BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
 
 
 

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
 

 
KHẢO SÁT ROBOT CÔNG NGHIỆP MITSUBISHI RV-M1
 
 
 
Họ và tên sinh viên: NGÔ VĂN QUÂN
Ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Niên khóa: 2006– 2010

Tháng-7-năm-2010
 
 


KHẢO SÁT ROBOT CÔNG NGHIỆP MITSUBISHI RV-M1

Tác giả
NGÔ VĂN QUÂN

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành

Điều Khiển Tự Động

Giáo viên hướng dẫn:
Ts Trần Thu Hà
Th.s Lê Văn Bạn

Tháng 7 năm 2010

 


CẢM TẠ
 
Trong suốt 4 năm học tập tại trường Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí MinhKhoa Cơ Khí Công Nghệ-bộ môn Điều Khiển Tự Động chúng em đã được sự quan
tâm dạy dỗ nhiệt tình của quí thầy, cô cũng như sự giúp đỡ của bạn bè.Tuy thời gian
học tập tại trường không dài nhưng chúng em đã tích góp được phần nào kiến thức
để làm hành trang bước vào cuộc sống .
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến:
Ban giám hiệu nhà trường Đại Học Nông Lâm Tp. HỒ CHÍ MINH và chủ nhiệm
khoa Cơ Khí-Công nghệ
Toàn thể quý thầy cô đã giảng dạy, giúp đỡ em trong suốt khóa học, đặc biệt là thầy
cô trong bộ môn Điều Khiển Tự Động.
Cô Trần Thu Hà và thầy Lê Văn Bạn đã trực tiếp hướng dẫn tận tình, truyền đạt
những kinh nghiệm quí giá và tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp
này.
Tất cả các bạn giúp đỡ để hoàn thành đề tài này.
Trong quá trình thực hiện đề tài em đã cố gắng hết sức nhưng khó có thể tránh khỏi
những thiếu sót. Rất mong sự thông cảm và góp ý của thầy cô và các bạn.
Kính chúc thầy cô và các bạn sức khỏe.
Em xin chân thành cảm ơn!

TP.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2010
Sinh viên thực hiện:
Ngô Văn Quân
 

ii 
 


Tóm tắt
1. Tên đề tài:

Khảo sát robot công nghiệp Mitsubishi RV-M1
2. Thời gian và địa điểm tiến hành:
Thời gian: Từ 4-2010 đến 7-2010
Địa điểm: khoa Cơ Khí-Công nghệ, trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM.
3. Phương tiện làm việc:
Robot công nghiệp Mitsubishi RV-M1
Máy tính cá nhân
4. Kết quả:
Nắm vững được cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của Robot công nghiệp.
Nắm vững cấu tạo phần cứng và phần mềm của robot RV-M1.
Biết cách lập trình cho robot RV-M1 làm việc thông qua cổng nối tiếp RS232C.
Điều khiển được robot RV-M1 làm việc thực tế thông qua bộ điều khiển bằng tay.

iii 
 


Mục Lục

Trang
Trang tựa .................................................................... Error! Bookmark not defined.
Cảm tạ ........................................................................ Error! Bookmark not defined.
Tóm tắt ....................................................................... Error! Bookmark not defined.
Mục lục .....................................................................iError! Bookmark not defined.
Danh sách các hình ................................................. Error! Bookmark not defined.ii
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU ........................................... Error! Bookmark not defined.
1.1 Đặt vấn đề ............................................................ Error! Bookmark not defined.
1.2 Mục đích của đề tài ................................................................................................2
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN .....................................................................................3
2.1 Khái niệm chung về robot công nghiệp .................................................................3
2.1.1 Phân loại Robot công nghiệp ..............................................................................4
2.1.1.1 Theo không gian hoạt động .............................................................................4
2.1.1.2 Theo thế hệ ......................................................................................................6
2.1.1.3 Theo kiểu điều khiển .......................................................................................8
2.1.1.4 Theo nguồn dẫn động ......................................................................................9
2.1.2 Ứng dụng ..........................................................................................................10
2.2 Khảo sát cấu tạo chung của robot công nghiệp ...................................................11
2.2.1 Tay máy ............................................................................................................11
2.2.2 Bậc tự do của tay máy ......................................................................................12
2.2.3 Cổ tay máy ........................................................................................................13
2.2.4 Các chế độ hoạt động của robot công nghiệp ...................................................14
2.2.4.1 Chế độ huấn luyện (Teaching mode) ............................................................ 14
2.2.4.2 Chế độ tự động...............................................................................................15
2.2.5 Tiêu chuẩn lựa chọn robot ................................................................................15
2.2.5.1 Khả năng nâng của robot ...............................................................................15
2.2.5.2 Số bậc tự do của robot ...................................................................................16
2.2.5.3 Vùng công tác ................................................................................................16
iv 
 



