Ưu điểm nổi bật của các loại robot hoạt động theo hệ toạ độ góc là gọn nhẹ, tức là có vùng làm việc tương đối lớn so với kích cở của bản thân robot, độ linh hoạt cao,…Các robot hoạt độ[r]
(1)UBND TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
GIÁO TRÌNH
MƠN HỌC: RƠ BỐT CƠNG NGHIỆP NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐKTCN ngày…….tháng….năm Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR – VT)
BÀ RỊA-VŨNG TÀU, NĂM 2020
(2)1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Mục đích giáo trình để phục vụ cho đào tạo chuyên ngành điện tử công nghiệp trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu Nội dung giáo trình xây dựng sở thưà kế nội dung giảng giảng dạy nhà trường, kết hợp với nội dung nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo, phục vụ cho đội ngũ giáo viên, học sinh – sinh viên nhà trường
Giáo trình biên soạn ngắn gọn đề cập nội dung theo tính chất ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho thích hợp khơng trái với quy định chương trình khung đào tạo Tổng Cục Dạy GDNN ban hành
Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo
(3)2
LỜI GIỚI THIỆU
Rô bôt công nghiệp môn học dành cho sinh viên ngành điện tử cơng nghiệp Nội dung giáo trình xây dựng sở kế thừa tài liệu giảng dạy trường, kết hợp với nội dung nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng phục vụ nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa Giáo trình biên soạn ngắn gọn, tùy theo tính chất ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho phù hợp với xu
Giáo trình giảng dạy 75h, bao gồm sau: Bài 1: Cấu trúc rô bốt công nghiệp
Bài 2: Hướng dẫn sử dụng điều khiển tay Control Panel Bài 3: Hướng dẫn lập trình sử dụng Control Panel
Bài 4: Lập trình vẽ hình học Bài 5: Lập trình lắp ráp sản phẩm
Trong trình biên soạn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp ý kiến từ thầy bạn học sinh- sinh viên để hoàn thiện sách
Bà rịa – vũng tàu, ngày 03 tháng 06 năm 2020 Tham gia biên soạn
(4)3 MỤC LỤC
TRANG
LỜI GIỚI THIỆU 2
MỤC LỤC 3
BÀI 1: CẤU TRÚC RÔ BỐT CÔNG NGHIỆP
1 Bộ khung rô bốt 5
2 Các loại rô bốt công nghiệp 6
3 Hệ thống ngoại vi
BÀI 2: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TAY CONTROL PANEL 12
1.Cấu trúc bảng điều khiển tay 12
2.Chức nút nhấn 14
3.Các tập thực hành 14
BÀI 3: HƯỚNG DẪN LẬP TRÌNH SỬ DỤNG CONTROL PANEL 16
1 Các bước tiến hành lập trình với điều khiển tay 16
2 Thực lập trình 19
BÀI 4: LẬP TRÌNH VẼ CÁC HÌNH HỌC CƠ BẢN 27
1 Phân tích yêu cầu kỹ thuật 27
2.Lập trình phần mềm 27
3 Kiểm tra, mô 31
BÀI 5: LẬP TRÌNH LẮP RÁP SẢN PHẨM 34
1 Phân tích yêu cầu kỹ thuật 34
2.Lập trình phần mềm 34
3 Kiểm tra, mô 38
(5)4
GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN
Tên môn học: Rô bốt công nghiệp Mã mơn học: MĐ30
Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học/mơ đun: - Vị trí:
+ Trước học mơ đun học sinh phải hoàn thành: MĐ02; MĐ03, MĐ07, MĐ12
- Tính chất:
+ Đây mơ đun học sinh nâng cao kỹ
+ Là mô-đun chuyên môn nghề thuộc mô đun đào tạo chuyên môn tự chọn Mục tiêu môn học/mô đun:
- Về Kiến thức:
+ Nhận biết loại robot công nghiệp ngành tự động hóa + Kiểm tra, mơ hoạt động kiểu chuyển động
+ Phân tích bậc tự do, bậc hoạt động Robot - Về Kỹ năng:
