ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT : Rôbôt công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

CHƯƠNG TRÌNH TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA CÔNG NGHIỆP
ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT
Tên Modul: Rôbôt công nghiệp
Mã số: AI 07-2
Số tín chỉ: 2
Trình độ: Cho sinh viên năm thứ 4
Biên soạn: Lê Thị Minh Tâm
Phiên bản: 20081207
1. Mục tiêu:
Sau khi hoàn thành modul này, người học có khả năng:
- Đánh giá được quá trình phát triển và những ứng dụng của Rôbốt công nghiệp.
- Phân loại, nhận dạng dược một số loại Robot trên thực tế
- Hiểu được cấu tạo chung của Robot công nghiệp, các nguyên tắc dẫn động và các
phương pháp điều khiển thường gặp trong Robot công nghiệp
- Phân tích được động học tay máy bằng các phương pháp toán học.
Modul này giúp người học phát triển năng lực:
- Tích hợp được các kiến thức điều khiển, lập trình để thiết kế hệ điều khiển cho rôbôt.
- Có khả năng làm việc độc lập và làm việc theo nhóm.
2. Điều kiện tiên quyết:
Đó học cỏc modul : Lý thuyết điều khiển tự dộng,Lập trình PLC, Vi điều khiển, Máy
điện,Truyền động điện, Điện tử cơ bản.
3. Mô tả modul:

Học phần này cung cấp các kiến thức về:
Học phần này giúp sinh viên có được kiến thức tổng quan về rôbôt công nghiệp ( lịch sử
phát triển, các định nghĩa, phân loại và ứng dụng của rôbốt ). Hiểu cấu tạo, nguyên lý động
học tay máy và giải quyết được các bài toán động học thuận và ngược vị trí vận tốc, gia tốc
bằng các phương pháp tương ứng. Tổng hợp,thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o được các hệ thống điều
khiển rôbốt; PLC, Vi điều khiển, PID và các nguồn dẫn động; điện, khí nén, thủy lực, nguồn
hỗn hợp.
Khoa Điện - Điện tử.(IA07-2)

Hưng Yên, 05/2008

1


4.Ni dung modul
TT Ch
Ni dung
Ti liu
Phng phỏp
Giỏo viờn Thi gian
Tớn ch 1. Lý thuyết tổng quan về cấu tạo rôbôt ông nghiêp, Động học tay may và kỹ thuật điều khiển rôbôt công nghiệp
1.1. S lc quỏ trỡnh phỏt trin
- Lờ Hoi Quc, Chung Tn
T nghiờn
Th cu: 3
1.2. Nhng ng dung in hỡnh ca Robot
Lõm - Nhp mụn Robot cụng T nghiờn cu Lờ
Tng quan
1
1.3. Mt s nh ngha

nghip - Nh xut bn theo hng dn. Minh
v Rụbụt
Tõm
1.4. Phõn loi robot
KHKT-2002

2

3

ng hc
tay
mỏy

2.1. Cỏc khỏi nim ban u
2.1.1. H to
2.1.2. Qu o
2.2.3 Bi toỏn ng hc thun
2.2.4 Bi toỏn ng hc ngc
2.2. C s phộp ca bin i h to
2.3. Phõn tớch ng hc tay mỏy bng phng
phỏp ma trn
2.4. Mụ t chuyn ng bng phng phỏp to
thun nht
2.5. Thut toỏn gii bi toỏn ng hc bng
phng phỏp to thun nht
2.6 Bi toỏn ng hc trong chuyn ng vi
phõn

3.1. Tay mỏy

Cu to rụ 3.2. B iu khin Robot

- Robot cụng nghip : Nguyn
Thin Phỳc, nh xut bn
khoa hc v k thut 2002 tỏi
bn nm 2004.
- Lờ Hoi Quc, Chung Tn
Lõm - Nhp mụn Robot cụng
nghip

-

Nh

xut

Hc
lý
m thoi tỏi Lờ
Th thuyt v
hin, trc quan Minh
bi tp dn
v gii thớch, Tõm
dt: 6
lm vic nhúm,
T nghiờn
Bi tp tỡnh
cu: 6
hung.

bn

KHKT-2002

- Robot cụng nghip : Nguyn Thuyt trỡnh,
Thin Phỳc, nh xut bn T nghiờn cu,

Lờ
Th
Minh
Hc

lý


TT Chủ đề

Nội dung
3.2.1. Bộ xử lý trung tâm
3.2.2. Bộ nhớ
3.2.3. Bộ xuất nhập
3.2.4. Các loại bộ điều khiển
3.3. Nguồn dẫn động
bôt
công 3.3.1. Truyền động thuỷ lực
nghiệp
3.3.2. Truyền động khí nén
3.3.3. Truyền động điện cơ
3.3.4. Truyền động hỗn hợp
3.4. Các dạng điều khiển tay máy

