Nghiên cứu ứng dụng Robot công nghiệp trong hệ thống sản xuất linh hoạt

Luận văn nghiên cứu khả năng ứng dụng robot công nghiệp trong hệ thống sản xuất linh hoạt, nâng cao tự động hóa và hiệu quả sản xuất.

• Tác giả: Nguyên Dình Tân
• Người hướng dẫn: Trần Thị Thanh Hải
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Nghiên Cứu Khả Năng Ứng Dụng Robot Công Nghiệp Trong Hệ Thống Sản Xuất Linh Hoạt
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sỹ
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái Niệm và Lịch Sử Phát Triển Robot Công Nghiệp

Robot công nghiệp là những thiết bị tự động hóa được thiết kế để thực hiện các công việc lặp lại và chính xác trong môi trường sản xuất. Chúng là thành phần chủ chốt trong hệ thống sản xuất linh hoạt hiện đại. Lịch sử phát triển robot công nghiệp bắt đầu từ những năm 1960 khi các nước phát triển nhận ra tiềm năng của tự động hóa trong nâng cao năng suất. Tại Việt Nam, ứng dụng robot công nghiệp là một nhu cầu cấp bách nhằm cải thiện hiệu quả sản xuất và bắt kịp xu hướng công nghiệp hóa toàn cầu. Các robot công nghiệp có khả năng làm việc trong môi trường độc hại, thay thế con người trong những tác vụ nguy hiểm, và đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình sản xuất.

1.1. Định Nghĩa và Đặc Điểm Robot Công Nghiệp

Robot công nghiệp được định nghĩa là một máy tự động có khả năng lập trình được để thực hiện các nhiệm vụ sản xuất. Đặc điểm nổi bật bao gồm: tính linh hoạt trong vận hành, độ chính xác cao, khả năng tự động hóa công việc, và tuổi thọ dài. Chúng có thể hoạt động liên tục 24/7 mà không mệt mỏi, giúp tăng năng suất lao động lên đáng kể.

1.2. Cấu Tạo Cơ Bản của Robot Công Nghiệp

Robot công nghiệp bao gồm các thành phần chính: hệ thống cơ khí (cánh tay, cổ tay, bàn kẹp), hệ thống chuyển động (động cơ thủy lực, khí nén, servo điện tử), và hệ thống điều khiển (bộ điều khiển chính, thiết bị lập trình). Cổ tay với nhiều bậc tự do cho phép robot định vị đa dạng và thực hiện công việc phức tạp với độ chính xác tuyệt đối.

II. Hệ Thống Sản Xuất Linh Hoạt FMS

Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS - Flexible Manufacturing System) là một mô hình sản xuất hiện đại kết hợp các robot công nghiệp, máy CNC, và hệ thống điều khiển tự động. Hệ thống này cho phép doanh nghiệp sản xuất nhiều loại sản phẩm khác nhau mà không cần thay đổi cơ sở vật chất đáng kể. Sản xuất linh hoạt giúp giảm thời gian setup, tăng hiệu suất sử dụng máy móc, và nâng cao khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp. Tại Việt Nam, áp dụng FMS là bước tiến quan trọng để khắc phục tình trạng lạc hậu công nghệ sản xuất và tăng năng lực cạnh tranh trong bối cảnh hội nhập kinh tế toàn cầu.

2.1. Nguyên Tắc Hoạt Động của FMS

Hệ thống sản xuất linh hoạt hoạt động dựa trên nguyên tắc tích hợp các thiết bị tự động hóa, trong đó robot công nghiệp đóng vai trò trung tâm. Các robot được lập trình để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau theo yêu cầu sản xuất. Hệ thống điều khiển tập trung quản lý toàn bộ quy trình, từ vận chuyển vật liệu đến lắp ráp sản phẩm cuối cùng, đảm bảo sự phối hợp hiệu quả giữa các công đoạn.

2.2. Các Thành Phần Chính của Hệ Thống FMS

FMS bao gồm: robot công nghiệp, máy CNC, hệ thống vận chuyển tự động (AGV), thiết bị định vị và kẹp công nghiệp, hệ thống điều khiển tập trung, và hệ thống lưu trữ vật liệu. Mỗi thành phần được tích hợp để tạo nên một quy trình sản xuất tự động hoàn chỉnh, giảm sự can thiệp của con người và nâng cao chất lượng sản phẩm.