2.2.5.4 Độ chính xác định vị vị trí .............................................................................16
2.2.5.5 Tốc độ dịch chuyển........................................................................................17
2.2.5.6 Đặc tính điều khiển ........................................................................................17
2.2.5.6.1 Kiểu điều khiển ...........................................................................................17
2.2.5.6.2 Bộ nhớ.........................................................................................................18
2.2.5.6.3 Kết nối với thiết bi ngoại vi ........................................................................18
2.2.5.6.4 Các tiện ích .................................................................................................18
2.3 Giới hạn của đề tài ...............................................................................................18
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU ..............19
3.1. Địa điểm và thời gian thực hiện..........................................................................19
3.1.1. Địa điểm...........................................................................................................19
3.1.2. Thời gian ..........................................................................................................19
3.2. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................19
3.2.1. Chọn phương án khảo sát ................................................................................19
3.2.1.1 Khảo sát phần cơ khí .....................................................................................19
3.2.1.2 Khảo sát phần mềm và ngôn ngữ lập trình ....................................................20
3.3 Phương tiện thực hiện .........................................................................................20
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...........................................................21
4.1 Giới thiệu chung về Robot Mitsubishi RV-M1 ...................................................21
4.2 Cấu tạo của Robot RV-M1 ..................................................................................22
4.2.1 Cấu tạo bên ngoài và bậc tự do của Robot RV-M1 ..........................................22
4.2.2 Cấu tạo phần cứng cơ khí truyền động ............................................................27
4.2.2.1 Thanh dẫn động .............................................................................................28
4.2.2.2 Bánh răng giảm tốc ........................................................................................29
4.2.2.3 Đai truyền chuyển động .................................................................................32
4.2.2.4 Sơ đồ khối và thông số kỹ thuật ....................................................................34
4.2.3 Phần cứng điện động lực ..................................................................................35
4.2.3.1 Nguồn và động cơ ..........................................................................................35

4.2.3.2 Bộ hãm ..........................................................................................................41
4.2.4 Phần cứng điện .................................................................................................42
v 
 


4.2.4.1 Cảm biến ........................................................................................................42
4.2.4.3 Bộ điều khiển của Robot RV-M1 ..................................................................44
4.2.4.4 Teaching Box .................................................................................................49
4.3 Phương trình động học của Robot RV-M1..........................................................50
4.3.1 Xây dựng hệ tọa độ ...........................................................................................50
4.3.2 Bảng thông số DH ............................................................................................50
4.3.3 Phương trình động học .....................................................................................50
4.4 Chương trình thí dụ..............................................................................................54
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...............................................................56
5.1 Kết luận ................................................................................................................56
5.2 Đề nghị .................................................................................................................56
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


vi 
 


Danh sách các hình

Hình : 2.1 Robot kiểu tọa độ Đề các
Hình : 2.2 Robot kiểu toạ độ trụ
Hình : 2.3 Robot kiểu toạ độ cầu
Hình : 2.4 Robot theo kiểu tọa độ góc (hệ tọa độ phỏng sinh)
Hình : 2.5 Robot kiểu SCARA
Hình : 2.6 Robot SCARA 4 bậc tự do
Hình : 2.7 Cổ tay máy
Hình : 4.1 Robot Mitsubishi RV-M1
Hình : 4.2 Hình dáng bên ngoài của Robot RV-M1
Hình : 4.3 Hướng quay
Hình : 4.4 Vùng công tác
Hình : 4.5 Kích thước bên ngoài
Hình : 4.6 Hình chiếu đứng phần cứng cơ khí
Hình : 4.7 Hình chiếu bằng phần cứng cơ khí
Hình : 4.8 Thanh dẫn động
Hình : 4.9

Bánh răng giảm tốc kiểu hành tinh
vii 

 


Hình : 4.10 Đai truyền chuyển động

Hình : 4.11 Sơ đồ đấu dây Motor
Hình : 4.12 Kết nối Motor và bộ điều khiển
Hình : 4.13 Mạch công suất
Hình : 4.14 Motor M5
Hình : 4.15 Motor M4
Hình : 4.16 Bàn tay
Hình : 4.217 Kiểu kết nối của bàn tay
Hình : 4.18 Bộ hãm
Hình : 4.19 Cảm biến
Hình : 4.20 Mặt sau bộ điều khiển
Hình : 4.21 Mạch điện của bộ điều khiển
Hình : 4.22 Cấu trúc mạch số của Robot RV-M1
Hình : 4.23 Teaching Box

viii 
 


Chương 1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành điều khiển và tự động hoá đã có
những bước tiến quan trọng. Quá trình đó đã góp phần không nhỏ vào việc tăng năng
suất lao động, giảm giá thành, tăng chất lượng và độ đồng đều về chất lượng, đồng
thời cải thiện môi trường làm việc của con người, đặc biệt trong một số công việc có
độ an toàn thấp, hoặc có tính độc hại cao. Ngày nay, các khái niệm “dây chuyền sản
xuất tự động” hay “Robot ” – “Người máy” – “Tay máy” đã trở nên quen thuộc đối
với mọi người. Thế nhưng cách đây không lâu trong những thập niên đầu thế kỷ 20
những khái niệm ấy chỉ là những ý tưởng sơ khai trong trí tưởng tượng phong phú
của con người.