3.5. Tay gắp

4

Tài liệu
Phương pháp
Giáo viên Thời gian
khoa học và kỹ thuật 2002 tái Đàm thoại giải Tâm
thuyết và
bài tập dẫn
đáp.
bản năm 2004.
dắt: 2
- Lê Hoài Quốc, Chung Tấn
Tự nghiên
Lâm - Nhập môn Robot công
cứu: 4
nghiệp - Nhà xuất bản
KHKT-2002

Kỹ
thuật
- Đào Văn Hiệp – Kỹ thuật
điều khiển 4.1 Cơ sở điều khiển rôbôt
rôbôt - Nhà xuất bản KHKTrôbôt
4.1.1 Thiết kế quỹ đạo.
2003
4.1.2 Điều khiển chuyển động.
- Phillip Jonh Mc Kerrow 4.2 Cơ sở thiết kế và lựa chọn rôbôt.
Introduction to Robotics 4.2.1 Các thông số kỹ thuật của rôbôt công British Library, England nghiệp.

1993.
4.2.2 Thiết kế và tổ hợp rôbôt.
- Tạp chí Tự động hóa ngày
4.3 Hệ thống điều khiển rôbôt.
nay.
4.3.1 Hệ thống chấp hành.
4.3.2 Điều khiển động cơ secvô.
4.3.3 Hệ thống cảm biến.

Thuyết trình,
Thị Học
lý
Tự nghiên cứu, Lê
Minh
thuyết và
Đàm thoại giải
Tâm
bài tập dẫn
đáp.
dắt: 3
Tự nghiên
cứu: 6


TT Chủ đề

Nội dung
4.3.4 Hệ thống điều khiển.
4.4 Bài tập chương 3.

Tài liệu

Tín chỉ 2. Thiết kế ,chế tạo một số mô hình tay máy úng dụng trong công nghiệp.
- Phân nhóm sinh viên,giao đề tài cho từng - Robot công nghiệp : Nguyễn
nhóm.( Khuyến khích đề tài tự sáng tạo ).
Thiện Phúc, nhà xuất bản
- Yêu cầu các nhóm :
khoa học và kỹ thuật 2002 tái
+ Mô tả kết cấu cơ khí mô hình tay máy được
bản năm 2004.
ứng dụng trong công nghiệp.
+ Thiết lập bài toán động lực học tay máy.
- Đào Văn Hiệp – Kỹ thuật
Thiết
kế
+ Thiét kế hệ thống điều khiển tay máy.
rôbôt - Nhà xuất bản KHKT,chế tạo một
+ Tính chọn thiết bị: nguồn dẫn động, hệ thống 2003
số mô hình
điều khiển, lập chương trình điều khiển( nếu - Phillip Jonh Mc Kerrow 5 tay máy úng
có).
Introduction to Robotics dụng trong + Chế tạo mô hình tay máy.
British Library, England công
+ Chỉnh sửa, hoàn thiện và nghiệm thu.
1993.
nghiệp.
- Tạp chớ Tự động húa ngày
nay.
- Giáo trình Rôbôt công
nghiệp khoa Điện - Điện tử.

- Các trang web liên quan.

Phương pháp

Giáo viên

Thời gian

Làm việc theo Lê
Thị Tự nghiên
Minh
cứu
và
nhóm.
thực hiện
Tự nghiên cứu, Tâm
chế tạo sản
PP David Kopp
phẩm: 60
Seminar
Semina: 6


5.Tài liệu học tập
Giáo trình:
- Robot công nghiệp : Nguyễn Thiện Phúc, nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật
2002 tái bản năm 2004.
- Người máy công nghiệp Nguyễn Thiện Phúc ,1983
- Robot thế giới công nghệ cao của bạn Nguyễn Thiện Phúc nhà xuất bản khoa
học và kỹ thuật 2004.

