Đặt vấn đề Hiện nay với nền công nghiệp hóa hiện đại hóa, với sự phát triển của các kỹ thuật hiện đại, nền công nghiệp 4.0 cần sản xuất rất nhiều linh kiện hay chế tạo máy móc, hay trong nền công nghiệp sản xuất hàng hóa củng cần hiện đại hóa. Cùng với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học kỹ thuật, các ngành công nghiệp cũng phát triển nhanh chóng. Việc áp dụng máy móc hiện đại vào sản xuất cũng là một yêu cầu không thể thiếu trong các nhà máy, nhằm tang năng suất, tăng chất lượng và giảm giá thành sản phẩm. Song song với sự phát triển đó, công nghệ chế tạo Robot cũng phát triển nhanh chóng đặc biệt là ở các nươc phát triển nhằm đáp ứng các nhu cầu về sản xuất, sinh hoạt, quốc phòng…Robot có thể thực hiện những công việc mà con người khó thực hiện và thậm chí không thực hiện được như : làm những công việc đòi hỏi độ chính xác cao,làm việc trong môi trường nguy hiểm( như lò phản ứng hạt nhân, dò phá mìn trong quân sự), thám hiểm không gian vũ trụ….
Với nghành công nghiệp của Việt Nam thì robot chưa được xuất hiện nhiều trong các dây chuyền sản xuất. Vì sản phẩm này còn quá đắt với thị trường Việt Nam. Nhằm nội địa hóa sản phẩm, góp phần nào đó nâng cao năng xuất lao động , phát triển công nghệ chế tạo robot ở nước ta, cũng như nghiên cứu chuyên sâu về Robot, nên em đã chọn đề tài “ Cánh tay robot học lệnh gắp sản phẩm trên băng chuyền ”. Đề tài này hướng tới có thể thay thế các bộ điều khiển cùa các nhà máy, công ty và xây dựng thuật điều khiển tối ưu cho các đối tượng sản xuất, đồng thời sử dụng đề tài này để làm đồ án chuyên ngành của mình.
Mục tiêu, nhiệm vụ và giới hạn đề tài Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu về cấu tạo và các phương pháp điều khiển thích hợp trên cơ sở ứng dụng arduino để hiểu được bộ điều khiển cánh tay robot học lệnh gắp sản phẩm trên băng chuyền. có thể áp dụng vào phòng thí nghiệm của các trường cao đẳng, đại học cũng như ứng dụng trong sản xuất công nghiệp. Page | 8 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI I. Giới Thiệu Đề tài cánh tay robot phân loại sản phẩm là một phân nhánh trong Robot công nghiệp vì vậy em xin giới thiệu tổng quát về lịch sử ra đời từ Robot công nghiệp.
Thuật ngữ Robot xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1922 trong tác phẩm “Rossum’s Universal Robot” của Karel Capek. Trong tác phẩm nhân vật Rossum và con trai đã tạo ra chiếc máy giống con người để phục vụ cho con người. Năm 40 nhà văn viễn tưởng Nga, Issac Asimov, mô tả robot là một chiếc máy tự động, mang diện mạo con người được điều khiển bằng một hệ thần kinh khả trình Positron, do chính con người lập trình. Asimov đặt tên cho ngành nghiên cứu về robot là robotics, trong đó có 3 nguyên tắc cơ bản: - Robot không được xúc phạm con người và không gây tổn hại cho con người.
- Hoạt động của robot phải tuân thủ các quy tắc do con người đặt ra. Các quy tắc này không được vi phạm nguyên tắc thứ nhất. - Một robot cần phải bảo vệ sự sống của mình, nhưng không được vi phạm hai nguyên tắc trước. Robot là một tác nhân cơ khí, nhân tạo, ảo, thường là một hệ thống cơ khíđiện tử.
Với sự xuất hiện và chuyển động của mình, robot gây cho người ta cảm giác rằng nó giác quan giống như con người. Từ "robot" thường được hiểu với hai nghĩa: robot cơ khí và phần mềm tự hoạt động. Về lĩnh vực Robot, Mỹ và Nhật Bản là những nước đi đầu thế giới về lĩnh vực này. Tay robot có thể được thiết kế để thực hiện bất kỳ công việc mong muốn như hàn, nắm, quay, vv, tùy thuộc vào ứng dụng.
