới Người Nhật có quan niệm dễ dãi robot: theo họ ‘robot thiết bị thay cho lao động người’ Trong công nghiệp Nhật Bản, robot hay tay máy điều khiển cam liệt vào hàng ngũ robot Theo đó, Hiệp Hội robot Công nghiệp Nhật Bản (JIRA - Jâpn Industrial Robot Association) phân loại robot thành sáu hạng, từ tay máy người trực tiếp điều khiển động tác đến robot thông minh đưởctang bị trí tuệ nhân tạo (theo Schlussel, 1985) Những robot hay tay máy dùng cấu cam hệ thống điều khiển có thừa nhận hay không không quan trọng; điều quan trọng chúng đóng vai trò đáng kể việc tự động hoá sản xuất nhà máy Những robot, tay máy nói gọi cách hình tượng “tự động hoá cứng”, ngược lại với “tự động hoá linh hoạt”, mà đại diện chúng robot công nghiệp điều khiển chương trình, thay đổi nhiệm vụ thao tác đặt cách nhanh chóng Một số nhà khoa học hàng đầu lĩnh vực robot Nhật Bản đưa định nghĩa robot dạng yêu cầu sau: - Theo Giáo sư Sitegu Watanabe (Đại học Tổng hợp Tokyo) robot công nghiệp phải thoả mãn yếu tố sau: - Có khả thay đổi chuyển động; - Có khả cảm nhận đối tượng thao tác; - Có số bậc chuyển động (bậc tự do) cao; 11 - Có khả thích nghi với môi trường hoạt động; - Có khả hoạt động tương hỗ với đối tượng bên - Theo Giáo sư Masahiro Mori (Viện công nghệ Tokyo) robot công nghiệp phải có đặc điểm sau: - Có khả thay đổi chuyển động; - Có khả xử lý thông tin (biết suy nghĩ); - Có tính vạn năng; - Có đặc điểm người máy Từ khác biệt định nghĩa robot, vào tính linh hoạt hệ thống sản xuất có áp dụng robot P.J.McKerrow, nhà nghiên cứu robot Úc đưa định nghĩa góc độ khác Theo ông, robot loại máy lập trình để thực công việc đa dạng tương tự máy tính, mạch điện tử lập trình để thực công việc đa dạng Các robot đóng góp vào phát triển công nghiệp nhiều dạng khác nhau; tiết kiệm sức người, tăng suất lao động, nâng cao chất lượng sản phẩm an toàn lao động giải phóng người khỏi công việc cực nhọc tẻ nhạt Tất nhiên, tương lai nhiều vấn đề nảy sinh robot ngày thay hoạt động người, việc đem lại lợi ích cho người, khám phá vũ trụ, khai thác nguồn lợi đại dương, robot thực làm cho sống tốt đẹp Trước vào phân tích nội dung tiếp theo, để bạn đọc có nhận dạng cách thống trình khảo sát, trình bày số phương pháp phân loại robot sử dụng công nghiệp 1.4 Phân loại robot Trong công nghiệp người ta sử dụng đặc điểm khác robot để giúp cho việc nhận xét dễ dàng Có yếu tố để phân loại 12 robot sau: (1) theo dạng hình học không gian hoạt động, (2) theo hệ robot, (3) theo điều khiển, (4) theo nguồn dẫn động 1.4.1 Phân loại theo dạng hình học không gian hoạt động Để dịch chuyển khâu tác động cuối robot đến vị trí đối tượng thao tác cho trước không gian làm việc cần phải có ba bậc chuyển động chuyển dời hay chuyển động định vị (thường dùng khớp tịnh tiến khớp quay loại 5) Những robot công nghiệp thực tế thường không sử dụng bốn bậc chuyển động chuyển dời (không kể chuyển động kẹp tay gắp) thông thường với ba bậc chuyển động định vị đủ, sử dụng đến bón bậc chuyển động định vị Tại Viện Máy thuộc Viện Hàn Lâm Khoa Học Liên Bang Nga người ta tổng kết hàng trăm kết cấu động học robot sử dụng bốn bậc chuyển động định vị Robot phân loại theo phối hợp ba trục chuyển động sau bổ sung để mở rộng thêm bậc chuyển động nhằm tăng thêm độ linh