Chương 1: Các khái niệm cơ bản và phân loại robot công nghiệp

Câu 1: Phân biệt hai khái niệm robot và robotics?

Theo tiêu chuẩn AFNOR của pháp:

    Robot là một cơ cấu chuyển đổi tự động có thể chương trình hoá, lập lại các chương trình, tổng hợp các chương trình đặt ra trên các trục toạ độ; có khả năng định vị, di chuyển các đối tượng vật chất; chi tiết, dao cụ, gá lắp … theo những hành trình thay đổi đã chương trình hoá nhằm thực hiện các nhiệm vụ công nghệ khác nhau.

Theo tiêu chuẩn VDI 2860/BRD:

    Robot là một thiết bị có nhiều trục, thực hiện các chuyển động có thể chương trình hóa và nối ghép các chuyển động của chúng trong những khoảng cách tuyến tính hay phi tuyến của động trình. Chúng được điều khiển bởi các bộ phận hợp nhất ghép kết nối với nhau, có khả năng học và nhớ các chương trình; chúng được trang bị dụng cụ hoặc các phương tiện công nghệ khác để thực hiện các nhiệm vụ sản xuất trực tiếp hay gián tiếp.

Theo tiêu chuẩn GHOST 1980:

    Robot là máy tự động liên kết giữa một tay máy và một cụm điều khiển chương trình hoá, thực hiện một chu trình công nghệ một cách chủ động với sự điều khiển có thể thay thế những chức năng tương tự của con người.

Bên cạnh khái niệm robot còn có khái niệm robotics, khái niệm này có thể hiểu như sau:

    Robotics là một nghành khoa học có nhiệm vụ nghiên cứu về thiết kế, chế tạo các robot và ứng dụng chúng trong các lĩnh vực hoạt động khác nhau của xã hội loài người như nghiên cứu khoa học - kỹ thuật, kinh tế, quốc phòng và dân sinh.

    Robotics là một khoa học liên nghành gồm cơ khí, điện tử, kỹ thuật điều khiển và công nghệ thông tin. Nó là sản phẩm đặc thù của nghành cơ điện tử (mechatronics)

Câu 2: Trình bày khái niệm robot công nghiệp?

Theo định nghĩa của tổ chức ISO:

Robot công nghiệp là một tay máy đa mục đích có thể điều khiển tự động, lập trình lại nhiều hơn hoặc bằng 3 trục.

Theo Viện nghiên cứu robot của Mĩ đề xuất:

    RBCN là tay máy vạn năng,  hoạt động theo chương trình và có thể lập trình lại để hoàn thành và nâng cao hiệu quả hoàn thành các nhiệm vụ khác nhau trong công nghiệp, như vận chuyển nguyên vật liệu, chi tiết, dụng cụ hoặc các thiết bị chuyên dùng khác.

    Hay theo định nghĩa GHOST 25686 – 85 như sau:

    RBCN là tay máy được đặt cố định hay di động, bao gồm thiết bị thừa hành dạng tay máy có một số bậc tự do hoạt động và thiết bị điều khiển theo chương trình, có thể tái lập trình để hoàn thành các chức năng vận động  và điều khiển trong quá trình sản xuất

Câu 3: Trình bày cấu trúc chung của một robot công nghiệp?

Tay Máy: (Manipulator) là cơ cấu cơ khí gồm các khâu, khớp. Chúng hình thành cánh tay(arm)  để tạo các chuyển động cơ bản

Cổ tay (Wrist) tạo nên sự khéo léo, linh hoạt

bàn tay (Hand) hoặc phần công tác (End Effector) để trực tiếp hoàn thành các thao tác trên đối tượng

Hệ thống cảm biến: gồm các sensor và thiết bị chuyển đổi tín hiệu khác. Các robot cần hệ thống sensor trong để nhận biết trạng thái của bản thân các cơ cấu của robot và các sensor ngoài để nhận biết trạng thái của môi trường

Cơ cấu chấp hành: tạo  chuyển động cho các khâu của tay máy. Nguồn động lực của các cơ cấu chấp hành là động cơ các loại: Điện, thuỷ lực, khí nén hoặc kết  hợp giữa chúng.

Hệ thống điều khiển: (controller) hiện nay thường là hệ thống điều khiển số có máy tính để giám sát và điều khiển hoạt động của robot

Câu 4: Nêu các dạng chủ yếu của robot công nghiệp trong thực tế?

Câu 5: Phân loại robot công nghiệp?

. Phân loại theo kết cấu:

v      Lấy hai hình thức chuyển động nguyên thủy làm chuẩn:

–       Chuyển động thẳng theo các hướng X, Y, Z trong không gian ba chiều thông thường tạo nên những khối hình có góc cạnh, gọi là Prismatic (P).

–       Chuyển động quay quanh các trục X, Y, Z kí hiệu (R).

v  Với ba bậc tự do, robot sẽ hoạt động trong trường công tác tùy thuộc tổ hợp P và R ví dụ:

•        PPP trường công tác là hộp chữ nhật hoặc lập phương.

•        RPP trường công tác là khối trụ.

•        RRP trường công tác là khối cầu.

•        RRR trường công tác là khối cầu.

Phân loại theo phương pháp điều khiển

      Có 2 kiểu điều khiển robot: điều khiển hở và điều khiển kín.

•           Điều khiển hở, dùng truyền động bước ( động cơ điện hoặc động cơ thủy lực, khí nén,..) mà quãng đường hoặc góc dịch chuyển tỷ lệ với số xung điều khiển. Kiểu này đơn giản, nhưng đạt độ chính xác thấp.

•            Điều khiển kín ( điều khiển kiểu servo ), sử dụng tín hiệu phản hồi vị trí để tăng độ chính xác điều khiển. Có 2 kiểu điều khiển servo: điều khiển điểm - điểm và điều khiển theo đường ( contour).

ü  Với kiểu điều khiển điểm - điểm, phần công tác dịch chuyển từ điểm này đến điểm kia theo đường thẳng với tốc độ không cao ( không làm việc ). Nó chỉ làm việc tại các điểm dừng. Kiểu điều khiển này được dùng trên các robot hàn điểm, vận chuyển, tán đinh, bắn đinh,…

ü      Điều khiển contour đảm bảo cho phần công tác dịch chuyển theo quỹ đạo bất kỳ, với tốc độ có thể điều khiển được. Có thể gặp kiểu điều khiển này trên các robot hàn hồ quang, phun sơn.

Phân loại theo ứng dụng:

   Cách phân loại này dựa vào ứng dụng của robot. Ví dụ, có robot công nghiệp, robot dùng trong nghiên cứu khoa học, robot dùng trong kỹ thuật vũ trụ, robot dùng trong quân sự…

    Ngoài những kiểu phân loại trên còn có : Phân loại theo hệ thống năng lượng, phân loại theo hệ thống truyền động, phân loại theo độ chính xác…