Giáo trình mô đun Robot công nghiệp nghề Điện tử công nghiệp Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ 2021

Khám phá giáo trình robot công nghiệp, cung cấp kiến thức và kỹ năng cần thiết cho việc thiết kế, lập trình và ứng dụng robot trong sản xuất.

• Trường học: Cao đẳng nghề Cần Thơ
• Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp
• Đề tài: Giáo trình robot công nghiệp
• Loại tài liệu: sách giáo trình
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Cần Thơ

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 (IR: Industrial Robot)
• 1.2. Các khái niệm và định nghĩa về robot công nghiệp
• 1.2.1. Định nghĩa robot công nghiệp
• 1.2.2. Bậc tự do của robot (DOF: Degreees of Freedom)
• 1.3. Phân loại robot công nghiệp
• 1.4. Ứng dụng của Robot công nghiệp
• 2. BÀI 2: CẤU TRÚC CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP
• 2.1. Sơ đồ khối cấu trúc Robot
• 2.2. Cấu trúc tay máy
• 2.3. Bậc tự do của tay máy
• 2.3.1. Tay máy toạ độ vuông góc
• 2.3.2. Tay máy toạ độ trụ
• 2.3.3. Tay máy toạ độ cầu
• 2.3.4. Tay máy toàn khớp bản lề và SCARA
• 2.4. Các chế độ hoạt động của tay máy và robot công nghiệp
• 2.5. Hệ thống truyền dẫn động
• 2.5.1. Hệ truyền động điều khiển bằng điện
• 2.5.2. Hệ truyền động điều khiển bằng thuỷ lực
• 2.5.3. Hệ truyền động khí nén
• 2.6. Hệ thống điều khiển
• 2.7. Tay gắp Robot
• 3. BÀI 3: MÔ HÌNH ROBOT LẮP RÁP BÓNG ĐÈN
• 3.1. Tổng quan về mô hình lắp ráp bóng đèn
• 3.2. Chức năng của các cụm thiết bị
• 3.2.1. Mô hình trạm robot cấp đế
• 3.2.2. Mô hình trạm robot cấp mạch
• 3.2.3. Mô hình trạm robot cấp vít
• 3.2.4. Mô hình trạm robot cấp nắp
• 3.3. Mô hình trạm robot phân loại sản phẩm
• 3.4. Mô hình trạm bàn xoay trung tâm
• 3.5. Vận hành và an toàn lao động
• 3.5.1. Điều kiện an toàn
• 3.5.2. Hướng dẫn vận hành thiết bị ở chế độ tay
• 4. BÀI 4: ROBOT UR3, ABB
• 4.1. Các lệnh lập trình cơ bản dành cho RB UR3
• 4.1.1. Các lệnh di chuyển
• 4.1.8. Thiết lập chương trình robot
• 4.2. Tập lệnh cho RB ABB IRB120
• 4.3. Thực hành Robot IRB120
• 4.4. Thực hành Robot UR3
• 5. BÀI 5: BÀN XOAY TRUNG TÂM
• 5.1. Chu trình làm việc của hệ thống lắp ráp bóng đèn
• 5.2. Cài đặt kết nối AC servo delta với driver và PLC 1500
• 5.3. Vận hành bàn xoay trung tâm
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình robot công nghiệp Khám phá và ứng dụng

Giáo trình robot công nghiệp là tài liệu quan trọng trong việc đào tạo nghề điện tử công nghiệp. Nó cung cấp kiến thức cơ bản về cấu trúc, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của robot trong sản xuất. Nội dung giáo trình được biên soạn đơn giản, dễ hiểu, giúp người học nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết. Mô đun này không chỉ giúp sinh viên hiểu rõ về robot mà còn trang bị cho họ khả năng ứng dụng trong thực tế.

1.1. Lịch sử phát triển của robot công nghiệp Từ khái niệm đến thực tiễn

Robot công nghiệp đã trải qua một quá trình phát triển dài từ những năm 1920. Khái niệm robot xuất phát từ vở kịch của Karel Capek, và từ đó, nhiều công ty đã nghiên cứu và phát triển các loại robot khác nhau. Đặc biệt, robot Unimate được sử dụng đầu tiên trong ngành công nghiệp ô tô vào năm 1961.

1.2. Định nghĩa và phân loại robot công nghiệp Những điều cần biết

Robot công nghiệp được định nghĩa là một cơ cấu tự động có thể lập trình để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau. Phân loại robot dựa trên cấu trúc, ứng dụng và hệ thống truyền động, giúp người học hiểu rõ hơn về các loại robot hiện có.

