Đồ án - Nhập môn Kỹ thuật điện - HUST

TRƯỜNG ĐH BACH KHOA HA NÔI

VIÊN ĐIÊN ----------

BAO CAO NHÂN THƯC

Đề tài: “Robot”

Hoc phân: Nhâp môn ky thuât điên (EE1010)

Ma lơp hoc: 74920

Giang viên hương dân: TS. Dương Minh Đưc

Ho va tên: Nguyên Tiên Khang – 20132044

Nguyên Văn Manh – 20132506

Nguyên Đưc Manh – 20132531

Pham Xuân Ngoc – 20132800

Ha Nôi, 2014

Viên Điên – Đai hoc Bach Khoa Ha Nôi GV Hương dân: TS. Dương Minh Đưc

Bao cao nhân thưc, đê tai “Robot” Trang 2

MUC LUC

MUC LUC .................................................................................................................... 2

LỜI NOI ĐÂU ............................................................................................................. 4

CHƯƠNG 1. TÔNG QUAN VÊ ROBOT ................................................................. 5

1.1. Sơ lươc qua trinh phat triên ............................................................................ 5

1.2. Nhưng ưng dung điên hinh cua robot ............................................................. 7

1.3. Phân loai robot ................................................................................................ 10

1.3.1. Phân loai theo dang hinh hoc cua không gian hoat đông .......................... 10

1.3.2. Phân loai theo thiêt kê ................................................................................ 11

1.3.3. Phân loai theo bô điêu khiên ...................................................................... 11

1.3.4. Phân loai theo nguôn dân đông .................................................................. 12

1.3.5. Phân loai theo ưng dung cua robot ............................................................ 12

1.4. Xu hương phat triên cua robot ...................................................................... 13

1.4.1. Robot điêu dương trơ giup con ngươi ........................................................ 14

1.4.2. Robot canh tay kep (competitive control robot) ........................................ 14

1.4.3. Robot đeo đươc .......................................................................................... 15

1.4.4. Robot găp va chuyên đông tôc đô cao cơ câu song song .......................... 15

1.4.5. Robot co kha năng hoc hoi tương tư như nao ngươi ................................. 16

1.4.6. Robot cưu hô .............................................................................................. 16

CHƯƠNG 2. CÂU TAO CUA ROBOT .................................................................. 17

2.1. Tay may (manipulator) .................................................................................. 17

2.1.1. Chê đô huân luyên (teaching mode) .......................................................... 18

2.1.2. Chê đô tư đông (auto mode) ...................................................................... 18

2.2. Bô điêu khiên robot ......................................................................................... 18

2.2.1. Điêu khiên lưc ............................................................................................ 19

2.2.2. Bô xư ly trung tâm ..................................................................................... 19

2.2.3. Bô nhơ ........................................................................................................ 20

2.2.4. Bô xuât/nhâp .............................................................................................. 20

2.3. Nguôn dân đông .............................................................................................. 20

2.3.1. Nguôn dân dâu ep ...................................................................................... 20

2.3.2. Nguôn dân truyên đông khi nen ................................................................. 20

2.3.3. Nguôn dân truyên đông điên cơ ................................................................. 21

2.3.4. Nguôn dân truyên đông hôn hơp ................................................................ 21



CHƯƠNG 3. CAC BAI TOAN VÊ ROBOT .......................................................... 22

3.1. Bai toan đông hoc ............................................................................................ 22

3.1.1 Đông hoc thuân .............................................................................................. 22

3.1.2 Đông hoc ngươc ............................................................................................ 22

3.2. Bai toan tinh hoc ............................................................................................. 23

3.3. Bai toan đông lưc hoc ..................................................................................... 23

3.4. Bai toan điêu khiên ......................................................................................... 23

3.1.1. Điêu khiên thich nghi ................................................................................. 23

3.1.2. Điêu khiên tôi ưu ........................................................................................ 23

3.1.3. Điêu khiên thông minh ............................................................................... 23

3.5. Bai toan do đương tranh vât can ................................................................... 24

KÊT LUÂN ................................................................................................................ 25

TAI LIÊU THAM KHAO ........................................................................................ 26

HINH VE

Hình 1.1 - Robot 4 chân cua hang R.S Mosher va hang General Electric .................. 5 Hình 1.2 - Xe tư hanh tham hiêm mặt trăng Lunokohod 1 ......................................... 6 Hình 1.3 - Robot Shakey - robot đâu tiên nhân dang đôi tương bằng camera............ 6 Hình 1.4 - Robot Unmation ......................................................................................... 7 Hình 1.5 - Robot han ARC .......................................................................................... 7 Hình 1.6 - Robot găp hang - đong goi bia ................................................................... 8 Hình 1.7 - Robot sơn ô tô tư đông ............................................................................... 8 Hình 1.8 - Robot han điêm trong san xuât xe hơi ....................................................... 9 Hình 1.9 - Robot xêp chông san phâm ........................................................................ 9 Hinh 1.10 - Robot ra pha bom min warrior 710 .......................................................... 10 Hình 1.11 - Robot tư hanh tham hiêm sao hoa va mặt trăng ...................................... 10 Hinh 2.1 - Cac thanh phân chinh cua môt robot công nghiêp ................................... 17 Hinh 2.2 – Bô điêu khiên robot theo câu truc PC – based .......................................... 18



LỜI NOI ĐÂU

Năm 1961, Robot kỹ thuât sô va đươc lâp trình đâu tiên ra đơi, có tên goi

Unimate, từ đo đên nay,ngành robot hoc không ngừng phát triên và chê tao robot trở

thành 1 ngành công nghiêp đươc chú trong phát triên ở nhiêu quôc gia, vơi sư đi đâu

cua các cương quôc như Mỹ, Nhât Ban….Ngày nay, robot có mặt trong hâu hêt các

lĩnh vưc cua đơi sông cua con ngươi: san xuât, y tê, quân sư, hàng không vũ tru,...Các

robot thương mai và robot công nghiêp đươc sư dung phổ biên đê thưc hiên các công

viêc vơi giá rẻ hơn, chính xác va đang tin cây hơn con ngươi. Chúng cũng đươc sư

dung trong các công viêc ma đô ô nhiễm cao, nguy hiêm, hoặc đơn điêu. Robot đươc

sư dung rông rãi trong san xuât, lăp ráp, đong gói và mở gói, vân chuyên, và thăm dò

không gian cũng như lòng đât, phâu thuât, chê tao vũ khí, nghiên cưu trong phòng thí

nghiêm, dây chuyên san xuât hàng loat…..Ngoài ra, còn có các robot phuc vu các nhu

câu khác cua con ngươi như: giai trí, giúp viêc, hô trơ ngươi khuyêt tât….Hiên nay

các loai robot đang không ngừng đươc hoàn thiên và chê tao mơi nhằm hương tơi

muc tiêu robot có kha năng tư duy như con ngươi, chính vì vây mà pham vi ưng dung

cua robot không ngừng mở rông trong moi lĩnh vưc, đặc biêt là thay thê con ngươi

trong san xuât, tăng năng suât lao đông.

