UBND TỈNH NINH THUẬN TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NINH THUẬN GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: ROBOT CÔNG NGHIỆP NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: ngày tháng năm 2019 của Trường cao đẳng nghề Ninh Thuận Năm 2019 1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2 LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Cơ điện tử ở trình độ Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề, giáo trình Rô bốt công nghiệp là một trong những giáo trình mô đun đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh Xã hội và Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc.
Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiễn cao. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 90 giờ gồm có: Bài 1: Giới thiệu chung về Robot công nghiệp Bài 2: Các phép biến đổi thuần nhất Bài 3: Phương trình động học của Robot Bài 4. Ngôn ngữ lập trình Robot Bài 5. Truyền động và điều khiển Robot Bài 6.
Mô Phỏng Robot trên máy tính Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học củng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Ninh Thuận, ngày tháng năm 2019 Tham gia biên soạn 1. 3 MỤC LỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU.
6 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RÔ BỐT CÔNG NGHIỆP. Sơ lược quá trình phát triển của robot công nghiệp (IR: Industrial Robot):. Ứng dụng của robot công nghiệp trong sản xuất:. Các khái niệm và định nghĩa về robot công nghiệp:.
Định nghĩa robot công nghiệp:. Bậc tự do của robot (DOF:Degreees of Freedom):. Trường công tác của robot (Workspace or range of motion):. 12 CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI RÔ BỐT CÔNG NGHIỆP.
Cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp: .1 Các thành phần chính của robot công nghiệp:.2 Kết cấu của tay máy: .1 Phân loại theo kết cấu:.2 Phân loại theo hệ thống truyền động: .3 Phân loại theo ứng dụng:. 17 TRUYỀN DẪN ĐỘNG ĐIỆN CƠ. Truyền động điện trong Robot:. Động cơ điện một chiều:.
Truyền động khí nén và thuỷ lực:. Truyền dẫn động khí nén:. Truyền dẫn động thuỷ lực:. Các phương pháp điều khiển Robot:.
21 4 Điều khiển tỉ lệ - đạo hàm (PD: Propotional Derivative):. 22 Điều khiển tỉ lệ - tích phân – đạo hàm (PID: Propotional Intergral Derivative):. 22 Hàm truyền chuyển động của mỗi khớp động:. 23 Điều khiển vị trí mỗi khớp động:.
Phương trình động học của robot:. Bộ thông số Debavit – Hartnberg (DH) và bài toán ứng dụng:. 29 Đặc trưng của các ma trận A và bài toán ứng dụng:. Xác định T6 theo các ma trận An và bài toán ứng dụng:.
35 THIẾT BỊ CẢM BIẾN. 35 Cảm biến vị trí, vận tốc và gia tốc Cảm biến lực và cảm biến tiếp xúc Cảm biến tín hiệu gần và xa Thực hành các thiết bị cảm biến BÀI 5. 78 LẬP TRÌNH VÀ MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA RÔ BỐT. Giới thiệu chung về lập trình điều khiển robot:.
Các mức lập trình điều khiển robot:. Lập trình kiểu “dạy – học”:. Dùng các ngôn ngữ lập trình:. Ngôn ngữ lập trình theo nhiệm vụ:.
Phần mềm Procomm Plus For Windown:. Ngôn ngữ lập trình Aspect trong Procomm:. Lập trình điều khiển robot TERGAN – 45 bằng Procomm:. 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
98 5 MÔ ĐUN: ROBOT CÔNG NGHIỆP Mã mô đun: MĐ38 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: 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 Cơ điện tử. 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,… Mục tiêu của mô đun: Sau khi học xong mô đun này người học có kiến thức và kỹ năng: - Trình bày được cấu trúc của rô bốt công nghiệp - Mô tả được quá trình hoạt động của các rô bốt dùng trong công nghiệp - Lập trình và mô phỏng được các chuyển động của rô bốt - Sử dụng, bảo trì được các rô bốt công nghiệp đúng qui trình kỹ thuật - Sửa chữa được một số hư hỏng thông thường trên các rô bốt công nghiệp - Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp Nội dung của mô đun: Thời gian Số Tên bài Tổng Lý Thực TT Kiểm tra* số thuyết hành 1 Giới thiệu chung về rôbốt công nghiệp 4 4 2 Cấu trúc và phân loại rôbốt công 10 4 6 nghiệp 3 Truyền dẫn động điện cơ 20 6 13 1 4 Thiết bị cảm biến 28 8 19 1 5 Mạch điều khiển hệ thống 28 8 18 2 Cộng 90 30 56 4 6 BÀI 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RÔ BỐT CÔNG NGHIỆP Mã bài: MĐ38 – 1 Giới thiệu: Trước khi bắt đầu tìm hiểu và học tập robot công nghiệp, thì người học cần nắm rõ những khái niệm về robot công nghiệp, cấu trúc cơ bản, phân loại và ứng dụng của robot công nghiệp Mục tiêu: - Trình bày được quá trình phát triển, các khái niệm và định nghĩa về rô bốt công nghiệp - Trình bày được ứng dụng và xu hướng phát triển của Rôbốt công nghiệp trong tương lai. - Rèn luyện tính tư duy, tác phong công nghiệp Nội dung chính: 1.
