CHƯƠNG 1. Lý do lựa chọn đề tài Từ những năm 90 của thế kỷ XX, ở Việt Nam đã bắt đầu công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước. Trải qua hơn 30 năm, Việt Nam đã đạt được nhiều thành tựu trong quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa, phản ánh cả trực tiếp và gián tiếp qua nhiều khía cạnh như đời sống, văn hóa và kinh tế. Đến năm 2020, Việt Nam cơ bản trở thành một nước công nghiệp với tỷ trọng trong GDP của nông nghiệp chiếm 16-17%, công nghiệp khoảng 40-41%, dịch vụ chiếm 42-43%, tỷ trọng lao động trong tổng lao động xã hội, lao động công nghiệp và dịch vụ là 50%, nông nghiệp là 50%.
Việc gia tăng số lượng lao động trong lĩnh vực công nghiệp cần đi đôi với cả việc gia tăng chất lượng và trình độ lao động có chuyên môn để đảm bảo sự phát triển bền vững của quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa. Tuy nhiên, số lượng lao động trình độ cao liên quan đến công nghệ - kỹ thuật cao ở Việt Nam còn khá hạn chế khi so về tổng thể lực lượng lao động đang tham gia vào phát triển và sản xuất kinh tế. Nhiều trường đại học và cao đẳng ở Việt Nam đã, đang chú tâm đầu tư, xây dựng và phát triển nguồn nhân lực, kỹ sư chất lượng cao nhưng vẫn chưa đạt được nhiều đột phá và thành quả đáng kể. Mặc dù nền tảng kiến thức của sinh viên và học viên đã được trang bị đầy đủ, nhưng do hạn chế về cơ sở, thiết bị thực hành công nghệ cao, hầu hết các cá nhân vẫn chưa thể áp dụng kiến thức vào thực tế cũng như thể hiện năng lực bản thân.
Nhằm thử sức và áp dụng các kiến thức được tiếp cận vào thực tế, cũng như xây dựng một dự án khác biệt, không đi theo các đề tài có sẵn đã quá quen thuộc, nhóm quyết định chọn đề tài “Phát triển phần mềm và hệ thống điều khiển cho rô bốt công nghiệp sử dụng PLC Mitsubishi Q”. Đây không chỉ là một hướng đi mới mà còn là một đề tài gần với yêu cầu thực tiễn sản xuất, đem lại cho nhóm em nhiều kinh nghiệm và kiến thức cho các dự án trong tương lai. Ý tưởng thiết kế 1. Ví dụ về một số loại robot công nghiệp Thế giới robot hiện nay vô cùng phong phú và đa dạng.
Chính vì vậy, con người tiến hành phân loại robot để dễ dàng xếp loại và phân tích chúng. Việc phân loại robot giúp con người chọn được các loại robot phù hợp với nhu cầu trong quá trình thiết kế cũng như chọn lựa sử dụng. Có nhiều cách để phân loại robot, nhưng phổ biến nhất là phân loại theo 3 cách: Kết cấu, phạm vi ứng dụng, điều khiển. a) SCARA robot Thuật ngữ Scara được đề xuất lần đầu tiên vào năm 1979 tại Nhật Bản, trong các hoạt động nghiên cứu lắp ráp tại trường đại học Yamanashi.
Nó là tên viết tắt của Selective Compliance Assembly Robot Arm. Bảo 21 GVHD: TS. Dương Văn Lạc Hình mẫu nguyên thủy của SCARA là một kiểu tay máy có cấu tạo rất đặc biệt. Nó bao gồm 2 khớp quay, 1 khớp tịnh tiến.
