giới thiệu về sản phẩm cơ điện tử

1. Họ và tên : Vũ anh quyết
Lớp : D21.
Mssv: 2125201140126.
Đề:
Giới thiệu một sản phẩm cơ điện tử điển hình.
A.Cánh tay robot trong công nghiệp.
Hình :Cánh tay robot khớp nối
Một cánh tay robot là sự kết hợp cơ khí , điện tử , tự động hóa thường là có thể
lập trình , với các chức năng tương tự như một con người cánh tay ; cánh tay có thể là
tổng của cơ chế hoặc có thể là một phần của rô bốt phức tạp hơn . Các liên kết của một
bộ điều khiển như vậy được kết nối bằng các khớp cho phép chuyển động quay (chẳng
hạn như trong rô bốt có khớp nối ) hoặc chuyển dịch tịnh tiến (tuyến tính). Các mắt xích
của bộ điều khiển có thể được coi là tạo thành một chuỗi động học . Ga cuối của chuỗi
động học của tay máy được gọi là end effector và nó tương tự như tay người. Tuy nhiên,
thuật ngữ "bàn tay robot" như một từ đồng nghĩa của cánh tay robot thường bị quy kết
.Sản phẩm mô phổng các hoạt động cánh tay con người phục vụ rong nhiều công đoạn
sản xuất.
B.Đặc điểm cơ bản của hệ thống cánh tay robot
 Cấu tạo:

2. Cánh tay robot công nghiệp được cấu tạo rất đơn giản, mỗi loại khác nhau sẽ có
những đặc tính khác nhau. Dưới đây là phần cấu tạo của loại sản phẩm phổ biến bao
gồm:
 Bộ điều khiển: là bộ xử lý chính của cánh tay robot công nghiệp và hoạt động
như bộ não của chúng. Chúng có thể hoạt động tự động như được lập trình hoặc
cho phép vận hành thủ công bằng cách xuất ra hướng dẫn trực tiếp từ kỹ thuật
viên. Về cơ bản, chúng là bảng điều khiển của các cánh tay robot và có nhiều
kiểu khác nhau tùy theo loại công suất xử lý cần thiết. Một số bộ điềukhiển trong
các nhà máy lớn là hệ thống máy tính phức tạp, trong khi các bộ điều khiển khác
chỉ đơn giản là cần điều khiển.
 Cánh tay: là phần chính của cánh tay robot và bao gồm ba phần: vai, khuỷu tay
và cổ tay. Đây là tất cả các khớp với vai tựa ở gốc cánh tay thường được kết nối
với bộ điều khiển và nó có thể di chuyển về phía trước, phía sau hoặc quay.
Khuỷu tay nằm ở giữa và cho phép phần trên của cánh tay di chuyển về phía
trước hoặc phía sau độc lập với phần dưới. Cổ tay nằm ở cuối cánh tay và gắn
vào bộ phận tác động cuối.
 Bộ phận tác động cuối: hoạt động như tay của robot. Nó thường bao gồm hai
hoặc 3 móng có thể mở hoặc đóng theo lệnh. Nó cũng có thể quay trên cổ tay,
giúp điều động vật liệu và thiết bị dễ dàng.
 Bộ truyền động: là động cơ nằm giữa các khớp điều khiển chuyển động và điều
khiển. Chúng thường sử dụng dây đai tương tự như những gì được tìm thấy trong
động cơ xe hơi.
Cảm biến: thường được thấy trên các robot tiên tiến hơn. Một số được trang bị cảm biến
cho phép chúng cảm nhận được môi trường và phản ứng tương ứng.
 Cấu trúc của robot và con người có giống nhau không ?
Con người và robot cơ học, tuy có vẻ đối lập nhưng trên thực tế, chúng có cùng
cấu trúc cơ bản của các liên kết (xương) và khớp. Khung cơ bản của robot công nghiệp,
trong đó chủ yếu được tạo thành từ các cánh tay robot, là sự kết hợp của các liên kết và
khớp nối. Liên quan đến cơ thể người, các bộ phận có thể tự do uốn cong và di chuyển,
chẳng hạn như khuỷu tay và vai, là các khớp và xương kết nối các khớp đó tương đương
với các liên kết của robot. Nguyên tắc chuyển động các khớp và truyền lực qua các mắt
xích phổ biến ở cả người và robot.

3. Khủy thay và vài của con người thì được kết nối từ các khớp và xương
Robot được phân loại đại khái thành hai loại theo cách sắp xếp các liên kết của chúng:
1) liên kết nối tiếp.
2) liên kết song song.
Cánh tay của con người được phân loại là một liên kết nối tiếp vì các khớp của nó là
vai, cánh tay và cổ tay được xếp theo chuỗi.
Liên kết nối tiếp Liên kết song song

4. Robot công nghiệp được phân thành nhiều loại như loại có khớp theo chiều dọc và loại
có khớp theo chiều ngang (Cánh tay Robot tuân thủ chọn lọc-SCARA), tùy thuộc vào
chuyển động khớp và cấu trúc.
Bây giờ, chúng ta hãy xem xét chuyển động của một loại khớp nối thẳng đứng có cấu
trúc cơ học giống như cánh tay người làm ví dụ.
Robot khớp dọc là robot công nghiệp có cấu trúc liên kết nối tiếp. Nó thường bao gồm
sáu khớp (6 trục).
Hình cho thấy sự so sánh giữa chuyển động của robot và con người.

5. Trục thứ 1 đến thứ 3 là thắt lưng và cánh tay, và trục thứ 4 đến trục thứ 6 là từ cổ tay
trở lên đầu ngón tay. Ba trục đầu tiên đưa cổ tay đến một vị trí cụ thể, và ba trục tiếp
theo di chuyển cổ tay tự do. Cấu trúc 6 trục này cho phép robot di chuyển tự do như con
người có thể.
Tiếp theo kiểm tra chi tiết cấu trúc bên trong của robot công nghiệp
Hình minh họa bên cho thấy cấu trúc của
robot đa năng có tải trọng vừa và nhỏ “R
series” của Kawasaki Heavy Industries,
hoặc Kawasaki. Dòng R này hoạt động
trong nhiều lĩnh vực như lắp ráp thiết bị
điệntử và hàn hồ quang. Vì dây cáp và dây
nịt có thể được lắp bên trong cánh tay, nên
có thể tránh được sự can thiệp của thiết bị
ngoại vi và robot có thể làm việc trong một
không gian nhỏ. Tính năng của nó là hoạt
động nhanh chóng có thể tương ứng với
các chuyển động linh hoạt.
Trong hình minh họa này, rõ ràng là một robot được tạo thành từ nhiều bộ phận khác
nhau. Trong số những bộ phận đó, có bốn bộ phận đặc biệt quan trọng: bộ truyền động,
bộ giảm tốc, bộ mã hóa và bộ truyền động, tất cả đều sẽ được giải thích riêng.
 Bộ truyền động
Cơ cấu truyền động là một thành phần có chức năng như khớp của roobot, cho phép
roobot di chuyển cánh tay lên xuống hoặc quay, và nó chuyển năng lượng thành chuyển
động cơ học. Có thể khó hiểu khái niệm này, nhưng hãy nghĩ về động cơ như một ví
dụ. Các điểm được đánh dấu bằng vòng tròn màu đỏ trong hình minh họa dưới đây là
vị trí của động cơ R series.

6. Tuy nhiên, nếu đó là một động cơ đơn giản như những động cơ được sử dụng trong bộ
mô hình bằng nhựa, thì không thể thực hiện hoạt động chính xác đòi hỏi các chuyển
động chính xác và độ chính xác đến 0,01mm. Do đó, một động cơ có chức năng cao
được gọi là động cơ servo, có thể điều khiển vị trí và tốc độ, được sử dụng cho các robot
công nghiệp.
Nguồn năng lượng phổ biến nhất để cung cấp năng lượng cho bộ truyền động là điện,
nhưng năng lượng thủy lực và khí nén cũng có thể được sử dụng. Một số thiết bị truyền
động chạy bằng thủy lực đặc biệt ở chỗ chúng có thể tạo ra công suất lớn và có khả
năng chống va đập.
 Hộp giảm tốc
Hộp giảm tốc là một thiết bị để tăng công suất của động cơ. Nếu chỉ có động cơ thì công
suất bị hạn chế. Để tạo ra công suất lớn, về cơ bản người ta sử dụng động cơ kết hợp
với hộp giảm tốc. Các khu vực được khoanh màu xanh lam trong hình minh họa sau là
bánh răng giảm tốc.

