Khảo sát độ chính xác robot hàn khung vỏ ô tô

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và chƣa đƣợc công
bố trong bất cứ công trình nào khác. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung
thực.
Tác giả luận văn

Phạm Minh Thái

1


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................1
MỤC LỤC ...................................................................................................................2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT THƢỜNG SỬ DỤNG ..................5
DANH MỤC CÁC BẢNG..........................................................................................6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ...............................................................7
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................9
1. Lý do chọn đề tài...............................................................................................9
2. Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu .................................................................10
3. Cấu trúc của luận văn ......................................................................................10
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT HÀN ......................................................11
1.1

Giới thiệu về Robot .....................................................................................11

1.1.1

Khái niệm về Robot công nghiệp .........................................................11

1.1.2

Sự phát triển của Robot công nghiệp ....................................................12

1.1.3

Phân loại Robot công nghiệp ................................................................14

1.1.4

Ứng dụng của Robot công nghiệp ........................................................19

1.1.5

Ứng dụng của Robot trong ngành hàn ..................................................23

1.2

Giới thiệu về phƣơng pháp hàn điểm và Robot hàn điểm ...........................26

1.2.1

Phƣơng pháp hàn ..................................................................................26

1.2.2

Phƣơng pháp hàn điểm .........................................................................28

1.3

Kết luận chƣơng 1 .......................................................................................34

CHƢƠNG 2: KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC ROBOT....................................................35
2.1

Thiết kế mô hình cơ học Robot ...................................................................35

2.1.1

Thiết kế các khâu của Robot .................................................................36

2


2.1.2
2.2

Mô hình 3D, Sơ đồ động học Robot .....................................................40

Thiết lập phƣơng trình động học của Robot ................................................42

2.2.1

Phƣơng pháp xây dựng hệ tọa độ và xác định các tham số động học ..42

2.2.2

Xây dựng các hệ tọa độ.........................................................................43

2.3

Lập phƣơng trình động học .........................................................................45

2.3.1

Ma trận Denavit-Hartenberg .................................................................45

2.3.2

Thiết lập ma trận trạng thái khâu thao tác theo tọa độ tao thao tác ......47

2.3.3

Phƣơng trình động học..........................................................................48

2.4

Giải phƣơng trình động học .........................................................................49

2.4.1

Bài toán động học thuận .......................................................................49

2.4.2

Bài toán động học ngƣợc ......................................................................55

2.5

Kết luận chƣơng 2 .......................................................................................66

CHƢƠNG 3: KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA ROBOT ..................................67
3.1

Nguyên nhân gây ra sai số cho Robot .........................................................67

3.2

Mô hình sai số..............................................................................................69

3.3

Khảo sát sai số động học của Robot ............................................................71

3.3.1

Cơ sở lý thuyết ......................................................................................71

3.3.2

Bài toán thực tế .....................................................................................74

3.4

Kết luận chƣơng 3 .......................................................................................77

KẾT LUẬN ...............................................................................................................78
PHỤ LỤC ..................................................................................................................79
1. CODE bài toán động học thuận. .....................................................................79

2. CODE bài toán động học ngƣợc. ....................................................................81
3. CODE chƣơng trình con. ................................................................................83
3.1

Code xây dựng ma trận truyền D-H. ........................................................83

3


3.2

Code phƣơng trình động học ...................................................................84

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................86

4


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT THƢỜNG SỬ DỤNG
ai

Khoảng cách dịch chuyển giữa hai trục khớp động kề nhau

i

Góc lệch giữa trục của 2 khớp động liền kề

i 1

Ai

Ma trận biến đổi tọa độ thuần nhất Denavit-Hartenberg

di

Dịch chuyển tịnh tiến giữa giữa hai đƣờng vuông góc chung của 2 trục

qi

Góc giữa hai đƣờng vuông góc chung

, , 

Ba góc góc Cardan

d

T fi

Ma trận biến đổi tọa độ thuần nhất

0

rE

Tọa độ điểm thao tác

0

RE

Ma trận mô tả hƣớng của hệ tọa độ thao tác

J(q)
a'i
’i
d'i

Ma trận Jacobi
Khoảng cách dịch chuyển giữa hai trục khớp động kề nhau khi có sai
số
Góc lệch giữa trục của 2 khớp động liền kề khi có sai số
Dịch chuyển tịnh tiến giữa giữa hai đƣờng vuông góc chung của 2 trục
khi có sai số

q'i

Góc giữa hai đƣờng vuông góc chung khi có sai số

g

Vector thông số động học cho tất cả các khâu bao gồm tất cả các sai số

r 'E ( g )