3 khớp đều có trục song song với nhau. Các cấu trúc của SCARA là cấu trúc nối tiếp, nghĩa là động cơ đầu tiên phải mang theo tất cả những động cơ khác sau đó. Nếu SCARA được thiết kế theo đôi cánh tay thì 2 động cơ đầu tiên sẽ được cố định ở đấy và có chức năng kéo theo, điều khiển các động cơ còn lại.1 – SCARA robot Ưu điểm của SCARA robot Với thiết kế và kết cấu đơn giản, mô phỏng chính xác hoạt động của cánh tay con người, robot SCARA có nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại robot khác như: • Tốc độ làm việc cao • Độ chính xác cao • Tính lặp lại • Kết cấu nhỏ, phù hợp cho các ứng dụng trong phạm vi nhỏ, hẹp Ứng dụng của SCARA robot SCARA robot là một trong những loại robot công nghiệp mang tính ứng dụng cao nhất hiện nay. Chuyển động tay máy của SCARA giúp nó có khả năng gắp đặt vật liệu tốt.
Vì vậy, nó được ứng dụng nhiều nhất trong những dây chuyền sản xuất có công đoạn công việc này. Hơn nữa, nó cũng được sử dụng cho các công việc liên quan đến hàn xì ở các xưởng cơ khí chế tạo. Với độ linh hoạt cao và khả năng làm việc liên tục, SCARA robot được quan tâm và kỳ vọng sẽ giải phóng sức lao động và bảo vệ sức khỏe của con người khỏi các công việc nặng nhọc và độc hại như hàn, xử lý chất thải, các công việc liên quan đến phóng xạ,… b) Robot 6 bậc tự do Robot 6 bậc tự do (phổ biến là loại robot 6 trục quay) có thể thực hiện công việc một cách tự động bằng sự điều khiển của máy tính hoặc các vi mạch điện tử 22 SVTH: B. Bảo GVHD: TS.
Dương Văn Lạc được lập trình. Robot được lập trình sẵn theo một trình tự nhất định và sử dụng mục đích phục vụ công việc lắp ráp, sản xuất hoặc chế biến sản phẩm. Robot hỗ trợ rất nhiều cho con người. Đặc biệt là trong những môi trường khắc nghiệt, độc hại và nguy hiểm.
Loại robot này có tính chính xác cao và hiệu quả vượt trội so với sản xuất thủ công. Ưu điểm của robot 6 bậc tự do Giống bao loại robot khác, ưu điểm đầu tiên và lớn nhất của loại robot này là tăng năng suất lao động. Khả năng làm việc liên tục cho phép robot có thể hoạt động không ngừng nghỉ trong thời gian dài, giúp nâng cao hiệu suất công việc. Tuy có kích thước tương đối to, nhưng với tính linh hoạt cao trong công việc và chuyển động, một cánh tay robot có thể thực hiện nhiều công việc khác nhau.
Do đó chỉ cần một số ít robot được lắp đặt ở các vị trí thích hợp cũng có thể đảm nhiệm tác vụ của đội ngũ, từ đó tiết kiệm được không gian bố trí trong nhà máy. Ngoài ra, nhờ giảm số lượng công nhân mà chi phí sản xuất cũng sẽ được giảm thiểu theo trong khi sản lượng lại tăng.2 – Robot 6 trục quay trong việc hàn khung ô tô Với cấu hình đến 6 bậc tự do robot có thể thực hiện các chuyển động phức tạp với nhiều góc và hướng khác nhau, cho phép thực hiện những nhiệm vụ có độ khó cao. Việc sử dụng robot cũng cho phép giảm thiểu sai số chủ quan do con người khi chúng đã được lập trình và tính toán kỹ lưỡng, cũng như có các phương pháp bù lỗi chuyên nghiệp. Ứng dụng Robot 6 trục hiện nay đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và công nghiệp như: • Bốc xếp hàng hóa • Hàn gia công cơ khí • Gắp và sắp xếp sản phẩm • Đúc và rèn • Robot phay • Robot cắt bằng tia nước SVTH: B.
Bảo 23 GVHD: TS. Dương Văn Lạc • Robot đánh bóng c) Robot tuyến tính Robot tuyến tính là một loại robot kết hợp từ nhiều khâu tịnh tiến. Chủng robot này có nhiều loại từ đơn giản như robot khung giàn (loại robot chuỗi hở) và loại robot nâng hạ. Mỗi loại robot đều có những ưu nhược điểm riêng cũng như tính phổ biến của chúng cũng khác nhau.
