Giáo trình Vận hành Rô bốt công nghiệp (Nghề: Cơ điện tử - Trình độ: Cao đẳng) - CĐ Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:99

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Vận hành Rô bốt công nghiệp (Nghề: Cơ điện tử - Trình độ: Cao đẳng)" biên soạn với mục tiêu giúp người học mô tả được những nguyên lý cơ bản về cấu tạo, đặc điểm kỹ thuật và các nguyên tắc vận hành rô bốt công nghiệp; mô hình hóa, đọc và phân tích được bản vẽ rô bốt; lập trình, mô phỏng và vận hành được cho rô bốt ABB IRB 120. Mời các bạn cùng tham khảo giáo trình.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Vận hành Rô bốt công nghiệp (Nghề: Cơ điện tử - Trình độ: Cao đẳng) - CĐ Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH ĐỊNH TRƯỜNG CAO KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ QUY NHƠN Bình Định, năm 2018
1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
2 LỜI GIỚI THIỆU Cùng với sự phát triển của khoa học và kĩ thuật, từ khi mới ra đời Rô bốt công nghiệp đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực nhằm giải phóng sức lao động của con người. Mục tiêu ứng dụng rô bốt công nghiệp là nhằm góp phần nâng cao năng suất dây chuyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm đồng thời cải thiện điều kiện lao động. Những khả năng to lớn của rô bốt như: làm việc không biết mệt mỏi, chịu được phóng xạ và các môi trường làm việc độc hại, nhiệt độ cao, “cảm thấy” được cả từ trường và “nghe” được cả siêu âm ... Rô bốt thực sự là một người bạn tốt khi đã giúp thay thế con người làm những công việc nguy hiểm như: dò mìn, thám hiểm vực sâu dưới đáy đại dương… Tiến bộ công nghệ trong những năm gần đây, dẫn đến sự phát triển thiết bị điều khiển logic lập trình và tạo ra một cuộc cách mạng trong lĩnh vực điều khiển rô bốt, giúp rô bốt không ngừng hoàn thiện nhằm vươn tới mục tiêu rô bốt có khả năng tư duy như con người, đó là một tương lai không xa khi đã có một rô bốt chính thức được xác nhận là công dân của Ả Rập Saudi. Để đáp ứng nhu cầu học tập nghiên cứu cho giáo viên và học sinh sinh viên ban biên soạn giáo trình Khoa Điện tiến hành biên soạn giáo trình “Vận hành Rô bốt công nghiệp” với nội dung sát với chương trình học tập của sinh viên ngành Cơ Điện Tử. Trong quá trình biên soạn, mặc dù đã có nhiều cố gắng của ban biên soạn giáo trình nhưng chắc không tránh khỏi những thiếu sót. Mong nhận được các ý kiến đóng góp của bạn đọc để giáo trình này được hoàn thiện hơn. …………., ngày……tháng……năm……… Tác giả Mai Văn Quang
3 MỤC LỤC 1. Lời giới thiệu ii 2. Mục lục iii 3. Bài 1: Khảo sát rô bốt công nghiệp 1 1.1. Sơ lược quá trình phát triển và các ứng dụng điển hình của rô bốt 1 1.2. Phân loại và nhận dạng rô bốt 3 1.3. Khảo sát rô bốt ABB IRB 120 4 1.4. Cài đặt RobotStudio 6 1.5. Khảo sát phần mềm RobotStudio 5.14 8 1.6. Mô phỏng các chuyển động cơ bản của rô bốt công nghiệp 12 4. Bài 2: Mô hình hóa và phân tích cấu tạo, truyền dẫn của rô bốt 22 2.1. Các thông số kỹ thuật của rô bốt công nghiệp 22 2.2. Cấu tạo và truyền dẫn của rô bốt 25 2.3. Mô hình hóa và phân tích cấu tạo, truyền dẫn của rô bốt 31 5. Bài 3: Đọc và phân tích bản vẽ lắp của rô bốt 41 3.1. Phân tích bản vẽ lắp rô bốt 41 3.2. Xuất và hiệu chỉnh bản vẽ rô bốt 46 6. Bài 4: Mô hình hóa trạm làm việc trong RobotStudio 5.14 54 4.1. Mô hình hóa rô bốt trong trạm làm việc 55 4.2. Mô hình hóa tủ điều khiển trong trạm làm việc 57 4.3. Mô hình hóa đồ gá và chi tiết gia công 59 7. Bài 5: Lập trình và vận hành rô bốt công nghiệp 69 5.1. Lập trình, vận hành rô bốt bằng phương pháp bắt điểm 69 5.2. Lập trình, vận hành rô bốt bám biên dạng tự động 76 5.3. Lập trình, vận hành rô bốt trong môi trường RAPID 79 5.4. Rô bốt hóa sản xuất linh hoạt 84 Tài liệu tham khảo 94