hoạt Vùng giới hạn tầm hoạt động robot gọi không gian làm việc (1) Robot toạ độ vuông góc (cartesian robot): robot loại có ba bậc chuyển động gồm ba chuyển động tịnh tiến dọc theo ba trục vuông góc Hình 1.11 Nguyên lý hoạt động, không gian làm việc sơ đồ động học robot toạ độ vuông góc (2) Robot toạ độ trụ (cylindrical robot): ba bậc chuyển động gồm hai trục chuyển động tịnh tiến trục quay (hình 1.12) 13 Hình 1.12 guyên lý hoạt động, không gian làm việc sơ đồ động học robot toạ độ trụ (3) Robot toạ độ cầu (spherical robot): ba bậc chuyển động gồm trục tịnh tiến hai trục quay (hình 1.13) Hình 1.13 nguyên lý hoạt động, không gian làm việc sơ đồ động học robot toạ độ cầu (4) Robot khớp lề (articular robot): ba bậc chuyển động gồm ba trục quay, bao gồm kiểu robot SCARA (hình 1.14) Hình 1.14 Nguyên lý hoạt động, không gian làm việc sơ đồ động học robot liên kết lề Hình 1.15 Nguyên lý hoạt động, không gian làm việc sơ đồ động học robot dạng SCARA 14 1.4.2- Phân loại theo hệ Theo trình phát triển robot, ta chia theo mức độ sau đây: (1) Robot hệ thứ nhất: Bao gồm dạng robot hoạt động lặp lại theo chu trình không thay đổi (playback robots), theo chương trình định trước Chương trình có hai dạng; chương trình “cứng” không thay đổi điều khiển hệ thống cam điều khiển với chương trình thay đổi theo yêu cầu công nghệ môi trường sử dụng nhờ panel điều khiển máy tính Đặc điểm: • Sử dụng tổ hợp cấu cam với công tác giới hạn hành trình • Điều khiển vòng hở • Có thể sử dụng băng từ băng đục lỗ để đưa chương trình vào điều khiển, nhiên loại không thay đổi chương trình • Sử dụng phổ biến công việc gắp - đặt (pick and place) (2) Robot thể thứ hai Trong trường hợp robot trang bị cảm biến (sensors) cho phép cung cấ tín hiệu phản hồi hỗ trở lại hệ thống điều khiển trạng thái, vỉtí không gian robot thông tin môi trường bên trạng thái, vị trí đối tượng thao tác, máy công nghệ mà robot phối hợp, nhiệt độ môi trường, v.v giúp cho điều khiển lựa chọn thuật toán thích hợp để điều khiển lựa chọn thuật toán thích hợp để điều khiển robot thực thao tác xử lý phù hợp Nói cách khác, robot với điều khiển theo chương trình tự điều chỉnh hoạt động thích ứng với 15 thay đổi môi trường thao tác Dạng robot với trình độ điều khiển gọi robot điều khiển thích nghi cấp thấp Robot hệ bao gồm robot sử dụng cảm biến điều khiển (sensor - controlled robots) cho phép tạo vòng điều khiển kín kiểu servo Đặc điểm: • Điều khiển vòng kín chuyển động tay máy • Có thể tự định lựa chọn chương trình đáp ứng dựa tín hiệu phản hồi từ cảm biến nhờ chương trình cài đặt từ trước • Hoạt động robot lập trình nhờ công cụ bàn phím, pa-nen điều khiển (3) Robot hệ thứ ba Đây dạng phát triển cao robot tự cảm nhận Các robot trang bị thuật toán xử lý phản xạ logic thích nghi theo thông tin tác động môi trường lên chúng; nhờ robot tự biết phải làm để hoàn thành công việc đặt cho chúng Hiện có nhiều công bố thành tựu lĩnh vực điều khiển phòng thí nghiệm đưa thị trường dạng robot giải trí có hình dạng động vật máy Robot hệ bao gồm robot trang bị hệ thống thu nhận hình ảnh điều khiển (Vision - controlled robots) cho phép nhìn thấy nhận dạng đối tượng thao tác Đặc điểm: • Có đặc điểm loại điều khiển hoạt động sở xử lý thông tin thu nhận từ hệ thống thu nhận hình ảnh (Vision systems - Camera) • Có khả nhận dạng mức độ thấp phân biệt đối tượng có hình dạng kích thước khác biệt (4) Robot hệ thứ tự 16 Bao gồm robot sử dụng thuật toán chế điều khiển thích nghi (adaptively controlled robot) trang bị bước đầu khả lựa chọn đáp ứng tuân theo mô hình tính toán xác định trước nhằm tạo ứng xử phù hợp với điều kiện môi trường thao tác Đặc điểm: Có đặc điểm tương tự hệ thứ hai thứ ba, có khả tự động lựa chọn chương trình hoạt động lập trình lại cho hoạt động dựa tín hiệu thu nhận từ cảm biến Bộ điều khiển phải có nhớ tương đối lớn để giải toán tối ưu với điều kiện biên không xác định trước Kết toán tập hợp tín hiệu điều khiển đáp ứng robot (5) Robot hệ thứ năm Là tập hợp robot trang bị trí tuệ nhân tạo (artificially intelligent robot) Đặc điểm: Robot trang bị kỹ thuật trí tuệ nhân tạo nhận dạng tiếng nói, hình ảnh, xác định khoảng cách, cảm nhận đối tượng qua tiếp xúc, v.v để định giải vấn đề nhiệm vụ đặt cho Robot trang bị mạng Neuron có khả tự học Robot trang bị thuật toán dạng Neuron Fuzzy/Fuzzy Logic để tự suy nghĩ định cho ứng xử tương thích với tín hiệu nhận từ môi trường theo thuật toán tối ưu hay nhiều mục tiêu đồng thời Hiện lĩnh vựcgiải trí, nhiều dạng robot hệ phát triển robot Aibo - chó robot hãng Sony hay robot hai chân khiêu vũ hãng Honda Nhật Bản đất nước có số lượng robot sử dụng công nghiệp nhiều giới Người Nhật có quan niệm khác biệt robot so với nước 17 công nghiệp phát triển Theo Hiệp hội robot Nhật - JIRA (Japanese Robot Associasion), robot chia thành sáu loại, theo mức độ thông minh sau: 1- Robot hoạt động nhờ người điều khiển trực tiếp động tác, pendant hay pa-nen điều khiển 2- Robot hoạt động theo chu trình cố định (fixed sequence robots) 3- Robot hoạt động theo chu trình thay đổi (variable sequence robots): người điều khiển dễ dàng chỉnh sửa trình tự hoạt động 4- Robot hoạt động theo chương trình vả lặp lại chương trình (playback robots): người điều khiển lập trình cho robot chế độ huấn luyện (teaching mode) 5- Robot điều khiển theo chương trình số (numerically controlled robots) 6- Robot thông minh intelligent robots): robot hiểu, nhận biết tương tác với môi trường xung quanh 1.4.3- Phân loại theo điều khiển (1) Robot gắp - đặt: Robot thường nhỏ sử dụng nguồn dẫn động khí nén Bộ điều khiển phổ biến điều khiển lập trình (PLC) để thực điều khiển vòng hở Robot hoạt động vào tín hiệu phản hồi từ tiếp điểm giới hạn hành trình khí đặt trục tay máy Hình 1.16: Một dạng robot gắp đặt (2) Robot đường dẫn liên tục Robot loại sử dụng điều khiển servo thực điều khiển vòng kín Hệ thống điều khiển liên tục hệ thống robot lập trình theo đường xác Trong hệ thống điều khiển này, đường dẫn 18 biểu điễn loạt điểm rời rạc gần lưu vào nhớ robot, sau robot thực lại xác đường dẫn Hình 1.17- Một loại robot sơn thực đường dẫn liên tục 1.4.4- Phân loại robot theo nguồn dẫn động (1) Robot dùng nguồn cấp điện Nguồn điện cấp cho robot thường DC để điều khiển động DC Hệ thống dùng nguồn AC chuyển đổi sang DC Các động sử dụng thường động bước, động DC servo, động AC servo Robot loại có thiết kế gọn, chạy êm, định vị xác Các ứng dụng phổ biến robot sơn, hàn Hình 1.18- Một loại robot sử dụng động servo (2) Robot dùng nguồn