Đồ án tốt nghiệp
4
Hình 1-1: Một vài cấu trúc của tay máy thường gặp
Tuy nhiên trong thực tế, đối với các tay máy chuyên dùng ta chuyên môn
hoá và đặc biệt đảm bảo giá thành và giá đầu tư vào tay máy thấp, người ta
không nhất thiết lúc nào cũng phải chế tạo tay máy có đủ số ba khớp động cho
cấu trúc xác định vị trí.
Đối với tay máy công nghiệp đã có hơn 250 loại, trong số đó có hơn
40% là loại tay máy có điều khiển đơn giản thuộc thế h
ệ thứ nhất.
Sự xuất hiện của IR và sự gia tăng vai trò của chúng trong sản xuất và xã
hội loài người làm xuất hiện một nghành khoa học mới là nghành Robot
học(Robotic). Trên thế giới nhiều nời đã xất hiện những viện nghiên cứu
riêng về Robot.
Ở Việt Nam, từ những năm giữa thập kỷ 80 đã có viện nghiên cứu về
Robot.
1.3 Sơ đồ cấu trúc chức nă
ng của Robot:
Vậy Robot là gì? Cho tới hiện nay có rất nhiều định nghĩa về Robot, và
hằng năm người ta tổ chức rất nhiều hội nghị khoa học bàn về Robot, nhằm
thông tin những thành tựu đã đạt được trong nghiên cứu và chế tạo Robot
đồng thời thống kê các thuật ngữ về Robotic, để hiểu được về IR trước hết
chúng ta quan sát sở đồ cấu trúc và chức năng của IR như sau:
Đồ án tốt nghiệp
5
Hình 1-2. Sơ đồ cấu trúc và chức năng của Robot.
Trong sơ đồ trên, các đường chỉ mối quan hệ thông tin thuận,
thông tin chỉ huy nhiệm vụ Robot. Các đường chỉ mối liên hệ thông tin
ngược, thông tin phản hồi về quá trình làm việc của Robot.
Chức năng của bộ phận giao tiếp là liên lạc với người vận hành là thực
hiện quá trình “dạy học” 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
động nhiệm vụ đã được “học”.
Bộ phận chấp hành giúp cho Robot có đủ “sức” chịu được tải trọng mà
Robot phải chịu trong quá trình làm việc, bộ phận này bao gồm:
Phần 1: Bộ phận chịu chuyển động , phần tạo các khả năng chuyển động
cho Robot.
Phần 2: Bộ phận chịu lực, phần chịu lực của Robot.
Bộ cảm biến tín hiệu: làm nhiệm vụ nhận biết, đo lường và biến đổi
thông tin các loại tín hiệu như : các nội tín trong bản thân Robot, đó là các tín
Thiết bị liên
hệ với người
v
ậ
n hành
Người vận hành
Hệ thống
truyền
động
Hệ thống
chịu lực
Hệ thống
biến tín
hiệu
Môi trường bên ngoài
Hệ thống điều khiển
Đồ án tốt nghiệp
6
hiệu về vị trí, vận tốc, gia tốc, trong từng thành phần của bộ phận chấp hành
các ngoại tín hiệu, là các tín hiệu từ môi trường bên ngoài có ảnh hưởng tới
hoạt động của Robot.
Với cấu trúc và chức năng như trên, Robot phần nào mang đặc tính của
con người còn phần máy chính là trạng thái vật lý của cấu trúc.
Với IR các tính chất trên cũng được thể hiện đầy đủ, do đó IR duy trì
hình thức mang dáng d
ấp của tay “người”.
Tay máy công nghiệp thường có những bộ phận sau:
Hệ thống điều khiển: thường là loại đơn giản làm việc có chu kỳ vận
hành theo nguyên lý của hệ thống điều khiển hở hoặc kín.
Hệ thống chấp hành: bao gồm các nguồn động lực, hệ thống truyền
động, hệ thống chịu lực như: các động cơ thuỷ, khí nén, cơ cấ
u servo điện tử,
động cơ bước. Mỗi chuyển động của IR thường có một động cơ riêng và các
thanh chịu lực.
- Bàn kẹp: là bộ phận công tác cuối cùng của tay máy, nơi cầm nắm các
thiết bị công nghệ háy vật cần di chuyển.
th
à
cả
i
đã
m
ộ
th
ế
H
ơ
nh
a
tr
ư
ph
ẩ
đư
ợ
độ
n
tiề
n
kh
o
T
h
là
m
m
u
ng
ư
R
o
R
o
có
tro
ng
h
nế
u
Đ
ồ án t
ố
1.4 Ứn
g
1.4.1 M
ụ
Nhằm
g
à
nh, nâng
c
i
thiện lao
được đúc
k
Những
ư
- Robo
ộ
t người t
h
ế
Robot c
ó
ơ
n thế nữ
a
a
nh với vi
ư
ờng cạnh
t
- Có kh
ả
ẩ
m do ứn
g
ợ
c đáng
k
n
g nhất là
n
lương c
ủ
o
ản phụ
c
h
eo số liệ
u
m
việc tha
y
u
a Robót
ư
ời thợ tr
o
o
bot làm v
i
o
bot có thể
nhiều do
a
ng giá thà
n
- Việc
ứ
h
ệ. Sở dĩ
n
u
không t
h
ố
t nghiệp
g
dụn
g
R
o
ụ
c tiêu ứn
g
g
óp phần
n
c
ao chất l
ư
động. Điề
k
ết qua n
h
ư
u điểm đ
ó
t có thể t
h
h
ợ lành ng
h
ó
thể nâng
a
Robot c
ò
ệc thay đ
ổ
t
ranh.
ả
năng gi
ả
g
dụng Ro
b
k
ể chi p
h
ở các nư
ớ
ủ
a người l
a
c
ấp và b
ả
u
của Nh
ậ
y
cho một
n
chỉ bằng
o
ng vòng
3
i
ệc ngày
m
đem lại t
i
a
nh nghiệ
p
n
h sản ph
ẩ
ứ
ng dụng
R
n
hư vậy vì
h
ay thế co
n
o
bot tron
g
g
dụn
g
R
o
n
âng cao
ư
ợng và k
h
u đó xuất
h
iều năm đ
ư
ó
là:
h
ực hiện
m
h
ề một cá
c
cao chất l
ư
ò
n có thể
n
ổ
i mẫu mã
,
ả
m giá th
à
b
ot là bởi
v
h
í cho ng
ư
ớ
c có mức
a
o động, c
ộ
ả
o hiểm
x
ậ
t Bản thì
n
gười thợ
tiền chi
p
3
-5 năm, t
u
m
ấy ca. C
ò
i
ền lời là 1
p
, khoản c
ẩ
m.
R
obot có
t
nếu tăng
n
n
người b
ằ
côn
g
n
g
h
i
o
bot tron
g
c
năng suấ
t
h
ẩ năng c
ạ
phát từ n
h
ư
ợc ứng d
ụ
m
ột quy trì
n
c
h ổn địn
h
ư
ợng và
k
n
hanh ch
ó
,
kích cỡ
c
à
nh sản
v
ì giảm
ư
ời lao
cao về
ộ
ng các
x
ã hội.
Robot
thì tiền
p
hí cho
u
ỳ theo
ò
n ở Mỹ,
t
3 USD. Ở
hi phí về
t
hể làm tă
n
n
hịp độ k
h
ằ
ng Robot
t
i
ệp:
c
ôn
g
n
g
h
i
t
dây truy
ề
ạ
nh tranh
c
h
ững ưu đi
ụ
ng ở nhi
ề
n
h thao
t
á
c
h
trong su
ố
k
hẳ năng c
ạ
ó
ng thay đ
ổ
c
ủa sảm p
h
t
rung bìn
h
nước ta t
r
lương bổ
n
n
g năng s
u
h
ẩn trương
t
hì thợ kh
ô
i
ệp:
ề
n công
n
c
ủa sản p
h
ểm cơ bả
n
ề
u nước.
c
hợp lý,
b
ố
t thời gia
n
ạ
nh tranh
ổ
i công v
i
h
ẩm theo
y
h
trong mỗ
r
ong nhữn
g
n
g cũng c
h
u
ất của d
â
của dây t
r
ô
ng thể th
e
n
ghệ, giả
m
h
ẩm, đồng
n
của Rob
o
b
ằng hoặc
n
làm việ
c
của sản p
h
i
ệc, thích
n
y
êu cầu củ
a
i giờ làm
g
năm gần
h
iếm tỷ lệ
â
y truyền
c
r
uyền sản
x
e
o kịp hoặ
c
7
m
giá
thời
o
t và
hơn
c
. Vì
h
ẩm.
n
ghi
a
thị
việc
đay
cao
c
ông
x
uất,
c
rất
Đồ án tốt nghiệp
8
chóng mệt mỏi. Theo tài liệu của Fanuc-Nhật Bản thì năng xuất có khi tăng 3
lần.
- Ứng dụng Robot có thể cải thiện được điều kiện lao động. Đó là ưu
điểm nổi bật nhất mà chúng ta cần quan tâm. Trong thực tế sản xuất có rất
nhiều nơi người lao động phải lao động suốt buổi trong môi trường bụi bặm,
ẩ
m ướt, nóng nực, hoặc ồn ào quá mức cho phép nhiều lần. Thậm trí ở nhiều
nơi người lao động còn phải làm việc dưới môi trường độc hại, nguy hiểm
đến sức khoẻ con người, dễ xảy ra tai nạn, dễ bị nhiễm hoá chất độc hại,
nhiễm sóng điện từ, phóng xạ
1.4.2 Các bước ứng dụng Robot:
Việc ưu tiên đầu tư trước hết
để nhằm để đồng bộ hoá cả hệ thống thiết
bị, rồi tự động hoá và Robot hoá chúng khi cần thiết để quyết định đầu tư cho
cả dây truyền công nghệ hoặc chỉ ở một vài công đoạn. Người ta thường xem
xét các mặt sau:
- Nghiên cứu quá trình công nghệ được Robot hoá và phân tích toàn bộ hệ
thống nếu không thể hiện rõ thì việc đầu tư robot hoá là chưa nên.
- Xác định các đối tượ
ng cần Robot hoá:
Khi xác định cần phải thay thế Robot ở những nguyên công nào thì phải
xem xét khả năng liệu Robot có thay thế được không và có hiệu quả hơn
không. Thông thường người ta ưu tiên ở những chỗ làm việc quá nặng nhọc,
Hình 1-3: Ứng dụng robot trong công nghệ hàn
Đồ án tốt nghiệp
9
bụi bặm ồn ào, độc hại, căng thẳng hoặc quá đơn điệu. Xu hướng thay thế
hoàn toàn bằng Robot thực tế không hiệu quả bằng việc giữ lại một số công
đoạn mà đòi hỏi sự khéo léo của con người.
- Xây dựng mô hình quá trình sản xuất đã được Robot hoá:
Sau khi đã xác định được mô hình tổng thể quá trình công nghệ, cần xác
định rõ dòng chuyển dịch nguyên liệu và dòng thành phẩm để
đảm bảo sự
nhịp nhàng đồng bộ của từng hệ thống. Có thế mới phát huy được hiệu quả
đầu tư vốn.
- Chọn lựa mẫu robot thích hợp hoặc chế tạo robot chuyên dùng. Đây là
bước quan trọng vì robot có rất nhiều loại với giá tiền khác nhau. Nếu như
không chọn đúng thì không những đầu tư quá đắt mà còn không phát huy
được hết khả năng, như kiểu dùng người không
đúng chỗ. Việc này thường
xảy ra khi mua robot nước ngoài, có những chức năng robot được trang bị
nhưng không cần dùng cho công việc cụ thể mà nó đảm nhiệm dây truyền sản
xuất, vì thế mà đội giá lên rất cao, chỉ có lợi cho nơi cung cấp thiết bị.
Cấu trúc robot hợp lý nhất là cấu trúc theo modun hoá, như thế có thể hạ
được giá thành sản xuất, đồng thời đáp ứng được nhu cầu phục vụ
công việc
đa dạng. Cấu trúc càng đơn giản càng dễ thực hiện với độ chính xác cao và
giá thành hạ. Ngoài ra còn có thể tự tạo dựng các robot thích hợp với công
việc trên cơ sở mua lắp các modun chuẩn hoá. Đó là hướng triển khai hợplý
đối với đại bộ phận xí nghiệp trong nước hiện nay cung như trong tương lai.
1.4.3 Các lĩnh vực ứng dụng robot trong công nghiệp.
- Một trong các lĩnh vực hay ứng dụng robot là kỹ ngh
ệ đúc. Thường
trong phân xưởng đúc công việc rất đa dạng, điều kiện làm việc nóng nực, bụi
bặm, mặt hàng thay đổi luôn và chất lượng vật đúc phụ thuộc nhiều vào quá
trình thao tác.
Việc tự động hoá toàn phần hoặc từng phần quá trình đúc bằng các dây
truyền tự động thông thường với các máy tự động chuyên dùng đòi hỏi phải
có các thiết bị phức tạ
p, đầu tư khá lớn. Ngày náy ở nhiều nước trên thế giới
robot được dùng rộng rãi để tự động hoá công nghệ đúc, nhưng chủ yếu là để
Đồ án tốt nghiệp
10
phục vụ các máy đúc áp lực. Robot có thể làm được nhiều việc như rót kim
loại nóng chảy vào khuôn, cắt mép thừa, làm sạch vật đúc hoặc làm tăng bền
vật đúc bằng cách phun cát Dùng robot phục vụ các máy đúc áp lực có
nhiều ưu điểm: đảm bảo ổn định chế độ làm việc, chuẩn hoá về thời gian thao
tác, về nhiệt độ và điều kiện tháo vật đúc ra kh
ỏi khuôn ép bởi thế chất
lượng vật đúc tăng lên.
Trong nghành gia công áp lực điều kiện làm việc cũng khá nặng nề, dễ
gây mệt mỏi nhất là ở trong các phần xưởng rèn dập nên đòi hỏi sớm áp dụng
robot công nghiệp. Trong phân xương rèn, robót có thể thực hiện những công
việc: đưa phôi thừa vào lò nung, lấy phôi đã nung ra khỏi lò, mang nó đến
máy rèn, chuyển lại phôi sau khi rèn và xếp lại vật đã rèn vào giá hoặ
c
thùng Sử dụng các loại robot đơn giản nhất cũng có thể đưa năng xuất lao
động tăng lên 1,5-2 lần và hoàn toàn giảm nhẹ lao động của công nhân. So
với các phương tiện cơ giới và tự động khác phục vụ các máy rèn dập thì
dùng robot có ưu điểm là nhanh hơn, chính xác hơn và cơ động hơn.
- Các quá trình hàn và nhiệt luyện thường bao gồm nhiều công việc
nặng nhọc, độc hại và ở nhiệ
t độ cao. Do vậy ở đây cũng nhanh chóng ứng
dụng robot công nghiệp.
Khi sử dụng robot trong việc hàn, đặc biệt là hàn hồ quang với mối hàn
chạy theo đường cong không gian cần phải đảm bảo sao cho điều chỉnh được
phương và khoảng cách của điện cực so với mặt phẳng của mối hán. Nhiệm
vụ đó cần được xem xét khi tổng hợp chuyển động của bàn kẹ
p và xây dựng
hệ thống điều khiển có liên hệ phản hồi. Kinh nghiệm cho thấy rằng có thể
thực hiện tốt công việc nếu thống số chuyển động của đầu điện cực và chế độ
hàn được điều khiển bằng một chương trình thống nhất, đồng thời nếu được
trang bị các bộ phận cảm biến, kiểm tra và
điều chỉnh. Ngoài ra robot hàn còn
phát huy tác dụng lớn khi hàn trong những môi trường đặc biệt.
th
ư
ph
ẩ
ch
i
kh
ô
lo
ạ
trọ
ch
i
N
h
ch
ậ
tro
na
y
lo
ạ
nă
n
độ
n
Đ
ồ án t
ố
- Robo
t
ư
ờng ngư
ờ
ẩ
m cho cá
c
Trong
n
i
ếm đến 4
0
ô
ng quá 1
0
ạ
t lớn. Bở
i
ng.
Phân tí
c
i
tiết để lắ
p
h
ưng khi t
h
ậ
m hơn.
B
ng cần qu
a
y
đối với
c
ạ
i công việ
Ngày n
a
n
g với ro
b
n
g hoàn t
o
Hì
n
ố
t nghiệp
t
được dù
n
ờ
i ta sử d
ụ
c
máy gia
c
n
ghành ch
ế
0
% giá th
à
0
-15% đối
i
vậy, việ
c
c
h quá trì
n
p
chúng v
ớ
h
ực hiện
c
B
ởi vậy yế
u
a
n
t
âm nh
ấ
c
ác loại ro
b
c, hạ giá t
h
a
y đã xuấ
t
b
ot công n
o
àn, không
n
h 1- 4:
Ứ
n
g khá r
ộ
ụ
ng robot
c
ông bánh
ế
tạo máy
à
nh sản ph
ẩ
với sản p
h
c
t
ạo ra v
à
n
h lắp rá
p
c
ớ
i nhau t
h
c
ác động t
á
u
tố thời
g
ấ
t khi thiết
b
ot lắp rá
p
h
ành và d
ễ
t
hiện nhi
ề
g
hiệp. Cá
c
có con n
g
Ứ
ng dụn
g
r
ộ
ng rãi tr
o
chủ yếu
v
r
ăng, má
y
và dụng
ẩ
m. Tron
g
h
ẩm hàng
à
sử dụng
c
húng ta t
h
h
ì có thể l
à
á
c khác tr
o
g
ian và độ
kế các lo
ạ
p
và nâng
c
ễ
thích hợ
p
ề
u loại da
y
c
day truy
ề
g
ười trực ti
r
obot tron
g
o
ng gia c
ô
v
ào các vi
y
khoan,
m
cụ đo chi
g
khi đó m
ứ
loạt và 40
robot lắ
p
h
ấy rằng
c
à
m nhanh
h
o
ng quá t
r
chính xá
c
ạ
i robot lắ
p
c
ao tính li
n
với việc s
y
truyển tự
ề
n đó đạt
ếp tham g
i
g
quá trìn
h
ô
ng và lắ
p
ệc tháo l
ắ
m
áy tiện bá
n
phí về lắ
p
ứ
c độ cơ
k
% đối với
r
áp có ý
n
c
on người
h
ơn các th
r
ình ghép
c
c
định vị l
p
r
áp. Ngo
à
n
h hoạt để
ản xuất lo
ạ
động gồ
m
mức độ t
ự
i
a,
r
ất linh
h
nhiệt lu
y
p
r
áp. Th
ư
ắ
p phôi và
n
t
ự động.
.
p
giáp th
ư
k
hí hoá lắ
p
sản xuất
h
n
ghĩa rất
q
khi gá đặ
t
iết bị tự đ
c
hặt chún
g
à vấn đề
q
à
i yêu cầu
h
đáp ứng n
h
ạ
t nhỏ.
m
các máy
ự
động ca
o
hoạt và k
h
y
ện
11
ư
ờng
sản
.
.
ư
ờng
p
r
áp
h
àng
q
uan
t
các
ộng.
g
thì
q
uan
h
iện
h
iều
vạn
o
,
t
ự
h
ông
Đồ án tốt nghiệp
12
đòi hỏi đầu tư lớn. ở đây các nhà máy và robot trong dây truyền được điều
khiển bằng cùng một hệ thống chương trình.
Trong một dây truyền tự động có các máy điều khiển theo chương trình
robot có thể đứng một chỗ điều chỉnh trên đường ray hoặc theo di động.