1 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Vận hành rô bốt công nghiệp Mã mô đun: MĐ 21 Thời gian thực hiện mô đun: 90 giờ (LT: 30; TH: 58; KT: 02) I. Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí: Trước khi học mô đun này cần hoàn thành một số môn học, mô đun chuyên môn: An toàn lao động; Lắp ráp, vận hành hệ thống khí nén; - Tính chất: Mô đun này trang bị cho học sinh kiến thức và kỹ năng về lập trình, mô phỏng và vận hành rô bốt. II. Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: +Mô tả được những nguyên lý cơ bản về cấu tạo, đặc điểm kỹ thuật và các nguyên tắc vận hành rô bốt công nghiệp. - Kỹ năng: +Mô hình hóa, đọc và phân tích được bản vẽ rô bốt; +Lập trình, mô phỏng và vận hành được cho rô bốt ABB IRB 120. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: +Tác phong công nghiệp, chủ động, sáng tạo; +Cẩn thận, tỉ mỉ, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình học tập. III. Nội dung của mô đun 1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) STT Tên các bài trong mô đun Lý Thực Kiểm Tổng số thuyết hành tra 1 Bài 1: Khảo sát rô bốt công nghiệp 15 06 09 0 Bài 2: Mô hình hóa, phân tích cấu tạo, 2 21 06 14 01 truyền dẫn của rô bốt Bài 3: Đọc và phân tích bản vẽ lắp của rô 3 15 06 09 0 bốt Bài 4: Mô hình hóa trạm làm việc trong 4 15 06 09 0 RobotStudio 5.14 Bài 5: Lập trình và vận hành rô bốt công 5 24 06 17 01 nghiệp Cộng 90 30 58 02 2. Nội dung chi tiết BÀI 1: KHẢO SÁT RÔ BỐT CÔNG NGHIỆP Mã bài: MĐ 21 – 01 Thời gian: 15 giờ (LT: 02; TH: 06; Tự học: 07) Giới thiệu: Rô bốt công nghiệp đóng một vai trò hết sức to lớn trong lĩnh vực tự động hóa. Ở nước ta, ngày càng có nhiều nhà máy, xí nghiệp sử dụng rô bốt công nghiệp để tự động hóa dây chuyền sản xuất. Trong bài học này, sẽ giúp chúng ta có cái nhìn trực
2 quan hơn về rô bốt công nghiệp. Mục tiêu: - Trình bày được định nghĩa, phân loại và các ứng dụng điển hình rô bốt; - Cài đặt và sử dụng được phần mềm RobotStudio 5.14; - Tác phong công nghiệp, cẩn thận, đảm bảo an toàn trong quá trình học tập. Nội dung: 1.1. Sơ lược quá trình phát triển và các ứng dụng điển hình của rô bốt 1.1.1. Sơ lược quá trình phát triển 1495 danh họa, nhà khoa học người Ý Leonardo da Vinci đã phác thảo một Rô bốt hình người. Đây có thể chính là bản phát thảo Rô bốt đầu tiên. Hình 1.1: Bản phác thảo rô bốt hình người Thế kỷ XVIII có nhiều Rô bốt được chế tạo, trong đó đáng chú ý có con vịt cơ khí nổi tiếng được thực hiện bởi Jacques de Vaucanson có thể vươn cổ, vỗ cánh và thậm chí nuốt thức ăn Thuật ngữ 1921: Thuật ngữ “Rô bốt” xuất phát từ tiếng Sec (Czech) “Rô bốta” có nghĩa là công việc tạp dịch trong vở kịch Rossum’s Universal Rô bốts của Karel Capek. 1948: tại Phòng Thí Nghiệm Quốc Gia Argonne, nhà nghiên cứu Goertz đã nghiên cứu chế tạo loại tay máy đôi (master-slave manipulator) điều khiển từ xa đầu tiên, và cùng năm đó hãng General Mills chế tạo tay máy gần tương tự sử dụng cơ cấu tác động là những động cơ điện kết hợp với các cử hành trình. Đầu thập kỷ 60, công ty Mỹ AMF (American Machine and Foundry Company) quảng cáo một loại máy tự động vạn năng và gọi là “Người máy công nghiệp” (Industrial Rô bốt). Đó là những loại thiết bị có dáng dấp và có một vài chức năng như tay người được điều khiển tự động để thực hiện một số thao tác sản xuất. Những năm 80, Rô bốt công nghiệp phát triển mạnh mẽ trong thám hiểm không gian và công nghiệp ôtô; và sau đó chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp vào đầu những năm 90.
