TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI
KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TÀU BIỂN
TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN
THỰC HÀNH - THÍ NGHIỆM
TÊN HỌC PHẦN : ĐIỀU KHIỂN ROBOT
MÃ HỌC PHẦN : 13316
HỆ ĐÀO TẠO : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
Hải Phòng, ngày…/…/20 Hải Phòng, ngày…/…/20 Hải Phòng, ngày…/…/20
TRƯỞNG KHOA TRƯỜNG BỘ MÔN NGƯỜI BIÊN SOẠN
HẢI PHÒNG,… / 2009
Phần I: Giới thiệu chung về thực hành - thí nghiệm của môn học:
- Mục tiêu chung của phần thực hành – thí nghiệm môn học:
• Giúp sinh viên hiểu và nắm rõ hơn quá trình tính toán động học cho robot
• Trên cơ sở lý thuyết đã được học, sinh viên liên hệ được với việc tính toán động học
Robot trên thực tế mà cụ thể ở đây là Robot trên phòng TN Scobot-ER9
• Giúp sinh viên thực hành được các thao tác điều khiển Robot Scobot ER9 thông qua
dụng cụ Teach Pendant và phần mềm điều khiển Robot Scobase - Phần mềm cung cấp
công cụ cần thiết cho người sử dụng trong quá trình vận hành và lập trình cho Robot
• Giúp sinh viên hiểu sâu hơn phần lý thuyết điều khiển Robot đã học ở trên lớp
- Giới thiệu chung về thiết bị phòng thực hành – thí nghiệm:
• Scorbot ER9: là loại robot dạng cánh tay người, bộ phận thân cơ khí của robot được nối
bằng các khớp thẳng đứng, có 5 khớp quay. Với bàn kẹp được gắn vào thì robot có 6 bậc
tự do. Mỗi khớp của robot được điều khiển bởi một động cơ điện một chiều nam châm
vĩnh cửu qua hộp truyền động bánh răng và dây cu roa
• Máy tính
• Bộ điều khiển Controller B: Là thiết bị trung gian kết nối giữa máy tính và robot để thực
hiện việc điều khiển robot. Việc truyền thông giữa máy tính và bộ điều khiển thông qua
cổng COM hoặc RS 232 cho phép chương trình được viết trên PC để điều khiển
ROBOT.
• Thiết bị Teach Pendant cho phép thực hiện điều khiển robot độc lập với máy tính .
- Bảng tiến độ và thời lượng triển khai các bài thực hành thí nghiệm

Bản báo cáo thí nghiệm
- Công tác chuẩn bị của sinh viên:
• SV phải ôn lại thật kỹ cơ sở toán học trong tính toán động học robot
• Sinh viên phải nắm rõ được quá trình tính toán động học thuận và động học ngược cho
Robot để đưa ra được các toạ độ mà Robot sẽ làm việc theo.
• Tìm hiểu về ngôn ngữ lập trình SCOBASE (phần mềm chuyên dụng) cho Robot.
- Cán bộ phụ trách, hướng dẫn thực hành thí nghiệm môn học:
+ KS. Phạm Thị Hồng Anh
+ThS. Nguyễn Đình Thật
- Tài liệu tham khảo
• Tài liệu về Robot Scorbot ER9 trong phòng thí nghiệm
• Điều khiển Robot. TS. Nguyễn Mạnh Tiến. Nhà xuất bản KHKT
• Robot công nghiệp. PGS.TS Nguyễn Thiện Phúc
• Giáo trình Robot công nghiệp. PGS.TS Phạm Thượng Cát

Phần II: Nội dung chi tiết các bài THTN:
Bài 1:
GIỚI THIỆU VỀ ROBOT SCORBOT-ER9 TRONG PHÒNG TN
1. Mục tiêu:
Giúp SV nắm được tổng quan về cấu trúc robot trong công nghiệp, phương pháp điều
khiển Robot, tìm hiểu về các thiết bị ngoại vi có liên quan đến Robot.
2. Công tác chuẩn bị của sinh viên:
Đọc trước tài liệu về Robot Scorbot ER9 trong phòng thí nghiệm và bộ điều khiển
Controller B
Ôn lại cơ sở toán học cho điều khiển Robot
3. Trang thiết bị cần thiết:
- Scorbot ER9
- Máy tính
- Bộ điều khiển Controller B
- Thiết bị Teach Pendant

c. Hệ thống truyền động của ScorBot – ER9
Chuyển động của Scorbot được thực hiện nhờ 3 phần tử chính ( Hình 2).
- Động cơ điện một chiều
- Hộp truyền động
- Dây curoa và puly
Hình 3: Hệ thống truyền động của Scorbot – ER9
Hình trên là hệ thống truyền động của Scorbot cho các hệ trục từ 1 – 4. Riêng hệ trục 5
hệ truyền động không bao gồm dây cu roa và puly mà chỉ có hộp truyền động được sử
dụng( Hộp số ).
* Động cơ : Cánh tay robot được truyền động bởi động cơ điện 1 chiều. Các bộ tác động biến
đổi tín hiệu từ bộ điều khiển ( Điện năng ) thành sự quay của trục động cơ ( Cơ năng ).
Hình 4: Cấu Trúc Robot SCORBOT – ER9
Scorbot – ER9 sử dụng các động cơ một chiều nam châm vĩnh cửu để chuyển động các
trục. Các chuyển động của robot được thực hiện thông qua động cơ như hình dưới .
Động cơ cho hệ trục 1,2 và 3
Động cơ cho hệ trục 4và 5
Các động cơ này có thể chuyển động với tốc độ quay rất lớn để chuyển động các tải có
momen lớn và ( với encođer đã gắn ) để thực hiện các vòng quay lớn. Nguyên lý hoạt động của
động cơ điện nói chung và động cơ điện một chiều nói riêng dựa trên cơ sở dòng điện chạy qua
chất dẫn điện được đặt trong từ trường. Vị trí này tạo ra một lực tác động vào chất dẫn điện
Cấu trúc cơ bản của các động cơ gồm các thành phần chính mô tả trên hình sau:
Hình 6: Cấu trúc của các động cơ Scorbot
- Stato : Là phần tử tĩnh tạo ra từ trường, nó có thể là một nam châm vĩnh cửu hoặc một
nam châm điện gồm một cuộn dây quấn quanh lõi thép mỏng .
- Roto : Là phần tử quay trong từ trường. Tải bên ngoài được nối với trục của roto. Roto
nói chung bao gồm hệ thống lõi thép đã được đục lỗ và các dây dẫn được quấn vài lần quanh
tấm bản cực qua các lỗ. Hai đầu cuối của dây dẫn được nối tới hai nửa của bộ chuyển mạch nó
được cấp nguồn thông qua 2 chổi than .
- Chổi than: Nó nối các bộ chuyển mạch quay tròn và được cấp bởi dòng điện từ bên
ngoài .

o
. Khi chiều quay của đĩa ngược với chiều quay kim
đồng hồ, kênh A sẽ sớm pha hơn kênh B, và ngược lại khi chiều quay của đĩa theo chiều kim
đồng hồ thì kênh B sẽ sớm pha hơn kênh A.
Hình 9 :Tín hiệu điều chế đưa vào điều khiển

*Ngắt cuối và công tắc giới hạn
SCORBOT – ER9 sử dụng các công tắc giới
hạn, để giới hạn các khớp chuyển động ra ngoài chức
năng giới hạn của chúng. Khi có một lỗi điều khiển
sẽ dừng hệ trục ở cuối hành trình làm việc, công tắc giới hạn sẽ tác động để tạm dừng các hành
trình đó. Công tắc tới hạn là một bộ phận trên cánh tay robot độc lập với bộ điều khiển .
Mỗi trục từ trục 1 đến trục 4 có 2 công tắc tới hạn. Vị trí của nó ở cuối phạm vi làm việc
của các hệ trục. Trục 5 không có các công tắc tới hạn, nó có thể quay liên tục. Khi bàn kẹp
được gắn vào trục 5 chuyển động của nó chỉ được điều khiển và giới hạn bởi phần mềm .
Công tắc tới hạn được gắn trên các đĩa, các đĩa này được gắn với khung của robot. Đĩa
cho trục 3 được chỉ như hình sau :
Hình 10: Vị trí công tắc tới hạn
Trục ra của hộp truyền động liên kết với đĩa được gắn với công tắc nhỏ. Ở vị trí chuyển
động các khớp, mấu cam trên đầu ra của các trục chuyển động di chuyển đến một điểm, ở điểm
đó nó sinh ra một lực trên nút kích thích của công tắc tới hạn vào vị trí mà nó làm hoạt động
công tắc .
* Công tắc cơ sở
Scorbot – ER9 sử dụng công tắc quang cơ sở trên mỗi hệ trục để nhận dạng vị trí gốc,
hoặc các vị trí cố định khác. Công tắc cơ sở được đặt trên đĩa giống như công tắc tới hạn và
một cái cờ được gắn trên đầu ra của trục truyền động. Trong suốt quá trình đưa về vị trí gốc,
các biến khớp của robot được chuyển động ở mỗi một thời điểm. Mỗi một trục được di chuyển
cho đến khi cờ cắt tia sáng. Khi đó bộ thu sáng trên mỗi hệ trục gửi tín hiệu tới bộ điều khiển.
Lần đầu tiên vị trí mà công tắc cơ sở phát hiện, động cơ tiếp tục quay cho đến khi encoder sinh
ra xung kim. Tại thời điểm đó chính là vị trí gốc của hệ trục. .

-Đèn nguồn: Đèn LED màu vàng sáng lên khi công tắc nguồn bật. Nó chỉ ra rằng nguồn
đã bật .
- Công tắc cấp nguồn cho động cơ truyền động: Công tắc này cho phép đóng hoặc cắt
nguồn cấp điện áp một chiều tới tất cả các động cơ đã nối. Đèn LED màu xanh gắn vào công
tắc sáng lên khi công tắc bật. CPU giữ các trạng thái on/off của công tắc trên bộ điều khiển và
gây ra thông báo “ Công tắc nguồn động cơ bị tắt ” xuất hiện khi công tắc không bị ấn .
Công tắc nguồn động cơ chỉ trong trạng thái nghỉ trong các trường hợp sau :
+ Không cấp nguồn cho động cơ vì không cấp nguồn cho bộ điều khiển
+ Ngăn cản sự chuyển động của các hệ trục
Khi công tắc động cơ được tác động, bất kì hệ trục chuyển động nào sẽ được dừng mềm.
Đầu tiên công tắc các động cơ sẽ ở trạng thái off, các động cơ của robot và tất cả các hệ trục
được nối không cho phép hoạt động. Nếu công tắc ở vị trí ON các hệ thống bao gồm như
encorder, các card vào/ra liên tục chức năng, chương trình cũng sẽ tiếp tục thực hiện, mặc dù
các lỗi được thông báo trên màn hình .
- Nút dừng sự cố và đèn báo ( Emergecy ): Khi nút dừng sự cố được ấn thì xảy ra các
trường hợp:
+ Nguồn động cơ bị ngắt, tất cả các chuyển động của các động cơ dừng lại, đèn
Led màu xanh trên động cơ tắt .
+Trạng thái điều khiển tắt Control off đuợc kích hoạt .
+ Đèn Led sự cố màu đỏ sáng lên, một thông báo dừng khẩn cấp xuất hiện trên
màn hình, tất cả các chương trình đang chạy bị huỷ bỏ.Các đầu vào đầu ra bị treo ở trạng thái
hiện tại. Nguồn cung cấp cho người sử dụng vẫn được duy trì bình thường
+ Chế độ HOME và CON không thể hoạt động
Để giải phóng nút dừng sự cố bằng cách quay nó theo chiều kim đồng hồ theo chiều mũi
tên đã chỉ ra trên đó. Khi nút dừng sự cố được giải phóng thì xảy ra các khả năng như sau :
+ Thông báo thoát khỏi dừng sự cố được xuất hiện trên máy tính .
+ Đèn Led dừng sự cố màu đỏ tắt .
+ Đèn Led cấp nguồn cho động cơ (màu xanh) sáng .
+ Nếu tồn tại thì chương trình sử dụng bắt đầu chạy.
+ Hoạt động CON

14.Cổng đa chức năng RS 232
* Cấu trúc bên trong của bộ điều khiển
Đây là những thông tin về phần cứng của hệ thống. Nó tích hợp đầy đủ các phần tử tạo
nên bộ điều khiển bao gồm .
- CPU: Loại motorola 68020. Đây là bộ xử lý trung tâm chứa tất cả các mạch điện cho
phép điều khiển, định thời , lưu trữ và truyền tải dữ liệu địa chỉ, thuật toán thực hiện .
- EPROM : 512 KB, có thể mở rộng tới 2MB .
- RAM: 512 KB, có thể mở rộng tới 2 mB trong đó có 150 KB dành riêng cho hệ thống
còn 350 KB thay đổi đối với người sử dụng .
- PIN: Có một pin 3(V) sử dụng cho việc phục hồi bộ nhớ, có tuổi thọ 2 năm
- INPUT: Bộ điều khiển robot Scorbot có 16 đầu vào được chia thành 2 khối cách ly
quang
Hình 14: Đầu vào bộ điều khiển
Mỗi khối được đặt ở chế độ luôn nổi và có thể được tham chiếu tới các thiết bị ngoại vi
khác nhau hoặc tới trạng thái tiếp đất của bộ điều khiển. Các mạch đầu vào bộ điều khiển sử
dụng cách li quang để đảm bảo cách ly về điện giữa bộ điều khiển và các thiết bị điện tử khác
trong hệ thống .
- OUTPUT : Gồm 16 đầu ra , được chia thành 2 khối cách li quang .
Hình15: Đầu ra của bộ điều khiển
- Truyền thông: Hai kênh tích hợp chuẩn truyền thông RS 232 có thể được mở rộng tới
10 kênh .
- Đa nhiệm: Thực hiện đồng thời tối đa 40 nhiệm vụ của người sử dụng
5. Kết luận, các yêu cầu cần đạt được đối với sinh viên sau khi thực hành:
- Nắm được cấu trúc tổng quan của con Robot Scobot ER9 trong phòng thí nghiệm
- Các phương pháp điều khiển Robot
- Phần mềm Scobase-pro ngôn ngữ lập trình cho Robot Scobot ER9
Bài 2:
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CHO ROBOT SCOBOT-ER9
1. Mục tiêu:
- Giúp sinh viên hiểu và nắm rõ hơn quá trình tính toán động học cho robot






==
1000
zzzz
yyyy
xxxx
H
R
paon
paon
paon
]p,a,o,n[T
4.2. Tính toán động học thuận cho Scorbot – ER9

- Áp dụng quy tắc Denavit – HarterBerg đặt khung toạ độ như sau :
X
0
Y
0
Z
0
đặt tại trục quay của khớp thứ 1
X
1
Y
1

6
Chọn các trục toạ độ cho các khớp ta có khung toạ độ Robot Scorbot –ER9 như sau:
- Lập bảng quan hệ DH
- Tính Các định thức A
1
A
2
A
5
.
Ma trận tổng quát :












αα
θαθ−αθθ
θθααθ−θ
1000
0
nnn
nnnnnnn

1000
zzzz
yyyy
xxxx
paon
paon
paon
5. Kết luận, các yêu cầu cần đạt được đối với sinh viên sau khi thực hành:
- Nắm được phương pháp tính toán động học trong điều khiển Robot
- Phương pháp đưa tọa độ để xác định vị trí của tay nắm Robot
Bài 3:
SCOBOT – ER9 LÀM VIỆC TRONG KỸ THUẬT HÀN
1. Mục tiêu:
- Giúp sinh viên thực hành được các thao tác điều khiển Robot Scobot ER9 thông qua
dụng cụ Teach Pendant và phần mềm điều khiển Robot Scobase - Phần mềm cung cấp công cụ
cần thiết cho người sử dụng trong quá trình vận hành và lập trình cho Robot.
- Giúp sinh viên hiểu sâu hơn phần lý thuyết điều khiển Robot đã học ở trên lớp
2. Công tác chuẩn bị của sinh viên:
- Sinh viên phải nắm rõ được quá trình tính toán động học thuận và động học ngược
cho Robot để đưa ra được các toạ độ mà Robot sẽ làm việc theo.
- Hiểu và lập trình được với ngôn ngữ SCOBASE (phần mềm chuyên dụng) cho
Robot.
3.Trang thiết bị cần thiết:
- Scorbot ER9
- Máy tính
- Bộ điều khiển Controller B
- Thiết bị Teach Pendant
4.Các nội dung, quy trình:
Hàn chữ theo yêu cầu
Vì không có súng hàn nên quá trình hàn một mối hàn được đặc trưng bởi việc đóng bàn

- Nắm được các trình tự thao tác điều khiển Robot Scobot ER9
- Lập trình cho Robot Scobot ER9 đi theo một quỹ đạo cho trước