Giáo Trình Robot Công Nghiệp Nghề Cơ Điện Tử Trình Độ Trung Cấp

Giáo trình kỹ thuật về robot công nghiệp nghề cơ điện tử trung cấp, biên soạn theo chương trình đào tạo chuẩn, hệ thống hóa kiến thức từ cơ bản đến nâng cao.

• Tác giả: Phan Ngọc Bảo
• Trường học: Trường Cao Đẳng Cơ Giới Quảng Ngãi
• Chuyên ngành: Cơ Điện Tử
• Đề tài: Giáo Trình Robot Công Nghiệp
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Quảng Ngãi

Mục lục chi tiết

• TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP
• 1.1. Sơ lược quá trình phát triển của robot công nghiệp
• 1.2. Các khái niệm và định nghĩa về robot công nghiệp
• 1.3. Ứng dụng của robot công nghiệp
• 2. BÀI 2: CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI ROBOT CÔNG NGHIỆP
• 2.1. Các bộ phận cấu thành robot công nghiệp
• 2.2. Bậc tự do và các tọa độ suy rộng
• 2.3. Hệ tọa độ và vùng làm việc
• 2.4. Phân loại robot công nghiệp
• 2.5. Giới thiệu các robot
• 3. BÀI 3: CÁC CHUYỂN ĐỘNG CƠ BẢN CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP
• 3.1. Các khái niệm ban đầu
• 3.2. Các chuyển động cơ bản
• 3.3. Một sơ kết cấu điển hình
• 3.4. Điều khiển mô hình robot ABB IRB 120
• 4. BÀI 4: PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ROBOT
• 4.1. Phương trình động học thuận
• 4.2. Phương trình động học nghịch
• 4.3. Giải hệ phương trình động học của robot
• 4.4. Động lực học robot
• 5. BÀI 5: LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG ROBOT TRÊN PHẦN MỀM
• 5.1. Giới thiệu phần mềm Robot Studio
• 5.2. Giao diện và chức năng các thanh công cụ
• 5.3. Các thao tác cơ bản với chuột
• 5.4. Lập trình trên máy tính
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Giáo Trình Robot Công Nghiệp Cơ Điện Tử

Giáo trình Robot Công Nghiệp Cơ Điện Tử Trung Cấp được biên soạn nhằm cung cấp kiến thức và kỹ năng cần thiết cho học viên trong lĩnh vực robot công nghiệp. Nội dung giáo trình được thiết kế ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức lý thuyết và thực hành, phù hợp với nhu cầu thực tế trong sản xuất. Mục tiêu chính là giúp học viên nắm vững cấu trúc, phân loại và ứng dụng của robot trong công nghiệp.

1.1. Mục tiêu của giáo trình Robot Công Nghiệp

Giáo trình nhằm trang bị cho học viên kiến thức về cấu trúc và hoạt động của robot công nghiệp. Học viên sẽ được học cách lập trình và mô phỏng các chuyển động của robot, từ đó nâng cao kỹ năng thực hành trong lĩnh vực này.

1.2. Đối tượng áp dụng giáo trình

Giáo trình này được áp dụng cho học sinh trình độ Trung Cấp nghề Cơ Điện Tử. Nội dung giáo trình phù hợp với các môn học cơ sở và chuyên ngành, giúp học viên có nền tảng vững chắc trong lĩnh vực cơ điện tử.

II. Thách thức trong việc đào tạo Robot Công Nghiệp

Việc đào tạo về robot công nghiệp gặp nhiều thách thức, bao gồm sự phát triển nhanh chóng của công nghệ và nhu cầu cập nhật kiến thức thường xuyên. Học viên cần phải nắm bắt các công nghệ mới và phương pháp lập trình hiện đại để đáp ứng yêu cầu của thị trường lao động.

2.1. Khó khăn trong việc tiếp cận công nghệ mới

Nhiều học viên gặp khó khăn trong việc tiếp cận các công nghệ mới như hệ thống tự động và cảm biến robot. Việc này đòi hỏi giáo viên phải thường xuyên cập nhật kiến thức và phương pháp giảng dạy.

2.2. Thiếu trang thiết bị thực hành

Nhiều cơ sở đào tạo thiếu trang thiết bị thực hành hiện đại, điều này ảnh hưởng đến khả năng thực hành của học viên. Cần có sự đầu tư vào thiết bị và phần mềm mô phỏng để nâng cao chất lượng đào tạo.

III. Phương pháp giảng dạy hiệu quả cho Robot Công Nghiệp

Để nâng cao hiệu quả giảng dạy, cần áp dụng các phương pháp dạy học tích cực. Việc kết hợp lý thuyết và thực hành sẽ giúp học viên hiểu rõ hơn về robot công nghiệp và cách ứng dụng trong thực tế.

3.1. Sử dụng phần mềm mô phỏng

Phần mềm mô phỏng như Robot Studio giúp học viên thực hành lập trình và điều khiển robot trong môi trường ảo. Điều này giúp học viên làm quen với các thao tác mà không cần thiết bị thực tế.

3.2. Thực hành nhóm và thảo luận

Khuyến khích học viên làm việc theo nhóm để thảo luận và giải quyết các bài tập thực hành. Phương pháp này không chỉ giúp nâng cao kỹ năng làm việc nhóm mà còn tạo cơ hội cho học viên chia sẻ kiến thức.

IV. Ứng dụng thực tiễn của Robot Công Nghiệp

Robot công nghiệp đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sản xuất ô tô, điện tử và chế biến thực phẩm. Việc sử dụng robot công nghiệp giúp tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất.

4.1. Tăng năng suất trong sản xuất

Sử dụng robot trong dây chuyền sản xuất giúp tăng năng suất lao động. Robot có khả năng làm việc liên tục và chính xác, giảm thiểu sai sót trong quá trình sản xuất.

4.2. Ứng dụng trong ngành chế biến thực phẩm

Robot được sử dụng để tự động hóa các quy trình chế biến thực phẩm, từ đóng gói đến kiểm tra chất lượng. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.

V. Kết luận và tương lai của Robot Công Nghiệp

Tương lai của robot công nghiệp hứa hẹn sẽ phát triển mạnh mẽ với sự tiến bộ của công nghệ trí tuệ nhân tạo và tự động hóa. Việc đào tạo và cập nhật kiến thức cho học viên là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu của thị trường.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ robot

Công nghệ robot đang ngày càng trở nên thông minh hơn với khả năng tự học và tự điều chỉnh. Điều này mở ra nhiều cơ hội mới cho các ứng dụng trong sản xuất và dịch vụ.

5.2. Vai trò của giáo dục trong phát triển robot

Giáo dục đóng vai trò quan trọng trong việc chuẩn bị nguồn nhân lực cho ngành công nghiệp robot. Cần có các chương trình đào tạo phù hợp để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường lao động.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Robot công nghiệp (Mã mô đun: MĐ19) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo trình độ Trung cấp nghề Cơ điện tử, được ban hành theo Quyết định số 753/QĐ-CĐCG-KT&KĐCL ngày 11 tháng 11 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cơ giới (Quảng Ngãi), do tác giả Phan Ngọc Bảo làm chủ biên. Trong cấu trúc chương trình khung nghề Cơ điện tử gồm 77 tín chỉ (tổng thời lượng 1.910 giờ), mô đun MĐ19 có thời lượng 4 tín chỉ, tương đương 90 giờ học (gồm 30 giờ lý thuyết, 54 giờ thực hành/thực tập và 6 giờ kiểm tra). Mô đun được bố trí giảng dạy ở giai đoạn chuyên ngành (nhóm II.2), sau khi người học đã hoàn thành các mô đun kỹ thuật cơ sở và chuyên môn bổ trợ như Lập trình PLC, Kỹ thuật cảm biến, Điều khiển khí nén và điện khí nén.