II. Thách thức trong việc áp dụng robot công nghiệp Những vấn đề cần giải quyết

Mặc dù robot công nghiệp mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc áp dụng chúng cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như chi phí đầu tư cao, yêu cầu kỹ thuật phức tạp và sự thiếu hụt nhân lực có kỹ năng là những rào cản lớn. Để vượt qua những thách thức này, cần có sự đầu tư vào đào tạo và phát triển công nghệ.

2.1. Chi phí đầu tư và bảo trì robot Những yếu tố cần cân nhắc

Chi phí đầu tư cho robot công nghiệp thường rất cao, bao gồm cả chi phí mua sắm và bảo trì. Do đó, các doanh nghiệp cần tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo rằng lợi ích thu được từ việc sử dụng robot vượt xa chi phí bỏ ra.

2.2. Thiếu hụt nhân lực có kỹ năng Giải pháp nào cho tương lai

Sự thiếu hụt nhân lực có kỹ năng trong lĩnh vực robot công nghiệp là một thách thức lớn. Để giải quyết vấn đề này, các cơ sở đào tạo cần cập nhật chương trình giảng dạy và tăng cường hợp tác với doanh nghiệp để đảm bảo sinh viên có đủ kỹ năng cần thiết.

III. Phương pháp giảng dạy hiệu quả trong giáo trình robot công nghiệp

Để giảng dạy hiệu quả về robot công nghiệp, cần áp dụng các phương pháp học tập tích cực. Việc kết hợp lý thuyết với thực hành sẽ giúp sinh viên nắm vững kiến thức và kỹ năng. Các bài tập thực hành, thí nghiệm và dự án nhóm là những phương pháp hữu ích trong quá trình học tập.

3.1. Kết hợp lý thuyết và thực hành Tạo nền tảng vững chắc

Việc kết hợp lý thuyết và thực hành trong giáo trình giúp sinh viên hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của robot. Các bài thực hành sẽ giúp sinh viên áp dụng kiến thức vào thực tế, từ đó nâng cao khả năng giải quyết vấn đề.

3.2. Sử dụng công nghệ trong giảng dạy Tăng cường trải nghiệm học tập

Công nghệ hiện đại như mô phỏng 3D và phần mềm lập trình robot có thể được sử dụng để tăng cường trải nghiệm học tập. Những công cụ này giúp sinh viên hình dung rõ hơn về cấu trúc và hoạt động của robot.

IV. Ứng dụng thực tiễn của robot công nghiệp Từ lý thuyết đến thực tế

Robot công nghiệp đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sản xuất, y tế và quốc phòng. Việc sử dụng robot không chỉ giúp tăng năng suất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm. Các doanh nghiệp cần nắm bắt xu hướng này để không bị tụt lại phía sau.

4.1. Robot trong sản xuất Tăng năng suất và giảm chi phí

Robot công nghiệp giúp tự động hóa quy trình sản xuất, từ đó tăng năng suất và giảm chi phí lao động. Nhiều doanh nghiệp đã áp dụng robot để cải thiện hiệu quả sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

4.2. Ứng dụng robot trong y tế Cải thiện chất lượng dịch vụ

Robot cũng được ứng dụng trong lĩnh vực y tế, từ phẫu thuật đến chăm sóc bệnh nhân. Việc sử dụng robot giúp nâng cao chất lượng dịch vụ y tế và giảm thiểu rủi ro cho bệnh nhân.

V. Kết luận và tương lai của giáo trình robot công nghiệp Hướng đi mới

Giáo trình robot công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc đào tạo nhân lực cho ngành công nghiệp 4.0. Tương lai của giáo trình này sẽ tiếp tục phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường. Cần có sự đầu tư và cải tiến liên tục để đảm bảo rằng nội dung giáo trình luôn cập nhật và phù hợp.

5.1. Đầu tư vào giáo dục Chìa khóa cho sự phát triển bền vững

Đầu tư vào giáo dục và đào tạo là yếu tố quyết định cho sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp robot. Các cơ sở đào tạo cần cập nhật chương trình giảng dạy để đáp ứng nhu cầu thực tế.

5.2. Xu hướng công nghệ mới Định hình tương lai robot công nghiệp

Xu hướng công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và học máy sẽ định hình tương lai của robot công nghiệp. Việc tích hợp những công nghệ này vào giáo trình sẽ giúp sinh viên nắm bắt kịp thời các xu hướng mới.

