Đồ án tốt nghiệp Sử dụng PLC điều khiển hệ thông truyền động robot công nghiệp Đồ án tốt nghiệp Sử dụng PLC điều khiển hệ thông truyền động robot công nghiệp CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP 1.1 Lịch sử phát triển: Thuật ngữ Robot xuất vào năm 1920 tác phẩm văn học nhà văn tiệp khắc có tên Karel Capek Thuật ngữ Inducstrial Robot (IR) xuất mỹ công ty AMF (Americal Machine and Foundry Company) quảng cáo mô thiết bị mang dáng dấp có số chức tay người điều khiển tự động thực số thao tác để sản xuất thiết bị có tên gọi Versatran Quá trình phát triển IR tóm tắt sau: - Từ năm 1950 mỹ xuất viện nghiên cứu - Vào đầu năm 1960 xuất sản phẩm có tên gọi Versatran công ty AMF - Ở Anh người ta bắt đầu nghiên cứu chế tạo IR theo quyền mỹ từ năm 1967 - Ở nước tây âu khác như: Đức, ý, Pháp, Thuỵ Điển bắt đầu chế tạo IR từ năm 1970 - Châu Á có Nhật Bản bắt đầu nghiên cứu ứng dụng IR từ năm 1968 Đến nay, giới có khoảng 200 công ty sản xuất IR số có 80 công ty Nhật, 90 công ty Tây Âu, 30 công ty Mỹ số công ty Nga, Tiệp… 1.2 Phân loại rôbốt công nghiệp Đồ án tốt nghiệp 1.2.1 Theo chủng loại, mức độ điều khiển, nhận biết thông tin tay máy-người máy sản xuất giới phân loại IR thành hệ sau: Thế hệ 1: Thế hệ có kiểu điều khiển theo chu kỳ dạng chương trình cứng khả nhận biết thông tin Thế hệ 2: Thế hệ có điều khiển theo chu kỳ dạng chương trình mềm bước đầu có khả nhận biết thông tin Thế hệ 3: Thế hệ có kiều điều khiển dạng tinh khôn, có khả nhận biết thông tin bước đầu có số chức lý trí người 1.2.2 Phân loại tay máy theo cấu trúc sơ đồ động: Thông thường cấu trúc chấp hành tay máy công nghiệp mô hình hoá dạng chuỗi động với khâu khớp nguyên lý máy với giả thuyết sau: - Chỉ sử dụng khớp động loại ( khớp quay, khớp tịnh tiến, khớp vít) - Trục quay hướng tịnh tiến khớp song song hay vuông góc với - Chuỗi động chuỗi động hở đơn giản: Ta ví dụ chuỗi động tay máy công nghiệp có bậc tự do, khớp A, B, F khớp tổng quát, có nghĩa chúng khớp quay, khớp tịnh tiến, khớp D, E, K khớp quay Các khâu đánh số 0-giá cố định, tiếp đến khâu 1, 2, ncác khâu động, khâu tổng quát ký hiệu khâu i, (i= 1, 2, 3, n), khâu n cuối mang bàn kẹp tay máy Tương tự bàn tay người để bàn kẹp gồm có loại chuyển động, tương ứng với chuyển động dạng cấu trục máy sau: - Cấu trúc chuyển động toàn (chân người) cấu trúc thực chuyển động đem toàn tay máy (tay người) đến vị trí làm việc Cấu trúc đa dạng thông thường tay máy hoạt động Đồ án tốt nghiệp hệ thống mà chuyển động cần có kiểm soát Người ta thường coi tay máy đứng yên, khâu gọi giá cố định tay máy - Cấu trúc xác định bàn kẹp bao gồm khớp A,B F khâu 1, 3, chuyển động cấu trúc đem theo bàn kẹp với vị trí làm việc Do giả thiết loại khớp động dùng chế tạo máy thông thường ta có phối hợp sau khớp từ tạo nên cấu trúc xác định vị trí bàn kẹp không gian vị trí khác kẹp Phối hợp TTT nghĩa khớp khớp tịnh tiến khớp quay Đây cấu trúc hoạt động hệ toạ độ Đề Các so với toạ độ So điểm M nằm khâu khớp khớp tịnh tiến chuyển động quay ( tức hai toạ độ dài) Phối hợp TRT, RTT, hay TTR nghĩa khớp tịnh tiến hai khớp quay( cấu trúc 2, 3, 4) Đây cấu trúc hoạt động hệ toạ độ trụ so với điểm M khâu xác định chuyển động tịnh tiến chuyển động quay( tức hai toạ độ dài toạ độ gốc) Phối hợp RTR, RRT, TTR nghĩa hai khớp tịnh tiến hai khớp quay( cấu trúc 5, 6, 7, 8, 10) Đây cấu trúc hoạt động hệ toạ độ cầu so với hệ So, điểm M khâu xác định chuyển động tịnh tiến hai chuyển động quay( tức toạ độ dài hai toạ độ gốc) Phối hợp RRR tức khớp quay( cấu trúc 11,12) cấu trúc hoạt toạ độ góc so với hệ So, điểm M khâu xác định ba chuyển động quay( tức ba toạ độ góc), cấu trúc gọi cấu trúc sinh học Đồ án tốt nghiệp Hình 1-1: Một vài cấu trúc tay máy thường gặp Tuy nhiên thực tế, tay máy chuyên dùng ta chuyên môn hoá đặc biệt đảm bảo giá thành giá đầu tư vào tay máy thấp, người ta không thiết lúc phải chế tạo tay máy có đủ số ba khớp động cho cấu trúc xác định vị trí Đối với tay máy công nghiệp có 250 loại, số có 40% loại tay máy có điều khiển đơn giản thuộc hệ thứ Sự xuất IR gia tăng vai trò chúng sản xuất xã hội loài người làm xuất nghành khoa học nghành Robot học(Robotic) Trên giới nhiều nời xất viện nghiên cứu riêng Robot Ở Việt Nam, từ năm thập kỷ 80 có viện nghiên cứu Robot 1.3 Sơ đồ cấu trúc chức Robot: Vậy Robot gì? Cho tới có nhiều định nghĩa Robot, năm người ta tổ chức nhiều hội nghị khoa học bàn Robot, nhằm thông tin thành tựu đạt nghiên cứu chế tạo Robot đồng thời thống kê thuật ngữ Robotic, để hiểu IR trước hết quan sát sở đồ cấu trúc chức IR sau: Đồ án tốt nghiệp Người vận hành Thiết bị liên hệ với người vận hành Hệ thống điều khiển Hệ thống truyền động Hệ thống chịu lực Hệ thống biến tín hiệu Môi trường bên Hình 1-2 Sơ đồ cấu trúc chức Robot Trong sơ đồ trên, đường mối quan hệ thông tin thuận, thông tin huy nhiệm vụ Robot Các đường mối liên hệ thông tin ngược, thông tin phản hồi trình làm việc Robot Chức phận giao tiếp liên lạc với người vận hành thực trình “dạy học” cho Robot, nhờ Robot biết nhiệm vụ phải thực Chức hệ thống điều khiển thực việc tái lại hành động nhiệm vụ “học” Bộ phận chấp hành giúp cho Robot có đủ “sức” chịu tải trọng mà Robot phải chịu trình làm việc, phận bao gồm: Phần 1: Bộ phận chịu chuyển động , phần tạo khả chuyển động cho Robot Phần 2: Bộ phận chịu lực, phần chịu lực Robot Bộ cảm biến tín hiệu: làm nhiệm vụ nhận biết, đo lường biến đổi thông tin loại tín hiệu : nội tín thân Robot, tín Đồ án tốt nghiệp hiệu vị trí, vận tốc, gia tốc, thành phần phận chấp hành ngoại tín hiệu, tín hiệu từ môi trường bên có ảnh hưởng tới hoạt động Robot Với cấu trúc chức trên, Robot phần mang đặc tính người phần máy trạng thái vật lý cấu trúc Với IR tính chất thể đầy đủ, IR trì hình thức mang dáng dấp tay “người” Tay máy công nghiệp thường có phận sau: Hệ thống điều khiển: thường loại đơn giản làm việc có chu kỳ vận hành theo nguyên lý hệ thống điều khiển hở kín Hệ thống chấp hành: bao gồm nguồn động lực, hệ thống truyền động, hệ thống chịu lực như: động thuỷ, khí nén, cấu servo điện tử, động bước Mỗi chuyển động IR thường có động riêng chịu lực - Bàn kẹp: phận công tác cuối tay máy, nơi cầm nắm thiết bị công nghệ háy vật cần di chuyển Đồ án tốốt nghiệp 1.4 Ứngg dụng Roobot công nghiiệp: 1.4.1 Mụ ục tiêu ứngg dụng Roobot công c nghiiệp: Nhằm góp g phần nâng n