Năm 1920 lần đầu tiên ngôn ngữ Robot xuất hiện trong các tác phẩm khoa học
viển tưởng của nhà soạn kịch Kapek. Với các mẫu thiết kế ban đầu, Robot ngày càng
được nâng cao về tính năng động: linh hoạt hơn, chính xác hơn, thông minh hơn và
đáp ứng nhanh hơn. Từ Robot đầu tiên vào đầu thập niên 60, theo mẫu Versatran của
công ty AMF (American Machine Foundry) hoạt động theo chương trình định trước,
cho đến các dạng Robot tự thích nghi, đủ thông minh để tự giải quyết nhiệm vụ mà
con người đặt ra cho nó trong điều kiện thay đổi của môi trường hoạt động xung
quanh. Nhờ đó Robot ngày càng có vai trò quan trọng trong sản xuất công nghiệp,
đặc biệt trong các hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) và hệ thống sản xuất tích hợp
máy tính (CIM).
Hiện nay ở rất nhiều nước Robot phát triển theo hướng phục vụ sản xuất công nghiệp
mà còn theo hướng phục vụ trong sinh hoạt và giải trí gia đình.
Ở các nước có nền công nghiệp phát thì việc đưa Robot vào trong quá trình sản
xuất trong các nhà máy để dần thay thế con người ở những nơi có môi trường độc
hại, môi trường phóng xạ; đồng thời khắc phục các tình trạng không đồng đều về
1 


chất lượng sản phẩm được phát triển một cách mãnh mẽ trong thời gian gần đây.
Đồng thời, công cuộc tự động hoá dây chuyền sản xuất là chiến lược phát triển của
các tập đoàn sản xuất lớn trong tương lai.
Hiện nay, ở nước ta việc áp dụng tự động hoá và trang bị Robot cho các dây
chuyền sản xuất trong các nhà máy là một khái niệm mới mẻ và bước đầu đang được
áp dụng nhưng để quá trình áp dụng có hiệu qu? thì những người cán bộ kỹ thuật cần
có một khái niệm cụ thể và kiến thức cơ bản về lĩnh vực này. Với những lý do trên
thì việc tìm hiểu về Robot là việc cần tiến hành nhằm mục đích trang bị những kiến
thức cơ bản về Robot công nghiệp đặc biệt là sinh viên các trường kỹ thuật; những
cán bộ kỹ thuật tương lai của đất nước. Vì lẽ đó mà em đã lựa chọn đề tài “khảo sát
robot công nghiệp Mitsubishi RV-M1”.
2. Mục đích chung của đề tài

Hiện nay, ở nước ta việc áp dụng tự động hóa và trang bị Robot cho các dây chuyền
sản xuất trong các nhà máy là một khái niệm rất mới và bước đầu đang được áp dụng
nhưng để quá trình áp dụng có hiệu quả thì những người cán bộ kỹ thuật cần có một
khái niệm cụ thể và kiến thức cơ bản về lĩnh vực này.Chính vì vậy mà việc tìm hiểu
về Robot công nghiệp là việc cần được tiến hành nhằm mục đích trang bị những kiến
thức cơ bản về Robot công nghiệp đặc biệt là sinh viên ngành kỹ thuật.Vì lẽ đó mà
em đã lựa chọn đề tài “Khảo sát Robot công nghiệp Mitsubishi RV-M1” dưới sự
hướng dẫn của cô Trần Thu Hà và thầy Lê Văn Bạn.

2 


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Khái niệm chung về robot công nghiệp
Theo viện nghiên cứu robot Hoa Kỳ thì robot được định nghĩa như sau:
Robot là một tay máy có nhiều chức năng thay đổi được các chương trình hoạt
động, được dùng để di chuyển vật liệu, chi tiết máy, dụng cụ hoặc dùng cho những
công việc đặc biệt thông qua những chuyển động khác nhau đã được lập trình nhằm
mục đích hoàn thành những nhiệm vụ đa dạng.
• Định nghĩa robot còn được Mikell P.Groove, một nhà nghiên cứu Robot mở
rộng như sau:
Robot công nghiệp là những máy hoạt động tự động được điều khiển theo chương
trình thể hiện việc thay đổi vị trí của những đối tượng thao tác khác nhau với mục
đích tự động hoá các quỏ trình sản xuất.
• Không dừng lại ở những định nghĩa trên Robot còn được nhiều nhà khoa học đưa
ra nhiều định nghĩa khác nhau với giáo sư Sitegu Watanabe (Đại học tổng hợp
Tokyo) rôbôt phải thỏa mãn các yếu tố sau:
- Có khả năng thay đổi chuyển động.
- Có khả năng cảm nhận được đối tượng thao tác.