Nội dung chính

Phân Tích Giáo Trình Mô Đun: Robot Công Nghiệp (Mã Mô Đun: MĐ31)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình "Robot Công Nghiệp" (mã mô đun: MĐ31) là tài liệu đào tạo chuyên môn bắt buộc thuộc chương trình khung đào tạo nghề Điện tử công nghiệp trình độ cao đẳng, được Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ xây dựng và ban hành vào năm 2021. Mô đun được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở và các mô đun chuyên ngành tiên quyết.

Thời lượng toàn bộ mô đun được thiết kế trong 75 giờ, trong đó phân bổ gồm: 15 giờ lý thuyết, 57 giờ thực hành/thí nghiệm/thảo luận và 3 giờ kiểm tra định kỳ.

+-------------------------------------------------------------------------+
|                CƠ CẤU THỜI LƯỢNG MÔ ĐUN MĐ31 (75 GIỜ)                  |
+------------------------------------+-----------+----------+-------------+
| Tên bài học                        | Tổng (h)  | LT (h)   | TH/BT (h)   |
+------------------------------------+-----------+----------+-------------+
| Bài 1: Giới thiệu chung về Robot   |    4      |    2     |      2      |
| Bài 2: Cấu trúc Robot công nghiệp  |    8      |    2     |      6      |
| Bài 3: Mô hình Robot lắp ráp đèn   |   16      |    4     |     11 (1 KT)|
| Bài 4: Robot UR3, ABB              |   24      |    4     |     19 (1 KT)|
| Bài 5: Bàn xoay trung tâm          |   23      |    3     |     19 (1 KT)|
+------------------------------------+-----------+----------+-------------+
| TỔNG CỘNG                          |   75      |   15     |  57 (3 KT)  |
+------------------------------------+-----------+----------+-------------+

Về mục tiêu đào tạo, giáo trình trang bị cho sinh viên:

• Về kiến thức: Hệ thống hóa các nguyên lý cơ bản về cấu tạo, động học, động lực học, các phương pháp dẫn động, điều khiển và nguyên tắc vận hành an toàn robot công nghiệp.
• Về kỹ năng: Khả năng phân tích hệ thống truyền động, lập trình thao tác trên các dòng robot thực tế, kết nối thiết bị ngoại vi và vận hành dây chuyền tự động hóa.
• Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tác phong công nghiệp, kỹ năng làm việc độc lập và phối hợp nhóm, tuân thủ nghiêm ngặt quy trình an toàn lao động.

Cách tiếp cận của giáo trình đi từ nền tảng lý thuyết cơ học - điều khiển đến việc ứng dụng trực tiếp trên hệ thống dây chuyền lắp ráp bóng đèn tự động, kết hợp giữa hai mẫu robot công nghiệp phổ biến là Universal Robots UR3 và ABB IRB120.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình được cấu trúc thành 5 bài học tuần tự:

[Bài 1: Tổng quan & Phân loại]
[Bài 2: Cấu trúc phần cứng & Truyền động]
[Bài 3: Hệ thống dây chuyền tích hợp (Lắp ráp bóng đèn)]
[Bài 4: Lập trình Robot UR3 & ABB IRB120]
[Bài 5: Tích hợp Bàn xoay trung tâm, AC Servo Delta & PLC S7-1500]

