Chương 1: Giới Thiệu Trình bày sự cấp thiết và ý nghĩa của đề tài, mục tiêu nghiên cứu, phạm vi và đối tượng của dự án, cũng như các phương pháp và cấu trúc chung của đề tài. − Chương 2: Tổng Quan về Nghiên Cứu Tóm tắt thông tin cơ bản về robot SCARA, bao gồm các khái niệm, cấu trúc, và các nghiên cứu liên quan đến robot này ở trong và ngoài nước. − Chương 3: Cơ Sở Lý Thuyết Đề cập đến các kiến thức lý thuyết cần thiết cho việc thực hiện dự án, bao gồm các phương trình động học của robot SCARA, các phương pháp điều khiển và kiến thức cơ bản về cơ khí, điện tử, và lập trình. − Chương 4: Thiết Kế Cơ Khí Trình bày yêu cầu và quy trình thiết kế cơ khí cho robot SCARA, bao gồm sơ đồ khối, cấu trúc truyền động, khớp nối, không gian hoạt động và kết quả gia công lắp ráp.
− Chương 5: Hệ Thống Điện Điều Khiển Mô tả yêu cầu và quy trình thiết kế hệ thống điện điều khiển cho robot SCARA, bao gồm sơ đồ khối, bộ điều khiển, động cơ truyền động, cơ cấu chấp hành, hệ thống cung cấp năng lượng, các cảm biến và hệ thống xử lý ảnh. − Chương 6: Hệ Thống Phần Mềm Trình bày yêu cầu của hệ thống phần mềm, bao gồm sơ đồ khối, lưu đồ giải thuật của phần mềm điều khiển, phần mềm trên bo mạch phụ, máy tính, xử lý ảnh và phần mềm tương tác người dùng. − Chương 7: Kết Luận và Hướng Phát Triển Tổng hợp kết quả của dự án, đánh giá ưu và nhược điểm của hệ thống, và đề xuất hướng phát triển tiềm năng của dự án trong tương lai. 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.
Tổng quan về Robot gắp thả Trong thời gian gần đây, việc áp dụng hệ thống tự động hóa đã trở thành điều phổ biến không chỉ trong các nhà máy công nghiệp lớn mà còn ở các nhà máy nhỏ. Công nghệ tự động hóa ngày càng thay thế các quy trình làm thủ công trong quá trình sản xuất với mục tiêu tăng cường năng suất và chất lượng sản phẩm. Robot gắp thả, hay còn được biết đến với tên gọi "Pick and Place Robot", là một trong những thiết bị tự động thay thế vai trò của con người trong quá trình sản xuất. Các robot này thường được sắp xếp tại nhiều vị trí khác nhau trong dây chuyền sản xuất tự động và đảm nhận những nhiệm vụ cụ thể.
Với hệ thống điều khiển tích hợp thị giác thông minh, chúng có khả năng nhận diện và xử lý các đặc điểm riêng của từng sản phẩm, từ đó gắp và di chuyển chúng theo yêu cầu. Không chỉ được sử dụng trong các nhà máy, robot gắp thả còn thường được áp dụng để tải, xếp gói hàng có trọng lượng lớn lên đến hàng chục kílogam trong các môi trường hậu cần như nhà kho, tàu thuyền và các ứng dụng khác.1: Các loại robot pick and place Trong thực tế hiện nay, có nhiều loại robot gắp thả khác nhau như cánh 5 tay robot 6 bậc, Cartesian Robot, SCARA Robot và Delta Robot,…. Trong số đó, Scara Robot đáng chú ý với thiết kế đặc biệt cho phép nó thực hiện các thao tác gắp và thả sản phẩm với tốc độ và độ chính xác rất cao. Giới thiệu về Scara Robot "Robot SCARA, hay còn gọi là Selective Compliance Assembly Robot Arm, xuất hiện từ Nhật Bản vào những năm 1980.
