Giáo trình Robot công nghiệp

Mô đun Robot Công Nghiệp là một mảng kiến thức và kỹ năng không thể thiếu được với một công nhân kỹ thuật chuyên ngành Điện Tử Công nghiệp. Các kiến thức và kỹ năng từ mô đun này giúp học sinh, sinh viên nắm bắt các kiến thức và kỹ năng thực hành rô bốt trong công nghiệp. Để có thể thực hiện tốt các nội dung của mô đun này người học cần phải nắm một số kiến thức cơ bản về kỹ năng trong mô đun kỹ thuật cảm biến, mô đun điều khiển điện khí nén,…

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN HÀ NỘI ****************** GIÁO TRÌNH ROBOT CƠNG NGHIỆP ( Lưu hành nội ) Tác Giả : Th.S Nguyễn Trung Dũng (chủ biên) Th.S Lê Xuân Phong MỤC LỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC .3 BÀI .9 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RÔ BỐT CÔNG NGHIỆP Sơ lược trình phát triển robot công nghiệp (IR: Industrial Robot): Ứng dụng robot công nghiệp sản xuất: 11 Các khái niệm định nghĩa robot công nghiệp: 11 3.1 Định nghĩa robot công nghiệp: 11 3.2 Bậc tự robot (DOF:Degreees of Freedom): 12 3.3 Hệ toạ độ (Coordinate frames): .12 3.4 Trường công tác robot (Workspace or range of motion): 13 Cấu trúc robot công nghiệp: .14 4.1 Các thành phần robot công nghiệp: .14 4.2 Kết cấu tay máy: 15 Phân loại robot công nghiệp: .17 5.1 Phân loại theo kết cấu: 17 5.2 Phân loại theo hệ thống truyền động: 17 5.3 Phân loại theo ứng dụng: .18 BÀI .19 CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI THUẦN NHẤT 19 Hệ toạ độ nhất: 19 Nhắc lại phép tính vecto ma trận: 20 2.1 Phép nhân vector: 21 2.2 Các phép tính ma trận: 21 Các phép biến đổi: 23 3.1 Phép biến đổi tịnh tiến: 23 3.2 Phép quay quanh trục toạ độ: 25 3.3 Phép quay tổng quát: .26 3.4 Bài toán ngược: 29 3.5 Phép quay Euler: 32 3.6 Phép quay Roll – Pitch – Yall: .33 Biến đổi hệ toạ độ mối quan hệ: 35 4.1 Biến đổi hệ toạ độ: 35 4.2 Quan hệ hệ toạ độ biến đổi: .37 Mô tả vật thể: .38 Bài tập: 40 BÀI .42 PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CỦA RƠ BỐT .42 Phương trình động học robot: 42 1.1 Dẫn nhập: .42 1.2 Bộ thông số Debavit – Hartnberg (DH) toán ứng dụng: .44 1.3 Đặc trưng ma trận A toán ứng dụng: 46 1.4 Xác định T6 theo ma trận An tốn ứng dụng: .47 1.5 Trình tự thiết lập hệ phương trình động học robot: 48 Phương trình động học ngược: .52 2.1 Các điều kiện toán ngược: 52 2.2 Lời giải phép biến đổi Euler toán ứng dụng: 53 2.3 Lời giải phép biến đổi Roll – Pitch – Yall toán ứng dụng:57 Động lực học robot: .59 3.1 Cơ học Lagrange với vấn đề động lực Robot: 59 3.2 Hàm Lagrange lực tổng quát: 61 3.3 Phương trình động lực học: 62 BÀI .70 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH RƠ BỐT 70 Giới thiệu chung lập trình điều khiển robot: 70 Các mức lập trình điều khiển robot: .71 2.1 Lập trình kiểu “dạy – học”: 71 2.2 Dùng ngôn ngữ lập trình: 71 2.3 Ngơn ngữ lập trình theo nhiệm vụ: 72 Phần mềm Procomm Plus For Windown: 72 3.1 Giới thiệu: 72 3.2 Ngơn ngữ lập trình Aspect Procomm: 75 3.3 Lập trình điều khiển robot TERGAN – 45 Procomm: 85 Bài tập: 88 BÀI .89 TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN RÔ BỐT 89 Truyền động điện Robot: 89 1.1 Động điện chiều: 89 1.2 Động bước: .91 Truyền động khí nén thuỷ lực: 93 2.1 Truyền dẫn động khí nén: 93 2.2 Truyền dẫn động thuỷ lực: .93 Các thiết bị cảm biến: 93 3.1 Cảm biến vị trí: 94 3.2 Cảm biến lực: .109 3.3 Cảm biến quang: 118 Các phương pháp điều khiển Robot: 136 4.1 Điều khiển tỉ lệ sai lệch (PE: Propotional Error): 136 4.2 Điều khiển tỉ lệ - đạo hàm (PD: Propotional Derivative): 136 4.3 Điều khiển tỉ lệ - tích phân – đạo hàm (PID: Propotional Intergral Derivative): 137 4.4 Hàm truyền chuyển động khớp động: 137 4.5 Điều khiển vị trí khớp động: 141 BÀI 144 MƠ PHỎNG RƠ BỐT TRÊN MÁY TÍNH .144 Kỹ thuật mô robot: 144 Giới thiệu phần mềm EASY – ROB: 145 2.1 Tìm hiểu hình: 146 2.2 Thao tác chuột: 149 Gắn hệ toạ độ vẽ hình dáng Robot: .149 3.1 Gắn hệ toạ độ: 149 3.2 Vẽ hình dáng: .150 Lập trình điều khiển Robot mơ phỏng: 151 TÀI LIỆU THAM KHẢO 155 MÔ DUN RÔ BỐT CƠNG NGHIỆP Mã mơ đun: MĐ35 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: Mơ 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 rơ bốt cơng nghiệp Để thực tốt nội dung mô đun người học cần phải nắm số kiến thức kỹ mô đun kỹ thuật cảm biến, mơ 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 - Mơ tả q trình hoạt động rơ bốt dùng cơng nghiệp - Lập trình mơ chuyển động rô bốt - Sử dụng, bảo trì rơ bốt cơng nghiệp qui trình kỹ thuật - Sửa chữa số hư hỏng thông thường rô bốt công nghiệp - Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác, an tồn 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 5 0 Các phép biến đổi 30 19 10 Phương trình động học Robot 40 18 21 Ngơn ngữ lập trình Robot 20 14 Truyền động điều khiển Robot 20 15 Mơ 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 cơng nghiệp, người học cần nắm rõ khái niệm robot công nghiệp, cấu trúc bản, phân loại ứng dụng robot cơng nghiệp Mục tiêu: - Trình bày trình phát triển, khái niệm định nghĩa rơ bốt cơng nghiệp - Trình bày ứng dụng xu hướng phát triển Rôbốt công nghiệp tương lai - Rèn luyện tính tư duy, tác phong cơng nghiệp Nội dung chính: Sơ lược q trình phát triển robot cơng nghiệp (IR: Industrial Robot): Mục tiêu: giới thiệu cho người học kiến thức q trình phát triển robot cơng 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 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 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 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, 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 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 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 cơng 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 mơ trường phóng xạ độc hại, nhiệt độ cao,… Ngày nay, xuất nhiều dây chuyền sản xuất tự động gồm máy CNC với robot cơng 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 Các khái niệm định nghĩa robot cơng 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 hố nhằm thực nhiệm vụ công nghệ khác 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 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 Nói chung hệ robot cấu hở, bậc tự tính theo công thức w  6n  �ipi i 1 Trong đó: (1.1) (5.44) Đây hàm truyền cần xác định, tỉ số tín hiệu (góc quay m) 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 L, 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 Trong cơng thức (5.45) bỏ qua thành phần điện cảm phần ứng L a, thường q 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 tốn để đảm bảo quỹ đạo chọn trước Việc điều khiển thực sau: Theo tín hiệu sai lệch giá trị thực tế giá trị tính tốn vị trí góc mà điều chỉnh điện áp U a(t) đặt vào động 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 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) YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 5:   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 rơ 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 rơ bốt - Thái độ: Tỉ mỉ, xác, an tồn vệ sinh cơng nghiệp BÀI MƠ PHỎNG RƠ BỐT TRÊN MÁY TÍNH Mã bài: MĐ35 – Giới thiệu: - Phần mềm mơ robot máy tính giúp mơ tả q 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 mơ chuyển động rơ bốt theo u cầu - Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác, an tồn vệ sinh cơng nghiệp Nội dung chính: Kỹ thuật mơ 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 Điều khiển mô dùng mơ hình tính tốn động học động lực học robot kết hợp phương pháp đồ hoạ máy vi tính để mơ tả kết cấu hoạt động cánh tay robot Nghiên cứu mơ 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 mơ người thiết kế đánh giá tương đối đầy đủ khả làm việc phương án thiết kế mà khơng 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 mơ giúp người thiết kế chọn quỹ đạo công nghệ hợp lý robot trình làm việc với đối tượng cụ thể hay phối hợp với thiết bị khác cơng đoạn sản xuất tự động hố Hiện có nhiều phần mềm cơng nghiệp phần mềm nghiên cứu khác để mô robot, phạm vi ứng dụng giá thành chúng khác Ở dây, nghiên cứu phương pháp mô robot dùng phần mềm EASY – ROB 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 