BÁO cáo THỰC HÀNH học PHẦN điều KHIỂN ROBOT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI
KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO THỰC HÀNH
HỌC PHẦN: ĐIỀU KHIỂN ROBOT

GVHD

: TS.Phạm Tâm Thành

Sinh viên

: Nguyễn Hồng Khôi

MSV

: 45897

Nhóm

: N03.TH2


Bài 1:
GIỚI THIỆU VỀ ROBOT SCORBOT-ER9 TRONG PHÒNG TN
1. Mục tiêu:
Giúp SV nắm được tổng quan về cấu trúc robot trong công nghiệp,
phương pháp điều khiển Robot, tìm hiểu về các thiết bị ngoại vi có liên quan đến
Robot.
2. Công tác chuẩn bị của sinh viên:
Đọc trước tài liệu về Robot Scorbot ER9 trong phòng thí nghiệm và bộ

điều khiển Controller B
Ôn lại cơ sở toán học cho điều khiển Robot
3. Trang thiết bị cần thiết:
- Scorbot ER9
- Máy tính
- Bộ điều khiển Controller B
- Thiết bị Teach Pendant
4. Các nội dung, quy trình
4.1 Scorbot – ER9.
Scorbot ER9 là loại robot dạng cánh tay người, bộ phận thân cơ khí của
robot được nối bằng các khớp thẳng đứng, có 5 khớp quay. Với bàn kẹp được
gắn vào thì robot có 6 bậc tự do. Việc thiết kế này cho phép end-effector có thể
di chuyển tuỳ ý trong không gian làm việc rộng. Mỗi khớp của robot được điều
khiển bởi một động cơ điện một chiều nam châm vĩnh cửu qua hộp truyền động
bánh răng và dây cu roa. Sự chuyển động của các khớp được mô tả theo bảng
sau


Hình 1: Các khớp chính của tay Robot
Hệ trục

Khớp

Chức năng

Động cơ

1

Đế

Quay thân

1

2
3
4
5

Vai
Khuỷu
Cổ tay
Quay cổ tay

Nâng và hạ cánh tay trên
Nâng và hạ cổ tay
Nâng và hạ end_effector
Quay end_effector

2
3
4
5

Bảng 2: Tên và chức năng các khớp robot
a. Bàn kẹp
Bàn kẹp là một phần tử được gắn vào robot để thực hiện một công việc
nào đó. Hoạt động của bàn kẹp khác hoạt động của các trục, nhưng ngược lại
người ta có thể đưa một lệnh để xác định lượng chuyển động của các trục, từ đó

chỉ dẫn bàn kẹp đóng hay mở hoàn toàn. Tuy nhiên nếu bàn kẹp kẹp vật thể lên
thì nó sẽ dừng chuyển động của nó. Bàn kẹp trong robot này có thể là bàn kẹp
chạy bằng khí nén hoặc động cơ điện servo 1 chiều .
b. Điều khiển scorbot – ER9
- Điều khiển bằng phần mềm thông qua máy tính điều khiển hệ thống.
Chủ yếu sử dụng phần mềm chuyên dụng SCORBASE, là phần mềm điều khiển
robot được sử dụng trên nền của Window 98. Dễ sử dụng, có thể sử dụng trên
bất kì hệ thống PC nào và thông tin với ACL, ngôn ngữ bên trong của bộ điều
khiển bởi kênh RS232


- Qua thiết bị cầm tay Teach Pendant: Nó là một thiết bị đầu cuối điều
khiển bằng tay sử dụng để điều khiển Scorbot er9 và các thiết bị ngoại vi. Trong
thực tế Teach Pendant dùng để di chuyển các hệ trục, ghi lại vị trí, gửi các hệ
trục để ghi lại vị trí và chạy chương trình .
c. Hệ thống truyền động của ScorBot – ER9
Chuyển động của Scorbot được thực hiện nhờ 3 phần tử chính ( Hình 2).
- Động cơ điện một chiều
- Hộp truyền động
- Dây curoa và puly

Hình 3: Hệ thống truyền động của Scorbot – ER9
Hình trên là hệ thống truyền động của Scorbot cho các hệ trục từ 1 – 4.
Riêng hệ trục 5 hệ truyền động không bao gồm dây cu roa và puly mà chỉ có hộp
truyền động được sử dụng( Hộp số ).
* Động cơ : Cánh tay robot được truyền động bởi động cơ điện 1 chiều. Các bộ
tác động biến đổi tín hiệu từ bộ điều khiển ( Điện năng ) thành sự quay của trục
động cơ ( Cơ năng ).