Ban đầu, nó được phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong ngành công nghiệp sản xuất của đất nước này. Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp, cần có những giải pháp tự động hóa linh hoạt và hiệu quả. SCARA Robot được thiết kế với khả năng di chuyển trong một phạm vi hình tròn hoặc oval, với hai trục xoay song song và một trục dọc để thực hiện các nhiệm vụ đòi hỏi độ chính xác cao trong sản xuất công nghiệp. Với cấu trúc này, nó có thể thực hiện các tác vụ như lắp ráp, đóng gói, và kiểm tra chất lượng sản phẩm một cách chính xác và nhanh chóng.
Mục tiêu ban đầu của robot SCARA là tối ưu hóa quy trình sản xuất thông qua sự linh hoạt và khả năng thích nghi trong việc thực hiện các nhiệm vụ lặp đi lặp lại. Trong vài thập kỷ qua, tính linh hoạt, độ chính xác cao cùng với khả năng tương tác linh hoạt đã giúp SCARA Robot trở thành một phần quan trọng trong ngành công nghiệp, không chỉ ở Nhật Bản mà còn trên toàn thế giới, được áp dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất và tự động hóa.2: Robot scara của hãng ABB 6 2. Cấu trúc của Scara Robot • Bệ cố định: Thường là một nền tảng cứng chắc, có thể là hình vuông hoặc hình tròn. Ở mỗi góc của hình vuông, có các khớp quay cố định để tạo nền tảng vững chắc cho robot.
• Tấm di chuyển: Tấm di chuyển thường có hình tam giác hoặc hình vuông nhỏ hơn so với bệ cố định. Nó chứa các khớp bi tương ứng với cánh tay truyền động và được sử dụng để thực hiện chuyển động. • Cánh tay truyền động: SCARA Robot thường sử dụng 2 cánh tay truyền động, mỗi cánh tay có thể di chuyển theo hình dạng R2R (R là khớp dẫn động). Một đầu của mỗi cánh tay được nối với khớp quay ở bệ cố định, và đầu còn lại được nối với tấm di chuyển, tạo ra khả năng di chuyển và linh hoạt.
• Các khớp quay: Các khớp quay giữa cánh tay và bệ cố định cung cấp khả năng di chuyển và linh hoạt cho robot trong quá trình làm việc. • Động cơ: SCARA Robot thường được trang bị động cơ gắn trên bệ cố định. Mỗi động cơ điều khiển một cánh tay truyền động cụ thể, cung cấp sức mạnh và chuyển động cho robot. Đây là cấu trúc cơ bản của SCARA Robot, giúp nó thực hiện các nhiệm vụ trong môi trường sản xuất và lắp ráp với độ chính xác và linh hoạt.3: Cấu trúc của Scara robot 2.
Các đặc tính của Scara Robot 7 • Độ chính xác cao: SCARA Robot được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ với độ chính xác cao trong quá trình lắp ráp và sản xuất. Điều này giúp chúng phù hợp cho các ứng dụng cần độ chính xác cao trong ngành công nghiệp. • Tốc độ nhanh: SCARA Robot thường có khả năng di chuyển nhanh, hoàn thành các chu trình công việc trong thời gian ngắn, tăng năng suất sản xuất. • Khả năng lặp lại công việc: Chúng có khả năng lặp lại các chu trình công việc một cách chính xác và đáng tin cậy, giúp duy trì độ chính xác và hiệu suất trong quá trình sản xuất hàng loạt.
• Khả năng linh hoạt: Mặc dù SCARA Robot thường được sử dụng trong các ứng dụng cụ thể, chúng vẫn có khả năng linh hoạt trong việc thực hiện nhiều loại công việc khác nhau. • Kích thước nhỏ gọn: Thường có kích thước nhỏ hơn so với các loại robot công nghiệp khác, điều này làm cho chúng phù hợp hơn trong các không gian làm việc hạn chế. • Tính khả dụng cao: SCARA Robot thường dễ dàng được tích hợp vào các dây chuyền sản xuất tự động và có thể thực hiện nhiều loại công việc từ lắp ráp sản phẩm đến đóng gói. Ứng dụng của Scara Robot • Sản xuất và lắp ráp: Robot SCARA thường được sử dụng trong quá trình sản xuất và lắp ráp sản phẩm điện tử, ô tô, đồ điện gia dụng và các sản phẩm công nghiệp khác.
