Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
LỜI CẢM ƠN.
Đầu tiên, em xin cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Giao
Thông Vận Tải nói chung và các thầy cô giáo trong ngành Cơ điện tử nói riêng đã tận tình
giảng dạy, truyền đạt cho em nhưng kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong thời gian qua.
Đặc biệt, em xin gửi lời chân thành cảm ơn tới thầy giáo Trịnh Tuấn Dương đã tận
tình giúp đỡ, chỉ bảo và trực tiếp hướng dẫn em trong thời gian qua để em hoàn thành tốt
đồ án tốt nghiệp của mình.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đã luôn tạo điều
kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án
tốt nghiệp.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn luận văn này của em không tránh khỏi những
sai sót. Kính mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cô và sự góp ý của các bạn.
Hà nội, 5 tháng 5 năm 2014.
Sinh viên thực hiện.
Nguyễn Quốc Việt.

1
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
TÓM TẮT
Được sự hướng dẫn của thầy Trịnh Tuấn Dương em đã tiến hành nghiên cứu và trình
bày luận văn trong năm chương:
Chương 1. “Nghiên cứu tổng quan về Robot”. Trong chương này em trình bày tóm tắt
cơ sở, lịch sử phát triển của robot, các khái niệm, định nghĩa vai trò của robot và các ứng
dụng, các xu thế trong tương lai và tình hình tiếp cận Robot trong sản xuất công nghiệp
nay. Đây là các kiến thức cơ sở cần thiết trước khi nghiên cứu về động học robot.
Chương 2. Giới thiệu các linh kiện trong đồ án, về cấu tạo, chức năng và nguyên lí
hoạt động của chúng.
Chương 3. Phần thiết kế và thi công nội dung chính là thiết kế mạch, nguyên lí hoạt
động các khối trong sơ đồ nguyên lí,các phần mềm trong quá trình thiết kế và thi công và

như tháo lắp dụng cụ cho các trung tâm CNC, lắp ráp linh kiện điện tử, hàn vỏ xe ô tô ,xe
máy và phun phủ bề mặt…Có những nơi đã bắt đầu thiết kế chế tạo và lắp ráp robot. Có
thể nói robot đã và đang góp phần rất lớn vào sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại háo đất
nước. với nhưng ý nghĩa to lớn đó của robot công nghiệp,chắc nhắn nghành công nghiệp
chế tạo và ứng dụng robot sẻ phát triển mạnh trong tương lai.
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP
1.1 Robot công nghiệp:
Khái niệm về robot công nghiệp
Định nghĩa theo theo AFNOR (Pháp): Robot công nghiệp là một cơ cấu chuyển động
tự động có thể lập trình, lặp lại các chương trình, tổng hợp các chương trình đặt ra trên
các trục tọa độ, có khả năng định vị, định hướng,di chuyển các đối tượng vật chất:chi
tiết,dao cụ, gá lắp…Theo những hành trình thay đổi đã chương trình hóa nhằm thực hiện
các nhiệm vụ công nghệ khác nhau.
4
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Định nghĩa theo RIA ( Robot Institute of America): Robot là một tay máy vạn năng có
thể lặp lại các chương trình được thiết kế để di chuyển vật liệu, chi tiết,dụng cụ hoặc các
thiết bị chuyên dung thong qua các chương trình chuyển động có thể thay đổi để hoàn
thành các nhiệm vụ khác nhau.
Định nghĩa theo GOCT25686-85( Nga): Robot công nghiệp là một máy tự động được
đặt cố định hoặc di động được,liên kết giữa một tay máy và một hệ thống điều khiển theo
chương trình, có thể lập trình lại để hoàn thành các chức năng vận động và điều khiển
trong quá trình sản xuất.
Có thể nói robot công nghiệp là một máy tự động linh hoạt thay thế từng phần hoặc
các hoạt động cơ bắp và hoạt động trí tuệ con người trong nhiều khả năng thích nghi khác
nhau.
1.1.1.Sự ra đời của robot công nghiệp:
Thuật ngữ “robot” lần đầu tiên xuất hiện năm 1922 trong tác phẩm “Rosum’s
Universal Robot” của Karal Capek. Theo tiêng séc thì robot là người làm tạp dịch. Trong