• Bài 1: Giới thiệu chung về robot công nghiệp (MĐ31-01 - 4 giờ):
  • Trình bày lịch sử phát triển robot từ thuật ngữ "Robota" (Karel Čapek, 1921), cơ cấu điều khiển từ xa (Teleoperators), máy công cụ điều khiển số (NC), robot Versatran (AMF), Unimate-1990 đến các mẫu robot hiện đại (Stanford 1967, Cincinnati T3 1974, PUMA, Asimo).
  • Trình bày các định nghĩa tiêu chuẩn theo AFNOR (Pháp), RIA (Mỹ) và GOST 25686-85 (Nga).
  • Phân tích bậc tự do (Degrees of Freedom - DOF) của cơ hệ hở ($n$ khâu động, khớp loại 5), quy tắc bàn tay phải xác định hệ tọa độ chuẩn ($O_0$) và hệ tọa độ suy rộng ($O_n$), trường công tác (Workspace).
  • Phân loại robot theo kết cấu hình học: Tọa độ Đề-các ($T.T.T$), tọa độ trụ ($R.T.T$), tọa độ cầu ($R.R.T$), tọa độ góc ($R.R.R$) và robot SCARA ($R.R.T$).
• Bài 2: Cấu trúc của Robot công nghiệp (MĐ31-02 - 8 giờ):
  • Sơ đồ khối chức năng: Tay máy (Manipulator), hệ thống chấp hành, hệ thống cảm biến (sensor trong/ngoài, cảm biến gia tốc MEMS ADXL345, cảm biến góc nghiêng SW520), hệ thống điều khiển (PC-based, PLC, vi xử lý 8/16/32-bit như Intel 8086, vi điều khiển AVR), khâu tác động cuối (End-Effector) và giao diện điều khiển.
  • Phân tích chi tiết tay máy 6 bậc tự do gồm 3 bậc định vị không gian và 3 bậc định hướng cổ tay (Roll $\rho$, Pitch $\delta$, Yaw $\varepsilon$).
  • Nguyên lý các hệ thống truyền dẫn động: Điện (động cơ DC kích từ độc lập, song song, nối tiếp, hỗn hợp; động cơ AC 1 pha, 3 pha), Thủy lực (hệ thống thể tích, xi lanh, bơm thủy lực) và Khí nén (chuyển động thẳng, chuyển động quay).
  • Cơ cấu tay gắp: Dạng 2 ngón kẹp cơ học, kiểu kẹp ma sát, kiểu lồng chứa và các dạng bàn tay nhiều ngón (Shadow Hand, Robonaut, Delft).
  • Hai chế độ hoạt động cơ bản: Chế độ huấn luyện (Teaching mode/Lead-by-nose) và Chế độ tự động (Auto mode).
• Bài 3: Mô hình Robot lắp ráp bóng đèn (MĐ31-03 - 16 giờ):
  • Khảo sát cấu trúc dây chuyền khép kín kết hợp trạm bàn xoay 12 vị trí (8 vị trí công tác) với các trạm chức năng: Trạm cấp đui đèn (Robot UR3), trạm cấp mạch LED (Robot UR3), trạm cấp vít (Robot ABB IRB120 kèm súng bắn vít tự động), trạm cấp nắp (Robot UR3), trạm phân loại sản phẩm (Robot ABB IRB120, máng trượt sản phẩm lỗi, pallet thành phẩm) và trạm bàn điều khiển trung tâm.
  • Quy trình vận hành an toàn: Nguồn điện 180–230VAC/50Hz, nhiệt độ 16–30°C, bảo vệ ngắn mạch và chống dòng rò. Hướng dẫn thao tác chế độ bằng tay (Manual) qua công tắc chuyển mạch và các switch điều khiển (7S1 đến 7S6).
• Bài 4: Robot UR3, ABB (MĐ31-04 - 24 giờ):
  • Lập trình robot cộng tác Universal Robots UR3: Cấu trúc lệnh di chuyển, thiết lập chương trình, sử dụng tay dạy (Teach Pendant), thao tác tab Move, tab I/O và nút nhả phanh cơ học.
  • Lập trình robot ABB IRB120: Giao diện Jogging, lựa chọn đơn vị cơ khí (Mechanical unit ROB1), chọn chế độ chuyển động (Motion mode: Linear, Reorient, Axis 1-3, Axis 4-6), thiết lập hệ tọa độ (Coordinate system), điểm tâm công cụ (Tool Center Point - TCP), đối tượng làm việc (Work Object - wobj) và tải trọng (Payload).
• Bài 5: Bàn xoay trung tâm (MĐ31-05 - 23 giờ):
  • Phân tích chu trình đồng bộ toàn hệ thống lắp ráp đèn.
  • Quy trình cài đặt, đấu nối và truyền thông điều khiển động cơ AC Servo Delta cùng bộ điều khiển truyền động (Driver) kết nối với PLC Siemens S7-1500.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng khối kiến thức nền tảng bao gồm:

1. Lý thuyết cơ học và động học tay máy: Nguyên lý chuỗi động hở, phân tích chuyển động tịnh tiến ($P/T$) và chuyển động quay ($R$), tính toán số bậc tự do theo cấu trúc khớp loại 5.
2. Lý thuyết điều khiển và truyền động tự động: Nguyên lý biến đổi năng lượng điện cơ, cơ sở thủy khí công nghiệp, tích hợp cảm biến đo lường và xử lý tín hiệu tương tự sang số (ADC).
3. Tự động hóa tích hợp: Cơ chế điều khiển logic khả trình, kết nối truyền thông công nghiệp giữa PLC, Servo Driver và bộ điều khiển Robot.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật: Cài đặt thông số biến tần/servo driver, lập trình điều khiển chuyển động Robot UR3 và ABB IRB120, cấu hình I/O trên PLC S7-1500.
• Kỹ năng phân tích: Đọc hiểu sơ đồ khối hệ thống tự động, chuẩn đoán lỗi cơ khí/khí nén/cảm biến trong quá trình vận hành dây chuyền.
• Kỹ năng thực hành: Thao tác tay dạy (Teach Pendant/Jogging), thiết lập điểm làm việc TCP, cân chỉnh đồ gá (Jig), bảo dưỡng hệ thống truyền động và cơ cấu chấp hành.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được biên soạn phục vụ cho phương pháp đào tạo tích hợp (Theory-to-Practice Integration), trong đó nội dung lý thuyết phục vụ trực tiếp cho các bài thực hành trên dây chuyền thiết bị:

                  PHƯƠNG PHÁP ĐÀO TẠO TÍCH HỢP

• Tổ chức thực hành theo nhóm: Lớp học được chia thành các nhóm nhỏ từ 3 đến 5 sinh viên nhằm thảo luận các chủ đề kỹ thuật (nhận diện bậc tự do, phân tích ưu nhược điểm truyền động thủy lực/khí nén) và phối hợp thực hiện quy trình vận hành trạm.
• Phương pháp giảng dạy từng bước (Step-by-step):
  • Bước 1: Khảo sát và vận hành bằng tay (Manual mode) từng cụm cơ cấu khí nén, bàn xoay thông qua hệ thống nút ấn/switch trên panel điều khiển.
  • Bước 2: Huấn luyện điểm và lập trình đơn lẻ từng cánh tay robot (UR3 và ABB IRB120) bằng tay dạy.
  • Bước 3: Tích hợp điều khiển liên động toàn hệ thống thông qua PLC Siemens S7-1500 và camera kiểm tra chất lượng.
• Phương pháp đánh giá kết quả:
  • Kiểm tra lý thuyết: Đánh giá kiến thức cấu trúc, phân loại, các tiêu chuẩn robot thông qua hình thức viết, trắc nghiệm và vấn đáp.
  • Đánh giá kỹ năng thực hành: Đánh giá trực tiếp kỹ năng thiết lập điểm chạy, lập trình quỹ đạo, khả năng khắc phục sự cố và tuân thủ các quy định an toàn lao động trong xưởng thực hành.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

1. Tính thực tiễn cao: Toàn bộ nội dung thực hành được xây dựng trên dây chuyền lắp ráp bóng đèn tự động hoàn chỉnh, phản ánh đúng chu trình sản xuất công nghiệp thực tế gồm: cấp phôi, kiểm tra quang học bằng camera, lắp ráp mạch điện tử, bắn vít tự động, kiểm tra chiếu sáng, ép nắp và phân loại sản phẩm.
2. Tiếp cận thiết bị công nghiệp tiêu chuẩn: Giáo trình tích hợp hướng dẫn chi tiết trên hai dòng robot phổ biến:
   • Universal Robots UR3: Đại diện cho dòng robot cộng tác (Cobot), hỗ trợ lập trình kéo thả trực quan và dẫn hướng trực tiếp (Lead-by-nose).
   • ABB IRB120: Đại diện cho dòng robot công nghiệp 6 bậc tự do truyền thống với bộ điều khiển công nghiệp và hệ thống lập trình tọa độ chính xác cao.
3. Tích hợp công nghệ đa ngành: Mô đun kết hợp nhiều mảng kỹ thuật cốt lõi trong thời đại tự động hóa:
   • Xử lý ảnh công nghiệp (Machine Vision / Camera check tại vị trí 2 của bàn xoay).
   • Hệ thống điều khiển vị trí chính xác dùng AC Servo Delta và Driver.
   • Bộ điều khiển lập trình logic PLC Siemens S7-1500.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên trình độ Cao đẳng: Dành riêng cho sinh viên chuyên ngành Điện tử công nghiệp, Tự động hóa công nghiệp hoặc Cơ điện tử trong giai đoạn học chuyên môn nghề bắt buộc.
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các mô đun kỹ thuật cơ sở và các mô đun chuyên ngành trước đó:
  • PLC cơ bản và PLC nâng cao (để hiểu cơ chế lập trình điều khiển liên động).
  • Kỹ thuật cảm biến (để nắm vững nguyên lý hoạt động của các sensor quang, cảm biến góc nghiêng, cảm biến gia tốc).
  • Điều khiển điện khí nén và Điều khiển thủy lực (để phân tích các cơ cấu chấp hành trên trạm).
• Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm đề cương bài giảng lý thuyết và giáo án hướng dẫn thực hành xưởng tại các phòng thực hành tự động hóa và robot.
• Kỹ thuật viên tại doanh nghiệp: Tài liệu tham khảo hữu ích cho kỹ thuật viên bảo trì dây chuyền, người vận hành hệ thống robot UR3 và ABB IRB120 trong các nhà máy sản xuất.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?

Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho sinh viên hệ Cao đẳng nghề ngành Điện tử công nghiệp. Ngoài ra, tài liệu phù hợp cho sinh viên các ngành Cơ điện tử, Tự động hóa và kỹ thuật viên vận hành thiết bị tại các nhà máy sản xuất có sử dụng cánh tay robot công nghiệp.

2. Cần trang bị kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?

Người học bắt buộc phải hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở và các mô đun: PLC cơ bản, PLC nâng cao, Kỹ thuật cảm biến, Hệ thống điều khiển điện khí nén và Điều khiển thủy lực để có thể tiếp thu và thực hành đồng bộ các bài học trong giáo trình.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu lý thuyết robot thuần túy là gì?

Khác với các tài liệu thuần túy về mô hình toán học giải tích, giáo trình MĐ31 tập trung vào kỹ năng ứng dụng và vận hành thực tế. Thời lượng thực hành chiếm hơn 76% (57/75 giờ) trên hệ thống dây chuyền lắp ráp bóng đèn thực tế, kết hợp việc lập trình trên hai loại robot cụ thể là UR3 và ABB IRB120 cùng hệ điều khiển PLC S7-1500.

4. Làm sao để học tập và thực hành mô đun này đạt hiệu quả cao?

Người học cần nắm vững sơ đồ khối và chức năng các van điện khí nén, công tắc điều khiển ở chế độ Manual trước khi chuyển sang chế độ tự động. Trong quá trình học, cần chủ động kết hợp giữa việc nghiên cứu tập lệnh di chuyển trên tay dạy (Teach Pendant) với việc trực tiếp thiết lập điểm chạy và tối ưu hóa quỹ đạo chuyển động của robot trên trạm thực hành.

5. Giáo trình có các nội dung hướng dẫn phần cứng và phần mềm cụ thể nào?

Giáo trình hướng dẫn cấu hình phần cứng và lập trình trên các thiết bị:

• Phần mềm/Giao diện tay dạy Robot UR3 (tab Move, tab I/O) và ABB IRB120 (chức năng Jogging, Motion mode, TCP, Wobj).
• Đấu nối và cài đặt thông số driver điều khiển động cơ AC Servo Delta.
• Kết nối I/O và điều khiển liên động qua PLC Siemens S7-1500.

---

Kết luận

Giáo trình "Robot Công Nghiệp (Mã mô đun: MĐ31)" của Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ là tài liệu đào tạo nghề mang tính thực tiễn cao, phản ánh đúng yêu cầu kỹ thuật của dây chuyền sản xuất tự động hiện đại. Với lộ trình đào tạo 75 giờ đi từ cấu trúc cơ bản, hệ thống truyền động đến việc trực tiếp lập trình điều khiển các robot công nghiệp (UR3, ABB IRB120) và tích hợp hệ thống PLC S7-1500 - AC Servo, giáo trình cung cấp nền tảng vững chắc để người học hình thành kỹ năng nghề nghiệp, đáp ứng trực tiếp nhu cầu vận hành và bảo trì hệ thống tự động hóa trong công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 Mô đun Robot công nghiệp là một trong những mô đun chuyên môn của nghề điện tử công nghiệp được biên soạn dựa theo chương trình khung đã xây dựng và ban hành năm 2021 của trường Cao đẳng nghề Cần Thơ dành cho nghề điện tử công nghiệp trình độ cao đẳng. Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình đã được xây dựng ở mức độ đơn giản và dễ hiểu, trong mỗi bài học đều có thí dụ và bài tập tương ứng để áp dụng và làm sáng tỏ phần lý thuyết.

Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã dựa trên kinh nghiệm thực tế giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp, tham khảo các giáo trình hiện có và cập nhật những kiến thức mới có liên quan để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế. Nội dung giáo trình được biên soạn với lượng thời gian đào tạo 75 giờ gồm có: Bài 01 MĐ31-01: Tổng quan về Robot Bài 02 MĐ31-02: Cấu trúc của Robot công nghiệp Bài 03 MĐ31-03: Mô hình Robot lắp ráp bóng đèn Bài 04 MĐ31-04: Robot UR3, ABB Bài 05 MĐ31-05: Bàn xoay trung tâm. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quí thầy, cô, để nhóm biên soạn sẽ điều chỉnh hoàn thiện hơn.

Cần Thơ, ngày tháng năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên 2 MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN. 1 LỜI GIỚI THIỆU. 3 BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP. Sơ lược quá trình phát triển của robot công nghiệp (IR: Industrial Robot).

Các khái niệm và định nghĩa về robot công nghiệp .1 Định nghĩa robot công nghiệp .2 Bậc tự do của robot (DOF: Degreees of Freedom):. Phân loại robot công nghiệp. Ứng dụng của Robot công nghiệp. 14 BÀI 2: CẤU TRÚC CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP.

Sơ đồ khối cấu trúc Robot. Cấu trúc tay máy. Bậc tự do của tay máy .2 Tay máy toạ độ vuông góc .3 Tay máy toạ độ trụ .4 Tay máy toạ độ cầu .5 Tay máy toàn khớp bản lề và SCARA .7 Các chế độ hoạt động của tay máy và robot công nghiệp. Hệ thống truyền dẫn động .1 Hệ truyền động điều khiển bằng điện .2 Hệ truyền động điều khiển bằng thủy lực .3 Hệ truyền động khí nén.

30 4 Hệ thống điều khiển .Tay gắp Robot. 33 BÀI 3: MÔ HÌNH ROBOT LẮP RÁP BÓNG ĐÈN. Tổng quan về mô hình lắp ráp bóng đèn. Chức năng của các cụm thiết bị .1 Mô hình trạm robot cấp đế.

Mô hình trạm robot cấp mạch. Mô hình trạm robot cấp vít. Mô hình trạm robot cấp nắp. Mô hình trạm robot phân loại sản phẩm.

Mô hình trạm robot phân loại sản phẩm. Mô hình trạm bàn xoay trung tâm. Vận hành và an toàn lao động.1 Điều kiện an toàn .2 Hướng dẫn vận hành thiết bị ở chế độ tay. 51 BÀI 4: ROBOT UR3, ABB.

Các lệnh lập trình cơ bản dành cho RB UR3 .1 Các lệnh di chuyển .8 Thiết lập chương trình robot. Tập lệnh cho RB ABB IRB120. Thực hành Robot IRB120. Thực hành Robot UR3.

69 BÀI 5: BÀN XOAY TRUNG TÂM. Chu trình làm việc của hệ thống lắp ráp bóng đèn. Cài đặt kết nối AC servo delta với driver và PLC 1500. Vận hành bàn xoay trung tâm.

83 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 94 4 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: ROBOT CÔNG NGHIỆP Mã mô đun: MĐ31 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Mô đun được bố trí học sau các môn học, mô đun kỹ thuật cơ sở và các mô đun chuyên môn nghề PLC cơ bản, PLC nâng cao, kỹ thuật cảm biến, điều khiển điện khí nén, điều khiển thủy lực… - Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc - Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Là mô đun chuyên môn nghề tổng hợp các ứng dụng của PLC, kỹ thuật cảm biến, điều khiển điện khí nén, điều khiển thủy lực để tạo một hệ thống tự động điều khiển như robot công nghiệp. Mục tiêu của mô đun: - Kiến thức: Mô tả được những nguyên lý cơ bản về cấu tạo, động học, động lực học và các phương pháp điều khiển Robot và các nguyên tắc vận hành Robot Công nghiệp; - Kỹ năng: + Phân tích được các nguyên tắc dẫn động và các phương pháp điều khiển thường gặp trong Robot công nghiệp; + Ứng dụng Robot công nghiệp vào những lĩnh vực cụ thể 1 cách phù hợp; - Năng lực tự chủ và trách nhiệm + Tổ chức nơi làm việc gọn gàng, ngăn nắp và đúng các biện pháp an toàn; + Có tư thế tác phong công nghiệp, ý thức tổ chức kỷ luật, khả năng làm việc độc lập cũng như khả năng phối hợp làm việc nhóm trong quá trình học tập và sản xuất. Nội dung của mô đun: Thời gian (giờ) Thực hành, thí STT Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Kiểm nghiệm, số thuyết tra thảo luận, bài tập Bài 1: Giới thiệu chung về robot 1 4 2 2 công nghiệp 1.

