Bộ dạy robot (teach pendant), theo lời của ISO 10218-1, là một thiết bị cầm tay nối với hệ thống điều khiển, dùng để lập trình hoặc di chuyển rô bốt. Nó cũng là một trong những giao diện người-máy quan trọng nhất về an toàn trong nhà máy: người vận hành mang nó bước vào không gian được bảo vệ để chạy jog, dạy và kiểm tra từng điểm ở cự ly gần, còn thiết bị cho phép và nút dừng khẩn cấp của bộ dạy là tuyến phòng thủ cuối cùng giữa cánh tay đang chuyển động và con người. Khi bộ dạy chuyển từ cáp buộc cố định sang thiết bị di động không dây kiểu máy tính bảng, pin của nó không còn là tiện ích mà trở thành một mắt xích của chuỗi an toàn chức năng. Bài đầu tiên về nguồn pin nickel-kim loại hydride cho bộ dạy robot không dây này giải thích nguyên lý hoạt động và đặc tính tải hình thành từ đó. Bài đi qua thiết bị cho phép ba vị trí chỉ cho phép chuyển động ở vị trí giữa, nút dừng khẩn cấp ra lệnh dừng có kiểm soát, công tắc chọn chế độ dạy ở tốc độ giảm, và liên kết không dây mà khi mất phải buộc về trạng thái an toàn. Sau đó nó mổ xẻ tải điện: đèn nền màn hình cảm ứng chiếm chủ đạo, bộ xử lý dựng mô hình rô bốt 3-D, bộ phát sóng không dây có pha nhận và phát, và — trên hết — mạch an toàn phải luôn được cấp điện và tất định ở mọi trạng thái sạc, bởi một bộ dạy chỉ việc tắt ngấm trong tay công nhân bên trong tế bào thì bản thân nó đã là mối nguy. Tài liệu rô bốt thực tế neo giữ hành vi an toàn, từ logic ba vị trí tường minh của bộ dạy rô bốt cộng tác đến các nút dừng khẩn cấp ngắt điện cơ cấu chấp hành như một sự kiện dừng loại 1.
Vận hành thử và dạy robot đòi hỏi con người bước vào tầm với của rô bốt, di chuyển nó qua các vị trí mong muốn, định nghĩa các điểm tham chiếu, chỉnh tốc độ và kiểm tra quỹ đạo từng bước. ISO 10218-1 định nghĩa bộ dạy là thiết bị cầm tay để lập trình và chạy jog; ISO 10218-2 đặt yêu cầu cho hệ rô bốt tích hợp, bao gồm quy trình dạy được bảo vệ, trong đó hoạt động tự động bị cấm, chọn chế độ dạy bằng khóa và chuyển động chỉ được phép khi đang giữ thiết bị cho phép.
Do đó bộ dạy mang một bộ điều khiển đặc trưng: màn hình lớn với giao diện jog và lập trình, công tắc chọn chế độ, nút dừng khẩn cấp dạng nấm nổi bật, cùng một hoặc nhiều công tắc cho phép ba vị trí (kiểu dead-man) được nắm chặt khi chạy jog. Trên bộ dạy không dây, tất cả những thứ này cộng với bộ phát sóng mang tín hiệu jog và an toàn phải chạy bằng pin tích hợp, đồng thời thể hiện tính tất định của một thiết bị an toàn có dây.
Thiết bị cho phép ba vị trí, được quy định cho thiết bị đóng cắt trong IEC 60947-5-8 và được ISO 10218 yêu cầu, có ba trạng thái cơ học ổn định với logic cố ý không trực giác: vị trí 1, nhả hoàn toàn, không cho phép chuyển động; vị trí 2, vị trí giữa đạt được bằng cách nắm nhẹ, cho phép chuyển động ở tốc độ dạy giảm; còn vị trí 3, bóp chặt theo phản xạ hoảng loạn, lại không cho phép chuyển động. Nhả ra hoặc nắm quá chặt đều dừng rô bốt. Nhà sản xuất nêu rõ thiết bị cho phép là một điều khiển vận hành, không phải nút dừng khẩn cấp, và freedrive hoặc jog chỉ hoạt động ở vị trí 2.
Logic này được thực hiện qua các tiếp điểm hoặc đầu vào an toàn hai kênh có phát hiện lỗi, và trên bộ dạy không dây, trạng thái các kênh đó phải được truyền với độ trễ thấp và tính toàn vẹn cao của một liên kết truyền thông an toàn. Về mặt nguồn, chuỗi đầu vào an toàn tiêu thụ một dòng liên tục nhỏ nhưng không thể thương lượng: nó phải sống, được chống dội (debounce) và truyền đúng ở mọi trạng thái pin, đó là lý do bộ dạy robot không thể thiết kế như điện thoại tiêu dùng chỉ việc tắt ngấm ở mức 0%.
Nút dừng khẩn cấp của bộ dạy tuân theo ISO 13850 và theo IEC 60204-1 đạt một loại dừng xác định; tài liệu rô bốt cộng tác mô tả việc nhấn E-stop của bộ dạy là dừng loại 1, trong đó các khớp được lệnh dừng và khi đạt trạng thái đứng yên được giám sát, nguồn được ngắt khỏi cơ cấu chấp hành và các ngõ ra công cụ. Ở chế độ dạy, tốc độ bị giới hạn ở mức giảm — ISO 10218 giới hạn jog ở tốc độ chậm, phổ biến triển khai không quá 250 mm/s — để giữ an toàn cho người vận hành ở cự ly gần.
Các chức năng này định hình yêu cầu pin theo một cách đặc thù: nhấn E-stop hoặc nhả thiết bị cho phép phải luôn thành công, và bộ dạy phải giữ đủ dự trữ để truyền lệnh dừng, nhận xác nhận và chỉ báo trạng thái kết quả. Do đó, kiến trúc pin dành một lượng dự trữ an toàn được đảm bảo dưới mức «người vận hành coi là hết pin» là bắt buộc, chứ không phải tùy chọn.
Chuyển sang không dây loại bỏ dây cáp nhưng thêm một dạng lỗi mà bộ dạy có dây không bao giờ có: mất liên kết vô tuyến. Thực hành an toàn máy theo IEC 60204-1 và các tiêu chuẩn an toàn rô bốt yêu cầu việc gián đoạn liên kết điều khiển không dây phải dẫn đến dừng an toàn, rô bốt dừng lại nếu không nhận được thông điệp cho phép hoặc lệnh hợp lệ, kịp thời trong một cửa sổ watchdog. Do đó bộ dạy và bộ điều khiển trao đổi các điện báo an toàn ở nhịp cố định, và bên nào tuyên bố mất liên kết cũng ra lệnh về trạng thái an toàn.
Bộ phát sóng đóng góp một tải đặc trưng — pha nhận liên tục với các đỉnh phát định kỳ mang giá trị jog và trạng thái kênh an toàn — và pin phải đỡ các đỉnh đó mà không bị sụt áp (brown-out) khiến bộ điều khiển hiểu nhầm là mất liên kết. Hình động đầu tiên vẽ dòng điện của bộ dạy trong một ca dạy, đối chiếu mức nền hiển thị và dựng hình, các loạt xung jog và điện báo an toàn; hình thứ hai xếp lớp các chức năng an toàn mà pin phải giữ hoạt động.
Năng lượng của một bộ dạy hiện đại bị chi phối bởi màn hình cảm ứng lớn, sáng và bộ xử lý đồ họa dựng hình rô bốt cùng không gian làm việc của nó; giảm độ sáng đèn nền và hết thời gian màn hình là các đòn bẩy năng lượng chính. Đằng sau là bộ xử lý ứng dụng, bộ phát sóng không dây, các phím có đèn nền và chuỗi đầu vào an toàn tiêu thụ thấp nhưng luôn bật. Khác với máy tính bảng, bộ dạy còn điều khiển phản hồi âm thanh và xúc giác, và phải thức dậy tức thì khi công tắc cho phép được nắm chặt.
Tải mang tính đột biến và tương tác — những khoảng lặng dài khi dùng menu xen kẽ các phiên jog với độ sáng màn hình cao và lưu lượng vô tuyến liên tục — nhưng nó bị giới hạn bởi một sàn cứng: dù dòng trung bình là bao nhiêu, các chức năng an toàn và watchdog liên kết phải tiếp tục hoạt động xuống tới một ngưỡng pin yếu xác định, dưới ngưỡng đó bộ dạy cảnh báo, yêu cầu kết thúc có kiểm soát việc dạy và cuối cùng cấm chuyển động thay vì chết giữa lúc jog.
Phân tích cho ra một đặc tả pin khá khác với thiết bị tiêu dùng: đủ năng lượng cho một ca dạy hoặc bảo trì thực tế với màn hình ở độ sáng làm việc; nội trở thấp để chịu các đỉnh của bộ phát sóng và bộ xử lý mà không nhiễu đường cấp; một dự trữ an toàn được đảm bảo, lập ngân sách riêng, giữ cho chuỗi cho phép, nút dừng khẩn cấp và điện báo liên kết sống đủ lâu để dừng rô bốt và trả quyền điều khiển sạch sẽ; chỉ báo trạng thái sạc chính xác, tất định; cùng khả năng chịu nhiệt công nghiệp và rơi rớt. Bài thứ hai biến điều này thành thiết kế pack cụ thể và thành thật so sánh nickel-kim loại hydride với các cell lithium-ion dùng trong máy tính bảng tiêu dùng; bài thứ ba lập bản đồ các bằng chứng ISO 10218, IEC 60204-1, an toàn chức năng, vô tuyến và pin mà một bộ dạy phải mang.
Thiết kế pin bộ dạy như một hệ thống con liên quan an toàn — thay vì một nguồn điện thông thường — là kỷ luật ngăn chặn sự cố nguy hiểm nhất mà một thiết bị dạy không dây có thể gặp phải: tối màn hình đột ngột trong tay người vận hành đang đứng trong tầm với của rô bốt.
Weijiang Power thiết kế và sản xuất cell nickel-kim loại hydride kín cùng các bộ pin công nghiệp được ghép nối cho thiết bị ở vùng sâu, không nối lưới và liên quan đến an toàn, đồng thời hỗ trợ đối tác OEM bằng hồ sơ hiệu suất IEC 61951-2, bằng chứng an toàn IEC 62133-2, đặc trưng hóa tải xung, thử nghiệm dải nhiệt rộng và đồng kiểm chứng bộ sạc/bộ pin. Hãy cho chúng tôi biết chu kỳ làm việc, dòng đỉnh, dải nhiệt độ, mục tiêu thời gian chạy và các tiêu chuẩn sản phẩm của bạn phải đáp ứng, kỹ sư của chúng tôi sẽ chỉ định tổ hợp cell-và-bộ pin bảo vệ thời gian chạy, độ tin cậy và tuổi thọ. Xem toàn bộ dòng sản phẩm tại trang sản phẩm.