được, để sau đó đưa ra hành xử thích hợp”. Theo cách hiểu này, các hệ thống xe tự hành,
hay thậm chí một thiết bị xây dựng có trang bị một cảm biến thích hợp như camera cũng
được gọi là robot. Các khái niệm như Hexapod, Prallel robot,tripod, Gait biped,
Manipulator robocar hay Mobile robot nhằm chỉ vào các hệ thống robot không gắn liền
với các hình dung ban đầu của con người.
Trong nội dung đồ án chỉ nhằm vào robot công nghiệp, thực chất là một thiết bị tay
máy. Công nghệ tay máy là công nghệ của dạng thiết bị kỹ thuật có khả năng thực hiện
các chuyển động theo nhiều trục trong không gian, tương tự như con người.
Về cơ bản có thể phân thành 2 loại chính:
+ Loại điều khiển theo chương trình gồm 2 họ:
Chương trình cứng: các thiết bị bốc dỡ, xếp đặt có chương trình hoạt động cố định. Ta
hay gặp họ này trong các hệ thống kho hiện đại. chúng có rất ít trục chuyển động và chỉ
thu thập thong tin về quảng đường qua các tiếp điểm hành trình. Ta không thể điều khiển
theo một quỹ đạo mong muốn
Chương trình linh hoạt: là họ robot mà người sử dụng có khả năng thay đổi chương
trình điều khiển chúng tùy theo đối tượng công tác. Ta hay gặp chúng trong các công đoạn
như hàn, sơn hay rắp ráp của công nghiệp ô tô.
• Loại điều khiển thong minh có 2 kiểu chính:
Manipulator: là loại tay máy được điều khiển trực tiếp bởi con người, có khả năng lặp
lai các chuyển động của tay người. Bản chất là dạng thiết bị hỗ trợ cho sự khéo léo, cho
trí tuệ, cho hệ thống giác quan và kinh nghiệm của người sử dụng. hay được sử dung
6
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
trong các nhiệm vụ cần chuyển động phức hợp có tính chính xác cao, hay môi trường phù
hợp cho sức khỏe, môi trường khó tiếp cận…
Telemaniputalor: là loại Maniputalor được điều khiển từ xa và người điều khiển phải
sử dụng hệ thống camera để quan sát môi trường sử dụng
Theo tiêu chuẩn châu Âu EN775 và VDI2860 của Đức có thể hiểu “robot công nghiệp
là một Automat sử dụng vạn năng để tạo chuyển động nhiều trục, có khả năng lập trình

+ Phun sơn vận chuyển hang hóa…
1.1.3.3.Các xú thế ứng dụng robot trong tương lai:
+ Robot ngay càng thay thế trong lao động
+ Robot ngày cành trở nên chuyên dụng
+ Robot ngày càng được đảm nhận nhiều loại công việc lắp ráp
+ Robot di động ngày càng trở nên phổ biến
+ Robot ngày càng trở nên tinh khôn.
1.1.3.4.Tình hình tiếp cận và ứng dụng robot công nghiệp ở việt nam:
8
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Trong giai đoạn trước năm 1990,hầu như trong nước hoàn toàn chưa du nhập về kỹ
thuật robot, thâm chí chưa nhận nhiều thong tin kỹ thuật về lĩnh vực này. Tuy vậy với mục
tiêu chủ yếu là tiếp cận lĩnh vực mới mẻ này trong nước đã triển khai các đề tài nghiên
cứu khoa học cấp nhà nước: đề tài 58.01.03 và 52B03.01.
Giai đoạn tiếp theo năm 1990 các nghành công nghiệp trong nước bắt đầu đổi mới.
Nhiều cơ sở đã nhập ngoại nhiều loại robot công nghiệp phục vụ các công việc như: tháo
lắp dụng cụ,lắp ráp linh kiện điện tử, hàn vỏ ô tô xe máy,phun phủ các bề mặt
Một sự kiện đang chú ý là tháng 4 năm 1998 nhà máy Roze/robotech đã bước vào
hoạt động ở khu công nghiệp nomura hải phòng. Đây là nhà máy đầu tiên ở việt nam chế
tạo và lắp ráp robot.
Nhưng năm gần đây, trung tâm nghiên cứu kỹ thuật tự động hóa, trường đại học Bách
khoa Ha Nội, đã nghiên cứu một loại robot mới là robot RP thuộc loại robot phỏng sinh
(bắt chước cơ cấu tay người). Hiên nay đã chế tạo 2 mẫu robot RPS-406 dùng để phun
men và robot RPS-4102 dùng trong công nghê bề mặt.
Ngoài ra trung tâm còn chế tạo các loại robot khác như robot:SCA mini dung để dạy
học, robocar công nghiệp phục vụ phân xưởng,robocar chữ thập đỏ cho người tàn tật…
bên cạnh đó còn xây dưng các thuật toán mới để điều khiển robot,xây dựng “thư viện” các
mô hình của robot trong máy tính…
1.2. Tổng quan về robot sẽ xây dựng trong đề tài

Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
và mặc dù, cụm từ RISC chưa được sử dụng thời bây giờ, nhưng PIC thực sự là một vi
điều khiển với kiến trúc RISC, chạy một lệnh một chu kỳ máy (4 chu kỳ của bộ dao
động).
Năm 1985 General Instruments bán bộ phận vi điện tử của họ, và chủ sở hữu mới hủy
bỏ hầu hết các dự án - lúc đó đã quá lỗi thời. Tuy nhiên PIC được bổ sung EEPROM để
tạo thành 1 bộ điều khiển vào/ra khả trình. Ngày nay rất nhiều dòng PIC được xuất xưởng
với hàng loạt các module ngoại vi tích hợp sẵn (như USART, PWM, ADC ), với bộ nhớ
chương trình từ 512 Word đến 32K Word.
2.1.2 Ưu thế của PIC
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều họ vi điều khiển như 8051, PIC, Motorola 68HC,
AVR, ARM, Trong giáo trình này chúng ta chọn PIC và đặc biệt là PIC18F4431 để
nghiên cứu và tìm hiểu về vi xử lý vì các lý do sau:
Họ vi điều khiển này có thể tìm mua dễ dàng tại thị trường Việt Nam.
Giá thành không quá đắt.
Có đầy đủ tính năng của một vi điều khiển khi hoạt động độc lập.
Hiện nay tại Việt Nam cũng như trên thế giới, họ vi điều khiển PIC được xử dụng khá
rộng rãi. Điều này tạo thuận lợi trong quá trình tìm hiểu và phát triển các ứng dụng như:
số lượng tài liệu, số lượng các ứng dụng mở đã được phát triển thành công, dễ dàng trao
đổi, học tập, dễ dàng tìm được sự chỉ dẫn khi gặp khó khăn,
Sự hỗ trợ của nhà sản xuất về trình biên dịch, các công cụ lập trình, nạp chương trình
từ đơn giản đến phức tạp.
Có nhiều tính năng đa dạng và các tính năng này không ngừng được phát triển.
2.1. 3Cấu trúc vi điều khiển PIC
Cấu trúc phần cứng của vi điều khiển được thiết kế theo hai dạng cơ bản là cấu trúc
Havard và cấu trúc Von-Neumann. Điểm khác biệt giữa hai dạng cấu trúc này là cấu trúc
bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình.
11
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51

+Tần số hoạt động 0-20 MHz.
13
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
+Độ chính xác dao động nội bộ.
+Bộ phát tín hiệu chuẩn.
+Cho phép lựa chọn nhiều tần số 8MHz đến 31mKHz.
+Nguồn cung cấp điện áp 2.0-5.5V.
+Tiêu thụ: 220uA (2.0V, 4MHz), 11uA (2,0 V, 32 KHz) 50nA (chế độ chờ).
+Tiết kiệm điện năng Sleep Mode.
+Brown-out Reset (BOR) với các tùy chọn phần mềm điều khiển.
+35 đầu vào / đầu ra.
+Cao trở nội tại nguồn.
+Cho phép từng chân lập trình kéo lên điện trở.
+Ngắt-on-Thay đổi pin.
+8K ROM bộ nhớ trong công nghệ FLASH.
+Chip có thể được lập trình lại lên đến 100.000 lần.
+In-Circuit Serial trình Lựa chọn.
+Chip có thể được lập trình ngay cả khi nhúng trong thiết bị mục tiêu.
+256 byte bộ nhớ EEPROM.
+Dữ liệu có thể được viết hơn 1.000.000 lần.
+368 byte bộ nhớ RAM.
-A / D chuyển đổi:
+14-kênh.
+ Độ phân giải 10-bit.
+ 3 bộ đinh thời.
+ Watch-dog hẹn giờ.
14
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do