- Có số bậc chuyển động (bậc tự do cao).
- Có khả năng thích nghi với môi trường hoạt động.
- Có khả năng hoạt động tương hỗ với đối tượng bên ngoài.
Qua rất nhiều định nghĩa trên thì Robot có thể hiểu là những thiết bị tự động linh
hoạt bắt trước các chức năng lao động công nghiệp của con người.

3 


Sơ đồ khối chung của robot công nghiệp.

2.1.1. Phân loại robot công nghiệp
Trong công nghiệp người ta sử dụng những đặc điểm khác nhau cơ bản nhất của
Robot để giúp cho việc nhận biết dễ dàng. Có 4 yếu tố chính để phân loại Robot như
sau:
- Theo dạng hình học của không gian hoạt động .
- Theo thế hệ Robot
- Theo hệ điều khiển.
- Theo nguồn đẫn động.
2.1.1.1. Phân loại theo không gian hoạt động
Robot kiểu tọa độ Đề các :
Robot loại này có 3 bậc chuyển động cơ bản gồm
3 chuyển động tịnh tiến dọc theo phương của các
trục hệ tọa độ gốc (T. T.T) trường công tác có
dạng khối chữ nhật.
Hình-2.1
4 


Robot kiểu toạ độ trụ:

Vùng làm việc của robot có dạng hình trụ
rỗng.Thường khớp thứ nhất chuyển động
quay.ví dụ như robot 3 bậc tự do, cấu hình
R.T.T như hình bên.

Hình-2.2
Robot kiểu toạ độ cầu :
Vùng làm việc của robot có dạng hình cầu ví dụ robot 3 bậc tự do, cấu hình R.R.R
hoặc
R.R.T làm việc theo kiểu tọa độ cầu.

Hình-2.3
Robot theo kiểu tọa độ góc (hệ tọa độ phỏng sinh) :
Đây là robot được dung nhiều hơn cả.Ba chuyển
động đầu tiên là các chuyển động quay , trục quay
thứ nhất vuông góc với 2 trục kia. Các chuyển
động định hướng khác 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

Hình-2.4
5 


các tính toán cơ bản là bài toán phẳng.
Robot kiểu SCARA :
Ra đời năm 1979 tại trường đại học Yamanashi (Nhật
Bản) là một kiểu robot mới nhằm đáp ứng sự đa dạng
của các quá trình sản xuất. Tên SACARA là viết tắt

của ‘Selective Compliant Articulated Robot Arm’.
Hình-2.5

2.1.1.2. Theo thế hệ
Theo quá trình phát triển ta có thể chia ra các thế hệ sau:
¾ Robot thế hệ thứ nhất:
Bao gồm các dạng RObot hoạt động lặp lại theo một chu trình không thay đổi. Theo
chương trình định trước. Chương trình ở đây có 2 dạng chương trình “cứng” không
thay đổi được như điều khiển bằng hệ thống cam và điều khiển với chương trình điều
khiển theo yêu cầu công nghệ của môi trường sử dụng như các panel điều khiển hoặc
máy tính.
Đặc điểm:
- Sử dụng các cơ cấu cam với công tắc giới hạn hành trình.
- Điều khiển vòng hở.
- Có thể sử dụng băng từ hoặc các băng đục lỗ để đưa chương trình
vào hệ điều khiển. Tuy loại này không đổi chương trình được.
- Sử dụng phổ biến trong công việc lắp đặt.
¾ Robot thế hệ thứ hai:
ở thế hệ này Robot được trang bị các thiết bị cảm biến (sensors) cho phép cung cấp
tín hiệu phản hồi trở lại hệ thống điều khiển về trạng thái. Vị trí không gian của
6 


Robot cũng như thông tin từ môi trường bên ngoài như trạng thái vị trí của đối tượng
thao tác, của các máy công nghệ mà Robot phối hợp nhiệt độ của môi trường vv.......
giúp cho bộ điều khiển được có thể chọn thuật toán thích hợp để điều khiển Robot
thực hiện những thao tác xử lý phù hợp. Nói cách khác đây cũng là Robot với điều
khiển theo chương trình nhưng có thể tự điều chỉnh hoạt động thích ứng với những
thay đổi của môi trường. Thao tác với Robot trình độ điều khiển này còn được gọi là
Robot thích nghi cấp thấp.