Hình 4: Cấu Trúc Robot SCORBOT – ER9
Scorbot – ER9 sử dụng các động cơ một chiều nam châm vĩnh cửu để
chuyển động các trục. Các chuyển động của robot được thực hiện thông qua
động cơ như hình dưới .

Động cơ cho hệ trục 1,2 và 3

Động cơ cho hệ trục 4và 5

Các động cơ này có thể chuyển động với tốc độ quay rất lớn để chuyển động
các tải có momen lớn và ( với encođer đã gắn ) để thực hiện các vòng quay lớn.
Nguyên lý hoạt động của động cơ điện nói chung và động cơ điện một chiều nói
riêng dựa trên cơ sở dòng điện chạy qua chất dẫn điện được đặt trong từ trường.
Vị trí này tạo ra một lực tác động vào chất dẫn điện
Cấu trúc cơ bản của các động cơ gồm các thành phần chính mô tả trên
hình sau:


Hình 6: Cấu trúc của các động cơ Scorbot
- Stato : Là phần tử tĩnh tạo ra từ trường, nó có thể là một nam châm vĩnh
cửu hoặc một nam châm điện gồm một cuộn dây quấn quanh lõi thép mỏng .
- Roto : Là phần tử quay trong từ trường. Tải bên ngoài được nối với trục
của roto. Roto nói chung bao gồm hệ thống lõi thép đã được đục lỗ và các dây
dẫn được quấn vài lần quanh tấm bản cực qua các lỗ. Hai đầu cuối của dây dẫn
được nối tới hai nửa của bộ chuyển mạch nó được cấp nguồn thông qua 2 chổi
than .
- Chổi than: Nó nối các bộ chuyển mạch quay tròn và được cấp bởi dòng
điện từ bên ngoài .
*, Dây cu roa và các puly
Có tác dụng liên kết các chuyển động, đảm bảo các khớp hoạt động một

cách chắc chắn và an toàn .
d. Các phần tử định vị và giới hạn vị trí
Scorbot – er9 luôn bố trí các phần tử định vị và giới hạn trên cánh tay
robot để đảm bảo các chuyển động diễn ra chính xác và an toàn. Các phần tử
này bao gồm :
- Encoder .
- Ngắt cuối và công tắc hành trình
- Dừng phần cứng .
- Công tắc cơ sở .
* Encoder


Vị trí và chuyển động của mỗi trục Scorbot – ER9 được đo bởi encoder
quang điện đã được gắn vào đầu trục động cơ để đưa tín hiệu truyền động cơ từ
các trục về. Encođer biến chuyển động quay của trục động cơ thành một tín hiệu
số bằng bộ điều khiển. Encoder được đặt trên động cơ như chỉ ở hình sau

Hình 7: Vị trí đĩa Encoder trên động cơ
Encoder sử dụng trên Scorbot – ER9 bao gồm một diot ( LED) quang
như một nguồn sáng. Trước đèn led là một mạch tổ hợp đo sóng ánh sáng. IC
này bao gồm một vài bộ thu tách sóng quang và một mạch điện để tạo ra một
tín hiệu số. Một lỗ khoan trên đĩa quay được đặt vào giữa mạch tổ hợp bộ phát
và bộ thu sóng .
Khi đĩa quay tròn giữa đèn LED và bộ thu ánh sáng bị ngắt bởi các vạch
trên đĩa, kết quả là một chuỗi xung nhận được bởi IC thu sóng .

Hình 8: Đĩa encoder trên Scorbot – ER9

Encoder có 512 rãnh cắm như hình trên, mỗi khe bổ xung trên đĩa được sử
dụng để phát ra một xung kim ( Xung C) cho mỗi vòng quay của đĩa. Dựa trên

xung kim này để xác định vị trí gốc của các trục .


Bộ thu sóng phải được sắp xếp sao cho khi thay đổi có thể phát hiện toàn bộ
ánh sáng. Đầu ra các diode quang được đưa vào mạch xử lí tín hiệu, kết quả cho
ra các tín hiệu như hình 9
Các bộ so sánh nhận tín hiệu và tạo ra các tín hiệu số ở các kênh A, B, và
I. Đầu ra các kênh A lệch pha với kênh B một góc 90 o. Khi chiều quay của đĩa
ngược với chiều quay kim đồng hồ, kênh A sẽ sớm pha hơn kênh B, và ngược
lại khi chiều quay của đĩa theo chiều kim đồng hồ thì kênh B sẽ sớm pha hơn
kênh A.