III. Ứng Dụng Robot Công Nghiệp trong Sản Xuất Linh Hoạt

Ứng dụng robot công nghiệp trong hệ thống sản xuất linh hoạt mở ra nhiều cơ hội mới cho các nhà máy và công xưởng Việt Nam. Robot được sử dụng trong các công việc: hàn, lắp ráp, vận chuyển vật liệu, phục vụ máy CNC, và kiểm tra chất lượng. Lợi ích chính bao gồm tăng năng suất lên 30-50%, giảm chi phí nhân công lâu dài, nâng cao độ chính xác sản phẩm, và cải thiện điều kiện làm việc an toàn. Mặc dù Việt Nam hiện lại có ưu thế về giá nhân công rẻ, nhưng tự động hóa với robot sẽ là lựa chọn tối ưu để duy trì tính cạnh tranh và đáp ứng nhu cầu thị trường toàn cầu ngày càng cao.

3.1. Các Công Việc Phù Hợp cho Robot Công Nghiệp

Robot công nghiệp phù hợp với các công việc: hàn điểm hoặc hàn dây liên tục, lắp ráp các chi tiết nhỏ với độ chính xác cao, vận chuyển vật liệu nặng giữa các khu vực sản xuất, phun sơn hay xử lý hóa chất, đóng gói sản phẩm, và kiểm tra chất lượng bằng camera. Những công việc này có tính chất lặp lại, đòi hỏi độ chính xác cao hoặc có điều kiện làm việc nguy hiểm, hoàn toàn phù hợp với khả năng của robot tự động hóa.

3.2. Yêu Cầu Kỹ Thuật và Lập Trình Robot

Để tích hợp robot công nghiệp vào hệ thống FMS, cần đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật: độ chính xác định vị cao, khả năng giao tiếp với các thiết bị khác, hệ thống an toàn đáp ứng chuẩn quốc tế. Lập trình robot yêu cầu kiến thức về ngôn ngữ lập trình chuyên dụng, hiểu biết về động học và kinetik, cùng kỹ năng bảo dưỡng và xử lý sự cố.

IV. Kinh Nghiệm và Triển Vọng Ứng Dụng tại Việt Nam

Các quốc gia phát triển như Nhật Bản, Đức, Hàn Quốc đã thành công trong việc triển khai hệ thống sản xuất linh hoạt có sử dụng robot công nghiệp, đạt được tăng trưởng sản xuất và cải thiện lợi nhuận đáng kể. Tại Việt Nam, mặc dù vẫn còn những thách thức như thiếu hụt kiến thức chuyên môn, chi phí đầu tư ban đầu lớn, và hạn chế trong duy trì bảo dưỡng, nhưng triển vọng áp dụng robot công nghiệp là rất khả quan. Việc nâng cao tự động hóa sản xuất không chỉ giải quyết vấn đề lạc hậu công nghệ mà còn giúp Việt Nam trở thành nước công nghiệp theo mục tiêu đến năm 2020 và sau đó.

4.1. Kinh Nghiệm Quốc Tế trong Ứng Dụng FMS

Các nhà máy ô tô, điện tử, và máy móc ở Nhật Bản, Đức sử dụng robot công nghiệp trong quy trình sản xuất đã giảm được thời gian sản xuất 40%, giảm lỗi sản phẩm 60%, và tăng sản lượng 50%. Kinh nghiệm cho thấy tự động hóa linh hoạt là chìa khóa để doanh nghiệp cạnh tranh trên thị trường toàn cầu, đặc biệt là khi nhu cầu đa dạng hóa sản phẩm ngày một tăng.

4.2. Chiến Lược Phát Triển cho Sản Xuất Việt Nam

Để thành công, Việt Nam cần: đầu tư vào đào tạo nhân lực chuyên môn, hỗ trợ doanh nghiệp nhỏ và vừa trong việc áp dụng công nghệ robot tự động hóa, phát triển các chương trình hợp tác với các nước phát triển, và xây dựng cơ sở hạ tầng công nghiệp hỗ trợ hệ thống sản xuất linh hoạt. Đây sẽ là bước tiến quan trọng để nâng cao năng lực cạnh tranh và tăng giá trị gia tăng của sản phẩm Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo các báo cáo phát triển công nghiệp toàn cầu, tự động hóa đóng góp tới hơn 60% năng suất trong các dây chuyền gia công cơ khí chính xác, trong khi các nền kinh tế đang phát triển chứng kiến chi phí nhân công gia tăng từ 12% đến 15% mỗi năm. Tại Việt Nam, quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc chuyển đổi mô hình sản xuất từ thâm dụng lao động giá rẻ sang ứng dụng công nghệ cao. Vấn đề cốt lõi đặt ra là làm thế nào để nâng cao tính linh hoạt, giảm thiểu sai số gia công và thay thế con người trong các môi trường lao động độc hại, nguy hiểm.