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể theo 3 nhóm chuẩn đầu ra:

• Kiến thức: Trình bày được cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp (chuẩn A1); mô tả được quá trình hoạt động của các loại robot sử dụng trong dây chuyền sản xuất công nghiệp (chuẩn A2).
• Kỹ năng: Lập trình và mô phỏng được các chuyển động của robot trên máy tính (chuẩn B1); vận hành, sử dụng robot công nghiệp đúng quy trình kỹ thuật (chuẩn B2); phát hiện và khắc phục được một số hư hỏng thông thường trên hệ thống robot (chuẩn B3).
• Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tác phong công nghiệp, tính cẩn thận, độ chính xác cơ khí và đảm bảo an toàn, vệ sinh công nghiệp (chuẩn C1).

Cấu trúc giáo trình được tiếp cận theo hướng mô đun tích hợp lý thuyết gắn liền với quy trình công nghệ và kỹ năng thao tác. Điểm đặc thù của tài liệu là thiết kế dung lượng thực hành chiếm tới 60% tổng thời gian đào tạo (54/90 giờ), tập trung trực tiếp vào việc khai thác phần mềm mô phỏng RobotStudio và mô hình robot công nghiệp thực tế ABB IRB 120.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình gồm 5 bài học được phân bổ theo tiến trình sư phạm từ tổng quan, cấu trúc phần cứng, động học chuyển động đến giải tích và lập trình ứng dụng:

• Bài 1: Giới thiệu chung về robot công nghiệp (5 giờ lý thuyết): Trình bày lịch sử phát triển của robot từ khái niệm "Robota" trong tác phẩm kịch của Karel Capek (1921), cơ cấu điều khiển từ xa (Teleoperators), máy công cụ điều khiển số (NC), dòng robot thương mại đầu tiên Versatran (công ty AMF) và Unimate trong kỹ nghệ ô tô, robot "mắt - tay" tại Đại học Stanford (1967) đến robot T3 (Cincinnati, 1974). Định nghĩa robot công nghiệp theo các tiêu chuẩn quốc tế: AFNOR (Pháp), RIA/TIA (Mỹ) và FOCT 25686-85 (Nga). Cung cấp các khái niệm nền tảng: bậc tự do ($DOF$), quy tắc bàn tay phải xác định hệ tọa độ chuẩn $O_0$ đến hệ tọa độ khâu cuối $O_n$, trường công tác (workspace). Khái quát ứng dụng trong an ninh (Knightscope), vũ trụ (NASA), y tế (hệ thống phẫu thuật da Vinci), quân sự (MAARS, DOGO), dịch vụ (Nadine) và sản xuất.
• Bài 2: Cấu trúc và phân loại robot công nghiệp (18 giờ: 5 lý thuyết, 12 thực hành, 1 kiểm tra): Phân tích các bộ phận cấu thành gồm cánh tay robot, nguồn động lực (điện, thủy lực, khí nén), dụng cụ tác động cuối (end-effector), hệ thống cảm biến, thiết bị dạy học (teach pendant) và bộ điều khiển (Unit/Driver kết nối cổng I/O). Phân loại robot theo kết cấu không gian làm việc: robot Đề Các ($T.T.T$), robot tọa độ trụ ($R.T.T$), robot tọa độ cầu ($R.R.T$), robot kiểu SCARA ($R.R.T$, Đại học Yamanashi 1979) và robot kiểu tọa độ góc/phỏng sinh ($RRR$ như PUMA, IRb-6, IRb-60). Phân loại theo 5 thế hệ công nghệ từ thế hệ 1 (playback, điều khiển cam/băng từ) đến thế hệ 5 (trí tuệ nhân tạo, mạng nơ-ron, điều khiển Fuzzy Logic). Phân tích ứng dụng robot hàn MIG và thông số kỹ thuật chi tiết của robot ABB IRB 120 cùng các mô hình đào tạo ED 7270, ED 7271 (Hàn Quốc).
• Bài 3: Các chuyển động cơ bản của robot công nghiệp (20 giờ: 5 lý thuyết, 12 thực hành, 3 kiểm tra): Phân biệt chuyển động nội tại của các khâu khớp với chuyển động của robot di động (bánh xe Omni, bánh xích, chân). Trình bày chuyển động quay ($R$) và tịnh tiến ($T/P$); cấu tạo cổ tay robot kiểu cầu 3 bậc tự do với truyền động vi sai 8 bánh răng côn; kết cấu robot treo trên ray dẫn hướng (kiểu palăng, cầu trục); robot điều khiển thích nghi mờ dựa trên cảm biến lực. Hướng dẫn quy trình điều khiển Jogging trên màn hình điều khiển robot ABB IRB 120 theo từng nhóm trục ($1-2-3$ và $4-5-6$) và theo hệ tọa độ dụng cụ (chế độ Thẳng và chế độ Xoay).
• Bài 4: Phương trình động học và động lực học của robot (10 giờ lý thuyết): Thiết lập và phân tích phương trình động học thuận (Forward Kinematics), phương trình động học nghịch (Inverse Kinematics), phương pháp giải hệ phương trình động học và các phương trình động lực học tổng quát để xác định mối quan hệ giữa lực/mô-men tác động với chuyển động của cơ cấu tay máy.
• Bài 5: Lập trình ứng dụng robot trên phần mềm (37 giờ: 5 lý thuyết, 30 thực hành, 2 kiểm tra): Hướng dẫn cài đặt và sử dụng phần mềm RobotStudio của ABB. Phân tích giao diện, chức năng các thanh công cụ, thao tác không gian 3D bằng chuột, lập trình quỹ đạo chuyển động và mô phỏng các chu trình làm việc tự động trên máy tính.

