L ời cam đoan
5. Dự kiến kết quả
1.4.2. Hệ thống truyền động điện
Với những cụng việc đũi hỏi chớnh xỏc, loại robot với truyền động điện tỏ ra đắc dụng nhất vỡ chỳng cho phộp bảo đảm đƣợc độ chớnh xỏc dịch chuyển cao và khả năng thực hiện những thao tỏc phức tạp.
a. Cỏc dạng hệ thống truyền động điện .
Trong kỹ thuật robot thƣờng dựng cỏc hệ thống truyền động sau:
- Động cơ bƣớc.
- Động cơ điện một chiều.
- Động cơ điện xoay chiều.
b. Cấu trỳc của hệ thống truyền động điện. Gồm 2 thành phần cơ bản. Đú là:
- Stato: Là phần tĩnh gồm 2 bộ phận chớnh: lừi thộp và cuộn dõy cuốn; ngoài
ra cú vỏ mỏy và nắp mỏy.
- Roto: Là phần quay gồm lừi thộp, dõy cuốn và trục mỏy.
c. Ƣu, nhƣợc điểm của hệ thống truyền động điện
- Ƣu điểm:
+ Cơ cấu tỏc động nhanh và chớnh xỏc;
+ Cú khả năng ỏp dụng kỹ thuật điều khiển phức tạp cho cỏc chuyển động;
+ Giỏ thành khụng cao;
- Nhƣợc điểm:
+ Tốc độ cao;
+ Khe hở bộ truyền bỏnh răng làm giảm độ chớnh xỏc;
+ Gõy quỏ nhiệt khi hệ thống bị dừng hoạt động do quỏ tải;
1.5. Cỏc tham số kỹ thuật của Robot
Cú nhiều tham s k thuố ỹ ật xỏc định đặc tớnh c a Robot. ủ Tiờu biểu nhƣ sau:
- S ố lƣợng tr c chuyụ ển động: C n cú ớt nh t hai trầ ấ ục chuyển động để đi đến bất k mỳ ột điểm nào trờn m t ph ng, c n cú ớt nh t 3 trặ ẳ ầ ấ ục để đi đến một điểm b t k ấ ỳ
trong khụng gian. Để điều khi n m t cỏch t ng quỏt khõu cu i cựng c a mể ộ ổ ố ủ ột d ng c thỡ c n cú 3 chuyụ ụ ầ ển động để đả m bảo định v và 3 trị ục quay để đả m b o ả
định hƣớng.
- Động h c: S s p x p th c t c a cỏc khõu và cỏc kh p trong robot quyọ ự ắ ế ự ế ủ ớ ết định
kh ả năng di chuyển c a robot. Theo củ ấu trỳc động h c, ọ Robot đƣợc chia thành
cỏc loại Robot cú khớp, Robot đềcỏc, song song và Scara. - T m hoầ ạt động: Khụng gian làm việc của Robot.
- Khả năng tải: Khối lƣợng mà robot cú th di chuy n. ể ể
- Tốc độ ị d ch chuy n: Tể ốc độ robot di chuy n ể cơ cấu cu i cựng c a robot (bàn ố ủ
tay k p). ẹ
- Độ chớnh xỏc: Độ chớnh xỏc khi di chuyển đến một điểm b t k ấ ỳ đƣợc ra l nh. ệ
Độ chớnh xỏc cú th khỏc nhau nh ng tể ở ữ ốc độ và v trớ khỏc nhau trong khụng ị
gian làm việc của Robot.
- Ngu n ng l c: M t s ồ độ ự ộ ố robot dựng động lực là động cơ điện, m t s khỏc ộ ố
dựng động cơ thủy l c. Nguự ồn động l c ự động cơ điệ cú đặc điển m nhanh, cụng
suất trung bỡnh, cũn động cơ thủ ựy l c thỡ cú đặc điểm lực đẩ ớy l n, cụng su t l n, ấ ớ
truyền động ờm, d ễ điều ch nh tỉ ốc độ ễ đả, d o chiều nhƣng tốc độ thƣờng ch m. ậ
Nguồn động lực khớ nộn cú đặc điểm cụng su t nh ấ ỏ nhƣng vậ ố ớn, khú điền t c l u
- Phƣơng ỏn truyền động: Cú 2 phƣơng ỏn truyền động cho Robot:
+ Một là phƣơng ỏn truyền động tr c tiự ếp: Động cơ dẫn động tr c tiự ếp cơ cấu
chấp hành.
+ Hai là: Phƣơng ỏn truyền động giỏn tiếp: Động cơ dẫn động giỏn tiếp cơ cấu
chấp hành thụng qua h th ng truyệ ố ền động cơ khớ.
- Túm l i m t robot cụng nghiạ ộ ệp phải cú ớt nhất 3 đặc điểm sau:
+ Thứ nh t: Cú kh ấ ả năng thay đổi chuyển động.
+ Thứ hai: Cú kh ả năng xử lý thụng tin (biết suy nghĩ).
+ Thứ ba: Cú tớnh vạn năng.
1.6. ng dỨ ụng của robot cụng nghi p ệ
1.6.1. Sự cần thiết phải ứng dụng Robot trong cụng nghiệp
Cỏc robot đúng gúp vào ựs phỏt tri n cụng nghiể ệp dƣới nhi u d ng khỏc ề ạ
nhau: ti t ki m sế ệ ức ngƣời, tăng năng suất lao động, nõng cao chất lƣợng sản ph m và an toàn lao ng, giẩ độ ải phúng con ngƣời kh i nh ng cụng vi c c c nhỏ ữ ệ ự ọc và t nh t. Robot cụng nghiẻ ạ ệp đó và đang đƣợc ứng d ng r ng rói trờn th giụ ộ ế ới. Chỳng cú những ƣu điểm sau:
- Robot cú th ể thực hi n m t quy trỡnh thao tỏc h p lý, b ng hoệ ộ ợ ằ ặc hơn một
ngƣời th lành ngh m t cỏch ợ ề ộ ổn định trong su t th i gian làm vi c. ố ờ ệ
- Cú kh ả năng giảm giỏ thành s n ph m vỡ giả ẩ ảm đƣợc đỏng kể chi phớ cho
ngƣời lao động nh t là ấ ở cỏc nƣớc cú mức lƣơng cao đối với ngƣời lao động,
c ng cỏc kho n ph c p và b o hiộ ả ụ ấ ả ểm xó hội.
- Việc ứng d ng robot cú th ụ ể làm tăng năng suấ ủt c a dõy truy n cụng nghề ệ. Theo tài li u c a Fanuc ệ ủ – Nhật Bản thỡ năng suất lao động cú th ể tăng 3 lần so
với con ngƣời làm vi c vỡ trong quỏ trỡnh làm vi c, sệ ệ ức ngƣời cú gi i hớ ạn do đú
- ng d ng Robot cú th cỨ ụ ể ải thiện đƣợc điều kiện lao động của con ngƣời.
1.6.2. Những ứng dụng điển hỡnh của Robot
Robot đƣợ ức ng d ng r ng rói trong nhi u ngành cụng nghi p. Nh ng ng ụ ộ ề ệ ữ ứ
dụng ban đầu bao g m gồ ắp đặt v t liậ ệu, hàn điểm và phun sơn. Đõy là những
cụng việc cú điều ki n làm vi c kh c nghi t, n ng nhệ ệ ắ ệ ặ ọc và độc hại đối v i sớ ức kh e cỏ ủa con ngƣời, nhƣng lại hoàn toàn khụng nguy hiểm đố ới v i robot. Ngoài ra, robot cụng nghi p cũn ng d ng vào vi c phúng xệ ứ ụ ệ ạ, vào mụi trƣờng cú nhiệt
độ cao (đỳc), nhiệt độ th p (rốn, dấ ập), nơi cú ỏp suất cao, ỏp su t th p (thao tỏc ấ ấ
dƣới đỏy biển).
Trong cụng nghi p robot tham gia vào nhiệ ều lĩnh vực khỏc nhau nhƣ phục v ụ
cho mỏy cụng c , làm khuụn trong cụng nghiụ ệp đồ nhựa, gắn kớnh xe hơi, gắp hàng ra khỏi băng tải và đặt chỳng vào cỏc tr m chuy n trung gian. ạ ể Dƣới đõy là
một số ứ ng dụng điển hỡnh c a robot cụng nghi p: ủ ệ a. Ứng dụng robot trong cụng ngh hàn. ệ
Trƣớc đõy, hàn thƣờng đƣợc th c hi n b ng tay bự ệ ằ ởi ngƣời cụng nhõn hàn.