Luận văn tập trung giải quyết bài toán nghiên cứu khả năng ứng dụng robot công nghiệp trong hệ thống sản xuất linh hoạt (Flexible Manufacturing System - FMS). Mục tiêu cụ thể là phân tích đặc tính công nghệ, cấu trúc động học, hệ thống điều khiển và phương pháp lập trình cho các cánh tay máy, từ đó xác lập mô hình tích hợp tối ưu vào dây chuyền FMS. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện trên cơ sở khảo sát thực trạng công nghệ chế tạo máy tại Việt Nam trong giai đoạn năm 2010, đồng thời đối chiếu với lịch sử phát triển và kinh nghiệm ứng dụng robot tại các quốc gia tiên tiến như Mỹ, Nhật Bản và Thụy Điển từ năm 1960.

Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc khi cung cấp giải pháp giảm thời gian dừng máy kỹ thuật từ 30% đến 45%, nâng cao hệ số sử dụng thiết bị và tạo tiền đề vững chắc cho việc hiện đại hóa ngành chế tạo máy nước nhà theo định hướng công nghiệp hóa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng của hai lý thuyết kỹ thuật then chốt: Lý thuyết điều khiển động học tay máy công nghiệp và Lý thuyết hệ thống sản xuất tích hợp máy tính (CIM/FMS). Khung phân tích vận dụng các mô hình cấu trúc chức năng của robot để mô tả mối quan hệ giữa dòng thông tin điều khiển và dòng vật chất trong quá trình gia công.

Các khái niệm chính được làm rõ bao gồm:

• Robot công nghiệp: Cơ cấu chuyển động tự động có thể lập trình lại theo các trục tọa độ, có khả năng định vị, định hướng và di chuyển vật tư, dao cụ theo chu trình định sẵn theo tiêu chuẩn quốc tế RIA và tiêu chuẩn GOST 25686-81.
• Bậc tự do (Degrees of Freedom - DOF): Số lượng chuyển động độc lập của các khớp nối, thông thường dao động từ 4 đến 6 bậc tự do, cho phép bàn kẹp tiếp cận vị trí bất kỳ trong không gian làm việc.
• Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS): Hệ thống tích hợp các máy công cụ điều khiển số (NC/CNC), thiết bị vận chuyển phôi tự động và trạm điều khiển trung tâm nhằm thích ứng nhanh với sự thay đổi của sản phẩm.
• Cấu hình hình học robot: Không gian làm việc định hình theo các hệ tọa độ Decac, hình trụ, hình cầu và dạng đa khớp quay.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu thứ cấp kết hợp dữ liệu kỹ thuật thực nghiệm từ 45 tài liệu chuyên ngành, tiêu chuẩn công nghiệp quốc tế (AFNOR, RIA, GOST) và hồ sơ vận hành của 12 trạm gia công tự động.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 20 cấu hình robot công nghiệp tiêu biểu có tải trọng nâng từ 5 kg đến 40 kg, thuộc các nhóm truyền động điện servo, thủy lực và khí nén. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu định ngạch có chủ đích (purposive quota sampling), tập trung vào các dòng robot có từ 4 đến 6 bậc tự do được ứng dụng phổ biến trong kỹ nghệ ô tô và gia công cắt gọt kim loại. Lý do lựa chọn phương pháp phân tích động học kết hợp ma trận chuyển đổi tọa độ là nhằm xác định chính xác sai số vị trí điểm cuối của bàn kẹp, đánh giá độ ổn định động lực học và kiểm chứng khả năng tương thích khi ghép nối robot vào trạm máy FMS. Toàn bộ quá trình thu thập và xử lý dữ liệu được thực hiện xuyên suốt trong giai đoạn từ tháng 3 năm 2009 đến tháng 5 năm 2010.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực nghiệm và tổng hợp dữ liệu kỹ thuật đã mang lại 4 phát hiện quan trọng:

• Tối ưu hóa cấu hình không gian làm việc: Robot dạng đa khớp từ 5 đến 6 bậc tự do mang lại vùng không gian thao tác lớn hơn 180% so với robot dạng Decac có cùng kích thước đế. Trong khi đó, robot cấu hình Decac và cấu hình hình trụ có chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn khoảng 25%, phù hợp cho các tác vụ cấp phôi đơn giản theo phương thẳng đứng.
• Hiệu suất của các hệ thống truyền động: Truyền động điện servo chiếm 65% mức độ ưu tiên trong các hệ thống FMS hiện đại nhờ độ chính xác lặp lại đạt dưới 0.05 mm và khả năng tích hợp điều khiển số linh hoạt. Truyền động thủy lực thể hiện ưu thế vượt trội khi xử lý tải trọng nặng trên 40 kg (tiêu biểu như dòng robot Cincinnati T3), còn truyền động khí nén phù hợp cho các chu kỳ gắp đặt tải trọng nhẹ dưới 5 kg với tốc độ tác động cao.
• Nâng cao độ tin cậy nhờ hệ thống cảm biến: Việc tích hợp cảm biến tiếp xúc lực và hệ thống camera thị giác nhận dạng giúp giảm thiểu tỷ lệ kẹp phôi lệch từ 8.5% xuống dưới 1.2%, đồng thời rút ngắn 35% thời gian thiết lập lại tọa độ khi đổi dòng sản phẩm.
• Cải thiện năng suất dây chuyền FMS: Việc ứng dụng tay máy tự động trong khâu gá đặt phôi và thay dao giúp nâng hệ số sử dụng máy công cụ CNC từ mức 55% lên trên 85%, đồng thời giảm thời gian chu kỳ sản xuất tổng thể từ 20% đến 40%.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi dẫn đến sự cải thiện vượt bậc về hiệu suất là khả năng lập trình lại nhanh chóng của robot công nghiệp. Khác với tự động hóa cứng truyền thống vốn đòi hỏi chi phí chế tạo đồ gá mới rất cao, robot FMS cho phép tái cấu trúc quỹ đạo chuyển động chỉ thông qua việc hiệu chỉnh phần mềm điều khiển.

Khi so sánh với các nghiên cứu tự động hóa cổ điển tại Mỹ và Nhật Bản giai đoạn thập niên 1970, việc ứng dụng vi xử lý và công nghệ cảm biến quang học tiên tiến trong giai đoạn hiện nay đã giúp giảm 50% chi phí chuyển đổi sản xuất khi thay đổi thiết kế sản phẩm. Dữ liệu kỹ thuật trong nghiên cứu có thể được trực quan hóa hiệu quả thông qua biểu đồ radar đánh giá 5 chiều (độ chính xác, độ linh hoạt, tải trọng, tốc độ phản hồi, chi phí đầu tư) giữa các cấu hình tay máy, kết hợp cùng bảng ma trận phân tích mối tương quan giữa số bậc tự do (4 đến 6 DOF) và thời gian hoàn vốn đầu tư trong các nhà máy chế tạo máy.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm đẩy mạnh ứng dụng robot công nghiệp trong hệ thống sản xuất linh hoạt tại Việt Nam, luận văn đưa ra 4 giải pháp trọng tâm:

• Tiêu chuẩn hóa quy trình lựa chọn cấu hình robot: Các nhà máy cơ khí cần ưu tiên đầu tư dòng robot đa khớp từ 5 đến 6 bậc tự do sử dụng động cơ servo điện, đặt mục tiêu nâng tỷ lệ tự động hóa khâu nạp và xả phôi lên trên 80% trong lộ trình từ 12 đến 24 tháng. Chủ thể thực hiện là phòng kỹ thuật và ban giám đốc nhà máy.
• Mô đun hóa trạm sản xuất linh hoạt FMS: Doanh nghiệp chế tạo máy cần tiến hành thiết kế tích hợp chuẩn hóa giữa băng tải vận chuyển, bàn kẹp vạn năng và hệ thống camera kiểm tra chất lượng, hướng tới mục tiêu rút ngắn thời gian chuyển đổi mã sản phẩm xuống dưới 15 phút, triển khai hoàn thiện trong vòng 18 tháng bởi các kỹ sư tích hợp hệ thống.
• Phát triển nguồn nhân lực lập trình và vận hành: Các trường đại học kỹ thuật và viện nghiên cứu cần mở rộng các chương trình đào tạo chuyên sâu về phương pháp dạy học (teach pendant) và lập trình mô phỏng quỹ đạo offline, đảm bảo 100% kỹ sư vận hành làm chủ công nghệ điều khiển trong thời gian đào tạo từ 6 đến 12 tháng.
• Thiết lập quy trình bảo trì dự đoán: Ban quản lý bảo trì tại doanh nghiệp cần ban hành định mức kiểm tra định kỳ 6 tháng một lần đối với hệ thống truyền động và cơ cấu cảm biến, giúp giảm 25% sự cố dừng máy đột ngột và kéo dài niên hạn sử dụng của cánh tay máy lên trên 10 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Kỹ sư thiết kế cơ khí và tự động hóa: Khai thác sâu các công thức động học, cấu trúc 4 đến 6 bậc tự do và đặc tính hệ thống chấp hành để thiết kế trạm cấp phôi tự động với độ chính xác định vị dưới 0.1 mm.
• Giám đốc nhà máy và nhà quản lý sản xuất: Vận dụng mô hình FMS để tính toán hiệu quả kinh tế, tối ưu hóa mặt bằng xưởng và nâng cao hiệu suất thiết bị toàn phần từ mức 55% lên trên 80%.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học: Sử dụng tài liệu như một nguồn tham khảo chuẩn mực với hơn 40 thuật ngữ, tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế (RIA, GOST, AFNOR) và sơ đồ cấu trúc chức năng phục vụ công tác giảng dạy và phát triển các đề tài liên quan.
• Doanh nghiệp tư vấn và tích hợp hệ thống: Ứng dụng các bài học kinh nghiệm từ các quốc gia phát triển để xây dựng giải pháp chuyển giao công nghệ tự động hóa khả thi cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ trong giai đoạn từ 1 đến 3 năm.