Hình9:Tín hiệu điều
chế đưa vào điều
khiển
*Ngắt cuối và công
tắc giới hạn
SCORBOT – ER9 sử dụng các công tắc giới hạn, để giới hạn các khớp
chuyển động ra ngoài chức năng giới hạn của chúng. Khi có một lỗi điều khiển
sẽ dừng hệ trục ở cuối hành trình làm việc, công tắc giới hạn sẽ tác động để tạm
dừng các hành trình đó. Công tắc tới hạn là một bộ phận trên cánh tay robot độc
lập với bộ điều khiển .
Mỗi trục từ trục 1 đến trục 4 có 2 công tắc tới hạn. Vị trí của nó ở cuối
phạm vi làm việc của các hệ trục. Trục 5 không có các công tắc tới hạn, nó có
thể quay liên tục. Khi bàn kẹp được gắn vào trục 5 chuyển động của nó chỉ được
điều khiển và giới hạn bởi phần mềm .
Công tắc tới hạn được gắn trên các đĩa, các đĩa này được gắn với khung
của robot. Đĩa cho trục 3 được chỉ như hình sau :

Hình 10: Vị trí công tắc tới hạn
Trục ra của hộp truyền động liên kết với đĩa được gắn với công tắc nhỏ. Ở
vị trí chuyển động các khớp, mấu cam trên đầu ra của các trục chuyển động di
chuyển đến một điểm, ở điểm đó nó sinh ra một lực trên nút kích thích của công
tắc tới hạn vào vị trí mà nó làm hoạt động công tắc .
* Công tắc cơ sở
Scorbot – ER9 sử dụng công tắc quang cơ sở trên mỗi hệ trục để nhận
dạng vị trí gốc, hoặc các vị trí cố định khác. Công tắc cơ sở được đặt trên đĩa
giống như công tắc tới hạn và một cái cờ được gắn trên đầu ra của trục truyền
động. Trong suốt quá trình đưa về vị trí gốc, các biến khớp của robot được
chuyển động ở mỗi một thời điểm. Mỗi một trục được di chuyển cho đến khi cờ
cắt tia sáng. Khi đó bộ thu sáng trên mỗi hệ trục gửi tín hiệu tới bộ điều khiển.
Lần đầu tiên vị trí mà công tắc cơ sở phát hiện, động cơ tiếp tục quay cho đến
khi encoder sinh ra xung kim. Tại thời điểm đó chính là vị trí gốc của hệ trục. .
4.2. CONTROLLER B hệ thống điều khiển robot
Là thiết bị trung gian kết nối giữa máy tính và robot để thực hiện việc
điều khiển robot. Việc truyền thông giữa máy tính và bộ điều khiển thông qua
cổng COM hoặc RS 232 cho phép chương trình được viết trên PC để điều khiển
ROBOT. Ngoài ra thông qua thiết bị teach Pendant cho phép thực hiện điều
khiển robot độc lập với máy tính .
Nói chung bộ điều khiển bao gồm những phần tử điện với hệ thống vi xử
lí. Các hệ thống này điều khiển chuyển động của các end – effector thông qua


việc điều khiển chuyển động của các biến khớp. Trong một số trường hợp có
thể lưu trữ các chương trình trong bộ nhớ của chúng .
a. Thông tin tổng quan bộ controler B
Các đặc điểm của bộ điều khiển .
+ Loại điều khiển: Bao gồm điều khiển độc lập, thời gian thực, đa nhiệm,
PID ( Tỉ lệ , tích phân và vi phân ), PWM điều khiển độ rộng xung

+ Điều khiển đường: gồm CP ( đường liên tục ), đường nối, đường thẳng,
đường tròn, đường hình sin, đường được định nghĩa bởi người sử dụng toạ độ
của thiết bị .
+ Điều khiển quỹ đạo: Bao gồm điều khiển quỹ đạo kiểu Parabonoit, quỹ
đạo đường hình sin.
+ Các tham số điều khiển: Điều khiển servo, tốc độ, vận tốc trượt, sai lệch
vị trí trục, hoạt động của bàn kẹp, bảo vệ nhiệt, va chạm, giới hạn, dẫn đường,
giao diện encorder, và các phép tính .
Ngoài ra còn nhiều các thông số khác như: Cấp nguồn vi phân, trọng
lượng kích thước, dải nhiệt độ hoạt động, chíp, bộ nhớ card vào ra ...

