Giáo trình mô đun Rô bốt công nghiệp (Nghề Cơ điện tử - Trình độ trung cấp) – CĐ Kỹ thuật Công nghệ BR–VT

BM/QT10/P.ĐTSV/04/04
Ban hành lần: 3

UBND TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ

GIÁO TRÌNH
MƠN HỌC: RƠ BỐT CƠNG NGHIỆP
NGÀNH/NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ
TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP
(Ban hành kèm theo Quyết định số:
/QĐ-CĐKTCN ngày…….tháng….năm
................... của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR – VT)

BÀ RỊA-VŨNG TÀU, NĂM 2020


TUN BỐ BẢN QUYỀN
Mục đích của giáo trình là để phục vụ cho đào tạo chuyên ngành điện tử
công nghiệp của trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu.
Nội dung của giáo trình đã được xây dựng trên cơ sở thưà kế những nội dung bài
giảng đang được giảng dạy ở nhà trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm
đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo, phục vụ cho đội ngũ giáo viên,
học sinh – sinh viên trong nhà trường.
Giáo trình được biên soạn ngắn gọn đề cập những nội dung cơ bản theo
tính chất của các ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho thích hợp
và khơng trái với quy định của chương trình khung đào tạo của Tổng Cục Dạy
GDNN đã ban hành.
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể
được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và
tham khảo.

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

1


LỜI GIỚI THIỆU
Rô bôt công nghiệp là môn học dành cho sinh viên ngành điện tử công
nghiệp. Nội dung của giáo trình được xây dựng trên cơ sở kế thừa những tài liệu
đang được giảng dạy tại trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp ứng
yêu cầu nâng cao chất lượng phục vụ sự nghiệp cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa.
Giáo trình biên soạn ngắn gọn, cơ bản tùy theo tính chất của ngành nghề đào tạo
mà nhà trường đang tự điều chỉnh cho phù hợp với xu thế mới.
Giáo trình giảng dạy trong 75h, bao gồm các bài sau:
Bài 1: Cấu trúc rô bốt công nghiệp
Bài 2: Hướng dẫn sử dụng bộ điều khiển tay Control Panel
Bài 3: Hướng dẫn lập trình sử dụng Control Panel
Bài 4: Lập trình vẽ các hình học cơ bản
Bài 5: Lập trình lắp ráp sản phẩm
Trong quá trình biên soạn sẽ khơng tránh khỏi những thiếu sót, mong nhận được
sự đóng góp ý kiến từ các thầy cơ và các bạn học sinh- sinh viên để hoàn thiện
cuốn sách này.
Bà rịa – vũng tàu, ngày 03 tháng 06 năm 2020
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên: Trần Trường Lam

2


MỤC LỤC

TRANG

LỜI GIỚI THIỆU ............................................................................................... 2
MỤC LỤC ............................................................................................................ 3
BÀI 1: CẤU TRÚC RÔ BỐT CÔNG NGHIỆP ................................................... 5
1. Bộ khung rô bốt ............................................................................................... 5
2. Các loại rô bốt công nghiệp ............................................................................ 6
3. Hệ thống ngoại vi .............................................................................................. 9
BÀI 2: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TAY CONTROL
PANEL ............................................................................................................... 12
1.Cấu trúc của bảng điều khiển bằng tay ............................................................ 12
2.Chức năng các nút nhấn ................................................................................... 14
3.Các bài tập thực hành ....................................................................................... 14
BÀI 3: HƯỚNG DẪN LẬP TRÌNH SỬ DỤNG CONTROL PANEL ......... 16
1. Các bước tiến hành lập trình với bộ điều khiển bằng tay ............................... 16
2. Thực hiện lập trình .......................................................................................... 19
BÀI 4: LẬP TRÌNH VẼ CÁC HÌNH HỌC CƠ BẢN.................................... 27
1. Phân tích yêu cầu kỹ thuật .............................................................................. 27
2.Lập trình trên phần mềm .................................................................................. 27
3. Kiểm tra, mơ phỏng ......................................................................................... 31
BÀI 5: LẬP TRÌNH LẮP RÁP SẢN PHẨM .................................................. 34
1. Phân tích u cầu kỹ thuật .............................................................................. 34
2.Lập trình trên phần mềm .................................................................................. 34
3. Kiểm tra, mô phỏng ......................................................................................... 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 40

3


GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN

Tên mơn học: Rơ bốt cơng nghiệp
Mã mơn học: MĐ30

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơn học/mơ đun:
- Vị trí:
+ Trước khi học mơ đun này học sinh phải hồn thành: MĐ02; MĐ03, MĐ07,
MĐ12.
- Tính chất:
+ Đây là mơ đun đầu tiên học sinh nâng cao kỹ năng .
+ Là mô-đun chuyên môn nghề thuộc mô đun đào tạo chuyên môn tự chọn

Mục tiêu của môn học/mô đun:
- Về Kiến thức:
+Nhận biết các loại robot cơng nghiệp trong ngành tự động hóa.
+Kiểm tra, mơ phỏng hoạt động các kiểu chuyển động
+Phân tích các bậc tự do, bậc hoạt động của Robot.
- Về Kỹ năng:
+Sử dụng bảng điều khiển TeachPendant.
+Lập trình biên dạng chuyển động của Robot.
+Lập trình được các kiểu chuyển động của robot.
+Lập trình các cơ cấu bằng tay và sử dụng phần mềm lập trình vẽ các dạng hình
học.
+Kiểm tra, mơ phỏng hoạt động vẽ các dạng hình học.
+Lập trình các cơ cấu bằng tay và sử dụng phần mềm lập trình.
+Kiểm tra, mơ phỏng hoạt động chương trình lắp ráp sản phẩm
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
Người học có khả năng làm việc độc lập hoặc làm nhóm, có tinh thần hợp tác,
giúp đỡ lẫn nhau trong học tập và rèn luyện, có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh
thần trách nhiệm trong cơng việc.

Nội dung của môn học/mô đun:

4


BÀI 1: CẤU TRÚC RÔ BỐT CÔNG NGHIỆP
Giới thiệu: Kiến thức về lịch sử hình thành rơ bốt cơng nghiệp trong ngành tự
động hóa.
Mục tiêu:
+ Nhận biết các loại robot cơng nghiệp trong ngành tự động hóa.
+ Có ý thức về học tập và làm việc nhóm.
Nội dung chính:
1. Bộ khung rô bốt
Thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng Sec (Czech) “Robota” có nghĩa là
cơng việc tạp dịch trong vở kịch Rossum’s Universal Robots của Karel Capek,
vào năm 1921. Trong vở kịch này, Rossum và con trai của ông ta đã chế tạo ra
những chiếc máy gần giống với con người để phục vụ con người. Có lẽ đó là
một gợi ý ban đầu cho các nhà sáng chế kỹ thuật về những cơ cấu, máy móc bắt
chước các hoạt động cơ bắp của con người.
Đầu thập kỷ 60, công ty của Mỹ AMF (American Machine Foundary
Company) quảng cáo một loại máy tự động vạn năng gọi là “Người máy công
nghiệp” (Industrial Robot).
Về mặt kỹ thuật, những robot công nghiệp ngày nay có nguồn gốc từ hai
lĩnh vực kỹ thuật ra đời sớm hơn đó là các cơ cấu điều khiển từ xa
(Teleoperators) và các máy công cụ điều khiển số (NC – Numerically Controlled
machine tool).
Các cơ cấu điều khiển từ xa đã được phát triển mạnh trong chiến tranh thế
giới lần thứ hai nhằm nghiên cứu các vật liệu phóng xạ. Các cơ cấu này thay thế
cho cánh tay của người thao tác gồm có một bộ kẹp bên trong và hai tay cầm
bên ngoài. Cả tay cầm và bộ kẹp được nối với cơ cấu 6 bậc tự do để tạo ra

hướng và vị trí tuỳ ý.
Robot cơng nghiệp đầu tiên được chế tạo là robot Versatran của công ty
AMF. Cũng trong khoản thời gian này ở Mỹ xuất hiện loại robot Unimate-1990
được dùng đầu tiên trong kỹ nghệ ơ tơ.
Tiếp theo Mỹ, thì các nước khác bắt đầu sản xuất robot công nghiệp như:
Anh – 1967, Thuỵ Điển và Nhật – 1968 theo bản quyền của Mỹ, Cộng Hoà Liên
Bang Đức – 1971, Pháp – 1972, Italia – 1973 ,…

5


Tính năng làm việc của robot ngày càng nâng cao, nhất là khả năng nhận
biết và xử lý. Năm 1967, trường đại học Stanford (Mỹ) đã chế tạo ra mẫu robot
hoạt động theo mơ hình “mắt – tay”, có khả năng nhận biết và định hướng bàn
kẹp theo vị trí vật kẹp nhờ các cảm biến. Năm 1974 công ty Cincinnati (Mỹ) đưa
ra loại robot được điều khiển bằng máy vi tính gọi là robot T3 (The Tomoorrow
Tool), robot này có khả năng nâng vật có khối lượng lên đến 40kg.
Có thể nói, robot là sự tổng hợp khả năng hoạt động linh hoạt của các cơ
cấu điều khiển từ xa với mức độ tri thức ngày càng phong phú của hệ thống điều
khiển theo chương trình số cũng như kỹ thuật chế tạo các bộ cảm biến, công
nghệ lập trình và các phát triển của trí tuệ nhân tạo, hệ chuyên gia,…Ngày nay,
việc nâng cao tính năng của robot ngày càng được phát triển, nhiều robot thông
minh hơn nhiều, đặc biệt là Nhật Bản đã chế tạo nhiều robot giống người như
Asimo, robot có cảm giác,… Một vài số liệu về công nghiệp sản xuất robot như
sau:
Nước sx

Năm 1990

Năm 1994

Năm 1998

Nhật

60.118

29.765

67.000

Mỹ

4.327

7.634

11.100

Đức

5.845

5.125

8.600

Italia

2.500

2.408

4.000

Pháp

1.488

1.197

2.000

Anh

510

1.086

1.500

Hàn Quốc

1.000

1.200

2. Các loại rô bốt công nghiệp
Robot kiểu toạ độ Đề Các: là tay máy có 3 chuyển động cơ bản tịnh tiến
theo phương của các trục hệ toạ độ gốc. Trường cơng tác có dạng khối chữ nhật.

Do kết cấu đơn giản, loại tay máy này có độ cứng vững cao, độ chính xác cơ khí
dễ đảm bảo, vì vậy nó thường dùng để vận chuyển phơi liệu, lắp ráp, hàn trong
mặt phẳng,…
6


Hình 1.1 – Robot kiểu toạ đệ Đề Các
Robot kiểu toạ độ trụ: vùng làm việc của robot có dạng hình trụ rỗng.
Thơng thường khớp thứ nhất chuyển động quay. Ví dụ, robot có 3 bậc tự do, cấu
hình R.T.T như hình 1.6. Có nhiều robot kiểu toạ độ trụ như: robot Versatran
của hãng AMF.

Hình 1.2 – Robot kiểu toạ độ trụ
Robot kiểu toạ độ cầu: vùng làm việc của robot có dạng hình cầu, thường
độ cứng vững của robot loại này thấp hơn so với hai loại trên. Hình 1.7 cho ta
thấy ví dụ về robot 3 bậc tự do, cấu hình R.R.R và R.R.T làm việc theo kiểu toạ
độ cầu.

7


Hình 1.3 – Robot kiểu toạ độ cầu
Robot kiểu toạ độ góc (Hệ toạ độ phỏng sinh): đây là kiểu robot được
dùng nhiều. Ba chuyển động đầu tiên là các chuyển động quay, trục quay thứ
nhất vng góc với hai trục kia. Các chuyển động định hướng khác cũng là các
chuyển động quay. Vùng làm việc của tay máy này gần giống một phần khối
cầu. Tất cả các khâu đều nằm trong mặt phẳng thẳng đứng nên các tính tốn cơ
bản là bài toán phẳng. Ưu điểm nổi bật của các loại robot hoạt động theo hệ toạ
độ góc là gọn nhẹ, tức là có vùng làm việc tương đối lớn so với kích cở của bản
thân robot, độ linh hoạt cao,…Các robot hoạt động theo toạ độ góc như: robot

PUMA của hãng Unimation – Nokia (Mỹ - Phần Lan), IRb-6, IRb-60 (Thuỵ
Điển), Toshia (Nhật),…Hình 1.8 là một ví dụ về robot kiểu toạ độ góc có cấu
hình RRR.RRR.

Hình 1.4 – Robot hoạt động theo hệ toạ độ góc
8


3. Hệ thống ngoại vi
3.1 Tay máy

Hình 1.5: Cấu trúc của tay máy
Cơ cấu cổ tay
Các Trục
Các khớp nối
Cơ cấu tịn tiến
Giá đở
3.2 Bộ nguồn điều khiển

Hình 1.6: Bộ nguồn điều khiển Rô bốt
Các cổng giao tiếp
Nút nhấn dừng khẩn cấp
Nguồn điện cho các thiết bị điều khiển
3.3 Bộ điều khiển tay

9


Hình 1.7: Bộ điều khiển bằng tay
Nút nhấn an tồn

Các phím chức năng
Các màn hình soạn thảo
3.4 Phần mềm lập trình – mơ phỏng

Hình 1.8: Phần mềm Rơ bốt Studio

HÌnh 1.9: Bộ rô bốt ICR5 - ABB
10


Câu hỏi ơn tập:
Trình bày phân loại các loại rơ bốt và các bộ phận cơ bản của rô bốt cơng
nghiệp.
Phương pháp đánh giá:
Theo nội dung được trình bày ở bài học.

11


BÀI 2: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TAY CONTROL
PANEL
Giới thiệu: Hướng dẫn các phím chức năng v à lập trình sử dụng tay lập trình.
Mục tiêu:
+ Sử dụng thành thạo bảng điều khiển TeachPendant.
+ Lập trình biên dạng chuyển động của Robot.
+ Có ý thức về học tập và làm việc nhóm.
+ Nội dung chính:
1.Cấu trúc của bảng điều khiển bằng tay
1.1. Các bước vào thực hiện với bảng điều khiển.

Hình 2.1: Chế độ điều khiển của Rơ bốt

1.1. Cấu trúc của bảng điều khiển bằng tay

12


Hình 2.2: Cấu trúc của bảng điều khiển bằng tay
Trong đó:
A Connector (dây kết nối)
B

Touch screen ( màn hình cảm ứng)

C

Emergency stop button (Nút nhấn dừng khẩn cấp)

D Joystick ( Nút điều hướng)
E

USB port ( Cổng kết nối USB)

F

Enabling device (Nút nhấn khởi động hệ thống)

G Stylus pen ( điểm đặt bút cảm ứng)
H Reset button ( Nút Reset hoạt động máy)

13


2.Chức năng các nút nhấn

Hình 2.3:Vị trí các nút nhấn
AD

Phím chỉ vị trí các chức năng của chương trình khi sử dụng bộ điều khiển
bằng tay.

E

Lựa chọn đơn vị dịch chuyển

F

Chế độ dịch chuyển thẳng hoặc quay.

G

Chế độ dịch chuyển 3 trụ hoặc 6 trục

H

Chế độ tăng dịch chuyển.

J

Step BACKWARD button. Nút nhấn lùi

K

START button. Thực hiện chương trình

L

Step FORWARD button. Nút nhấn tới

M

STOP button. Dừng chương trình.

3.Các bài tập thực hành

Hình 2.4: Vị trí các nút nhấn

14


Thực tập các biên dạng chuyển động
Mô phỏng kiểm tra với yêu cầu đặt ra, kiểm tra chuyển động và điều chỉnh theo
yêu cầu của học sinh
Câu hỏi ôn tập:
- Thực hành bài tập như trên, yêu cầu chính xác.
Phương pháp đánh giá
- Chuẩn bị các điều kiện để lập trình như máy móc và các trang thiết bị.
- Lập trình theo biên dạng và trong thời gian quy định

15

BÀI 3: HƯỚNG DẪN LẬP TRÌNH SỬ DỤNG CONTROL PANEL
Giới thiệu: Sử dụng các tập lệnh điều khiển rô bốt trên bộ control panel.
Mục tiêu:
+ Lập trình được các kiểu chuyển động của robot.
+ Kiểm tra, mô phỏng hoạt động kiểu chuyển động
+ Có ý thức về học tập và làm việc nhóm.
Nội dung chính:
1. Các bước tiến hành lập trình với bộ điều khiển bằng tay
1.1

Bật bộ nguồn thiết bị như bên dưới

Hình 3.1: Bật nguồn cho bộ điều khiển

16


Hình 3.2: Làm quen với giao diện bộ điều khiển
A

ABB menu - Thanh menu ABB

B

Operator window – Màn hình vận hành

C

Status bar – Thanh trạng thái

D

Close button – Nút tắt

E

Task bar – Thanh nhiệm vụ

F

Quickset menu – Cài đặt nhanh

1.2

Các chức năng trên thanh ABB menu
- HotEdit
- Inputs and Outputs
- Jogging
- Production Window
- Program Editor
- Program Data
- Backup and Restore
17


- Calibration
- Control Panel

Hình 3.3: Chế độ HotEdit

Hình 3.4: Màn hình vận hành
Biểu thị các thơng số khi vận hành máy

18


Hình 3.5: Chế độ vận hành Jog

Hình 3.6: Các chế độ vận hành tiếp theo
2. Thực hiện lập trình

19


Hình 3.7: Yêu cầu của bài tập
- Tạo chương trình mới: ABB – Program Editor

Hình 3.8: Đường dẫn vào chương trình
- Chọn Load để hiển thị chương trình – bấm Restart để khởi động lại
chương trình.
- Chương trình chính: MainModule

20


Hình 3.9: Cấu trúc chương trình chính
- Các chức năng điều khiển đối với bảng điều khiển

Hình 3.10: Các hàm chức năng
- Điều chỉnh chế độ chuyển động
+ Chuyển động thẳng:

21


Hình 3.11: Các kiểu chuyển động thẳng
+ Chuyển động Jogging
Thực hiện theo bước : ABB – Jogging – Motion Mode sau đó chọn 1-3 hoặc 46 nhấn Ok như mơ tả dưới hình

Hình 3.12: Chọn trục tọa độ
- Cấu trúc của một chuyển động: Sử dụng cho Rô bốt sử dụng đầu kẹp khí
nén để di chuyển vật
22


Hình 3.13: Rơ bốt có tay kẹp
- Cấu trúc câu lệnh cho chuyển động thẳng

Hình 3.14: Lệnh chuyển động thẳng
- Cấu trúc câu lệnh cho chuyển động cong

23


Hình 3.15: Lệnh chuyển động cơng
3. Mơ phỏng
- Chương trình sau khi lập trình có dạng như sau:

Hình 3.16: Bản lập trình chi tiết
Chạy chương trình
- Sau khi lập trình xong – có thể kiểm tra trực tiếp

24