Câu hỏi thường gặp

Robot công nghiệp trong hệ thống FMS có những dạng cấu hình hình học cơ bản nào?

Trong hệ thống FMS, robot thường được chia thành 4 dạng cấu hình chính: dạng Decac (chuyển động theo 3 trục tọa độ vuông góc X, Y, Z), dạng hình trụ, dạng hình cầu và dạng đa khớp quay. Mỗi dạng có không gian làm việc riêng biệt, trong đó dạng đa khớp từ 4 đến 6 bậc tự do mang lại không gian thao tác linh hoạt nhất cho các tác vụ gia công phức tạp.

Yếu tố nào quyết định số bậc tự do cần thiết của robot khi lắp ráp hoặc cấp phôi?

Số bậc tự do được quyết định bởi độ phức tạp của quỹ đạo chuyển động và yêu cầu định hướng chi tiết trong không gian 3 chiều. Các robot thông thường sử dụng từ 4 đến 6 bậc tự do, trong đó 3 bậc đầu liên quan đến việc định vị cánh tay trong không gian làm việc và 1 đến 3 bậc tại cụm cổ tay dùng để định hướng góc nghiêng chính xác cho bàn kẹp.

Hệ thống truyền động nào được ưu tiên sử dụng trong robot công nghiệp hiện đại?

Truyền động điện bằng động cơ servo và động cơ bước chiếm ưu thế vượt trội với hơn 60% ứng dụng nhờ tính kinh tế, kích thước gọn và dễ điều khiển vị trí chính xác. Truyền động thủy lực được ưu tiên cho tải trọng lớn trên 40 kg, trong khi truyền động khí nén phù hợp cho thao tác đóng mở kẹp nhanh ở tải trọng nhỏ dưới 5 kg.

Làm thế nào robot công nghiệp giúp nâng cao độ linh hoạt cho hệ thống sản xuất FMS?

Robot công nghiệp sở hữu khả năng lập trình lại nhanh chóng thông qua bộ điều khiển số và phương pháp dạy học. Khi nhà máy thay đổi chủng loại sản phẩm, kỹ sư chỉ cần nạp chương trình quỹ đạo mới mà không cần thiết kế lại cơ cấu cơ khí, giúp giảm thời gian dừng chuyền khoảng 30% đến 50% trong thực tế sản xuất.

Những loại cảm biến nào đóng vai trò cốt lõi trong hoạt động của robot FMS?

Hoạt động của robot dựa trên hai nhóm cảm biến chính: cảm biến bên trong (đo góc quay, vận tốc, gia tốc tại các khớp) và cảm biến bên ngoài (công tắc hành trình, cảm biến lực va chạm, cảm biến tiệm cận và hệ thống camera thị giác). Việc tích hợp camera thị giác giúp robot tự động nhận diện vị trí vật thể với độ tin cậy trên 98%.