khí nén Hệ thống cán trang bị máy nén, bình chứa khí động kéo máy nén Robot loại thường sử dụng ứng dụng có tải trọng nhỏ có tay máy xy-lanh khí nén thực chuyển động thẳng chuyển động quay Do khí nén lưu chất nén nén robot loại thường sử dụng thao tác gắp đặt không cần độ xác cao 19 Hình 1.19- Một loại robot sử dụng nguồn khí nén (3) Robot sùng nguồn thuỷ lực Nguồn thuỷ lực sử dụng lưu chất không nén dầu ép Hệ thống cần trang bị bơm để tạo áp lực dầu Tay máy xy - lanh thuỷ lực chuyển động thẳng quay động dầu robot loại sử dụng ứng dụng có tải trọng lớn Hình 1.20 - Một loại robot di động sử dụng nguồn thuỷ lực Ngoài cách phân loại nêu trên, bảng 1.3 cung cấp thêm thông tin để phân loại tay máy robot cách chi tiết Bảng 1.3- Bảng tóm tắt yếu tố phân loại robot Dấu hiệu phân loại Theo số bậc chuyển động (kể bậc chuyển động chuyển dời tay máy) Tên gọi tay máy - Có hai, ba nhiều dạng: * Không di chuyển * Tự chuyển dời 20 Theo số lượng tay máy Theo tải trọng nâng tay máy Theo nguồn dẫn động cấu chấp hành Theo hệ thống điều khiển theo nguyên lý điều khiển Theo số robot điều khiển đồng thời Theo độ xác Theo kiểu bảo hiểm Một, hai nhiều tay máy điều khiển đồng thời * Có nguồn dẫn động điều khiển riêng * Có nguồn dẫn động riêng điều khiển chung * Có chung nguồn dẫn động * Tự di chuyển * Loại siêu nhẹ * Loại nhẹ * Loại trung * Loại nặng * Loại siêu nặng * Khi nén * Thuỷ lực * Cơ điện * Hỗn hợp Với điều khiển chương trình * Theo chu kỳ * Theo vị trí * Theo chu vi * Hỗn hợp Với điều khiển theo cảm nhận: * Điều khiển không thích nghi * Điều khiển thích nghi Với trí tuệ nhân tạo * Điều khiển riêng rẽ * Điều khiển theo nhóm * Gồm mức xác: 0, 1, 2, * Kiểu thông thường * Kiểu phòng bụi * Kiểu phòng nhiệt * Kiểu phòng nổ 21 [...]... (hình 1. 13) Hình 1. 13 nguyên lý hoạt động, không gian làm việc và sơ đồ động học của robot toạ độ cầu (4) Robot khớp bản lề (articular robot) : ba bậc chuyển động cơ bản gồm ba trục quay, bao gồm cả kiểu robot SCARA (hình 1. 14) Hình 1. 14 Nguyên lý hoạt động, không gian làm việc và sơ đồ động học của robot liên kết bản lề Hình 1. 15 Nguyên lý hoạt động, không gian làm việc và sơ đồ động học của robot. .. theo ba trục vuông góc Hình 1. 11 Nguyên lý hoạt động, không gian làm việc và sơ đồ động học của robot toạ độ vuông góc (2) Robot toạ độ trụ (cylindrical robot) : ba bậc chuyển động cơ bản gồm hai trục chuyển động tịnh tiến và một trục quay (hình 1. 12) 13 Hình 1. 12 guyên lý hoạt động, không gian làm việc và sơ đồ động học của robot toạ độ trụ (3) Robot toạ độ cầu (spherical robot) : ba bậc chuyển động... nhiều dạng robot thế hệ này đang được phát triển như robot Aibo - chú chó robot của hãng Sony hay robot đi trên hai chân và khiêu vũ được của hãng Honda Nhật Bản là đất nước có số lượng robot sử dụng trong công nghiệp nhiều nhất thế giới Người Nhật có quan niệm khá khác biệt về robot so với các nước 17 công nghiệp phát triển Theo Hiệp hội robot Nhật - JIRA (Japanese Robot Associasion), robot được chia... trong tổng số chừng 300.000 robot công nghiệp trên toàn thế giới Người Nhật có quan niệm dễ dãi hơn về robot: theo họ robot là bất cứ thiết bị nào có thể thay thế cho lao động của con người’ Trong công nghiệp Nhật Bản, những robot hay tay máy được điều khiển bằng cam cũng được liệt vào hàng ngũ robot Theo đó, Hiệp Hội robot Công nghiệp Nhật Bản (JIRA - Jâpn Industrial Robot Association) đã phân loại robot. .. trình (playback robots): người điều khiển có thể lập trình cho robot trong chế độ huấn luyện (teaching mode) 5- Robot điều khiển theo chương trình số (numerically controlled robots) 6- Robot thông minh intelligent robots): robot có thể hiểu, nhận biết và tương tác với môi trường xung quanh 1. 