Cơ Bản Cách Lập Trình Và điều Khiển Cánh Tay Robot Công Nghiệp

Cánh tay Robot Công nghiệp là một sản phẩm của tự động hóa. Với nhiều ưu điểm vượt trội đã được các nhà sản xuất đầu tư ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất. Cùng VCC TECH tìm hiểu về sự phát triển, cách lập trình và điều khiển cơ bản của cánh tay Robot công nghiệp nhé!  

Mục lục chính

Toggle

• Cánh tay Robot công nghiệp là gì?
• Quá trình phát triển Robot công nghiệp
• Điều khiển robot như thế nào?
• Lập trình cánh tay Robot
  • • 1. Lập trình Robot công nghiệp bằng bộ điều khiển:
    • Hệ tọa độ của người dùng

Cánh tay Robot công nghiệp là gì?

Cánh tay Robot công nghiệp còn được gọi là Robot cộng tác. Theo Wikipedia: “Robot công nghiệp là robot được sử dụng trong sản xuất công nghiệp. Robot công nghiệp là loại tự động, có thể lập trình và có khả năng di chuyển trên hai hoặc nhiều trục”.

Tại Việt Nam, thị trường Robot công nghiệp đang phát triển mạnh mẽ do nhiều doanh nghiệp vốn FDI và nhà máy sản xuất chú trọng đầu tư vào máy móc tự động hóa. Đặc biệt, cánh tay Robot công nghiệp ứng dụng nhiều nhất trong sản xuất ô tô, xe máy. Các nhà máy sản xuất ô tô xe máy như Vinfast, Huyndai, Thaco, Ford… triển khai các dây chuyền sản xuất đồng bộ Robot công nghiệp.

Quá trình phát triển Robot công nghiệp

Trên thế giới

• Năm 1920 Thuật ngữ  “Robot”  xuất phát từ tiếng Séc (Czech) “Robota” trong 1 vở kích, với nghĩa đen là “lao động khổ sai” (chuyên làm những công việc nặng nhọc).
• Năm 1950, viện nghiên cứu đầu tiên được thành lập.
• Đầu năm 1960, Robot công nghiệp đầu tiên với tên gọi Versatran được công ty AMF cho ra đời.
• 1967-1970, Robot bắt đầu xuất hiện ở các nước phát triển với nhiều công nghệ mới được nghiên cứu và ứng dụng.
• Những năm 1990, số lượng Robot công nghiệp phát triển vượt bậc với nhiều loại công dụng khác nhau.
• Đến nay, trên thế giới có khoảng trên 200 công ty sản xuất Industrial Robot. (Mỹ và Nhật chiếm đa số).

Tại Việt Nam: Việc nghiên cứu và phát triển cánh tay Robot cũng có những bước tiến đáng kể. Có thể kế tới các nghiên cứu động lực học Robot tại các khoa cơ khí, chế tạo máy ở các trường học, viện nghiên cứu. Tuy nhiên, chưa có công ty nào chuyên sản xuất Robot công nghiệp nào ra đời.

Robotics được điều khiển dựa trên sự kế hợp của công nghệ điều khiển số và điều khiển từ xa. Điều khiển số (NC – Numerical Control) được phát triển vào đầu những năm 1950. NC là một phương pháp điều khiển trục máy công cụ bằng các kí tự đã được mã hóa trên băng giấy đục lỗ hoặc các phương tiện khác. Máy công cụ điều khiển số đầu tiên trình diễn Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) Hoa Kỳ vào năm 1952. Sau đó MIT tiếp tục nghiên cứu và phát triền ra ngôn ngữ APT (lập trình tự động).

Máy điều khiển từ xa chính là máy điều khiển từ xa theo nghĩa mọi người hiểu. Đây là một máy điều khiển cơ học được điều khiển bởi con người từ một vị trí cách xa vị trí làm việc (trong khoảng cách quy định). Máy điều khiển từ xa đầu tiên được nghiên cứu và ứng dụng trong việc xử lý chất phóng xạ (đầu những năm 1940). Máy điều khiển từ xa giúp bảo vệ con người khỏi những công việc độc hại. 

Robot công nghiệp được kết hơp cả 2 công nghệ ngày. Điều khiển số tạo ra thiết bị công nghiệp có thể lập trình được và điều khiển từ xa tạo ra 1 cánh tay kim loại giải phóng sức lao động con người. Cả 2 kết hợp tạo thành cánh tay Robot tự động hóa. Robot công nghiệp đầu tiên được lắp đặt vào năm 1961 để dỡ các bộ phận từ quá trình đúc khuôn.