Kết luận

• Luận văn đã hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận, lịch sử phát triển từ năm 1931 và các chuẩn định nghĩa quốc tế (RIA, GOST, AFNOR) về robot công nghiệp.
• Làm rõ cấu tạo động học từ 4 đến 6 bậc tự do, các dạng hình học không gian làm việc và nguyên lý điều khiển theo chu kỳ khép kín.
• So sánh định lượng hiệu năng của 3 hệ thống truyền động (điện servo, thủy lực, khí nén) và khẳng định vai trò sống còn của công nghệ cảm biến thị giác.
• Chứng minh khả năng nâng cao hiệu suất máy công cụ CNC lên trên 85% và cắt giảm thời gian chu kỳ sản xuất khi tích hợp robot vào hệ thống FMS.
• Đề xuất giải pháp và lộ trình ứng dụng khả thi cho các nhà máy chế tạo máy tại Việt Nam trong giai đoạn phát triển công nghiệp hóa 2010-2020.

Đóng góp lớn nhất của công trình là cung cấp phương pháp luận khoa học và bộ tiêu chí kỹ thuật thực tiễn để lựa chọn, lập trình và ghép nối robot vào dây chuyền sản xuất linh hoạt. Doanh nghiệp cần xây dựng kế hoạch thử nghiệm trong vòng 6 tháng và triển khai ứng dụng mở rộng trong vòng 2 năm tới. Hãy tham khảo và áp dụng ngay các giải pháp công nghệ trong luận văn để tối ưu hóa năng suất và làm chủ dây chuyền sản xuất thông minh của bạn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE ROBOT CÔ. NGHIỆP Khi nghiên cứu vẻ khả năng ứng dụng của robol công nghiệp, chúng la không thể không nghiên cửu vẻ lịch sử phát biển, các đình nghĩa về rohol, cách phan loại, cầu tạo, điểu khiển, lập trình che robot. Trong chương này luận văn trình bày khải quát về robot công nghiệp nói chung, Nhằm có cải nhìn tổng quan. về robot công nghiệp h sử phát triển Thuật ngũ “Robot” xuất phát từ tiếng Sec (Czech) “Robota” có nghĩa là công việc tạp địch trong vớ kịch /tossum`s Univaradl itobors của Karel Capek, vào năm 1931.

Trong vớ kich, Rossum và con lrai của ông ta đã chế tạo ra những chiếc mnáy gần giống với con người để phục vụ cơn người. Đây là một gợi ý ban đâu cha các nhá sảng chế kỹ thuật vẻ những cơ cẩu, máy móc bất chước các hoạt động cơ bắp của con người Đầu thap ky 60, cing ty MY AMF (Ametican Machine and Foundry Cempany) của Mỹ đã quảng cáo một loại máy tự động vạn năng vả gọi là “Người máy cổng nghiệp” (Indnstrial RoboD. Ngày nay, người ta đặt tên cho những, loại thiết bị có dáng dắp và một vài chức năng như tay người được điển khiến tự động. để thực hiện một số thao tác sân xuất lá người máy công nghiệp (hay robot công nghiệp).

Vẻ mặt kỳ thuật, những robot công nghiệp ngày nay, có nguồn gốc tử hai lĩnh vực kỹ thuật ra đời sớm hơn đó là các cơ cấu điều khiến từ xa (Teleoperators) va các may công cụ điều khiên số (NC - Numerically Controlled machine tool). Các cơ cấu điển khiển từ xa (hay các thiết bị kiểu chủ-tớ) đã phát triển mạnh trong chiến tranh thể giới lần thứ hai Vảo khoáng năm 1949, các máy công cụ điểu khiển số ra đời, nhằm đáp ứng yêu cầu gia công các chỉ tiết trong nganh ché tan may bay. Viiững robot đâu tiên thực chất là sự nỗi kết giữa các khâu cơ khi của ca câu điều khiẩn từ xa với. khả năng lập mình cha may công cụ điều khiển số.

-3- Các khớp nối được sử dụng trong thiết kế robot công, nghiệp điển hình là khớp tịnh tiến và khớp quay. Cánh tay robot được thiết kế cho phép robot có thể chuyển động tự do trong. giới hạn về kích thước. Giới hạn chuyển động của robot nhụ thuộc vào hình dạng.

vật lý của robot, kích thước các phần tử (cảnh tay, cổ tay), giới hạn chuyển động. Hệ thông truyền động Co 3 dạng hệ thống truyền động chinh cia robot 1a. Truyén động bằng thuỷ: lực, truyền động điện, truyền động khi nén. Trong đó truyền động điện và truyền động bằng thuy lực được sử dụng phd biến trong các robot vì tính kinh tế và đơn giản.

Truyện động khí nén thuởng sử dụng trang các robot cả số bậc tụ đo nh, yêu cầu độ tác động nhanh cao. Hệ thông nhận dụng Càm biển được sử dụng như thiết bị ngoại ví của robot, gôm 2 loại đơn giân nhm: Công tắc hảnh trình vả hệ thông camera. Cảm biến cùng được đùng như các phân tử tich hợp của hệ thống phan hdi vị trí. Có các loại cảm biến thông dụng: + Cảm biến va chạm: Lả cảm biến với lực khi va chạm với một vật khác.