cao suấtt dây truyềền công nghệ, n giảm m giá thàành, nâng cao c chất lư ượng khhẩ cạạnh tranh ccủa sản phhẩm, đồng thời cảii thiện lao động Điều xuất phát từ nh hững ưu điểm n Roboot đúc kết k qua nhhiều năm đư ược ứng dụ ụng nhiềều nước Những ưu điểm đóó là: - Robot thhực m quy trìn nh thao tácc hợp lý, b mộột người th hợ lành nghhề cácch ổn địnhh suốốt thời gian n làm việcc Vì thếế Robot cóó thể nâng cao chất lư ượng khẳ k cạạnh tranh sản phhẩm Hơ ơn nữaa Robot còòn nnhanh chó óng thay đổổi công viiệc, thích nghi n nhaanh với việc thay đổ ổi mẫu mã,, kích cỡ c sảm phhẩm theo yêu y cầu củaa thị trư ường cạnh tranh t - Có khảả giảảm giá thàành sản phẩẩm ứngg dụng Rob bot vvì giảm đượ ợc đáng kể k chi ph hí cho ngư ười lao độnng nướ ớc có mức cao tiềnn lương củủa người laao động, cộộng khooản phụ cấp c bảảo hiểm xxã hội Thheo số liệuu Nhậật Bản Robot làm m việc thay y cho người n thợ tiền muua Robót tiền chi pphí cho ngư ười thợ troong vòng 3-5 năm, tuuỳ theo Ro obot làm viiệc ngày m ca Còòn Mỹ, trung t bìnhh làm việc Ro obot đem lại tiiền lời 13 USD Ở nước ta trrong nhữngg năm gần đay có nhiều doaanh nghiệpp, khoản chi phí lương bổnng chhiếm tỷ lệ cao giá thàn nh sản phẩẩm - Việc ứng ứ dụng Robot R có tthể làm tănng suuất dâây truyền công c nghhệ Sở dĩ n tăng nnhịp độ kh hẩn trương dây trruyền sản xuất, x nếuu không thhay conn người bằằng Robot t thợ khôông thể theeo kịp hoặcc Đồ án tốt nghiệp chóng mệt mỏi Theo tài liệu Fanuc-Nhật Bản xuất có tăng lần Hình 1-3: Ứng dụng robot công nghệ hàn - Ứng dụng Robot cải thiện điều kiện lao động Đó ưu điểm bật mà cần quan tâm Trong thực tế sản xuất có nhiều nơi người lao động phải lao động suốt buổi môi trường bụi bặm, ẩm ướt, nóng nực, ồn mức cho phép nhiều lần Thậm trí nhiều nơi người lao động phải làm việc môi trường độc hại, nguy hiểm đến sức khoẻ người, dễ xảy tai nạn, dễ bị nhiễm hoá chất độc hại, nhiễm sóng điện từ, phóng xạ 1.4.2 Các bước ứng dụng Robot: Việc ưu tiên đầu tư trước hết để nhằm để đồng hoá hệ thống thiết bị, tự động hoá Robot hoá chúng cần thiết để định đầu tư cho dây truyền công nghệ vài công đoạn Người ta thường xem xét mặt sau: - Nghiên cứu trình công nghệ Robot hoá phân tích toàn hệ thống rõ việc đầu tư robot hoá chưa nên - Xác định đối tượng cần Robot hoá: Khi xác định cần phải thay Robot nguyên công phải xem xét khả liệu Robot có thay không có hiệu không Thông thường người ta ưu tiên chỗ làm việc nặng nhọc, Đồ án tốt nghiệp bụi bặm ồn ào, độc hại, căng thẳng đơn điệu Xu hướng thay hoàn toàn Robot thực tế không hiệu việc giữ lại số công đoạn mà đòi hỏi khéo léo người - Xây dựng mô hình trình sản xuất Robot hoá: Sau xác định mô hình tổng thể trình công nghệ, cần xác định rõ dòng chuyển dịch nguyên liệu dòng thành phẩm để đảm bảo nhịp nhàng đồng hệ thống Có phát huy hiệu đầu tư vốn - Chọn lựa mẫu robot thích hợp chế tạo robot chuyên dùng Đây bước quan trọng robot có nhiều loại với giá tiền khác Nếu không chọn đầu tư đắt mà không phát huy hết khả năng, kiểu dùng người không chỗ Việc thường xảy mua robot nước ngoài, có chức robot trang bị không cần dùng cho công việc cụ thể mà đảm nhiệm dây truyền sản xuất, mà