Điều khiển robot như thế nào?

Robot công nghiệp là một bộ thao tác đa chức năng, có thể lập trình lại được thiết kế để di chuyển vật liệu, linh kiện, công cụ hoặc thiết bị chuyên dụng thông qua các chuyển động được lập trình thay đổi để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau.” – Hiệp hội Công nghiệp Robot phát triển.

Để điều khiển Robot, cần có bộ điều khiển cơ học và hệ thống máy tính kết hợp. Bộ điều khiển cơ học được tạo ra từ chuỗi các liên kết tổ hợp khớp cơ. Các liên kết là các cơ cấu cứng và có 5 loại khớp cơ (hay còn gọi là trục Robot) chính (hình 1) được sử dụng để kết cấu tay Robot. Trục giao là các khớp tịnh tiến; quay, xoắn và quay là các khớp quay. Hai trong số các khớp là tuyến tính, trong đó chuyển động tương đối giữa các liên kết liền kề là tịnh tiến, và ba là loại quay, trong đó chuyển động tương đối liên quan đến chuyển động quay giữa các liên kết.

Thao tác có thể được chia thành hai phần:

(1) cánh tay và thân, thường bao gồm ba khớp nối với nhau bằng các liên kết lớn.

(2) cổ tay, gồm hai hoặc ba khớp nhỏ gọn. Phần này để gắn các bộ phận gia công hoặc thiết bị như camera vision, súng hàn, .. hoặc để gắp thả sản phẩm. 

Cánh tay và thân có chức năng di chuyển và định vị vị trí trong không gian làm việc của Robot. Cổ tay sẽ thực hiện thao tác chính xác. 

Lập trình cánh tay Robot

Các hệ thống máy tính điều khiển IR phải được lập trình để dạy cho robot biết trình tự chuyển động cụ thể để hoàn thành nhiệm vụ được giao. Hiện nay khi mua các cánh tay Robot từ các hãng sản xuất, đều có kèm theo hướng dẫn kỹ thuật để lập trình điều khiển. Lần đầu tiên lập trình thao tác là khó khăn nhất. Phải điều khiển IR với đầy đủ chuyển động khác nhau và ghi lại chúng vào bộ nhớ máy tính của Robot. Có thể thực hiện bằng cách thao tác vật lý hoặc sử dụng hộp điều khiển theo trình tự.

Một cách khác là tự xây dựng thao tác cho Robot bằng cách sử dụng ngôn ngữ lập trình. Đương nhiên việc này khó khăn hơn nhiều. Phải am hiểu ngôn ngữ Robot bao gồm các câu lệnh đặc biệt để điều khiển Robot. 

1. Lập trình Robot công nghiệp bằng bộ điều khiển:

Đây là cách lập trình phổ biến nhất hiện nay, được sử dụng để lập trình 89% cánh tay robot công nghiệp đang sử dụng trong sản xuất. Sử dụng bộ điều khiển để điều khiển Robot hoạt động với thao tác mong muốn. Các tùy chọn chuyển động phổ biến:

Điều khiển chuyển động dựa vào các khớp:

Ví dụ Robot Yaskawa có hệ tọa độ đặt tại các khớp là mặc định. Chuyển động bằng cách quay các động cơ servo tại các khớp quay hoặc quay động cơ điều khiển hướng chính. Sử dụng cách này cho phép hệ thống dễ dàng di chuyển mỗi motor(link) theo hướng thuận hay ngược chiều kim đồng hồ.

Hình bên là các hướng di chuyển tự do của Robot Yaskawa. Mỗi chuyển động được ký hiệu bằng 1 ký tự khác nhau: S(Xoay), L (Xuống), U (Lên), B (Uốn), R(Xoay), T (Xoắn). Trong các robot có độ linh hoạt cao như Yaskawa VA1400 II, VS100, SP100B hoặc GP110 sẽ có thêm một bậc tự do thứ 7, được kí hiệu bằng chữ E (Khuỷu tay).

Hệ tọa độ X,Y,Z của cánh tay robot

Cách lập trình với hệ tọa độ XYZ tuân theo quy tắc “Bàn tay phải” – lấy Robot làm gốc, từ đó xác định hướng của họ với trục tọa độ làm việc của Robot. Hệ thống điều khiển của robot Tool Center Point sẽ tự động tính toán vị trí di chuyển của mỗi khớp, cho phép người dùng điều khiển theo hệ tọa độ toàn cục X, Y, Z. Bộ điều khiển có thể di chuyển từng khớp một cách phối hợp để làm cho điểm tham chiếu di chuyển trong không gian đến các vị trí được xác định trước hoặc được “dạy”. Nhớ rằng dấu (+ hoặc -) cho biết hướng của điểm dọc theo mỗi trục, hai điểm khác nhau sẽ không cùng một tọa độ. Ngoài ra, chuyển động xoay quanh mỗi trục được kí hiệu là Rx, Ry hoặc Rz phụ thuộc vào trục.

