Tiếng Việt
Tạo vào 09.11
Công nghệ chủ chốt và ứng dụng của robot công nghiệp
1. Các công nghệ chính trong thiết kế thân robot
(1) Thiết kế cấu trúc truyền động
Phát triển sơ đồ thiết kế tổng thể, xác định cấu hình cấu trúc của robot, và thực hiện thiết kế cấu trúc truyền động sơ bộ, thiết kế cấu trúc linh kiện và mô hình hóa 3D. Nhà thiết kế được yêu cầu có kiến thức chuyên sâu về các cấu hình cấu trúc robot phổ biến, nguyên lý và cơ cấu truyền động tiêu chuẩn, cũng như các loại và đặc điểm của hộp giảm tốc. Khả năng thiết kế cấu trúc mạnh mẽ và kinh nghiệm thực tế là điều thiết yếu.
(2) Lựa chọn hộp giảm tốc
Kỹ sư phải hiểu tường tận về các loại hộp giảm tốc và thông số hiệu suất, đồng thời có khả năng lựa chọn, tính toán và xác minh hộp giảm tốc phù hợp. Cũng cần thực hiện kiểm tra và xác nhận hộp giảm tốc, bao gồm các thông số chính như tiếng ồn, độ rung, mô-men xoắn đầu ra, độ cứng xoắn, khe hở, độ chính xác định vị lặp lại và độ chính xác định vị tuyệt đối.
Độ rung từ hộp giảm tốc trực tiếp gây ra hiện tượng rung lắc ở cơ cấu chấp hành cuối và làm giảm độ chính xác quỹ đạo của robot. Trong nhiều nguyên nhân gây rung hộp giảm tốc, cộng hưởng là một trong những vấn đề phổ biến nhất. Các nhà sản xuất robot phải nắm vững các phương pháp đã được chứng minh để triệt tiêu hoặc tránh cộng hưởng.
(3) Lựa chọn động cơ
Kỹ sư phải hiểu toàn diện về đặc tính vận hành của động cơ và có khả năng tính toán, xác minh mô-men xoắn, công suất và khớp quán tính của động cơ.
(4) Phân tích mô phỏng
Tiến hành phân tích mô phỏng tĩnh và động để xác minh việc lựa chọn động cơ và hộp giảm tốc, kiểm tra độ bền và độ cứng của các bộ phận thân máy, giảm trọng lượng tổng thể, nâng cao hiệu quả vận hành và giảm chi phí sản xuất. Phân tích mode của mô hình 3D và tính toán tần số tự nhiên là điều cần thiết để xác định và triệt tiêu cộng hưởng.
(5) Thiết kế độ tin cậy
- Thiết kế kết cấu tuân theo nguyên tắc thiết kế khả thi đơn giản nhất;
- Vỏ gang sử dụng gang dẻo vì tính chất cơ học tổng hợp tuyệt vời; vỏ nhôm sử dụng hợp kim đúc có độ chảy loãng cao được sản xuất bằng phương pháp đúc khuôn kim loại;
- Hướng dẫn quy trình lắp ráp chi tiết được cung cấp và các bài kiểm tra cấp linh kiện và trục đơn được thực hiện trong quá trình lắp ráp;
- Sau khi lắp ráp hoàn chỉnh, kiểm tra hiệu suất toàn máy và kiểm tra độ bền được thực hiện;
- Cấp độ bảo vệ của toàn bộ máy được tối ưu hóa, và khả năng chống nhiễu của tủ điện được tăng cường để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy trong các môi trường làm việc đa dạng.
2. Các công nghệ chính trong hệ thống động cơ & servo
(1) Thiết kế động cơ
① Thiết kế nhẹ
Đối với các ứng dụng robot, kích thước và trọng lượng động cơ là những thông số cực kỳ nhạy cảm. Một công nghệ then chốt là cải thiện hiệu suất động cơ servo và giảm kích thước và trọng lượng thông qua nghiên cứu vật liệu từ tính hiệu suất cao, thiết kế tối ưu hóa tích hợp, và các kỹ thuật xử lý và lắp ráp tiên tiến.
② Khả năng tốc độ cao
Khi tỷ số giảm tốc không thể được điều chỉnh đáng kể, tốc độ tối đa của động cơ trực tiếp quyết định tốc độ của cơ cấu chấp hành cuối và thời gian chu kỳ làm việc của robot. Ngoài ra, tỷ số tốc độ không đủ ảnh hưởng tiêu cực đến việc khớp quán tính. Do đó, việc tăng tốc độ tối đa của động cơ là một công nghệ quan trọng đối với động cơ robot.
③ Thiết kế truyền động trực tiếp & trục rỗng
Cùng với sự phát triển và ứng dụng ngày càng hoàn thiện của robot cộng tác, nhu cầu về kết cấu robot nhẹ và nhỏ gọn không ngừng tăng lên. Sự phát triển của các loại động cơ robot chuyên dụng — như động cơ truyền động trực tiếp mô-men xoắn cao và động cơ trục rỗng dạng đĩa — đại diện cho một xu hướng quan trọng trong tương lai.
(2) Công nghệ truyền động servo
① Đáp ứng nhanh & định vị chính xác
Thời gian đáp ứng servo ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất khởi động - dừng nhanh của robot, từ đó quyết định hiệu quả làm việc tổng thể và thời gian chu kỳ.
② Phát hiện va chạm đàn hồi không cảm biến
An toàn là một chỉ số hiệu suất quan trọng đối với robot. Việc thêm cảm biến lực hoặc mô-men xoắn làm tăng độ phức tạp kết cấu và chi phí. Công nghệ va chạm đàn hồi không cảm biến, dựa trên mối quan hệ ghép nối dòng điện giữa encoder và động cơ, có thể nâng cao độ an toàn của robot mà không cần sửa đổi kết cấu thân máy hoặc tăng chi phí.
③ Truyền động & điều khiển tích hợp
Công nghệ tích hợp truyền động đa trục — với CPU đa lõi và kiến trúc điều khiển truyền động kết hợp — cải thiện hiệu suất hệ thống đồng thời giảm khối lượng và chi phí truyền động.
④ Khử rung động thích ứng trực tuyến
Cấu trúc công xôn của robot công nghiệp dễ bị rung lắc trong quá trình chuyển động phối hợp đa trục, vận hành tải nặng và chu kỳ khởi động - dừng nhanh. Độ cứng thân robot phải được khớp với các thông số độ cứng servo của động cơ — độ cứng quá cao gây ra rung động, trong khi độ cứng không đủ dẫn đến phản hồi khởi động - dừng chậm chạp. Vì độ cứng của robot thay đổi theo các vị trí, tư thế và tải trọng dụng cụ khác nhau, nên một giá trị độ cứng servo đặt trước cố định không thể đáp ứng tất cả các điều kiện làm việc.
Công nghệ khử rung động thích ứng trực tuyến cung cấp chiến lược điều khiển thông minh không cần điều chỉnh tham số thủ công, cân bằng khớp độ cứng và khử rung động để giảm hiệu quả rung lắc của cơ cấu chấp hành cuối và cải thiện độ chính xác định vị.
3. Các công nghệ điều khiển chính
(1) Giải bài toán chuyển động & Lập kế hoạch quỹ đạo
Các thuật toán giải bài toán chuyển động tiên tiến và lập kế hoạch đường đi tối ưu cải thiện đáng kể độ chính xác chuyển động và hiệu quả làm việc của robot.
(2) Bù động
Robot công nghiệp đa năng có cấu trúc công xôn nối tiếp với độ cứng tương đối thấp, kiểu chuyển động phức tạp và có xu hướng biến dạng và rung động trong quá trình vận hành. Để cải thiện hiệu suất động và độ chính xác chuyển động, hệ thống điều khiển cần thiết lập mô hình động để bù trừ theo thời gian thực, bao gồm:
- Bù trừ trọng lực
- Bù trừ quán tính
- Bù trừ ma sát
- Bù trừ khớp nối
(3) Hiệu chuẩn bù trừ
Do dung sai gia công và sai số lắp ráp, robot thực tế chắc chắn sẽ lệch khỏi mô hình toán học lý thuyết, làm giảm cả độ chính xác TCP và độ chính xác quỹ đạo. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng như hàn và lập trình ngoại tuyến. Giải pháp liên quan đến việc phát hiện và hiệu chuẩn các tham số mô hình của robot để khôi phục độ chính xác.
(4) Gói quy trình toàn diện
Hệ thống điều khiển phải được gắn kết chặt chẽ với các ứng dụng kỹ thuật trong thực tế. Ngoài việc nâng cấp hệ thống liên tục và mở rộng tính năng, điều cần thiết là phát triển và hoàn thiện các gói quy trình dành riêng cho ứng dụng dựa trên nhu cầu công nghiệp. Cách tiếp cận này giúp tích lũy chuyên môn về quy trình công nghiệp, giúp khách hàng vận hành thuận tiện hơn, thực hiện đơn giản hơn và sản xuất hiệu quả hơn.
4. Các kịch bản ứng dụng chính
(1) Xếp pallet
Trong các nhà máy thuộc nhiều ngành công nghiệp khác nhau, robot xếp pallet tự động hóa cao được triển khai rộng rãi. Xếp pallet thủ công tốn nhiều sức lao động và đòi hỏi thể lực cao — công nhân phải chịu áp lực thể chất đáng kể trong khi hiệu quả đạt được tương đối thấp. Dựa trên đặc điểm của các vật thể được vận chuyển và các điểm phân loại được chỉ định, robot xếp pallet có thể thực hiện việc xử lý phân loại hiệu quả, đồng thời duy trì hình dạng và tính toàn vẹn của sản phẩm. Điều này cho phép thiết bị đóng gói hoàn thành các nhiệm vụ xếp chồng với tốc độ hàng trăm đơn vị mỗi giờ, đóng vai trò quan trọng trong việc dỡ hàng trên dây chuyền sản xuất và các hoạt động xử lý container.
(2) Hàn
Robot hàn chủ yếu thực hiện các nhiệm vụ hàn tự động. Các ngành công nghiệp khác nhau có yêu cầu hàn khác nhau, dẫn đến sự phát triển của các robot hàn chuyên dụng bao gồm robot hàn điểm, robot hàn hồ quang và robot hàn laser. Ngành sản xuất ô tô là người sử dụng robot hàn lớn nhất và phổ biến nhất, nơi những cỗ máy này mang lại lợi thế vượt trội về độ khó hàn, khối lượng hàn và tính nhất quán chất lượng hàn.
(3) Lắp ráp
Trong sản xuất công nghiệp, lắp ráp linh kiện là một công việc khổng lồ mà theo truyền thống đòi hỏi nhiều nhân công. Lắp ráp thủ công đã dần được thay thế bằng robot công nghiệp do tỷ lệ lỗi cao và hiệu suất thấp. Việc phát triển robot lắp ráp tích hợp nhiều công nghệ, bao gồm công nghệ truyền thông, điều khiển tự động, nguyên lý quang học và vi điện tử. Các kỹ sư lập trình robot theo quy trình lắp ráp cụ thể và ứng dụng nó vào các nhiệm vụ lắp ráp được chỉ định. Các đặc điểm nổi bật của robot lắp ráp là độ chính xác lắp đặt cao, tính linh hoạt vượt trội và tuổi thọ dài. Do tính phức tạp và độ chính xác cần thiết trong công việc lắp ráp, những robot này đặc biệt phù hợp với lắp ráp linh kiện điện tử và lắp đặt phụ tùng ô tô chính xác.
(4) Kiểm tra & Phát hiện
Robot được trang bị khả năng cảm biến đa chiều có thể thay thế công nhân con người trong các vai trò chuyên biệt và nguy hiểm. Các ứng dụng bao gồm:
- Kiểm tra khu vực rủi ro cao — khu vực nhiễm xạ hạt nhân, môi trường độc hại và khu vực nguy hiểm chưa biết;
- Phát hiện vị trí không thể tiếp cận — kiểm tra bên trong giải phẫu bệnh nhân trong môi trường y tế, phát hiện khuyết tật công nghiệp và hoạt động tìm kiếm cứu nạn tại các địa điểm thảm họa như khu vực động đất.
Liên hệ
Để lại thông tin của bạn và chúng tôi sẽ liên hệ với bạn.
WhatsApp
Email
Contact