đội giá lên cao, có lợi cho nơi cung cấp thiết bị Cấu trúc robot hợp lý cấu trúc theo modun hoá, hạ giá thành sản xuất, đồng thời đáp ứng nhu cầu phục vụ công việc đa dạng Cấu trúc đơn giản dễ thực với độ xác cao giá thành hạ Ngoài tự tạo dựng robot thích hợp với công việc sở mua lắp modun chuẩn hoá Đó hướng triển khai hợplý đại phận xí nghiệp nước cung tương lai 1.4.3 Các lĩnh vực ứng dụng robot công nghiệp - Một lĩnh vực hay ứng dụng robot kỹ nghệ đúc Thường phân xưởng đúc công việc đa dạng, điều kiện làm việc nóng nực, bụi bặm, mặt hàng thay đổi chất lượng vật đúc phụ thuộc nhiều vào trình thao tác Việc tự động hoá toàn phần phần trình đúc dây truyền tự động thông thường với máy tự động chuyên dùng đòi hỏi phải có thiết bị phức tạp, đầu tư lớn Ngày náy nhiều nước giới robot dùng rộng rãi để tự động hoá công nghệ đúc, chủ yếu để Đồ án tốt nghiệp phục vụ máy đúc áp lực Robot làm nhiều việc rót kim loại nóng chảy vào khuôn, cắt mép thừa, làm vật đúc làm tăng bền vật đúc cách phun cát Dùng robot phục vụ máy đúc áp lực có nhiều ưu điểm: đảm bảo ổn định chế độ làm việc, chuẩn hoá thời gian thao tác, nhiệt độ điều kiện tháo vật đúc khỏi khuôn ép chất lượng vật đúc tăng lên Trong nghành gia công áp lực điều kiện làm việc nặng nề, dễ gây mệt mỏi phần xưởng rèn dập nên đòi hỏi sớm áp dụng robot công nghiệp Trong phân xương rèn, robót thực công việc: đưa phôi thừa vào lò nung, lấy phôi nung khỏi lò, mang đến máy rèn, chuyển lại phôi sau rèn xếp lại vật rèn vào giá thùng Sử dụng loại robot đơn giản đưa xuất lao động tăng lên 1,5-2 lần hoàn toàn giảm nhẹ lao động công nhân So với phương tiện giới tự động khác phục vụ máy rèn dập dùng robot có ưu điểm nhanh hơn, xác động - Các trình hàn nhiệt luyện thường bao gồm nhiều công việc nặng nhọc, độc hại nhiệt độ cao Do nhanh chóng ứng dụng robot công nghiệp Khi sử dụng robot việc hàn, đặc biệt hàn hồ quang với mối hàn chạy theo đường cong không gian cần phải đảm bảo cho điều chỉnh phương khoảng cách điện cực so với mặt phẳng mối hán Nhiệm vụ cần xem xét tổng hợp chuyển động bàn kẹp xây dựng hệ thống điều khiển có liên hệ phản hồi Kinh nghiệm cho thấy thực tốt công việc thống số chuyển động đầu điện cực chế độ hàn điều khiển chương trình thống nhất, đồng thời trang bị phận cảm biến, kiểm tra điều chỉnh Ngoài robot hàn phát huy tác dụng lớn hàn môi trường đặc biệt 10 Đồ án tốốt nghiệp Hìn nh 1- 4: Ứng Ứ dụng rrobot trongg trình h nhiệt luyyện - Robott dùnng rộộng rãi tro ong gia côông lắpp ráp Thư ường thư ường ngườ ời ta sử dụụng robot chủ yếu vào v việc tháo lắắp phôi sản phẩẩm cho cácc máy gia công c bánh răng, máyy khoan, m máy tiện bánn tự động Trong nghành n chếế tạo máy dụng cụ đo chi phí lắpp giáp thư ường chiiếm đến 40 0% giá thàành sản phẩẩm Trongg mứ ức độ khí k hoá lắpp ráp khôông 100-15% sản phhẩm hàng loạt 40% sản xuất hàng h loạạt lớn Bởii vậy, việcc tạo vàà sử dụng robot lắp ráp có ý nghĩa n quan q trọng Phân tícch trìnnh lắp ráp cchúng ta thhấy ccon người gá đặtt chii tiết để lắp p chúng vớ ới thhì lààm nhanh h thiết bị tự động Nhhưng thhực c động táác khác troong trrình ghép chặt c chúngg chậậm Bởi B yếuu tố thời ggian độ xácc