Thiết kế mô hình dây chyền lắp ráp công nghiệp tự động

chuyển động phỏng theo sinh vật biển cũng được nhiều nhóm nghiên cứu phát triển. Hiện nay các ứng dụng của robot đang có xu thế chuyển sang các ứng dụng thường nhật như robot gia đình (Home robots) và robot cá nhân (Personal robot). Mặc dù về cấu trúc các loại robot có khác nhau nhưng các nghiên cứu hiện nay đều hướng về các ứng dụng dịch vụ và hoat động của robot trong các môi trường tự nhiên. Theo ước tính chưa đầy đủ của Liên đoàn robot quốc tế (IRF), năm 2004 trên thế giới có khoảng 770 000 robot đang được sử dụng trong sản xuất công nghiệp. Trong đó, Nhật Bản sử dụng nhiều nhất với 350 000 robot (chiếm 45.5 %), EU khoảng 233 000 (chiếm 30.3%), Bắc Mỹ khoảng 104 000 (chiếm 13.5%), còn lại các nước khác. Theo Hiệp hội robot quốc tế VFR, sở dĩ robot được nhiều nhà máy đưa vào sản xuất để hạ giá thành sản phẩm, tăng thu nhập cho người lao động, nâng cao chất lượng sản phẩm và tự động hóa dây chuyền sản xuất là do hiệu xuất làm việc và tính ổn định lớn: tính linh hoạt trong vận hành; hoạt động tinh vi, nhanh và chuẩn xác; nhất là khả năng thay thế con người làm việc trong các môi trường độc hại và không an toàn. Vì thế trong những năm gần đây, mật độ robot phục vụ trong các ngành công nghiệp trên thế giới tương đối cao.Năm 2006, số robot công nghiệp sử dụng trong các lĩnh vực chỉ khoảng 950 000 đơn vị.Đến năm 2009, số robot này đã đạt khoảng 1 031 000 đơn vị.Trong đó, robot phục vụ trong các ngành công nghiệp tập trung nhiều nhất là Nhật Bản với số lượng lên tới 339 800 đơn vị.Đứng thứ 2 là ở Mỹ với số lượng khoảng 172 800 đơn vị. Đứng thứ 3 là Đức với số lượng khoảng 145 800 đơn vị và sau đó là các nước Hàn Quốc, Trung Quốc, Ý, các quốc gia Đông Nam Á và các nước khác. Trên thế giới, robot được sử dụng nhiều nhất trong các ngành chế tạo ôtô, công nghiệp điện và điện tử, chế tạo máy và công nghiệp chế biến thực phẩm. 5 Khi quá trình toàn cầu hóa đang tăng tốc, ngành robot ngày càng có vai trò sống còn để đảm bảo cho ngành công nghiệp và các nhiệm vụ sản xuất, robot là yếu tố then chốt, đem tới cho các nhà sản xuất cơ hội tiếp tục sản xuất. Hiện nay và hơn bao giờ hết, nhu cầu duy trì cạnh tranh là động lực quyết định đầu tư cho ngành robot. 1.2. Robot công nghiệp ở Việt Nam Chế tạo robot công nghiệp là ngành thuộc lĩnh vực công nghệ cao.Ở nước ta, lĩnh vực này còn khá mới mẻ và phần lớn mới dừng ở mức thử nghiệm. Robot là thành phần chủ chốt trong tự động hóa công nghiệp do tính linh hoạt trong vận hành, hoạt động tinh vi, nhanh và chuẩn xác, có khả năng thay thế con người làm việc trong môi trường độc hại và không an toàn. Đối với Việt Nam, mặc dù có ưu thế nhân công rẻ nhưng việc sử dụng robot công nghiệp vào trong sản xuất là thực sự cần thiết bởi nó sẽ làm thay đổi cục diện tại các nhà máy và bắt kịp được với sự phát triển chung của thế giới. Robot công nghiệp có thể thay thế công nhân hiệu quả hơn, giảm chi phí sản xuất, tạo ra sản phẩm chất lượng cao và ổn định, hiện đại hóa công nghệ sản xuất, tạo cho sản phẩm sức cạnh tranh. Trong khoảng 25 năm qua, nước ta đã có những hoạt động nghiên cứu bước đầu và đã có những bước tiến đáng kể về robot. Trong đó có những đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ cấp nhà nước thuộc các lĩnh vực tự động hóa, cơ khí chế tạo do các tổ chức khoa học và công nghệ trên toàn quốc thực hiện như Đại học bách khoa Hà Nội, Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh, Viện nghiên cứu điện tử,Tin học, Tự động hóa (Bộ công thương), Viện khoa học và Công nghệ quân sự, Viện cơ học và Viện Công nghệ thông tin (Viện KH và CN Việt Nam)… Các nghiên cứu về robot ở nước ta liên quan nhiều đến vấn đề động học, động lực học, thiết kế quỹ đạo, xử lí thông tin cảm biến, cơ cấu chấp 6 hành, điều khiển và phát triển trí thông minh.Cùng với các kết quả về thực nghiệm, nhiều công trình nghiên cứu khoa học về robot đã được công bố trên các tạp chí khoa học kĩ thuật trong và ngoài nước. Ở Việt Nam, về mặt lí thuyết, chúng ta cũng hoàn toàn có thể phát triển được các loại robot thông minh, nhưng do cơ sở hạ tầng kĩ thuật còn hạn chế, ngành công nghiệp hỗ trợ cho công nghiệp robot chưa phát triển, các thiết bị kiểm tra, kiểm định chất lượng robot chưa có hoặc có chưa đầy đủ và quy mô thị trường còn hạn hẹp, nên không đủ điều kiện để phát triển các loại robot dạng này. Vì vậy, xu hướng hiện nay vẫn dừng lại ở việc phát triển các loại robot công nghiệp. Tại Việt Nam, những năm qua, robot đã được sử dụng trong các ngành sản xuất vật liệu xây dựng, luyện kim, chế tạo cơ khí, công nghiệp đóng tàu, an ninh quốc phòng và một vài lĩnh vực khác như thăm dò khai thác trên biển. Trong sản xuất vật liệu xây dựng, robot được sử dụng cho dây chuyền nghiền than tại công ty Gốm xây dựng Hạ Long. Tại các lò luyện cốc, công đoạn cấp than là một điển hình về môi trường độc hại, khói bụi và nhiệt độ cao, ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người. Các nhà khoa học đã nghiên cứu thử nghiệm phương án sử dụng robot cho khâu cấp than từ phía đỉnh lò và đề xuất phương án sử dụng robot ở một số khâu khác cho công ty Gang thép Thái Nguyên. Robot bốc xếp thay thế công nhân ở công đoạn lấy và sắp xếp sản phẩm trong dây chuyền sản xuất kính cũng là một nhu cầu lớn. Trong công đoạn đúc kim loại ở các nhà máy cơ khí và luyện kim, có thể sử dụng robot ở các khâu rót kim loại và tháo dỡ khuôn- những khâu nặng nhọc, dễ gây tai nạn. Hàn và cắt kim loại là công nghệ chiếm tỷ trọng lớn trong ngành công nghiệp đóng tàu, có ý nghĩa quyết định đến năng suất và chất lượng sản phẩm. Nhu cầu sử dụng robot hàn, cắt là rất đáng kể.Robot được sử dụng trong một 7 số công đoạn hàn vỏ tàu ở phần đuôi, các robot tự hành có khả năng nhận dạng vết hàn phục vụ cho việc tự động hóa một số công đoạn hàn trên boong và bên trong thân tàu thủy. Trong công đoạn sản xuất nhựa nói chung và sản xuất phôi cho chai nhựa nói riêng, các tay máy được sử dụng để lấy sản phẩm đang ở nhiệt độ cao từ trong khuôn ra ngoài, rút ngắn chu kì ép của máy ép nhựa. 8 CHƯƠNG 2: HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 2.1. Giới thiệu về họ vi điều khiển 8051 2.1.1.Tổng quát Mạch vi điều khiển đóng vai trò là phần trung tâm của robot. Vi điều khiển có thể ví như là bộ não của một cơ thể người, điều khiển mọi hoạt động của robot. 8051 là loại vi điều khiển được sử dụng nhiều nhất từ trước đến nay. Vào năm 1976 Intel giới thiệu bọ vi điều khiển ( Microcontroller) 8748, một chip tương tự như các bộ vi xử lí và là chip đầu tiên trong họ vi điều khiển MCS - 48. 8748 là một vi mạch chứa trên 17 000 transistor bao gồm một CPU, 1Kbyte EPROM, 64 byte RAM, 27 chân xuất nhập và một bộ định thời 8 bit. Độ phức tạp, kích thước và khả năng của các bộ vi điều khiển được tăng thêm một bậc quan trọng vào năm 1980 khi Intel công bố chip 8051, bộ vi điều khiển đầu tiên của họ vi điều khiển MCS - 51, chứa trên 60 000 transistor, có các đặc trưng được tóm tắt như sau: - 4 K byte ROM. - 128 byte RAM. - 4 port xuất nhập (I/ O port) 8 bit. - 2 bộ định thời 16 bit. - Mạch giao tiếp nối tiếp. - Không gian nhớ chương trình (mã) ngoài 64K. - Không gian nhớ dữ liệu ngoài 64K. - Bộ xử lí bit (thao tác trên các bit riêng rẽ). - 210 vị trí nhớ được định địa chỉ, mỗi vị trí 1 bit. - Nhân, chia trong 4µs. 9 2.1.2. Cấu trúc vi điều khiển 8051, chức năng từng chân Hình 2.1: Sơ đồ chân của 8051. 32 trong số 40 chân của 8051 có công dụng xuất/ nhập, tuy nhiên 24/ 32 đường này có 2 mục đích (công dụng). 32 chân hình thành 4 port 8-bit. 8 đường cho mỗi port có thể được xử lý như một đơn vị giao tiếp với các thiết bị song song như máy in, bộ biến đổi D-A, vv…hoặc mỗi đường có thể hoạt động độc lập giao tiếp với một thiết bị đơn bit như chuyển mạch, LED, BJT, FET, cuộn dây, loa,vv… + Các chân từ 1 đến 8 - Port 1, P1.0, P1.1,…,P1.7, chỉ có một công dụng là xuất/ nhập. Chúng không có chức năng nào khác ngoài việc được dùng để giao tiếp với thiết bị ngoại vi. + Chân 9 - RST: Chân RESET, là ngõ vào xóa chính (master reset) của 8051 dùng để thiết lập trạng thái ban đầu cho hệ thống hay gọi tắt là reset hệ thống. Khi ngõ vào này được treo ở logic 1 tối thiểu 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong của 8051 được nạp các giá trị thích hợp cho việc khởi động lại hệ thống. 10