Sơ lược quá trình phát triển của robot công nghiệp (IR: Industrial Robot): Mục tiêu: giới thiệu cho người học các kiến thức về quá trình phát triển của robot công nghiệp. Thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng Sec (Czech) “Robota” có nghĩa là công việc tạp dịch trong vở kịch Rossum’s Universal Robots của Karel Capek, vào năm 1921. Trong vở kịch này, Rossum và con trai của ông ta đã chế tạo ra những chiếc máy gần giống với con người để phục vụ con người. Có lẽ đó là một gợi ý ban đầu cho các nhà sáng chế kỹ thuật về những cơ cấu, máy móc bắt chước các hoạt động cơ bắp của con người.
Đầu thập kỷ 60, công ty của Mỹ AMF (American Machine Foundary Company) quảng cáo một loại máy tự động vạn năng gọi là “Người máy công nghiệp” (Industrial Robot). Về mặt kỹ thuật, những robot công nghiệp ngày nay có nguồn gốc từ hai lĩnh vực kỹ thuật ra đời sớm hơn đó là các cơ cấu điều khiển từ xa (Teleoperators) và các máy công cụ điều khiển số (NC – Numerically Controlled machine tool). Các cơ cấu điều khiển từ xa đã được phát triển mạnh trong chiến tranh thế giới lần thứ hai nhằm nghiên cứu các vật liệu phóng xạ. Các cơ cấu này thay 7 thế cho cánh tay của người thao tác gồm có một bộ kẹp bên trong và hai tay cầm bên ngoài.
Cả tay cầm và bộ kẹp được nối với cơ cấu 6 bậc tự do để tạo ra hướng và vị trí tuỳ ý. Robot công nghiệp đầu tiên được chế tạo là robot Versatran của công ty AMF. Cũng trong khoản thời gian này ở Mỹ xuất hiện loại robot Unimate-1990 được dùng đầu tiên trong kỹ nghệ ô tô. Tiếp theo Mỹ, thì các nước khác bắt đầu sản xuất robot công nghiệp như: Anh – 1967, Thuỵ Điển và Nhật – 1968 theo bản quyền của Mỹ, Cộng Hoà Liên Bang Đức – 1971, Pháp – 1972, Italia – 1973,… Tính năng làm việc của robot ngày càng nâng cao, nhất là khả năng nhận biết và xử lý.
Năm 1967, trường đại học Stanford (Mỹ) đã chế tạo ra mẫu robot hoạt động theo mô hình “mắt – tay”, có khả năng nhận biết và định hướng bàn kẹp theo vị trí vật kẹp nhờ các cảm biến. Năm 1974 công ty Cincinnati (Mỹ) đưa ra loại robot được điều khiển bằng máy vi tính gọi là robot T3 (The Tomoorrow Tool), robot này có khả năng nâng vật có khối lượng lên đến 40kg. Có thể nói, robot là sự tổng hợp khả năng hoạt động linh hoạt của các cơ cấu điều khiển từ xa với mức độ tri thức ngày càng phong phú của hệ thống điều khiển theo chương trình số cũng như kỹ thuật chế tạo các bộ cảm biến, công nghệ lập trình và các phát triển của trí tuệ nhân tạo, hệ chuyên gia,…Ngày nay, việc nâng cao tính năng của robot ngày càng được phát triển, nhiều robot thông minh hơn nhiều, đặc biệt là Nhật Bản đã chế tạo nhiều robot giống người như Asimo, robot có cảm giác,… Một vài số liệu về công nghiệp sản xuất robot như sau: Nước sx Năm 1990 Năm 1994 Năm 1998 Nhật 60. Ứng dụng của robot công nghiệp trong sản xuất: Mục tiêu: giới thiệu cho người học hiểu rõ tầm quan trọng và ứng dụng của robot công nghiệp trong sản xuất.
Từ khi mới vừa ra đời robot công nghiệp được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực dưới góc độ thay thế sức người. Nhờ vậy, các dây chuyền sản xuất được tổ chức lại, năng suất và hiệu quả sản xuất tăng lên rõ rệt. Múc tiêu của việc ứng dụng robot công nghiệp nhằm góp phần nâng cao năng suất dây chuyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm, đồng thời cải thiện điều kiện lao động.