+ Sử dụng bảng điều khiển TeachPendant + Lập trình biên dạng chuyển động Robot + Lập trình kiểu chuyển động robot
+ Lập trình cấu tay sử dụng phần mềm lập trình vẽ dạng hình học
+ Kiểm tra, mơ hoạt động vẽ dạng hình học
+ Lập trình cấu tay sử dụng phần mềm lập trình + Kiểm tra, mơ hoạt động chương trình lắp ráp sản phẩm - Về lực tự chủ trách nhiệm:
Người học có khả làm việc độc lập làm nhóm, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ lẫn học tập rèn luyện, có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm công việc
(6)5
BÀI 1: CẤU TRÚC RÔ BỐT CÔNG NGHIỆP
Giới thiệu: Kiến thức lịch sử hình thành rơ bốt cơng nghiệp ngành tự động hóa
Mục tiêu:
+ Nhận biết loại robot công nghiệp ngành tự động hóa + Có ý thức học tập làm việc nhóm
Nội dung chính: 1 Bộ khung rô bốt
Thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng Sec (Czech) “Robota” có nghĩa cơng 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 cơng 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 Cả tay cầm kẹp nối với cấu bậc tự để tạo hướng vị trí tuỳ ý
Robot cơng nghiệp chế tạo robot Versatran công ty AMF Cũng khoản thời gian Mỹ xuất loại robot Unimate-1990 dùng kỹ nghệ ô tơ
(7)6
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 mơ 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, cơng 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 Năm 1990 Năm 1994 Năm 1998
Nhật 60.118 29.765 67.000
Mỹ 4.327 7.634 11.100
Đức 5.845 5.125 8.600
Italia 2.500 2.408 4.000
Pháp 1.488 1.197 2.000
Anh 510 1.086 1.500
Hàn Quốc 1.000 1.200
2 Các loại rô bốt công nghiệp
(8)7
Hình 1.1 – Robot kiểu toạ đệ Đề Các
Robot kiểu toạ độ trụ: vùng làm việc robot có dạng hình trụ rỗng Thơng thường khớp thứ chuyển động quay Ví dụ, robot có bậc tự do, cấu hình R.T.T hình 1.6 Có nhiều robot kiểu toạ độ trụ như: robot Versatran hãng AMF
Hình 1.2 – Robot kiểu toạ độ trụ
(9)8
Hình 1.3 – Robot kiểu toạ độ cầu
Robot kiểu toạ độ góc (Hệ toạ độ sinh): kiểu robot dùng nhiều Ba chuyển động chuyển động quay, trục quay thứ vng góc với hai trục Các chuyển động định hướng khác chuyển động quay Vùng làm việc tay máy gần giống phần khối cầu Tất khâu nằm mặt phẳng thẳng đứng nên tính toán toán phẳng Ưu điểm bật loại robot hoạt động theo hệ toạ độ góc gọn nhẹ, tức có vùng làm việc tương đối lớn so với kích cở thân robot, độ linh hoạt cao,…Các robot hoạt động theo toạ độ góc như: robot PUMA hãng Unimation – Nokia (Mỹ - Phần Lan), IRb-6, IRb-60 (Thuỵ Điển), Toshia (Nhật),…Hình 1.8 ví dụ robot kiểu toạ độ góc có cấu hình RRR.RRR
(10)9 3 Hệ thống ngoại vi
3.1 Tay máy
Hình 1.5: Cấu trúc tay máy Cơ cấu cổ tay
Các Trục Các khớp nối Cơ cấu tịn tiến Giá đở
3.2 Bộ nguồn điều khiển
Hình 1.6: Bộ nguồn điều khiển Rơ bốt Các cổng giao tiếp
Nút nhấn dừng khẩn cấp
(11)10
Hình 1.7: Bộ điều khiển tay Nút nhấn an toàn
Các phím chức Các hình soạn thảo
3.4 Phần mềm lập trình – mơ
Hình 1.8: Phần mềm Rơ bốt Studio
(12)11 Câu hỏi ơn tập:
Trình bày phân loại loại rô bốt phận rô bốt công nghiệp
Phương pháp đánh giá:
(13)12
BÀI 2: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TAY CONTROL PANEL
Giới thiệu: Hướng dẫn phím chức v lập trình sử dụng tay lập trình Mục tiêu:
+ Sử dụng thành thạo bảng điều khiển TeachPendant + Lập trình biên dạng chuyển động Robot