Hình dạng bên ngoài của Controller –
B
b. Thành phần và chức năng giao tiếp của Controller – B
* , Mặt trước của bộ điều khiển controller


Mặt trước của khối điều
khiển
Gồm các thành phần và chức năng như sau:
- Công tắc nguồn: Công tắc này ở vị trí sau của bộ điều khiển. Công tắc
nguồn có thể nối với nguồn 100/110/220/240 VAC tới bộ điều khiển. Khi công
tắc nguồn bật hệ thống bắt đầu hoạt động .
-Đèn nguồn: Đèn LED màu vàng sáng lên khi công tắc nguồn bật. Nó chỉ
ra rằng nguồn đã bật .
- Công tắc cấp nguồn cho động cơ truyền động: Công tắc này cho phép
đóng hoặc cắt nguồn cấp điện áp một chiều tới tất cả các động cơ đã nối. Đèn
LED màu xanh gắn vào công tắc sáng lên khi công tắc bật. CPU giữ các trạng
thái on/off của công tắc trên bộ điều khiển và gây ra thông báo “ Công tắc nguồn
động cơ bị tắt ” xuất hiện khi công tắc không bị ấn .

Công tắc nguồn động cơ chỉ trong trạng thái nghỉ trong các trường hợp
sau :
+ Không cấp nguồn cho động cơ vì không cấp nguồn cho bộ điều khiển
+ Ngăn cản sự chuyển động của các hệ trục
Khi công tắc động cơ được tác động, bất kì hệ trục chuyển động nào sẽ
được dừng mềm. Đầu tiên công tắc các động cơ sẽ ở trạng thái off, các động cơ
của robot và tất cả các hệ trục được nối không cho phép hoạt động. Nếu công tắc
ở vị trí ON các hệ thống bao gồm như encorder, các card vào/ra liên tục chức
năng, chương trình cũng sẽ tiếp tục thực hiện, mặc dù các lỗi được thông báo
trên màn hình .
- Nút dừng sự cố và đèn báo ( Emergecy ): Khi nút dừng sự cố được ấn thì
xảy ra các trường hợp:


+ Nguồn động cơ bị ngắt, tất cả các chuyển động của các động cơ
dừng lại, đèn Led màu xanh trên động cơ tắt .
+Trạng thái điều khiển tắt Control off đuợc kích hoạt .
+ Đèn Led sự cố màu đỏ sáng lên, một thông báo dừng khẩn cấp
xuất hiện trên màn hình, tất cả các chương trình đang chạy bị huỷ bỏ.Các đầu
vào đầu ra bị treo ở trạng thái hiện tại. Nguồn cung cấp cho người sử dụng vẫn
được duy trì bình thường
+ Chế độ HOME và CON không thể hoạt động
Để giải phóng nút dừng sự cố bằng cách quay nó theo chiều kim đồng hồ
theo chiều mũi tên đã chỉ ra trên đó. Khi nút dừng sự cố được giải phóng thì xảy
ra các khả năng như sau :
+ Thông báo thoát khỏi dừng sự cố được xuất hiện trên máy tính .
+ Đèn Led dừng sự cố màu đỏ tắt .
+ Đèn Led cấp nguồn cho động cơ (màu xanh) sáng .
+ Nếu tồn tại thì chương trình sử dụng bắt đầu chạy.
+ Hoạt động CON

- Công tắc khởi động lại: Giống như nút ấn khởi động lại trên PC, khi ấn
nút này thì sẽ khởi động lại bộ điều khiển, nếu nó đang được cấp nguồn. Khi ấn
nút này sẽ xuất hiện :
+ Tất cả các chương trình đang chạy sẽ bị treo.
+ Vị trí gốc HOME sẽ bị xoá đi từ bộ nhớ trong suốt quá trình khởi
động lại .
- Cấp nguồn cho các ngắt cuối: Sử dụng cấp nguồn cho các phần tử bên
ngoài trong ứng dụng của người sử dụng để nhận được nguồn từ bộ điều khiển.
Sử dụng cấp nguồn của bộ điều khiển có 4 điểm cuối là + 24VDC 2A, 12 VDC
2A, cấp nguồn di động chung, nối đất an toàn .