- Analytical Robotics and Mechatronics – Stadler W, Mc Graw- Hill,1995
6. Học liệu:
- Giáo trình chính, Sách tham khảo, máy tính, Projector, phấn bảng.
- Các băng hình, các chương trình mô phỏng hoạt hình robot các robot có thương hiệu
trên thế giới do giáo viên nghiên cứu sưu tầm và biên soạn.
- Lê Hoài Quốc, Chung Tấn Lâm - Nhập môn Robot công nghiệp - Nhà xuất bản
KHKT-2002
- Đào Văn Hiệp – Kỹ thuật rôbôt - Nhà xuất bản KHKT-2003
- Phillip Jonh Mc Kerrow - Introduction to Robotics - British Library, England - 1993.
- Tạp chí Tự động hóa ngày nay.
7. Đánh giá:
STT

1

2

Phương pháp

Tiêu chí
- Thái độ học tập
- Kết quả thực hiện công
Đánh
giá
việc được giao của cá nhân,
thường xuyên
nhóm.
- Kiểm tra
Đánh giá bài - Kết quả bài tập
tập lớn

- Tiến độ
- Trình bày

Trọng số

Người đánh giá

10%

Giáo viên và sinh
viên

Giáo viên
20%
Giáo viên

3

Kiểm tra kết Đánh giá mức độ tiếp thu
thúc tín chỉ
kiến thức

70%

Giáo viên


8.Kế hoạch học tập:
8.1 Tiến độ thực hiện: Lý thuyết: 6 tiết/tuần. Thực hành: 6h/ca) * 10 ca
8.2 Thời gian

Lý thuyết
Trên lớp (tiết)
15 ( Học: 14 tiết+ Kiểm tra: 1tiết)

Thực hành
Tự học (tiết)
30

Tổng cộng

Trên lớp (tiết)
30

Tự học (giờ).
30

Trên lớp: 15+30 tiết; Tự học: 60 tiết

8.3 Kế hoạch chi tiết
TG Hoạt động sinh TG
Điều kiện
(tiết)
viên
(giờ) thực hiện
Tín chỉ 1. Lý thuyết tổng quan về cấu tạo rôbôt công nghiêp, Động học tay may và kỹ thuật điều khiển rôbôt công nghiệp
1.1. Sơ lược quá trình phát triển
- Đánh giá được quá
1.2. Những ứng dung điển hình
trình phát triển và - Hướng dẫn nghiên cứu
- Phản hồi kết

của Robot
những ứng dụng của ở nhà.
quả
Nghiên cứu
1.3. Một số định nghĩa
Rôbốt công nghiệp - Đánh giá kết quả làm
- Rút ra các nhận
học liệu do
1 1.4. Phân loại robot
- Phân loại, nhận việc của cá nhân.
3
xét
giáo
viên
dạng dược một số loại
cấp.
Robot trên thực tế

Bài

Nội dung

Mục tiêu

Hoạt động giáo viên


Bài

2

Nội dung
2.1. Các khái niệm ban đầu
2.1.1. Hệ toạ độ
2.1.2. Quỹ đạo
2.2.3 Bài toán động học thuận
2.2.4 Bài toán động học ngược
2.2. Cơ sở phép của biến đổi hệ
toạ độ
2.3. Phân tích động học tay máy
bằng phương pháp ma trận
2.4. Mô tả chuyển động bằng
phương pháp toạ độ thuần nhất
2.5. Thuật toán giải bài toán động
học bằng phương pháp toạ độ
thuần nhất
2.6 Bài toán động học trong
chuyển động vi phân.
2.7 Bài tập chương 1.

3.1. Tay máy
3.2. Bộ điều khiển Robot
3.2.1. Bộ xử lý trung tâm

Mục tiêu

Hoạt động giáo viên

TG
(tiết)

- Phân tích được
động học tay máy
bằng các phương
pháp toán học.
- Giải quyết được các
bài toán động học tay
máy bằng các phương
pháp toán học.

- Trình bày (Giảng giải,
phân tích).
- Hướng dẫn thảo luận
nhóm (Tư vấn, thúc đẩy,
trợ giúp...)
- Đánh giá kết quả làm
việc của cá nhân, nhóm

12

- Hiểu vµ m« t¶
được cấu tạo chung - Hướng dẫn, giải thích
của Robot công - Thúc đẩy, tư vấn, trợ

9

Hoạt động sinh TG
Điều kiện
viên
(giờ) thực hiện

- Nghe giảng
- Làm việc trong
nhóm
(thảo
Phòng học
luận).
lý thuyết,
- Làm việc theo
máy chiếu
yêu cầu của
Projecter.
giảng viên
giấy A0 và
- Phản hồi kết
bút dạ (3
quả
màu)
- Tổng hợp thông
tin báo cáo...