Robot bao gồm các Robot sử dụng cảm biến trong điều khiển (sensors – coontrlled
Robot). Cho phép tạo được những dòng điều khiển kín servo.
Đặc điểm:
- Điều khiển vòng kín các chuyển động của tay máy.
- Có thể tự đưa ra chương trình đáp ứng dựa trên tín hiệu phản hồi từ cảm biến nhờ
các chương trình được cài từ trước.
- Hoạt động của Robot có thể lập trình được lập trình được nhờ các công cụ như bàn
phím, panel điều khiển.
¾ Robot thế hệ thứ ba:
Đây là dạng phát triển cao nhất của Robot tự cảm nhận. Các Robot ở đây được trang
bị những thuật toán xử lý những phản xạ logic thích nghi theo những thông tin và tác
động của môi trường lên chúng; nhờ đó Robot tự biết phải làm gì để hoàn thành công
việc được đặt ra cho chúng. Hiện nay cũng có nhiều công bố về thành tựu trong lĩnh
vực điều khiển này trong các phòng thí nghiệm và được đưa ra thị trường dưới dạng
những Robot giải trí có hình dạng của những động vật máy.
rôbôt thế hệ này bao gồm các Robot được trang bị hệ thống thu nhận hình ảnh trong
điều khiển (Vision – Controlled Robot ). Cho phép nhìn thấy và nhận dạng các đối
tượng thao tác.
Đặc điểm:
- Có những đặc điểm như Robot thế hệ thứ 2 và điều khiển hoạt động trên cơ sở xử
xử lý thông tin thu nhận được từ hệ thống thu nhận hình ảnh.
7 


- Có khả năng nhận dạng ở mức độ thấp như phân biệt các đối tượng có hình dạng và
kích thước khác nhau.
¾ Robot thế hệ thứ tư:
Bao gồm các loại Robot sử dụng các thuật toán và cơ chế điều khiển thích nghi (ada
ptively) được trang bị bước đầu khái niệm lựa chọn các đáp ứng tuân theo một mô
hình tính toán xác định trước nhằm tạo ra những ứng xử phù hợp với điều kiện của

môi trường thao tác.
Đặc điểm:
- Có những đặc điểm tương tự như thế hệ 2 và 3, có khả năng tự động lựa chọn
chương trình hoạt động và lập trình lại cho các hoạt động dựa trên các tín hiệu thu
nhận được từ cảm biến.
- Bộ điều khiển phải có bộ nhớ tương đối lớn để giải các bài toán tối ưu với điều kiện
biến không được xác định trước. Kết quả bài toán sẽ là tập hợp các tín hiệu điều
khiển các đáp ứng của Robot.
¾ Robot thế hệ thứ năm:
Là tập hợp những Robot được trang bị những trí tuệ nhân tạo.
Đặc điểm:
- Robot được trang bị các kỹ thuật của trí tuệ nhân tạo như nhận dạng tiếng nói, hình
ảnh, xác định khoảng cách, cảm nhận đối tượng tiếp xúc.

2.1.1.3. Theo kiểu điều khiển
Có 2 loại điều khiển Robot: Điều khiển hở và điều khiển kín.
¾ Điều khiển hở:

8 


Dùng truyền động bước (động cơ điện, động cơ thuỷ lực hoặc khí nén) mà quảng
đường hoặc góc dịch chuyển tỷ lệ với số xung điêù khiển. Kiểu điều khiển này đơn
giản nhưng đạt độ chính xác thấp.
¾ Điều khiển kín (điều khiển servo):
Sử dụng tín hiệu phản hồi vị trí để tăng độ chính xác điều khiển. Có 2 kiểu điều
khiển servo: điều khiển điểm - điểm và điều khiển đường.
Với điều khiển điểm - điểm, phần công tác dịch chuyển từ điểm này đến điểm kia
theo đường thẳng với tốc độ cao (không làm việc). Nó chỉ làm việc tại các điểm
dừng. Kiểu điều khiển này được dùng trên các Robot hàn điểm; vận chuyển; tán

đinh, bắn đinh. Điều khiển theo đường đảm bảo phần công tác dịch chuyển theo quỹ
đạo bất kỳ,với tốc độ có thể điều khiển được. Có thể gặp kiểu điều khiển này trên các
Robot hàn hồ quang.
2.1.1.4. Theo nguồn dẫn động
¾ Robot dùng nguồn cấp điện:
Nguồn điện cấp cho robot thường là DC để điều khiển động cơ DC. Hệ thống nguồn
AC cũng đổi thành DC. Các động cơ sử dụng thường là động cơ bước, 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 là hàn và sơn.
¾ Robot dùng nguồn khí nén:
Hệ thống cần được trang bị máy nén, bình chứa khí và động cơ kéo máy nén. Robot
loại này thường được sử dụng trong các ứng dụng có tải trọng nhỏ có tay máy là các
xylanh khí nén, thực hiện các chuyển động thẳng và chuyển động quay. Do khí nén
là lưu chất nén nên Robot loại này thường được sử dụng trong các thao tác lắp đặt
không cần độ chính xác cao.
¾ Robot dùng nguồn thuỷ lực:
9 