định vị vấn đề quan q cần quaan tâm nhấất thiết kế loạại robot lắpp ráp Ngoàài yêu cầu h c loại rob bot lắp rápp nâng cao c tính linnh hoạt để đáp ứng nhhiều nayy loạại công việc, hạ giá thhành dễễ thích hợp với việc sản xuất loạạt nhỏ y truyển tự động gồm m máy vạn Ngày naay xuấtt nhiềều loại day nănng với robbot công nghiệp Cácc day truyềền đạt mức độ tự ự động caoo, tự độnng hoàn to oàn, nggười trực tiếp tham giia, linh hoạt khhông 11 Đồ án tốt nghiệp đòi hỏi đầu tư lớn nhà máy robot dây truyền điều khiển hệ thống chương trình Trong dây truyền tự động có máy điều khiển theo chương trình robot đứng chỗ điều chỉnh đường ray theo di động Kỹ thuật robot có ưu điểm quan trọng tạo nên khả linh hoạt hoá sản xuất Việc sử dụng máy tính điện tử, robot máy điều khiển theo chương trình cho phép tìm phương thưc mẻ để tạo nên dây truyền tự động cho sản xuất hàng loạt với nhiều mẫu, loại sản phẩm Dây truyền tự động “cứng” gồm nhiều thiết bị tự động chuyên dùng đòi hỏi vốn đầu tư lớn, nhiều thời gian để thiết kế chế tạo lúc quy trình công việc luôn cải tiến, nhu cầu chất lượng quy cách sản phẩm luôn thay đổi Bởi nhu cầu “ mềm” hóa linh hoạt hoá dây truyền sản xuất ngày tăng Kỹ thuật công nghiệp máy tính đóng vai trò quan trọng việc tạo dây truyền tự động linh hoạt Xuât phát từ nhu cầu khả linh hoạt hoá sản xuất, năm gần không nhà khoa học mà nhà sản xuất tập trung ý vào việc hình thành áp dụng hệ sản xuất tự động linh hoạt, gọi tắt hệ sản xuất linh hoạt Hệ sản xuất linh hoạt ngày thường bao gồm thiết bị gia công điều khiển chương trình số, phương tiện vận chuyển kho chứa phân xưởng tự động hoá nhóm robot công nghiệp vị trí trực tiếp với thiết bị gia công thực nguyên công phụ Việc điều khiển kiểm tra điều khiển toàn hệ sản xuất linh hoạt thích hợp với quy mô sản xuất nhỏ vừa, thích hợp với yêu cầu luôn thay đổi chất lượng sảm phẩm quy trình công nghệ Bởi ngày hệ sản xuất linh hoạt thu hút ý nước phát triển mà nước phát triển Trong số tài liệu nước hệ FMS (flexible Manufacturing System) diễn giải hệ sản xuất tương lai ( future Manufacturing System), trùng hợp từ viết tắt ngẫu nhiên 12 Đồ án tốt nghiệp Tỷ lệ phân bố loại công việc dùng robot: Đúc áp lực 18,3% Hàn điểm 14,7% Hàn hồ quang 12,3% Cấp thoát phôi 9,6% Lắp ráp 9,5% Nghiên cứu, đào tạo 5,7% Phun phủ bề mặt 5,7% Nâng chuyển xếp 3,9% Các việc khác 30,3% Sự phân bố tỷ lệ loại robot với loại phương pháp điều khiển khác nhau: a Tay máy điều khiển tay: 4% b Robot điều khiển theo chu kỳ cứng ( máy tự động ): 5% c Robot điều khiển dùng chương trình dạy học: 29% d Robot điều khiển theo chương trình số: 59% e Robot điều khiển có sử lý tinh khôn: 3% 1.4.4 Nội dung nghiên cứu phát triển Robot công nghiệp: 1.4.4.1 Nhận xét trình phát triển robot công nghiệp Ra đời từ năm năm mười, robot công nghiệp có bước phát triển quan trọng Từ năm 1960 phát máy vi tính robot công nghiệp tiếp thu thành tựu ngày hấp dẫn Cao trào phát triển vào năm 70 đánh dấu hội nghị quốc tế lần thứ “ thiết kế chế tạo ứng dụng robot công nghiệp” Chicago năm 1972, sau 13 Đồ án tốt nghiệp lại lắng dần xuống, sau khủng hoảng dầu mỏ 1975, để rút kinh nghiệp áp dụng vào chỗ phát