3 1.1.2. Những ứng dụng điển hình của Rô bốt Từ khi mới ra đời Rô bốt công nghiệp được áp dụng trong nhiều lĩnh vực dưới góc độ thay thế sức người. Nhờ vậy các dây chuyền sản xuất được tổ chức lại, năng suất và hiệu quả sản xuất tăng lên rõ rệt. Mục tiêu ứng dụng Rô bốt công nghiệp nhằm góp phần nâng cao năng suất dây chuyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm đồng thời cải thiện điều kiện lao động. Đạt được các mục tiêu trên là nhờ vào những khả năng to lớn của Rô bốt như : làm việc không biết mệt mỏi, rất dễ dàng chuyển nghề một cách thành thạo, chịu được phóng xạ và các môi trường làm việc độc hại, nhiệt độ cao, “cảm thấy” được cả từ trường và “nghe” được cả siêu âm ... Rô bốt được dùng thay thế con người trong các trường hợp trên hoặc thực hiện các công việc tuy không nặng nhọc nhưng đơn điệu, dễ gây mệt mõi, nhầm lẫn. Trong ngành cơ khí, Rô bốt được sử dụng nhiều trong công nghệ đúc, công nghệ hàn, cắt kim loại, sơn, phun phủ kim loại, tháo lắp vận chuyển phôi, lắp ráp sản phẩm . . . 1.2. Phân loại và nhận dạng rô bốt Rô bốt công nghiệp rất phong phú đa dạng, có thể được phân loại theo các cách sau: 1.2.1. Phân loại theo kết cấu Theo kết cấu của tay máy người ta phân thành Rô bốt kiểu tọa độ Đề các, kiểu tọa độ trụ, kiểu tọa độ cầu, kiểu tọa độ góc, Rô bốt kiểu SCARA như đã trình bày ở trên. 1.2.2. Phân loại theo hệ thống truyền động Có các dạng truyền động phổ biến là: Hệ truyền động điện: Thường dùng các động cơ điện 1 chiều (DC: Direct Current) hoặc các động cơ bước (step motor). Loại truyền động này dễ điều khiển, kết cấu gọn. Hệ truyền động thuỷ lực: có thể đạt được công suất cao, đáp ứng những điều kiện làm việc nặng. Tuy nhiên hệ thống thuỷ lực thường có kết cấu cồng kềnh, tồn tại độ phi tuyến lớn khó xử lý khi điều khiển. Hệ truyền động khí nén: có kết cấu gọn nhẹ hơn do không cần dẫn ngược nhưng lại phải gắn liền với trung tâm tạo ra khí nén. Hệ này làm việc với công suất trung bình và nhỏ, kém chính xác, thường chỉ thích hợp với các Rô bốt hoạt động theo chương trình định sẳn với các thao tác đơn giản “nhấc lên – đặt xuống” (Pick and Place or PTP : Point To Point). 1.2.3. Phân loại theo ứng dụng Dựa vào ứng dụng của Rô bốt trong sản xuất có Rô bốt sơn, Rô bốt hàn, lắp ráp, Rô bốt chuyển phôi .v.v... 1.2.4. Phân loại theo cách thức và đặc trưng của phương pháp điều khiển Có Rô bốt điều khiến hở (mạch điều khiển không có các quan hệ phản hồi), Rô bốt điều khiển kín (hay điều khiển servo): sử dụng cảm biến, mạch phản hồi để tăng độ chính xác và mức độ linh hoạt khi điều khiển. Ngoài ra còn có thể có các phân loại khác tuỳ theo quan điểm và mục đích nghiên cứu.