- Các điểm đầu ra: Có tất cả 16 đầu ra trong hệ thống robot để chuyển các
tín hiệu đến các phần tử bên ngoài trong môi trường của robot. Controller- B có
2 loại đầu ra, 4 rơle đầu ra và 12 tiếp điểm thường mở.
- Các tiếp điểm đầu vào: Có 16 đầu vào trong hệ thống robot để nhận các
tín hiệu từ các phần tử bên ngoài trong môi trường hoạt động của robot .
- Các đèn LED vào ra: Có 16 led màu xanh tương ứng với đầu ra từ 1 đến
16, Đèn Led này sáng lên khi đầu ra được kích hoạt. Có 16 đèn Led đầu vào
tương ứng với 16 đầu vào từ 1 đến 16 đèn này sáng lên khi đầu vào được kích
hoạt .
* , Mặt sau bộ điều khiển :

Hình 13: Mặt sau Controller – B
Trong đó : 1. Công tắc nguồn ON/OFF
2. Chân cắm nguồn 100/110/220/240VAC
3. Thiết bị tiếp đất
4. Cổng RS 232
5. Đầu nối Teach Pendant
6. Đầu nối cổng song song

7. Đầu nối nguồn robot
8. Đầu nối Encoder
9. Đầu nối trục chuyển động
10.Đầu nối Scorbot – ER9


11.Đầu nối các khối vào/ra
12.Công tắc điều khiển sự cố từ xa
13.Đầu nối ra để điều khiển từ xa cho động cơ servo
14.Cổng đa chức năng RS 232
* Cấu trúc bên trong của bộ điều khiển
Đây là những thông tin về phần cứng của hệ thống. Nó tích hợp đầy đủ
các phần tử tạo nên bộ điều khiển bao gồm .
- CPU: Loại motorola 68020. Đây là bộ xử lý trung tâm chứa tất cả các
mạch điện cho phép điều khiển, định thời , lưu trữ và truyền tải dữ liệu địa chỉ,
thuật toán thực hiện .
- EPROM : 512 KB, có thể mở rộng tới 2MB .
- RAM: 512 KB, có thể mở rộng tới 2 mB trong đó có 150 KB dành riêng
cho hệ thống còn 350 KB thay đổi đối với người sử dụng .
- PIN: Có một pin 3(V) sử dụng cho việc phục hồi bộ nhớ, có tuổi thọ 2
năm
- INPUT: Bộ điều khiển robot Scorbot có 16 đầu vào được chia thành 2
khối cách ly quang

Hình 14: Đầu vào bộ điều
khiển
Mỗi khối được đặt ở chế độ luôn nổi và có thể được tham chiếu tới các
thiết bị ngoại vi khác nhau hoặc tới trạng thái tiếp đất của bộ điều khiển. Các
mạch đầu vào bộ điều khiển sử dụng cách li quang để đảm bảo cách ly về điện
giữa bộ điều khiển và các thiết bị điện tử khác trong hệ thống .

- OUTPUT : Gồm 16 đầu ra , được chia thành 2 khối cách li quang .


Hình15: Đầu ra của bộ điều khiển
- Truyền thông: Hai kênh tích hợp chuẩn truyền thông RS 232 có thể được
mở rộng tới 10 kênh .
- Đa nhiệm: Thực hiện đồng thời tối đa 40 nhiệm vụ của người sử dụng

Bài 2:


TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CHO ROBOT SCOBOT-ER9
1. Mục tiêu:
- Giúp sinh viên hiểu và nắm rõ hơn quá trình tính toán động học cho
robot
- Trên cơ sở lý thuyết đã được học, sinh viên liên hệ được với việc tính
toán động học robot trên thực tế mà cụ thể ở đây là Robot trên phòng TN
Scobot-ER9
2. Công tác chuẩn bị của sinh viên:
- SV phải ôn lại thật kỹ cơ sở toán học trong tính toán động học robot
- Phải nắm được cơ bản các bước tính toán động học của robot
- Tính được các định thức, từ đó tính ra được vị trí của bàn kẹp robot
Scobot-ER9.
3. Trang thiết bị cần thiết:
- Scorbot ER9
- Máy tính
- Bộ điều khiển Controller B
- Thiết bị Teach Pendant
4. Các nội dung, quy trình:
4.1 . Động học thuận vị trí của robot

Bài toán động học thuận vị trí của robot là bài toán xác định mối quan hệ
giữa vị trí của bàn kẹp ( End_enffector) so với khung toạ độ gốc. Tức là biết
trước các biến khớp, từ đó đi xác định ma trận vị trí bàn kẹp T R H .
Xét một tay máy có n+1 khớp tự do, được nối với nhau bởi n khớp. Mục
đích của tính toán động học là xác định được vị trí bàn kẹp. Theo hệ toạ độ gốc
thì ma trận biểu diễn động học thuận của bàn kẹp có dạng như sau :
n x
n
R
TH = [ n, o, a, p] =  y
n z

