CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ROBOT KUKA. LỰA CHỌN VÀ TÍCH HỢP ROBOT .1 Lựa chọn Robot dựa trên tải và tầm với .2 Lựa chọn Robot dựa trên điều kiện làm việc và ứng dụng của robot .3 Lựa chọn Robot dựa trên Layout và năng suất làm việc .4 Lựa chọn tủ điều khiển (controller). CẤU TRÚC CÁC THÀNH PHẦN CỦA ROBOT.
DI CHUYỂN ROBOT .1 Các hệ tọa độ sử dụng trong hệ thống Robot KUKA .2 Hiệu chỉnh hệ tọa độ Base và hệ tọa độ Tool .3 Đọc và giải thích thông báo của bộ điều khiển robot .4 Lựa chọn và cài đặt chế độ hoạt động cho robot .5 Di chuyển robot theo từng trục .6 Di chuyển robot trong hệ tọa độ World .7 Di chuyển robot trong hệ tọa độ Tool .8 Các dạng chuyển động cơ bản của robot. 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO. Error! Bookmark not defined. DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hệ thống Robot KUKA .2 Phần mềm Work Visual .3 Phần mềm KUKA SimPro .1 Các thành chính của Robot Arm .2 Các trục của robot .4 KUKA Smart Pad .5Mặt sau SmartPad .6 Giao diện người dùng SmartPad .1 Hệ thống tọa độ Robot KUKA .2 Minh họa về Tool sử dụng trong robot KUKA .3 Hệ tọa độ Tool.
TỔNG QUAN VỀ ROBOT KUKA 1. Controller Là các tủ điều khiển robot và thực hiện truyền thông với các thiết bị khác.Dòng controller hiện tại đang sử dụng KRC4. Manipulator(Robot arm) Manipulator hay còn gị là Robot arm là robot được lập trình để thực hiện các nhiệm vụ thay thế con người. KUKA cung cấp nhiều dòng robot khác nhau phù hợp với các ứng dụng,điều kiện làm việc khác nhau.
Kí hiệu của Robot KUKA sẽ cho biết các thông tin cần thiết của một robot: Ví dụ: Agilus KR16 R900-2: Agilus: Tên dòng robot dành cho ứng dụng cụ thể. KR 6: tải trọng tối đa của robot(kg), ở đây là 6kg. R900: tầm với của robot (mm), ở đây là 900mm. 2 : Version của robot(version 2).
Teach pendant(KUKA SmartPad) Teach pendant hay KUKA SmartPad thực chất là tay cầm điều khiển được sử dụng để thao tác trực tiếp và điều khiển robot. Lưu ý để khi dạy robot di chuyển bắt buộc phải sử dụng KUKA SmartPad để đảm bảo tính an toàn.1 Hệ thống Robot KUKA 1.2 Software Các phần mềm sử dụng trong một hệ thống Robot KUKA bao gồm: Controller: sử dụng hệ điều hành riêng KUKA system software Smartpad: sử dụng window CE KUKA option packet: các gói dành cho các ứng dụng đặc biệt và truyền thông. Phần mềm lập trình: WorkVisual.Sau khi dạy một số vị trí chính cho robot bằng SmartPad,ta sẽ tính toán,lập trình và thực hiện truyền thông và hoàn thiện chương trình cho robottrên WorkVisual. Phần mềm mô phỏng: KUKA Simpro, KUKA.2 Phần mềm Work Visual Hình 1.3 Phần mềm KUKA SimPro 1.3 KUKA IoT KUKA IoT thường được KUKA xây dựng cho các nhà máy lớn vài nghìn robot,sẽ thu thập dữ liệu của các robot đưa lên clouldbase.
Đối với các nhà máy nhỏ lẻ, KUKA hỗ trợ phát triển IoT dựa trên giao thức OPC UA CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN VÀ TÍCH HỢP ROBOT 2.1 Lựa chọn Robot dựa trên tải và tầm với Lựa chọn robot phù hợp với tải: Sử dụng trang web: https://compose.com/ để tính toán tải và chọn robot phù hợp: Truy cập trang wed : https://compose. Trong phần ROBOT SELECTION, chọn tầm với, khối lượng tải, vị trí đặt robot, điều kiện môi trường. Sau đó,chọn chọn robot trong phần ROBOT, nhấn Run Analysis.
Điền các thông số,sau đó phần mềm sẽ tự động tính toán,nếu tải phù hợp,các thông số phân tích sẽ hiển thị màu xanh: MASS: Khối lượng tải = khối lượng tải chính(payload) + khối lượng tool(gắn vào A6) Lx,Ly,Lz: khoảng cách từ tâm của tải đến mặt A6 theo 3 trục lx,ly,lz: là moment quán tính,thông số này khá khó để tính chính xác, do đó chủ yếu sử dụng các thông số ở trên Nếu có thêm các tải phụ trợ (nguồn cấp cho các tool,hay thiết bị gắn thêm) vào A1,A2,A3 thì ta chọn vào phần Supplementary payload data xong nhập các thông số cần thiết Sau khi nhập xong các số lieu,ta quan sát 2 biểu đồ bên tay phải màn hình,nếu tất cả đều có màu xanh lá thì robot ta chọn là phù hợp. Tầm với "Tầm với" là khoảng cách từ tâm mặt để của rô bốt đến điểm giữa của trục A5. Thường được lựa chọn khi lên Layout trên KUKA.2 Lựa chọn Robot dựa trên điều kiện làm việc và ứng dụng của robot Điều kiện làm việc: Cần lựa chọn robot phù hợp với môi trường làm việc để tăng tuổi thọ,tránh hỏng hóc trong quá trình làm việc. KUKA thiết kế các dòng robot phù hợp với các ngành nghề,ứng dụng, việc lựa chọn đúng dòng robot sẽ giúp tăng năng suất và hiệu quả trong quá trình sử dụng 2.3 Lựa chọn Robot dựa trên Layout và năng suất làm việc Việc tính toán và lựa chọn robot sẽ được thực hiện trước trên phần mềm mô phỏng.
Dữ liệu của tất cả các robot được KUKA update toàn bộ trên phần mềm mô phỏng,nên kết quả mô phải chi có sai số khoảng 5% so với thực tế 2.4 Lựa chọn tủ điều khiển (controller) Lựa chọn dựa vào nhu cầu làm việc và điều kiện làm việc. Robot nhỏ tủ nhỏ dòng Compact và Small size Robot to,cần lắp nhiều thiết bị phụ trợ tủ to Cần chú ý tính toán khoảng cách từ tủ đến robot để chọn dây cáp cho phù hợp 2.5 Energy supply Lựa chọn các đường cung cấp khí,nước,điện,. cho các Tool tùy thuộc các ứng dụng cụ thể như hàn,tra keo,.6 An toàn Xác định được không gian làm việc của robot để cài đặt các limit tránh trường hợp va cham. Có thể cài đặt các giới hạn trên phần mềm lập trình,phần mềm phụ trợ,các stopper cứng gắn vào trục A1,A2,A3,xây dựng các hàng rào bao quanh robot.
CẤU TRÚC CÁC THÀNH PHẦN CỦA ROBOT 3.1 Robot Arm Các thành phần chính của Robot Arm được mô tả dưới hình sau: Hình 3.1 Các thành chính của Robot Arm Các robot KUKA thông thường sẽ có 6 trục từ A1-A6,mỗi trục sẽ có một giới hạn quay nhất định. Sự kết hợp quay của cả 6 trục sẽ tạo ra chuyển động cho robot Hình 3.2 Các trục của robot 3.2 KUKA Controller KUKA Controller là tủ điều khiển chứa tất cả các phần mềm ,phần cứng điều khiển robot Các thành phần của Controller: Hình 3.3 KUKA Controller STT Thành phần STT Thành phần 1 Mains filter 8 Brake filter 2 Main switch 9 CCU 3 CSP-Controller System 10 SIB Panel 4 Control PC 11 Fuse element 5 Drive power supply 12 Fuse element 6 Drive controller 13 Connection panel 7 Drive controller 14 SmartPad Bảng 3.1 Các thành phần của KUKA Controller Mains filter: Lọc nhiễu nguồn điện 3 pha cấp vào tủ điều khiển Main switch: Công tắc bật tủ điều khiển CSP-Controller System Panel: Các đèn led thông báo trạng thái của hệ thống. Control PC: là Industrial PC đa lõi,thông thường có 1 lõi làm nhiệm vụ điều khiển vị trí robot; 1 lõi điều khiển truyền thông và các vấn đề an toàn. Drive (5,6,7): điều khiển 6 trục của robot.