Nguồn thuỷ lực sử dụng lưu chất không nén được là dầu ép. Hệ thống cần được trang
bị bơm để tạo áp lực dầu. Tay máy là các xylanh thuỷ lực chuyển động thẳng và
quay, và các động cơ dầu. Robot loại này được ứng dụng cho tải trọng lớn.
2.1.2. Ứng dụng
Mục tiêu ứng dụng robot trong công nghiệp nhằm góp phần nâng cao năng suất dây
chuyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh của
sản phẩm; Đồng thời cải tiến điều kiện lao động. Điều đó xuất phát từ những ưu
điểm cơ bản của robot, đã kết thúc lại qua bao nhiêu năm được ứng dụng ở nhiều
nước những ưu điểm cơ bản đó là :
Robot có thể thực hiện một quy trình thao tác hợp lý bằng hoặc hơn thợ lành nghề
một cách ổn định trong suốt thời gian làm việc.Vì thế robot có thể góp phần nâng cao

chất lượng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm. Hơn thế, robot còn có thể nhanh
chóng thay đổi công việc để thích nghi với sự biến đổi mẫu mã, kích cỡ sản phẩm
theo yêu cầu của thị trường cạnh tranh.
Khả năng giảm giá thành sản phẩm do ứng dụng robot là vì giảm được đáng kể chi
phí cho người lao động, nhất là ở các nước có mức tiền lương cao cho lao động, cộng
các khoản phụ cấp và bảo hiểm xã hội. Theo số liệu của Nhật Bản thì nếu một Robot
làm việc thay cho môt người thợ thì tiền mua robot chỉ bằng tiền chi phí cho người
thợ đó từ 3 đến 5 năm tuỳ theo robot làm việc mấy ca. Còn ở Mỹ, trung bình trong
một giờ làm việc robot mang lại 13USD tiền lời. ở nước ta trong những năm gần đây
ở nhiều doanh nghiệp khoản chi phí lương bổng cũng chiếm tỷ lệ cao trong giá thành
sản phẩm.việc áp dụng Robot có thể làm tăng năng suất dây chuyền công nghệ, sỡ dĩ
như vậy vì nếu tăng nhịp độ khẩn trương của dây chuyền sản xuất, nếu không thay
thế con người bằng Robot thì người thợ sẽ không theo kịp hoặc rất chóng mệt mỏi.
Theo số liệu của hãng Funic, Nhật Bản thì năng suất có khi tăng đến 3 lần.ứng dụng
robot có thể cải thiện điều kiện lao động. Đó là ưu điểm nổi bật mà chúng ta cần lưu
tâm. Trong thực tế sản xuất có rất nhiều nơi người lao động phải làm việc suốt buổi
trong môi trường rất bụi bặm, ẩm ướt, nóng nực hoặc ồn ào quá mức cho phép nhiều
10 


lần. Thậm chí ở nhiều nơi người lao động còn làm việc ở môi trường độc hại, nguy
hiểm đến sức khoẻ của con người, dễ bị cụt chân tay, dễ bị nhiễm hoá chất độc hại,
nhiễm sóng điện từ và phóng xạ
2.2. Khảo sát cấu tạo chung của Robot công nghiệp
Về mặt truyền động và điều khiển, robot được cấu tạo từ những khối cấu trúc cơ khí
hoạt động nhờ các cơ cấu tác động. Những cơ cấu tác động này có thể hoạt động
phối hợp với nhau để thực hiện những công việc phức tạp dưới sự điều khiển của
một bộ phận có cấu tạo như máy tính, còn gọi là những bộ phận điều khiển PC –
based. Với những đặc điểm về cấu tạo và hoạt động thì Robot thường được sử dụng
trong các hệ thống sản xuất linh hoạt dạng Workell và các hệ thống sản xuất tích hợp

máy tính. Ngày càng có nhiều các dây chuyền sản xuất tự động có sử dụng Robot
thay thế dần các dây chuyền sản xuất tự động với chương trình hoạt động cứng trước
đây.
Về mặt kết cấu robot được chế tạo rất khác nhau, nhưng chúng được xác định từ các
thành phấn cơ bản như sau :
- Tay máy.
- Nguồn cung cấp.
- Bộ điều khiển.
2.2.1. Tay máy
Thuật ngữ “Tay máy” và Robot trong quan niệm của những nhà chuyên môn trong
lĩnh vực này không khác biệt. Để thuận tiện trong trình bày, ở đây ta hiểu tay máy là
một dạng Robot có cấu tạo mô phỏng theo những dặc điểm cấu tạo cơ bản của cánh
tay người cũng có thể hiểu tay máy là tập hợp các bộ phận và cơ cấu cơ khí được
thiết kế để hình thành các khối có chuyển động tương đối với nhau, được gọi là các
khâu động. Trong đó, phần liên kết giữa các khâu động được gọi là các khớp động
hay còn gọi là các trục. Tay máy cũng bao gồm cả các cơ cấu tác động là các phần
tử thực hiện các chuyển động để vận hành tay máy như động cơ điện, xylanh, dầu ép,
xylanh khi nén vv….. phần quan trọng khác trên các tay máy là bộ phận hay khâu tác
11 


