Robot công nghiệp là những-bộ điều khiển có nhiều khớp hoặc nhiều-bậc{2}}-tự do được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp, với mức độ tự động hóa nhất định, dựa vào sức mạnh và khả năng điều khiển của chính chúng để thực hiện nhiều chức năng chế biến và sản xuất công nghiệp. Robot công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau như điện tử, hậu cần và hóa chất.
Thành phần
Nói chung, robot công nghiệp bao gồm sáu hệ thống con.
Ba phần chính là phần cơ khí, phần cảm biến và phần điều khiển.
Sáu hệ thống con có thể được phân loại thành hệ thống cấu trúc cơ khí, hệ thống truyền động, hệ thống cảm biến, hệ thống tương tác-môi trường robot, hệ thống tương tác con người-máy móc và hệ thống điều khiển.
1. Hệ thống kết cấu cơ khí
Về cấu trúc cơ khí, robot công nghiệp thường được chia thành robot nối tiếp và robot song song. Robot nối tiếp có đặc điểm là chuyển động của một trục làm thay đổi gốc tọa độ của trục kia, trong khi chuyển động của một trục của robot song song không làm thay đổi gốc tọa độ của trục kia. Robot công nghiệp ban đầu sử dụng cơ chế song song. Cơ cấu song song được định nghĩa là cơ cấu vòng-đóng trong đó bệ chuyển động và bệ cố định được kết nối bằng ít nhất hai chuỗi động học độc lập, cơ cấu có hai bậc tự do trở lên và được dẫn động song song. Cơ cấu song song có hai bộ phận cấu thành là cổ tay và cánh tay. Vùng chuyển động của cánh tay có ảnh hưởng lớn đến không gian chuyển động, trong khi đó cổ tay là bộ phận kết nối giữa dụng cụ và cơ thể. So với robot song song, robot song song có ưu điểm là độ cứng cao, cấu trúc ổn định, khả năng chịu tải cao, độ chính xác vi chuyển động cao và tải trọng chuyển động thấp. Trong giải quyết vị trí, robot song song dễ giải tích cực nhưng rất khó giải ngược, trong khi robot song song thì ngược lại, khó giải tích cực nhưng lại rất dễ giải ngược.
2. Hệ thống truyền động
Hệ thống truyền động là thiết bị cung cấp năng lượng cho hệ thống kết cấu cơ khí. Theo các nguồn năng lượng khác nhau, hệ thống truyền động được chia thành các chế độ truyền động thủy lực, khí nén, điện và cơ khí. Robot công nghiệp ban đầu sử dụng hệ truyền động thủy lực. Do các vấn đề về rò rỉ, tiếng ồn và sự mất ổn định-tốc độ thấp của hệ thống thủy lực cũng như bộ nguồn cồng kềnh và đắt tiền nên chỉ có các rô-bốt hạng nặng-quy mô lớn, rô-bốt gia công song song và một số ứng dụng đặc biệt mới sử dụng rô-bốt công nghiệp được dẫn động bằng thủy lực. Truyền động khí nén có ưu điểm là tốc độ nhanh, cấu trúc hệ thống đơn giản, bảo trì dễ dàng và giá thành thấp. Tuy nhiên, áp suất làm việc của thiết bị khí nén thấp, không dễ định vị chính xác, thường chỉ được sử dụng cho bộ truyền động đầu cuối của robot công nghiệp. Có thể sử dụng tay nắm bằng khí nén, xi lanh quay và giác hút khí nén làm bộ phận tác động cuối{10}}để kẹp phôi và lắp ráp các tải vừa và nhỏ. Truyền động điện hiện là chế độ truyền động được sử dụng nhiều nhất, có đặc điểm là dễ dàng tiếp cận nguồn điện, phản ứng nhanh, lực truyền động, phát hiện tín hiệu, truyền tải, xử lý thuận tiện và có thể được sử dụng trong nhiều phương pháp điều khiển linh hoạt, động cơ truyền động thường được sử dụng động cơ bước hoặc động cơ servo, cũng có sử dụng động cơ truyền động trực tiếp, nhưng chi phí cao hơn, điều khiển cũng phức tạp hơn và động cơ có công dụng chung là bộ giảm tốc điều hòa Bộ giảm tốc, bộ giảm tốc cycloid hoặc bánh răng hành tinh bộ giảm tốc. Do số lượng lớn các yêu cầu truyền động tuyến tính trong robot song song, động cơ tuyến tính đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực robot song song.
3. Hệ thống cảm biến
Hệ thống nhận thức robot chuyển đổi nhiều thông tin trạng thái bên trong và thông tin môi trường từ tín hiệu thành dữ liệu và thông tin mà chính robot hoặc giữa các robot có thể hiểu và áp dụng. Ngoài nhu cầu nhận biết các đại lượng cơ học liên quan đến trạng thái làm việc của chính nó, chẳng hạn như độ dịch chuyển, vận tốc và lực, công nghệ nhận thức trực quan là một khía cạnh quan trọng trong nhận thức của robot công nghiệp. Hệ thống servo trực quan sử dụng thông tin trực quan làm tín hiệu phản hồi để điều khiển nhằm điều chỉnh vị trí và thái độ của robot. Hệ thống thị giác máy cũng được sử dụng rộng rãi trong tất cả các khía cạnh kiểm tra chất lượng, nhận dạng phôi, phân loại thực phẩm và đóng gói. Hệ thống cảm biến bao gồm mô-đun cảm biến bên trong và mô-đun cảm biến bên ngoài. Việc sử dụng các cảm biến thông minh giúp cải thiện khả năng di chuyển, khả năng thích ứng và trí thông minh của robot.
4.Hệ thống tương tác môi trường-robot
Hệ thống tương tác môi trường-robot là một hệ thống thực hiện việc kết nối và phối hợp giữa rô-bốt và thiết bị trong môi trường bên ngoài. Robot và thiết bị bên ngoài được tích hợp vào một đơn vị chức năng, chẳng hạn như đơn vị gia công và sản xuất, đơn vị hàn, đơn vị lắp ráp. Tất nhiên, cũng có thể có nhiều robot thành một đơn vị chức năng để thực hiện các nhiệm vụ phức tạp.
5. Hệ thống tương tác con người{1}}robot
Hệ thống tương tác giữa con người{0}}robot là một thiết bị kết nối con người với rô bốt và tham gia điều khiển rô bốt. Ví dụ: thiết bị đầu cuối tiêu chuẩn cho máy tính, bảng điều khiển lệnh, bảng hiển thị thông tin và cảnh báo tín hiệu nguy hiểm.
6. Hệ thống điều khiển
Nhiệm vụ của hệ thống điều khiển là điều khiển các cơ cấu chấp hành của robot thực hiện các chuyển động, chức năng xác định theo hướng dẫn vận hành của robot và các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến. Nếu rô-bốt không có đặc điểm phản hồi thông tin thì đó là hệ thống điều khiển vòng-mở; với các đặc điểm phản hồi thông tin, đây là một hệ thống điều khiển vòng-đóng. Theo nguyên tắc điều khiển có thể được chia thành hệ thống điều khiển chương trình, hệ thống điều khiển thích ứng và hệ thống điều khiển trí tuệ nhân tạo. Theo hình thức điều khiển chuyển động có thể được chia thành điều khiển điểm và điều khiển quỹ đạo liên tục.
Ứng dụng
1.Ứng dụng trong việc xếp hàng
Trong việc xếp hàng tại các nhà máy khác nhau, robot tự động hóa cao được sử dụng rộng rãi. Việc xếp pallet thủ công rất tốn công sức-và nhân công, đồng thời nhân viên không chỉ phải chịu áp lực lớn mà còn có hiệu quả công việc thấp. Robot xử lý có thể thực hiện phân loại và xử lý hiệu quả theo đặc điểm của đối tượng cần xử lý và vị trí phân loại đối tượng, trên cơ sở giữ nguyên hình dạng và tính chất của đối tượng, cho phép thiết bị xếp thùng carton hoàn thành nhiệm vụ xếp hàng trăm sản phẩm mỗi giờ. Trong dây chuyền sản xuất bốc dỡ, vận chuyển container, v.v. đóng vai trò quan trọng.