7. Nếu bạn kết hợp các bánh răng với số lượng bánh răng khác nhau và giảm vòng quay
của động cơ đi hệ số 10, công suất của động cơ sẽ nhân với 10. Đây là nguyên tắc giống
như bộ truyền động của xe đạp. Xe đạp có bánh răng kích thước khác nhau ở bánh trước
và bánh sau. Nói chung, hộp số được sử dụng để thay đổi các bánh răng của bánh sau.
Khi chọn một số lớn và số vòng quay của bánh xe được giảm thiểu, việc đạp trở nên dễ
dàng hơn, thậm chí lên đồi dốc cũng ít khó khăn hơn nhiều. Nói cách khác, công suất
đầu ra có thể được tăng lên.
 Mã hóa
Bộ mã hóa là một thiết bị cho biết vị trí (góc) của trục quay của động cơ. Có bộ mã hóa,
nó có thể cung cấp dữ liệu hữu hình về hướng và tốc độ di chuyển của robot. Các bộ
mã hóa quang thông thường có một đĩa được gắn vào trục quay của động cơ. Đĩa có các
khe hở đều nhau để ánh sáng đi qua và hai bên đĩa là đi-ốt phát quang (LED) và các
phần tử nhận ánh sáng (điốt quang) để phân biệt cường độ sáng (sáng tối).

8. Khi động cơ quay, ánh sáng đi qua các khe hoặc bị chặn, do đó, góc quay và tốc độ có
thể được xác định bằng cách đọc các tín hiệu. Điều này cho phép động cơ servo kiểm
soát chính xác vị trí và tốc độ.
 Quá trình truyền lực
Bộ truyền động là bộ phận truyền công suất do các bộ truyền động và bánh răng giảm
tốc tạo ra. Truyền lực cũng có khả năng thay đổi hướng và độ lớn của công suất. Xét
một chiếc xe đạp như một ví dụ trước đây, dây xích nối tay quay với bánh sau là bộ
truyền động. Xe đạp được truyền động bằng cách lấy chuyển động quay từ bàn đạp và
truyền nó đến bánh sau bằng cách sử dụng hộp số.
Ý tưởng này cũng được áp dụng vào cấu trúc của robot. Một động cơ được sử dụng
trong rô bốt thường được đặt gần các khớp, nhưng nó cũng có thể được đặt xa các khớp
bằng cách sử dụng các cơ cấu truyền động như dây đai và bánh răng. Ví dụ, trong cổ
tay của rô bốt dòng R, vì động cơ có thể được lắp vào phần khuỷu tay của cánh tay bằng
cơ chế dẫn truyền, nên một cổ tay nhỏ gọn là khả thi.

9.  Thêm các chức năng với một công cụ có thể hoán đổi
Con người có thể thực hiện các nhiệm vụ khác nhau bằng các công cụ. Trong trường
hợp của rô bốt công nghiệp, việc hoán đổi thiết bị gắn trên cổ tay của chúng làm cho rô
bốt có tính linh hoạt cao và cho phép chúng đảm nhận nhiều công việc khác nhau. Thiết
bị này được gọi là “thiết bị hiệu ứng cuối” và có rất nhiều thiết bị sẵn sàng để sử dụng
bao gồm tay để nâng vật lên, các loại chân không (hút) và các công cụ để hàn và sơn.
Robot có thể thực hiện nhiều công việc khác nhau bằng cách kết hợp chuyển động linh
hoạt được thực hiện bởi trục của robot và các hiệu ứng cuối theo nhiệm vụ cụ thể.
C. Nguyên lý hoạt động của cánh tay robot
Hình:mô tả nguyên lý hoat động
 Đầu tiên các cảm biến sẽ tiếp nhận thông tin dựa trên lập trình ban đầu .
 Dựa trên thông tin phần mềm robot tiến hành tính toán viết lệnh và gửi về cho
bộ điều khiển.
 Sau khi tiếp nhận thông tin bộ điều khiển tiếp đó nó tiến hành thao tác cánh tay
robot tới những vị trí được phân bố sẵn thực hiện những nhiệm vụ lập trình với
độ chính xác cao. Để xây dựng một bộ điều khiển cơ bản , chúng ta thực hiện
các bước sau: Xác định các biến đầu vào và đầu ra của bộ điều khiển Định nghĩa
các tập cho các biến đầu vào và đầu ra : Phân chia không gian xác định các biến
đầu vào và dầu ra thành những đoạn giá trị khác nhau ( fuzzy partition ) . Dùng
các biến ngôn ngữ đại diện cho cho các đoạn giá trị và định nghĩa hàm liênthuộc
cho các biến ngôn ngữ đó . Thông thường các tập mờ được chọn có hàm liên
thuộc dạng tam giác hoặc hình thang và các tập mờ có hàm liên thuộc phủ lên
nhau .Xây dựng các qui luật điều khiển Lựa chọn luật hợp thành : thông thường
người ta sử dụng một trong hai luật hợp thành max-min hoặc max-product . Lựa