Trươc những yêu câu đòi hoi bưc thiêt cua viêc ưng dung robot vào thưc tiễn

cuôc sông, nhóm chúng em đa thưc hiên tìm hiêu tổng quan vê lịch sư phát triên, câu

tao,các bài toán và ưng dung cua robot. Từ đo, chúng em đa có cái nhìn tổng quát

nhât vê ngành robot hoc,cũng như có thêm những kiên thưc mơi vê ngành kỹ thuât

Điêu khiên - Tư đông hóa.

Chúng em xin chân thành cam ơn sư hương dân tân tình cua TS Dương Minh

Đưc trong suôt thơi gian thưc hiên báo cáo này. Vơi sư giúp đơ tân tình đo két hơp

cùng sư nô lưc cô găng cua ca nhóm, chúng em đa hoàn thành báo cáo này. Tuy

nhiên, do han chê vê chuyên môn, kiên thưc chưa sâu nên ban báo cáo có thê sẽ

không tránh khoi những thiêu sót. Chúng em xin chân thành tiêp thu những ý kiên chỉ

bao đong góp cua thây đê bài báo cáo sẽ hoàn thiên tôt hơn.

Xin chân thành cam ơn!

Nhóm sinh viên thưc hiên báo cáo



CHƯƠNG 1. TÔNG QUAN VÊ ROBOT

1.1. Sơ lươc qua trinh phat triên

Thuât ngữ robot đươc sinh ra từ trên sân khâu, không phai trong phân xưởng

san xuât. Những robot xuât hiên lân đâu tiên trên ở trên NewYork vao ngay

09/10/1922 trong vở “Rossum’s Universal Robot” cua nha soan kịch ngươi Tiêp

Karen Kapek viêt năm 1921, còn từ robot la cach goi tăt cua từ robota - theo tiêng

Tiêp co nghĩa la công viêc lao dịch.

Những robot thưc sư có ích đươc nghiên cưu đê đưa vào những ưng dung trong

công nghiêp thưc sư lai là những tay máy. Vao năm 1948, nha nghiên cưu Goertz đa

nghiên cưu chê tao loai tay may đôi điêu khiên từ xa đâu tiên, va cùng năm đo hang

General Mills chê tao tay may gân tương tư sư dung cơ câu tac đông la những đông

cơ điên kêt hơp vơi cac cư hanh trinh. Đên năm 1954, Goertz tiêp tuc chê tao môt

dang tay may đôi sư dung đông cơ servo va co thê nhân biêt lưc tac đông lên khâu

cuôi. Sư dung những thanh qua đo, vao năm 1956 hang General Mills cho ra đơi tay

may hoat đông trong công viêc khao sat đay biên.

Năm 1968 R.S. Mosher, thuôc hãng General Electric, đa chê tao môt thiêt bị

biêt đi có bôn chân, có chiêu dài hơn 3m, nặng 1.400kg, sư dung đông cơ đôt trong

có công suât găn 100 mã lưc (hình 1.1)

Hình 1.1. Robot 4 chân cua hãng R.S Mosher va hãng General Electric

Cũng trong lĩnh vưc nay, môt thanh tưu khoa hoc công nghê đang kê đa đat

đươc vao năm 197G la xe tư hanh tham hiêm bê mặt cua mặt trăng Lunokohod 1

đươc điêu khiên từ trai đât (hinh 1.2).



Hình 1.2. Xe tư hanh tham hiêm mặt trăng Lunokohod 1

Viên nghiên cưu thuôc Trương Đai hoc Stanford vao năm 1969 đa thiêt kê

robot Shakey di đông tinh vi hơn đê thưc hiên những thi nghiêm vê điêu khiên sư

dung hê thông thu nhân hinh anh đê nhân dang đôi tương (hinh 1.3). Robot nay đươc

lâp trinh trươc đê nhân dang đôi tương bằng camera, xac định đương đi đên đôi tương

va thưc hiên môt sô tac đông trên đôi tương.

Hình 1.3. Robot Shakey - robot đầu tiên nhân dang đối tương bằng camera

Năm 1952 may điêu khiên chương trinh sô đâu tiên ra đơi tai Hoc Viên Công

nghê Massachusetts (Hoa Kỳ). Trên cơ sở đo năm 1954, George Devol đa thiêt kê

robot lâp trinh vơi điêu khiên chương trinh sô đâu tiên nhơ môt thiêt bị do ông phat

minh đươc goi la thiêt bị chuyên khơp đươc lâp trinh. Joseph Engelberger, ngươi ma

ngay nay thương đươc goi la cha đẻ cua robot công nghiêp, đa thanh lâp hang

Unimation sau khi mua ban quyên thiêt bị cua Devol va sau đo đa phat triên những



thê hê robot điêu khiên theo chương trinh. Năm 1962, robot Unmation đâu tiên đươc

đưa vao sư dung tai hang General Motors; va năm 1976 canh tay robot đâu tiên trong

không gian đa đươc sư dung trên tau tham hiêm Viking cua cơ quan Không Gian

NASA cua Hoa Kỳ đê lây mâu đât trên sao Hoa (hinh 1.4)

Hình 1.4. Robot Unmation

1.2. Nhưng ưng dung điên hinh cua robot

Robot đươc ưng dung rông rai trong nhiêu nganh công nghiêp. Những ưng

dung ban đâu bao gôm găp đặt vât liêu, han điêm va phun sơn.

