Chương 10 CÔNG NGHỆ ROBOT Lê Trung Thực Phần IV ROBOT CÔNG NGHIỆP Chương 10 CÔNG NGHỆ ROBOT 10.1 Khái niệm Robot máy lập trình có công dụng chung, có đặc điểm giống với người Điển hình đặc điểm tay người máy Tay máy với khả lập trình Robot dùng vào nhiều công việc khác công nghiệp, bao gồm: nạp phôi cho máy, hàn điểm, lắp ráp Robot lập trình để thực loạt chuyển động lặp lại thứ tự chuyển động lập trình để thực công việc khác Robot công nghiệp có điểm giống máy NC: loại công nghệ NC Điều khiển máy NC điều khiển tay Robot Robot nhẹ hơn, dễ di chuyển so với máy NC Robot dùng cho nhiều công việc chung cấp phôi Tuy việc lập trình cho Robot có khác so với máy NC Thông thường việc lập trình NC thực ngoại tuyến (Off-line) với lệnh chứa băng lỗ Còn lập trình Robot thường thực trực tuyến (ON – Line) với dòng lệnh chứa nhớ điện tử Robot Ngoài khác có nhiều điểm giống Robot máy NC công nghệ điều khiển môtơ (lực), hệ thống phản hồi xu hướng điều khiển nhờ máy tính số ứng dụng công nghiệp khác Khái niệm Robot người biết đến nhờ tiểu thuyết “chiến tranh sao”, “Termination”, “ Robotcop” – Đại học Robot đònh nghóa Robot sau: Robot thiết bò có nhiều chức lập trình, thiết kế để di chuyển vật liệu, phôi, dụng cụ thiết bò chuyên dùng qua chuyển động lập trình khác thực vụ khác Có nhiều cố gắng để đổi tên gọi Robot George Devol nhà sáng chế công nghiệp Robot gọi sáng chế ứng dụng ông “Bộ di chuyển đồ vật lập trình được” Trong nhiều năm hãng Motor Ford dùng tên gọi “Thiết bò di chuyển vạn năng” thay “Robot” Ngày từ “Robot” trở nên quen thuộc, ăn sâu vào ngôn ngữ với ý niệm thiết bò có nhiều đặc tính giống người 10.2 CÁC CẤU HÌNH VẬT LÝ CỦA ROBOT Robot có cấu hình: 1/ Cấu hình tọa độ cực 2/ Cấu hình tọa độ trụ 3/ Cấu hình khớp tay 4/ Cấu hình tọa độ Decart CAD/CAM 145 Chương 10 CÔNG NGHỆ ROBOT Lê Trung Thực Bốn cấu hình vẽ hình 10.1 Hình 10.1 Cấu hình Robot a) Tọa độ cực, b) Tọa độ trụ, c) Khớp tay, d)Tọa độ Decart 10.3 CÁC CHUYỂN ĐỘNG CƠ BẢN CỦA ROBOT CAD/CAM 146 Chương 10 CÔNG NGHỆ ROBOT Lê Trung Thực Các chuyển động gồm bậc tự do, chuyển động gồm: • chuyển động thân tay • chuyển động cổ tay Không phải tất Robot có đủ bậc tự Các chuyển động thân tay gồm : 1/ Xoay lên xuống 2/ Trượt hướng kính 3/ Xoay quanh trụ Z Các chuyển động khớp: 4/ Quay khớp cổ tay 5/ Quay khớp khủy tay 6/ Quay khớp ngón tay (gắp) Hình 10.2 Sáu bậc tự chuyển động ROBOT Ngoài có thêm chuyển động phụ, thí dụ di chuyển đường ray bố trí nhà CAD/CAM 147 Chương 10 CÔNG NGHỆ ROBOT Lê Trung Thực Hệ thống chuyển động: Giống máy NC, hệ thống chuyển động Robot phân loại thành điểm – điểm đường cong 10.4 Các đặc điểm kỹ thuật khác 1/ Không gian làm việc Robot: phạm vi di chuyển theo hướng robot 2/ Độ xác chuyển động: khả lặp lại xác chuyển động robot 3/ Tốc độ chuyển động (max 1,5m/s ) 4/ Khả mang nặng (từ 10 kg - 900 kg) 5/ Loại hệ điều khiển Thủy lực – mạnh chậm - Mô tơ điện – yếu xác - Khí nén - nhỏ gọn, nhanh 10.5 Lập trình cho Robot Có phương pháp : 1/ Phương pháp lập trình tay 2/ Phương pháp lập trình dắt mũi 3/ Phương pháp dạy robot chuyển động 4/ Phương pháp lập chương trình ngoại tuyến Manual Method phương pháp dùng cho Robot đơn giản chức năng, chủ yếu bật tắt công tắc Walk through Method: điều khiển chuyển động Robot tay ghi vào nhớ Vận tốc không phụ thuộc Dùng phun sơn, hàn Lead through Method: phương pháp dạy Robot qua chuyển động Thiết bò