Tiến trình nội dung giáo trình MĐ19 (90 giờ):
Bài 1: Giới thiệu chung (5h LT) 

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Lý thuyết cơ hệ hở và bậc tự do: Xác định số bậc tự do theo công thức cơ cấu hở: $$\text{DOF} = \sum p_i$$ (với $p_i$ là số khớp động loại $i$). Định vị và định hướng vật thể hoàn toàn trong không gian 3 chiều yêu cầu 6 bậc tự do (3 bậc định vị không gian và 3 bậc định hướng khâu chấp hành cuối).
• Hệ tọa độ và phép biến đổi: Áp dụng quy tắc bàn tay phải để gán các hệ tọa độ Descartes từ hệ cố định $O_0$ gắn tại khâu đế đến các hệ tọa độ suy rộng $O_1, O_2, \dots, O_n$ gắn trên các khâu động.
• Nguyên lý truyền dẫn và cơ cấu cơ khí: Phân tích đặc tính động lực học của hệ dẫn động điện, thủy lực, khí nén; nguyên lý khử khe hở trong cơ cấu vi sai bánh răng côn của khớp cầu cổ tay robot.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật: Vận hành thành thạo chế độ Jogging điều khiển cánh tay robot ABB IRB 120 theo tọa độ trục và tọa độ công cụ; sử dụng phần mềm RobotStudio để xây dựng mô hình trạm làm việc, thiết lập đường chạy dao/mỏ hàn và nạp chương trình điều khiển.
• Kỹ năng phân tích: Phân tích và tính toán không gian làm việc (workspace), vùng làm việc có độ dự phòng cao; phân biệt và lựa chọn cấu hình hình học thích hợp (SCARA, Cartesian, Articulated) cho từng ứng dụng công nghiệp cụ thể như hàn MIG, gắp - đặt (pick and place) hoặc lắp ráp.
• Kỹ năng thực hành nghề nghiệp: Thực hiện đúng quy trình an toàn lao động đối với thiết bị tự động hóa; nhận diện và xử lý các lỗi sai số vị trí, lỗi kết nối I/O và sự cố cơ học thông thường trong hệ thống robot.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình triển khai phương pháp dạy học tích cực, tích hợp đồng thời kiến thức lý thuyết chuyên môn với kỹ năng thực hành nghề nghiệp:

• Phương pháp giảng dạy của giáo viên:
  • Phần lý thuyết: Kết hợp trình chiếu đa phương tiện, thuyết trình ngắn, giảng dạy nêu vấn đề, hướng dẫn học viên tra cứu tài liệu chuyên ngành và tổ chức thảo luận nhóm.
  • Phần thực hành: Giáo viên phân chia lớp thành các nhóm nhỏ, trực tiếp thao tác mẫu trên mô hình robot ABB IRB 120 hoặc phần mềm RobotStudio, sau đó giám sát, uốn nắn và sửa sai tại chỗ cho từng học viên.
• Phương pháp học tập của học viên:
  • Áp dụng phương pháp tự học kết hợp làm việc nhóm (2 - 3 người học/nhóm), chuẩn bị bài trước khi đến lớp theo các chủ đề được phân công.
  • Thực hiện các bài tập thực hành theo phiếu hướng dẫn, ghi chép số liệu, lập trình mô phỏng và viết báo cáo kỹ thuật.
  • Yêu cầu chuyên cần: Học viên bắt buộc phải tham dự tối thiểu 80% tổng thời lượng mô đun tích hợp; trường hợp vắng quá 20% số giờ quy định sẽ không đủ điều kiện dự thi và phải học lại mô đun.
• Quy trình và phương pháp đánh giá: Áp dụng quy chế đào tạo trình độ Trung cấp hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số 04/2022/TT-BLĐTBXH ngày 30/3/2022 của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội, với cách tính điểm theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân) và cơ cấu trọng số:
  • Điểm đánh giá quá trình (Trọng số 40%): Bao gồm 01 cột điểm kiểm tra thường xuyên (hình thức hỏi miệng/thuyết trình sau 5 giờ học đầu tiên) và 03 cột điểm kiểm tra định kỳ (kết hợp bài viết lý thuyết, trắc nghiệm và thao tác thực hành trên máy/mô hình sau các mốc 23 giờ).
  • Điểm thi kết thúc mô đun (Trọng số 60%): Tổ chức sau khi kết thúc 90 giờ đào tạo theo hình thức thi vấn đáp kết hợp thực hành trực tiếp trên mô hình robot công nghiệp, đánh giá tổng hợp các chuẩn đầu ra A1, A2, B1, B2, B3 và C1.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Căn cứ pháp lý và tính chuẩn hóa: Giáo trình được biên soạn và phê duyệt chính thức năm 2022 theo Quyết định số 753/QĐ-CĐCG-KT&KĐCL của Trường Cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi, cập nhật hệ thống đánh giá theo Thông tư số 04/2022/TT-BLĐTBXH.
• Tích hợp thiết bị công nghiệp tiêu chuẩn: Nội dung giảng dạy gắn trực tiếp với robot công nghiệp ABB IRB 120 thế hệ thứ 4 (tải trọng danh định 3 kg, tải trọng cổ tay dọc 4 kg, tầm với 580 mm, độ lặp lại vị trí 0,01 mm, tốc độ tối đa trục đạt tới 320°/s, bộ điều khiển IRC5 Compact) cùng hệ thống phần mềm RobotStudio chuyên dụng của hãng ABB.
• Cập nhật hệ thống phân loại 5 thế hệ robot: Phân loại chi tiết quá trình phát triển từ robot thế hệ 1 (điều khiển vòng hở bằng cam/băng đục lỗ) đến thế hệ 5 (tích hợp trí tuệ nhân tạo, thị giác máy tính, mạng nơ-ron và thuật toán Fuzzy Logic có khả năng tự học).
• Phân tích chi tiết quy trình công nghệ hàn MIG: Giáo trình đưa ra bảng phân tích chi tiết hiệu quả kỹ thuật - kinh tế của việc ứng dụng trạm robot hàn tự động trong sản xuất cơ khí, bao gồm việc ổn định chu kỳ hàn, giảm phế phẩm mối hàn, tiết kiệm vật liệu độn, khí bảo vệ và bảo vệ an toàn cho công nhân trước bức xạ hồ quang.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Học sinh, sinh viên: Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học tập chính thức cho học viên trình độ Trung cấp nghề Cơ điện tử tại Trường Cao đẳng Cơ giới và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp tương đương.
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Để tiếp thu tốt nội dung mô đun Robot công nghiệp (MĐ19), người học cần hoàn thành các môn học và mô đun kỹ thuật cơ sở trước đó trong chương trình đào tạo, gồm:
  • Vẽ kỹ thuật điện (MH08) và AutoCAD (MH09).
  • Điện cơ bản (MĐ10).
  • Lập trình PLC (MĐ11).
  • Kỹ thuật cảm biến (MĐ12).
  • Điện tử công suất (MĐ13).
  • Bảo trì cơ khí (MĐ14).
  • Điều khiển khí nén, điện khí nén (MĐ15).
  • Điều khiển thủy lực, điện thủy lực (MĐ16).
• Giảng viên chuyên ngành: Tài liệu đóng vai trò là khung phân bổ thời lượng (90 giờ), chuẩn đầu ra chi tiết và cơ sở thiết kế giáo án tích hợp, ngân hàng câu hỏi kiểm tra định kỳ và bài thi kết thúc môn.
• Cán bộ kỹ thuật và tự học: Kỹ thuật viên bảo trì, công nhân kỹ thuật tại các nhà máy tự động hóa có thể sử dụng tài liệu làm nguồn tra cứu về nguyên lý cấu tạo, hệ tọa độ suy rộng và các thao tác điều khiển Jogging trên cánh tay robot công nghiệp.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế chuyên biệt cho học sinh, sinh viên theo học trình độ Trung cấp nghề Cơ điện tử, đồng thời là tài liệu tham khảo kỹ thuật cho công nhân và kỹ thuật viên vận hành hệ thống tự động hóa công nghiệp.