0

ox

ax

oy
oz
0

ay
az
0

px 
p y 
pz 


1


4.2. Tính toán động học thuận cho Scorbot – ER9

- Áp dụng quy tắc Denavit – HarterBerg đặt khung toạ độ như sau :
X0Y0Z0 đặt tại trục quay của khớp thứ 1
X1Y1Z1 ..................................................2
X2Y2Z2 .....................................................................................3
X3Y3Z3....................................................4
X4Y4Z4....................................................5
X5Y5Z5....................................................6
Chọn các trục toạ độ cho các khớp ta có khung toạ độ Robot Scorbot –ER9 như
sau:

- Lập bảng quan hệ DH
- Tính Các định thức A1A2.....A5.
Ma trận tổng quát :


Cosθ n
 Sinθ
n

 0

 0

− Sinθ n .Cosα n
Cosθ n .Cosα n

Sinα n
0

Sinα n Sinθ n
− Cosθ n .Sinα n
Cosα n
0

a n Cosθ n 
a n Sinθ n 
dn 

1


Ta có ma trận của bàn kẹp là :
R

TH = 0 T5 = 0 A1 .1 A 2 ... 4 A 5

Bảng quan hệ Denavit-Hảtenberg
KTĐ

qi

Өi

di

ai

αi

sin αi

cos αi

0

A1

Ө1

Ө1

0

0

900

1

0

1

A2

Ө2

Ө2

0

a1

0

0

1

2

A3

Ө3

Ө3

0

a2

0

0

1

3

A4

Ө4

Ө4

0

0

900

1

0

4

A5

Ө5

Ө5

d

0

0

0

1

c1
 s1
0
A1= A1= 
0

0

0 s1
0 −c1
1 0
0 0

0
0
0

1

 c3 − s3
 s3 c3
2
A3= A3= 

0
0

0
0

0 a 2.c3
0 a 2.s3
1
0 

0
1 

 c 5 − s5
 s5 c5
4
A5= A5= 
0
0

0
0

0
0
1
0

c1

 s1
A1.A2= 
0

0

0 s1
0 −c1
1 0
0 0

c 2 − s 2
 s2 c2
1
A2= A2= 
0
0

0
0
c 4
s4
3
A4= A4= 
0

0

0 a1.c 2 
0 a1.s 2 

1
0 

0
1 

0 −s4
0 c4
1 1
0 0

0
0 
0

1

0
0 
d

1
0  c 2 − s 2
0  s 2 c 2
.
0  0
0
 
1  0
0

0 a1.c 2  c1.c 2 −c1.s 2 s1 a1.c1.c 2 
0 a1.s 2   s1.s 2 − s1.s 2 −c1 a1.s1.c 2 
=
1
0   s2
c2
0
a1.s 2 
 

0
1   0
0
0
1 


c1.c 2 −c1.s 2 s1 a1.c1.c 2  c3 − s3
 s1.s 2 − s1.s 2 −c1 a1.s1.c 2   s3 c3
 .
A1.A2.A3 = 
s2
c2
0
a1.s 2   0
0

 
0

0
1  0
0
 0

0 a 2.c3
0 a 2.s3
1
0 

0
1 

c1.c 23 −c1.s 23 s1 a 2.c1.c 23 + a1c1c 2 
 s1.c 23 − s1.s 23 −c1 a 2 s1c 23 + a1.s1.c 2 

= 
s 23
c 23
0
a 2 s 23 + a1.s 2 


0
0
1
 0

c1.c 23 −c1.s 23 s1 a 2.c1.c 23 + a1c1c 2  c 4
 s1.c 23 − s1.s 23 −c1 a 2 s1c 23 + a1.s1.c 2   s 4

.
A1.A2.A3.A4= 
s 23
c 23
0
a 2 s 23 + a1.s 2   0

 
0
0
1
 0
 0

0 −s4
0 c4
1 1
0 0

0
0 
0

1

c1.s 234
a 2.c1.c 23 + a1c1c 2 
c1.c 234 s1
 s1.c 234 −c1
s1.s 234

a 2 s1c 23 + a1.s1.c 2 

=
s 234
0 s(2 + 3 − 4)
a 2 s 23 + a1.s 2 


0
0
1
 0

R

TH=A1.A2.A3.A4.A5

c1.s 234
a 2.c1.c 23 + a1c1c 2  c5 − s5
c1.c 234 s1
 s1.c 234 −c1
s1.s 234
a 2 s1c 23 + a1.s1.c 2   s5 c5