Sơ lược quá trình phát triển của 0.5 robot công nghiệp 2. Các khái niệm và định nghĩa về 0.5 robot công nghiệp 2.1 Định nghĩa robot công nghiệp 2.2 Bậc tự do của robot 3. Phân loại robot công nghiệp 0. Ứng dụng của Robot công nghiệp 0.

Thực hành 2 2 Bài 2: Cấu trúc của Robot công 2 8 2 6 nghiệp 5 Thời gian (giờ) Thực hành, thí STT Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Kiểm nghiệm, số thuyết tra thảo luận, bài tập 1. Sơ đồ khối cấu trúc Robot 0. Cấu trúc tay máy 0. Bậc tự do của tay máy 2.2 Tay máy toạ độ vuông góc 2.3 Tay máy toạ độ trụ 2.4 Tay máy toạ độ cầu 2.5 Tay máy toàn khớp bản lề và SCARA 2.7 Các chế độ hoạt động của tay máy và robot công nghiệp 3.

Hệ thống truyền dẫn động 0.1 Hệ truyền động điều khiển bằng điện 3.2 Hệ truyền động điều khiển bằng thủy lực 3.3 Hệ truyền động khí nén 4 Hệ thống điều khiển 0.Tay gắp Robot 0. Thực hành 6 6 Bài 3: Mô hình Robot lắp ráp bóng 3 16 4 11 1 đèn 1. Tổng quan về mô hình lắp ráp 0. Chức năng của các cụm thiết bị 2 2 2.1 Mô hình trạm robot cấp đế 2.

Mô hình trạm robot cấp mạch 2. Mô hình trạm robot cấp vít 2. Mô hình trạm robot cấp nắp 6 Thời gian (giờ) Thực hành, thí STT Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Kiểm nghiệm, số thuyết tra thảo luận, bài tập 2. Mô hình trạm robot phân loại sản phẩm 2.

Mô hình trạm robot phân loại sản phẩm 2. Mô hình trạm bàn xoay trung tâm 3. Vận hành và an toàn lao động 1.1 Điều kiện an toàn 3.2 Hướng dẫn vận hành thiết bị ở chế độ tay 4. Thực hành 11 11 Kiểm tra 1 1 4 Bài 4: Robot UR3, ABB 24 4 19 1 1.Các lệnh lập trình cơ bản dành cho 2 2 RB UR3 1.1 Các lệnh di chuyển 1.8 Thiết lập chương trình robot 2.Tập lệnh cho RB ABB IRB120 2 2 3.2 Robot UR3 Kiểm tra 1 1 7 Thời gian (giờ) Thực hành, thí STT Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Kiểm nghiệm, số thuyết tra thảo luận, bài tập 5 Bài 5: Bàn xoay trung tâm 23 3 19 1 1.

Chu trình làm việc của hệ thống 1 1 lắp ráp bóng đèn 2.Cài đặt kết nối AC servo delta với driver và PLC 1500 4.Vận hành bàn xoay trung tâm 1 1 5.Thực hành 19 19 Kiểm tra 1 1 Tổng cộng 75 15 57 3 8 BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP Mã bài: MĐ31 – 01 Giới thiệu: Theo quá trình phát triển của xã hội, nhu cầu nâng cao sản xuất và chất lượng sản phẩm ngày càng đòi hỏi ứng dụng rộng rãi các phương tiện tự động hóa sản xuất. Xu hướng tạo ra những dây chuyền và thiết bị tự động có tính linh hoạt cao đã hình thành và phát triển mạnh mẽ. Vì thế ngày càng tăng nhanh nhu cầu ứng dụng người máy để tạo ra các hệ sản xuất tự động linh hoạt. 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 đúng định nghĩa liên quan đến Robot; - Trình bày đúng các cách phân loại Robot; - Trình bày được các ứng dụng điển hình của Robot; - Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập Nội dung chính: 1.

Sơ lược quá trình phát triển của robot công nghiệp (IR:Industrial Robot) 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 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.