I. Tổng quan về robot công nghiệp
Robot công nghiệp là một phần quan trọng trong nền công nghiệp hiện đại. Robot công nghiệp được định nghĩa là các máy móc có khả năng thực hiện công việc tự động dưới sự điều khiển của máy tính. Chúng có thể được lập trình để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau, từ vận chuyển nguyên vật liệu đến lắp ráp sản phẩm. Công nghệ robot đã phát triển mạnh mẽ từ những năm 1920 và hiện nay, robot công nghiệp 4.0 đang trở thành xu hướng chủ đạo trong sản xuất. Việc áp dụng robot tự động giúp tăng năng suất và giảm chi phí lao động. Theo TS Hoàng Việt Hồng, việc ứng dụng robot trong sản xuất không chỉ giúp nâng cao hiệu quả mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm.
1.1. Khái niệm về robot
Robot là một loại máy có khả năng thực hiện công việc một cách tự động. Chúng được điều khiển bởi các chương trình máy tính hoặc vi mạch điện tử. Hệ thống điều khiển của robot cho phép chúng thực hiện các nhiệm vụ phức tạp trong môi trường công nghiệp. Cảm biến trong robot giúp nhận biết và phản hồi với môi trường xung quanh, từ đó nâng cao khả năng tự động hóa. Việc sử dụng robot công nghiệp không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu sai sót trong quá trình sản xuất.
1.2. Lịch sử phát triển của robot
Lịch sử phát triển của robot công nghiệp bắt đầu từ những năm 1920 với thuật ngữ 'robot' được sử dụng lần đầu tiên. Từ đó, nhiều công ty đã nghiên cứu và phát triển các loại robot khác nhau. Đến những năm 1990, số lượng robot công nghiệp đã gia tăng đáng kể, với nhiều tính năng vượt trội. Hiện nay, trên thế giới có hàng trăm công ty sản xuất robot công nghiệp, trong đó Mỹ và Nhật Bản chiếm ưu thế lớn. Tại Việt Nam, nghiên cứu và phát triển robot công nghiệp cũng đã có những bước tiến đáng kể trong 25 năm qua.
II. Phân tích thông số kỹ thuật của robot
Phân tích thông số kỹ thuật của robot công nghiệp là rất quan trọng để hiểu rõ về khả năng hoạt động của chúng. Các thông số này bao gồm kết cấu, nguyên lý hoạt động và các mô đun thiết kế. Cấu trúc cơ bản của robot thường bao gồm tay máy, nguồn cung cấp, bộ điều khiển và hệ thống cảm biến. Mỗi thành phần này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả của robot. Việc lựa chọn động cơ điều khiển và bộ truyền động cũng cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo rằng robot có thể thực hiện các nhiệm vụ một cách chính xác và hiệu quả.
2.1. Kết cấu của robot
Kết cấu của robot công nghiệp thường bao gồm nhiều khâu và khớp. Mỗi khâu có thể thực hiện các chuyển động độc lập, tạo ra sự linh hoạt cho robot. Số bậc tự do của robot là yếu tố quyết định khả năng hoạt động của nó. Thông thường, robot có từ 6 bậc tự do trở lên để có thể thực hiện các nhiệm vụ phức tạp. Hệ tọa độ của robot cũng rất quan trọng, giúp xác định vị trí và hướng di chuyển của robot trong không gian. Hệ thống cảm biến giúp robot nhận biết môi trường xung quanh và điều chỉnh hành động của mình cho phù hợp.
2.2. Nguyên lý hoạt động của robot
Nguyên lý hoạt động của robot công nghiệp dựa trên việc truyền động quay cho các khớp. Các khớp này được điều khiển bởi các tín hiệu từ bộ điều khiển. Việc phối hợp các chuyển động của các khớp giúp robot có thể di chuyển đến vị trí mong muốn. Các ma trận biến đổi Denavit-Hartenberg được sử dụng để mô tả mối quan hệ giữa các khâu và khớp, từ đó xác định vị trí của điểm tác động cuối. Nguyên lý này cho phép robot thực hiện các nhiệm vụ một cách chính xác và hiệu quả.
III. Giới thiệu một số hệ dẫn động hay dùng trong robot công nghiệp
Hệ dẫn động là một phần quan trọng trong thiết kế robot công nghiệp. Có nhiều loại hộp giảm tốc được sử dụng, tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật và mục đích ứng dụng. Hộp giảm tốc bánh răng trụ là loại phổ biến nhất, mặc dù hiệu suất truyền không cao. Hộp giảm tốc bánh răng hành tinh có độ chính xác cao và hiệu suất tốt, thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao. Bộ truyền bánh răng song song cũng được ưa chuộng nhờ vào khả năng truyền momen xoắn lớn và độ chính xác cao. Việc lựa chọn hệ dẫn động phù hợp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ bền của robot.
3.1. Hộp giảm tốc bánh răng trụ
Hộp giảm tốc bánh răng trụ có cấu trúc đơn giản và giá thành thấp. Tuy nhiên, hiệu suất truyền động không cao và độ chính xác cũng không đạt yêu cầu trong nhiều ứng dụng. Loại hộp giảm tốc này thường được sử dụng trong các robot công nghiệp có yêu cầu kỹ thuật không quá khắt khe. Mặc dù không phải là lựa chọn tối ưu cho mọi ứng dụng, nhưng nó vẫn được sử dụng rộng rãi nhờ vào tính phổ biến và dễ dàng chế tạo.
3.2. Hộp giảm tốc bánh răng hành tinh
Bộ truyền hành tinh là một trong những loại hộp giảm tốc có hiệu suất cao nhất. Nó bao gồm các bánh răng trung tâm và các bánh vệ tinh, giúp giảm kích thước và trọng lượng của hệ thống. Hộp giảm tốc bánh răng hành tinh thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao và quán tính nhỏ. Với khả năng truyền momen xoắn lớn và tỷ số truyền rộng, loại hộp giảm tốc này là lựa chọn lý tưởng cho nhiều loại robot công nghiệp.