Hệ tọa độ X, Y, Z của cổ tay của robot.

Việc lập trình thao tác của cổ tay liên quan tới ứng dụng cụ thể của từng đầu Robot. Ví dụ công việc hàn, cắt, sơn, gắp thả. Hệ tọa độ này chỉ sử dụng để điều khiển duy nhất đầu công cụ của robot. Nó di chuyển tương ứng với trục tọa độ X, Y, Z của đầu Robot. Điều đặc biệt là hệ tọa độ này không đứng yên, vì chẳng có đầu thao tác nào chỉ thực hiện 1 thao tác, nên gốc tọa độ di chuyển theo chuyển động của công cụ. Thiết lập cho hệ thống thường thiết lập hướng tiếp cận/ hoạt động.

 

 

Hệ tọa độ của người dùng

Hệ tọa độ này được thiết lập bởi người dùng thông qua một ứng dụng, giống như cách tự lập trình hoạt động của Robot. Thiết lập này được lưu trữ và có thể sử dụng lại khi thay đổi vị trí của cánh tay Robot. Khi lắp camera cho Robot để định vị các chi tiết (do Robot có thể nâng được nhiều chi tiết tại nhiều vị trí), sử dụng chuyển động đã được lập trình dựa trên hệ tọa độ của bộ phận.

Hệ tọa độ của người dùng được xác định bởi 3 điểm cho trước. Đối với robot Yaskawa, ba điểm xác định này là ORG (vị trí gốc), XX (một điểm trên trục X) và XY (một điểm trên trục Y). Lưu ý, hướng của trục Y và Z dựa trên phía của trục X mà các điểm XY cho trước.

(còn nữa….)

VCC TECH đang kết hợp với 1 số nhà sản xuất cánh tay Robot Công nghiệp Nhật Bản như Kuka, Yaskawa… để chế tạo các sản phẩm ứng dụng cánh tay Robot công nghiệp bao gồm:

• Dây chuyền sản xuất kết hợp Robot công nghiệp trong sản xuất, đóng gói, xếp pallet…
• Robot công nghiệp trong ngành sản xuất ô tô, xe máy: Robot cắt, hàn, gia công kim loại, gắp thả,…
• Cánh tay Robot công nghiệp ứng dụng trong ngành sản xuất hàng tiêu dùng, thực phẩm, đồ uống: Ứng dụng gắp – thả, di chuyển, đóng gói, đóng thùng và xếp Pallet…
• Robot công nghiệp trong ngành điện, điện tử: Các ứng dụng liên quan đến lắp ráp, gắn keo, kiểm tra…

VCC tự hào là doanh nghiệp tự động hóa mang thương hiệu Việt đang làm việc với các đối tác lớn như: DENSO, Canon, DAIKIN, Panasonic… Chúng tôi muốn khẳng định “Năng lực Việt” với thị trường Đông Nam Á và Nhật Bản. Định hướng trở thành doanh nghiệp hàng đầu trong lĩnh vực chế tạo máy, tự động hóa. Để làm được điều đó, VCC rất cần sự ủng hộ, hợp tác từ các khách hàng, đối tác. VCC sẽ nỗ lực tối đa, xây dựng niềm tin!

Công ty Cổ phần Công nghệ Năng Lực Việt

Email: contact@vcc-group.vn

Hotline/Zalo: 0934683166

Website: www.vcc-tech.vn

Trụ sở chính và nhà máy tại Hà Nội: Lô đất số B2-3-3b Khu công nghiệp Nam Thăng Long - P. Thụy Phương - Q. Bắc Từ Liêm - TP. Hà Nội.Tel: (+84)24.37805300 - Fax: (+84)24.37805301

HN: https://g.page/vcc-group-vn?share

VPĐD Hải Phòng: Số 25 Điện Biên Phủ , Phường Máy Tơ , Quận Ngô Quyền , Thành Phố Hải Phòng.Tel: (+84)0225.883.2161 - Fax: (+84)0225.883.2162

HP: 

VPĐD TP.HCM: Lô D6, Đường số 3, Khu công nghiệp Bình Chiểu, Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh.

HCM:https://goo.gl/maps/nbfXTor3UzLxmSTQA