động cuối để thao tác trên đối tượng làm việc – thường là các tay gắp hoặc các đầu
công cụ chuyên dùng khác.
2.2.2. Bậc tự do của tay máy
Thông thường các tay máy có trên một bậc tự do, số bậc tự do hay bậc chuyển động
của tay máy là khả năng chuyển động độc lập của nó trong không gian hoạt động.
Trong lĩnh vực Robot học (robotics) người ta gọi mỗi khả năng chuyển động (có thể
là chuyển động thẳng, dọc theo trục song song với một trục khác hoặc chuyển động
quay quanh trục là một trục tương ứng theo một trục là một toạ độ suy rộng dùng để
xác định vị trí của trục trong không gian hoạt động. Mỗi trục của tay máy đều có cơ

cấu tác động và cảm biến vị trí được điều khiển bởi một bộ xử lý riêng.
Thông qua các khảo sát thực tế, người ta nhận thấy là để nâng cao độ linh hoạt của
tay máy sử dụng trong công nghiệp, các tay máy phải có bậc chuyển động cao. Tuy
nhiên, số bậc chuyển động này không không nên quá sáu, lý do chính là với sáu bậc
chuyển động, nếu bố trí hợp lý,sẽ đủ rể tạo ra khả năng chuyển động linh hoạt của
khâu tác động cuối nhằm có thể tiếp cận đối tượng thao tác (nằm trong vùng không
gian công tác của nó) theo mọi hướng. Ngoài ra, số bậc tự do nhiều hơn sáu sẽ không
kinh tế và khó điều khiển hơn
Về mặt nguyên lý cấu tạo, tay máy là một tập hợp các khâu được liên kết với nhau
thông qua các khớp động để hình thành một chuỗi động hở. Khớp động được sử
dụng trên các tay máy thường là các khớp loại 5 (khớp tịnh tiến hoặc khớp quay loại
5) để dễ chế tạo, dễ dẫn động bằng nguồn độc lập và cũng dễ điều khiển. Tay máy có
số chuyển động độc lập thường là từ 3 trở lên.
Trường hợp mỗi khâu động trên tay máy có một khả năng chuyển động tịnh tiến
hoặc chuyển động quay. Mỗi khâu động trên tay máy, về nguyên tắc, có ít nhất là
khả năng chuyển động thường là từ một trở lên. Như vậy khả năng bậc tự do hay bậc
chuyển động cũng chính là khả năng chuyển động độc lập mà một tay máy có thể
thực hiện được.

12 


Trường hợp mỗi khâu động trên tay máy có một khả năng chuyển động độc lập, thì
tay máy có bao nhiêu khâu động sẽ có bấy nhiêu bậc chuyển động và cũng có từng
ấy khớp động hay trục. Các chuyển động cơ bản, hay chuyển động trên một tay máy
là những chuyển động có ảnh hưởng quyết định đến dạng hình học không gian hoạt
động của nó. Các chuyển động này thực hiện việc kẹp hoặc súng phun sơn, phun
vữa, hoặc ống dẫn dây hàn vv….. . có đủ độ linh hoạt trong chuyển động để đảm bảo
khả năng hoàn thành nhiệm vụ công nghệ đặt ra.
Ví dụ: Robot SCARA 4 bậc tự do


Hình-2.6

2.2.3. Cổ tay máy
Nhiều nhà nghiên cứu về khoa học phân tích thao tác cũng như các nhà sản xuất đưa
ra số bậc chuyển động tối đa hợp lý của tay máy là 6 như đã phân tích ở phần trước
đã trình bày. ngoài 3 chuyển động cơ bản để thực hiện chuyển động định vị, tay máy
sẽ được bổ sung tối đa là ba bậc chuyển động định hướng dạng 3 chuyển động quay
quanh 3 trục vuông góc gồm :
13 


Chuyển động xoay cổ tay, góc quay
Chuyển động gập cổ tay, canh tay δ (PITCH)
Chuyển động lắc cổ tay, góc quay ε (YAW)

Hình-2.7
Hai chuyển động gập (PITCH) và lắc cổ tay(YAW) thực hiện trên hai phương vuông
góc. Loại Robot SCARA không cần phải bổ xung các chuyển động này vì điều đó sẽ
phá vỡ đặc trưng hoạt động của nó. Tùy theo yêu cầu của thao tác công nghiệp đặt ra
cho Robot, người thiết kế cần thực hiện sự phối hợp đa dạng các chuyển động định
vị với các chuyển động định hướng.
Chuyển động lắp ghép, kẹp của khâu công tác cuối thường không được tính vào lực
chuyển động (hay bậc tự do) của Robot ngoại trừ trường hợp tay gắp có dạng tay
gắp servo được điều khiển bởi một mạch riêng trên bộ điều khiển.