4.3- Phân loại theo bộ điều khiển (1) Robot gắp - đặt: Robot này thường nhỏ và sử dụng nguồn dẫn động khí nén Bộ... đường chính xác Trong hệ thống điều khiển này, đường dẫn được 18 biểu điễn bằng một loạt các điểm rời rạc gần nhau và được lưu vào bộ nhớ robot, sau đó robot sẽ thực hiện lại chính xác đường dẫn đó Hình 1. 17- Một loại robot sơn thực hiện đường dẫn liên tục 1. 4.4- Phân loại robot theo nguồn dẫn động (1) Robot dùng nguồn cấp điện Nguồn điện cấp cho robot thường là DC để điều khiển động cơ DC Hệ thống dùng... pháp phân loại robot sử dụng trong công nghiệp 1. 4 Phân loại robot Trong công nghiệp người ta sử dụng những đặc điểm khác nhau cơ bản nhất của robot để giúp cho việc nhận xét được dễ dàng Có 4 yếu tố chính để phân loại 12 robot như sau: (1) theo dạng hình học của không gian hoạt động, (2) theo thế hệ robot, (3) theo bộ điều khiển, (4) theo nguồn dẫn động 1. 4 .1 Phân loại theo dạng hình học của không gian... minh như sau: 1- Robot hoạt động nhờ người điều khiển trực tiếp từng động tác, bằng pendant hay pa-nen điều khiển 2- Robot hoạt động theo chu trình cố định (fixed sequence robots) 3- Robot hoạt động theo chu trình thay đổi được (variable sequence robots): người điều khiển có thể dễ dàng chỉnh sửa trình tự hoạt động 4- Robot hoạt động theo chương trình vả lặp lại chương trình (playback robots): người... khiển robot thực hiện những thao tác xử lý phù hợp Nói cách khác, đây cũng là robot với điều khiển theo chương trình nhưng có thể tự điều chỉnh hoạt động thích ứng với 15 những thay đổi của môi trường thao tác Dạng robot với trình độ điều khiển này còn được gọi là robot được điều khiển thích nghi cấp thấp Robot thế hệ này bao gồm các robot sử dụng cảm biến trong điều khiển (sensor - controlled robots)... Liên Bang Nga người ta đã tổng kết hàng trăm kết cấu động học của các robot sử dụng bốn bậc chuyển động định vị Robot được phân loại theo sự phối hợp giữa ba trục chuyển động cơ bản rồi sau đó được bổ sung để mở rộng thêm bậc chuyển động nhằm tăng thêm độ linh hoạt Vùng giới hạn tầm hoạt động của robot được gọi là không gian làm việc (1) Robot toạ độ vuông góc (cartesian robot) : robot loại này có ba bậc ... (numerically controlled robots) 6- Robot thông minh intelligent robots): robot hiểu, nhận biết tương tác với môi trường xung quanh 1. 4.3- Phân loại theo điều khiển (1) Robot gắp - đặt: Robot thường nhỏ... hoạt động robot gọi không gian làm việc (1) Robot toạ độ vuông góc (cartesian robot) : robot loại có ba bậc chuyển động gồm ba chuyển động tịnh tiến dọc theo ba trục vuông góc Hình 1. 11 Nguyên... việc sơ đồ động học robot toạ độ vuông góc (2) Robot toạ độ trụ (cylindrical robot) : ba bậc chuyển động gồm hai trục chuyển động tịnh tiến trục quay (hình 1. 12) 13 Hình 1. 12 guyên lý hoạt động,