4 1.3. Khảo sát rô bốt ABB IRB 120 1.3.1. Lý thuyết Rô bốt IRB 120 là sự bổ sung mới nhất vào công nghệ rô bốt thế hệ thứ tư của ABB Rô bốtics và là Rô bốt nhỏ nhất của ABB từng được sản xuất. Lý tưởng cho các ứng dụng lắp ráp linh kiện, vật liệu nhẹ... Rô bốt IRB 120 cung cấp giải pháp nhanh, gọn, nhẹ với khả năng điều khiển và độ chính xác cao. Nhỏ gọn, linh hoạt, nhẹ: Là Rô bốt nhỏ nhất của ABB, IRB 120 cung cấp tất cả các chức năng và chuyên môn của rô bốt ABB trong một gói nhỏ. Trọng lượng giảm chỉ còn 25 kg, với thiết kế nhỏ gọn cho phép nó được gắn gần như bất cứ nơi nào, dù là bên trong một tế bào sản xuất, trên máy hoặc gần các Rô bốt khác trong dây chuyền sản xuất. Hình 1.2: Hệ thống rô bốt ABB - Cấu tạo rô bốt IRB120 Rô bốt có 6 khâu động và 1 khâu cơ bản. Dưới đây là hình ảnh 3D phân tách từng khâu của rô bốt: Khâu cơ bản (cố định) Rô bốt ABB IRB120
5 Khâu động số 1 Khâu động số 2 Khâu động số 3 Khâu động số 4 Khâu động số 6 Khâu động số 5 Tủ điều khiển và bảng điều khiển bằng tay - Giải thích một số phần cứng: +Rô bốt manipulator: Một Rô bốt công nghiệp ABB. +Control Module: Bao gồm máy tính chính điều khiển chuyển động của Rô bốt: Lập trình điều khiển trên RAPID và xử lý tín hiệu. Một bộ điều khiển có thể được kết nối với 1÷4 mô đun điều khiển. +Drive Module: Một mô-đun có chứa các thiết bị điện tử điều khiển động cơ của rô bốt. Các mô-đun này có thể chứa đến 9 đơn vị điều khiển, mỗi đơn vị điều khiển một khớp động rô bốt. Kể từ khi chuẩn Rô bốt thao tác có sáu bậc tự do, bạn thường sử dụng một mô đun điều khiển cho mỗi cánh tay Rô bốt. +FlexController: Tủ điều khiển cho các Rô bốt IRC5. Nó bao gồm một bộ điều khiển và một môđun điều khiển cho mỗi Rô bốt thao tác trong hệ thống. +FlexPendant: một bảng điều khiển cầm tay, kết nối với mô đun điều khiển. Lập trình trên FlexPendant được gọi là "chương trình trực tuyến". +Tool: Một thiết bị thường được gắn vào Rô bốt để cho phép nó thực hiện các công việc cụ thể, chẳng hạn như gắp vật, sơn, cắt hoặc hàn... 1.3.2. Trình tự thực hiện Yêu cầu: Phân tích cấu tạo và phân loại rô bốt IRB120 - Bước 1: Khảo sát nơi làm việc, vị trí gá đặt của rô bốt. Rô bốt khi vận hành để tránh va chạm gây nguy hiểm cho người và thiết bị, thường được đặt trong 1 buồng làm việc. Xác định các chức năng của buồng làm việc,
6 ví dụ như: kích thước buồng làm việc phải bao phủ trường làm việc của rô bốt 1 khoảng cách bao lớn, cửa buồng làm việc phải đóng khi rô bốt vận hành ở chế độ tự động, vị trí gá đặt của rô bốt trên bàn làm việc... - Bước 2: Phân tích cấu tạo của rô bốt Xác định rõ từng khâu khớp trên rô bốt IRB120 trong thực tế: 6 khâu động và 1 khâu cơ bản, rô bốt IRB120 có 6 bậc tự do - Bước 3: Phân loại rô bốt Rô bốt IRB120 có vùng làm việc trong hệ tọa độ hình cầu, vì vậy chúng ta có thể gọi rô bốt IRB120 là rô bốt hệ tọa độ cầu. 1.3.3. Thực hành Yêu cầu: Từng sinh viên thực hiện thuyết trình phân tích cấu tạo, trạm làm việc và phân loại rô bốt IRB120 Đánh giá kết quả thực hành: - Trình bày được định nghĩa, công dụng, phân loại và các ứng dụng điển hình của rô bốt; - Khảo sát được rô bốt IRB120; - Tác phong công nghiệp, tập trung, cẩn thận, đảm bảo an toàn trong quá trình học tập. 1.4. Cài đặt RobotStudio 1.4.1. Lý thuyết Những chú ý trước khi cài đặt RobotStudio 5.14 - Cần phải có quyền quản trị viên trên máy tính trước khi cài đặt RobotStudio. - RobotStudio được phân loại thành hai cấp độ tính năng như sau: Basic: Cung cấp các chức