Tuy nhiờn khi hàn th cụng b ng tay s ủ ằ ẽ cho năng suất th p, chấ ất lƣợng m i hàn ố
khụng đƣợ ổn địc nh do s ph thu c tõm sinh lý và s t p trung cẽ ụ ộ ự ậ ủa ngƣời th ợ
khi hàn. M t khỏc, khi hàn thỡ nhiặ ệt độ và khúi hàn sinh ra s ẽ ảnh hƣởng r t lấ ớn
đến kh ả năng quan sỏt của ngƣời th ợ hàn. Đặc bi t là cú nhệ ững trƣờng h p v trớ ợ ị
hàn khụng thu n l i, ch ậ ợ ỉ đủ khụng gian để ngƣời th ợ hàn đƣa kỡm hàn vào khu
vực cần hàn mà khụng th quan ể sỏt đƣợc đƣờng hàn m t cỏch rừ ràng. ộ
Khi thay th ế ngƣời th hàn b ng robot ợ ằ hàn, quỏ trỡnh hàn đƣợc th c hi n hoàn ự ệ
toàn t ự động, ngƣờ ậi v n hành ch c n tiỉ ầ ến hành “dạy học” cho robot mộ ầt l n cho
mỗi thao tỏc hàn, sau đú robot sẽ thực hi n cỏc thao tỏc hàn m t cỏch hoàn toàn ệ ộ
t ng mà khụng c n t i b t k s can thi p nào cự độ ầ ớ ấ ỳ ự ệ ủa ngƣờ ậi v n hành. Quỏ trỡnh d y hạ ọc cho robot cũng rất đơn giản, hiện nay để ạ d y h c cho cỏc robot hàn, ọ ngƣờ ậi v n hành ch cỉ ần điều khi n robot t i v ể ớ ị trớ điểm đầu và điểm cu i c a m i ố ủ ỗ
robot s khụng th c hiẽ ự ện thao tỏc hàn nờn ngƣờ ậi v n hành cú th quan sỏt v ể ị trớ cỏc kỡm hàn b ng mằ ắt thƣờng. B i v y, quỏ trỡnh d y h c cho robot càng tr nờn ở ậ ạ ọ ở
d ễ dàng hơn. Vỡ sau khi dạy h c xong, robot s t ng th c hi n quỏ trỡnh hàn ọ ẽ ự độ ự ệ
đó đƣợc d y h c và l p lạ ọ ặ ại quỏ trỡnh hàn đú đối v i chi ti t ti p theo nờn chớ ế ế ất
lƣợng cỏc mối hàn cũng nhƣ quỏ trỡnh hàn luụn đƣợc đảm b o và ả ổn định. Thụng
thƣờng để đào tạo m t th hàn b c cao ph i m t nhiộ ợ ậ ả ấ ều năm, nhƣng để “đào tạo”
cụng vi c cho m t robot hàn ch m t m t th i gian ng n t mệ ộ ỉ ấ ộ ờ ắ ừ ột vài phỳt đến một vài gi , tựy theo mờ ức độ phức tạp c a chi ti t c n hàn. ủ ế ầ
Hỡnh 1.4. Robot DTM-Motoman
b. ng dỨ ụng robot trong gia cụng và l p rỏp. ắ
Robot đƣợc s d ng ch y u vào cỏc vi c thỏo l p phụi và s n ph m cho cỏc ử ụ ủ ế ệ ắ ả ẩ
mỏy gia cụng bỏnh răng, mỏy khoan, mỏy tiện bỏn t ự động…Trong ngành chế ạ t o
mỏy và d ng c ụ ụ đo, chi phớ lắp rỏp thƣờng chiếm đến 40% giỏ thành s n ph m, ả ẩ
trong khi đú mức độ cơ khớ húa trong l p rỏp khụng quỏ 10 ắ – 15% đối v i s n ớ ả
ph m hàng loẩ ạt và 40% đố ớ ải v i s n xu t hàng lo t l n. B i v y vi c ch t o và s ấ ạ ớ ở ậ ệ ế ạ ử
d ng robot lụ ắp rỏp cú ý nghĩa rất quan trọng và đƣợc th c hi n t khỏ s m, ngay ự ệ ừ ớ
c. Ứng d ng cụ ủa robot trong cỏc nhà mỏy s n xu t. ả ấ
Trong s n xu t l n, nh ng robot này là nh ng h ả ấ ớ ữ ữ ệ thống đƣợc t ng húa ự độ
hoàn toàn: chỳng đo đạc, c t, khoan cỏc thi t b chớnh xỏc và cũn cú kh ắ ế ị ả năng
hi u ch nh cỏc cụng vi c c a mỡnh, hệ ỉ ệ ủ ầu nhƣ ở đõy khụng cần s ự giỳp đỡ ủ c a con
ngƣời tr ừ chƣơng trỡnh điều khiển trong mỏy tớnh điện t . Cỏc robot làm t t c ử ấ ả
cỏc cụng việc nhƣ vận chuy n s n ph m t ể ả ẩ ừ cụng đoạn s n xu t này tả ấ ới cụng đoạn s n xu t khỏc k c ả ấ ể ảviệc đƣa và sắp x p cỏc s n ph m vào kho. ế ả ẩ
d. ng dỨ ụng robot trong tƣơng lai.
