Tổng quan về Robot cấu trúc song song và phân loại

Tổng quan về Robot cấu trúc song song và phân loại 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...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng quan về Robot cấu trúc song song và phân loại Tổng quan về Robot cấu trúc song song và phân loại 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 -1- Tổng quan về Robot cấu trúc song song và phân loại 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. -2- Tổng quan về Robot cấu trúc song song và phân loại + Ngành Cơ khí : Máy gia công cơ khí chính xác,máy công cụ. + Ngành Bưu chính viễn thông : Giá đỡ Ăngten, vệ tinh địa tĩnh. + Ngành chế tạo ôtô : Hệ thống thử tải lốp ôtô, buồng tập lái ôtô. + Ngành quân sự : Robot song song được dùng làm bệ đỡ ổn định được đặt trên tàu thủy, các công trình thủy, trên xe, trên máy bay, trên chiến xa và tàu ngầm. Để giữ cân bằng cho ăngten, camera theo dõi mục tiêu, cho rada, cho các thiết bị đo laser, bệ ổn định cho pháo và tên lửa, buồng tập lái máy bay, xe tăng, tầu chiến. b) Một số ưu nhược điểm của Robot song song Nhìn chung, tất cả các lọai Robot có cấu trúc song song đều có nhiều ưu điểm và có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, các bộ mô hình máy bay, các khung đỡ kiến trúc có khớp nối điều chỉnh, các máy khai thác mỏ ... - Ưu điểm : + Khả năng chịu tải cao: các thành phần cấu tạo nhỏ hơn nên khối lượng của các thành phần cũng nhỏ hơn. + Độ cứng vững ca ...