năng RobotStudio đã được chọn để cấu hình, lập trình và chạy một bộ điều khiển ảo. Nó cũng bao gồm các tính năng trực tuyến cho lập trình, cấu hình, và giám sát một bộ điều khiển thực sự kết nối qua Ethernet. Premium: Cung cấp đầy đủ chức năng RobotStudio cho lập trình ngoại tuyến và mô phỏng nhiều Rô bốt. Ngoài các chức năng Premium, có thêm các tiện ích như PowerPacs và các tùy chọn cho các bộ chuyển đổi CAD có sẵn: PowerPac cung cấp các tính năng nâng cao cho các ứng dụng đã chọn. Tùy chọn cho bộ chuyển đổi CAD cho phép nhập các định dạng CAD khác nhau. - RobotStudio cung cấp các tùy chọn cài đặt sau: Minimal: Chỉ cài đặt các tính năng cần thiết để lập trình, cấu hình, và giám sát một bộ điều khiển thực được kết nối qua Ethernet. Nếu được cài đặt với tuỳ chọn này, chỉ có sẵn tab Online. Compelete: Cài đặt tất cả các tính năng cần thiết để chạy RobotStudio hoàn chỉnh. Nếu được cài đặt với tùy chọn này, các tính năng bổ sung của chức năng Basic và Premium điều có. Custom: Cài đặt các tính năng do người dùng tùy chỉnh. Tùy chọn này cho phép loại trừ thư viện Rô bốt không mong muốn và bộ chuyển đổi CAD. 1.4.2. Trình tự thực hiện Tiến hành cài đặt RobotStudio 5.14 vào máy tính:
7 - Bước 1: Lắp đĩa phần mềm RobotStudio 5.14 vào máy tính. Nếu một đĩa DVD RobotStudio 5.14 được mở tự động, hãy tiếp tục với bước 5. Nếu không có đĩa DVD nào được mở, tiếp tục với bước 2. - Bước 2: Trên menu Start, bấm Run. - Bước 3: Trong hộp Open, gõ ký tự ổ đĩa DVD như sau:: \ launch.exe. Nếu ổ đĩa DVD của bạn là chữ D, thì gõ: D: \ launch.exe. Nhấp OK. - Bước 4: Chọn ngôn ngữ cho menu DVD. - Bước 5: Trên menu DVD, nhấp vào Install. - Bước 6: Cài đặt RobotStudio. Thao tác này sẽ mở ra hướng dẫn cài đặt, hướng dẫn bạn thông qua phần cài đặt phần mềm còn lại. Chọn các tùy chọn Minimal, Complete, hoặc Custom Thực hiện theo các hướng dẫn trong wizard cài đặt. - Bước 7: Cài đặt Rô bốtWare. Trên menu cài đặt, nhấp vào Rô bốtWare. Thao tác này sẽ mở ra một hướng dẫn cài đặt, hướng dẫn bạn qua từng phần cài đặt Rô bốtWare còn lại. CHÚ Ý! Bước 10 và 11 là tùy chọn. Tiếp tục cài đặt Trackpool. Trên menu cài đặt của sản phẩm, nhấp vào Additional Options. Thao tác này mở một trình duyệt tệp hiển thị cài đặt Track mediapool và các tùy chọn khả dụng khác. Nhấp đúp vào thư mục TrackMotion và sau đó là tệp setup.exe để bắt đầu trình hướng dẫn cài đặt và tiếp tục. - Bước 8: Sau khi cài đặt RobotStudio, tiếp tục kích hoạt RobotStudio. CHÚ Ý! RobotStudio hoạt động với chức năng Premium mà không cần kích hoạt trong thời gian dùng thử 30 ngày. Kích hoạt không bắt buộc đối với cài đặt tối thiểu, hoặc cho các chức năng cơ bản của cài đặt Compelete hoặc Custom. Activate RobotStudio: Để tiếp tục sử dụng sản phẩm với tất cả các tính năng của nó, bạn phải kích hoạt nó RobotStudio. Kích hoạt sản phẩm dựa trên công nghệ chống sao chép trái phép của Microsoft và được thiết kế để xác minh rằng sản phẩm phần mềm được cấp phép hợp pháp. Khi khởi động RobotStudio lần đầu tiên sau khi cài đặt, sẽ xuất hiện hộp thoại yêu cần nhập KEY kích hoạt gồm 25 chữ số (xxxxx-xxxxx-xxxxx-xxxxx-xxxxx). Trước khi nhập KEY kích hoạt hợp lệ, có thể chạy phần mềm ở chế độ Chức năng cao cấp, với tất cả các tính năng được bật, trong khoảng thời gian dùng thử là 30 ngày. CHÚ Ý! Giai đoạn dùng thử bắt đầu ngay sau khi cài đặt.Sau khi nhập KEY kích hoạt hợp lệ, chúng ta chỉ thấy các tính năng được mua. Sau khoảng thời gian dùng thử, phần mềm sẽ quay trở lại chế độ tối thiểu trừ khi chúng ta nhập KEY kích hoạt hợp lệ. Trong chế độ Chức năng cơ bản, RobotStudio chỉ cho phép sử dụng các tính năng quản lý Online ảovà Basic. Không có tập tin hoặc trạm hiện có trong chế độ tối thiểu. Sau khi kích hoạt phần mềm, chúng ta sẽ có đầy đủ chức năng cho các tính năng đã được mua. CHÚ Ý! Kích hoạt không bắt buộc đối với các tính năng Online để lập trình, cấu hình và giám sát bộ điều khiển thực được kết nối qua Ethernet. 1.4.3. Thực hành