Môt trong những công viêc kem năng suât nhât cua con ngươi la rèn kim loai ở

nhiêt đô cao. Cac công viêc nay đòi hoi công nhân di chuyên phôi co khôi lương lơn

vơi nhiêt đô cao khăp nơi trong xưởng. Viêc tuyên dung công nhân lam viêc trong

môi trương nhiêt đô cao như vây la môt vân đê kho khăn đôi vơi nganh công nghiêp

nay, va robot ban đâu đa đươc sư dung đê thay thê công nhân lam viêc trong điêu

kiên môi trương ngặt nghèo như trong lò đuc, xưởng rèn, va xưởng han. Đôi vơi

robot thi nhiêt đô cao lai không đang sơ.

Hình 1.5. Robot han ARC

1

1 ABB Robotics



Hinh 1.6 - Robot găp hang - đong goi bia2

Hinh 1.7 - Robot sơn ô tô tư đông3

2 ABB Robotics

3 ABB Robotics



Hinh 1.8 - Robot han điêm trong san xuât xe hơi4

Hinh 1.9 - Robot xêp chông san phâm5

4 New China Factory Auto Tech

5 ABB Robotics



Hinh 1.10 - Robot ra pha bom min warrior 710

6

Hình 1.11 – Robot tư hanh tham hiêm sao hoa va mặt trăng

7

Robot còn đươc sư dung trong nhiêu lĩnh vưc khac nữa như phuc vu cho may

công cu, lam khuôn trong công nghiêp đô nhưa, găn kinh xe hơi, dò pha bom min,

lam banh,…

1.3. Phân loai robot

1.3.1. Phân loai theo dang hinh hoc cua không gian hoat đông

1. Robot toa đô vuông goc (cartesian robot)

2. Robot toa đô tru (cylindrical robot)

3. Robot toa đô câu (spherical robot)

4. Robot khơp ban lê (articular robot)

6 www.irobot.com

7 Internet

http://www.irobot.com/



1.3.2. Phân loai theo thiêt kê

Theo qua trinh phat triên cua robot, ta co thê chia ra theo cac mưc đô sau đây:

1. Robot thê hê thư nhât:

Bao gôm cac dang robot hoat đông lặp lai theo môt chu trinh không thay đổi

(playback robots), theo chương trinh định trươc. Chương trinh ở đây cũng co hai

dang; chương trinh “cưng” không thay đổi đươc như điêu khiên bằng hê thông cam

va điêu khiên vơi chương trinh co thê thay đổi theo yêu câu công nghê cua môi

trương sư dung nhơ cac panel điêu khiên hoặc may tinh.

2. Robot thê hiên thư hai

Trong trương hơp nay robot đươc trang bị cac bô cam biên (sensors) cho phep

cung câp tin hiêu phan hôi hô trơ lai hê thông điêu khiên vê vị tri, trang thai không

gian cua robot cũng như những thông tin vê môi trương bên ngoai như trang thai, vị

tri cua đôi tương thao tac, cua cac may công nghê ma robot phôi hơp, nhiêt đô cua

môi trương, v.v... giup cho bô điêu khiên co thê lưa chon những thuât toan thich hơp

đê điêu khiên robot thưc hiên những thao tac xư ly phù hơp.

3. Robot thê hê thư ba

Đây la dang phat triên cao nhât cua robot tư cam nhân. Cac robot ở đây đươc

trang bị những thuât toan xư ly cac phan xa logic thich nghi theo những thông tin va

tac đông cua môi trương lên chung; nhơ đo robot tư biêt phai lam gi đê hoan thanh

đươc công viêc đa đươc đặt ra cho chung. Hiên nay cũng đa co nhiêu công bô vê

những thanh tưu trong lĩnh vưc điêu khiên nay trong cac phòng thi nghiêm va đươc

đưa ra thị trương dươi dang những robot giai tri co hinh dang cua cac đông vât may.

4. Robot thê hê thư tư

Bao gôm cac robot sư dung cac thuât toan va cơ chê điêu khiên thich nghi

(adaptively controlled robot) đươc trang bị bươc đâu kha năng lưa chon cac đap ưng

tuân theo môt mô hinh tinh toan xac định trươc nhằm tao ra những ưng xư phù hơp

vơi điêu kiên cua môi trương thao tac.

5. Robot thê hê thư năm

La tâp hơp những robot đươc trang bị tri tuê nhân tao (artificially intelligent

robot).

1.3.3. Phân loai theo bô điều khiên

1. Robot găp - đặt:

Robot nay thương nho va sư dung nguôn dân đông khi nen. Bô điêu khiên phổ

biên la bô điêu khiên lâp trinh (PLC) đê thưc hiên điêu khiên vòng hở. Robot hoat

đông căn cư vao cac tin hiêu phan hôi từ cac tiêp điêm giơi han hanh trinh cơ khi đặt

trên cac truc cua tay may.



2. Robot đương dân liên tuc

Robot loai nay sư dung bô điêu khiên servo thưc hiên điêu khiên vòng kin. Hê

thông điêu khiên liên tuc la hê thông trong đo robot đươc lâp trinh theo môt đương

chinh xac. Trong hê thông điêu khiên nay, đương dân đươc biêu điễn bằng môt loat

cac điêm rơi rac gân nhau va đươc lưu vao bô nhơ robot, sau đo robot sẽ thưc hiên lai

chinh xac đương dân đo.

1.3.4. Phân loai theo nguôn dân đông

1. Robot dùng nguôn câp điên

Nguôn điên câp cho robot thương la DC đê điêu khiên đông cơ DC. Hê thông

dùng nguôn AC cũng đươc chuyên đổi sang DC. Cac đông cơ sư dung thương la

đông cơ bươc, đông cơ DC servo, đông cơ AC servo. Robot loai nay co thiêt kê gon,

chay êm, định vị rât chinh xac. Cac ưng dung phổ biên la robot sơn, han.

2. Robot dùng nguôn khi nen

Hê thông can đươc trang bị may nen, binh chưa khi va đông cơ keo may nen.

Robot loai nay thương đươc sư dung trong cac ưng dung co tai trong nho co tay may

là các xy - lanh khi nen thưc hiên chuyên đông thẳng va chuyên đông quay. Do khi

nen la lưu chât nen đươc nen, robot loai nay thương đươc sư dung trong cac thao tac

găp đặt không cân đô chinh xac cao.