Chân (4) (5) (6) còn được sử dụng làm chân tín hiệu từ Encoder.
Chân (12) (31) dung để cung cấp điện áp V
SS
=0 cho vi mạch và điện áp cho các chân I/O.
Chân (11) (32) dung để cung cấp điện áp V
DD
=5V cho vi mạch và cho các chân I/O.
Chân (15) có thể làm chân I/O tín hiệu số hoặc chân T1OSO/T13CK1.
Chân (16) có thể làm chân I/O tín hiệu số hoặc làm chân Capture2 input/campare2
output/PWM2 output.
Chân (17) có thể làm chân I/O tín hiệu số hoặc làm chân Capture1 input/campare1
output/PWM1 output.
Chân (18) dùng làm chân I/O tín hiệu số
Chân (19) đến (22) và (27) dùng làm chân I/O tín hiệu số và là cổng dữ liệu hai chiều.
Chân (28) đến (30) dùng làm chân I/O tín hiệu số và là cổng dữ liệu hai chiều và tăng
cường đầu ra cho ccp1.
Chân (23) dùng làm chân I/O tín hiệu số và SPI.
Chân (24) dùng làm chân I/O tín hiệu số và SPI.
Chân (25) dùng làm chân I/O tín hiệu số và TX/CK dung cho ghép nối máy tinh.
Chân (26) dùng làm chân I/O tín hiệu số và RX/TD dung cho ghép nối máy tinh.
Chân (33) dùng làm chân I/O tín hiệu số,ngắt 0,input tín hiệu ccp1 và tìn hiệu tương tự
đầu vào 12.
Chân (34) dùng làm chân I/O tín hiệu số, ngắt 1 và tìn hiệu tương tự đầu vào 10.
19
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Chân (35) dùng làm chân I/O tín hiệu số,ngắt 1 và tìn hiệu tương tự đầu vào 8.
Chân (36) có thể làm chân I/O tín hiệu số hoặc tìn hiệu tương tự 9 và làm chân Capture2
input/campare2 output/PWM2 output.
Chân (37) dùng làm chân I/O tín hiệu số và tìn hiệu tương tự đầu vào 11.

được sản xuất trong cùng một cách và hành động theo cách tương tự, các chức năng của
họ không có nhiều điểm chung.
21
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Hình.2. Định địa chỉ và Thanh ghi mục đích chung
2.1.4.4 .Mục đích chung Thanh ghi
Tất cả -thanh ghi đa mục đích được sử dụng để lưu trữ dữ liệu tạm thời và kết quả tạo
ra trong quá trình hoạt động. Ví dụ, nếu chương trình thực hiện một tính (ví dụ, kể sản
phẩm trên dây chuyền lắp ráp), cần phải có một đăng ký mà là viết tắt của những gì chúng
ta trong cuộc sống hàng ngày gọi là "tổng hợp". Kể từ khi vi điều khiển không phải là
sáng tạo ở tất cả, nó là cần thiết để xác định địa chỉ của một số mục đích chung đăng ký
và gán cho nó một chức năng mới. Một chương trình đơn giản để tăng giá trị của các đăng
ký này bằng 1, sau khi mỗi sản phẩm đi qua cảm biến, nên được tạo ra.
22
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Do đó, các vi điều khiển có thể thực hiện chương trình vì nó bây giờ biết được những
gì và ở đâu tổng phải được tăng lên được. Tương tự như ví dụ đơn giản, mỗi biến chương
trình phải được preassigned một số mục đích chung đăng ký.
2.1.4.5.SFR Đăng ký
Đặc biệt-thanh ghi chức năng cũng được các vị trí bộ nhớ RAM, nhưng không giống
như -thanh ghi đa mục đích, mục đích của họ là xác định trước trong quá trình sản xuất và
không thể thay đổi. Kể từ khi bit của họ được kết nối vật lý với các mạch cụ thể trên chip
(A / D chuyển đổi, nối tiếp truyền thông module, vv), bất kỳ thay đổi nội dung của họ trực
tiếp ảnh hưởng đến hoạt động của vi điều khiển hoặc một số các mạch của nó. Ví dụ,
bằng cách thay đổi thanh ghi TRISA, chức năng của mỗi cổng A pin có thể thay đổi theo
cách nó hoạt động như đầu vào hay đầu ra. Một tính năng trong các vị trí bộ nhớ được
rằng họ có tên của họ (thanh ghi và bit của họ), mà đáng kể tạo điều kiện cho chương
trình bằng văn bản. Từ cấp cao ngôn ngữ lập trình có thể sử dụng danh sách của tất cả các

+ Chọn kênh chuyển đổi AD (thanh ghi ADCON0).
+ Chọn xung clock cho kênh chuyển đổi AD (thanh ghi ADCON0).
+ Cho phép bộ chuyển đổi AD hoạt động (thanh ghi ADCON0).
• Thiết lập các cờ ngắt cho bộ AD:
+ Clear bit ADIF.
+ Set bit ADIE.
+ Set bit PEIE.
+ Set bit GIE.
Đợi cho tới khi quá trình lấy mẫu hoàn tất.
Bắt đầu quá trình chuyển đổi (set bit GO/DONE ).
Đợi cho tới khi quá trình chuyển đổi hoàn tất bằng cách:
Kiểm tra bit GO/DONE . Nếu GO/DONE =0, quá trình chuyển đổi đã hoàn tất.
Kiểm tra cờ ngắt.
Đọc kết quả chuyển đổi và xóa cờ ngắt, set bit GO/DONE (nếu cần tiếp tục chuyển đổi).
Tiếp tục thực hiện các bước 1 và 2 cho quá trình chuyển đổi tiếp theo.
25
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51