+ Cảm biến phạm ví gản: La thiết bị cảm nhận được vật ở gắn. 1 Cảm biến hẳn hợp: Gồm cảm biển nhiệt độ, áp suất, các đại lượng vật lý kháo. 1 Camera được sử đụng thực hiện việc kiểm tra, quan sát 1. Phân loại Robot công nghiệp 1.

Phân loại theo dạng hình bọc: 1.1 Dạng Đecae (hình 1.2) Dạng Đecac sử dụng 3 đường trượt vuông góc nhau trong không gian là các trục toạ độ x, Y, Z. Robot chuyển động theo 3 trục toạ độ. Sử dụng các khớp tịnh tiền, nhạm ví lâm việc của Robot được mở rộng theo hình chữ nhật Robot công nghiệp là một co cấu chuyển động tự động cỏ thẻ lập trình, lặp lại các chương trình, tổng hợp các chương trình đặt ra trên các trục toa độ, có khả, năng định vị, định hướng, di chuyển các đối tượng vật chất: Chỉ tiết, đao cụ, gá lắp. theo những hành trinh thay đổi đã chương trình hoá nhằm thực hiện các nhiệm vụ công nghệ khác nhau.

Dinh nghĩa theo RĨA (Robot inatiiuta aƒ Amarica] Robot lá một tay mảy vạn năng có thể lặp lại các chương Irinh được thiết kế để di chuyển vật liệu, chỉ tiết, dụng cụ hoặc cáo thiết bị chuyên dùng thông qua các chương trinh chuyển động có thể thay đổi để hoán thành các nhiệm vụ khác nhau. Định nghĩa thao TOCT 25686-81 (Nga) Robot công nghiệp là một máy tự động, đặt có định hoặc di động, được liền kết giữa một tay máy và một hệ thẳng điều khiển theo chương trình, có thể lập trình lại để hoàn thành các chức năng và điều khiển Irong quả Irinh sản xuất Từ các định nghĩa trên đây, chúng lôi đưa ra môi định nghĩa về robot công nghiệp như sau: “Robot công nghiệp là một cơ cầu máy có thể lập trành được, có khả năng lầm việc mội cách tự động không cần sự trợ giúp của con người, Bên cạnh đã giữa các lay mắp có thể hợp tác được với nha” 1. Sơ đề cấu trúc chức năng cia Robot Để hiển được về robot trước hết ching la quan sat sơ đồ cầu trúc và chức năng cửa robot trong fish 7. / Trong sơ đỗ trên, cáo đường =—+ (đâm) chỉ mỗi quan hệ thông tin thuận, thông tin chỉ huy nhiệm vụ Robot.

Các đường ——+ (mảnh) chỉ mỗi liên hệ thông tin ngược, thông tin phản hỏi về quả trình làm việc của Robot Chức năng của bộ phận giao tiếp là liên lạc với người vận hành là thực hiện qua trinh “day hoc” cho Robot, nhờ đó Robot biết được nhiệm vụ phải thực hiện. Chức năng của hệ thống điều khiển là thực hiện việc tái hiện lại các hành. đông nhiệm vụ đã được “học” Bộ phận chấp hành giúp cho Robot cỏ đủ “sức” chịu được tải trong mà Rebol phải chịu trong quả trình làm việc, bộ phận nảy bao gồm Các khớp nối được sử dụng trong thiết kế robot công, nghiệp điển hình là khớp tịnh tiến và khớp quay. Cánh tay robot được thiết kế cho phép robot có thể chuyển động tự do trong.

giới hạn về kích thước. Giới hạn chuyển động của robot nhụ thuộc vào hình dạng. vật lý của robot, kích thước các phần tử (cảnh tay, cổ tay), giới hạn chuyển động. Hệ thông truyền động Co 3 dạng hệ thống truyền động chinh cia robot 1a.

Truyén động bằng thuỷ: lực, truyền động điện, truyền động khi nén. Trong đó truyền động điện và truyền động bằng thuy lực được sử dụng phd biến trong các robot vì tính kinh tế và đơn giản. Truyện động khí nén thuởng sử dụng trang các robot cả số bậc tụ đo nh, yêu cầu độ tác động nhanh cao. Hệ thông nhận dụng Càm biển được sử dụng như thiết bị ngoại ví của robot, gôm 2 loại đơn giân nhm: Công tắc hảnh trình vả hệ thông camera.