10. chọn phương pháp giải mờ : có thể lựa chọn một trong các phương pháp sao cho
có thể đáp ứng yêu cầu về chất lượng của hệ thống .
 Mô tả tổng quát về hoạt động của cánh tay robot Cánh tay robot có không gian
làm việc là một niền nằm trong mặt phẳng YZ của hệ trục tọa độ Đề-các . Do kết
cấu cơ khí , không gian làm việc của cánh tay robot sẽ bị giới hạn . Cánh tay
robot chỉ có thể di chuyển đến một vị trí bên trong không gian làm việc của nó
và không thể di chuyển đến một điểm bên ngoài không gian làm việc . Trong
mỗi chu kỳ hoạt động , cánh tay robot sẽ được ra lệnh di chuyển đến một vị trí
bên trong không ian làm việc của nó gọi là vị trí hoạch định . Để thực hiện công
việc này , bộ điều khiển của cánh tay robot sẽ so sánh vị trí hiện tại của cánh tay
robot với vị trí hoạch định để xác định sai lệch của hai vị trí . Tùy theo mức độ
sai lệch lớn hay nhỏ , bộ điều khiển sẽ quyết định khoảng dịch chuyển của cnh1
tay robot để cánh tay robot tiến dần đến vị trí hoạch định . Có nhiều cách thể
hiện sai lệch giữa giữa vị trí hoạch định và vị trí hiện tại của cánh tay robot . Một
trong những phương pháp đơn giản nhất là xác định trực tiếp độ sai lệch theo
trục tọa độ Y và độ sai theo trục tọa độ Z . Giả sử , vị trí hoạch định và vị trí hiện
tại của robot được biểu diễn ở hình vẽ sau : Sai lệch theo trục tọa độ Y và sai
lệch theo trục tọa độ Z là y = y1 - y ;z = z1 – z. Ngoài ra , chúng ta còn có thể
xác dịnh sai lệch theo trục tọa độ Y và sai lệch theo trục tọa độ Z theo phương
pháp gián tiếp như sau : Xác định sai lệch theo trục tọa độ Y: Do sai lệch theo
trục tọa độ Y và sai lệch theo trụ tọa độ Z độc lập với nhau nên khi xác định sai
lệch heo trục Y ta không cần quan tâm đến sai lệch theo trục Z . Để đơn giản , ta
giả sử sai lệch theo trục tọa độ Z là không có (Z=0) .
 Các bước tăng chính xác này cho phép máy tính di chuyển cánh tay một cách
chính xác và lặp lại chuyển động chính xác nhiều lần. Cánh tay robot sử dụng
các cảm biến để đảm bảo nó di chuyển đúng, dừng lại nếu cảm nhận được bất kỳ
vật cản nào và chỉ sử dụng sức mạnh hoặc áp lực vừa phải.
 Cánh tay robot bắt chước cánh tay của con người. Cũng giống như bạn sử dụng
cánh tay của mình để điều khiển bàn tay của mình, thì cánh tay robot cũng vậy.
Robot di chuyển một hiệu ứng cuối từ nơi này sang nơi khác. Bạn có thể trang
bị cánh tay robot của mình với các hiệu ứng cuối khác nhau phục vụ các ứng
dụng khác nhau.
 Một hiệu ứng cuối thường được sử dụng là một tay rô bốt đơn giản hóa. Bàn tay
này nắm và mang đồ vật từ nơi này sang nơi khác, giúp công việc của con người
trở nên dễ dàng hơn. Các robot này có các cảm biến áp suất được tích hợp sẵn
để gửi lệnh cho robot về áp suất mà chúng cần sử dụng khi nắm bắt một vật thể.
 Các cảm biến này ngăn không cho cánh tay robot làm rơi hoặc ép vật thể quá
chặt và làm vỡ / nghiền vật thể đó. Một số thiết bị hiệu ứng cuối phổ biến khác
bao gồm máy khoan, máy phun sơn và đèn hàn.
D.Ứng dụng

11.  Được sử dụng phổ biến và rộng khắp với rất nhiều công dụng khác nhau tùy vào
từng loại và từng ngành, từng lĩnh vực.
 Trong công nghệ sản xuất linh kiện điện tử
Với việc thao tác trên các chi tiết nhỏ như trên các linh kiện điện tử thì rất phù
hợp để sử dụng sản phẩm này. Nó thực hiện với độ chính xác và nhất quán vô cùng cao.
Khi thực hiện lắp ráp linh kiện điện tử sẽ loại bỏ hoàn toàn các nhược điểm khi sử dụng
phương pháp truyền thống là con người. Các mấu hàn chính xác, độ thẩm mỹ cũng cao
hơn và sản phẩm mang tính đồng đều cao hơn.
Khi sử dụng nguồn con người, việc di chuyển sản phẩm trong chuỗi dây chuyền
có khả năng làm đứt tại các điểm nối hàn. Việc sản xuất còn bị ảnh hưởng bởi rất nhiều
yếu tố sức khỏe, tâm trạng của người công nhân. Các sản phẩm làm ra không có tính
nhất quán. Muốn tăng số lượng sản phẩm trong khi nguồn nhân công không đáp ứng
được. Vì vậy, việc lựa chọn này là lựa chọn tuyệt vời.
Sử dụng cánh tay robot trong sản xuất không chỉ tăng năng xuất lao động mà còn
tăng chất lượng sản phẩm đầu ra. Hạn chế tối đa sản phẩm lỗi, hỏng, tiết kiệm nguồn
chí phí. Đặc biệt là trong ngành sản xuất linh kiện điện tử yêu cầu độ chính xác cao.
Hình minh họa
 Trong sản xuất thực phẩm
Hiện nay nhu cầu tiêu thụ thực phẩm của con người ngay càng nhiều. Chính vì thế
ngành sản xuất thực phẩm và cả đồ uống cũng tăng theo. Trong thời buổi công nghiệp
phát triển như hiện nay, thì nhiều nhà máy đã đưa vào sử dụng trong dây truyền sản
xuất của mình.
Trong sản xuất thực phẩm và đồ uống, cánh tay robot có vai trò như một công
nhân đóng gói, dán tem mác, đóng nắp chai…

12. Nó còn có vai trò như một “kiểm tra viên” nhận dạng các sản phẩm bị lỗi, hỏng,
móp, méo, không đủ tiêu chuẩn. Không những thế, nó còn có khả năng định lượng mức
thừa thiếu của sản phẩm để bổ sung, hoặc giảm bớt.
Cánh tay Robot Apolo
 Trong vận chuyển hàng hóa
Như mọi người đã biết, vận chuyển và sắp xếp hàng hóa là một khâu không thể thiếu
trong sản xuất. Công việc này yêu cầu về sức khỏe và độ dẻo dai.
Tiết kiệm sức lao động.
Có thể cải thiện được những khuyết điểm khi bốc vác bằng sức người truyền thống.
Khi sử dụng dụng sức lao động là con người có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố ngoại
quan khác nhưng khi áp dụng công nghệ thì không.
Hàng hóa được bốc dỡ gọn gàng theo chương trình lập trình có sẵn.
Bốc giỡ được các loại hàng hóa nặng trong thời gian dài.

13. Robot vận chuyển