Robot công nghiệp là một công nghệ tự động hóa đã nhận được sự quan tâm đáng kể từ khoảng năm 1960. Phần này sẽ thảo luận về sự phát triển của robot công nghiệp, thiết kế của phần điều khiển robot và các phương pháp lập trình robot. Các ứng dụng của robot được xem xét bên dưới trong phần Sản xuất ứng dụng tự động hóa và robot .

Phát triển robot công nghiệp

Robotics dựa trên hai công nghệ liên quan: điều khiển số và điều khiển từ xa. Điều khiển số (NC) là một phương pháp điều khiển trục máy công cụ bằng các con số đã được mã hóa trên băng giấy đục lỗ hoặc các phương tiện khác. Nó được phát triển vào cuối những năm 1940 và đầu những năm 1950. Máy công cụ điều khiển số đầu tiên được trình diễn vào năm 1952 tại Hoa Kỳ tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT). Nghiên cứu tiếp theo tại MIT đã dẫn đến sự phát triển của Ngôn ngữ APT (Công cụ được lập trình tự động) để lập trình máy công cụ.

Máy điều khiển từ xa là một máy điều khiển cơ học được điều khiển bởi con người từ một vị trí từ xa. Công việc ban đầu về thiết kế máy điều khiển từ xa có thể được bắt nguồn từ việc xử lý chất phóng xạ vào đầu những năm 1940. Trong một cách triển khai điển hình, con người di chuyển một cánh tay và bàn tay cơ học tại một vị trí, và những chuyển động này được người thao tác nhân bản tại một vị trí khác.

Robot công nghiệp có thể được coi là sự kết hợp của công nghệ điều khiển số và điều khiển từ xa. Điều khiển số cung cấp khái niệm về một máy công nghiệp có thể lập trình được và công nghệ điều khiển từ xa đóng góp vào khái niệm về một cánh tay cơ khí để thực hiện công việc hữu ích. Robot công nghiệp đầu tiên được lắp đặt vào năm 1961 để dỡ các bộ phận từ quá trình đúc khuôn. Sự phát triển của nó phần lớn là do nỗ lực của người MỹGeorge C. Devol, một nhà phát minh, và Joseph F. Engelberger, một doanh nhân. Devol khởi nguồn thiết kế cho một bộ điều khiển có thể lập trình, bằng sáng chế của Hoa Kỳ được cấp vào năm 1961. Engelberger đã hợp tác với Devol để thúc đẩy việc sử dụng robot trong công nghiệp và thành lập công ty đầu tiên trong lĩnh vực robot — Unimation, Inc.

Người điều khiển robot

Định nghĩa được chấp nhận rộng rãi nhất về rô bốt công nghiệp là định nghĩa do Hiệp hội công nghiệp rô bốt phát triển:

Robot công nghiệp là một bộ thao tác đa chức năng, có thể lập trình lại được thiết kế để di chuyển vật liệu, linh kiện, công cụ hoặc thiết bị chuyên dụng thông qua các chuyển động được lập trình thay đổi để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau.

Công nghệ người máy liên quan đến việc thiết kế bộ điều khiển cơ học và hệ thống máy tính được sử dụng để điều khiển nó. Nó cũng quan tâm đến các ứng dụng công nghiệp của robot, được mô tả dưới đây.

Bộ điều khiển cơ học của rô bốt công nghiệp được tạo thành từ một chuỗi các liên kết và các tổ hợp khớp . Các liên kết là các cơ cấu cứng kết nối các khớp. Các khớp (còn gọi là trục) là thành phần chuyển động của robot gây ra chuyển động tương đối giữa các liên kết liền kề . Như thể hiện trong Hình , có 5 loại khớp cơ khí chính được sử dụng để kết cấu tay máy. Hai trong số các khớp là tuyến tính, trong đó chuyển động tương đối giữa các liên kết liền kề là tịnh tiến, và ba là loại quay, trong đó chuyển động tương đối liên quan đến chuyển động quay giữa các liên kết.

[caption id="attachment_3745" align="aligncenter" width="495"] lap trinh robot cong nghiep[/caption]

Hình: Trực giao là các khớp tịnh tiến; quay, xoắn và quay là các khớp quay.

Thao tác có thể được chia thành hai phần:

(1) cánh tay và thân, thường bao gồm ba khớp nối với nhau bằng các liên kết lớn, và

(2) cổ tay, gồm hai hoặc ba khớp nhỏ gọn. Được gắn vào cổ tay là một bộ kẹp để nắm một bộ phận gia công hoặc một công cụ (ví dụ: súng hàn điểm) để thực hiện một quy trình.

Hai bộ phận thao tác có các chức năng khác nhau: phần tay và thân được sử dụng để di chuyển và định vị các bộ phận hoặc công cụ trong không gian làm việc của robot, trong khi cổ tay được sử dụng để định hướng các bộ phận hoặc công cụ tại vị trí làm việc. Phần cánh tay và thân của hầu hết các rô bốt thương mại dựa trên một trong bốn cấu hình. Mỗi giải phẫu, như chúng đôi khi được gọi, cung cấp một lớp vỏ công việc khác nhau (tức là, không gian mà cánh tay của robot có thể tiếp cận) và phù hợp với các loại ứng dụng khác nhau.

Lập trình robot

Các hệ thống máy tính điều khiển người thao tác phải được lập trình để dạy cho rô bốt biết trình tự chuyển động cụ thể và các hành động khác phải được thực hiện để hoàn thành nhiệm vụ của nó. Có một số cách mà robot công nghiệp được lập trình. Một phương pháp được gọi làlập trình dẫn đầu. Điều này đòi hỏi người thao tác phải được điều khiển thông qua các chuyển động khác nhau cần thiết để thực hiện một nhiệm vụ nhất định, ghi lại các chuyển động đó vào bộ nhớ máy tính của robot . Điều này có thể được thực hiện bằng cách di chuyển vật lý người thao tác thông qua chuỗi chuyển động hoặc bằng cách sử dụng hộp điều khiển để điều khiển người thao tác qua trình tự.

[caption id="attachment_3744" align="aligncenter" width="640"] ro bot cong nghiep[/caption]

Phương pháp lập trình thứ hai liên quan đến việc sử dụng một ngôn ngữ lập trình rất giống ngôn ngữ lập trình máy tính . Tuy nhiên, ngoài nhiều khả năng của một ngôn ngữ lập trình máy tính (tức là, xử lý dữ liệu, tính toán, giao tiếp với các thiết bị máy tính khác và ra quyết định), ngôn ngữ robot cũng bao gồm các câu lệnh được thiết kế đặc biệt để điều khiển robot. 

Các khả năng này bao gồm (1) điều khiển chuyển động và (2) đầu vào / đầu ra. Các lệnh điều khiển chuyển động được sử dụng để hướng robot di chuyển bộ điều khiển của nó đến một số vị trí xác định trong không gian. 

Ví dụ, câu lệnh “move P1” có thể được sử dụng để hướng robot đến một điểm trong không gian được gọi là P1. Các lệnh đầu vào / đầu ra được sử dụng để điều khiển việc nhận tín hiệu từ các cảm biến và các thiết bị khác trong ô làm việc và bắt đầu các tín hiệu điều khiển đến các phần thiết bị khác trong ô làm việc. 

Ví dụ: câu lệnh “signal 3, on” có thể được sử dụng để bật động cơ trong ô, nơi động cơ được kết nối với dòng đầu ra 3 trong bộ điều khiển của rô bốt.