=
.
s 234
0 s(2 + 3 − 4)
a 2 s 23 + a1.s 2   0
0


 
0
0
1
0
 0
 0

0
0
1
0

0
0 
d

1

c1.s 234
d .c1.s 234 + a 2.c1.c 23 + a1.c1.c 2 
c1.c 234.c5 + s1.s5 s1.c5 − c1.s5.c 234
 s1.c 234.c5 − c1.c5 −c1.c5 − s1.s5.c 234
s1.s 234
d .s1.s 234 + a 2.s1.c 23 + a1.s1.c 2 

=
s 234.c5
− s 234.s5

s(2 + 3 − 4) d .s(2 + 3 − 4) + a 2.s 23 + a1.s 2 


0
0
0
1



Với c1=cos Ө1 ; s1=sin Ө1; c2=cos Ө2; s2= Ө2; c3=cos Ө3; s3=sin Ө3;
c4=cos Ө4; s4=sin Ө4; c5=cos Ө5; s5=sin Ө5; c23=cos(Ө2+ Ө3);
s23=sin(Ө2 +Ө3); c234=cos(Ө2 +Ө3 +Ө4); s234=sin(Ө2 +Ө3 +Ө4)
s(2+3-4)=sin(Ө2 +Ө3 -Ө4).
Bài 3:
ROBOT LÀM VIỆC TRONG KỸ THUẬT HÀN
I.Mục đích


-Giúp sinh viên thực hành được thao tác điều khiển Robot Scobot ER9 thông
qua dụng cụ Teach Pendant và phần mềm điều khiển Robot Scobase – Phần
mềm cung cấp công cụ cần thiết cho người sử dụng trong quá trình vận hành và
lập trình cho Robot.
-Giúp sinh viên hiểu sâu hơn phần lý thuyết điều khiển Robot đã học ở trên lớp.
II.Yêu cầu:
-Sinh viên phải nắm rõ được quá trình tính toán động học thuận và động học
ngược cho Robot để đưa ra được các tọa độ mà Robot sẽ làm việc theo.
-Hiểu và lập trình được với ngôn ngữ SCOBASE (phần mềm chuyen dụng) cho
Robot.
III.Nội dung bài thí nghiệm: Hàn chữ theo yêu cầu

Vì không có súng hàn nên quá trình hàn một mối hàn được dặc trưng bởi
việc đóng bàn kẹp. Kết thúc mỗi một mối hàn bằng việc mở bàn kẹp. Sauk hi
hàn xong một chữ cái thì có độ trễ và tiếp tục hàn các chữ cái tiếp theo. Kết thúc
một chu kỳ hàn có tiếng chuông báo hiệu.
Ví dụ: Hàn chữ V
Bằng việc tính toán động học để tìm ra tọa độ chính xác của Robot, ta nạp tọa độ
của robot, ghi lại số vị trí mà robot phải thực hiện
Ta có bảng tọa độ vị trí dưới dạng tọa độ Đềcác như sau:
STT
1
2
3

X(mm)
37.33
-2.05
-64.07

Y(mm)
-418.96
-328.42
-450.29

Z(mm)
58.85
51.15
35.91

Pitch(deg)
-106.29

-128.43
-96.12

Roll (deg)
0.76
0.76
0.76

Tất cả các thao tác trên phải được tính toán rất cẩn thận và kiểm tra trước khi
thao tác trên máy tính. Sau đó để có thể điều khiển Robot hoạt động thì phải
thao tác theo trình tự sau:
-Kiểm tra tất cả các đầu nối giữa bộ điều khiển và robot, máy tính và bộ điều
khiển…
-Cấp nguồn 220VAC vào bộ điều khiển và máy tính
-Bật công tăc ở bộ điều khiển bởi nút ON/OFF


-Ấn nút cấp nguồn cho bộ điều khiển ở động cơ một chiều ở mặt trước của bộ
điều khiển.
-Bật máy tính
-Để nút bấm Auto/Tech trên thiết bị Tech Pandant (tức là việc điều khiển robot
hoàn toàn bằng máy tính)
-Mở phần mềm Scorbase
-Đưa robot về vị trí gốc bằng cách kích chuột vào Run reach home all exit
-Sau khi đưa robot về vị trí home xong thì vào thực đơn File/Open để mở hộp
đối thoại danh sách các file
-Để mở ví dụ:”hàn chữ cái” thì kích vào file hanchucai.sbp/ok. Khi đó hộp thoại
xuất hiện hỏi:
Bạn có muốn nạp các vị trí mới cho chương trình không?
Khi đó kích vào Yes