Biểu thức mô tả vị trí điểm tác động cuối của Robot khi có sai số

D-H

Denavit-Hartenberg

5


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1: Các thông số động học Denavit-Hartenberg của Robot ..............................44
Bảng 2: Bảng biểu diễn các thông số xác định các hệ tọa độ của các điểm hàn ......57
Bảng 3: Bảng biểu diễn các thông số xác định các hệ tọa độ của các điểm hàn khi đi
qua điểm trung gian io ..................................................................................58
Bảng 4: Bảng các thông số D-H bao gồm các giá trị sai số ......................................70

6


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1: Robot cấu trúc chuỗi ....................................................................................14
Hình 2: Robot cấu trúc song song .............................................................................15
Hình 3: Robot hàn điểm sử dụng động cơ servo .......................................................15
Hình 4: Robot sử dụng hệ truyền động khí nén ........................................................16
Hình 5: Không gian làm việc của Robot toạ độ vuông góc ......................................17
Hình 6: Không gian làm việc của Robot toạ độ trụ ..................................................17
Hình 7: Không gian làm việc của Robot toạ độ cầu .................................................17
Hình 8: Robot dùng trong ngành dƣợc phẩm............................................................19
Hình 9: Robot dùng ép phun nhựa ............................................................................19
Hình 10: Robot dùng trong đóng gói, vận chuyển ....................................................20
Hình 11: Robot dùng để làm sạch sản phẩm .............................................................21
Hình 12: Robot Hàn ..................................................................................................22
Hình 13: Robot lắp ráp sản phẩm..............................................................................22
Hình 14: Robot hàn hồ quang ...................................................................................23
Hình 15: Robot hàn hồ quang ...................................................................................24

Hình 16: Robot hàn điểm và khâu thao tác ...............................................................24
Hình 17: Dây chuyền Robot hàn điểm khung vỏ ô tô...............................................25
Hình 18: Phƣơng pháp hàn điểm...............................................................................29
Hình 19: Phƣơng pháp hàn điểm - điện cực hai phía và điện cực một phía .............29
Hình 20: Cấu tạo Robot hàn điểm .............................................................................32
Hình 21: Cấu tạo đầu mỏ hàn điểm (Spot Welding Gun) .........................................33
Hình 22: Mô hình Robot hàn điểm ...........................................................................35
Hình 23: Khâu 0 ........................................................................................................36
Hình 24: Khâu 1 ........................................................................................................37
Hình 25: Khâu 2 ........................................................................................................37
Hình 26: Khâu 3 ........................................................................................................38
Hình 27: Khâu 4 ........................................................................................................38
Hình 28: Khâu 5 ........................................................................................................39
7


Hình 29: Khâu 6 ........................................................................................................39
Hình 30: Mô hình 3D Robot .....................................................................................40
Hình 31: Mô hình dây chuyền hàn khung vỏ ô tô.....................................................40
Hình 32: Sơ đồ động học của Robot .........................................................................41
Hình 33: Các thông số động học của khâu................................................................42
Hình 34: Các hệ tọa độ gắn vào các khâu của Robot ................................................43
Hình 35: Các hệ tọa độ gắn vào dây chuyền Robot hàn khung vỏ ô tô ....................44
Hình 36: Đồ thị vị trí xE theo thời gian .....................................................................51
Hình 37: Đồ thị vị trí yE theo thời gian .....................................................................52
Hình 38: Đồ thị vị trí zE theo thời gian .....................................................................52
Hình 39: Đồ thị góc α theo thời gian.........................................................................53
Hình 40: Đồ thị góc β theo thời gian.........................................................................53
Hình 41: Đồ thị góc  theo thời gian ........................................................................54
Hình 42: Quỹ đạo chuyển động của điểm tác động cuối ..........................................54