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 EASY-ROB 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 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 thơng 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 tốn động học ngược xác định hàm tốn học mơ tả phụ thuộc khâu bị động khớp quay, viết chương trình xác định phụ thuộc ngơn 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 Các cơng cụ gắn khâu chấp hành cuối thay đổi 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 cịn có nhiều tiện ích khác như: cho phép ta lập trình điều khiển robot phương pháp dạy học, thiết kế đối tượng làm 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:  Mô lại robot có đối tượng làm việc 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 2.1 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 mơ 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 mơ 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 khơng 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 thơng 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 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 khơng cần vào menu) Sử dụng nút công cụ cho phép ta thao tác nhanh phải vào menu Chức nút cơng cụ sau: Thanh cơng 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 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 cơng 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 thời 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 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 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): nhấn chuột trái, rê chuột  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 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: Bật nút lệnh số menu ngang, Vào menu chính: FILE -> LOAD -> ROBOTFILE chọn DHTempl -> OPEN Vào menu chính: ROBOTICS -> ROBOTMOTION + KINEMATICS -> KINEMATICS DATA Chọn Active Join -> OK -> Active Joint (1) RZ (hoặc chọn TZ khớp tịnh tiến) -> OK -> Nhập thông số DH khâu thứ 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 cơng cụ nằm ngang phía 3.2 Vẽ hình dáng: Sau hồn 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:  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 thơng 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 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 cơng cụ thẳng đứng phía phải để thay đổi vị trí đối tượng vẽ cho thích hợp Lập trình điều khiển Robot mơ phỏng: Mục tiêu: trình bày cho người học nắm rõ kiến thức kỹ lập trình điều khiển, mơ robot cơng nghiệp Để lập trình điều khiển robot mơ ta dùng phương pháp lập trình kiểu dạy học Sau thiết kế hình dáng robot, cơng cụ gắn khâu chấp hành cuối, đối tượng làm việc khác,…ta lập trình để điều khiển robot mơ Việc lập trình thực theo trình tự sau Nhất chuột vào nút lệnh số 10 (Show program window) để kích hoạt sổ lập trình hình 6.3 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 hồn 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 hồn 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, mơ 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  CALL FILE filename: gọi file chương trình có tên filename, file phải có cấu trúc chương trình  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  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 Và nhiều lệnh khác EASY – ROB, tham khảo Website: http://www.easy-rob.com YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 6:  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 mơ 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 tồn vệ sinh công nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO 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 ... CHUNG VỀ RÔ BỐT CÔNG NGHIỆP Sơ lược trình phát triển robot công nghiệp (IR: Industrial Robot) : Ứng dụng robot công nghiệp sản xuất: 11 Các khái niệm định nghĩa robot công nghiệp: 11 3.1... 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... bắt đầu tìm hiểu học tập robot cơng nghiệp, người học cần nắm rõ khái niệm robot công nghiệp, cấu trúc bản, phân loại ứng dụng robot cơng nghiệp Mục tiêu: - Trình bày trình phát triển, khái niệm