
Trƣờng đại học giao thông vận tải
Khoa: Cơ khí
Bộ môn: Kỹ thuật máy
………….o
o
o……………
Luận văn tốt nghiệp

ĐỀ TÀI:ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK TÍNH TOÁN,
MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT 3 BẬC TỰ DO

Giáo viên hƣớng dẫn : T.S Phạm Hoàng Vƣơng
Sinh viên thực hiện : Phạm Văn Hợp
Chuyên nghành : Cơ điện tử
Khóa : 50
Mã sinh viên : 0905691

ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT 3 BẬC TỰ DO

Trang ii
Sinh viên: Phạm Văn Hợp Giáo viên hƣớng dẫn. TS.Phạm Hoàng Vƣơng
Mục lục
Mục lục ii
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii
MỞ ĐẦU 1

2.4.1.1. Động học thuận Robot SCARA 28
2.4.1.2. Động học thuận Robot hệ tọa độ góc (RRR) 31
2.4.2. Bài toán động học ngƣợc 33
2.4.2.1. Động học ngƣợc Robot SCARA 34
2.4.2.2. Động học ngƣợc Robot hệ tọa độ góc 35
CHƢƠNG III. MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT TRÊN MÁY TÍNH 39
3.1. Kỹ thuật mô phỏng Robot 39
3.2. Giới thiệu về phần mềm Matlab 40
3.3. Xây dựng chƣơng trình mô phỏng động học Robot 41
3.3.1. Phƣơng pháp mô phỏng trên Matlab Simulink 41
3.3.2. Mô phỏng động học thuận Robot 43
3.3.2.1. Mô phỏng động học thuận Robot SCARA 43
3.3.2.2. Mô phỏng động học thuận Robot hệ tọa độ góc 45
3.3.3. Mô phỏng động học ngƣợc Robot 48
3.3.3.1. Mô phỏng động học ngƣợc Robot SCARA 48
3.3.3.2. Mô phỏng động học ngƣợc Robot hệ tọa độ góc. 56
CHƢƠNG IV. THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO CHO ROBOT 64
4.1. Cơ sở thiết kế quỹ đạo 64
4.2. Thiết kế quỹ đạo cho Robot 65
4.2.1. Thiết kế quỹ đạo Robot SCARA. 65
4.2.1.1. Khảo sát với biến khớp q
1
66
ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT 3 BẬC TỰ DO

Trang iv
Sinh viên: Phạm Văn Hợp Giáo viên hƣớng dẫn. TS.Phạm Hoàng Vƣơng
4.2.1.2. Khảo sát với biến khớp q
2
67
ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT 3 BẬC TỰ DO

Trang v
Sinh viên: Phạm Văn Hợp Giáo viên hƣớng dẫn. TS.Phạm Hoàng Vƣơng
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT
Kí hiệu
Diễn giải nội dung đầy đủ
1
a
i
Lƣợng tịnh tiến dọc theo trục ox
2

i
Góc quay quanh trục ox
3
d
i
Lƣợng tịnh tiến dọc theo trục oz
4

i
Góc quay quanh trục oz
5
n
Số bậc tự do của Robot
6

13
l
i
Chiều dài khâu i của Robot
14


0

Phƣơng trình động học thuận
15
sq
i
sin(q
i
)
16
cq
i
cos(q
i
)
17
s(q
1
+q
2
)
sin(q
1

Chuyển vị tại vị trí cuối đoạn dịch chuyển
23

+1

Vận tốc tại vị trí cuối đoạn dịch chuyển
24
D1
Giới hạn chuyển vị biến khớp robot Scara
25
D2
Giới hạn chuyển vị biến khớp robot hệ tọa độ góc ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT 3 BẬC TỰ DO

Trang vi
Sinh viên: Phạm Văn Hợp Giáo viên hƣớng dẫn. TS.Phạm Hoàng Vƣơng
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1. 1: Các thành phần chính của một Robot công nghiệp 6
Hình 1. 2: Các loại khớp thƣờng dùng trong tay máy Robot [8] 7
Hình 1. 3: Vùng làm việc của Robot [12] 9
Hình 1. 4: Tay máy tọa độ vuông góc [2] 10
Hình 1. 5: Tay máy hệ tọa độ trụ [12] 11
Hình 1. 6: Tay máy hệ tọa độ cầu [12] 12
Hình 1. 7: Tay máy hệ tọa độ góc [12] 13
Hình 1. 8: Tay máy Robot SCARA 14
Hình 1. 9: Hệ thống Robot hàn vỏ ôtô [8] 15
Hình 1. 10: Robot phục vụ máy phay CNC [8] 16
Hình 2. 1: Sơ đồ khối động học Robot 23

2
) 45
Hình 3. 7: Đồ thị vị trí điểm tác động cuối Robot SCARA (cm) 45
Hình 3. 8: Sơ đồ mô phỏng động học thuận Robot hệ tọa độ góc 46
Hình 3. 9: Đồ thị chuyển vị biến khớp (rad) 46
Hình 3. 10: Đồ thị vận tốc biến khớp (rad/s) 47
Hình 3. 11: Đồ thị gia tốc biến khớp (rad/s
2
) 47
Hình 3. 12: Đồ thị tọa độ điểm tác động cuối Robot hệ tọa độ góc (cm) 47
Hình 3. 13: Quỹ đạo điểm thao tác của Robot 49
ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT 3 BẬC TỰ DO

Trang vii
Sinh viên: Phạm Văn Hợp Giáo viên hƣớng dẫn. TS.Phạm Hoàng Vƣơng
Hình 3. 14: Mô phỏng động học ngƣợc Robot SCARA theo quỹ đạo đƣờng tròn 50
Hình 3. 15. Đồ thị chuyển vị biến khớp Robot (rad, m) 50
Hình 3. 16: Đồ thị vận tốc biến khớp (rad/s) 51
Hình 3. 17: Đồ thị gia tốc biến khớp (rad/s
2
, m/s
2
) 51
Hình 3. 18: Quỹ đạo điểm tác động cuối 52
Hình 3. 19: Mô phỏng động học Robot SCARA theo quỹ đạo hình elip 52
Hình 3. 20: Đồ thị chuyển vị biến khớp (rad/s, mm/s) 53
Hình 3. 21: Đồ thị vận tốc biến khớp (rad/s, m/s) 53
Hình 3. 22: Đồ thị gia tốc biến khớp (rad/s
2
,m/s

Hình 4. 3: Đồ thị đặc tính chuyển động của khâu 3 71
Hình 4. 4: Đồ thị đặc tính chuyển động của khâu 1 78
Hình 4. 5: Đồ thị đặc tính chuyển động của khâu 2 78
Hình 4. 6: Đồ thị đặc tính chuyển động của khâu 3 78
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1: Xây dựng mô hình Robot SCARA 18
Bảng 2. 2: Xây dựng mô hình Robot hệ tọa độ góc 20
Bảng 2. 3: Bảng thông số DH Robot SCARA 29
Bảng 2. 4: Bảng thông số DH Robot hệ tọa độ góc (RRR) 31

Bảng 4. 1: Chuyển vị biến khớp Robot SCARA tại các vị trí nút 66
Bảng 4. 2: Vận tốc biến khớp Robot SCARA tại các vị trí nút 66
Bảng 4. 3: Giá trị các biến khớp Robot hệ tọa độ góc tại vị trí mút 72
ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT 3 BẬC TỰ DO

Trang 1
Sinh viên: Phạm Văn Hợp Giáo viên hƣớng dẫn. TS.Phạm Hoàng Vƣơng
MỞ ĐẦU
1. Lý do lựa chọn đề tài
Thế giới đã trải qua nhiều cuộc cách mạng vĩ đại về khoa học công nghệ trong
quá khứ, những cuộc cách mạng này đã làm thay đổi cả thế giới chúng ta sống với
hàng loạt các phát minh mới ra đời. Robot là một phát minh vĩ đại của con ngƣời vì
mục đích giải phóng con ngƣời khỏi những công việc nặng nhọc, sự nhàm chán của
công việc (do sự lặp lại các thao tác của một công việc nào đó nhiều lần), nguy
hiểm của môi trƣờng lao động nhƣ môi trƣờng nóng bức trong các lò hơi, sự ô
nhiễm bụi bặm của các hầm mỏ, hay sự nguy hiểm ở dƣới đáy đại dƣơng, trên
không gian vũ trụ… cũng nhƣ tăng tính tự động hóa trong các dây truyền sản xuất.
Ngày nay, Robot đƣợc ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực nhƣ cơ khí, điện tử, y
học, giải trí…, chúng không còn đơn thuần là những máy móc tự động chỉ có thể
nâng, hạ, di chuyển mà ngƣời ta đã trang bị những cảm biến giúp cho Robot có khả

“ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT 3
BẬC TỰ DO”
2. Đối tƣơng và nội dung nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu của luận văn là Robot Scara và Robot hệ tọa độ góc loại
ba bậc tự do. Đây là hai loại Robot đƣợc ứng dụng nhiều trong sản xuất. Nội dung
nghiên cứu là khảo sát bài toán động học thuận và động học ngƣợc và ứng dụng thƣ
viện Simulink trong phần mềm Matlab để mô phỏng động học Robot. Ngoài ra
trong luận văn này em còn tập trung nghiên cứu về thiết kế quỹ đạo cho robot.
3. Cấu trúc luận án.
Đƣợc sự hƣớng dẫn của TS. Phạm Hoàng Vƣơng em đã tiến hành nghiên cứu
và trình bày luận văn trong năm chƣơng:
Chƣơng I. “Nghiên cứu tổng quan về Robot”. Trong chƣơng này em trình bày tóm
tắt cơ sở, lịch sử phát triển của robot, khái quát về về cấu trúc chung của robot, đặc
điểm về tay máy robot (bậc tự do, vùng làm việc…), các loại tay máy thƣờng dùng.
Phần cuối chƣơng là tình hình sử dụng và những ứng dụng phổ biến của robot hiện
nay. Đây là các kiến thức cơ sở cần thiết trƣớc khi nghiên cứu về động học robot
Chƣơng II. “Xây dựng mô hình và tính toán động học Robot”. Nội dung chủ yếu của
chƣơng này là xây dựng mô hình robot Scara và robot hệ tọa độ góc dựa trên phần
mềm Catia. Từ đó phân tích, giải các bài toán động học thuận, động học ngƣợc hai
loại robot trên theo phƣơng pháp.
Chƣơng III. “Mô phỏng động học Robot”. Để có cái nhìn khái quát nhất về quá trình
hoạt động của robot, trong chƣơng này em tập trung nghiên cứu vào vấn đề mô
phỏng động học robot dựa trên thƣ viện Simulink trong phần mềm Matlab. Thông
ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT 3 BẬC TỰ DO

Trang 3
Sinh viên: Phạm Văn Hợp Giáo viên hƣớng dẫn. TS.Phạm Hoàng Vƣơng
qua quá trình mô phỏng này em đƣa ra các đồ thì về vị trí, vận tốc, gia tốc của các
biến khớp robot.
Chƣơng IV. “Thiết kế quỹ đạo Robot”. Trong quá trình mô phỏng động học robot

nhanh.
Thuật ngữ “Robot” có nguồn gốc từ khoa học viễn tƣởng lần đầu tiên xuất
hiện năm 1922 trong tác phẩm “ Rossum’s Universal Robot” của Karel Capek theo
tiếng Séc là “Người tạm dịch”. Trong đó, ông mô tả một nhân vật có khả năng ứng
sử nhƣ con ngƣời, làm việc gấp đôi con ngƣời nhƣng không có cảm tính, cảm giác
nhƣ con ngƣời. Từ những gợi ý ban đầu đó đã thúc đẩy các nhà thiết kế tạo ra
những cơ cấu máy móc có thể bắt chƣớc hoạt động của con ngƣời.
Hơn 20 năm sau ƣớc mơ của Karel Capek đã bắt đầu trở thành hiện thực.
Ngay sau chiến tranh thế giới thứ hai, ở Hoa Kỳ đã xuất hiện những tay máy chép
hình điều khiển từ xa trong các phòng thí nghiệm về vật liệu phóng xạ.
Năm 1954 George C.Devol đã thiết kế một thiết bị có tên là “cơ cấu bản lề
dùng để chuyển hàng theo một chƣơng trình”. Năm 1956 Devol cùng với Joseph
F.Engerlber một kỹ sƣ trẻ của ngành công nghiệp hàng không đã tạo ra Robot đầu
tiên năm 1959 ở công ty Unimation. Các Robot đầu tiên này chỉ yếu đƣợc dùng để
vận chuyển các vật thể trong một phạm vi nhỏ.
Năm 1969, tại viện nghiên cứu thuộc trƣờng đại học Stanford đã thiết kế ra
Robot Shakey tinh vi hơn để thực hiện những thí nghiệm về điều khiển sử dụng hệ
thống thu nhận hình ảnh để nhận dạng đối tƣợng. Robot này đƣợc lập trình trƣớc để
nhận dạng đối tƣợng bằng camera, xác định đƣờng đi tới đối tƣợng và thực hiện
một số tác động trên đối tƣợng.
Từ những năm 80 nhất là những năm 90, do áp dụng rộng rãi các tiến bộ kỹ
thuật về vi sử lý và công nghệ thông tin, số lƣợng Robot công nghiệp đã tăng
ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT 3 BẬC TỰ DO

Trang 5
Sinh viên: Phạm Văn Hợp Giáo viên hƣớng dẫn. TS.Phạm Hoàng Vƣơng
nhanh, giá thành giảm đi rõ rệt, tính năng có nhiều bƣớc tiến vƣợt bậc. Nhờ vậy
Robot công nghiệp đã có một vị trí quan trọng trong các dây truyền sản xuất hiện
đại.
1.2. Khái niệm về Robot

 Là thiết bị vạn năng đƣợc tự động hóa theo chƣơng trình và có thể lặp lại để
đáp ứng một cách linh hoạt, khéo léo các nhiệm vụ khác nhau.
 Đƣợc ứng dụng trong trƣờng hợp mang tính công nghệ đặc trƣng nhƣ vận
chuyển và xếp dỡ nguyên liệu, lắp ráp, đo lƣờng…
Với đặc điểm có thể lập trình lặp lại Robot công nghiệp ngày càng trở thành
bộ phận không thể thiếu đƣợc trong các hệ thống sản xuất linh hoạt
1.3. Cấu trúc của một Robot công nghiệp
Theo [1, 2, 3, 4,10] cấu tạo của Robot gồm có 3 bộ phận chủ yếu, đó là
 Tay máy Robot
 Bộ phận dẫn động
 Bộ phận điều khiển

Hình 1. 1: Các thành phần chính của một Robot công nghiệp [15]
Trong đó tay máy Robot là bộ phận cơ khí quan trọng đóng vai trò là bộ phận
chấp hành của Robot. Tay máy Robot đƣợc cấu tạo bởi các khâu liên kết với nhau
thông qua các khớp nhằm mô phỏng theo nguyên tắc hoạt động của bàn tay con
ngƣời. Chúng hình thành cánh tay để tạo nên các chuyển động cơ bản, cổ tay tạo sự
khéo léo, linh hoạt và bàn tay để trực tiếp hoàn thành các thao tác trên đối tƣợng
nhƣ cầm, nắm… Tùy theo sự kết hợp giữa các khâu, khớp với nhau tạo nên hình
dáng tay máy Robot.
Bộ phận dẫn động: Gồm các động cơ (động cơ điện, động cơ khí nén hoặc
động cơ thủy lực) để tạo lên chuyển động cho các khớp của tay máy.
ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT 3 BẬC TỰ DO

Trang 7
Sinh viên: Phạm Văn Hợp Giáo viên hƣớng dẫn. TS.Phạm Hoàng Vƣơng
Bộ phận điều khiển đóng vai trò quan trọng chúng tiếp nhận, xử lý và truyền
đạt thông tin, đƣa ra các tín hiệu dùng để điều khiển các hoạt động của Robot. Bộ
phận điều khiển thƣờng đƣợc thực hiện thông qua một hệ thống chƣơng trình điều
khiển, mỗi chƣơng trình đảm nhận một nhiệm vụ cụ thể.

Trong quá trình thiết kế tay máy Robot, ngƣời ta quan tâm đến thông số ảnh
hƣởng lớn đến khả năng hoạt động của Robot nhƣ:
 Sức nâng, độ cứng vững, lực kẹp của tay máy
 Tầm với hay vùng làm việc: phụ thuộc vào kích thƣớc các khâu và cấu trúc
của Robot
 Sự khéo léo của Robot. Thông số này liên quan đến bậc tự do của Robot.
1.4.2. Bậc tự do của Robot
Bậc tự do của Robot là số khả năng chuyển động độc lập (chuyển động quay
hoặc chuyển động tịnh tiến) trong không gian hoạt động. Để có thể di chuyển thực
hiện các thao tác dễ dàng trong vùng làm việc, Robot phải đạt đƣợc một số bậc tự
do nhất định. Thông thƣờng tay máy Robot thƣờng là một cơ cấu hở, do đó số bậc
tự do của Robot có thể đƣợc tính theo công thức:
= 6

5
=1

Với n: số khâu động


: số khớp loại i
Do khớp trong Robot thƣờng là khớp quay hoặc khớp tịnh tiến (khớp loại 5)
nên số bậc tự do của Robot thƣờng bằng số khâu động.
Số bậc tự do của Robot quyết định đến tính linh hoạt của Robot trong quá
trình làm việc. Số bậc tự do càng lớn Robot càng linh hoạt, càng nhiều phƣơng án
để điểm thao tác thực hiện đƣợc yêu cầu công việc, điều này rất ý nghĩa trong
trƣờng hợp Robot làm việc trong môi trƣờng có nhiều chƣớng ngại vật. Tuy nhiên
số bậc tự do chuyển động này không nên lớn hơn sáu, bởi với sáu bậc tự do nếu bố
trí một cách hợp lý, sẽ đủ để tạo ra khả năng chuyển động linh hoạt của khâu tác
động cuối nhằm có thể tiếp cận đối tƣợng theo mọi hƣớng. Mặt khác cũng phải thừa

Sinh viên: Phạm Văn Hợp Giáo viên hƣớng dẫn. TS.Phạm Hoàng Vƣơng

Hình 1. 4: Tay máy tọa độ vuông góc [19]
Ƣu điểm
 Kết cấu đơn giản, tay máy có độ cứng vững cao.
 Độ chính xác đƣợc đảm bảo đồng đều trên toàn bộ vùng làm việc.
 Việc thiết kế, lập trình và điều khiển tƣơng đối dễ.
Khuyết điểm
 Do kết cấu gồm các khớp trƣợt, di chuyển dọc theo phƣơng các trục hệ tọa
độ nên tính linh hoạt không cao, khả năng phối hợp với các Robot khác bị hạn chế.
 Diện tích bề mặt Robot chiếm dụng lớn.
 Cần phải bảo vệ bề mặt của đƣờng dẫn, đòi hỏi phải bảo dƣỡng các khớp
trƣợt thƣờng xuyên.
Phạm vi ứng dụng: Nhờ những ƣu điểm của Robot nhƣ độ cứng vững cao, lập trình
và điều khiển dễ…, nên các tay máy kiểu này thƣờng dùng để vận chuyển hàng hóa,
phôi nhiên liệu trong các nhà máy sản xuất, lắp ráp các sản phầm, hàn hồ quang,
kiểm tra sản phẩm trong các dây truyền sản xuất tự động. Ngoài ta các tay máy kiểu
hệ tọa độ đề các này còn đƣợc dùng phổ biến trong các máy công cụ điều khiển số
để điều chỉnh vị trí của phôi trong và khi gia công.
1.4.4.2.Tay máy kiểu tọa độ trụ
Một loại tay máy đƣợc sử dụng khá phổ biến trong thời gian gần đây trên các
Robot công nghiệp là tay máy kiểu tọa độ trụ. Kết cấu chung của các tay máy hệ tọa
độ này gồm có một khớp quay và hai khớp trƣợt. Hai khớp trƣợt giúp cho Robot có
khả năng chuyển động tịnh tiến dọc theo thân và co duỗi cánh tay, kết hợp với khớp
quay tạo cho Robot các chuyển động quay quanh thân. Do đó vùng làm việc của
Robot có dạng hình trụ rỗng (Hình 1.5).
ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT 3 BẬC TỰ DO

Trang 11
Sinh viên: Phạm Văn Hợp Giáo viên hƣớng dẫn. TS.Phạm Hoàng Vƣơng

 Diện tích Robot chiếm dụng nhỏ, do đó có thể làm việc đƣợc ở những nơi
chật hẹp, không cần không gian lớn.
 Nhờ có hai khớp quay nên tính linh hoạt của tay đƣợc tăng lên rõ rệt (tay
máy có thể thao tác đƣợc với những vật ở phía trên thân hay những vật ở dƣới
sàn…)
 Có khả năng làm việc nhóm với các Robot khác, do đó thích hợp trong các
dây truyền sản xuất tự động.
Nhƣợc điểm
 Độ cứng vững của tay máy thấp hơn so với các tay máy hệ tọa độ Decac và
tay máy hệ tọa độ trụ.
 Độ chính xác, sai số vị trí phụ thuộc nhiều vào tầm với của cánh tay Robot:
“Khi tầm với lớn độ chính xác giảm dần và ngƣợc lại khi tầm với càng nhỏ độ chính
xác càng cao”.
Các Robot sử dụng tay máy hệ tọa độ này rất đa dạng điển hình là Robot
Unimation (Hoa Kỳ), Kawasaki, Misubishi (Nhật Bản, Hoa Kỳ), Stanford (Hoa
Kỳ)…
1.4.4.4.Tay máy kiểu hệ tọa độ góc.
Đây là một trong những loại tay máy Robot đƣợc dùng phổ biến trong các nhà
máy sản xuất. Chúng có kết cấu chính gồm các thanh liết kết với nhau thông qua ba
khớp quay. Trong đó trục của khớp quay thứ nhất vuông góc với trục của hai khớp
quay còn lại. Do đặc điểm cấu trúc này của tay máy rất giống với cấu trúc cánh tay
ngƣời nên ngƣời ta còn gọi tay máy này là “Tay máy kiểu tay người”
ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT 3 BẬC TỰ DO

Trang 13
Sinh viên: Phạm Văn Hợp Giáo viên hƣớng dẫn. TS.Phạm Hoàng Vƣơng
Ƣu điểm chính của tay máy loại này là:
 Kích thƣớc nhỏ gọn (so với kích thƣớc của tay máy thì vùng làm việc của
chúng tƣơng đối rộng).
 Nhờ đặc điểm tay máy gồm các khâu liên kết với nhau thông qua các khớp

đứng.
 Việc giải các bài toán về động học, động lực học cũng nhƣ điều khiển tƣơng đối
dễ
Các tay máy Robot này thƣờng dùng trong công việc lắp ráp nhờ các ƣu điểm
nổi bật nhƣ cứng vững theo phƣơng thẳng đứng, có thể thực hiện với tốc độ nhanh,
độ chính xác lớn.

Hình 1. 8: Tay máy Robot SCARA[19]
1.5. Ứng dụng Robot công nghiệp trong sản xuất
1.5.1. Các ƣu điểm của Robot.
Các loại Robot tham gia vào quy trình sản xuât cũng nhƣ trong đời sống sinh
hoạt của con ngƣời nhằm nâng cao năng suất lao động của dây truyền công nghệ,
giảm giá thành sản phẩm, nâng cao chất lƣợng cũng nhƣ khả năng cạnh tranh của
sản phẩm tạo ra.
Robot có thể thay thế con ngƣời làm việc ổn định bằng các thao tác đơn giản
hợp lý, đồng thời có khả năng thay đổi công việc để thích nghi với sự thay đổi của
quy trình công nghệ, góp phần vào giảm giá thành sản phẩm, chi tiết nhân công nhất
ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT 3 BẬC TỰ DO

Trang 15
Sinh viên: Phạm Văn Hợp Giáo viên hƣớng dẫn. TS.Phạm Hoàng Vƣơng
là ở những nƣớc mà nguồn nhân công rất ít hoặc chi phí cao. Ngoài ra các Robot
còn có khả năng nghe đƣợc siêu âm, cảm nhận đƣợc từ trƣờng.
Bên cạnh đó, một ƣu điểm nổi bật của Robot là môi trƣờng làm việc. Chúng
có thể thay thế con ngƣời làm việc ở những môi trƣờng độc hại, ẩm ƣớt, bụi bặm
hay nguy hiểm nhƣ ở các nhà máy hóa chất, các nhà máy phóng xạ, trong đại
dƣơng, dƣới lòng đất hay các hành tinh khác…
1.5.2. Tình hình phát triển Robot và ứng dụng Robot hiện nay
Với những ƣu điểm trên, ngày nay Robot đƣợc ứng dụng rộng rãi trong sản
xuất ở các nƣớc trên thế giới nhất là các nƣớc có nền công nghiệp phát triển. Theo


ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT 3 BẬC TỰ DO

Trang 17
Sinh viên: Phạm Văn Hợp Giáo viên hƣớng dẫn. TS.Phạm Hoàng Vƣơng
CHƢƠNG II. XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ TÍNH TOÁN
ĐỘNG HỌC ROBOT
2.1. Xây dựng mô hình
Xây dựng mô hình là một nhiệm vụ quan trọng trƣớc khi đi vào tính toán động
học và mô phỏng Robot. Thông qua việc xây dựng mô hình giúp cho nhà thiết kế có
cái nhìn toàn diện, trực quan hơn về robot nhƣ đặc điểm, kết cấu của từng khâu trên
Robot cũng nhƣ toàn thể Robot. Tùy theo từng trƣờng hợp nhất định, mà ta xây
dựng mô hình robot với những hình dáng, kích thƣớc khác nhau sao cho hợp lý
nhất, đảm bảo đƣợc các yêu cầu làm việc nhƣ: độ cứng vững, linh hoạt, thao tác dễ
dàng trong quá trình làm việc
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là máy tính điện tử.
Hiện nay có rất nhiều phần mềm hỗ trợ cho phép ngƣời sử dụng xây dựng mô hình
3D cho robot một cách dễ dàng, điển hình trong số đó phải kể đến các phần mềm
mạnh nhƣ: Soliworks, CATIA, Topsolid,… Với mỗi phần mềm có những ƣu điểm
nhất định phù hợp với những yêu cầu thiết kế khác nhau và không ngừng cải tiến,
bổ sung những tính năng mới nhằm phục vụ cho công việc thiết kế đƣợc nhanh,
chính xác và trực quan nhất.
Trong luận văn này em sử dụng phần mềm Catia để xây dựng mô hình Robot.
Phần mềm Catia là hệ thống CAD/CAM/CAE 3D hoàn chỉnh và mạnh mẽ nhất hiện
nay do hãng Dassault System phát triển. Hiện nay phần mềm này đƣợc ứng dụng
trong hầu hết các lĩnh vực kỹ thuật nhƣ cơ khí, tự động hóa công nghiệp ôtô, tàu
thủy, hàng không Ƣu điểm của phần mềm là khả năng đồ họa mạnh, thƣ viện
phần tử lớn thuận lợi trong thiết kế, thực hiện quá trình vẽ và đƣa ra mô hình cấu
trúc nhanh, chính xác…Ngoài ra với phần mềm Catia, ta có thể xuất ra kết quả dƣới
nhiều định dạng dạng thuận lợi cho việc liên kết với những phần mềm khác, phần