Hình 43: Các hệ tọa độ gắn vào dây chuyền Robot hàn khung vỏ ô tô ....................55
Hình 44: Thiết kế quỹ đạo trong không gian thao tác...............................................57
Hình 45: Đồ thị biến khớp q1 ....................................................................................63
Hình 46: Đồ thị biến khớp q2 ....................................................................................63
Hình 47: Đồ thị biến khớp q3 ....................................................................................64
Hình 48: Đồ thị biến khớp q4 ....................................................................................64
Hình 49: Đồ thị biến khớp q5 ....................................................................................65
Hình 50: Đồ thị biến khớp q6 ....................................................................................65
Hình 51: Sai lệch vị trí của điểm tác động cuối (Đầu mỏ hàn) .................................68
Hình 52: Các thông số động học D-H của khâu bao gồm các giá trị sai số ..............69
Hình 53: Sai lệch vị trí của điểm tác động cuối ........................................................71
Hình 54: Đồ thị của XE khi không có sai số và có sai số ..........................................74
Hình 55: Đồ thị của YE khi không có sai số và có sai số ..........................................75
Hình 56: Đồ thị của ZE khi không có sai số và có sai số ..........................................75
Hình 572: Sai lệch vị trí của điểm tác động cuối (Đầu mỏ hàn) ...............................76

8


MỞ ĐẦU
1.

Lý do chọn đề tài
Công nghiệp hóa và hiện đại nền sản xuất là một chủ trƣơng lớn của đất nƣớc

chúng ta hiện nay. Với xu thế chung của thế giới, để có thể đẩy mạnh sự nghiệp
công nghiệp hóa và hiện đại hóa cần ƣu tiên áp dụng các tiến bộ của khoa học kỹ
thuật vào đời sống sản xuất. Trong đó vấn đề quan trọng nhất là phải tăng nhanh
lƣợng tự động hóa vào các quá trình sản xuất công nghiệp. Đây cũng là một đòi hỏi
cấp bách liên quan đến việc giải phóng con ngƣời khỏi sự nặng nhọc, sự nhàm chán

của công việc (do sự lặp đi lặp lại các thao tác của một công việc đơn giản nào đó),
sự nguy hiểm của môi trƣờng lao động,… Để có thể khắc phục đƣợc các vấn đề vừa
nêu, các công ty ở các nƣớc có nền sản xuất phát triển đã đƣa các Robot vào các dây
chuyền sản xuất của mình. Robot đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các ngành công
nghiệp nhƣ: Công nghiệp đóng tầu, công nghiệp ô tô,…
Trong ngành Công nghiệp ô tô, Robot đƣợc sử dụng để thay thế con ngƣời ở những
vị trí làm việc nặng nhọc, độc hại, lặp đi lặp lại nhƣ hàn, sơn, lắp ráp,…Một trong
những dây chuyền đƣơc thay thế con ngƣời bằng Robot là dây chuyền hàn khung vỏ
ô tô.
Robot hàn khung vỏ ô tô là Robot hàn điểm dạng tay máy có cấu trúc nối tiếp
chuỗi hở. Một trong những yêu cầu hàng đầu khi ứng dụng Robot là độ chính xác,
trƣớc hết là độ chính xác về vị trí và hƣớng của khâu thao tác để đảm bảo yêu cầu
kỹ thuật của sản phẩm. Do cấu trúc nối tiếp chuỗi hở nên độ chính xác của khâu
thao tác chịu ảnh hƣởng của sai số tích lũy của tất cả các khâu của Robot. Việc khảo
sát độ chính xác của điểm tác động cuối của Robot hàn khung vỏ ô tô là rất cần
thiết, chính vì vậy, tôi chọn cho mình đề tài “Khảo sát độ chính xác Robot hàn
khung vỏ ô tô”.

9


2.

Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu của luận văn là Robot hàn điểm dây chuyền hàn khung

vỏ ô tô. Robot loại này có: 6 khâu (không kể khâu đế - khâu 0), có 6 bậc tự do, khâu
6 mang đầu hàn điểm (Spot Welding Gun).
Nội dung nghiên cứu là khảo sát bài toán động học thuận, động học ngƣợc và khảo
độ chính xác của Robot.

3.

Cấu trúc của luận văn
Cấu trúc của luận văn bao gồm: Phần mở đầu, 3 chƣơng nội dung và phần kết

thúc.
Chƣơng 1: “Tổng quan về Robot hàn” Nội dung của chƣơng 1 là giới thiệu
tổng quan về Robot, phân loại và ứng dụng của Robot Công nghiệp; giới thiệu về
phƣơng pháp hàn điểm.
Chƣơng 2: “Khảo sát động học Robot” Nội dung chủ yếu của chƣơng này lập
các phƣơng trình động học của Robot; giải bài toán động học thuận, bài toán động
học ngƣợc.
Chƣơng 3: “Khảo sát độ chính xác của Robot” Chƣơng 3 giới thiệu về nguyên
nhân gây nên các sai số của Robot; mô hình sai số và giới thiệu phƣơng pháp khảo
sát, tính toán sai số của Robot.