2. Cần kiến thức nền nào để học mô đun này?

Người học cần có kiến thức nền tảng về điện - điện tử cơ bản, vẽ kỹ thuật AutoCAD, lập trình PLC, kỹ thuật cảm biến và hệ thống truyền động điều khiển khí nén - thủy lực đã được trang bị ở các mô đun trước trong chương trình đào tạo.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các giáo trình lý thuyết khác?

Giáo trình chú trọng năng lực thực hành với tỷ lệ 54/90 giờ thực hành và kiểm tra. Nội dung không thuần túy lý thuyết giải tích mà tích hợp quy trình thao tác trên phần mềm RobotStudio và điều khiển thực tế trên dòng robot ABB IRB 120.

4. Làm sao để tự học và nghiên cứu giáo trình hiệu quả?

Học viên cần nghiên cứu bài đọc trước giờ lên lớp, thực hiện thảo luận theo nhóm 2 - 3 người, chủ động thực hành lập trình mô phỏng trên phần mềm máy tính và đảm bảo tham gia tối thiểu 80% thời lượng các buổi học tích hợp tại xưởng.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo giáo trình?

Tài liệu tham khảo chính thức của giáo trình bao gồm:

1. Nguyễn Thiện Phúc (2006), Robot công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
2. Nguyễn Thiện Phúc (1983), Tay máy - người máy công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
3. Nguyễn Tấn Phước (2003), Điện tử công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
4. Dương Minh Trí (2006), Cảm biến và ứng dụng, NXB Trẻ.
5. Trần Thế San, Trần Khánh Thành (2006), Cơ điện tử. Kèm theo đó là các mô hình thực hành ED 7270, ED 7271 và phần mềm chuyên dụng RobotStudio.

---

Kết luận

Giáo trình mô đun Robot công nghiệp (MĐ19) của Trường Cao đẳng Cơ giới là tài liệu giảng dạy chuyên môn nghề có cấu trúc khoa học, kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết cơ sở về động học cơ hệ và kỹ năng thực hành vận hành, lập trình robot. Lộ trình học tập được thiết kế mạch lạc từ nhận biết khái niệm, phân loại cấu hình (Bài 1, Bài 2), thiết lập chuyển động và điều khiển Jogging (Bài 3), giải tích động học (Bài 4) đến lập trình mô phỏng hoàn chỉnh trên phần mềm RobotStudio (Bài 5). Người học có thể khai thác song song giáo trình cùng danh mục tài liệu tham khảo chuyên ngành của GS.TSKH Nguyễn Thiện Phúc và hệ thống tài liệu kỹ thuật của hãng ABB để củng cố toàn diện năng lực nghề nghiệp Cơ điện tử.

