Tài liệu Robot song song P1 pdf

Chương I. Tổng quan về Robot cấu trúc song song và phân loại

- 1 -

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÓ CẤU TRÚC SONG SONG

1.1 Giới thiệu chung về Robot

1.1.1 Lịch sử ra đời và phát triển Robot

Từ thập niên 50, cùng với sự phát triển của kỹ thuật điều khiển theo

chương trình số NC (Numerical Control) với sự hỗ trợ của các cơ cấu Servo

và các hệ điện toán (Computation), ý tưởng kết hợp điều khiển NC với các

cơ cấu điều khiển từ xa được hình thành và triển khai nghiên cứu. Vào giữa

những năm 50, bên cạnh các tay máy chép hình cơ khí, đã xuất hiện các loại

tay máy chép hình thủy lực và điện từ như tay máy Minotaur I hoặc tay máy

Handyman của General Electric. Năm 1954 George C.Devo đã thiết kế một

thiết bị có tên là “Cơ cấu bản lề dùng để chuyển hàng theo chương trình”.

Đến năm 1956 Devol cùng với Joseph F.Engelber, một kỹ sư công nghiệp

hàng không, đã tạo ra loại Robot công nghiệp đầu tiên năm 1969 ở công ty

Unimation mới bắt đầu có lợi nhuận từ sản phẩm Robot đầu tiên này.

Từ năm 1972 bắt đầu thời kỳ của các Robot thế hệ thứ hai: Robot được

điểu khiển bằng máy tính có các cơ quan cảm xúc là các cảm biến liên hệ

ngược. Đại diện cho thế hệ này là Robot Shakey của viện nghiên cứu

Stanford. Nó là sự thể hiện tổng hợp của các thành tựu Khoa học - Kỹ thuật -

Công nghệ Cơ khí - Điện - Điện tử - Điều khiển tự động - Tin học. Robot

bắt đầu được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực: từ sản xuất đến

nghiên cứu khoa học,cả y tế và đời sống hàng ngày.

Năm 1976 chiếc máy công cụ CNC sử dụng Microcomputer ra đời.

Trong giai đoạn những năm 80 và 90 với sự phát triển vũ bão của Khoa

học - Kỹ thuật - Công nghệ, quy mô sản xuất và nghiên cứu khoa học, thế

giới được thừa hưởng nhiều thành quả của nó, đặc biệt về máy tính và tin

học làm thay đổi về chất các trang thiết bị, tổ chức điều hành sản xuất và đời

sống như:

+ Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính - CAD.

+ Sản xuất với sự trợ giúp của máy tính - CAM.

+ Hệ thống sản xuất mềm, linh hoạt - FMS.

+ Sản xuất tích hợp máy tính - CIM.

+ Sản xuất đúng lúc JIT.

+ Điều hành quản lý chất lượng toàn diện - TQM

+ Sản xuất với chiến lược toàn cầu - WCM.

Những năm đầu tiên của thế kỷ 21, Robot đang bước sang thế hệ mới. Từ

các Robot điều khiển theo kiểu thao tác (Manual Input) rồi đến kiểu Dẫn -

Dạy, các kiểu điều khiển này đựợc gọi chung là điều khiển có chương trình

Chương I. Tổng quan về Robot cấu trúc song song và phân loại

- 2 -

dẫn đường và các Robot kiểu này thường được gọi là Robot khéo léo (Robot

Habilis). Tiếp đến là các Robot có trình điều khiển thích nghi - thông minh,

Robot có trí khôn (Robot Spiens).

Sự tiến bộ của Khoa học - Kỹ thuật - Công nghệ gần như thuộc mọi lĩnh

vực Cơ học - Cơ khí - Điện - Điện tử - Điều khiển tự động - Máy tính - Tin

học - Sinh vật học đều được thể hiện trên sự phát triển của Robot. Những

ứng dụng mới nhất của Robot vào y học có thể kể như Robot phẫu thuật và

thay thế các cơ quan hoạt động của con người, để mô phỏng các loại sinh

vật.

Những kết qủa tiến bộ của Khoa học - Kỹ thuật - Sản xuất cho đến những

năm 1970 đã hình thành khoa học Roboties và Cơ - Điện tử (Mechatronics),

từ đó cũng bắt đầu đào tạo các chuyên gia kỹ thuật thuộc lĩnh vực Robot và

Cơ - Điện tử.

Trong những năm gần đây, robot công nghiệp chủ yếu được dùng cho các

thao tác lặp lại nhiều lần và trong các môi trường nguy hiểm. Xu hướng của

con người là chế tạo ra các robot thông minh, giúp việc nhà, giúp người tàn

tật,... Mặc dù có nhiều lỗ lực để phát triển robot thông minh, nhưng các loại

robot có thể mô phỏng nhiều chức năng của con người vẫn còn những hạn

chế nhất định, đòi hỏi sự phát triển của công nghệ và trí tuệ nhân tạo.

1.1.2 Robot có cấu trúc song song

a) Giới thiệu chung

Xuất phát từ nhu cầu và khả năng linh hoạt hóa trong sản xuất, các cơ cấu

Robot cũng ngày càng phát triển rất đa dạng và phong phú. Trong những

thập niên gần đây, Robot cấu trúc song song được Gough và Whitehall

nghiên cứu năm 1962 và sự chú ý ứng dụng của Robot cấu trúc song song đã

được khởi động bởi Stewart vào năm 1965. Ông là người cho ra đời một

buồng (phòng) tập lái máy bay dựa trên cơ cấu song song. Hiện nay cơ cấu

song song được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.

Loại Robot song song điển hình gồm có bàn máy động được nối với giá cố

định, dẫn động theo nhiều nhánh song song hay còn gọi là số chân. Thường

số chân bằng số bậc tự do, được điều khiển bởi nguồn phát động đặt trên giá

cố định hoặc ngay trên chân. Chính lý do này mà các Robot song song đôi

khi gọi là các Robot có bệ. Các cơ cấu tác động điều khiển tải ngoài, nên cơ

cấu chấp hành song song thường có khả năng chịu tải lớn.

Do tính ưu việt của Robot song song nên ngày càng thu hút được nhiều nhà

khoa học nghiên cứu, đồng thời cũng được ứng dụng ngày càng rộng rãi vào

nhiều lĩnh vực:

+ Ngành Vật lý : Giá đỡ kính hiển vi, giá đỡ thiết bị đo chính xác.