Robot ngày càng thay th nhiế ều lao động b i nhở ững ƣu điểm vƣợt tr i v ộ ề
năng suất, mức độ ổn định, độ chớnh xỏc giỏ thành s n ph m, kh ả ẩ ả năng làm việc
đỏp ứng đƣợc nh ng yờu c u cao trong s n xuữ ầ ả ất. Trong tƣơng lai, kỹ thu t robot ậ
s t n d ng hẽ ậ ụ ơn nữa cỏc thành t u khoa h c liờn ngành, phỏt tri n c v phự ọ ể ả ề ần c ng, ph n m m và ngày càng chiứ ầ ề ếm lĩnh nhiều lĩnh vực trong cụng nghi p. ệ
Ngày nay, nếu nhƣ trờn thế gi i, Robot thụng minh cú th ớ ể thăm dũ sao hỏa,
mặt trăng, hay lũng đại dƣơng … thỡ ở Việt Nam cỏc nghiờn c u v Robot mứ ề ới
ch chỉ ủ ế y u d ng l i ừ ạ ởcỏc vấn đề ề độ v ng học, động lực học, thi t kế ế qu o, x ỹ đạ ử
lý thụng tin c m biả ến, cơ cấu chấp hành, điều khi n và phỏt tri n trớ thụng minh. ể ể
Vỡ v y, vậ ấn đề đặ t ra là c n phầ ải tăng cƣờng năng lực trong nƣớc đểthiế ế ắt k , l p
đặt và ng d ng cỏc h th ng t ng linh ho t trong cỏc ngành cụng nghiứ ụ ệ ố ự độ ạ ệp mũi
Kết luậ chƣơngn 1.
Robot cụng nghi p là mỏy, thi t b t ng linh ho c nh hoệ ế ị ự độ ạt ố đị ặc di động,
đƣợc tớch h p t nhi u b phợ ừ ề ộ ận trong đú cỏc b ph n chớnh bao g m:ộ ậ ồ
- Cơ cấu ch p hành. ấ
- H ệthống dẫn động.
- H ệthống điều khiển theo chƣơng trỡnh cú khả năng lập trỡnh linh ho ạt. - H ệthống thụng tin giỏm sỏt.