2. Ứng dụng trong hàn
Robot hàn chủ yếu chịu trách nhiệm về công việc hàn, các loại ngành công nghiệp khác nhau có nhu cầu công nghiệp khác nhau nên robot hàn thông thường có robot hàn điểm, robot hàn hồ quang, robot laser, v.v. Ngành sản xuất ô tô là ngành công nghiệp robot hàn được sử dụng rộng rãi nhất, về độ khó hàn, số lượng hàn, chất lượng hàn và các khía cạnh khác của hàn nhân tạo có những ưu điểm không thể so sánh được.
3. Ứng dụng trong lắp ráp
Trong sản xuất công nghiệp, việc lắp ráp các bộ phận là một khối lượng công việc rất lớn, đòi hỏi nhiều lao động, trước đây là việc lắp ráp của con người vì tỷ lệ lỗi cao, hiệu suất thấp và dần bị thay thế bởi các robot công nghiệp. Sự phát triển của robot lắp ráp kết hợp nhiều công nghệ khác nhau, bao gồm công nghệ truyền thông, điều khiển tự động, nguyên lý quang học, vi điện tử, v.v. Theo quy trình lắp ráp, các nhà phát triển viết các chương trình phù hợp và áp dụng chúng vào công việc lắp ráp cụ thể. Các tính năng quan trọng nhất của robot lắp ráp là độ chính xác lắp đặt cao, tính linh hoạt và độ bền. Vì tính phức tạp và tinh tế của công việc lắp ráp nên chúng tôi lựa chọn robot lắp ráp để thực hiện việc lắp đặt các bộ phận điện tử, phụ tùng ô tô tinh xảo.
4. Ứng dụng trong thanh tra
Robot có-các chức năng bổ sung đa chiều. Nó có thể thay thế nhân viên ở những vị trí đặc biệt, chẳng hạn như phát hiện ở những khu vực-có nguy cơ cao như khu vực ô nhiễm hạt nhân, khu vực độc hại, khu vực ô nhiễm hạt nhân,-khu vực có nguy cơ cao chưa xác định. Cũng có những nơi mà con người không thể tiếp cận cụ thể, chẳng hạn như phát hiện bộ phận bệnh nhân của bệnh nhân, phát hiện lỗi công nghiệp và phát hiện sự sống tại hiện trường cứu trợ động đất đã được thiết lập.
Xu hướng phát triển
1. Sự cộng tác của con người{1}}robot
Khi robot phát triển từ làm việc ở xa con người đến tương tác và cộng tác một cách tự nhiên với con người. Sự trưởng thành của công nghệ giảng dạy kéo{1}}và-thả và giảng dạy thủ công giúp lập trình dễ sử dụng hơn, giảm yêu cầu chuyên môn đối với người vận hành và giúp chuyển giao kinh nghiệm quy trình của các kỹ thuật viên lành nghề trở nên dễ dàng hơn.
2. Tự chủ
Hiện tại, rô-bốt từ-lập trình trước, điều khiển tái tạo giảng dạy, điều khiển trực tiếp, vận hành từ xa và các chế độ vận hành được điều khiển khác sang hướng học tập tự động, vận hành tự động. Robot thông minh có thể tự động thiết lập và tối ưu hóa quỹ đạo, tự động tránh các điểm kỳ dị, dự đoán nhiễu và va chạm và tránh chướng ngại vật theo điều kiện làm việc hoặc yêu cầu của môi trường.
3. Thông minh, thông tin hóa, kết nối mạng
Ngày càng có nhiều cảm biến lực và tầm nhìn 3D được sử dụng trên robot và robot sẽ ngày càng trở nên thông minh hơn. Với sự tiến bộ của hệ thống cảm biến và nhận dạng, trí tuệ nhân tạo và các công nghệ khác, robot từ khả năng điều khiển một chiều đến bộ nhớ riêng, hướng dữ liệu ứng dụng của riêng chúng và dần dần thông tin hóa. Với sự cộng tác, điều khiển, liên lạc của nhiều robot và những tiến bộ công nghệ khác, robot từ những cá nhân độc lập cho đến giai đoạn Internet, hướng phát triển hợp tác.