dạy thường thiết bò với nút nhấn xoay để điều khiển Robot thực chuyển động vật lý Phương pháp Lead through dùng rộng rãi lập trình Robot dễ thích ứng Off– Off–Line Programming: phương pháp giống NC Programming Chương trình chuẩn bò bên đưa vào nhớ Robot để dùng chu kỳ sản xuất Phương pháp có ưu điểm sau: • Không thời gian dạy Robot thực công việc • Thực Robot bận công việc Như thời gian sử dụng nhiều Một ưu điểm lập trình Off – Line triển vọng tích hợp Robot hệ thống thông tin CSDL CAD/CAM nhà máy Trong sản xuất tương lai, lập trình Robot thực hệ thống CAD/CAM tiên tiến, giống chương trình gia công NC mà công nghệ CAD/CAM thực 10.6 CÁC NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH ROBOT CAD/CAM 148 Chương 10 CÔNG NGHỆ ROBOT Lê Trung Thực Những Robot không dùng Computer để điều khiển không cần ngôn ngữ lập trình Chúng lập trình phương pháp Walk – through hay Lead through, Robot đơn giản lập trình tay Chỉ cần điều khiển Robot máy tính cần đến ngôn ngữ đònh hướng lập trình cho Robot Trong phần ta bàn đến ngôn ngữ lập trình Robot Đó là: • VAL – phát triển công ty Unimation PUMA • MCL – Phát triển công ty Mcdonnell – Douglass – dựa ngôn ngữ APT Ngôn ngữ VAL: VAL: Được phát triển Victor Shneinmam cho Robot PUMA – Robot lắp ráp hãng Unimation sản xuất Vì ngôn ngữ có tên Victors Assembly Language, viết tắt VAL Lập trình thực ngoại tuyến (off – line), khác vò trí điểm khác chu kỳ làm việc lại thường lập trình theo phương pháp Lead through Các dòng lệnh chia làm loại: lệnh điều khiển lệnh lập trình Lệnh điều khiển lập hợp lệnh hướng dẫn hoạt động hệ thống Robot Lệnh điều khiển dùng để thực công việc sau: - Chuẩn bò hệ thống cho người dùng viết chương trình cho PUMA Xác đònh điểm không gian - Điều khiển PUMA thực chương trình Liệt kê chương trình hình CRT Một số lệnh quan trọng là: • Edit (viết tắt ED) dùng để tạo hay sửa chương trình Thí dụ: Edit TEST Hay ED TEST ED TOM • EXECUTE EXECUTE (viế ( t tắt EX): EX) Dùng để điều khiển Robot thực tên chương trình Người dùng số lần lặp lại chương trình Thí dụ: EX TEST EX TEST, • SPEED (viết tắt SP) : đònh tốc độ dụng cụ Robot Lệnh phải trước lệnh EXECUTE Thí dụ SPEED 50 Hay SP 50 • HERE: HERE xác đònh vò trí Robot ký hiệu người dùng đònh Thí dụ: HERE A HERE PR1 Người dùng di chuyển Robot đến vò trí cần thiết tay nhờ thiết bò dạy học Khi Robot vò trí cần thiết rồi, người dùng xác đònh vò trí với lệnh HERE HERE Màn CAD/CAM 149 Chương 10 CÔNG NGHỆ ROBOT Lê Trung Thực hình CRT cho vò trí trục PUMA Người dùng sau nhấn nút ENTER để tiếp tục Các lệnh nh lập trình tập lệnh dùng để viết chương trình cho Robot Các chương trình VAL hướng dẫn thứ tự chuyển động PUMA Mỗi câu lệnh thường ứng với chuyển động tay bàn tay Robot Các thí dụ lệnh chương trình gồm: Move to a point Move to a point in a Straight – Line Motion Open gripper Close gripper Các lệnh nhập vào nhớ để hình thành chương trình với việc trước tiên dùng lệnh EDIT Việc chuẩn bò để hệ thống nhận chương trình theo thứ tự cần thiết Một số lệnh quan trọng là: • MOVE: MOVE Di chuyển Robot đến vò trí điểm đường thẳng đònh hướng theo ký hiệu Thí dụ MOVE A • APPRO: APPRO thí dụ APPRO A, 50 có nghóa chuyển đến vò trí cách điểm A 50mm theo chiều Z dụng cụ • APPROS: APPROS giống APPRO có khác chuyển động đến gần điểm mong muốn theo qũy đạo đường thẳng Thí dụ APPROS A, 50 • DEPART: DEPART Di chuyển dụng cụ theo trụ Z Thí dụ DEPART, 50 • OPENI CLOSEI: CLOSEI Điểu khiển khí nén để mở đóng tay máy tức Thí dụ OPENI CLOSEI • EXIT: EXIT Thoát khỏi chương trình hệ thống điểu khiển trở mode Giám sát Ngôn ngữ MCL: MCL Là tên gọi Machine Control Language phát triển Mcdonall – Douglas Corporation theo hợp đồng với Không lực Hoa kỳ ICAM (Integrated Computer – Aided Manufacturing) Ngôn ngữ dựa ngôn ngữ APT, dùng để thiết kế chương trình điều khiển tế bào sản xuất hoàn thiện, kể tế bào có Robot Ngôn ngữ MCL cải tiến APT, có chọn lựa đặc điểm cần thiết để lập trình máy cho tế bào làm việc có Robot Ngôn ngữ MCL có thêm số từ để tăng thêm khả : • VISION • INSPECTION • Điểu khiển tín hiệu Một số lệnh giới thiệu : • DEVICE: DEVICE Lệnh cho thiết bò tế bào làm việc CAD/CAM 150 Chương 10 CÔNG NGHỆ ROBOT Lê Trung Thực • SEND: SEND Truyền tín hiệu • RECEIVE: RECEIVE Nhận tín hiệu • WORKPT: WORKPT ( Work point) xác đònh đầu dụng cụ • ABORT: ABORT Dừøng hoạt động Robot • REGION: REGION Xác đònh đường chiều (2D) để kiểm soát (Vision Processing) • LOCATE: LOCATE Tìm xác đònh phôi vùng thấy để xác đònh vò trí đònh hướng chi tiết MCL cũøng cho phép xác đònh câu lệnh MACRO Sau chương trình viết, biên dòch để tạo CLFILE Việc đònh nghóa CLFILE mở rộng khả MCL để thích ứng với APT Sự mở rộng gồm: - Xác đònh thiết bò khác bên tế bào sản xuất nhiệm vụ thiết bò thực - Xác đònh trước khung tham chiếu liên kết với máy khác thiết bò khác tế bào làm việc - Các khung tham chiếu người dùng xác đònh dùng để xác đònh hình dạng vật thể MCL dùng để thực việc lập trình máy cho tế bào phức tạp làm việc có Robot 10.7 END EFEECTOR - BÀN TAY ROBOT Bàn tay Robot có loại: 1/ Tay gắp 2/ Dụng cụ Tay gắp gồm: - Tay gắp khí Tay hút khí Tay hút nam châm Câu (móc) Xúc, múc, muỗng Các đầu dụng cụ khác: - Mũi hàn điểm - Đầu hàn, cắt gió đá - Súng phun sơn - Chổi cạo rỉ, đá mài Trong đầu có cấu thay nhanh cần đổi từ đầu sang đầu Một số tay gắp vẽ hình 10.3 CAD/CAM 151 Chương 10 CÔNG NGHỆ ROBOT Lê Trung Thực Hình 10.3 Một số thí dụ tay gắp người máy a) Tay gắp kiểu khớp xoay; b) Tay gắp kiểu khớp trượt, b) c) Tay gắp kép; d) Tay gắp châm không 10.8 ĐIỂU KHIỂN WORKCELL VÀ KHÓA LẪN (INTERLOCKS) ♦ Điểu khiển Workcell Điểu khiển trậït tự hoạt động thành phần Workcell Điểu khiển hoạt động đồng thời Quyết đònh tiếp sở tín hiệu vào Các chức phụ là: Ra đònh Logic Thực việc tính toán Xử lý cố máy hỏng Thực chu kỳ không thường xuyên, thí dụ thay dụng cụ theo chu kỳ Để thực chức điểu khiển Workcell phải nhận tín hiệu từ thiết bò khác Workcell phải giao tiếp với tín hiệu phần tử Workcell Các tín hiệu thực nhờ interlock sensor ♦ Interlock: Khóa lẫn đặc điểm tế bào sản xuất, dùng để ngăn ngừa tiếp tục chu kỳ làm việc thỏa mãn nhiều điều kiện đònh Trong tế bào làm việc có robot, có hai loại khóa lẫn: (outgoing) CAD/CAM 152 Chương 10 CÔNG NGHỆ ROBOT Lê Trung Thực vào (incoming) Khóa lẫn tín hiệu hệ thống điều khiển máy gửi tới máy thiết bò bên cho làm việc làm việc Thí dụ khóa lẫn dùng để ngăn ngừa việc khởi động máy chừng chưa nhận tín hiệu từ hệ thống điều khiển tế bào máy Khóa lẫn vào tín hiệu từ máy thiết bò bên tới điều khiển tế bào máy xác đònh bước công nghệ lập trình có thực hay không Thí dụ khóa lẫn vào ngăn ngừa việc tiếp tục chy kỳ lập trình máy thông báo hoàn tất việc gia công Việc sử dụng khóa lẫn có ưu điểm quan trọng việc kiểm soát chu kỳ làm việc tế bào ngăn