Vỡ v y, cú th núi robot là s t ng h p kh ậ ể ự ổ ợ ả năng hoạt động linh ho t c a cỏc ạ ủ
cơ cấu v i mớ ức độ “tri thức” ngày càng phong phỳ của h thệ ống điều khi n theo ể
chƣơng trỡnh số cũng nhƣ kỹ thu t ch t o, c m bi n, cụng ngh l p trỡnh và cỏc ậ ế ạ ả ế ệ ậ
phỏt tri n cể ủa trớ tuệ nhõn t o. ạ
Quỏ trỡnh phỏt tri n c a robot là s k t h p phỏt tri n c a Khoa hể ủ ự ế ợ ể ủ ọc – K ỹ
thu t ậ – Cụng ngh - S n xuệ ả ất trong đú cơ khớ chớnh xỏc, mỏy tớnh và cụng nghệ
thụng tin hiện là động l c ch y u.Thi t k ng h c Robot cụng nghi p là viự ủ ế ế ế độ ọ ệ ệc thi t lế ập và giải cỏc hệ phƣơng trỡnh động h c. ọ
Robot cụng nghiệp ngày càng đƣợc ứng d ng r ng rói trờn t t c ụ ộ ấ ả cỏc lĩnh vực
và đó đem lại hi u qu kinh t ệ ả ế cao. Do đú, việc nghiờn c u v t ch c k thu t, ứ ề ổ ứ ỹ ậ
h tệ ọa độ, phƣơng trỡnh động học cũng nhƣ cỏc nguồn động lực và điều khi n cể ủa
Robot cụng nghiệp cho phộp ngƣờ ậi v n hành s d ng Robot ngày càng hi u qu ử ụ ệ ả
hơn. Kết qu nghiờn cả ứu chƣơng 1 tạo điều kiện để đi sõu nghiờn cứu Robot
Harmo 4 b c t do dựng trong cụng nghi p ch t d o v i b ậ ự ệ ấ ẻ ớ ộ điều khi n PLC ể
CHƢƠNG 2. ROBOT HARMO
2.1. Giới thiệu về robot Harmo.
Robot Harmo là m t trong nh ng tay mỏy chuyờn dựng g p s n ph m t ộ ữ để ắ ả ẩ ừ
khuụn đỳc của cụng nghi p ộp nh a. Trong cụng ngh ệ ự ệ này, thụng thƣờng s cú ẽ
m t xi lanh th y lộ ủ ực riờng để điều khiển đúng mở khuụn và đẩy s n ph m ra ả ẩ
ngoài sau khi đó đƣợc làm nguội trong khuụn. Nhƣng những s n phả ẩm ộp đú cần
chuy n qua m t khõu v sinh s ch sể ộ ệ ạ ẽ. Để đỏp ứng yờu cầu đú, dõy chuy n ộp ề
nh a t ng cú trang b tay mỏy Harmo làm nhi m v g p s n ph m t mỏy ộp ự ự độ ị ệ ụ ắ ả ẩ ừ
và chuyển đến băng tả . Do đú, tay mỏy Harmo sẽ ảo đải b m quy trỡnh s n xuả ất nh a t ng hoàn toàn. ự ự độ
- c tớnh k thu Đặ ỹ ật.
Robot Harmo cú 4 b c t do v i 3 b c t nh ti n, 1 b c t do quay (90ậ ự ớ ậ ị ế ậ ự o). Robot Harmo nhón hi u UE700SW 2R, s d ng ệ – ử ụ động cơ điện 3 pha điều khiển tốc độ ằ b ng bi n t n, v i cỏc thụng s t n s 50Hz: Cụng su t ế ầ ớ ố ở ầ ố ấ điện động cơ 0,2 KW, ngu n ồ điện 220V 3 pha, t– ốc độ động cơ n = 1450 vũng/phỳt biđể ến
chuyển động quay của động cơ thành chuyển động t nh ti n c a tay mỏy, Robot ị ế ủ
s dử ụng cơ cấu Bỏnh răng Thanh răng vớ- i thụng s là 1860 x 20 x20 ố mm; mụ
đun răng m = 2; Bỏnh răng với Z = 30; m = 2. H p gi m t c cú t s truy n k ộ ả ố ỷ ố ề
=1/10; chi u dài hành trỡnh theo OXề o= 1200mm, chi u dài hành trỡnh theo OYề o = 1200mm, chi u dài hành trỡnh theo OZề o = 1600mm.
V i chuyớ ển động t nh tiị ến theo phƣơng OXo và OYo, chuyển động quay
theo phƣơng OZo, Robot s d ng nguử ụ ồn động l c là cỏc xylanh khớ nộn. Trong ự
đú, chuyển động t nh ti n theo OXị ế o cú hành trỡnh l n nh t là: 400mm, kh ớ ấ ả năng
t i c a Robot: 4,5 Kg, v n t c d ch chuy n l n nh OXả ủ ậ ố ị ể ớ ất: o=10 m/ph; OYo=10m/ph, OZo=4 m/ph.
Hỡnh 2.1. Cấu hỡnh robot Harmo 2.2. Động học robot Harmo