10


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT HÀN
1.1 Giới thiệu về Robot
1.1.1 Khái niệm về Robot công nghiệp
Robot công nghiệp có thể đƣợc định nghĩa theo một số tiêu chuẩn sau:
-

Theo tiêu chuẩn AFNOR của Pháp:Robot công nghiệp là một cơ cấu chuyển
động tự động có thể lập trình, lặp lại các chƣơng trình, tổng hợp các chƣơng
trình đặt ra trên các trục tọa độ, có khả năng định vị, định hƣớng, di chuyển
các đối tƣợng vật chất nhƣ chi tiết, đạo cụ, gá lắp theo những hành trình thay
đổi đã đƣợc chƣơng trình hóa nhằm thực hiện các nhiệm vụ công nghệ khác

nhau.

-

Theo tiêu chuẩn RIA của Mỹ (Robot institute of America): Robot là một tay
máy vạn năng có thể lặp lại các chƣơng trình, đƣợc thiết kế để di chuyển vật
liệu, chi tiết, dụng cụ, hoặc các thiết bị chuyên dùng thông qua các chƣơng
trình chuyển động có thể thay đổi để hoàn thành các nhiệm vụ khác nhau.

-

Theo tiêu chuẩn GHOST 25686-85 của Nga: Robot công nghiệp là một máy
tự động, đƣợc đặt cố định hoặc di động đƣợc, liên kết giữa một tay máy và
một hệ thống điều khiển theo chƣơng trình, có thể lặp đi lặp lại để hoàn
thành các chức năng vận động và điều khiển trong quá trình sản xuất.

Do đó, Robot công nghiệp có thể đƣợc hiểu là những thiết bị tự động linh hoạt,
thực hiện các chức năng lao động công nghiệp của con ngƣời dƣới một hệ thống
điều khiển theo những chƣơng trình đã đƣợc lập trình sẵn.
Với đặc điểm có thể lập trình lại đƣợc, Robot công nghiệp là thiết bị tự động hóa và
ngày càng trở thành bộ phận không thể thiếu đƣợc của các hệ thống sản xuất linh
hoạt. Vì vậy, Robot công nghiệp trở thành phƣơng tiện hữu hiệu để tự động hóa,
nâng cao năng suất lao động và giảm nhẹ cho con ngƣời những công việc nặng
nhọc, độc hại dƣới sự giám sát của con ngƣời.

11


1.1.2 Sự phát triển của Robot công nghiệp
Thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng Séc (Czech) “Robota” có nghĩa là công

việc tạp dịch trong vở kịch “Rossum’s Universal Robots” của Karel Capek, vào
năm 1921.
Thuật ngữ Industrial Robot (IR) -Robot công nghiệp- xuất hiện đầu tiên ở Mỹ
do công ty AMF (American Machine and Foundry Company) quảng cáo, mô phỏng
một thiết bị có dáng dấp và có một số chức năng nhƣ tay ngƣời đƣợc điều khiển tự
động, thực hiện một số thao tác sản xuất có tên gọi là “Versatran”.
Quá trình phát triển của Robot công nghiệp đƣợc tóm tắt nhƣ sau:
-

Năm 1950 ở Mỹ thành lập viện nghiên cứu đầu tiên.

-

Đầu năm 1960 công ty AMF cho ra đời sản phẩm đầu tiên có tên gọi là
Versatran.

-

Từ năm 1967, ở Anh, ngƣời ta đã bắt đầu nghiên cứu và chế tạo IR theo bản
quyền của Mỹ.

-

Từ năm 1970, việc nghiên cứu các tính năng của Robot đã đƣợc chú ý nhiều
hơn và cũng bắt đầu xuất hiện ở các nƣớc Đức, Ý, Pháp, Thụy Điển.

-

Từ năm 1968, ở Châu Á, Nhật bắt đầu nghiên cứu những ứng dụng của IR.

-

Từ những năm 1980, nhất là vào những năm 1990, do áp dụng rộng rãi các
tiến bộ kỹ thuật về vi xử lý và công nghệ thông tin, số lƣợng Robot công
nghiệp đã gia tăng với nhiều tính năng vƣợt bậc. Chính vì vậy mà Robot
công nghiệp đã có vị trí quan trọng trong các dây chuyền sản xuất tự động
hiện đại nhƣ hiện nay .

Đến nay, trên thế giới có khoảng trên 200 công ty sản xuất IR trong số đó bao
gồm:
-

30 công ty của Mỹ, ta có thể lấy một số công ty điển hình nhƣ: Robots.Pro,
Vecna Robotics, Robot Dynamics…cùng với những sản phẩm nổi tiếng nhƣ:
Robot lấy sách tự động, Robot HOAP-3, Robot BEAR, Robot tự hành Spirit
and Opportunity…

12


-

80 công ty của Nhật, ta có thể lấy một số công ty điển hình nhƣ: Fanuc,
Toyota, Honda, Hitachi, Kawasaki, shikawajima-Harima, Yasukawa…Cùng
với những sản phẩm Robot đƣợc áp dụng phổ biến nhƣ: Robot Asimo, Robot
EMIEW 2, Robot Simroid, Robot chơi vĩ cầm, Robot phẫu thuật…….

-

Ngoài ra, trên thế giới còn có 90 công ty của Tây Âu và một số công ty của

Nga, Tiệp….Do đó, ta có thể thấy rằng Robot là một lĩnh vực nghiên cứu và
ứng dụng không thể thiếu của những nƣớc phát triển.

Tại Việt Nam, nghiên cứu phát triển Robot đã có những bƣớc tiến đáng
kể,nhiều đơn vị trên toàn quốc đã thực hiện các nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu
ứng dụng về Robot nhƣ: Trung tâm Tự động hoá-Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện
Điện tử -Tin học, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Học viện Kỹ thuật Quân
sự, Viện Cơ học, Viện Công nghệ thông tin thuộc Viện KHCNVN… Bên cạnh đó,
còn phải kể đến Công ty Cổ phần Robot TOSY doanh nghiệp thiết kế và chế tạo
Robot Việt Nam có nhiều sản phẩm ấn tƣợng trên trƣờng quốc tế.
Các nghiên cứu về động học và động lực học Robot đƣợc các khoa cơ khí, chế
tạo máy ở các trƣờng đại học và các viện nghiên cứu quan tâm. Ngoài việc tìm các
phƣơng pháp giải các bài toán liên quan đến cơ học của các loại Robot nối tiếp,
song song, di động, thì các chƣơng trình mô phỏng kết cấu và chuyển động 3D
đƣợc áp dụng và phát triển để minh họa cũng nhƣ phục vụ cho phân tích, thiết kế
Robot.
Lĩnh vực điều khiển Robot rất phong phú, từ các phƣơng pháp điều khiển
truyền thống nhƣ PID, phƣơng pháp tính mô men, phƣơng pháp điều khiển trƣợt
đến các phƣơng pháp điều khiển thông minh nhƣ: điều khiển sử dụng mạng nơ ron,
logic mờ, thuật gen và các phƣơng pháp điều khiển tự thích nghi, các phƣơng pháp
học cho Robot, các hệ Visual Servoing.

13


1.1.3 Phân loại Robot công nghiệp
Robot có thể đƣợc phân loại theo các tiêu chuẩn khác nhau:
-

Bậc tự do

-

Cấu trúc động học

-

Phân loại theo công nghệ truyền động

-

Hình thể không gian làm việc

-

Đặc trƣng chuyển động

a. Phân loại theo bậc tự do
Sơ đồ phân loại Robot thƣờng dùng là theo số bậc tự do. Một cách lý tƣởng, cơ
cấu chấp hành phải có 6 bậc tự do để xử lý đối tƣợng một cách tự do trong không
gian ba chiều. Theo quan điểm này, Robot đa năng có 6 bậc tự do, Robot dƣ có hơn
6 bậc tự do và Robot thiếu có ít hơn 6 bậc tự do. Robot dƣ có thêm một bậc tự do để
di chuyển qua các chƣớng ngại vật hoặc vận hành trong các không gian hẹp. Mặt
khác, đối với một số ứng dụng đặc biệt, chẳng hạn lắp giáp các chi tiết trên mặt
phẳng, Robot bốn bậc tự do là đủ.
b. Phân loại theo cấu trúc động học
-

Robot chuỗi: là một chuỗi động
học hở với một khâu cố định

gọi là đế và các khâu động,
trong đó các khâu động đƣợc
bố trí nối tiếp với nhau. Mỗi
khâu động đƣợc liên kết hay
nối động với một khâu khác
nhờ các khớp liên kết.
Hình 1: Robot cấu trúc chuỗi

14


-

Robot song song: là một chuỗi động học kín, ở đó mỗi khâu luôn luôn đƣợc
liên kết với ít nhất hai khâu khác.

Hình 2: Robot cấu trúc song song
-

Robot lai: có cả chuỗi vòng hở và vòng kín.

c. Phân loại theo công nghệ truyền động
Có 3 loại công nghệ truyền động chính là: điện, thủy lực và khí nén:
-

Hệ thống truyền động điện:
Nguồn điện cấp cho Robot
thƣờng là DC để điều khiển động
cơ DC. Hệ thống dùng nguồn AC
cũng đƣợc chuyển đổi sang DC.

Các động cơ sử dụng thƣờng là
động cơ bƣớc, động cơ DC servo,
động cơ AC servo. Robot loại
này có thiết kế gọn, chạy êm,
định vị rất chính xác. Các ứng
dụng phổ biến là Robot sơn,
hàn,…

Hình 3: Robot hàn điểm sử dụng động
cơ servo

15


-

Hệ thống truyền động thủy lực: hệ thống sử dụng lƣu chất không nén đƣợc là
dầu ép. Hệ thống cần trang bị bơm để tạo áp lực dầu. Tay máy là các xy lanh thuỷ lực chuyển động thẳng và quay động cơ dầu. Robot loại này đƣợc
sử dụng trong các ứng dụng có tải trọng lớn.

-

Hệ thống truyền động khí nén: Hệ thống truyền động này đƣợc trang bị thêm
máy nén, bình chứa khí và động cơ kéo máy nén. Robot loại này thƣờng
đƣợc sử dụng trong các ứng dụng có tải trọng nhỏ có tay máy là các xy-lanh
khí nén thực hiện chuyển động thẳng và chuyển động quay. Do khí nén là
lƣu chất nén đƣợc nén Robot loại này thƣờng sử dụng trong các thao tác gắp
đặt không cần độ chính xác cao.

Hình 4: Robot sử dụng hệ truyền động khí nén

d. Phân loại theo hình thể không gian làm việc
Robot đƣợc phân loại theo sự phối hợp giữa ba trục chuyển động cơ bản rồi sau
đó đƣợc bổ sung để mở rộng thêm bậc chuyển động nhằm tăng thêm độ linh hoạt.
Vùng giới hạn tầm hoạt động của Robot đƣợc gọi là không gian làm việc.
-

Robot toạ độ vuông góc (cartesian Robot): Robot loại này có ba bậc chuyển
động cơ bản gồm ba chuyển động tịnh tiến dọc theo ba trục vuông góc.

16


Hình 5: Không gian làm việc của Robot toạ độ vuông góc

-

Robot toạ độ trụ (cylindrical Robot): ba bậc chuyển động cơ bản gồm hai
trục chuyển động tịnh tiến và một trục quay.

Hình 6: Không gian làm việc của Robot toạ độ trụ

-

Robot toạ độ cầu (spherical Robot): ba bậc chuyển động cơ bản gồm một
trục tịnh tiến và hai trục quay.

Hình 7: Không gian làm việc của Robot toạ độ cầu

17

e. Phân loại theo đặc trưng chuyển động
Tay máy Robot có thể phân loại theo kiểu di chuyển
-

Cơ cấu phẳng - tất cả các chuyển động các khâu trong cơ cấu đƣợc thực hiện
là các chuyển động song phẳng (planar motion);

-

Chuyển động cầu;

-

Chuyển dộng trong không gian.

18


1.1.4 Ứng dụng của Robot công nghiệp
Hiện nay trên thế giới, do nhu cầu sử dụng Robot ngày càng nhiều trong các
quá trình sản xuất phức tạp với mục đích góp phần nâng cao năng suất dây chuyền
công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lƣợng và nâng cao khả năng cạnh tranh
của sản phẩm đồng thời cải thiện điều kiện lao động, nên Robot công nghiệp cần có
những khả năng thích ứng tốt và thông minh hơn với những cấu trúc đơn giản và
linh hoạt.
Có thể kể đến một số ứng dụng điển hình của Robot trên thế giới nhƣ:
-

Robot song song dùng trong phân

loại và đóng gói sản phẩm: IRB
660 Flex Palletizer,

IRB 340

FlexPicker, IRB 260 FlexPicker.
Các Robot này có thể gắp lần
lƣợt các hộp vắc xin bại liệt từ
băng tải và đặt nó vào thùng gồm
20 hộp một cách chính xác.
Hình 8: Robot dùng trong ngành dược
phẩm
-

Robot dùng trong công nghệ ép
phun nhựa: IRB 6650 của hãng
ABB có thể thao tác nhanh, dễ
dàng lấy sản phẩm ra khỏi khuôn
ở vị trí tách khuôn, giám sát, làm
sạch, điều khiển chất lƣợng dựa
trên camera.

Hình 9: Robot dùng ép phun nhựa

19


-

Robot vận chuyển và đóng gói sản phẩm: Robot đóng gói và vận chuyển

trong phạm vi rộng các sản phẩm khác nhau.

Hình 10: Robot dùng trong đóng gói, vận chuyển

Bên cạnh đó, Robot công nghiệp còn đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác
nhƣ trong môi trƣờng độc hại, ngành nông nghiệp và ngành thực phẩm.

20


Ở nƣớc ta, ứng dụng của Robot công nghiệp rất đa đạng, tùy vào những ngành,
công việc khác nhau mà ta có thể áp dụng những Robot công nghiệp riêng biệt.
Dƣới đây là một số ngành trong hệ thống sản xuất mà áp dụng Robot công nghiệp.
Công nghiệp đúc: Robot làm nhiệm vụ rót kim loại nóng chảy vào khuôn, cắt mép
thừa, làm sạch vật đúc hoặc làm tăng bền vật đúc bằng cách phun cát.

Hình 11: Robot dùng để làm sạch sản phẩm

Ngành gia công áp lực: các quá trình hàn và nhiệt luyện thƣờng bao gồm nhiều
công việc độc hại và ở nhiệt độ cao, điều kiện làm việc khá nặng nề, dễ gây mệt mỏi
nhất là ở trong các phân xƣởng rèn dập.

21


Hình 12: Robot Hàn
Ngành gia công và lắp ráp: Robot thƣờng đƣợc sử dụng vào những việc nhƣ
tháo lắp phôi và sản phẩm cho các máy ra công bánh răng, máy khoan, máy tiện bán
tự động.

Hình 13: Robot lắp ráp sản phẩm

22


Ngoài ra, Robot còn có nhiều lĩnh vực đƣợc nghiên cứu nhƣ Robot dịch vụ,
Robot dùng trong lĩnh vực quân sự, Robot di động đồng thời kết hợp với nhận dạng
và điều khiển trên cơ sở xử lý những thông tin hình ảnh, đặc biệt là kết hợp với xử
lý ngôn ngữ.

1.1.5 Ứng dụng của Robot trong ngành hàn
Nhƣ ta đã biết, Robot công nghiệp đƣợc sử dụng rất nhiều trong các lĩnh vực
khác nhau, trong đó có ngành hàn. Hiện nay, số lƣợng Robot hàn chiếm đến 25%
tổng số Robot các loại. Trong ngành công nghiệp sản xuất thì hàn đóng vai trò quan
trọng nhƣ ngành công nghiệpô tô, đóng tàu,… Vì vậy số lƣợng Robot hàn đƣợc
thay thế các phƣơng pháp hàn khác rất nhiều.

Hình 14: Robot hàn hồ quang
Sở dĩ có điều này là do tính năng vƣợt trội khi hàn bằng Robot nhƣ sau:

23


-

Có tính tự động và năng suất cao;

-

Có thể thực hiện đƣợc các đƣờng hàn phức tạp;

-

Có chất lƣợng mối hàn tốt và có tính thẩm mỹ cao;

-

Có thể thực hiện các thao lặp đi lặp lại liên tục;

-

Giải phóng ngƣời lao động khỏi các động tác có hại khi hàn.

Một số hình ảnh về Robot hàn

Hình 15: Robot hàn hồ quang

Hình 16: Robot hàn điểm và khâu thao tác
24


Hình 17: Dây chuyền Robot hàn điểm khung vỏ ô tô

25