huy hiệu Đến năm 80 xuất nhu cầu hình thành hệ thống sản xuất linh hoạt FMS ( Flexible Manufacturing System) mà robot phận cấu thành FMS Nhu cầu kích thích phát triển robot công nghiệp Trong năm 90 robot công nghiệp có bược phát triển theo hướng đồng hệ thống sỏ vận dụng thành tựu công nghệ thông tin ứng dụng Bản thân phần kỹ thuật robot công nghiệp thể xu phát triển sau đây: 1/ Trong giai đoạn đầu phát triển, người ta quan tâm đến việc tạo cấu tay máy nhiều bậc tự do, trang bị nhiều loại cảm biến(sensor) để thực công việc phức tạp, để chứng tỏ khả thay người nhiều loại hình công việc 2/ Khi tìm địa ứng dụng công nghiệp, việc đơn giản hoá kết cấu để tăng độ xác định vị giảm giá thành đầu tư lại yêu cầu thực tế thị trường hành hoá cạnh tranh Ngày có nhiều cải tiến kết cấu phận chấp hành, tăng độ tin cậy thiết bị điều khiển, tăng mức thuận tiện dễ dàng lập trình 3/ Để mở rộng phạm vi ứng dụng cho robot công nghiệp nhằm thay lao động với nhiều loại hình công việc, ngày rõ nét xu tăng cường khả nhận biết xử lý tín hiệu từ môi trường làm việc Các thành tựu khoa học tiến kỹ thuật laser,kỹ thuật tia hồng ngoại, kỹ thuật xử lý ảnh ngày thực xu phát triển robot công nghiệp hướng vào việc thích nghi với môi trường làm việc 4/ Cùng với xu robot công nghiệp luôn định hướng tăng cường lực xử lý công việc để trở thành robot tinh khôn nhờ áp dụng kết nghiên cứu hệ điều khiển nơron trí khôn nhân tạo 1.4.4.2 Cơ-tin-điện tử robot công nghiệp 14 Đồ án tốốt nghiệp Cơ-tin-đđiện tử robot cônng nghiệp hai lĩnhh vực khoaa học kỹ thhuật cao o gắn bó b với nhaau.ở ssố nước chhúng kết hợp với nhaau ngàành học.Trrong robott công nghhiệp có hầầu hết vấn đề củ điệnn tử Đồồng thời phhát triển củủa điệnn tử đ phản áánh kỹ k thuật roobot Vì để nghhiên cứu v robot cầnn xem xét vấn đềề cơ-tinn-điện tử Thuật ngữ n cơ-tin-điện tử(meechartonics)thể kết hợ ợp học mááy với công g nghệ thôn ng tin vi điện tử học((microelecctronics).ý tưởng chủủ yếu bann đầu cơ-tin-điệnn tử càii lên hệ h máy,cácc thiết bị điện đ tử dần dầnn thân n bên máy cũnng thay đổổi chhức c máy c đượ ợc mở rộnng thêm nhiều Còn v thiết bị điện đ tử chíính xác hơnn vi điệện tử tiến b cũnng không ngừng n đượ ợc áp dụng Từ mạch m tích phân p IC((Intergrateed circuit), độ vi ssử lý ( Miccroposessoor), điều khiểnn lập trìn nh PL LC, mááy tính PC Phần nố ối ghép thàành hệ thốnng cáác thiết bị điều đ khiển vi điển tử với cácc thiết bị chấp c hành máyy( làà thiếtt bị cơ, thiết bị thuỷ khí, thiết bị điện điển từ) chủ yếếu b cảm biếến ( sensorr), biến b đổii ( converteer) thiết t bị củaa công nghhệ thông tinn 1.4.4.3 Robot hệ h sản xuấất linh hoạ ạt Nhu cầu th hị trường cạnh c tranh luôn đòi hỏi cáác nhả sản xuất phảải thay đổii mẫu mã, kích cỡ vàà thường xuyên x cải tiến t nâng cao c chất lư ượng sảnn phẩm 15 Đồ án tốt nghiệp Hình 1- 5: Ứng dụng robot dây chuyền sản xuất tự động Như cạnh trang hành hoá đặt vấn đề thời phải có hệ thống thiết bị sản xuất thay đổi linh hoạt để đáp ứng với biến động thường xuyên thị trường Nhờ phát triển chục năm gần kỹ thuật số công nghệ thông tin có khả “ mềm” hoá hệ thống thiệt bị sản xuất Trên sở đẵ đời hệ thống sản xuất