Kỹ thuật robot có ưu điểm quan trọng nhất là tạo nên khả năng linh hoạt
hoá sản xuấ
t. Việc sử dụng máy tính điện tử, robot và máy điều khiển theo
chương trình đã cho phép tìm được những phương thưc mới mẻ để tạo nên các
dây truyền tự động cho sản xuất hàng loạt với nhiều mẫu, loại sản phẩm. Dây
truyền tự động “cứng” gồm nhiều thiết bị tự động chuyên dùng đòi hỏi vốn đầu
tư lớn, nhiều th
ời gian để thiết kế và chế tạo trong lúc quy trình công việc luôn
luôn cải tiến, nhu cầu đối với chất lượng và quy cách của sản phẩm luôn luôn
thay đổi. Bởi vậy nhu cầu “ mềm” hóa hay là linh hoạt hoá dây truyền sản xuất
ngày càng tăng. Kỹ thuật công nghiệp và máy tính đã đóng vai trò quan trọng
trong việc tạo ra các dây truyền tự động linh hoạt.
Xuât phát từ nhu cầu và khả năng linh hoạt hoá sản xuất, trong những
nă
m gần đây không chỉ các nhà khoa học mà cả các nhà sản xuất đã tập trung
sự chú ý vào việc hình thành và áp dụng các hệ sản xuất tự động linh hoạt, gọi
tắt là hệ sản xuất linh hoạt. Hệ sản xuất linh hoạt ngày nay thường bao gồm
các thiết bị gia công được điều khiển bằng chương trình số, các phương tiện
vận chuyển và kho chứa trong phân xưởng đã được tự
động hoá và nhóm
robot công nghiệp ở vị trí trực tiếp với các thiết bị gia công hoặc thực hiện các
nguyên công phụ. Việc điều khiển và kiểm tra điều khiển toàn hệ sản xuất
linh hoạt là rất thích hợp với quy mô sản xuất nhỏ và vừa, thích hợp với yêu
cầu luôn luôn thay đổi chất lượng sảm phẩm và quy trình công nghệ. Bởi vậy
ngày nay hệ sản xuất linh hoạt thu hút sự chú ý không nh
ững ở các nước phát
triển mà ngay cả ở các nước đang phát triển. Trong một số tài liệu nước ngoài
hệ FMS (flexible Manufacturing System) nay được diễn giải như hệ sản xuất
của tương lai ( future Manufacturing System), sự trùng hợp các từ viết tắt này
không phải ngẫu nhiên.
Đồ án tốt nghiệp
13
Tỷ lệ phân bố các loại công việc được dùng robot:
1. Đúc áp lực 18,3%
2. Hàn điểm 14,7%
3. Hàn hồ quang 12,3%
4. Cấp thoát phôi 9,6%
5. Lắp ráp 9,5%
6. Nghiên cứu, đào tạo 5,7%
7. Phun phủ bề mặt 5,7%
8. Nâng chuyển sắp xếp 3,9%
9. Các việc khác 30,3%
Sự phân bố tỷ lệ các loại robot với các loại phương pháp điều khiển
khác nhau:
a. Tay máy điều khiển bằng tay: 4%
b. Robot được điều khiển theo chu k
ỳ cứng ( máy tự động ): 5%
c. Robot được điều khiển dùng chương trình dạy học: 29%
d. Robot điều khiển theo chương trình số: 59%
e. Robot được điều khiển có sử lý tinh khôn: 3%
1.4.4 Nội dung nghiên cứu phát triển Robot công nghiệp:
1.4.4.1 Nhận xét về quá trình phát triển robot công nghiệp.
Ra đời từ những năm năm mười, robot công nghiệp đã có những bước
phát triển quan trọng. Từ những năm 1960 do sự phát hiện máy vi tính robot
công nghiệp đã tiếp thu được thành tựu mới đó và ngày càng hấp dẫn. Cao
trào phát triển vào những năm 70 và đánh dấu bằng hội nghị quốc tế lần thứ 6
về “ thiết kế chế tạo và ứng dụng robot công nghiệp” Chicago năm 1972, sau
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét