Giới thiệu tay máy

CHÖÔNG 3
3.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
Thuật ngữ ROBOT xuất hiện vào năm 1920 trong một tác phẩm văn học của nhà văn
Tiệp Khắc có tên Karel Capek.
Thuật ngữ Inducstrial Robot (IR) - xuất hiện đầu tiên ở Mỹ do công ty AMF
(American Manchine and Foundry company) quảng cáo mô tả một thiết bò mang dáng dấp và
có một số chức năng như tay người được điều khiển tự động để thực hiện một số thao tác sản
xuất thiết bò có tên gọi Versatran.
Quá trình phát triển của IR có thể tóm tắt như sau:
- Từ những năn 50 ở Mỹ xuất hiện viện nghiên cứu đầu tiên.
- Đang đầu những năm 60 xuất hiện sản phẩm đầu tiên tên Versatran của công ty AMF.
- Ở Anh người ta bắt đầu nghiên cứu và chế tạo các IR theo bản quyền của Mỹ từ năm
1967;
- Ở các nước Tây Âu khác như : Đức, Ý, Pháp, Thụy Điển, từ những năm 70.
- Châu Á có Nhật bắt đầu nghiên cứu ứng dụng IR từ năm 1968.
Đến nay trên thế giới có khoảng trên 20 công ty sản xuất IR trong số đó có 80 công ty
của Nhật , 90 công ty của các nước Tây Âu, 30 công ty của Mỹ và một số công ty ở Nga, Tiệp
…
Theo chủng loại, mức độ điều khiển, và khả năng nhận biết thông tin của tay máy -
người máy đã được sản xuất trên thế giới có thể phân loại các IR thành các thế hệ sau:
Thế hệ 1 : thế hệ có kiểu điều khiển theo chu trình dạng chương trình cứng không có
khả năng nhận biết thông tin
Thế hệ 2 : thế hệ có kiểu điều khiển theo chu kì dạng chương trình mềm bước đầu đa có
khả năng nhận biết thông tin
Thế hệ 3 : thế hệ có kiểu điều khiển dạng tinh khôn ,có khả năng nhận biết thông tin và
bước đầu đã có một số chức năng lý trí của con người
Đối với tay máy công nghiệp đã có hơn 250 loại ,trong số đó có hơn 40% là loại tay
máy có kiểu điều khiển đơn giản thuộc thế hệ thứ nhất .
Sự xuất hiện của robot và sự gia tăng vai trò của chúng trong sản xuất và xã hội loài
người làm xuất hiện một ngành khoa học mới là ngành robot học (Robotic) . trên thế giới ở
nhiều nước đã xuất hiện những viện nghiên cứu riêng về robot . Ở Việt Nam, từ những năm

giữa của thập kỷ 80 đã có viện nghiên cứu về robot .
3.2 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHỨC NĂNG CỦA IR

Vậy robot là gì ? cho tới hiện nay chưa có một đònh nghóa chính xác về robot, và cứ hai
năm một lần trên thế giới người ta lại tổ chức một hội nghò khoa học bàn về robot nhằm thông
tin những thành tựu đã đạt được trong nghiên cứu và chế tạo robot đồng thời thống nhất các
thuật ngữ về robotic. để hiểu được về IR, trước hết chúng ta quan sát sơ đồ cấu trúc và chức
năng của IR như sau:
Người vận hành
Thiết bò liên lạc với người vận hành
Hệ thống đều khiển
Hệ thống Truyền động
Hệ thống chòu lực
Hệ thống cảm biến tín hiệu
Môi trườngBên ngoài
Liênhệ ngược
Liên hệ ngïc


Hình 3.1 : Sơ đồ cấu trúc và chức năng của robot
Trong sơ đồ trên các đường chỉ thò mối quan hệ thông tin thuận , thông tin chỉ huy
thực hiện nhiệm vụ cho robot. Các đường chỉ mối liên hệ thông tin ngược, thông tin
phản hồi về quá trình làm việc của robot.
Chức năng của bộ phận giao tiếp là liên lạc với người vận hành là thực hiện quá trình
“Dạy học “ cho robot, nhờ đó Robot biết được nhiệm vụ phải thực hiện.
Chức năng của hệ thống điều khiển là thực hiện việc tái hiện lại các hành động (nhiệm
vụ) đã được ‘học’.
Bộ phận chấp hành giúp cho Robot có đủ “sức”, tức chòu được tải trọng mà robot phải
chòu trong quá trình làm việc , bộ phận này bao gồm các bộ phận, phần 1 - bộ phận truyền
chuyển động - phần tạo các khả năng chuyển động cho robot và phần 2 - bộ phận chòu lực -

phần chòu lực của Robot .
Bộ phận cảm biến tín hiệu làm nhiệm vụ nhận biết, đo lường và biến đổi thông tin các
loại tín hiệu như: các nội tín trong bản thân Robot - đó là các tín hiệu về vò trí, vận tốc, gia tốc
trong từng thành phần của bộ phận chấp hành các ngoại tín hiệu - là các tín hiệu từ môi trường
bên ngoài có ảnh hưởng tới hoạt động của Robot .
Với cấu trúc và chức năng như trên Robot phần nào mang tính “người“ còn phần máy
chính là trạng thái vật lý của cấu trúc.
Với IR, tính chất người và ”máy” cũng được thể hiện đầy đủ như trên, duy chỉ hình thức
mang dáng dấp của tay “Người”.
3.3 CẤU TRÚC TỔÀNG QUÁT CỦA IR
Chúng ta hãy xem xét cấu trúc của một tay máy công nghiệp có sơ đồ ở hình 3.2.
Tay máy trên hình 3.2 có 6 bậc tự do với 6 trục chuyển động như sau:
1. Chuyển động quét của tay máy (chuyển động quay phải hay quay trái của thân người);
2. Chuyển động lên hay xuống theo chiều thẳng đứng (chuyễn động của khớp bả vai)
3. Chuyển động duổi ra hay co vào của cánh tay (chuyển động của khớp khuỷu tay)
4. Chuyển động lật lên xuống của bàn tay so với cổ tay;
5. Chuyển động quay ngược hay thuận chiều kim đồng hồ của bàn tay so với cổ tay.
So với chuyển động của tay người (không tính đến chuyển động của các ngón tay) có 10
bậc tự do (10 khả năng chuyển động độc lập) tay máy trên là loại có đủ khả năng nắm bắt một
vật bất kỳ trong không gian.
Tay máy công nghiệp thường có các bộ phận chính sau:
- Hệ thống điều khiển;
- Hệ thống chấp hành : Bao gồm Các nguồn động lực, hệ thống truyền động, hệ thống
chòu lực;
- Bàn kẹp :
Bàn kẹp là bộ phận công tác cuối cùng của tay máy ,nơi cầm nắm các thiết bò cộng nghệ
hay vật cần duy chuyển, bộ phận chấp hành _ phần kết cấu cơ khí của tay máy bao gồm các
loại động cơ như : các động cơ thủy lực, khí nén, cơ cấu servo điện tử, động cơ bước mỗi
chuyển động của IR thường có một động cơ riêng và các thanh chòu lực. Hệ thống điều khiển -
thường là loại đơn giản làm việc có chu kỳ vận hành theo nguyên lý của hệ thống điều khiển

hở hoặc kín.
Hình 3.2 : Mô hình hệ thống chấp hành tay máy công nghiệp