Trong đó, đơn giản, hiệu quả và phổ biến nhất là loại robot khung giàn. Loại robot này có kết cấu vô cùng đơn giản, trong đó gồm 3 (hoặc nhiều hơn) khâu tịnh tiến liên kết với nhau theo kiểu chuỗi hở. Điều này có nghĩa số bậc tự do của robot bằng số khâu của chính nó.3 – Robot khung giàn Robot khung giàn có cách điều khiển đơn giản, độ cứng vững phụ thuộc vào vật liệu chế tạo khâu, phù hợp với các tác vụ nhẹ, vừa và đơn giản. Khả năng đánh giá sai số của robot tốt do tương đối ít khâu và các khâu đều tuân theo quy tắc trục tọa độ của Descartes nên mỗi khâu chỉ tác động đến sai số một chiều chuyển động.
Robot Catersian a) Định nghĩa Cartesian Robot là loại robot sử dụng trục tuyến tính để chuyển động. Robot cartesian trông tương tự như một giàn cần cẩu và hoạt động tương tự như nó. Nhưng điểm đặc biệt là robot cartesian không bị giới hạn ở các chức năng nâng và di chuyển. Chúng đem đến các chức năng tùy chỉnh theo yêu cầu.
Cánh tay robot được đặt trên khâu cuối và có thể di chuyển trong mặt phẳng nằm ngang. Cánh tay robot có thể gắn thêm các bộ phận khác hoặc máy công cụ tại khâu tác động cuối tùy thuộc vào chức năng được sử dụng. Bảo GVHD: TS. Dương Văn Lạc Hình 1.4 – Robot tịnh tiến cartesian b) Ứng dụng của Robot Cartesian Tính linh hoạt, chi phí thấp và dễ lập trình làm cho Cartesian Robot phù hợp với nhiều ứng dụng trong môi trường công nghiệp.
Một số ứng dụng của robot Cartesian có thể kể đến như sau: Sử dụng trong băng chuyền Cánh tay robot được trang bị một số biến thể của thiết bị thị giác để xác định các thành phần khác nhau từ băng chuyền. Cánh tay có thể Hình 1.5 - Robot tịnh tiến 3 trục chọn những đồ vật này và phân loại chúng vào các thùng khác nhau. Việc nhặt và hút có thể được thực hiện bởi một cánh tay robot duy nhất. Ứng dụng trong các hoạt động cần di chuyển nhiều Trong dây chuyền sản xuất sẽ có những trường hợp hàng hóa trong quá trình cần được chuyển từ địa điểm này sang địa điểm khác.
Nó có thể được thực hiện bằng cách sử dụng robot tuyến tính. Chúng có thể được sử dụng với hệ thống thị giác tùy thuộc vào quy trình. Sử dụng trong hệ thống lắp ráp Khi phải lặp đi lặp lại các bước giống nhau để lắp ráp các bộ phận của sản phẩm, robot tuyến tính có thể được sử dụng để tự động hóa các công việc. Ứng dụng chất kết dính và chất bịt kín Nhiều quy trình sản xuất liên quan đến việc áp dụng chất kết dính hoặc chất bịt kín giữa các bộ phận.
Cartesian Robot được sử dụng trong sản xuất ô tô lớn đến sản xuất thiết bị điện tử nhỏ. Chất kết dính và chất bịt kín phải được áp dụng với số lượng và vị trí rất chính xác. Cánh tay của robot tuyến tính có thể được kết nối SVTH: B. Bảo 25 GVHD: TS.
Dương Văn Lạc với bộ phân phối chất lỏng và chất kết dính, chất bịt kín có thể được áp dụng với độ chính xác cao. Máy công cụ CNC Máy tính dựa trên điều khiển số được sử dụng để tạo ra các sản phẩm theo thiết kế được thực hiện trong phần mềm thiết kế kỹ thuật.