Hầu hết các robot phức tạp có thể được chia thành một số phần cơ bản. Phần này mô tả một cách tóm tắt về một số phần cấu tạo nên robot công nghiệp và chức năng của chúng [18].
Các thành phần cơ bản của một robot công nghiệp như được mô tả trong hình 2.1 bao gồm bộ thao tác, bộ chấp hành cuối cùng end effector (cũng có thể là một phần của bộ chấp hành), nguồn nuôi và bộ điều khiển.
Hình 2.1 Các thành phần cơ bản của robot công nghiệp
Bộ thao tác, có thể là tay máy robot, bao gồm các đoạn được nối cùng với nhau có khả năng chuyển động trong những hướng khác nhau cho phép điều khiển robot thực hiện công việc. Bộ chấp hành cuối cùng là một công cụ để kẹp hoặc gắp vật, được gắn cố định vào tay máy robot để thực hiện công việc được yêu cầu. Nguồn nuôi cung cấp năng lượng để chuyển thành chuyển động bởi các bộ chấp hành của robot, nguồn nuôi này có thể là điện, khí hoặc hơi nước. Bộ điều khiển dùng để khởi động, kết thúc và điều chỉnh chuyển động của robot, và cũng có thể xem như là lối vào cần thiết của robot và cung cấp lối ra để giao tiếp với thế giới bên ngoài.
2.3.1 Bộ thao tác (Manipulator)
Bộ thao tác là một khối cơ khí cung cấp các chuyển động tương tự như chuyển động của cánh tay người. Thiết kế cơ khí của bộ chấp hành liên quan trực tiếp tới không gian làm việc và đặc trưng chuyển động của robot. Hình 2.2 chỉ ra các phần chính của bộ thao tác.
Vũ Việt Hùng 21
Luận văn thạc sỹ
Hình 2.2 Các phần của bộ thao tác: thân, cánh tay và cổ tay
Chuyển động của robot có thể chia làm hai loại: chuyển động của cánh tay và thân (vai và khuỷu tay) và chuyển động của cổ tay. Chuyển động của các khớp nối riêng biệt liên kết với hai loại chuyển động này được gọi là các bậc tự do. Mỗi một trục tương đương với một bậc tự do. Các robot công nghiệp thường có từ 4-6 bậc tự do.
Hình 2.3 Ba bậc tự do trương ứng với chuyển động của cổ tay robot:
chuyển động lên xuống, chuyển động trái phải và chuyển động quay
Cổ tay robot có thể đạt tới một điểm trong không gian với sự định hướng cụ thể bởi ba chuyển động: chuyển động lên xuống (pitch), chuyển động trái phải (yaw) và chuyển động quay (roll). Hình 2.3 mô tả ba loại chuyển động của cổ tay robot.
2.3.2 Bộ chấp hành cuối cùng (end - effector)
Bộ chấp hành cuối cùng là một đầu cặp hoặc một công cụ được giới hạn không gian làm việc và gắn với khớp cổ tay của robot. Nó bao gồm cả hệ thống cảm biến cho phép robot tương tác với môi trường làm việc.
(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00
Luận văn thạc sỹ
Phụ thuộc vào các kiểu vận hành, các bộ chấp hành cuối cùng thường là các thiết bị được trang bị với các công cụ khác nhau, như:
- Đầu cặp (gripper), đầu móc (hook), nam châm điện, đầu cặp chân không và các đầu cặp dính (adhesive fingers) để cầm nắm các vật hữu hình.
- Súng phun dùng để sơn.
- Đánh dấu vị trí để hàn và cắt.
- Các công cụ công suất: máy khoan, máy mài…
- Các thiết bị đặc biệt để lắp ráp và gia công cơ khí.
- Các dụng cụ đo lường…
Bộ chấp hành cuối cùng nói chung là các công cụ tùy chọn để phù hợp với các công việc cụ thể, phổ biến là các đầu cặp (gripper) có từ hai miếng kẹp trở nên. Sự lựa chọn bộ chấp hành cuối cùng thích hợp cho các ứng dụng đặc biệt phụ thuộc vào các nhân tố như: tải trọng, môi trường, sự tin cậy và giá cả.
2.3.3 Nguồn nuôi
Chức năng của nguồn nuôi là cung cấp và điều chỉnh năng lượng cần thiết giúp cho robot hoạt động. Có ba loại nguồn nuôi chính là điện, khí và hơi nước.
Nguồn nuôi có mối quan hệ trực tiếp với tải trọng của robot. Mỗi một loại nguồn nuôi có ảnh hưởng trực tiếp tới việc chọn các bộ chấp hành, các bộ điều khiển, quyết định đặc trưng cũng như ưu điểm và hạn chế của robot.
2.3.4 Bộ điều khiển
Bộ điều khiển là một thiết bị xử lý và trao đổi thông tin giữa robot và môi trường làm việc. Thiết bị này cung cấp các tín hiệu lối vào cần thiết cho robot và cung cấp các tín hiệu lối ra để điều khiển môtơ.
Mức độ phức tạp của bộ điều khiển là rất khác nhau, liên quan tới chức năng và nhiệm vụ mà robot phải thực hiện.
Lối vào và lối ra của một hệ thống điều khiển phải cung cấp một giao diện thông tin giữa bộ điều khiển robot và các phần sau:
- Các sensor gắn trong robot - Các công cụ cơ khí sản xuất - Các thiết bị tự học
Vũ Việt Hùng 23
Luận văn thạc sỹ
- Các thiết bị lưu giữ chương trình - Các phần cứng khác…
Bộ điều khiển của robot là bộ phận quan trọng nhất trong robot, nó gồm một số bộ phận nhỏ khác như: hệ thống truyền động, hệ thống điều khiển chuyển động…
Hệ thống truyền động
Hệ thống truyền động cung cấp lực cho robot chuyển động, quyết định tốc độ và quãng đường chuyển động của các cánh tay robot, và do đó có thể thực hiện được các ứng dụng của robot. Phần lớn các robot công nghiệp sử dụng các lực theo một trong ba loại hệ thống truyền động sau đây:
- Khí nén: Truyền động bằng khí nén thường được sử dụng trong các robot nhỏ và được giới hạn trong những thao tác đơn giản, tuần hoàn nhanh và những thao tác nhặt và đặt. Robot có hệ thống truyền động bằng khí nén thường chỉ có từ hai đến bốn bậc tự do.
- Thuỷ lực: Truyền động bằng thuỷ lực được sử dụng trong các robot lớn hơn.
Robot có hệ thống truyền động bằng thuỷ lực thường nặng, đòi hỏi không gian chiếm chỗ lớn và có khả năng chịu tải cao.
- Điện: Truyền động bằng điện có lợi cho những robot trong các ứng dụng chính xác, công suất thấp nhưng không quan tâm đến tốc độ và sức mạnh như truyền động bằng thuỷ lực. Robot truyền động bằng điện có kích thước nhỏ và được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao như lắp ráp điện tử, sơn ôtô…
Hệ thống điều khiển chuyển động
Robot phải có hệ thống điều khiển chuyển động để điều chỉnh sự chuyển động của nó. Robot thường sử dụng một trong bốn loại hệ thống điều khiển chuyển động sau:
- Hệ thống điều kiển chuyển động bị giới hạn theo trục.
- Hệ thống điều khiển các thao tác lặp lại điểm-điểm (point-to-point playback).
- Hệ thống điều khiển các thao tác lặp lại đường dẫn-viền quanh (contour- path playback).
- Hệ thống điều khiển thông minh.
(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.Sensor.gia.toc.Mems.trong.viec.do.goc.nghieng.va.do.do.rung.Luan.van.ThS.Ky.thuat.vo.tuyen.dien.tu.va.thong.tin.lien.lac.2.07.00
Luận văn thạc sỹ