14 


2.2.4. Các chế độ hoạt động của tay máy và robot công nghiệp

2.2.4.1. Chế độ huấn luyện: ( Teaching mode)
Chế độ này còn gọi là chế độ lập trình, ở chế độ hoạt động này chương trình thao tác
của Robot sẽ được người sử dụng " ước định" bằng những bước chương trình, có
nghĩa là mỗi bước chương trình sẽ được nhập vào bộ điều khiển bằng những công cụ
khác nhau được trang bị kèm theo như panen lập trình và điều khiển (teath pendant),
bộ mô phỏng (simualator hoặc makette) hoặc bàn phím trong trường hợp điều khiển
trực tiếp bằng máy tính. Trong một số trường hợp khi kích thước và trọng lượng kích
thước tay máy khá bé, có thể sử dụng ngay cả cách thức dùng tay gắp trực tiếp các
khâu của tay máy để đưa khâu tác động cuối tuần tự qua các điểm trên quỹ đạo dự
kiến. ở mỗi bước chương trình, tọa độ các khâu sẽ được lưu lại nhằm cho phép lập
thành 1 tập hợp các bước tuần tự để đưa tay gắp hay dụng cụ công nghệ gắn trên
khâu tác động cuối của tay máy di chuyển trên quỹ đạo dự kiến. Toàn bộ trình tự các
bước thao tác đó được lưu lại trong bộ nhớ, sau đó cho tay máy hoạt động lại toàn bộ
của chu trình thao tác để kiểm tra. Trường hợp cần điều chỉnh chương trình hoạt
động có thể thay đổi các bước của chương trình, chèn thêm hoặc bớt đi các chương
trình cho đến khi đạt yêu cầu về quỹ đạo và tốc độ dịch chuyển đặt ra
2.2.4.2. Chế độ tự động
Chế độ này còn gọi là chế độ thực hiện thao tác công nghệ, ở chế độ này khi có tín
hiệu khởi động dựa theo dữ liệu chương trình gồm các bước tuần tự lưu trong bộ nhớ
đã được thiết lập trong chế độ huấn luyện, tay may sẽ "tự động" thực hiện chương
trình quỹ đạo.

15 


2.2.5. Tiêu chuẩn lựa chọn robot
2.2.5.1. Khả năng nâng của robot
Đó là khối lượng lớn nhất của vật mà robot có thể nâng được( không kể khối lượng
của tay máy) trong điều kiện nhất định, ví dụ khi tốc độ chuyển dịch cao nhất hoặc
khi tay với dài nhất. Nếu robot có nhiều tay thì đó là sức nâng tổng thể của tay máy.

Thông số này quan trọng đối với các robot vận chuyển, xếp dỡ, lắp ráp…
Dải sức nâng của tay máy thay đổi rất rộng từ 0,1 đến hàng nghìn kg. Các robot có
sức nâng lớn thường dùng hệ truyền động thuỷ lực và điện, trong đó tỷ lệ dùng động
cơ điện ngày càng tăng. Truyền động khí nén đến nay vẫn chưa được dùng nhiều trên
robot nhưng chủ yếu với các robot có sức nâng dưới 40 kg.
Đối với một số kiểu robot ngoài sức nâng người ta còn quan tâm đến lực mômen lớn
nhất mà cánh tay hoặc bàn tay có thể sinh ra.
2.2.5.2 Số bậc tự do của robot
Đó là tổng số các toạ độ mà phần công tác có thể dịch chuyển so với thân robot. Số
bậc tự do càng lớn thì hoạt động của robot càng linh hoạt nhưng điều khiển nó càng
phức tạp.
Trong cơ học đã có công thức tính bậc tự do DOF của một chuỗi động học như sau:
DOF = 6u - 5k5 - 4k4 - 3k3 -2k2 -k1.
Trong đó: u là số khâu chuyển động được
k1 k2 k3 k4 k5: là số khớp loại I;II;III;IV;V. Cơ cấu phẳng chỉ có các khớp bậc 4 và bậc
5 nên:

DOF = 6u - 5k5 - 4k4.

Nếu chuỗi động học là chuỗi hở thì số khâu bằng số khớp, nghĩa là:
U = k1+ k2 + k3 + k4 + k5 nên:
DOF = k5 + 2k4 + 3k3 + 4k2 + 5k1.
Nếu là chuỗi vừa phẳng vừa hở thì:
DOF = k5 + 2k4

16