linh hoạt FMS phương thức sản xuất linh hoạt đại Nó có ưu điểm thiết bị chủ yếu hệ thống đầu tư lần, đáp ứng lại thay đổi sản phẩm phần mềm máy tính điều khiển Hệ thông FMS đại lại thích hợp với quy mô sản xuất vừa nhỏ Ngày nước phát triển hệ thống FMS có xu hướng thay dần thiết bị tự động “ cứng” sản xuất hàng loạt lớn sản phẩm Các hệ thống thiết bị tự động cứng đắt tiền mà thay đổi yêu cầu sản phẩm phản đổi gần hoàn toàn Như vậy, chúng nhanh chóng trở nên lạc hậu không thích nghi với thị trường đầy biến động Ý tưởng chủ đạo việc tổ chức hệ thống sản xuất đại linh hoạt “ linh hoạt hoá” “modul hoá” Một hệ thống sản xuất linh hoạt gồm nhiều modul linh hoạt Một hệ thống hệ thống CIM ( Computer Intergrated Manufacturing)- Hệ thống tích hợp sản xuất dùng máy tính Để tạo modul sản xuất linh hoạt cần có robot phận cấu thành đây, robot làm công việc chuyển tiếp máy công tác ( ví dụ cấp, thoát phôi dụng cụ cho máy công tác) Bản thân cấu tay máy robot cấu linh hoạt Đó cấu không gian hở ( không khép kín), có bậc tự dư thừa nên độ động 16 Đồ án tốt nghiệp cao Mỗi khâu cấu có động lực riêng chúng điều khiển băng chương trình thay đổi Có loại robot lại tự thay đổi thao tác cách linh hoạt nhận biết tín hiệu từ hoạt động thânn ( nội tín hiệu) Những cấu cấu điều khiển linh hoạt 1.4.4.4 Robot song song: Sơ đồ động cấu tay máy thông thường chuỗi nối tiếp khâu động, robot song song (RBSS) khâu nối động với khâu khác, tức nối song song với hoạt động song song với Sự khác sơ đồ động gây nhiều đặc điểm khác biệt động học động lực học Ví dụ với robot thông thường giải toán động học thuận dễ dàng nhiều so với toán động học ngược, với robot song song hoàn toàn ngược lại Vấn đề RBSS trở nên hấp dẫn nhiều nhà nghiên cứu từ thập kỷ 90 ứng dụng dạng thiết bị có tên Hexapod để tạo máy công cụ trục CNC có trục ảo Hexapod modul RBSS kết cấu nguyên lý câú Stewart Cơ cấu gồm có chân có độ dài thay đổi được, nối với giá động theo ý muốn Stewart đề xuất sử dụng cấu để mô hoạt động thiết bị bay Như biết, máy cắt gọt CNC trục không đáp ứng nhu cầu gia công xác bề mặt phức tạp Vì xuất nhu cầu tạo máy CNC5 trục, tức trục X,Y,Z bổ xung thêm hai trục quay thực bàn máy vật gia công giá đỡ trục dụng cụ cắt Các máy CNC trục đắt tiền, gần gấp đôi máy CNC trục Nếu sử dụng cấu Hexapod để tạo trục tạo trục bổ xung giá thành máy CNC trục ảo hạ thấp nhiều lần Ngoài ứng dụng nghành chế tạo máy, công cụ RBSS áp dụng hiệu dụng cụ y học, hệ thống mô phỏng, thiết bị thiên văn kỹ thuật phòng không 1.4.4.5 Các xu ứng dụng robot tương lai: 17 Đồ án tốt nghiệp Robot ngày thay nhiều lao động Ở đề cập đến robot công nghiệp Trong tương lai, kỹ thuật robot tận dụng thành tựu khoa học liên nghành, phát triển phần cứng, phần mềm ngày chiếm lĩnh nhiều lĩnh vực công nghiệp Số lượng lao động thay ngày nhiều vì: ngày giá thành robot giảm, mặt khác chi phí tiền lương khoản phụ khác cấp cho người lao động ngày cao Robot ngày trở nên chuyên dụng: Khi robot công nghiệp đời, người ta thương cố gắng để biểu thị hết khả Vì xuất nhiều loại robot vạn làm nhiều việc dây truyền Tuy nhiên thực tế sản xuất chứng tỏ rằng, robot chuyển môn hoá đơn giản hơn, xác