Một cỗ máy được gọi là robot khi có đủ các yếu tố
|
Show Người máy và trí tuệ nhân tạo có giống nhau không?Người máy có phải là một phần của AI? AI có phải là một phần của người máy? Hai thuật ngữ khác nhau như thế nào? Người máy và trí tuệ nhân tạo (AI) phục vụ những mục đích rất khác nhau. Tuy nhiên, mọi người thường nhầm lẫn chúng với nhau. Điều đầu tiên, chúng tôi khẳng định rằng trí tuệ nhân tạo và robot là hoàn toàn không giống nhau. Trên thực tế, hai lĩnh vực này gần như hoàn toàn tách biệt. >>> Xem thêm bài viết: Trí tuệ nhân tạo trong kinh doanh sẽ biến đổi doanh nghiệp ra sao? Như bạn có thể thấy, có một khu vực nhỏ nơi hai lĩnh vực trùng nhau đó là Robot thông minh nhân tạo. Chính trong sự chồng chéo này mà đôi khi người ta nhầm lẫn giữa hai khái niệm. Để hiểu rõ hơn về sự liên quan của những thuật ngữ này. Chúng ta hãy cùng tìm hiểu từng thuật ngữ riêng lẻ. Người máy(Robotics) là gì?Robotics là một nhánh của công nghệ liên quan đến robot vật lý. Đó là những cỗ máy có thể lập trình được. Và chúng có thể thực hiện một loạt các hành động một cách tự động hoặc bán tự động. Có ba yếu tố quan trọng cấu thành một robotics:
Robot liên quan đến việc thiết kế, xây dựng và lập trình, các robot vật lý có khả năng tương tác với thế giới vật chất. Chỉ một phần nhỏ của robot liên quan đến trí tuệ nhân tạo. Hầu hết, các robot công nghiệp đều không thông minh. Trí tuệ nhân tạo là gì?Khoa học máy tính sở hữu một nhánh gọi là trí tuệ nhân tạo(AI). Nó liên quan đến việc phát triển các chương trình máy tính. Để giúp hoàn thành các nhiệm vụ mà nếu không sẽ đòi hỏi trí thông minh của con người. Các thuật toán AI có thể giải quyết vấn đề học tập, nhận thức, giải quyết vấn đề, hiểu ngôn ngữ hoặc suy luận logic. Trong thế giới hiện đại, AI được ứng dụng khá nhiều trong mọi lĩnh vực. Ví dụ: các thuật toán AI được sử dụng trong tìm kiếm của Google. Hay công cụ đề xuất của Amazon và công cụ tìm đường GPS. Hầu hết các chương trình AI không được sử dụng để điều khiển robot. Kể cả khi robot được điều khiển bởi AI. Các thuật toán AI chỉ là một phần của hệ thống robot lớn hơn. Nó bao gồm các cảm biến, thiết bị truyền động và lập trình không phải AI. Khía cạnh quan trọng giúp phân biệt AI với các lập trình thông thường là từ “trí thông minh”. Các chương trình không phải AI chỉ đơn giản thực hiện một chuỗi hướng dẫn xác định. Hầu hết một số mức độ thông minh của con người đều được AI bắt chước. Robot thông minh nhân tạo là gì?Robot thông minh nhân tạo là cầu nối giữa robotics và AI. Đây là những robot được điều khiển bởi các chương trình AI. Hầu hết các robot không thông minh nhân tạo. Cho đến gần đây, tất cả các robot công nghiệp chỉ có thể được lập trình để thực hiện một loạt các chuyển động lặp đi lặp lại. Và chúng không cần đến trí tuệ nhân tạo. Do đó, các robot không thông minh có chức năng khá hạn chế. Các thuật toán AI là cần thiết khi bạn muốn cho phép robot thực hiện các nhiệm vụ phức tạp hơn. Ví dụ: Robot nhập kho có thể sử dụng thuật toán tìm đường để điều hướng xung quanh nhà kho. Máy bay không người lái có thể sử dụng điều hướng tự động để trở về nhà khi nó sắp hết pin. Ô tô tự lái có thể sử dụng kết hợp các thuật toán AI để phát hiện và tránh các mối nguy hiểm tiềm ẩn trên đường. Đây là tất cả các ví dụ về robot thông minh nhân tạo. >>> Tham khảo bài viết: Công nghệ thực tế ảo: những ứng dụng trong cuộc sống mà bạn chưa biết Lời kếtNhư bạn có thể thấy, AI liên quan đến trí thông minh lập trình. Do đó, robot và trí tuệ nhân tạo thực sự là hai thứ riêng biệt. Người máy thì liên quan đến việc xây dựng robot vật lý. Hy vọng rằng, điều này đã làm rõ mọi thứ cho bạn. Tuy nhiên, nếu có bất kỳ thắc mắc nào về trí tuệ nhân tạo. Vui lòng liên hệ với Bút Thuê Media để được giải đáp nhé! Robot công nghiệp hiện được đánh giá là công cụ lao động của tương lai. Đây là thành phần có khả năng chiếm đến 80% năng suất và lực lượng sản xuất chính trong tất cả các lĩnh vực. Cùng tìm hiểu về khái niệm – phân loại – lập trình – cấu tạo của Robot công nghiệp ở bài viết này nhé. Theo định nghĩa của tổ chức ISO: Robot công nghiệp là một tay máy đa mục đích có thể điều khiển tự động, lập trình lại nhiều hơn hoặc bằng 3 trục. Theo viện nghiên cứu robot của Mỹ đề xuất: RBCN là tay máy vạn năng, hoạt động theo chương trình và có thể lập trình lại để hoàn thành và nâng cao hiệu quả hoàn thành các nhiệm vụ khác nhau trong công nghiệp như vận chuyển nguyên liệu, chi tiết, dụng cụ hoặc các thiết bị chuyên dùng khác. Theo tiêu chuẩn TOCT 25686-85 của Nga. Robot công nghiệp là một máy tự động, được đặt cố định hoặc di động được, liên kết giữa một tay máy và một hệ thống điều khiển theo chương trình, có thể lặp đi lặp lại để hoàn thành các chức năng vận động và điều khiển trong quá trình sản xuất. Hay theo định nghĩa của GHOST 25686 – 85 như sau: RBCN là tay máy được đặt cố định hay di động, bao gồm thiết bị thừa hành dạng tay máy có một số bậc tự do hoạt động và thiết bị điều khiển theo chương trình, có thể tái lập trình để hoàn thành các chức năng vận động và điều khiển trong quá trình sản xuất. Robot công nghiệp là loại robot được sử dụng trong sản xuất công nghiệp. Robot công nghiệp là loại tự động, có thể lập trình và có khả năng di chuyển trên hai hoặc nhiều trục. Do đó, robot công nghiệp có thể được hiểu là những thiết bị tự động linh hoạt được sử dụng trong sản xuất công nghiệp. Thực hiện các chức năng theo chương trình đã được lập trình sẵn. Với đặc điểm có thể lập trình lại được, robot công nghiệp là thiết bị tự động hóa và ngày càng trở thành bộ phận không thể thiếu được của các hệ thống sản xuất linh hoạt. Việc phân loại robot hiện nay không hề đơn giản bởi sự đa dạng và phong phú của chúng. Có rất nhiều quan điểm và cách phân loại khác nhau. Mõi một cách, một quan điểm phân loại đều có mục đích riêng. Tuy nhiên, ở đây có 3 cách phân loại cơ bản: Phân loại theo kết cấu (dạng hình học), phân loại theo điều khiển và phân loại theo ứng dụng. Theo kết cấu (hình học), người ta thường phân loại robot thành các loại: đề các, trụ, cầu, SCARA, kiểu tay người và các dạng khác. Để dịch chuyển khâu tác động cuối cùng của robot đến vị trí của đối tượng thao tác được cho trước trong không gian làm việc cần phải có ba bậc chuyển động chuyển dời hay chuyển động định vị (thường dùng khớp tịnh tiến và khớp quay loại 5). Những robot công nghiệp thực tế thường không sử dụng quá bốn bậc chuyển động chuyển dời (không kể chuyển động kẹp của tay gắp) và thông thường với ba bậc chuyển động định vị là đủ, rất ít khi sử dụng đến bốn bậc chuyển động định vị. Robot được phân loại theo sự phối hợp giữa ba trục chuyển động cơ bản rồi sau đó được bổ sung để mở rộng thêm bậc chuyển động nhằm tăng thêm độ linh hoạt. Vùng giới hạn tầm hoạt động của robot được gọi là không gian làm việc. Tay máy kiểu tọa độ đề các còn gọi là kiểu chữ nhật, dùng 3 khớp trượt, cho phép phần công tác thực hiện một cách độc lập các chuyển động thẳng, song song với 3 trục toạ độ. Vùng làm việc của tay máy có dạng hình hộp chữ nhật. Do sự đơn giản về kết cấu, tay máy kiểu này có độ cứng vững cao, độ chính xác được đảm bảo đồng đều trong toàn bộ vùng làm việc, nhưng ít khéo léo. Vì vậy, tay máy kiểu đề các được dùng để vận chuyển và lắp ráp. Tay máy kiểu tọa độ trụ khác với tay máy kiểu đề các ở khớp đầu tiên: dùng khớp quay thay cho khớp trượt. Vùng làm việc của nó có dạng hình trụ rỗng. Khớp trượt nằm ngang cho phép tay máy “thò” được vào khoang rỗng nằm ngang. Độ cứng vững cơ học của tay máy trụ tốt, thích hợp với tải nặng, nhưng độ chính xác định vị góc trong mặt phẳng nằm ngang giảm khi tầm với tăng. Tay máy kiểu tọa độ cầu khác kiểu trụ do khớp thứ hai (khớp trượt) được thay bằng khớp quay. Nếu quỹ đạo chuyển động của phần công tác được mô tả trong toạ độ cầu thì mỗi bậc tự do tương ứng với một khả năng chuyển động và vùng làm việc của nó là khối cầu rỗng. Độ cứng vững của loại tay máy này thấp hơn 2 loại trên và độ chính xác định vị phụ thuộc vào tầm với. Tuy nhiên, loại này có thể “nhặt” được cả vật dưới nền. SCARA được đề xuất lần đầu vào năm 1979 tại Trường đại học Yamanashi (Nhật bản) dùng cho công việc lắp ráp. Đó là một kiêu tay máy có cấu tạo đặc biệt, gồm 2 khớp quay và 1 khớp trượt, nhưng cả 3 khớp đều có trục song song với nhau. Kết cấu này làm tay máy cứng vững hơn theo phương thẳng đứng nhưng kém cứng vững (Compliance) theo phương được chọn (Seỉective), là phương ngang. Loại này chuyên dùng cho công việc lắp ráp (Assembly) với tải trọng nhỏ, theo phương thẳng đứng. Từ SCARA là viết tắt của “Selective Compliance Assembly Robot Arm” để mô tả các đặc điểm trên. Vùng làm việc của SCARA là một phần của hình trụ rỗng. Tay máy kiểu tay người (Anthropomorphic), có cả 3 khớp đều là các khớp quay, trong đó trục thứ nhất vuông góc với 2 trục kia. Do sự tương tự với tay người, khớp thứ hai được gọi là khớp vai (Shoulder joint), khớp thứ ba là khớp khuỷu (Elbow joint), nối cẳng tay với khuỷu tay. Với kết cấu này, không có sự tương ứng giữa khả năng chuyển động của các khâu và số bậc tự do. Tay máy làm việc rất khéo léo, nhưng độ chính xác định vị phụ thuộc vị trí của phần công tác trong vùng làm việc. Vùng làm việc của tay máy kiểu này gần giống một phần khối cầu. Có 2 kiểu điều khiển robot: điều khiển hở và điều khiển kín Điều khiển hở, dùng truyền động bước (động cơ điện hoặc động cơ thủy lực, khí nén,… ) mà quãng đường hoặc góc dịch chuyển tỷ lệ với số xung điều khiển. Kiểu điều khiển này đơn giản, nhưng đạt độ chính xác thấp. Điều khiển kín (hay điều khiển servo), sử dụng tín hiệu phản hồi vị trí để tãng độ chính xác điều khiển. Có 2 kiểu điều khiển servo: điều khiển điểm – điểm và điều khiển theo đường (contour). – Với kiểu 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 contour đảm bảo cho 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, phun sơn. Dựa vào chức năng sử dụng, robot được chia ra nhiều loại khác nhau, một số Robot phổ biến là: Robot gắp/xếp sản phẩm, Robot hàn, Robot sơn, Robot cộng tác, Robot lắp rápvà Robot hàn. Với tích hợp các cánh tay robot ABB/Fanuc/Yaskawa, Robot gắp/xếp có độ nhạy và tính linh hoạt cao. Ứng dụng: Chúng ta có thể sử dụng Handling Robot hay Palletizing Robot tùy theo ứng dụng: -Bốc xếp bao từ dây chuyền sản xuất lên pallet. -Di chuyển sản phẩm, hàng hóa từ vị trí này qua vị trí khác. -Bốc xếp các loại thùng hàng. Giải pháp: -Thiết kế giải pháp tổng thể: thiết kế bang tải ra hàng, robot, cấp pallet tự động, di chuyển pallet sang vị trí khác sau khi xếp hàng. -Mô phỏng, thiết kế hệ thống. Cung cấp giải pháp tối ưu cho hoạt động của robot và đảm bảo an toàn khi vận hành. -Thiết kế tay gắp hàng, bằng khí nén hay sử dụng servo tùy theo loại sản phẩm cần gắp. Mục đích: Việc sử dụng nhân công để bốc xếp hàng hóa gây tốn kém chi phí và về lâu dài cũng ảnh hưởng đến năng suất lao động. Bên cạnh đó, việc sử dụng công nhân cũng tiềm ẩn nhiều nguy hiểm cho an toàn lao động vì phụ thuộc tình trạng sức khỏe, tinh thần của công nhân lúc làm việc. Nhất là với các môi trường làm việc nhiều khói bụi, độc hại như các nhà máy sản xuất xi măng thì việc sử dụng robot giúp đảm bảo an toàn người lao động cũng như sức khỏe của người vận hành. Robot hàn là một loại robot công nghiệp chủ yếu sử dụng cho nguyên công hàn trong các dây chuyền sản xuất cơ khí. Những lợi ích khi sử dụng Robot hàn: -Có độ chính xác và năng suất cao, nâng cao độ tin cậy của mối hàn. Khi được lapapj trình hợp lý, các robot sẽ tạo ra các mối hàn y nhau trên các vật hàn cùng kích thước và quy cách. –Giảm chi phí: Hàn robot rất hiệu quả, đặc biệt là đối với quá trình sản xuất dài hơi với việc lập trình thời gian phân bổ theo lượng lớn các mảnh ghép. Một tế bào hàn tự động hiện đại thậm chí có thể chạy mà không cần giám sát suốt giờ nghỉ giải lao, ban đêm và những ngày cuối tuần, giảm chi phí hơn nữa bằng cách tăng hiệu suất. – Tốc độ: một robot có thể hàn nhanh hơn so với một con người, vì đèn hàn luôn nằm theo hướng tối ưu và di chuyển càng nhanh càng tốt. Ngoài ra, chu kỳ hàn của robot luôn giữ nguyên. Điều này giúp quá trình hàn dễ dàng hơn và hiệu suất hàn dễ tính toán hơn, nhờ vậy khách hàng có thể tưởng vào việc nhận được sản phẩm đúng theo thời gian đã hứa. – Chất lượng: Chuyển động nhất quán cũng có nghĩa là chất lượng nhất quán. Với đèn hàn và các mảnh ghép ở cùng vị trí và di chuyển với cùng tốc độ, chúng sẽ được hàn giống nhau. Nguy cơ biến dạng không xuất hiện, và do robot không biết mệt mỏi là gì, nên sản phẩm hàn sẽ giống nhau từ đầu tới cuối. Đặc biệt, với các bộ phận đặc biệt quan trọng, tự động hóa mang lại cho khách hàng sự tin tưởng vào sự toàn vẹn của mỗi mối hàn. – Phế liệu: Chất lượng nhất quán nghĩa là không có sản phẩm hàn nào bị loại bỏ do mối hàn không tốt. Điều này đặc biệt quan trọng trong các công việc giá trị cao, nơi không có chỗ trong ngân sách cho sửa chữa hay bổ sung. Nó cũng tăng mức độ đảm bảo cho người mua khi không phải lo lắng về kỹ năng hay kinh nghiệm của thợ hàn. – Chất thải: Ngoài các bộ phận phế liệu, các chất tiêu thụ cũng là nguồn chất thải trong hàn. Do hàn robot nhanh hơn, nên việc sử dụng chất nóng chảy, khí hàn, kim loại độn sẽ được giảm thiểu. Điều này thực sự có ý nghĩa khi hàn số lượng lớn trong suốt một khoảng thời gian dài. Nếu được sử dụng theo đúng phương pháp kỹ thuật, Robot sơn có thể mang lại hiệu quả ứng dụng cao tương đương với các hệ thống sợ tự động. Tuy nhiên, trong trường hợp nó được trang bị những thiết bị tốt nhất nhưng kỹ thuật viên không có kĩ năng vận hành và tích hợp hệ thống, họ vẫn không thể có được hiệu quả ứng dụng và hiệu suất vận hành cao từ phía Robot. Hiệu suất của Robot sơn Độ chính xác và khả năng lặp lại chính là tính năng hữu ích của Robot sơn. Robot có thể di chuyển từ điểm A đến điểm B với cùng một tốc độ liên tục. Vậy nên, nếu kỹ thuật viên tận dụng được hiệu suất này, hệ thống vận hành của robot sẽ đạt được năng suất và hiệu quả kinh tế cao ngay cả khi đang làm việc ở môi trường kém tác động. Những điều cần lưu ý: Để tận dụng được tối đa hiệu suất của Robot sơn, kỹ thuật viên cần chú ý những điều này:
Ngoài ra, độ biến thiên trong hệ thống hỗ trợ của robot cũng làm giảm hiệu suất toàn bộ quy trình sơn khi nó vận hành trong điều kiện môi trường làm việc xấu. Điển hình như: Hệ thống điều khiển không kiểm soát được tốc độ dòng chảy của sơn chính xác, khiến tốc độ dòng chảy tăng nhanh. Việc tăng này không chỉ làm cho sơn được sử dụng nhiều hơn định mức mà còn ảnh hưởng đến toàn bộ chu trình sơn, tăng phun sơn lõi và làm giảm chất lượng sản phẩm. Vì thế, robot sơn hay bất kỳ hệ thống sơn tự động nào cũng đều yêu cầu kỹ thuật viên phải có kiến thức, khả năng cài đặt và tích hợp thiết bị thích hợp với hệ thống hỗ trợ quy trình sơn, sao cho nó đạt được hiệu suất làm việc và chất lượng sản phẩm tốt nhất. Bảo vệ hiệu quả ứng dụng Có rất nhiều các yếu tố ảnh hưởng không nhỏ đến hiệu quả ứng dụng của toàn hệ thống tự động: Kích hoạt sơn giảm thiết bị hay kích hoạt sơn khi không có thiết bị nào sẵng sàng, vị trí ban đầu không thích hợp với khoảng cách giữa hai đối tượng, lực cơ khí liên tục thay đổi đột ngột tại các vị trí, góc ứng dụng không tương thích, các dạng tia sơn lớn… Do đó, cho dù hệ thống hỗ trợ tự động hoá đáng tin cậy đến đâu, thì khả năng thực hiện chương trình và thiết lập đường dẫn để tăng hiệu suất toàn hệ thống vẫn là điều kiện quan trọng nhất. Bên cạnh đó, hiệu suất chuyển đổi, tổng lượng và chu kỳ thời gian ít cũng ảnh hưởng lớn tới lệnh chờ và sự di chuyển của robot. Vậy nên, khi robot hay nhiều robot cùng sơn một đối tượng, thì chương trình ứng dụng phải được cài đặt và sắp xếp hợp lý sao cho hiệu quả tác động lên chu trình toàn hệ thống đảm bảo chất lượng sản phẩm và không gây thiệt hại cho thiết bị. Nếu được chăm sóc và bảo vệ hợp lý, Robot sơn sẽ luôn là trợ thủ đắc lực trong các quy trình. Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về khái niệm và các loại Robot hợp tác này. Khái niệm Robot hợp tác Robot hợp tác (collaborate robot) hay còn gọi là co-bot. Đây là loại robot được sử dụng nhằm mục đích có thể làm việc chung với con người. Điều này rất khác biệt so với các robot công nghiệp hiện nay là được thiết kế để làm việc độc lập và luôn có khung bảo vệ xung quanh robot, nhằm hạn chế gây thương tích cho con người. Cobots có thể có nhiều vai trò – từ robot tự động có khả năng làm việc cùng với con người trong một môi trường đến những nhiệm vụ làm việc độc lập. Robot công nghiệp cộng tác là những cỗ máy rất phức tạp có khả năng phối hợp tay với con người một cách hiệu quả, giúp giảm thiểu những nhiệm vụ khó khăn hoặc lặp đi lặp lại của con người. Cobots được phát minh vào năm 1996 bởi J. Edward Colgate và Michael Peshkin, giáo sư tại Đại học Northwestern. Bản đệ trình bằng sáng chế Hoa Kỳ năm 1997 mô tả cobots là “an apparatus and method for direct physical interaction between a person and a general purpose manipulator controlled by a computer”. Các loại robot hợp tác Năm 2004, công ty tiên phong về robot công nghiệp dựa trên nền tảng KUKA của Đức phát hành là Lbot đầu tiên 3. Robot cộng tác này là kết quả của sự cộng tác lâu dài với Viện Trung tâm vũ trụ Đức kể từ năm 1995. KUKA đã cải tiến công nghệ cobotics trên KUKA LBR 4 (2008) thành KUKA LBR iiwa (2013). Năm 2008, Universal Robot đã phát hành cobot đầu tiên, UR5. Sau đó là cobo UR10 năm 2012 và một bảng cobot, UR3, vào năm 2015. Vào năm 2012, Rethink Robotics đã phát hành một cobot công nghiệp, Baxter, và năm 2016 cho ra mắt robot Sawyer hợp tác nhỏ hơn, nhanh hơn, được thiết kế cho các nhiệm vụ chính xác. Lập trình Robot là ngành khoa học kỹ thuật cao của nhân loại. Việc lập trình robot có các quy trình: thiết kế, chế tạo, vận hành, ứng dụng robot, cũng như sử dụng tín hiệu cảm biến để phản hồi hay kết hợp hệ thống máy tính để lập trình, điều khiển và xử lý thông tin. Lập trình điều khiển robot thể hiện mối quan hệ giữa người điều khiển và robot công nghiệp. Tính phức tạp của việc lập trình càng tăng khi các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi sử dụng đồng thời nhiều robot với các máy tự động khả lập trình khác tạo nên hệ thống sản xuất tự động linh hoạt. Robot khác với các máy tự động cố định ở tính linh hoạt, nghĩa là có thể lập trình được (programmable). Không chỉ có các chuyển động của robot mà ngay cả việc sử dụng các cảm biến cũng như các thông tin quan hệ với máy tự động khác trong phân xưởng cũng có thể lập trình. Robot có thể dễ dàng thích nghi với sự thay đổi của nhiệm vụ sản xuất bằng cách thay đổi chương trình điều khiển nó. Khi xem xét vấn đề lập trình cho robot, chúng ta nên nhớ rằng robot là một thành phần của một quá trình tự động hóa. Thuật ngữ workcell được dùng để mô tả một tập hợp các thiết bị mà nó bao gồm một hoặc nhiều robot, hệ thống bằng chuyền, các cơ cấu cấp phôi và đồ gá. Ở mức cao hơn, workcell có thể được liên kết trong mạng lưới các phân xưởng vì thế máy tính điều khiển trung tâm có thể điều khiển toàn bộ các hoạt động của phân xưởng. Vì vậy, việc lập trình điều khiển robot trong thực tế sản xuất cần phải được xem xét trong mối quan hệ rộng hơn. Các mức lập trình điều khiển robot: nhiều kiểu giao diện lập trình điều khiển robot. lập trình kiểu dạy – học, dùng các ngôn ngữ lập trình, ngôn ngữ lập trình theo nhiệm vụ. Cấu trúc cơ bản của Robot công nghiệp bao gồm kết cấu chung và kết cấu tay máy. Một RBCN được cấu thành bởi các hệ thống sau: – Tay máy (Manipulator) là cơ cấu cơ khí gồm các khâu, khớp. Chúng hình thành cánh tay để tạo các chuyển động cơ bản, cổ tay tạo nên sự khéo léo, linh hoạt và bàn tay (EndEffector) để trực tiếp hoàn thành các thao tác trên đối tượng. – Cơ cấu chấp hành tạo chuyển động cho các khâu của tay máy. Nguồn động lực của các cơ cấu chấp hành là động cơ các loại: điện, thuỷ lực, khí nén hoặc kết hợp giữa chúng. – Hệ thống cảm biến gồm các sensor và thiết bị chuyển đổi tín hiệu cần thiết khác. Các robot cần hệ thống sensor trong để nhận biết trạng thái của bản thân các cơ cấu của robot và các sensor ngoài để nhận biết trạng thái của môi trường. – Hệ thống điều khiển (Controller) hiện nay thường là máy tính để giám sát và điều khiển hoạt động của robot.  Tay máy là phẩn quyết định khả năng làm việc của RBCN. Đây là thiết bị cơ khí đảm bảo cho robot khả năng chuyển động trong không gian và khả năng làm việc, như nâng hạ vật, lắp ráp,… Ban đầu ý tưởng của việc thiết kế và chế tạo tay máy là phỏng tác cấu tạo và chức năng của tay người. Tuy nhiên sau này, đây không còn là điều bắt buộc nữa. Tay máy hiện nay rất đa dạng và nhiều loại có dáng vẻ khác rất xa với tay người. Nhưng trong kỹ thuật robot người ta vẫn dùng các thuật ngữ quen thuộc, như cánh tay (Arm), vai (Shoulder), bàn tay (Hand), cổ tay (Wrist),) và các khớp (Articulations),… để chỉ tay máy và các bộ phận của nó. Trong thiết kế và sử dụng tay máy, người ta quan tâm đến các thông số có ảnh hướng lớn đến khả năng làm việc của chúng, như: – Tầm với hay vùng làm việc: kích thước và hình dáng vùng mà phần công tác có thể với tới. – Sức nâng, độ cứng vững, lực kẹp của tay,… – Sự khéo léo, nghĩa là khả năng định vị và định hướng phần công tác trong vùng làm việc. Thông số này liên quan đến số bậc tự do của phần công tác. Để định vị và định hướng phần công tác một cách tuỳ ý trong không gian 3 chiều nó cần có 6 bậc tự do, trong đó 3 bậc tự do để định hướng, 3 bậc tự do để định vị. Một số công việc như nâng hạ, xếp dỡ,… yêu cầu số bậc tự do ít hơn 6. Robot hàn, sơn thường có 6 bậc tự do. Trong một số trường hợp cần tối ưu hóa quỹ đạo hay sự khéo léo, linh hoạt,… người ta có thể dùng robot với số bậc tự do lớn hơn 6. Các tay máy có đặc điểm chung về kết cấu là gồm có các khâu, được nối với nhau bằng các khớp để hình thành một chuỗi động học hở, tính từ thân đến phần công tác. Các khớp được dùng phổ biến là khớp quay khớp trượt. Tuỳ theo số lượng và cách bố trí các khớp mà có thể tạo ra tay máy kiểu tọa độ đề các, tọa độ trụ, tọa độ cầu, SCARA và kiểu tay người (Anthropomorphic). Toàn bộ dạng các kết cấu tả ở trên mới chỉ liên quan đến khả năng định vị của phần công tác. Muốn định hướng nó, cần bổ sung phần cổ tay. Muốn định hướng một cách tuỳ ý phần công tác, cổ tay phải có ít nhất 3 chuyển động quay quanh 3 trục vuông góc với nhau. Trong trường hợp trục quay của 3 khớp gặp nhau tại một điểm thì ta gọi đó là khớp cầu. Ưu điểm chính của khớp cầu là tách được thao tác định vị và định hướng của phần công tác, làm đơn giản việc tính toán. Các kiểu khớp khác có thể đơn giản hơn về kết cấu cơ khí, nhưng tính toán toạ độ khó hơn, do không tách được 2 loại thao tác trên. Phần công tác là bộ phận trực tiếp tác động lên đối tượng. Tuỳ theo yêu cầu làm việc của robot, phần công tác có thể là tay gắp (Gripper), công cụ (súng phun sơn, mỏ hàn, dao cắt, chìa vặn ốc,…). Robot công nghiệp đang dần hoạt động thay thế con người trong các hoạt động sản xuất, với khả năng đáp ứng nhanh chóng và chuẩn xác. Tương lai xa hơn nữa Robot sẽ là những lao động chính thay cho con người.
|
