NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ VÀ TẢI TRỌNG TỚI ĐỘ CHÍNH XÁC LẶP CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP - 29 July 2013

Hiện nay robot công nghiệp ngày càng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực: Chế tạo máy, sản xuất theo dây truyền tự động hóa...Tại trung tâm Máy gia tốc 30MeV, các robot được sử dụng để thao tác xử lý các bia đã chiếu xạ và chia liều các dược chất phóng xạ. Quá trình chia liều thuốc phóng xạ đòi hỏi robot phải có độ chính xác lặp cao. Độ chính xác lặp thấp có thể gây rủi ro đổ, vỡ, phát tán các chất phóng xạ ngoài khu vực kiểm soát. Vì vậy nghiên cứu ảnh hưởng của các biến quá trình đến độ chính xác lặp của robot là rất cần thiết.

Độ chính xác lặp được định nghĩa là khả năng của robot trở lại vị trí đạt được trước đó trong không gian làm việc của nó. Điều này khác với độ chính xác, là khả năng robot đi tới một điểm đã chỉ định trong không gian làm việc của robot. Độ chính xác lặp và độ chính xác đều chỉ thị về mặt sai số của robot trong quá trình làm việc. Hình 1 minh họa về độ chính xác và độ chính xác lặp của robot[ 1].

Đối tượng nghiên cứu là độ chính xác lặp của robot Staubli-TX40 6 bậc tự do đang được sử dụng tại Trung tâm Máy gia tốc 30MeV để chia liều dược chất phóng xạ.

Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp thực nghiệm bao gồm việc thiết kế hệ thống đo, đo và xử lý số liệu thu được theo tiêu chuẩn ISO9238[ 2].

Phương pháp đo: Phương pháp đo sai số của khối lập phương gắn ở đầu tác động cuối của robot so với khối âm bản đặt cố định trong không gian làm việc của robot (Hình 2)[3]

Hình 2. Phương án sử dụng 6 cảm biến 3-2-1

Hệ thống đo và phần mềm thu thập dữ liệu

Để thực hiện đo độ chính xác lặp của robot, tác giả đã thiết kế một một hệ thống đo gồm: Giá âm bản bố trí các cảm biến điện từ không tiếp xúc LD701-2/5. Card ADC-12bits để chuyển tín hiệu đo được từ các cảm biến về máy tính. Phần mềm điều khiển đo và thu thập dữ liệu (Hình 3 và 4).

III. Kết quả và bàn luận

Thực hiện đo độ chính xác lặp cho robot ở các điều kiện tải trọng là 0g, 500g và 1000g với tốc độ lần lượt là 5%, 20%, 40%, 60%, 80% với số lần đo tại mỗi điểm làm việc là N=20. Hình 6 trình bày kết quả đo được về độ chính xác lặp khi thay đổi tải trọng và tốc độ của robot.

Hình 6. Ảnh hưởng của tốc độ và tải trọng tới độ chính xác lặp của robot TX40

Các số liệu thực nghiệm thu được chỉ ra rằng: Khi tăng tốc độ từ 5% đến 80% thì giá trị RP_ltăng. Điều đó có nghĩa là độ chính xác lặp của robot giảm. Nói một cách khác là có sự nghịch biến gữa tốc độ và độ chính xác lắp.

Khi robot không mang tải (Tải trọng 0g) cho dù tốc độ tăng lên đến 80% thì giá trị RP_lvần không tăng đang kể và ở giá trị thấp nhất so với trường hợp robot có mang tải (Tải trọng 500g và 1000g). Vậy có thể khẳng định rằng robot mang tải trọng càng lớn, tốc độ càng lớn thì độ chính xác lặp càng giảm. Tuy nhiên tốc độ và tải trọng ảnh hưởng tới độ chính xác lặp ở mức độ khác nhau. Cụ thể là : Tốc độ ít hảnh hưởng tới độ chính xác lặp khi robot không mang tải, khi mang tải và tốc độ trong khoảng 70-80% thì độ chính xác lặp giảm đáng kể.

Kết quả thực nghiệm cũng chỉ ra rằng: Độ chính xác lặp tốt nhất tương ứng với giá trị RP_l = 0.0117mm khi robot không mang tải và tốc độ 20% và kém nhất ứng với RP_l = 0.0205mm khi robot mang tải 500g, tốc độ 80%. Trong dải tốc độ từ 20% đến 60%, độ chính xác lặp ổn định và hầu như không bị ảnh hưởng của tải trong. Vì vậy để đảm bảo độ chính xác lặp cao nhất nên đặt robot làm việc ở tốc độ từ 20-60%.

IV. Kết luận

Tốc độ và tải trọng trong quá trình làm việc có ảnh hưởng đáng kể tới độ chính xác lặp của robot Staubli-TX40 6 bậc tự do, đặc biệt khi robot mang tải và chạy với tốc độ cao. Khi tăng tải trọng và tăng tốc độ cao khoảng 80% thì độ chính xác lặp của robot giảm. Trong dải tốc độ từ 20% đến 60%, độ chính xác lặp ổn định và hầu như không bị ảnh hưởng của tải trong.

Hệ thống đo được sử dụng trong nghiên cứu này có thể sử dụng để đo độ chính xác lặp của nhiều loại robot khác nhau. Kết quả của nghiên cứu này cho phép tối ưu vận hành robot chia liều dược chất phóng xạ tại Trung tâm Máy gia tốc 30MeV.

Tài liệu tham khảo:

[1] Brethe. F and all: "Modelling of repeatability phenomena using the stochastic ellipsoid approach, Robotica, Volum 24 Issue 4, July 2006.

[2] ISO 9283, Manipulating industrial robots—performance criteria and related test methods, International Standards Organization, 1998.