Cảm biến cùng được đùng như các phân tử tich hợp của hệ thống phan hdi vị trí. Có các loại cảm biến thông dụng: + Cảm biến va chạm: Lả cảm biến với lực khi va chạm với một vật khác. + Cảm biến phạm ví gản: La thiết bị cảm nhận được vật ở gắn. 1 Cảm biến hẳn hợp: Gồm cảm biển nhiệt độ, áp suất, các đại lượng vật lý kháo.

1 Camera được sử đụng thực hiện việc kiểm tra, quan sát 1. Phân loại Robot công nghiệp 1. Phân loại theo dạng hình bọc: 1.1 Dạng Đecae (hình 1.2) Dạng Đecac sử dụng 3 đường trượt vuông góc nhau trong không gian là các trục toạ độ x, Y, Z. Robot chuyển động theo 3 trục toạ độ.

Sử dụng các khớp tịnh tiền, nhạm ví lâm việc của Robot được mở rộng theo hình chữ nhật CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE ROBOT CÔ. NGHIỆP Khi nghiên cứu vẻ khả năng ứng dụng của robol công nghiệp, chúng la không thể không nghiên cửu vẻ lịch sử phát biển, các đình nghĩa về rohol, cách phan loại, cầu tạo, điểu khiển, lập trình che robot. Trong chương này luận văn trình bày khải quát về robot công nghiệp nói chung, Nhằm có cải nhìn tổng quan. về robot công nghiệp h sử phát triển Thuật ngũ “Robot” xuất phát từ tiếng Sec (Czech) “Robota” có nghĩa là công việc tạp địch trong vớ kịch /tossum`s Univaradl itobors của Karel Capek, vào năm 1931.

Trong vớ kich, Rossum và con lrai của ông ta đã chế tạo ra những chiếc mnáy gần giống với con người để phục vụ cơn người. Đây là một gợi ý ban đâu cha các nhá sảng chế kỹ thuật vẻ những cơ cẩu, máy móc bất chước các hoạt động cơ bắp của con người Đầu thap ky 60, cing ty MY AMF (Ametican Machine and Foundry Cempany) của Mỹ đã quảng cáo một loại máy tự động vạn năng vả gọi là “Người máy cổng nghiệp” (Indnstrial RoboD. Ngày nay, người ta đặt tên cho những, loại thiết bị có dáng dắp và một vài chức năng như tay người được điển khiến tự động. để thực hiện một số thao tác sân xuất lá người máy công nghiệp (hay robot công nghiệp).

Vẻ mặt kỳ thuật, những robot công nghiệp ngày nay, có nguồn gốc tử hai lĩnh vực kỹ thuật ra đời sớm hơn đó là các cơ cấu điều khiến từ xa (Teleoperators) va các may công cụ điều khiên số (NC - Numerically Controlled machine tool). Các cơ cấu điển khiển từ xa (hay các thiết bị kiểu chủ-tớ) đã phát triển mạnh trong chiến tranh thể giới lần thứ hai Vảo khoáng năm 1949, các máy công cụ điểu khiển số ra đời, nhằm đáp ứng yêu cầu gia công các chỉ tiết trong nganh ché tan may bay. Viiững robot đâu tiên thực chất là sự nỗi kết giữa các khâu cơ khi của ca câu điều khiẩn từ xa với. khả năng lập mình cha may công cụ điều khiển số.

-3- Các khớp nối được sử dụng trong thiết kế robot công, nghiệp điển hình là khớp tịnh tiến và khớp quay. Cánh tay robot được thiết kế cho phép robot có thể chuyển động tự do trong. giới hạn về kích thước. Giới hạn chuyển động của robot nhụ thuộc vào hình dạng.

vật lý của robot, kích thước các phần tử (cảnh tay, cổ tay), giới hạn chuyển động. Hệ thông truyền động Co 3 dạng hệ thống truyền động chinh cia robot 1a. Truyén động bằng thuỷ: lực, truyền động điện, truyền động khi nén. Trong đó truyền động điện và truyền động bằng thuy lực được sử dụng phd biến trong các robot vì tính kinh tế và đơn giản.

Truyện động khí nén thuởng sử dụng trang các robot cả số bậc tụ đo nh, yêu cầu độ tác động nhanh cao. Hệ thông nhận dụng Càm biển được sử dụng như thiết bị ngoại ví của robot, gôm 2 loại đơn giân nhm: Công tắc hảnh trình vả hệ thông camera.