Ví dụ, cánh tay robot trong dây chuyền lắp ráp ô tô thực hiện nhiều công việc khác nhau như hàn và xoay linh kiện và lắp đặt trong quá trình lắp ráp. Trong một số trường hợp, sự mô phỏng chặt chẽ của bàn tay con người là mong muốn, như trong robot được thiết kế để tiến hành giải trừ vũ khí và thải bỏ bom. Lịch sử phát triển Sau sự xuất hiện vào năm 1922, hơn 20 năm sau, sau chiến tranh thế giới thứ 2Hình dạng Robot xuất hiện đầu tiên ở nước Hoa Kỳ, là loại tay máy chép hình dung trong phòng thí nghiệm vật liệu phóng xạ. Vào những năm 50 của thế kỷ trước, bên cạnh các loại tay máy chép hình cơ khí, các loại tay máy chép hình thủy lực điện tử đã xuất hiện.
Chiếc robot công nghiệp được đưa vào ứng dụng đầu tiên. ở một nhà máy ô tô của General Motors lại Trenlon. New Jerscy Hoa Kỳ. Năm 1967 Nhât Bản mới nhập chiếc robot công nghiệp đấu tiên từ Công ty AMF của Hoa Kỳ (American Machine and Foundry Company).
Nên năm 1990 có hơn 40 công ty Nhật Bản, trong đó có những công ty không lẽ như Công ty Hitachi và Công ty Mitsubishi, đã đưa ra thi trường quốc tế nhiều lại robot nổi tiếng.Từ những năm 70 việc nghiên cứu nâng cao tính năng của robot đã chú ý nhiều đến sự lắp đặt thêm các cảm biến ngoại tín hiệu để nhận biết môi trường làm việc. Tại trường Đạỉ học Tổng hợp Stanford người ta đã tạo ra loại robot lắp ráp lự động điều khiến bằng máy vi tính trên cơ sở xử lý thông tin từ các cảm biến lực và thị giác. Vào thời gian này công ty IBM đã chế tạo loại robot có các cảm biến xúc giác và cảm biến lực. điều khiển bằng máy tính để lắp ráp các máy in gồm 20 cụm chi tiết.
Theo Viện Kỹ Thuật robot cảu Hoa Kỳ định nghĩa robot là loại tay máy nhiều chức năng, với chương trình làm việc thay đổi được, dùng để thực hiện một số thao tác sản xuất. Có nhều tài liệu khi định nghĩa robot rất lưu ý đến tiêu chí điều khiển bằng máy tính nhưng trong phân loại robot công nghiệp theo tiêu chuẩn của Nhật Bản (JISB 0134-1979) có cả nhóm tay máy điều khiển bằng tay. Theo ISO (International Standards Organization) thì: “robot công nghiệp là một tay máy đa mục tiêu, có một số bậc tự do, dể dàng lập trình, điều khiển trợ động, dùng để tháo lắp phôi, dụng cụ hoặc các vật dụng khác. Do chương trình thao tác có thể thay đổi nên thực hiện nhiều nhiệm vụ đa dạng”.
Tuy nhiên, robot công nghiệp được định nghĩa như thế là chưa hoàn toàn thỏa đáng. Robot công nghiệp có thể được hiểu là những thiết bị tự động linh hoạt, bắt chước được các chức năng lao động công nghiệp của con người. Nói đến thiết bị tự động linh hoạt là nhấn mạnh đến khả năng thao tác với nhiều bậc tự do, được điều khiển trợ động và lập trình thay đổi được. Còn nói đến sự bắt chước các chức năng lao động công nghiệp của con người là có ý nói đến sự không hạn chế từ các chức năng lao động chân tay đơn giản đến trí khôn nhân tạo, tùy theo loại hình công việc lao động cần đến chức năng đó hay không.