Trích đoạn nội dung tài liệu

NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: ROBOT CÔNG NGHIỆP NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số:753/QĐ-CĐCG-KT&KĐCL ngày 11 tháng 11 năm 2022 của Trường Cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) 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. 1 LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Cơ điện tử ở trình độ Trung Cấp Nghề, giáo trình Robot công nghiệp là một trong những giáo trình mô đun đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình khung được Hiệu trưởng trường Cao đẳng Cơ giới phê duyệt. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ, 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: Cấu trúc và phân loại robot công nghiệp Bài 3: Các chuyển động cơ bản của robot công nghiệp Bài 4. Phương trình động học và động lực học của robot Bài 5. Lập trình ứng dụng robot trên phần mềm 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 kiến 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. Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường có thể sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn.

Quảng Ngãi, ngày tháng năm 2022 Tham gia biên soạn 1. Phan Ngọc Bảo chủ biên 2. 2 MỤC LỤC TT NỘI DUNG TRANG 1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 1 2 LỜI GIỚI THIỆU 2 3 Bài 1: Giới thiệu chung về robot công nghiệp 10 4 1. Sơ lược quá trình phát triển của robot công nghiệp 11 5 2.

Các khái niệm và định nghĩa về robot công nghiệp 12 6 3. Ứng dụng của robot công nghiệp 15 7 Bài 2: Cấu trúc và phân loại robot công nghiệp 20 8 1. Các bộ phận cấu thành robot công nghiệp 21 9 2. Bậc tự do và các tọạ độ suy rộng 22 10 3.

Hệ toạ độ và vùng làm việc 24 11 4. Phân loại robot công nghiệp 28 12 5. Giới thiệu các robot 33 13 Bài 3: Các chuyển động cơ bản của robot công nghiệp 39 14 1. Các khái niệm ban đầu 40 15 2.

Các chuyển động cơ bản 41 16 3. Một sơ kết cấu điển hình 42 17 4. Điều khiển mô hình robot ABB IRB 120 46 18 Bài 4: Phương trình động học và động lực học của robot 50 19 1. Phương trình động học thuận 51 20 2.

Phương trình động học nghịch 61 21 3. Giải hệ phương trình động học của robot 62 22 4. Động lực học robot 67 23 Bài 5: Lập trình ứng dụng robot trên phần mềm 79 24 1. Giới thiệu phần mềm Robot Studio 80 25 2.

Giao diện và chức năng các thanh công cụ 81 26 3. Các thao tác cơ bản với chuột 83 27 4. Lập trình trên máy tính 88 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 3 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: ROBOT CÔNG NGHIỆP Mã mô đun: MĐ19 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí của mô đun: Mô đun được bố trí dạy sau khi học xong các môn học /mô đun kỹ thuật cơ sở, Lập trình PLC, Kỹ thuật cảm biến, Điều khiển khí nén, điện khí nén. - Tính chất: Là mô đun chuyên nghề trong chương trình đào tạo nghề Cơ Điện tử - 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 robot 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,… Hy vọng rằng cuốn giáo trình này đề cập đựơc phần lớn những lĩnh vực mà học viên cần biết để sao cho những mô hình hóa, những phương thức tính toán trở thành đối tượng dễ hiểu, dễ lắp ráp, sửa chữa và đem lại cho học viên những thông tin cần biết. - Đối tượng: Là giáo trình áp dụng cho học sinh trình độ Trung cấp nghề Cơ điện tử. Mục tiêu của mô đun: - Kiến thức: A1.

Trình bày được cấu trúc của robot công nghiệp A2. Mô tả được quá trình hoạt động của các robot dùng trong công nghiệp - Kỹ năng: B1. Lập trình và mô phỏng được các chuyển động của robot. Sử dụng được robot công nghiệp đúng qui trình Kỹ thuật.

Sửa chữa được một số hư hỏng thông thường trên các robot công nghiệp. 4 - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: C1. Rèn luyện tính tỉ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp. Chương trình khung nghề Cơ điện tử.