hơn, học việc nhanh quan rẻ tiền robot vạn Các robot chuyên dụng đại cấu tạo thành từ modul vạn Xu modul hoá ngày phát triển nhằm chuyển môn hoá việc chế tạo modul từ modul cấu thành nhiều kiển robot khác thích hợp cho loại công việc Robot ngày đảm nhận nhiều loại công việc lắp ráp Công đoạn lắp ráp thường chiếm tỷ lệ cao so với tổng thời gian sản xuất toàn dây truyền Công việc lắp ráp phải đòi hỏi cẩn thận, không nhầm lẫn, thao tác nhẹ nhàng, tinh tế xác nên cần thợ có tay nghề cao phải làm việc căng thẳng suất ngày Khả thay người lao động khâu lắp ráp ngày thực áp dụng nhiều thành tựu khoa học việc thiết kế, chế tạo robot Ví dụ tạo cấu hình đơn giản xác sở sử dụng vật liệu vừa bền, vừa nhẹ Trong nên kể đến loại robot Adept Oen, SCARA, Đồng thời thừa hưởng phát triển kỹ thuật nhận biến đổi tín hiệu ( sensor), đặc kỹ thuật nhận sử lý tín hiệu ảnh (vision) kỹ thuật tin học với ngôn ngữ bậc cao, robot công nghiệp có mặt nhiều công đoạn lắp ráp phức tạp Robot di động ngày trở nên phổ biến 18 Đồ án tốt nghiệp Trong nhà máy đại, tên gọi phương tiện dẫn đường tự động AVG (automatic Guided Vehicles) trở thành quen thuộc Loại đơn giản xe vận chuyển nội phân xưởng điều khiển theo chương trình với quỹ đạo định sẵn Càng ngày thiết bị loại đại hoá nhờ áp dụng kỹ thuật thông tin vô tuyến dùng tia hồng ngoại Vì AGV hoạt động linh hoạt phân xưởng Đó robot linh động gọi robocar Một hướng phát triển linh quan trọng robocar không di chuyển bánh xe mà chân, thích hợp với địa hình Robot chân tự leo thang, đối tượng ý nghiên cứu định hướng công nghiệp hạt nhân kỹ thuật quốc phòng mà công nghiệp dân dụng thông thường việc tạo cấu chấp hành khí bền vững, nhẹ nhàng, xác linh hoạt chân người lại đối tượng nghiên cứu chủ yếu Robot ngày trở nên tinh khôn Trí khôn nhân tạo vấn đề quan tâm nghiên cứu với mục đích khác Kỹ thuật robot bước áp dụng kết nghiên cứu trí khôn nhân tạo đưa vào ứng dụng công nghiệp Trước hết sử dụng hệ chuyên gia, hệ thị giác nhân tạo, mạng nơron phương pháp nhận dạng tiếng nói Cùng với thành tựu nghiên cứu trí khôn nhân tạo, robot ngày có khả đảm nhận nhiều nguyên công dây truyền sản xuất đòi hỏi tinh khôn định Vấn đề thiết bị cảm biến nhiều ngành kỹ thuật quan tâm đạt nhiều thành tựu thời kì phát triển sôi động lĩnh vực vi sử lý Đó điều kiện thuận lợi việc áp dụng chúng kỹ thuật robot nhằm tăng cường khả thông minh thiết bị Những loại hình quan tâm nhiều công nghiệp robot thông minh có modul cảm biến để nhận biết khoảng cách để tránh vật cản thao tác, cảm biến nhận biết màu sắc phân loại, cảm biến 19 .. .Đồ án tốt nghiệp Sử dụng PLC điều khiển hệ thông truyền động robot công nghiệp CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP 1.1 Lịch sử phát triển: Thuật ngữ Robot xuất vào năm 1920... IR sau: Đồ án tốt nghiệp Người vận hành Thiết bị liên hệ với người vận hành Hệ thống điều khiển Hệ thống truyền động Hệ thống chịu lực Hệ thống biến tín hiệu Môi trường bên Hình 1-2 Sơ đồ cấu... khhông 11 Đồ án tốt nghiệp đòi hỏi đầu tư lớn nhà máy robot dây truyền điều khiển hệ thống chương trình Trong dây truyền tự động có máy điều khiển theo chương trình robot đứng chỗ điều chỉnh