Nội dung môn học gồm ba phần
Nội dung môn học gồm ba phần
1. Các khái niệm cơ bản, nền tảng cơ học – cơ khí trong kết cấu robot.
1. Các khái niệm cơ bản, nền tảng cơ học – cơ khí trong kết cấu robot.
2. Điều khiển robot.
2. Điều khiển robot.
3. Ứng dụng robot.
3. Ứng dụng robot.Tài liệu tham khảo:
Tài liệu tham khảo:
1. Modernling and control robotic.
1. Modernling and control robotic.
2. Robotic control.
2. Robotic control.
3. Robot và hệ thống công nghệ robot hoá.
3. Robot và hệ thống công nghệ robot hoá.
4. Kỹ thuật robot.
4. Kỹ thuật robot.
5. Robot công nghiệp.
5. Robot công nghiệp.Các lĩnh vực có quan hệ chặt chẽ:
Các lĩnh vực có quan hệ chặt chẽ:
1. Toán học cao cấp.
1. Toán học cao cấp.

lập lại các chương trình, tổng hợp các chương trình đặt ra trên các
trục toạ độ; có khả năng định vị, di chuyển các đối tượng vật chất;
trục toạ độ; có khả năng định vị, di chuyển các đối tượng vật chất;
chi tiết, dao cụ, gá lắp … theo những hành trình thay đổi đã chương
chi tiết, dao cụ, gá lắp … theo những hành trình thay đổi đã chương
trình hoá nhằm thực hiện các nhiệm vụ công nghệ khác nhau.
trình hoá nhằm thực hiện các nhiệm vụ công nghệ khác nhau.
Theo tiêu chuẩn VDI 2860/BRD:Robot là một thiết bị có nhiều trục, thực hiện các chuyển động có
Robot là một thiết bị có nhiều trục, thực hiện các chuyển động có
thể chương trình hóa và nối ghép các chuyển động của chúng trong
thể chương trình hóa và nối ghép các chuyển động của chúng trong
những khoảng cách tuyến tính hay phi tuyến của động trình. Chúng
những khoảng cách tuyến tính hay phi tuyến của động trình. Chúng
được điều khiển bởi các bộ phận hợp nhất ghép kết nối với nhau, có
được điều khiển bởi các bộ phận hợp nhất ghép kết nối với nhau, có
khả năng học và nhớ các chương trình; chúng được trang bị dụng
khả năng học và nhớ các chương trình; chúng được trang bị dụng
cụ hoặc các phương tiện công nghệ khác để thực hiện các nhiệm vụ
cụ hoặc các phương tiện công nghệ khác để thực hiện các nhiệm vụ
sản xuất trực tiếp hay gián tiếp.
sản xuất trực tiếp hay gián tiếp.Theo tiêu chuẩn GHOST 1980:
Theo tiêu chuẩn GHOST 1980:
nghành cơ điện tử (mechatronics).
nghành cơ điện tử (mechatronics).1.1.2. Robot công nghiệp:
1.1.2. Robot công nghiệp:Mặc dù lĩnh vực ứng dụng của robot rất rộng và ngày càng được
Mặc dù lĩnh vực ứng dụng của robot rất rộng và ngày càng được
mở rộng thêm, song theo thống kê về các ứng dụng robot sau đây
mở rộng thêm, song theo thống kê về các ứng dụng robot sau đây
chúng đựoc sử dụng chủ yếu trong công nghiệp, vì vậy khi nhắc
chúng đựoc sử dụng chủ yếu trong công nghiệp, vì vậy khi nhắc
đến robot người ta thường liên tưởng đến robot công nghiệp.
đến robot người ta thường liên tưởng đến robot công nghiệp.
Lĩnh vực 1985 1990
Hàn
Phục vụ máy NC và hệ thống TĐLH
Đúc
Lắp ráp
Phun phủ
Sơn
Các ứng dụng khác
35%
20%
10%
10%
10%
5%

Do có hai đặc trưng trên nên robot công nghiệp có thể định nghĩa
Do có hai đặc trưng trên nên robot công nghiệp có thể định nghĩa
như sau:
như sau:Theo Viện nghiên cứu robot của Mĩ đề xuất:
Theo Viện nghiên cứu robot của Mĩ đề xuất:RBCN là tay máy vạn năng, hoạt động theo chương trình và có thể
RBCN là tay máy vạn năng, hoạt động theo chương trình và có thể
lập trình lại để hoàn thành và nâng cao hiệu quả hoàn thành các
lập trình lại để hoàn thành và nâng cao hiệu quả hoàn thành các
nhiệm vụ khác nhau trong công nghiệp, như vận chuyển nguyên vật
nhiệm vụ khác nhau trong công nghiệp, như vận chuyển nguyên vật
liệu, chi tiết, dụng cụ hoặc các thiết bị chuyên dùng khác.
liệu, chi tiết, dụng cụ hoặc các thiết bị chuyên dùng khác.Hay theo định nghĩa GHOST 25686 – 85 như sau:
Hay theo định nghĩa GHOST 25686 – 85 như sau:RBCN là tay máy được đặt cố định hay di động, bao gồm thiết bị
RBCN là tay máy được đặt cố định hay di động, bao gồm thiết bị
thừa hành dạng tay máy có một số bậc tự do hoạt động và thiết bị
thừa hành dạng tay máy có một số bậc tự do hoạt động và thiết bị
điều khiển theo chương trình, có thể tái lập trình để hoàn thành các
điều khiển theo chương trình, có thể tái lập trình để hoàn thành các

(arm) để tạo các chuyển động cơ bản,
(arm) để tạo các chuyển động cơ bản,
Cổ tay
Cổ tay
(Wrist) tạo nên sự khéo léo, linh hoạt và
(Wrist) tạo nên sự khéo léo, linh hoạt và
bàn tay
bàn tay
(Hand)
(Hand)
hoặc
hoặc
phần công tác
phần công tác
(End Effector) để trực tiếp hoàn thành các thao
(End Effector) để trực tiếp hoàn thành các thao
tác trên đối tượng.
tác trên đối tượng.

Hệ thống cảm biến:
Hệ thống cảm biến:
gồm các sensor và thiết bị chuyển đổi tín hiệu
gồm các sensor và thiết bị chuyển đổi tín hiệu
khác. Các robot cần hệ thống sensor trong để nhận biết trạng thái
khác. Các robot cần hệ thống sensor trong để nhận biết trạng thái
của bản thân các cơ cấu của robot và các sensor ngoài để nhận biết
của bản thân các cơ cấu của robot và các sensor ngoài để nhận biết

nhiên, trong kỹ thuật robot vẫn dùng các thuật ngữ quen thuộc để
nhiên, trong kỹ thuật robot vẫn dùng các thuật ngữ quen thuộc để
chỉ các bộ phận của tay máy như vai
chỉ các bộ phận của tay máy như vai(shoulder)
(shoulder)
, Cánh tay
, Cánh tay(Arm)
(Arm)
, cổ
, cổ
tay
tay
(Wrist)
(Wrist)
, bàn tay
, bàn tay
(Hand)
(Hand)
và các khớp
và các khớp
(Articulations)
(Articulations)
,
,

(Cartesian),
(Cartesian),
toạ độ trụ
toạ độ trụ
(Cylindrical)
(Cylindrical)
, toạ độ cầu
, toạ độ cầu
(Revolute),
(Revolute),
SCARA, POLAR, kiểu tay người
SCARA, POLAR, kiểu tay người
(Anthropomorphic).
(Anthropomorphic). 
Tay máy kiểu tọa độ đề các
Tay máy kiểu tọa độ đề các
, còn gọi là kiểu chữ nhật, dùng ba khớp
, còn gọi là kiểu chữ nhật, dùng ba khớp
trượt, cho phép phần công tác thực hiện một cách độc lập các
trượt, cho phép phần công tác thực hiện một cách độc lập các
chuyển động thẳng, song với ba trục tọa độ. Vùng làm việc của tay
chuyển động thẳng, song với ba trục tọa độ. Vùng làm việc của tay
máy có dạng hình hộp chữ nhật. Do sự đơn giản về kết cấu tay máy
máy có dạng hình hộp chữ nhật. Do sự đơn giản về kết cấu tay máy
kiểu này có độ cứng vững cao, độ chính xác được đảm bảo đồng
kiểu này có độ cứng vững cao, độ chính xác được đảm bảo đồng
đều trong toàn bộ vùng làm việc, nhưng ít khéo léo. Vì vậy, tay máy

phần công tác được mô tả trong tọa độ cầu thì mỗi bậc tự do tương
ứng với một khả năng chuyển động và vùng làm việc của nó là khối
ứng với một khả năng chuyển động và vùng làm việc của nó là khối
cầu rỗng. Độ cứng vững của loại tay máy này thấp hơn hai loại trên
cầu rỗng. Độ cứng vững của loại tay máy này thấp hơn hai loại trên
và độ chính xác định vị phụ thuộc vào tầm với .
và độ chính xác định vị phụ thuộc vào tầm với .Tay máy Scara
Tay máy Scara
được đề xuất dùng cho công việc lắp ráp. Đó là một
được đề xuất dùng cho công việc lắp ráp. Đó là một
kiểu tay máy có cấu tạo đặc biệt, gồm hai khớp quay và một khớp
kiểu tay máy có cấu tạo đặc biệt, gồm hai khớp quay và một khớp
trượt, nhưng cả ba khớp đều có trục song song với nhau. Kết cấu
trượt, nhưng cả ba khớp đều có trục song song với nhau. Kết cấu
này làm tay máy cứng vững hơn theo phương thẳng đứng nhưng
này làm tay máy cứng vững hơn theo phương thẳng đứng nhưng
kém cứng vững theo phương được chọn là phương ngang. Loại này
kém cứng vững theo phương được chọn là phương ngang. Loại này
chuyên dùng cho công việc lắp ráp với tải trọng nhỏ theo phương
chuyên dùng cho công việc lắp ráp với tải trọng nhỏ theo phương
đứng. Từ Scara là viết tắt của “selective compliance assembly robot
đứng. Từ Scara là viết tắt của “selective compliance assembly robot
arm” để mô tả các đặc điểm trên. Vùng làm việc của Scara là một
arm” để mô tả các đặc điểm trên. Vùng làm việc của Scara là một

năng định vị của phần công tác muốn định hướng nó, cần bổ sung
năng định vị của phần công tác muốn định hướng nó, cần bổ sung
phần cổ tay. Muốn định hướng tùy ý phần công tác cổ tay phải có ít
phần cổ tay. Muốn định hướng tùy ý phần công tác cổ tay phải có ít
nhất ba bậc tự do. Trong trường hợp trục quay của ba khớp gặp
nhất ba bậc tự do. Trong trường hợp trục quay của ba khớp gặp
nhau tại một điểm ta gọi đó là khớp cầu. Ưu điểm chính của khớp
nhau tại một điểm ta gọi đó là khớp cầu. Ưu điểm chính của khớp
cầu là tách được thao tác định vị và định hướng của phần công tác,
cầu là tách được thao tác định vị và định hướng của phần công tác,
làm đơn giản việc tính toán. Các kiểu khớp khác có thể đơn giản
làm đơn giản việc tính toán. Các kiểu khớp khác có thể đơn giản
hơn về kết cấu cơ khí, nhưng tính toán tọa độ khó hơn do không
hơn về kết cấu cơ khí, nhưng tính toán tọa độ khó hơn do không
tách được hai loại thao tác trên.
tách được hai loại thao tác trên.
Phần công tác là bộ phận trực tiếp tác động lên đối tượng tùy
Phần công tác là bộ phận trực tiếp tác động lên đối tượng tùy
theo yêu cầu làm việc của robot phần công tác có thể là tay gắp,
theo yêu cầu làm việc của robot phần công tác có thể là tay gắp,
công cụ (súng phun sơn, mỏ hàn, dao cắt, chìa vặn ốc)
công cụ (súng phun sơn, mỏ hàn, dao cắt, chìa vặn ốc)

1.3. Phân loại Robot:

RPP trường công tác là khối trụ.
•
RRP trường công tác là khối cầu.
RRP trường công tác là khối cầu.
•
RRR trường công tác là khối cầu.
RRR trường công tác là khối cầu.

Bảng thống kê sau đây trên 200 mẫu robot về phương diện tổ
Bảng thống kê sau đây trên 200 mẫu robot về phương diện tổ
hợp bậc tự do, theo đó phổ biến là loại robot có trường công tác là
hợp bậc tự do, theo đó phổ biến là loại robot có trường công tác là
một khối trụ với tổ hợp là một khối trụ PPR chiểm 72%. Số bậc tự
một khối trụ với tổ hợp là một khối trụ PPR chiểm 72%. Số bậc tự
do trên 4 chiếm không nhiều.
do trên 4 chiếm không nhiều.
3T
3T
4%
4%
4%
4%
-
-
-
-
2T

Tịnh tiến/ Quay
0R
0R
0R
0R
2R
2R
3R
3R

1.3.2. Phân loại theo phương pháp điều khiển:
1.3.2. Phân loại theo phương pháp điều khiển:Có 2 kiểu điều khiển robot: điều khiển hở và điều khiển
Có 2 kiểu điều khiển robot: điều khiển hở và điều khiển
kín.
kín.
•Điều khiển hở, dùng truyền động bước ( động cơ điện
Điều khiển hở, dùng truyền động bước ( động cơ điện
hoặc động cơ thủy lực, khí nén, ) mà quãng đường hoặc
hoặc động cơ thủy lực, khí nén, ) mà quãng đường hoặc
góc dịch chuyển tỷ lệ với số xung điều khiển. Kiểu này
góc dịch chuyển tỷ lệ với số xung điều khiển. Kiểu này


Điều khiển contour đảm bảo cho phần công tác dịch
Điều khiển contour đảm bảo cho phần công tác dịch
chuyển theo quỹ đạo bất kỳ, với tốc độ có thể điều khiển
chuyển theo quỹ đạo bất kỳ, với tốc độ có thể điều khiển
được. Có thể gặp kiểu điều khiển này trên các robot hàn
được. Có thể gặp kiểu điều khiển này trên các robot hàn
hồ quang, phun sơn.
hồ quang, phun sơn.
1.3.3. Phân loại theo ứng dụng :
1.3.3. Phân loại theo ứng dụng :
•Cách phân loại này dựa vào ứng dụng của robot. Ví dụ,
Cách phân loại này dựa vào ứng dụng của robot. Ví dụ,
có robot công nghiệp, robot dùng trong nghiên cứu khoa
có robot công nghiệp, robot dùng trong nghiên cứu khoa
học, robot dùng trong kỹ thuật vũ trụ, robot dùng trong
học, robot dùng trong kỹ thuật vũ trụ, robot dùng trong
quân sự…
quân sự…
•


véc tơ đơn vị là x, y, z được dùng làm hệ quy chiếu gốc. Để
véc tơ đơn vị là x, y, z được dùng làm hệ quy chiếu gốc. Để
mô tả vị trí và định hướng của của vật rắn trong không
mô tả vị trí và định hướng của của vật rắn trong không
gian, thường phải gắn lên nó một hệ tọa độ, gọi là hệ quy
gian, thường phải gắn lên nó một hệ tọa độ, gọi là hệ quy
chiếu địa phương, chẳng hạn hệ tọa độ O’x’y’z’ gốc củahệ
chiếu địa phương, chẳng hạn hệ tọa độ O’x’y’z’ gốc củahệ
tọa độ này đại diện cho vị trí của vật trong hệ quy chiếu
tọa độ này đại diện cho vị trí của vật trong hệ quy chiếu
gốc Oxyz, biểu thức sau đây nói lên quan hệ giữa chúng:
gốc Oxyz, biểu thức sau đây nói lên quan hệ giữa chúng:zoyoxoO
zyx
'''' ++=•Trong đó là các hình chiếu vuông góc của véc tơ
Trong đó là các hình chiếu vuông góc của véc tơ
O’ lên hệ tọa độ Oxyz. Có thể mô tả định vị của điểm O’ qua véctơ
O’ lên hệ tọa độ Oxyz. Có thể mô tả định vị của điểm O’ qua véctơ
O’(3.1) như sau:
O’(3.1) như sau:
y
x
o
o
o
o
'
'
'
'
zyx
ooo ',','
zzyzxzz
zyyyxyy
zxyxxxx
zyx
zyx
zyx
'''
'''
'''
'
'
'
++=
++=
++=











=










==
zzzyzx
yzyyyx
xzxyxx
zyx
zyx
zyx
zyxR
TTT

Từ các phép quay căn bản quanh các trục của hệ quy chiếu cho
Từ các phép quay căn bản quanh các trục của hệ quy chiếu cho
phép thành lập ra các ma trận quay một đối tượng quanh một trục
phép thành lập ra các ma trận quay một đối tượng quanh một trục
bất kì.
bất kì.
Cần lưu ý rằng các ma trận này có tính chất trực giao, ta có thể
Cần lưu ý rằng các ma trận này có tính chất trực giao, ta có thể
xác định nghịch đảo của nó theo hai cách, hoặc thay góc bằng giá trị
xác định nghịch đảo của nó theo hai cách, hoặc thay góc bằng giá trị
đối dấu của nó vào ma trận quay, hoặc chuyển vị ma trận quay đang
đối dấu của nó vào ma trận quay, hoặc chuyển vị ma trận quay đang
có.
có.











sin
';
0
sin
cos
' zyx
α
α
α
α










−
=
ββ
ββ
β
cos0sin
010
sin0cos
)(
y



−=
γγ
γγγ
cossin0
sincos0
001
)(
x
R

2.1.3. Quay một véc tơ:
2.1.3. Quay một véc tơ:

Có thể mô tả phép quay một véc tơ bằng cách sử dụng các ma
Có thể mô tả phép quay một véc tơ bằng cách sử dụng các ma
trận quay nêu trên, hãy xem mô tả của điểm P trong hai hệ quy
trận quay nêu trên, hãy xem mô tả của điểm P trong hai hệ quy
chiếu trùng gốc như sau:
chiếu trùng gốc như sau: 

ma trận quay chỉ có ba thành phần thực sự độc lập tuyến tính.
ma trận quay chỉ có ba thành phần thực sự độc lập tuyến tính.










=










=
z
y
x
z
y
x





−
=
αα
αα