Drive power supply 5 làm nhiệm vụ cấp nguồn cho drive 5,6,7 (chuyển 3 pha 380v sang 600VDC) và điều khiển trục 4,5,6. Drive 6 điều khiển trục 1,2,3. Drive 7 điều khiển các thành phần mở rộng nếu có. Brake filter: Các phanh của động cơ (brake) sử dụng nguồn 27V.
Brake filter sẽ được sử dụng để lọc nguồn 27V đó. CCU: sử dụng để truyền thông Controller với các thiết bị bên ngoài SIB: liên quan đến các chức năng an toàn. Tất cả các dây liên quan đến chức năng an toàn sẽ được nối ra ngoài Controller thông qua cổng X11 Fuse element: bảo vệ nguồn 1 chiều Batteries: Cung cấp năng lượng để tránh việc Controller mất nguồn đột ngột( chỉ hỗ trợ cho việc Controller tắt theo đúng tuần tự không bị mất chương trình) Connection panel: Chứa các cổng để giao tiếp giữa controller với các phần bên ngoài.3 Smart Pad Chức năng chình của Smart Pad là điều khiển và lập trình cho robot. Để đảm bảo an toan, chỉ có thể teaching-point cho robot bằng Smart Pad Hình 3.4 KUKA Smart Pad Nút 1: Sau khi robot chạy ổn định,ta có thể ngắt kết nối Smart Pad với Controller.
Sau khi ấn nút ta có 30s để rút Smart Pad ra Nút 2: Chuyển chế độ Manual(T1,T2) hoặc Auto hoặc External( khi làm việc với PLC bên ngoài) Nút 3: Emergency Nút 4: Chuột 6D dùng cho việc di chuyển robot Cụm nút 5: Gồm 6 nút phục vụ cho việc di chuyển robot. Có thể dùng con chuột 6D hoặc 6 phím này để di chuyển robot Nút 6: Thay đổi tốc độ chuyển động của robot ở chế độ auto Nút 7: Thay đổi tốc độ chuyển động của robot ở chế độ manual Nút 8: Ấn vào để hiện ra Main menu Cụm nút 9: Cụm nút phụ trợ,tùy vào từng ứng dụng Nút 10: Start cho robot chạy thuận Nút 11: Start cho robot chạy ngược Nút 12: Stop robot Nút 13: Ấn vào để hiện bàn phím Các nút chức năng tại mặt sau của SmartPad: Hình 3.5Mặt sau SmartPad Phím Chức năng 1 Enable switching Các công tắc bật có 3 vị trí: • Không nhấn • Vị trí trung tâm • Nhấn hoàn toàn (vị trí hoảng sợ) Trong các chế độ manual, chỉ có thể di chuyển robot nếu ít nhất một trong các công tắc bật được giữ ở vị trí trung tâm. Trong chế độ Automatic và Automatic External, các công tắc bật không có chức năng. 2 Start key (màu xanh):Nhấn khi muốn chạy chương trình 3 Enable switching 4 Cổng USB 5 Enable switching 6 Nhãn ghi thông số của SmartPad Giao diện người sử dụng KUKA smartHMI trên SmartPad: Hình 3.6 Giao diện người dùng SmartPad Item Chức năng 1 Thanh trạng thái 2 Bộ đếm các thông báo hiện 3 Cửa sổ hiển thị các thông báo 4 Chỉ báo này hiển thị hệ tọa độ hiện tại để Jog với 6D Mouse.
Chạm vào chỉ báo sẽ hiển thị tất cả các hệ tọa độ, cho phép chọn một hệ tọa độ khác. 5 Căn chỉnh hướng của 6D Mouse cho phù hợp với hướng của người sử dụng 6 Chỉ báo này hiển thị hệ tọa độ hiện tại để Jog với Jog key. Chạm vào chỉ báo sẽ hiển thị tất cả các hệ tọa độ, cho phép chọn một hệ tọa độ khác.