+ Có ý thức học tập làm việc nhóm + Nội dung chính:
1.Cấu trúc bảng điều khiển tay
1.1 Các bước vào thực với bảng điều khiển
Hình 2.1: Chế độ điều khiển Rô bốt
(14)13
Hình 2.2: Cấu trúc bảng điều khiển tay Trong đó:
A Connector (dây kết nối)
B Touch screen ( hình cảm ứng)
C Emergency stop button (Nút nhấn dừng khẩn cấp) D Joystick ( Nút điều hướng)
E USB port ( Cổng kết nối USB)
F Enabling device (Nút nhấn khởi động hệ thống) G Stylus pen ( điểm đặt bút cảm ứng)
(15)14 2.Chức nút nhấn
Hình 2.3:Vị trí nút nhấn A -
D
Phím vị trí chức chương trình sử dụng điều khiển tay
E Lựa chọn đơn vị dịch chuyển
F Chế độ dịch chuyển thẳng quay G Chế độ dịch chuyển trụ trục H Chế độ tăng dịch chuyển
J Step BACKWARD button Nút nhấn lùi K START button Thực chương trình L Step FORWARD button Nút nhấn tới M STOP button Dừng chương trình
3.Các tập thực hành
(16)15 Thực tập biên dạng chuyển động
Mô kiểm tra với yêu cầu đặt ra, kiểm tra chuyển động điều chỉnh theo yêu cầu học sinh
Câu hỏi ôn tập:
- Thực hành tập trên, yêu cầu xác Phương pháp đánh giá
(17)16
BÀI 3: HƯỚNG DẪN LẬP TRÌNH SỬ DỤNG CONTROL PANEL Giới thiệu: Sử dụng tập lệnh điều khiển rô bốt control panel Mục tiêu:
+ Lập trình kiểu chuyển động robot + Kiểm tra, mô hoạt động kiểu chuyển động + Có ý thức học tập làm việc nhóm
Nội dung chính:
1 Các bước tiến hành lập trình với điều khiển tay 1.1 Bật nguồn thiết bị bên
(18)17
Hình 3.2: Làm quen với giao diện điều khiển A ABB menu - Thanh menu ABB
B Operator window – Màn hình vận hành C Status bar – Thanh trạng thái
D Close button – Nút tắt E Task bar – Thanh nhiệm vụ F Quickset menu – Cài đặt nhanh
1.2 Các chức ABB menu - HotEdit
- Inputs and Outputs - Jogging
- Production Window - Program Editor - Program Data
(19)18 - Calibration
- Control Panel
Hình 3.3: Chế độ HotEdit
(20)19 Hình 3.5: Chế độ vận hành Jog
(21)20
Hình 3.7: Yêu cầu tập - Tạo chương trình mới: ABB – Program Editor
Hình 3.8: Đường dẫn vào chương trình
- Chọn Load để hiển thị chương trình – bấm Restart để khởi động lại chương trình
(22)21
Hình 3.9: Cấu trúc chương trình - Các chức điều khiển bảng điều khiển
Hình 3.10: Các hàm chức - Điều chỉnh chế độ chuyển động
(23)22
Hình 3.11: Các kiểu chuyển động thẳng + Chuyển động Jogging
Thực theo bước : ABB – Jogging – Motion Mode sau chọn 1-3 4-6 nhấn Ok mơ tả hình
Hình 3.12: Chọn trục tọa độ
(24)23
Hình 3.13: Rơ bốt có tay kẹp - Cấu trúc câu lệnh cho chuyển động thẳng
(25)24
Hình 3.15: Lệnh chuyển động cơng Mơ
- Chương trình sau lập trình có dạng sau:
Hình 3.16: Bản lập trình chi tiết Chạy chương trình
(26)25
Hình 3.17:Các dịng lệnh lập trình - Vào ADD Instruction – chọn Start để bắt đầu
Hình 3.18:Vị trí nút Start Câu hỏi ơn tập:
(27)26 Cách thức đánh giá:
- Chính xác lập trình
(28)27
BÀI 4: LẬP TRÌNH VẼ CÁC HÌNH HỌC CƠ BẢN
Giới thiệu: Áp dụng kiến thức, kỹ 2,3 tiến hành lập trình biên dạng hình học bản, chạy kiểm tra sửa lỗi có
Mục tiêu:
+ Phân tích bậc tự do, bậc hoạt động Robot
+ Lập trình cấu tay sử dụng phần mềm lập trình vẽ dạng hình học
+ Kiểm tra, mô hoạt động vẽ dạng hình học + Có ý thức học tập làm việc nhóm
+ Nội dung chính:
1 Phân tích yêu cầu kỹ thuật
Thực lập trình điều chỉnh rơ bốt vẽ hình tam giác, hình vng, hình trịn
Hình 4.1: Lập trình qua điểm tọa độ 3D + Sử dụng chuyển động xoay từ điểm qua điểm
+ Sử dụng chuyển động thẳng từ điểm qua điểm 2.Lập trình phần mềm
(29)28
Hình 4.2: Mơ tả bước thực - Chọn chế độ chuyển động Jog Joint
(30)29
Hình 4.4: Thực chọn điểm thứ
Hình 4.5: Chọn điểm thứ
(31)30
Hình 4.6: Cửa sổ thể điểm chọn - Tạo đường chuyển động
(32)31
Hình 4.8: Cách copy điểm vào đường chạy dao - Tạo đường chạy dao: Modify – move Along Path
Hình 4.9: Chọn đường chạy dao Kiểm tra, mô
(33)32
Hình 4.10: Chuyển động theo đường lập trình
Câu hỏi ôn tập:
Bài tập - Chạy thử nghiệm (Trục – Kết hợp)
• Chạy thử nghiệm cho robot chế độ chung trục thời điểm cho tất sáu trục
Bài tập - Chạy thử nghiệm (Trục – Tuyến tính)
• Chạy thử nghiệm cho robot chế độ tuyến tính trục thời gian sau X, sau Y, sau Z
Bài tập - Chạy thử nghiệm bản(di chuyển khối)
• Di chuyển khối từ phía robot đặt khối phía bên cách sử dụng phím nóng kẹp điều khiển cầm tay
• Nhiệm vụ để thực cách chạy thử nghiệm cho robot cử động chế độ kết hợp tuyến tính
(34)33
• Đặt bút vào vị trí tay gắp robot (EOAT) đảm bảo bút có vị trí 50mm tay kẹp
• Dán mảnh giấy A4 bàn đặt robot
• Vẽ hình vng (150mm x 150mm) mảnh giấy chạy trục (jogging) robot
Bài tập - Chạy thử nghiệm (jogging) bản(Tam giác)
• Đặt bút vào vị trí tay gắp robot (EOAT) đảm bảo bút có vị trí 50mm tay kẹp
• Dán mảnh giấy A4 bàn đặt robot
• Vẽ hình tam giác (100mm x 100mm x 100mm) mảnh giấy chạy cáctrục (jogging) robot
Bài tập - Chạy thử nghiệm (vị trí gốc)
• Đặt bút vào vị trí tay gắp robot (EOAT) đảm bảo bút có vị trí 50mm tay kẹp
• Dán mảnh giấy A4 bàn đặt robot
(35)34 BÀI 5: LẬP TRÌNH LẮP RÁP SẢN PHẨM
Giới thiệu: Áp dụng kiến thức, kỹ 2,3 tiến hành lập trình hồn chỉnh quy trình lắp ráp sản phẩm, chạy kiểm tra sửa lỗi có
Mục tiêu:
+ Lập trình cấu tay sử dụng phần mềm lập trình + Kiểm tra , mơ hoạt động chương trình lắp ráp sản phẩm + Có ý thức học tập làm việc nhóm
Nội dung chính:
1 Phân tích yêu cầu kỹ thuật
Thực lập trình điều chỉnh rơ bốt lắp ráp chi tiết khối theo quy định mơ hình
Hình 5.1: Lập trình qua điểm tọa độ 3D + Sử dụng chuyển động xoay từ điểm qua điểm
+ Sử dụng chuyển động thẳng từ điểm qua điểm 2.Lập trình phần mềm
(36)35
Hình 5.2: Mô tả bước thực - Chọn chế độ chuyển động Jog Joint
(37)36
Hình 5.4: Thực chọn điểm thứ
Hình 5.5: Chọn điểm thứ
(38)37
Hình 5.6: Cửa sổ thể điểm chọn - Tạo đường chuyển động
(39)38
Hình 5.8: Cách copy điểm vào đường chạy dao - Tạo đường chạy dao: Modify – move Along Path
Hình 5.9: Chọn đường chạy dao 3 Kiểm tra, mô
(40)39
Hình 5.10: Chuyển động theo đường lập trình Bài tập:
• Tạo vị trí gốc vị trí an tồn cho robot chạy vị trí gốc sử dụng tạo độ kết hợp P10
• Lập chương trình robot để chọn lên khối di chuyển đến vị trí bên vị trí robot
• Một phơi đặt di chuyển robot trở lại vị trí gốc • Sử dụng thiết lập thiết lập lại hướng dẫn để vận hành van gắp • Sử dụng động tác phối hợp tuyến tính suốt chương trình
(41)40
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Rô Bốt Công Nghiệp – TS Phạm Đăng Phước
2 Giáo Trình Đo Lường Điện Và Cảm Biến Trong Đo Lường, Nhà xuất Giáo Dục
3 Kỹ Thuật Cảm Biến – TS Nguyễn Thị Lan
4 Robot công nghiệp - GSTSKH Nguyễn Thiện phúc NXBKH kỹ thuật 2006