chặn cho phép việc xảy hành động cần thiết Khi thiết kế việc khóa lẫn, kỹ sư ứng dụng phải xem xét hai yếu tố: hoạt động bình thường chu kỳ cố xảy Sau hoạt động bình thường giới hạn công tắc hành trình, giới hạn áp suất, thiết bò điện thành phần khác hệ thống Những cố xảy ngăn ngừa thiết bò tương tự 10.9 ROBOTIC SENSORS (Các cảm biến dùng Robot) Robotic Sensor có loại: 1/ Vision sensor - Cảm biến thò giác 2/ Tactile and Proximity sensor - Cảm biến xúc giác cận kề 3/ Voice sensorsensor- Cảm biến thính giác Vision Sensors Cảm biến thò giác lónh vực thu hút nhiều quan tâm nghiên cứu Robot Công nghệ Vision quan trọng sản xuất tương lai Để nhìn, Robot dùng máy quay vidéo, nguồn đủ sáng, máy tính lập trình để nhận dạng liệu hình ảnh Camera đặt Robot hay vò trí cố đònh bên Robot cho thấy hết vùng làm việc Robot Phần mềm máy tính làm cho hệ thống cảm nhận có mặt vật thể vò trí đònh hướng Khả cho phép Robot thực công việc sau: - Lấy phôi từ băng tải đưa đến - Nhận phân tử riêng biệt lẫn lộn số phần tử khác - Thực kiểm tra kết qủa nhìn thấy - Thực việc lắp ráp có đònh hướng Những công việc thực phòng thí nghiệm nghiên cứu Các cảm biến xúc giác cận kề Có loại cảm biến xúc giác: - Cảm biến tiếp xúc - Cảm biến ứng lực (cảm biến lực) CAD/CAM 153 Chương 10 CÔNG NGHỆ ROBOT Lê Trung Thực Cảm biến xúc giác dùng đơn giản để tiếp xúc với vật xảy đâu, cần công tắc đơn giản làm cảm biến tiếp xúc Cảm biến lực dùng để đo độ lớn lực tiếp xúc Thường cảm biến đo lực Các cảm biến gần dùng để cảm nhận vật gần với vật khác Cảm biến loại thường gắn tay gắp hoặïc gần chỗ gắp Khả cảm nhận tính toán nhờ thiết bò gần kiểu quang học, thiết bò phát gần kiểu dòng khí xoáy, cảm biến từ trường, v.v Trong công nghiệp Robot cảm biến gần dùng để phát có mặt hay không vật vùng làm việc Chúng có ích việc ngăn ngừa tai nạn người làm việc với Robot nhà máy Cảm biến thính giác: (Voice Senser) Robot trang bò hệ thống nhận tiếng nói Thiết bò dùng giọng nói nhập liệu so sánh với tập giọng lưu nhớ Khi giọng nói nằm vùng chấp nhận được, Robot thực lệnh Cảm biến thính giác dùng lập trình Robot để lập trình, giống lập trình NC Nó có ích môi trường làm việc mạo hiểm để thực công việc đặc biệt bảo trì sửa chữa Robot đặt vùng nguy hiểm để thực việc sửa chữa nhờ lệnh giọng nói người lập trình Câu hỏi ôn tập Robot gì? Robot có cấu hình? Robot thường có chuyển động nào? Những thông số đặc trưng cho đặc tính kỹ thuật Robot? Robot lập trình nào? Có giống lập trình NC không? Có ngôn ngữ dùng để lập trình ngoại tuyến cho robot? Như khóa lẫn tế bào máy Khóa lẫn vào khóa lẫn khác thết nào? Việc khóa lẫn thự lên kế hoạch làm việc cho tế bào máy? Có loại cảm biến dùng robot? Hãy cho biết ưu nhược điểm chúng? HẾT CHƯƠNG 10 CAD/CAM 154 ... NC mà công nghệ CAD/ CAM thực 10. 6 CÁC NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH ROBOT CAD/ CAM 148 Chương 10 CÔNG NGHỆ ROBOT Lê Trung Thực Những Robot không dùng Computer để điều khiển không cần ngôn ngữ lập trình Chúng... điểm lập trình Off – Line triển vọng tích hợp Robot hệ thống thông tin CSDL CAD/ CAM nhà máy Trong sản xuất tương lai, lập trình Robot thực hệ thống CAD/ CAM tiên tiến, giống chương trình gia công. .. Màn CAD/ CAM 149 Chương 10 CÔNG NGHỆ ROBOT Lê Trung Thực hình CRT cho vò trí trục PUMA Người dùng sau nhấn nút ENTER để tiếp tục Các lệnh nh lập trình tập lệnh dùng để viết chương trình cho Robot