8 Một nhóm 2 sinh viên, thực hành cài đặt phần mềm RobotStudio 5.14 trên máy tính bàn trong phòng thực hành. Đánh giá kết quả thực hành: - Trình bày được các cấp độ và các tùy chọn cài đặt của phần mềm RobotStudio 5.14. - Cài đặt được phần mềm RobotStudio 5.14 - Cẩn thận, tỉ mĩ trong thao tác. 1.5. Khảo sát phần mềm RobotStudio 5.14 1.5.1. Lý thuyết Hình1.3: Giao diện phần mềm RobotStudio STT Tên Chức năng Truy cập từ nút RobotStudio ở góc trên bên trái của giao 1 Application menu diện người dùng. Bao gồm các điều khiển cần thiết cho việc xây dựng các 2 Home tab trạm, tạo ra các hệ thống, các hướng lập trình và thiết lập vị trí các vật phẩm. Bao gồm các điều khiển để tạo và thiết lập các thành phần 3 Modeling tab của trạm làm việc bằng CAD Bao gồm các điều khiển để thiết lập, cấu hình, kiểm soát, 4 Simulation tab theo dõi và ghi lại mô phỏng. Bao gồm các điều khiển để đồng bộ hóa, cấu hình và giao 5 Offline tab nhiệm vụ cho Virtual Controller (VC). 6 Online tab Bao gồm các điều khiển để quản lý bộ điều khiển thực. 7 Add-Ins tab Chứa kiểm soát PowerPacs và VSTA - Cửa sổ Bắt đầu có chứa các tab sau: Tên Chức năng Sử dụng tab này để mở các trạm gần đây (được xem Recent Stations Offline trước), một trạm mới hoặc bất kỳ trạm lưu trữ nào. Recent Controllers Online Sử dụng tab này để mở bộ điều khiển gần đây, kết nối
9 với bộ điều khiển chỉ bằng một cú nhấp chuột hoặc thêm bộ điều khiển. Sử dụng tab này để truy cập các tệp trợ giúp, trình Information duyệt hướng dẫn, kết nối với cộng đồng trực tuyến, quản lý giấy phép hoặc duyệt qua tin tức RobotStudio. - Icon Ký hiệu Tên gọi Ý nghĩa Rô bốt ở trong trạm làm việc. Khóa màu đỏ ở góc dưới bên phải của biểu Rô bốt tượng cho biết đối tượng được kết nối với một thư viện. Tool Công cụ gắn vào rô bốt Link Chứa tất cả các liên kết của các đối collection tượng. Một bộ phận trong một kết nối. Mỗi Link liên kết được tạo thành từ một hoặc nhiều bộ phận. Chứa tất cả các khung cho một đối Frames tượng. Một nhóm các bộ phận hoặc các cụm Component khác nhau, mang hệ thống tọa độ của group chính nó. Nó được sử dụng để cấu trúc một trạm làm việc. Một đối tượng vật lý trong RobotStudio. Các bộ phận với thông số hình học được tạo thành từ một Part hoặc nhiều thực thể 2D hoặc 3D. Các bộ phận không có thông số hình học (chẳng hạn như các tệp tin .jt đã nhập) đều trống.
10 Chứa tất cả các bộ va chạm. Mỗi bộ va Collision set chạm bao gồm hai nhóm đối tượng. Objects Chứa tham chiếu đến các đối tượng group có thể phát hiện va chạm. Collision set Các đối tượng trong tập hợp va chạm. mechanisms Các khung của các bộ phận trong trạm Frame làm việc Trạm làm việc của bạn trong Station RobotStudio Virtual Hệ thống kiểm soát các Rô bốt, giống Controller như bộ điều khiển IRC5 thực. Chứa tất cả các yếu tố hợp lý trong trạm, chẳng hạn như mục tiêu, đường Task dẫn, workobjects, tooldata và hướng dẫn. Tooldata Chứa tất cả các tooldata. Collection Một tooldata cho một Rô bốt hoặc một Tooldata nhiệm vụ.
11 Bao gồm tất cả các workobjects và Workobjects mục tiêu cho một nhiệm vụ cụ thể & Targets hoặc cho một Rô bốt. Jointtarget Collection Một vị trí xác định của các trục Rô and bốt. Jointtarget Workobject Collection Nút tập hợp các workobject and Workobject Một vị trí làm việc được xác định của Target Rô bốt. Một mục tiêu RobTarget trong chương trình RAPID. Target Một mục tiêu mà không có cấu hình, without ví dụ như mục tiêu được định vị lại assigned hoặc mục tiêu mới được tạo ra. configuration Target Một mục tiêu không thể tiếp cận được, without không có cấu hình Rô bốt nào được found tìm thấy phù hợp cho vị trí làm việc configuration này. Chứa tất cả các đường làm việc Path (đường di chuyển của đầu công cụ) Collection trong trạm. Bao gồm các vị trí làm việc của Rô Path bốt, tạo thành quỹ đạo chuyển động của đầu công cụ. Một chuyển động TCP (Tâm đầu công cụ) tuyến tính đến một điểm đích. Nếu Linear Move mục tiêu không có cấu hình hợp lệ Instruction được gán, lệnh MOVE sẽ nhận được các ký hiệu cảnh báo.
12 Một chuyển động đến một mục tiêu bằng quỹ đạo bất kỳ. Nếu mục tiêu Joint Move không có cấu hình hợp lệ được gán, Instruction lệnh MOVE sẽ nhận được các ký hiệu cảnh báo. Xác định một hành động để Rô bốt Action thực hiện tại một vị trí được chỉ định Instruction trong một đường dẫn. Các mục hình học tương ứng với các Part đối tượng trong Layout browser. 1.5.2. Trình tự thực hiện - Bước 1: Mở chương trình RobotStudio 5.14, tạo Project. - Bước 2: Khảo sát chức năng các công cụ có trong Tab Home - Bước 3: Khảo sát chức năng các công cụ có trong Tab Modeling - Bước 4: Khảo sát chức năng các công cụ có trong Tab Simulation - Bước 5: Khảo sát chức năng các công cụ có trong Tab Offline - Bước 6: Khảo sát chức năng các công cụ có trong Tab Online - Bước 7: Khảo sát chức năng các công cụ có trong Tab Add-In 1.5.3. Thực hành - Sinh viên thực hành theo nhóm 2 người 1 máy tính; - Thực hành riêng lẻ từng người trong nhóm; - Khảo sát từng thanh công cụ có trên giao diện ban đầu của phần mềm RobotStudio 5.14. 1.5.4. Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập - Trình bày được định nghĩa, công dụng, phân loại và các ứng dụng điển hình rô bốt công nghiệp; - Cài đặt và sử dụng được phần mềm RobotStudio 5.14; - Tác phong công nghiệp, tập trung, cẩn thận, đảm bảo an toàn trong quá trình học tập. 1.6. Mô phỏng các chuyển động cơ bản của rô bốt công nghiệp 1.6.1. Lý thuyết - Các hệ tọa độ dùng cho rô bốt Mỗi Rô bốt thường bao gồm nhiều khâu (links) liên kết với nhau qua các khớp (joints), tạo thành một xích động học xuất phát từ một khâu cơ bản (base) đứng yên. Hệ toạ độ gắn với khâu cơ bản gọi là hệ toạ độ cơ bản (hay hệ toạ độ chuẩn). Các hệ toạ độ trung gian khác gắn với các khâu động gọi là hệ toạ độ suy rộng. Trong từng thời điểm hoạt động, các toạ độ suy rộng xác định cấu hình của Rô
13 bốt bằng các chuyển dịch dài hoặc các chuyển dịch góc cuả các khớp tịnh tiến hoặc khớp quay. Các toạ độ suy rộng còn được gọi là biến khớp. Hình 2.1 : Các toạ độ suy rộng của Rô bốt. Các hệ toạ độ gắn trên các khâu của Rô bốt phải tuân theo qui tắc bàn tay phải : Dùng tay phải, nắm hai ngón tay út và áp út vào lòng bàn tay, xoè 3 ngón : cái, trỏ và giữa theo 3 phương vuông góc nhau, nếu chọn ngón cái là phương và chiều của trục z, thì ngón trỏ chỉ phương, chiều của trục x và ngón giữa sẽ biểu thị phương, chiều của trục y. Trong Rô bốt ta thường dùng chữ O và chỉ số n để chỉ hệ toạ độ gắn trên khâu thứ n. Như vậy hệ toạ độ cơ bản (Hệ toạ độ gắn với khâu cố định) sẽ được ký hiệu là O0; hệ toạ độ gắn trên các khâu trung gian tương ứng sẽ là O1, O2,..., On-1, Hệ toạ độ gắn trên khâu chấp hành cuối ký hiệu là On. Hình 2.2: Quy tắc bàn tay phải +Hệ tọa độ Đề Các Hệ tọa độ Đề Các mở rộng là 3 trục vuông góc nhau từng đôi một x'Ox, y'Oy, z'Oz mà trên đó đã chọn 3 véc-tơ đơn vị i, j, k sao cho độ dài của 3 véc-tơ này bằng nhau.