3. Robot dùng nguôn thuỷ lưc

Nguôn thuỷ lưc sư dung lưu chât không nen đươc la dâu ep. Hê thông cân

trang bị bơm đê tao ap lưc dâu. Tay may la cac xy - lanh thuỷ lưc chuyên đông thẳng

và quay đông cơ dâu. robot loai nay đươc sư dung trong cac ưng dung co tai trong lơn

1.3.5. Phân loai theo ưng dung cua robot

1. Human robot

Robot hinh ngươi đươc sư dung trong nhiêu lĩnh vưc như giai tri, y tê, dịch

vu…Đặc điêm cua loai robot nay la chung sở hữu khuôn mặt va tay giông như con

ngươi, co kha năng thưc hiên những chuyên đông tương tư như còn ngươi, đặc biêt

môt sô loai robot còn co kha năng nhay, giao tiêp thông minh vơi con ngươi. Sau đây

la môt vai vi du:

Hinh 1.12. Robot phuc vu quan ăn Hinh 1.13. Robot nhay



2. Finger robot

Chưa môt ngân hang tich hơp cua 40

chuyên đông cơ băp ma lam cho no di chuyên.

Cac cơ đươc tuân thu, cho phep câm tay đươc

sư dung trên cac đôi tương mêm hoặc dễ vơ,

va quan trong hơn la lam cho cac tay an toan

trong viêc sư dung vơi con ngươi.

cung câp 24 đông tac, cho phep anh xa trưc

tiêp từ môt con ngươi vơi robot.

la kha năng năm giữ trong lương cua no

khoang 3.9kg.

3. Under water robot

Robot dươi nươc la môt trong sô những loai robot co nhiêu ưng dung nhât

trong lĩnh vưc nghiên cưu khoa hoc, tim kiêm, cưu hô. Vơi kha năng lặn sâu dươi

nươi đên hang nghin met, gưi những hinh anh chi tiêt vê trung tâm điêu khiên, ro

rang đây la loai robot hữu dung khi thay thê con ngươi thưc hiên những công viêc

nguy hiêm dươi nươc. Vi du như robot AUQUA2 co thê di chuyên trên đât liên cũng

như bơi lôi va lặn dươi nươc phuc vu cho công viêc kham khoa hoc.

1.4. Xu hương phat triên cua robot

Trên thê giơi hiên nay, công nghê robot đang thay thê con ngươi ở nhiêu nganh

nghê hơn, ở nhiêu quôc gia hơn. Những chu robot lơn nho, không chỉ la cac nhân vât

trong phim khoa hoc viễn tưởng nữa ma đang trở thanh môt phân không thê thiêu cua

cac nên kinh tê: từ lam nông cho đên bac sĩ phâu thuât…hay kê ca nhân viên đanh

trông trong ban nhac.

Các công nghê cơ ban đằng sau cac san phâm nay đa đươc đê xuât từ nhiêu

năm trươc, nhưng trong môt thơi gian chung chỉ phuc vu cho những thị trương

chuyên biêt. Tuy nhiên, co vẻ như đôt nhiên cac công nghê nay trở thanh chu đao va

cac công ty khac nhau đang xây dưng cac san phâm mơi dưa trên cùng môt dai y

tưởng.

Sau đây la môt vai xu hương đang chu y trong những năm gân đây.



1.4.1. Robot điều dương trơ giup con ngươi

EU hiên đang phat triên dư an robot co kha năng theo doi va chăm soc sưc

khoe ngươi gia nhằm căt giam chi phi điêu dương cua môt luc địa vôn đang gia hoa.

Dư an hiên đang đươc thi điêm tai thanh phô Rome.

1.4.2. Robot canh tay kep (competitive control robot)

Con ngươi (va nhiêu loai linh trưởng khac) sư dung hai canh tay đê thưc hiên

các thao tác phưc tap, nhưng robot công nghiêp trong môt thơi gian rât dai chỉ đặc

trưng vơi môt canh tay. Lâp luân đưa ra nêu ban cân dùng hai canh tay, chỉ cân mua

va găn chung canh nhau. Viêc sư dung hai canh tay, chỉ đươc đưa ra dươi dang môt

goi mở rông. Tuy nhiên, co vẻ như công đông robot công nghiêp đa thay đổi suy nghĩ

cua minh trong vai năm qua. Viêc sư dung hai canh tay sẽ cho phep tiên hanh cac

thao tac phưc tap hơn khi thưc hiên nhiêm vu, giông xu hương tư nhiên cua con

ngươi. Vi du vê robot từ Nachi va từ ABB.



1.4.3. Robot đeo đươc

Cac san phâm thông minh đeo đươc (wearable) đang trở nên phổ biên va no

cũng thanh môt xu hương phat triên cua robot. Co rât nhiêu loai khac nhau, từ man

hinh đên thiêt bị bổ trơ, hay cao hơn la bô xương ngoai. Môt sô robot nhăm muc tiêu

vât ly trị liêu phuc hôi chưc năng, hôi phuc chân thương vân đông. Môt sô robot đươc

nhăm vao thị trương công nghê hô trơ. Co vẻ như nganh công nghiêp robot đa kêt

hơp cơ câu truyên đông hiêu qua cao, vât liêu câu truc nhẹ, va cac công nghê pin mơi

đê tao ra môt san phâm hữu ich. Co it nhât bôn bô xương ngoai khac nhau va cac

thiêt bị trơ giup tai IREX. Dươi đây la hai vi du: Thiêt bị hô trơ di chuyên Honda va

bô giap robot HAL từ Cyberdyne.

1.4.4. Robot găp và chuyên đông tôc đô cao cơ câu song song



Robot găp va chuyên tôc đô cao dưa trên chuyên đông song song co vẻ đang

đươc cac công ty lơn đon nhân. Robot nay hêt sưc phù hơp vơi không gian lam viêc

nho, công viêc co tinh lặp lai cao, va kha năng tai mở rông. Cac robot đang mang lai

tôc đô tương đương vơi cac phân cưng dưa trên hê thông cô định, nhưng linh hoat

hơn rât nhiêu va co thê lâp trinh tư đông hoa. Co it nhât nưa ta robot dang nay, vi du

ABB FlexPicker va robot găp - chuyên cua FANUC.

1.4.5. Robot co kha năng hoc hoi tương tư như nao ngươi

Tai hôi nghị Uplinq vừa

mơi diễn ra ở Mỹ, Qualcomm đa

trinh diễn hai chu robot mang

tên Snapdragon Rover

vàSnapdragon Micro Rover.

Chiêc Snapdragon Rover co thê

nhân biêt đươc những vât thê ma

no "nhin thây" thông qua camera

tich hơp cam biên chiêu sâu, kêt

hơp vơi đo la bô xư li

Qualcomm Zeroth co kha năng

hoc hoi như nao ngươi.

1.4.6. Robot cưu hô

Trong tương lai, cac đôi cưu hô co sư phôi hơp giữa con ngươi va robot sẽ la

lưc lương phan ưng nhanh nhât khi xay ra thiên tai như đông đât, song thân... Vơi vai

trò hô trơ hoat đông cưu hô, cac robot sẽ đam nhiêm cac phân viêc kho khăn như

"xông pha" vao những nơi nguy hiêm trong khi cac nhân viên cưu hô sẽ phu trach

phân viêc ở những chô an toan hơn. Cũng theo ông Pratt, khi "đông hanh" cùng cac

chuyên gia, cac robot sẽ hoat đông hiêu qua hơn la khi hoat đông riêng lẻ.



CHƯƠNG 2. CÂU TAO CUA ROBOT

Vê mặt truyên đông va điêu khiên, robot đươc câu tao từ cac khôi câu truc cơ

khi hoat đông nhơ cac cơ câu tac đông. Cac cơ câu tac đông nay co thê hoat đông

phôi hơp vơi nhau đê thưc hiên những công viêc phưc tap dươi sư điêu khiên cua môt

bô phân co câu tao như may tinh, còn goi la những bô điêu khiên PC - based. Vơi

những đặc điêm vê câu tao va hoat đông thi robot thương đươc sư dung trong cac hê

thông san xuât linh hoat dang workcell (FMS - Flexoble Manufacturing Systems) và

cac hê thông san xuât tich hơp may tinh (CIM - Computer Integrated Manufacturing).

Cang ngay cac dây chuyên san xuât tư đông co sư dung robot thay thê dân cac dây

chuyên san xuât tư đông vơi chương trinh hoat đông “cưng” trươc đây.

Vê mặt kêt câu, robot đươc chê tao rât khac biêt nhau, nhưng chung đươc xây

dưng từ cac thanh phân cơ ban như nhau. (hình 2.1):

Hinh 2.1 Cac thanh phân chinh cua môt robot

2.1. Tay may (manipulator)

Tay may co thê goi la canh tay cơ khi cua robot công nghiêp thông thương la

môt chuôi đông hở đươc tao thanh từ nhiêu khâu đươc liên kêt vơi nhau nhơ cac khơp

đông. Khâu cuôi (hay khâu tac đông cuôi) cua tay may thương co dang môt tay găp

hoặc đươc găn dung cu công tac. Môi khâu đông trên tay may co nguôn dân đông

riêng, năng lương va chuyên đông truyên đên cho chung đươc điêu khiên trên cơ sở

tin hiêu nhân đươc từ bô phân phan hôi la cac cam biên nhằm thông bao trang thai

hoat đông cua cac khâu châp hanh, trong đo vân đê đươc đặc biêt quan tâm la vị tri va

Ngươi

dùng

Interface Điêu

khiên

Điêu khiên

công suât

Cơ câu

châp

hanh

Khung

cơ khi

Cam

biên



vân tôc dịch chuyên cua khâu cuôi - khâu thê hiên kêt qua tổng hơp cac chuyên đông

cua cac khâu thanh phân.

Robot công nghiêp thương co hai chê đô hoat đông:

2.1.1. Chê đô huân luyện (teaching mode)

Chê đô nay còn goi la chê đô lâp trinh. Ở chê đô hoat đông nay chương trinh

thao tac cua robot sẽ đươc ngươi sư dung “ươc định” bằng những bươc chương trình;

co nghĩa la, môi bươc chương trinh sẽ đươc nhâp vao bô điêu khiên robot bằng những

công cu khac nhau đươc trang bị kèm theo như pa-nen lâp trinh va điêu khiên (teach

pendant), bô mô phong (simulator hoặc makette) hoặc ban phim trong trương hơp

điêu khiên trưc tiêp bằng may tinh.

2.1.2. Chê đô tư đông (auto mode)

Chê đô nay còn goi la chê đô tư đông thưc hiên thao tac công nghê. Ở chê đô

nay, khi co tin hiêu khởi đông, dưa theo dữ liêu cua chương trinh gôm cac bươc tuân

tư lưu trong bô nhơ đa đươc thiêt lâp trong chê đô huân luyên, tay may sẽ ‘tư đông’

thưc hiên chương trinh quỹ đao.

2.2. Bô điêu khiên robot

Bô điêu khiên robot thương câu thanh từ cac bô phân cơ ban tương tư như may

tinh (bô điêu khiên PC based) bao gôm bô xư ly trung tâm, bô nhơ va bô xuât/nhâp

kêt hơp vơi man hinh đê hiên thị cac lênh khi lâp trinh va đông thơi theo doi sư thay

đổi toa đô trong dịch chuyên cua cac khâu.

Thiêt bị xuât/nhâp đê may tinh nhân thông tin từ cac bô phân hô trơ lâp trinh,

từ cac cam biên va chuyên tin hiêu điêu khiên đên cac cơ câu tac đông vân hanh cac

truc va đên cac phân tư châp hanh bên ngoai co liên quan trong qua trinh hoat đông

cua robot cũng như trao đổi thông tin, dữ liêu vơi cac may tinh va bô điêu khiên khac.

Hinh 2.2. Bô điêu khiên robot theo câu truc PC – based



Khoa hoc vê robot đươc phat triên nhanh chong vơi cac đặc điêm kỹ thuât tiên

tiên cua robot đươc thưc hiên nhơ những bô điêu khiên manh. Mặc dù vây, cac robot

thê hê cũ chuyên thưc hiên cac công viêc đơn gian vân còn đươc sư dung khi vân còn

co ich cho công viêc san xuât.

2.2.1. Điều khiên lưc

Điêu khiên lưc la trương hơp tổng quat cua điêu khiên quỹ đao, vi đai đa sô

robot trong qua trinh lam viêc sẽ tiêp xuc vởi môt trương khi di chuyên theo môt quỹ

đao đat trươc. Khi đo cân thiêt xiiêu khiên ca vị tri robot va lưc robot sinh ra. Vi du

cac robot lăp rap, đanh bong, đong va mở cưa. Hai phương phap điêu khiên lưc đa

đươc phat triên la: Điêu khiên trở khang (điêu khiên đô nhun) va điêu khiên hôn hơp.

Nguyên ly cơ ban cua điêu khiên trở khang la điêu khiên vị tri va lưc bằng điêu

chỉnh trở khang (đô nhun) cua cơ câu cơ khi tay robot phù hơp vơi ngoai lưc tac dung

lên tay robot khi tiêp xuc vơi môi trương. Trở khang cơ khi la môt khai niêm biêu thị

đô cưng cua cơ câu chông lai lưc tac dung lên no. Điêu khiên trở khang gôm hai

phương phap: Phương phap diêu khiên trở khang thu đông va chu đông. Ở hê thông

điêu khiên trở khang thu đông, trở khang cơ khi cua bô phân kẹp chi tiêt cua tay robot

đươc điêu chỉnh bằng cac phân tư cơ khi như lò xo, bô giam chân. Phương phap điêu

khiên trở khang tich cưc thưc hiên điêu khiên trở khang cơ khi theo hê thông kin cua

cơ câu châp hanh khơp vơi cac tin hiêu phan hôi vị tri, tôc đô va lưc...

Điêu khiên hôn hơp gôm hai kênh điêu khiên đôc lâp vị tri va lưc. Cac tin hiêu

đâu ra cua bô diêu chỉnh sẽ điêu khiên cơ câu châp hanh khơp bam theo quỹ đao vị tri

va sinh ra lưc đat trươc. Hương vị tri va lưc đươc điêu khiên tuỳ thuôc vao nhiêm vu

robot thưc hiên trong đây chuyên san xuât.

2.2.2. Bô xư ly trung tâm

Trung tâm cua bô điêu khiên la CPU chịu trach nhiêm quan ly thông tin vê bô

nhơ, quan ly xuât nhâp, xư ly thông tin, tinh toan va điêu khiên va đưa ra cac tin hiêu

điêu khiên cho bô phân chuyên đổi tin hiêu. Ứng dung CPU vao trong bô điêu khiên

rât khac nhau đôi vơi từng nha san xuât.

Robot trở nên phổ biên từ khi cac may tinh 8-bit như loai APPLE 2E trở nên

thông dung. Cho đên hiên nay ngươi ta vân còn sư dung cac robot vơi bô vi xư ly 8

bit như 6800 cua MOTOROLA hay Z80 cua ZILOG. Nhươc điêm cơ ban cua những

bô điêu khiên đâu tiên nay la bên canh vân đê tôc đô xư ly châm hơn những bô vi xư

ly hiên nay, chung còn bị giơi han ở dung lương bô nhơ ma chung co thê gưi thông

tin đên. Điêu nay lam giơi han kha năng lâp trinh cũng như han chê môt sô vị tri

trong vùng không gian lam viêc ma robot phai nhơ trong chê đô huân luyên.



2.2.3. Bô nhơ

Bô nhơ dùng đê lưu giữ chương trinh va những thông tin phan hôi từ môi

trương thao tac.

Các máy tính 8-bit co thê gưi thông tin đên 64 KB bô nhơ. Cac may tinh 16-

bit thương bị giơi han ở 1 MB, trong khi đo cac may tinh 42-bit co thê thưc hiên viêc

gưi thông tin đên bô nhơ 4 GB. Bô nhơ nay không chỉ danh cho ngươi lâp trinh đê

lưu giữ chương trinh. Cac bô nhơ ROM đươc cung câp cho cac robot chiêm giữ môt

phân bô nhơ. Cac chương trinh xuât/nhâp cơ ban nằm trong bô nhơ ROM. Cac

chương trinh nay cho phep may tinh nhân va chuyên thông tin vơi cac mach giao tiêp

cua cam biên, mach giao tiêp cua cac cơ câu tac đông, mach truyên thông nôi tiêp,

ban phim, man hinh va cac bô điêu khiên lâp trinh trong chê đô huân luyên (teach

pendants).

2.2.4. Bô xuât/nhâp

Bô xuât nhâp dùng đê đưa chương trinh vao bô xư ly va kiêm tra, theo doi hoat

đông trong qua trinh thao tac. Câu hinh cua bô xuât/nhâp thương bao gôm ban phim,

man hinh, cac bo mach đươc bô tri cac cổng giao tiêp xuât/nhâp dang nôi tiêp va song

song và pa-nen điêu hiên cũng đươc xem la môt bô phân xuât/nhâp.

2.3. Nguôn dân đông

2.3.1. Nguôn dân dâu ep

Nguôn dân đông thương đươc lăp bên canh tu điêu khiên. Trên cac robot công

nghiêp co thê sư dung đông thơi nhiêu nguôn dân đông như điên, dâu ep, khi nen.

Tuỳ theo dang nguôn dân điên đông đươc sư dung trên robot ma câu tao cua phân

nguôn cung câp co thê thay đổi rât đa dang.

Nguôn dân đông cũng la môt đặc điêm quan trong khac cua robot, nguôn dân

đông trong chừng mưc nao đo anh hưởng đên không gian lam viêc cua robot. Ngoai

ra viêc thay đổi nguôn dân đông (ma hiên nay đươc chê tao theo từng cum đặc trưng)

sẽ giup nhanh chong thay đổi kiêu, dang cua robot đê phuc vu cho những yêu câu

công viêc khac nhau. Ta sẽ khao sat những mâu robot sư dung cac nguôn dân đông

đặc trưng nay.

2.3.2. Nguôn dân truyền đông khi nen

Đây la loai co gia thanh thâp nhât, thương dùng cho cac thao tac lăp đặt chi tiêt

trên dây chuyên lăp rap. Đặc điêm nổi bât cua loai nay la trang bị đơn gian (may nen

khi co ap lưc thương dùng vao khoang 620 Kpa) va dễ điêu khiên. Viêc thiêt kê va

lăp đặt loai robot nay kha đơn gian do cac chuyên đông đôc lâp đươc thưc hiên bởi

cac xy lanh riêng rẻ hay bởi cac mô-đun khi nen chuyên dùng. Điêm cân lưu y ở loai

nay la đô chinh xac vị tri lặp lai thâp, nên trong hê thông điêu khiên ngươi ta thương

phai điêu khiên gian tiêp qua bô xư ly dao đông vi sai nhằm dâp tăt những dao đông

gây ra bởi cac xung dao đông be tich luỹ ở cuôi hanh trinh cua cac xy lanh khí nén.



2.3.3. Nguôn dân truyền đông điện cơ

Vơi những công viêc đòi hoi chinh xac, loai robot vơi truyên đông điên to ra

đăc dung nhât vi chung cho phep bao đam đươc đô chinh xac dịch chuyên cao va kha

năng thưc hiên những thao tac phưc tap.

Nguôn dân truyên đông điên cơ đươc chia ra lam 2 nhom đo la:

- Nguôn dân truyên đông điên cơ sư dung đông cơ điên

- Nguôn dân truyên đông điên cơ sư dung đông cơ bươc

Phân lơn cac robot đươc sư dung trên thị trương sư dung nguôn dân là các

đông cơ điên. Nguôn dân điên co cac đặc điêm la tac đông kha nhanh, chinh xac, sach

va êm. Đông cơ điên cung câp mômen quay tôt hơn cac loai khac. Điêm kho khăn la

kha năng tai hay mang tai cua hê thông nay thâp hơn so vơi hê thông thuỷ lưc.

2.3.4. Nguôn dân truyền đông hôn hơp

Trên thưc tê ngươi ta thương sư dung những ưu điêm cua từng loai truyên đông

môt cach hơp ly vao từng bâc chuyên đông cua robot đươc thiêt kê theo yêu câu cua

khach hang. Vi vây, trên môt robot thương gặp đông thơi nhiêu dang truyên đông.

Đặc biêt la ở tay găp cua robot cac truyên dân rât đa dang như khi nen hut chân

không hay điên tư.



CHƯƠNG 3. CAC BAI TOAN VÊ ROBOT

3.1. Bai toan đông hoc

Đông hoc nghiên cưu cac đặc trưng cua chuyên đông ma không quan tâm đên

nguyên nhân gây ra chung như lưc va mô men. Khoa hoc đông hoc nghiên cưu vê vị

tri, vân tôc, gia tôc. Do đo, đông hoc chỉ liên quan đên hinh hoc va thơi gian thay đổi

cua chuyên đông. Sư thay đổi cua cac khâu cua robot liên quan đên hương va vị tri

cua khâu châp hanh cuôi cùng bởi sư rang buôc cua cac khơp. Những quan hê đông

hoc đo la trong tâm cua viêc nghiên cưu đông hoc robot. Viêc nghiên cưu đông hoc

co hai vân đê: Phân tich đông hoc va Tổng hơp đông hoc. Tuy nhiên vân đê phân

tich đông hoc va tổng hơp đông hoc luôn liên quan đên nhau.

Tổng hơp đông hoc chinh la qua trinh ngươc lai cua viêc phân tich đông hoc.

Trong trương hơp nay, nha thiêt kê cân đặt ra đươc những robot hay may mơi, điêu

đo đòi hoi những thay đổi nhât định vê mặt đông hoc. Cu thê, khi co cac thông sô vị

tri, hương(cùng vân tôc va gia tôc) cua khâu châp hanh cuôi cuôi, chung ta cân xac

định cac thay đổi tương ưng ở cac khâu hoat đông va câu truc hinh hoc cua robot.

3.1.1 Đông hoc thuân

Bai toan thuân cho trươc cơ câu va quy luât cua cac yêu tô chuyên đông thê

hiên bằng cac toa đô đông ta phai xac định quy luât chuyên đông cua điêm trên khâu

tac đông cuôi noi riêng hoặc cua điêm bât kỳ trên môt khâu nao đo cua robot noi

chung trong hê truc toa đô vuông goc cô định (hê truc toa đô Descartes).

Bai toan đông hoc thuân ở robot co nôi dung gân giông như bai toan Phân tich đông

hoc cơ câu.

3.1.2 Đông hoc ngươc

Bai toan đông hoc ngươc đươc đặc biêt quan tâm vi lơi giai cua no la cơ sở chu

yêu đê xây dưng chương trinh điêu khiên chuyên đông cua robot bam theo quĩ đao

cho trươc. Cac lơi giai tim đươc cho lơp bai toan nay hâu như chỉ cho trương hơp

riêng, cac đặc điêm đông hoc riêng biêt đươc tân dung đê thiêt lâp cac quan hê cân

thiêt khi thiêt lâp lơi giai.

Bai toan ngươc cho trươc cơ câu va quy luât chuyên đông cua điêm trên khâu

tac đông cuôi (hoặc quy luât chuyên đông cua khâu cuôi bao gôm vị tri va hương cua

no) đươc biêu diễn trong hê truc toa đô vuông goc cô định, ta phai xac định quy luât

chuyên đông cua cac khâu thanh viên thê hiên thông qua cac toa đô đông.

Thông thương bai toan thuân co lơi giai duy nhât, trong khi đo bai toan ngươc

co vô sô lơi giai (bai toan vô định) khi cho trươc quy luât chuyên đông cua điêm trên

khâu tac đông cuôi bên trong vùng không gian hoat đông cua robot. Riêng đôi vơi cac

vị tri trên biên cua vùng không gian hoat đông, trong môt sô trương hơp ta mơi co lơi

giai duy nhât.



3.2. Bai toan tinh hoc

Tĩnh hoc nghiên cưu quan hê vê lưc ở trang thai cân bằng cua cac phân thay

đổi cua robot. Met robot co thê hoat đông nhơ tac đông lưc sinh ra từ cac nguôn kich

đông khac nhau, như trong lưc, tai trong, lưc ma sat, lưc quan tinh... những lưc nay

cân phai đươc xem xet cân thân khi thiêt kê cac robot bởi vi cac thanh phân cua

chung co thê co trị sô đang kê va co thê lam cho robot không đam bao đươc cac chưc

năng đa định. Lưc cân bằng phu thuôc vao câu tao va đặc điêm cua robot ma không

phu thuôc vao thơi gian.

3.3. Bai toan đông lưc hoc

Đông lưc hoc nghiên cưu vê giữa cac lưc tac dung vao cơ câu va chuyên đông

cua cơ câu. Đông lưc hoc robot la vân đê rât phưc tap. Môt cach cu thê, khâu châp

hanh cuôi cùng đươc truyên dân thông qua môt đương dân vơi cac thông sô hoat

đông chinh xac.

3.4. Bai toan điêu khiên

3.1.1. Điều khiên thich nghi

Điêu khiên thich nghi la bai toan tổng hơp bô điêu khiên nhằm luôn giữ chât

lương hê thông đươc ổn định,cho dù co nhiễu không mong muôn tac đông,co sư thay

đổi câu truc hoặc tham sô không biêt trươc cua đôi tương điêu khiên.Nguyên tăc hoat

đông cua hê thông điêu khiên thich nghi la môi khi co sư thay đổi cua đôi tương,bô

điêu khiên sẽ tư chỉnh định câu truc va tham sô nhằm đam bao chât lương hê thông la

không đổi.

3.1.2. Điều khiên tôi ưu

Điêu khiên tôi ưu la bai toan xac định va tao lâp những luât điêu khiên cho hê

thông đê hê thông đat đươc chỉ tiêu vê tinh hiêu qua đa đươc định trươc(gia trị cưc

trị).Trang thai tôi ưu co đat đươc hay không tùy thuôc vao yêu câu chât lương đặt

ra,vao sư hiêu biêt vê đôi tương va cac tac đông lên đôi tương,vao điêu kiên lam viêc

cua hê điêu khiên…Trong thưc tê co cac bai toan tôi ưu sau:bai toan tôi ưu cưc

tiêu(sai lêch nho nhât,tổn hao năng lương nho nhât,chi phi rẻ nhât,quang đương đi

ngăn nhât…), bai toan tôi ưu cưc đai(chât lương cao nhât,hiêu qua lơn nhât….), bai

toan tôi ưu tac đông nhanh(thơi gian xay ra qua trinh ngăn nhât).

3.1.3. Điều khiên thông minh

Thuât ngữ “ Điêu khiên thông minh” đa đươc giơi thiêu trong khoang ba thâp

niên vơi cac phương phap điêu khiên co muc tiêu tham vong hơn so vơi cac hê thông

truyên thông. Trong khi hê thông truyên thông thương cân cac chi tiêt dù nhiêu dù it

vê qua trinh điêu khiên thi hê thông điêu khiên thông minh co thê điêu khiên môt

cách tư chu cac hê thông phưc tap, cac qua trinh chưa đươc hiêu biêt nhiêu thi du như

vê muc tiêu điêu khiên.



Điêu khiên mơ la 1 phương phap điêu khiên thông minh phong theo qua trinh

xư li thông tin không ro rang va ra quyêt định điêu khiên cua con ngươi. Phương

phap nay rât thich hơp đê điêu khiên cac đôi tương phưc tap, không xac định đươc

mô hình toan va cac đôi tương phi tuyên.

3.5. Bai toan do đương tranh vât can

Dò đương(navigation) la môt khoa hoc(hay nghê thuât) dân hương cho robot tư

hanh di chuyên trong khong gian lam viêc cua no (đât,nươc,không khi…). Trong vân

đê dò đương, bai toan đươc quan tâm nhiêu nhât co lẽ la tim đương vê đich ma không

cham vât can trên đương đi. Co 2 loai bai toan tim đương cho robot: bai toan cuc bô

(local) va bai toan toan cuc (global). Trong bai toan toan cuc, ban đô môi trương lam

viêc cua robot hoan toan đươc biêt trươc, vân đê chinh phai giai quyêt la tim đương

đi cho robot trươc khi no xuât phat. Ở bai toan cuc bô,môi trương lam viêc cua robot

hoan toan không đươc biêt trươc hoặc chỉ biêt đươc môt phân, robot hoan toan phai

nhơ vao sư cam nhân môi trương thong qua cam biên găn trên no đê dò đương.



KÊT LUÂN

Trai qua 3 thang tim hiêu dươi sư giup đơ cua TS Dương Minh Đưc, nhóm

chung em đa co những trai nghiêm mơi la cũng như co những cai nhin tổng quan vê

nganh hoc kỹ thuât Điêu khiên -Tư đông hoa noi chung va nganh robot noi riêng.

Nhơ vây chung em đa co thêm những kinh nghiêm, kĩ năng lam viêc nhom cùng vơi

những kiên thưc nhât định vê robot, đông thơi khơi gơi đam mê đôi vơi nganh

hoc,môn hoc, từ đo thuc đây chung em co thêm đông lưc hoc tâp, nghiên cưu trong

trương hoc đê tiêp thu kiên thưc cua cac môn hoc sau nay.

Tuy nhiên, do sư hiêu biêt va kiên thưc còn han chê nên ban bao cao không

tranh khoi tôn tai những thiêu sot, khuyêt điêm.

Chung em xin chân thanh cam ơn TS Dương Minh Đưc đa tân tinh giup đơ chỉ

bao nhom chung em trong suôt thơi gian thưc hiên bao cao nay. Chung em rât mong

nhân đươc những y kiên đong gop cua thây đê co thê bổ sung, hoan thiên kiên thưc

cua minh.

Ha Nôi, ngày 19 tháng 12 năm 2014



TAI LIÊU THAM KHAO

1. Springer Handbook of Robotics

2. https://www.youtube.com/channel/UCM_CsBtYQd5zVuYdwmNpT6g

3. https://www.qualcomm.com/robots

4. https://www.irobot.com

https://www.youtube.com/channel/UCM_CsBtYQd5zVuYdwmNpT6g

https://www.qualcomm.com/robots

https://www.irobot.com/

Engineering

Đồ án - Nhập môn Kỹ thuật điện - HUST