- Đàm thoại, trao
đổi thông tin
- Ghi chép, làm

Phòng học


Bài
3

4

Nội dung
3.2.2. Bộ nhớ
3.2.3. Bộ xuất nhập
3.2.4. Các loại bộ điều khiển
3.3. Nguồn dẫn động
3.3.1. Truyền động thuỷ lực
3.3.2. Truyền động khí nén
3.3.3. Truyền động điện cơ
3.3.4. Truyền động hỗn hợp
3.4. Các dạng điều khiển tay máy
3.5. Tay gắp
4.1 Cơ sở điều khiển rôbôt
4.1.1 Thiết kế quỹ đạo.
4.1.2 Điều khiển chuyển động.
4.2 Cơ sở thiết kế và lựa chọn
rôbôt.
4.2.1 Các thông số kỹ thuật của
rôbôt công nghiệp.
4.2.2 Thiết kế và tổ hợp rôbôt.
4.3 Hệ thống điều khiển rôbôt.
4.3.1 Hệ thống chấp hành.
4.3.2 Điều khiển động cơ secvô.
4.3.3 Hệ thống cảm biến.
4.3.4 Hệ thống điều khiển.

Mục tiêu
nghiệp, các nguyên
tắc dẫn động và các

phương pháp điều
khiển thường gặp
trong Robot công
nghiệp

- Hệ thống được các
phương pháp và các
hệ thống điều khiển
rôbôt.
- Thiết kế được hệ
thống điều khiển
rôbôt.

Hoạt động giáo viên

TG
(tiết)

giúp sinh viên
- Đánh gía kết quả làm
việc của cá nhân, nhóm.
- Kết luận

- Trình bày (Giảng giải,
phân tích).
- Hướng dẫn thảo luận
nhóm (Tư vấn, thúc đẩy,
trợ giúp...)
- Đánh giá kết quả làm
việc của cá nhân, nhóm

6

Hoạt động sinh TG
Điều kiện
viên
(giờ) thực hiện
bài tập
lý thuyết,
- Phản hồi kết
máy chiếu
quả
Projecter
- Nhận xét, đưa
ra các kết luận

- Nghiên cứu tài
liệu
- Trao đổi thông
tin giữa các
nhóm
- Hoàn thành bµi
tËp.

Phòng học
lý thuyết,
máy chiếu
Projecter

Bài

Nội dung

Mục tiêu

Hoạt động giáo viên

TG
(tiết)

Hoạt động sinh
viên

TG
(giờ)

Điều kiện
thực hiện

4.4 Bài tập chương 3.
5
Kiểm tra kết thúc tín chỉ

Đánh giá mức độ tiếp Tự luận,
thu kiến thức lý nghiệm
thuyết

Tín chỉ 2.
- Phân nhóm sinh viên,giao đề tài

cho từng nhóm.( Khuyến khích
- Tích hợp được các
đề tài tự sáng tạo ).
kiến
thức
điều
- Yêu cầu các nhóm :
khiển, lập trình để
+ Mô tả kết cấu cơ khí mô hình
thiết kế hệ điều
tay máy được ứng dụng trong
khiển cho rôbôt.
6
công nghiệp.
- Chế tạo được mô
+ Thiết lập bài toán động lực học
hình tay máy theo yêu
tay máy.
cầu.
+ Thiét kế hệ thống điều khiển
tay máy.
+ Tính chọn thiết bị: nguồn dẫn
động, hệ thống điều khiển, lập
chương trình điều khiển( nếu có).
+ Chế tạo mô hình tay máy.
+ Chỉnh sửa, hoàn thiện và
nghiệm thu.

Kiểm tra kết thúc tín chỉ

trắc

1

- Hướng dẫn thảo luận
nhóm (Tư vấn, thúc đẩy,
trợ giúp...)
- Đánh giá kết quả làm
việc của cá nhân, nhóm
5

Tự luận.
7

hoặc

1

- Làm việc trong
nhóm
(thảo
luận).
- Làm việc theo
yêu cầu của
giảng viên
- Phản hồi kết
quả
- Tổng hợp thông
tin báo cáo...

Phòng học
thực hành.

60



DANH MỤC CÁC THIẾT BỊ DỤNG CỤ PHỤC VỤ CHO QUÁ TRÌNH HỌC TẬP
TT
Tên dụng cụ, thiết bị, phòng
Số lượng
Ghi chú
Thiết bị và phòng thực hành (cho các nhóm thực tập) (Nhà trường)
1 Máy khoan
1
2 Máy cắt.
1
3 Phòng làm mạch in.
1
4 Phòng PLC.
1
5 Nguồn một chiều
1
* Các dụng cụ cần thiết nhất sử dụng suốt quá trình học tập và nghiên cứu trong
trường, nhằm mục đích tăng hiệu quả, chất lượng học tập và tinh thần chủ động trong
công việc sau này.