14 Hình 2.3: Hệ tọa độ Đề Các +Hệ tọa độ cực Hệ tọa độ cực là một hệ tọa độ hai chiều trong đó mỗi điểm M bất kỳ trên một mặt phẳng được biểu diễn bằng 2 thành phần: ● Khoảng cách từ điểm đó tới một điểm gốc O (gốc Cực) gọi là bán kính. ● Góc tạo bởi đường thẳng OM với hướng gốc cho trước (trục Cực). ● Tọa độ sẽ được thể hiện M(r, φ) ● Liên hệ với hệ tọa độ Descartes M(r.Cosφ, r. Sinφ) Hình 2.4: Hệ tọa độ cực +Hệ tọa độ trụ Chọn hệ tọa độ Descartes XYZ, ta xây dựng hệ tọa độ trụ như sau:
15 Hình 2.5: Hệ tọa độ trụ ● Tọa độ điểm M được xác định bằng 3 thông số (r, φ, z ) như hình vẽ ở trên. ● Liên hệ với hệ tọa độ Descartes M(r.Cosφ, r. Sinφ, z) +Hệ tọa độ cầu Chọn hệ tọa độ Descartes XYZ, ta xây dựng hệ tọa độ cầu như sau: Hình 2.6: Hệ tọa độ cầu ● Tọa độ điểm M được xác định bằng 3 thông số (r, θ, φ) như hình vẽ ở trên. ● Liên hệ với hệ tọa độ Descartes M(r.Sin θ.Cosφ, r. Cosθ.Sinφ, r.Cos θ). - Các chuyển động cơ bản của Rô bốt Các kết cấu của nhiều tay máy được phỏng theo cấu tạo và chức năng của tay người; tuy nhiên ngày nay, tay máy được thiết kế rất đa dạng, nhiều cánh tay Rô bốt có hình dáng rất khác xa cánh tay người. Trong thiết kế và sử dụng tay máy, chúng ta cần quan tâm đến các thông số hình - động học, là những thông số liên quan đến khả năng làm việc của Rô bốt như : tầm với (hay trường công tác), số bậc tự do (thể hiện sự khéo léo linh hoạt của Rô bốt), độ cứng vững, tải trọng vật nâng, lực kẹp… Các khâu của Rô bốt thường thực hiện theo hai chuyển động cơ bản: +Chuyển động tịnh tiến: Chuyển động tịnh tiến theo hướng x,y,z trong không gian Descarde, thông thường tạo nên các hình khối, các chuyển động nầy thường ký
16 hiệu là T (Translation) hoặc P (Prismatic). +Chuyển động xoay: chuyển động quay quanh các trục x,y,z ký hiệu là R (Roatation). Tùy thuộc vào số khâu và sự tổ hợp các chuyển động (R và T) mà tay máy có các kết cấu khác nhau với vùng làm việc khác nhau. Các kết cấu thường gặp của là Rô bốt là Rô bốt kiểu toạ độ Đề các, toạ độ trụ, toạ độ cầu, Rô bốt kiểu SCARA, hệ toạ độ góc (phỏng sinh) ... Các cơ cấu chuyển động tịnh tiến hay sử dụng trong Rô bốt: cơ cấu visme, cơ cấu bánh răng-thanh răng, ray trược… Hình 2.7 : Khâu tịnh tiến dung cơ cấu visme Các cơ cấu xoay hay sử dụng trong Rô bốt: khớp bản lề.