-Sau khoảng thời gian nạp vị trí mới xong, tiếp tục cho chạy chương trình bằng
cách kích vào thực đơn Run:
+Nếu muốn chạy từng lệnh thì chọn Run Single line
+Nếu muốn chạy 1 chu kỳ thì chọn Run Single cycle
+Nếu muốn chạy liên tục chọn Run continuously
-Nguyên lí hoạt động của ví dụ hàn chữ cái V là đầu kẹp sẽ di chuyển từ vị trí 1
đến vị trí 3
-Tốc độ bàn kẹp di chuyển đến các vị trí có thể thay đổi được bằng cách:
+Dừng chương trình đang thực hiện bằng cách kích vào biểu tượng Stop
+Muốn thay đổi tốc độ di chuyển của bàn kẹp dùng chuột kích kép vào dòng
lệnh cần thay đổi. Khi hộp thoại nhỏ xuất hiện và có thể thay đổi tốc độ nhanh
lên hay chậm đi.
-Đặt lại các vị trí từ 1 đến 3 có thể thực hiện được bằng cách:
+Muốn đặt lại vị trí nào dùng chuột kích vào ô Position Number ở hộp thoại
Teach Position (Simple) và chọn vị trí đó
+Di chuyển robot tới vị trí cần ghi nhờ hộp thoại di chuyển bằng tay (Manual
Movement) cụ thể như sau:


*Sự di chuyển của trục được tiếp tục với điều kiện nút bấm hoặc phím được ấn
hoặc cho đến khi giới hạn phần mềm hoặc phần cứng được đến.
Joint: Khi các khớp được chọn kích các nút bấm (hoặc ấn phím trên bàn phím)
các khớp của robot chuyển động như chỉ trong biểu đồ sau:
Các phím
1/Q
2/W
3/E
4/R
5/T
7/U

8/I

Chuyển động khớp
BODY quay phải và trái
SHOULDER chuyển động tiến và lùi
ELBOW chuyển động tiến và lùi
PITCH (cổ tay) chuyển động tiến và lùi
ROLL (cổ tay) quay phải trái
Trục ngoại biên chuyển động (nếu được nối)
Trục ngoại biên chuyển động (nếu được nối)

XYZ: Khi XYZ được chọn, kích các nút bấm hoặc giữ các phím trên bàn phím,
TCP chuyển động dọc theo các trục X,Y,Z như chỉ trong biểu đồ sau:
Các phím
1/Q
2/W
3/E
4/R

Chuyển động XYZ
TCP chuyển động dọc theo trục từ +X đến X
TCP chuyển động dọc theo trục từ +Y đến Y
TCP chuyển động dọc theo trục từ +Z đến Z
Các trục chuyển động để thay đổi vị trí hất; vị trí TCP không

thay đổi
5/T
Lăn chuyển động; vị trí TCP không thay đổi
Open Gripper/Close Gripper: Hoàn thành việc đóng và mở bàn kẹp
Speed: chọn tốc độ di chuyển cánh tay: 10 là nhanh nhất, 1 là chậm nhất, 5 là cố

định
+Kích vào Record nếu chọn việc ghi tọa độ ở chế độ biến khớp tuyệt đối
+Kích vào Teach để ghi các vị trí ở chế độ tọa độ Đề các
-Để xem tọa độ của từng vị trí thì chọn vị trí số và kích vào Get Position
Để xem tọa độ danh sách các vị trí trong ví dụ thì vào thực đơn Wiew/List
Position xuất hiện hộp đối thoại:
+Kích vào No thì việc hiển thị tọa độ các vị trí là ngay lập tức
+Kích vào Yes thì phải chờ vài giây thì hiển thị tọa độ vị trí sẽ xuất hiện
-thực hiện xong ví dụ hàn chữ cái rồi đưa robot trở lại vị trí gốc
Chương trình điều khiển hàn chữ V có tên: hanchucai.sbp


1: Remark: HAN CHU CAI V
2: Open Gripper
3: Go to Position 1 speed 1
4: Close Gripper
5: Go Linear to Position 2 speed 1
6: Go Linear to Position 3 Speed 1
7: Open Gripper
8: Ring Bell