Thời gian học tập (giờ) Trong đó Mã MH, Số tín MĐ Tên môn họcc, mô đun chỉ (*) Tổng Thực hành/ số Lý thực tập/ thí Kiểm Thuyết nghiệm tra /bài tập I Các môn học chung/đại cương 12 255 94 148 13 MH 01 Chính trị 2 30 15 13 2 MH 02 Pháp luật 1 15 9 5 1 MH 03 Giáo dục thể chất 1 30 4 24 2 MH 04 Giáo dục quốc phòng - An ninh 2 45 21 21 3 MH 05 Tin học 2 45 15 29 1 MH 06 Ngoại ngữ (Anh văn) 4 90 30 56 4 Các môn học, mô đun II 65 1655 460 1104 91 chuyên môn nghề II.1 Các môn học, mô đun cơ sở 10 225 80 128 17 MH 07 An toàn lao động 1,5 30 20 8 2 MH 08 Vẽ Kỹ thuật điện 2 45 15 25 5 MH 09 AUTO CAD 4 90 30 54 6 MĐ 10 Điện cơ bản 2,5 60 15 41 4 Các môn học mô đun II.2 55 1430 380 976 74 chuyên ngành MĐ 11 Lập trình PLC 6,5 150 45 95 10 MĐ 12 Kỹ thuật cảm biến 3 60 30 24 6 MĐ 13 Điện tử công suất 4 90 30 54 6 MĐ 14 Bảo Trì Cơ Khí 4 90 30 54 6 MĐ 15 Điều khiển khí nén, điện khí nén 5,5 120 45 67 8 MĐ 16 Điều khiển thuỷ lực, điện thủy lực 4 90 30 54 6 MĐ 17 Thiết kế mạch điện tử 2 60 20 38 2 5 Lắp đặt, vận hành hệ thống MĐ 18 6,5 150 45 95 10 cơ điện tử MPS MĐ 19 Rô bôt công nghiệp 4 90 30 54 6 MĐ 20 Lắp đặt vận hành và điều khiển 5,5 110 45 57 8 động cơ điện MĐ 21 Mạng truyền thông công nghiệp 2 75 15 56 4 MĐ 22 Nâng cao hiệu quả công việc 1 45 15 28 2 MĐ 23 Thực tập tốt nghiệp 7 300 0 300 0 TỔNG CỘNG 77 1910 554 1252 104 2. Chương trình chi tiết mô đun Thời gian Số Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Thực Kiểm TT số thuyết hành tra* Bài 1: Giới thiệu chung về 1 5 5 0 0 Robot công nghiệp Bài 2: Cấu trúc và phân loại 2 18 5 12 1 robot công nghiệp Bài 3: Các chuyển động cơ bản 3 20 5 12 3 của robot công nghiệp Bài 4: Phương trình động học và 4 động lực học của robot công 10 10 nghiệp Bài 5: Lập trình ứng dụng robot 5 37 5 30 2 trên phần mềm Tổng 90 30 54 6 3. Điều kiện thực hiện môn học: 3. Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 3.

Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ. Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, mô hình thực hành, bộ dụng cụ nghề điện, phần mềm mô phỏng,… 6 3. Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế về các robot công nghiệp trong nhà máy, xí nghiệp công nghiệp. Nội dung và phương pháp đánh giá: 4.

Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp. + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập. Phương pháp: Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau: 4. Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số 04/2022/TT-BLĐTBXH, ngày 30/3/2022 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. - Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Cơ giới như sau: Điểm đánh giá Trọng số + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học 60% 4.

Phương pháp đánh giá Phương pháp Phương pháp Hình thức Chuẩn đầu ra Số Thời đánh giá tổ chức kiểm tra đánh giá cột điểm kiểm tra Thường Viết/ Tự luận/ A1, A2, B1, C1 1 Sau 5 giờ. xuyên Thuyết trình Trắc nghiệm/ 7 Báo cáo Tự luận/ Viết và A2, B1, B2, Sau 23 Định kỳ Trắc nghiệm/ 3 thực hành B3, C1 giờ thực hành Vấn đáp và Kết thúc môn Vấn đáp và thực hành A1, A2, B1, B2, Sau 90 1 học thực hành trên mô B3, C1 giờ hình 4. Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc mô đun được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân.