Giáo án Bài 12. Dây chuyền sản xuất tự động với sự tham gia của robot

HS nhận diện được vai trò của cảm biến, bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành qua một tình huống thực tế, từ đó xác định vấn đề cần học.

GV trình chiếu (hoặc đặt mô hình giấy) một trạm gắp: băng tải đưa phôi đến, cảm biến báo có phôi, robot gắp phôi chuyển sang trạm sau. GV đặt câu hỏi:

• Thiết bị nào giúp hệ thống biết có phôi trên băng tải?
• Thiết bị nào quyết định robot có được chạy hay không?
• Thiết bị nào làm cánh tay robot thực sự chuyển động?

HS nêu được: cảm biến thu nhận tín hiệu có phôi; bộ điều khiển kiểm tra điều kiện rồi ra lệnh; cơ cấu chấp hành (cánh tay robot, bộ truyền động) thực hiện chuyển động. HS xác định được nhiệm vụ bài học: phân biệt ba thành phần và xử lí đúng khi tín hiệu không phù hợp.

HS nêu được khái niệm và phân biệt được vai trò của cảm biến, bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành trong dây chuyền sản xuất tự động.

HS làm việc theo nhóm 4 với Phiếu học tập số 1. Nhiệm vụ:

• Đọc mục Khái niệm và Ghi nhớ trong SGK.
• Hoàn thành bảng: khái niệm, vai trò riêng, ví dụ trên trạm gắp.
• Trả lời: Vì sao không được coi ba vai trò là đồng nghĩa?
  GV đặt câu hỏi gợi mở: “Nếu cảm biến báo sai thì bộ điều khiển có biết không?”

Bảng kiến thức của nhóm:

• Cảm biến: Thiết bị thu nhận trạng thái để cung cấp tín hiệu cho điều khiển; ví dụ: cảm biến báo có phôi trên băng tải.
• Bộ điều khiển: Xử lí thông tin theo chương trình để ra lệnh phù hợp; ví dụ: kiểm điều kiện rồi cho phép robot chạy.
• Cơ cấu chấp hành: Bộ phận biến lệnh thành tác động vật lí; ví dụ: cánh tay robot gắp phôi.
  Kết luận: Bộ điều khiển chỉ biết điều kiện qua tín hiệu cảm biến, nên tín hiệu sai dẫn đến quyết định sai.

HS giải thích được quy trình xử lí tín hiệu trong mô hình trạm gắp và nhận biết vì sao không được nối tắt tín hiệu khi có mâu thuẫn.

HS làm việc theo nhóm với mô hình giấy hoặc sơ đồ trạng thái và Phiếu học tập số 2. Nhiệm vụ:

• Sắp xếp bốn bước: nhận tín hiệu phôi; kiểm điều kiện cho phép chuyển; mô tả lệnh gắp; xác nhận trạm sau tiếp nhận.
• Đọc tình huống: cảm biến báo chưa có phôi nhưng người vận hành nhìn thấy vật trên băng tải. Trả lời: Có nên nối tắt tín hiệu để robot chạy không? Vì sao?
• Nêu việc hệ thống cần làm khi tín hiệu không phù hợp.
  GV đặt câu hỏi: “Nhìn thấy vật trên băng tải có chứng minh đã đủ điều kiện gắp không?”

Sơ đồ trạng thái đúng: nhận tín hiệu phôi → kiểm điều kiện cho phép chuyển → mô tả lệnh gắp trong mô hình → xác nhận trạm sau trước chu kì tiếp.
Kết luận cho tình huống: Không nối tắt tín hiệu. Mâu thuẫn có thể do vị trí cảm biến, loại phôi hoặc lỗi cảm biến; nhìn thấy không chứng minh mọi điều kiện đủ. Hệ thống dừng theo quy trình, chuyển người được phân công kiểm tra và lưu sự kiện. Không vào vùng robot, không vượt hàng rào và không sửa điện khi chưa cô lập năng lượng bởi người chuyên môn.

HS vận dụng khái niệm để chọn đáp án đúng, nhận biết câu sai và tính được số chu kì trong một phút.

GV tổ chức trò chơi “Thẻ đáp án” theo nhóm 4. GV đọc lần lượt các câu hỏi sau; nhóm giơ thẻ hoặc viết đáp án lên bảng con. Đề và đáp án:

1. Mô tả nào giải thích chính xác «Cảm biến»? A. Xử lí thông tin theo chương trình để ra lệnh phù hợp; B. Thiết bị thu nhận trạng thái để cung cấp tín hiệu cho điều khiển; C. Bộ phận biến lệnh thành tác động vật lí.
2. Ghép khái niệm với vai trò: Cảm biến, Bộ điều khiển, Cơ cấu chấp hành.
3. Robot có cảm biến nên con người có thể tự do đi vào vùng chuyển động. Đúng hay sai?
4. Chu kì mô hình gồm nhận phôi 4 giây, chuyển 6 giây, kiểm 2 giây; không chồng lấp. Trong 1 phút có bao nhiêu chu kì?
5. Chọn đúng hai kết luận có căn cứ: A. Cảm biến không thay toàn bộ bảo vệ; cần tuân thủ vùng cách li và quy trình an toàn. B. Robot có cảm biến nên con người có thể tự do đi vào vùng chuyển động. C. Bộ điều khiển xử lí thông tin theo chương trình để ra lệnh phù hợp.

Đáp án:

1. B (Cảm biến: Thiết bị thu nhận trạng thái để cung cấp tín hiệu cho điều khiển).
2. Cảm biến – thiết bị thu nhận trạng thái để cung cấp tín hiệu cho điều khiển; Bộ điều khiển – xử lí thông tin theo chương trình để ra lệnh phù hợp; Cơ cấu chấp hành – bộ phận biến lệnh thành tác động vật lí.
3. Sai. Cảm biến không thay toàn bộ bảo vệ; cần tuân thủ vùng cách li và quy trình an toàn.
4. Tổng 12 giây; $60/12 = 5$ chu kì mỗi phút.
5. A và C. Ý B sai vì suy luận vượt quá điều kiện an toàn.

HS lập được hồ sơ sự kiện cụ thể, nêu kết luận có căn cứ và giới hạn an toàn cho một tình huống tự động hóa thực tế.

Cá nhân hoàn thành phần 2 của Phiếu học tập số 2 (hồ sơ giả định, không thao tác vật lí). Hồ sơ gồm: mô tả sự kiện, kết luận có nên nối tắt tín hiệu không, bằng chứng và giới hạn an toàn, người cần thông báo và thời điểm ghi nhận. GV đặt câu hỏi: “Nếu cùng tình huống xảy ra ở dây chuyền khác, hồ sơ của em có thay đổi không?”

Hồ sơ sự kiện gồm các nội dung:

• Mô tả: cảm biến báo chưa có phôi, người vận hành thấy vật trên băng tải.
• Kết luận: Không nối tắt tín hiệu.
• Bằng chứng: mâu thuẫn có thể do vị trí, loại phôi hoặc lỗi cảm biến; nhìn thấy không chứng minh mọi điều kiện đủ.
• Giới hạn an toàn: dừng theo quy trình; không vào vùng robot; không vượt hàng rào; không sửa điện khi chưa cô lập năng lượng bởi người chuyên môn.
• Hành động: chuyển người được phân công kiểm tra và lưu sự kiện.
  Giáo viên chấm theo gợi ý tối đa 1 điểm, mỗi tiêu chí nội dung 0,25 điểm: đủ nội dung 0,25; đúng nhưng thiếu căn cứ hoặc chi tiết 0,125; sai hoặc thiếu 0.