Đồng thời cũng nói đến mức độ cân thiết bắt chước được như con người hay không. Phân loại arm robot 1. Robot Cartesian / Gantry Robot (tọa độ DECAC): (Hình 2.1) Được sử dụng để chọn và đặt công việc, ứng dụng sealant, hoạt động lắp ráp, xử lý các máy công cụ và hàn hồ quang. Đó là một robot có cánh tay có ba khớp lăng trụ, có trục khớp.
Hình 1 : Robot hoạt động theo tạo độ DECAC. Robot trụ : (Hình 2.2) Được sử dụng cho các hoạt động lắp ráp, xử lý tại các máy công cụ, hàn điểm, và xử lý tại các máy đúc. Đó là một robot có trục tạo thành một hệ trục tọa độ. Hình 2 : Robot hoạt động theo hệ tọa độ trụ.
Robot hình cầu / Robot Polar : (Hình 2.3) Được sử dụng để xử lý các máy công cụ, hàn điểm, máy đúc, máy hàn nhiệt, hàn hồ quang và hàn hồ quang. Đó là một robot có trục tạo thành một hệ tọa độ cực. Page | 11 Hình 3 : Robot hoạt động theo hệ tọa độ cầu. SCARA robot : (Hình 2.4) Được sử dụng để chọn và đặt công việc, ứng dụng sealant, hoạt động lắp ráp và xử lý các máy công cụ.
Robot này có hai khớp nối song song để cung cấp sự tuân thủ trong máy bay. Hình 4 : Robot kiểu SCARA. Robot khớp nối : (Hình 2.5) Được sử dụng cho các hoạt động lắp ráp, diecasting, fettling máy móc, khí hàn, hàn hồ quang và phun sơn. Đó là một robot có cánh tay có ít nhất ba khớp quay.
Page | 12 Hình 5 : Robot khớp nối 6. Robot song song : (Hình 2.6) Một sử dụng là một nền tảng di động xử lý mô phỏng bay buồng lái. Đó là một robot có cánh tay có khớp nối lăng trụ hoặc khớp quay đồng thời. Hình 6 : Robot song song (3-PRS) Page | 13 IV.
Ứng dụng và lợi ích Robot cánh tay học lệnh gắp sản phẩm trên băng chuyền được ứng dụng trong các hệ thống gắp các sản phẩm đã biết trước ở trong các nhà máy, các công ty, xí nghiệp, doanh nghiệp, …. khi phát triển đề tài hơn có thể thay vì gắp sản phẩm thông thường ta có thể phát triển thành phân loại và gắp sản phẩm theo màu sắc, theo kích thước hay mã vach, mã hiệu được cung cấp trước trong hệ thống. Lợi ích lớn nhất của sử dụng cánh tay robot trong việc phân loại và gắp sản phẩm là có thể xử lý hàng hóa, linh kiện ở tốc độ cao và nhất quán. Có thể dễ dàng lập trình cánh tay Robot trong nhiều ứng dụng giúp đáp ứng các yêu cầu trong sản xuất.
Cùng với đó việc áp dụng cánh tay Robot cộng tác có kích thước nhỏ, nhẹ, sẽ hoạt động tốt trong nhiều không gian, cả những không gian nhỏ hẹp. Sử dụng cánh tay Robot gắp sản phẩm giúp tăng sản lượng, đặc biệt hiệu quả trong quá trình đóng gói hàng hóa, xây dựng nhà kho thông minh, tạo tỉ lệ hoàn vốn cao trong sản xuất. Cánh tay Robot gắp sản phẩm sẽ thay thế con người làm các công việc đơn điệu, nhàm chán lặp đi lặp lại. Hình 7: Ứng dụng robot Lợi ích: • Nâng cao hiệu quả hoạt động • Tiết kiệm không gian • Tiết kiệm chi phí • Hạn chế sai sót • Giảm tai nạn lao động Page | 14 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN THIẾT BỊ VÀ PHẦN MỀM SỬ DỤNG I.
Giới thiệu chung về arduino Hình 8: Board mạch Arduino Uno.