Chúng có thể thực hiện các nhiệm vụ lắp ráp có độ chính xác cao. • Đóng gói và đóng chai: Trong ngành công nghiệp thực phẩm và đóng gói, robot SCARA có thể được sử dụng để đóng gói sản phẩm, đóng nắp chai, sắp xếp sản phẩm vào hộp hoặc túi, tạo gói sản phẩm v. • Sản xuất điện tử: Trong ngành công nghiệp điện tử, robot SCARA có thể được sử dụng để lắp ráp các linh kiện nhỏ, thực hiện kiểm tra chất lượng, hoặc thậm chí là thực hiện quá trình hàn. • Kiểm tra và kiểm soát chất lượng: Robot SCARA có thể được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ kiểm tra chất lượng, kiểm tra sản phẩm hoặc thậm chí là kiểm tra lỗi trong quá trình sản xuất.
8 • Dệt may và ngành công nghiệp dược phẩm: Trong các ngành công nghiệp như dệt may và dược phẩm, robot SCARA có thể được sử dụng để thực hiện các công việc như đóng gói sản phẩm, sắp xếp sản phẩm hoặc thậm chí là vận chuyển sản phẩm. • Robot hỗ trợ: Robot SCARA cũng có thể được sử dụng như robot hỗ trợ trong các môi trường sản xuất để nâng cao hiệu suất và giảm tải lao động cho con người.4: Ứng dụng của robot scara trong lắp ráp, gắp thả 2. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài Nghiên cứu về robot SCARA đã thu hút sự quan tâm của nhiều nước trên thế giới, bao gồm cả Việt Nam. Ở Việt Nam, có một số nỗ lực trong việc nghiên cứu và áp dụng robot SCARA trong các ngành công nghiệp khác nhau.
Nghiên cứu trong nước Các viện nghiên cứu, trường đại học và các công ty công nghệ tại Việt Nam đã tiến hành nghiên cứu và phát triển về robot SCARA. Các dự án này thường tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu suất sản xuất, nâng cao độ chính xác và tính linh hoạt của robot SCARA để có thể áp dụng vào nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau trong nước.5: Phân tích trong nước 2. Nghiên cứu ngoài nước Trên toàn thế giới, nghiên cứu về robot SCARA cũng đang phát triển mạnh mẽ. Các nước như Nhật Bản, Mỹ, Trung Quốc, Đức và Hàn Quốc đều đang dẫn đầu trong lĩnh vực này.
Các công ty lớn trong ngành công nghiệp robot như Fanuc, ABB, Yaskawa và Kawasaki thường là những đơn vị tiên phong trong nghiên cứu, phát triển và sản xuất robot SCARA có hiệu suất cao. Nghiên cứu toàn cầu xoay quanh việc tối ưu hóa thiết kế, tính linh hoạt, sự an toàn và ứng dụng của robot SCARA trong nhiều lĩnh vực khác nhau như sản xuất, dược phẩm, điện tử và đóng gói. Mục tiêu là cải thiện hiệu suất và khả năng tích hợp của robot này vào quy trình sản xuất công nghiệp một cách linh hoạt và hiệu quả.6: Phân tích ngoài nước 2. Tổng quan về thị giác máy tính trong ứng dụng robot Trong thời gian gần đây, công nghệ thị giác máy tính đã có sự tiến triển đáng kể thông qua việc phát triển các thuật toán xử lý ảnh, đặc biệt là trong việc nhận diện và phân loại hình ảnh.
Những thuật toán này có thể được tích hợp vào các hệ thống robot để áp dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau.