Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………………………2
CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ ROBOT…………………………………………3
1.1 Khái niệm về robot công nghiệp…………………………………………… 3
1.2 Lịch sử phát triển…………………………………………………………… 4
1.3 Phân loại Robot Công Nghiệp…………………………………………… …6
1.4 Ứng dụng của Robot Công Nghiệp……………………………………………8
1.5 Các bộ phận cấu thành Robot Công Nghiệp…………………………… ……9
1.6 Bậc tự do của Robot Công Nghiệp…………………………… ………… 13
1.7 Một số hình ảnh về Robot do Việt Nam chế tạo…………………………… 16
CHƯƠNG II:TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP.… 19
2.1 Thiết kế bảng DH…………………… …………………………………… 19
2.2 Tính các ma trận A
i
.……………………………………………………… 21
2.3 Tính ma trận T
i………
………………………………… ………………… 23
2.4 Viết phương trình động học của Robot……………………………… …… 24
2.5 Giới thiệu phần mềm Maple…………………………… ………………… 25
2.6 Một số câu lệnh chính……………………………… ………………………27
2.7 Áp dụng Maple giải bài toán thuận…………………………… ……………35
2.8 Kết quả mô phỏng Maple…….……………………….…………………… 37
CHƯƠNG III:MÔ PHỎNG ROBOT BẰNG PHẦN MỀM EASY-ROB…… 41
3.1 Giới thiệu Easy-Rob……………………… ……………… …………….….41
3.2 Hướng dẫn sử dụng Easy-Rob…………………………………… …… … 43
3.3 Các bước thiết kế Robot…………… ………………… ………………… 46
3.4 Thiết kế dụng cụ làm việc……………………………………………………49
3.5 Thiết kế đối tượng làm việc………………………………………………….50
3.6 Lập trình Robot………………………………………………………………52

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN………………………………….………………….55
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………… ……………………….………………56
LỜI NÓI ĐẦU
ThS. Nguyễn Trọng Du 1
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
Trong thời buổi Công nghiệp hóa - hiện đại hóa hiện nay, vấn đề tự động hóa
trong sản xuất có vai trò đặc biệt quan trọng. Chính vì thế việc ứng dụng kỹ thuật tự
động Robot trong công nghiệp là rất quan trọng nhằm nâng cao năng suất dây
chuyền công nghệ, chất lượng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm trong thời đại
hiện nay đồng thời cải thiện điều kiện lao động của con người. Vì thế, Robot là một
sản phẩm không thể thiếu của các ngành công nghiệp. Dưới sự hướng dẫn của ThS.
Nguyễn Trọng Du sinh viên nhóm 3 trường đại học Điện Lực đã cùng nhau nghiên
cứu và mô phỏng Robot Gryphon qua phần mềm Easy-Rob để giúp sinh viên có thể
hình dung rõ môn học cũng như cơ cấu hoạt động của Robot. Tài liệu dưới đây đã
được nhóm thảo luận và đưa ra một số vấn đề cơ bản về Robot Công nghiệp như
sau.Tài liệu gồm 4 chương:
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP
CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG ROBOT BẰNG EASY-ROB
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN
Tuy đã cố gắng rất nhiều nhưng nhóm vẫn còn nhiều thiếu sót, mong thầy giáo
và các bạn góp ý và đưa ra những ý kiến khác để nhóm hoàn thành tốt hơn.Xin cám
ơn.

Xếp chữ: “ HÀ NỘI NÓI KHÔNG VỚI
KHỦNG BỐ”
NHÓM THỰC HIỆN:
1. Lê Văn Hoàng
2. Vũ Thị Huệ
3. Đỗ Đức Khánh

4. Phan Ngọc Hùng

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP
ThS. Nguyễn Trọng Du 2
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
1.1. Khái niệm về Robot Công nghiệp.
Có rất nhiều khái niệm về Robot công nghiệp:
• Theo tiêu chuẩn AFNOR của Pháp:
Robot là một cơ cấu chuyển đổi tự động có thể chương trình hóa,lập lại các
chương trình,tổng hợp các chương trình đặt ra trên các trục tọa độ,có khả năng định
vị, di chuyển các đồi tượng vật chất,chi tiết,dao cụ,lá gắp….theo những hành trình
thay đổi đã chương trình hóa nhằm thực hiện các nhiệm vụ công nghệ khác nhau.
• Theo tiêu chuẩn VDI 2860/BRD:
Robot là thiết bị có nhiều trục,thực hiện các chuyển động có 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 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 cụ hoặc các phương tiện công nghệ khác để thực hiện các nhiệm vụ sản xuất
trực tiếp hoặc gián tiếp.
• Theo tiêu chuẩn GHOST 1980:
Robot là máy tự động lien kết giữa một tay máy và một cụm điều khiển chương
trình hóa, thực hiện một chu trình công nghệ một cách chủ động với sự điều khiển
có thể thay thế những chức năng tương tự con người
Do đó, Robot công nghiệp có thể được hiểu là những thiết bị tự động linh hoạt,
thực hiện các chức năng lao động công nghiệp của con người dưới một hệ thống
điều khiển theo những chương trình đã được lập trình sẵn.
Với đặc điểm có thể lập trình lại được, Robot công nghiệp là thiết bị tự động hóa
và ngày càng trở thành bộ phận không thể thiếu được của các hệ thống sản xuất linh
hoạt. Vì vậy, Robot công nghiệp trở thành phương tiện hữu hiệu để tự động hóa,

nâng cao năng suất lao động và giảm nhẹ cho con người những công việc nặng
nhọc, độc hại dưới sự giám sát của con người.
ThS. Nguyễn Trọng Du 3
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
1.2. Lịch sử phát triển.
a) Trên thế giới:
Thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng Séc (Czech) “Robota” có nghĩa là công
việc tạp dịch trong vở kịch Rossum’s Universal Robots của Karel Capek, vào năm
1921.
Thuật ngữ Industrial Robot (IR) xuất hiện đầu tiên ở Mỹ do công ty AMF
(American Machine and Foundry Company) quảng cáo, mô phỏng một thiết bị có
dáng dấp và có một số chức năng như tay người được điều khiển tự động, thực hiện
một số thao tác sản xuất có tên gọi là “Versatran”.
Quá trình phát triển của Robot công nghiệp được tóm tắt như sau:
- Năm 1950 ở Mỹ thành lập viện nghiên cứu đầu tiên.
- Đầu năm 1960 công ty AMF cho ra đời sản phẩm đầu tiên có tên gọi
là Versatran.
- Từ năm 1967, ở Anh, người ta đã bắt đầu nghiên cứu và chế tạo IR theo bản
quyền của Mỹ.
- Từ năm 1970, việc nghiên cứu các tính năng của Robot đã được chú ý nhiều
hơn và cũng bắt đầu xuất hiện ở các nước Đức, Ý, Pháp, Thụy Điển.
-Từ năm 1968, ở Châu Á, Nhật bắt đầu nghiên cứu những ứng dụng của IR.
- Từ những năm 1980, nhất là vào những năm 1990, do áp dụng rộng rãi các tiến
bộ kỹ thuật về vi xử lý và công nghệ thông tin, số lượng Robot công nghiệp đã gia
tăng với nhiều tính năng vượt bậc. Chính vì vậy mà Robot công nghiệp đã có vị trí
quan trọng trong các dây chuyền sản xuất tự động hiện đại như hiện nay .
Đến nay, trên thế giới có khoảng trên 200 công ty sản xuất IR trong số đó bao
gồm:
-30 công ty của Mỹ, ta có thể lấy một số công ty điển hình như: Robots.Pro,
Vecna Robotics, Robot Dynamics…cùng với những sản phẩm nổi tiếng như: Robot

ThS. Nguyễn Trọng Du 4
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
lấy sách tự động, Robot HOAP-3, Robot BEAR, Robot tự hành Spirit and
Opportunity…
-80 công ty của Nhật, ta có thể lấy một số công ty điển hình như: Yaskawa
( Motoman), Fanuc, Toyota, Honda, Hitachi, Kawasaki, Shikawajima-Harima,
Yasukawa…Cùng với những sản phẩm Robot được áp dụng phổ biến như: Robot
Asimo, Robot EMIEW 2, Robot Simroid, Robot chơi vĩ cầm, Robot phẫu thuật…….
Ngoài ra, trên thế giới còn có 90 công ty của Tây Âu và một số công ty của Nga,
Tiệp….Do đó, ta có thể thấy rằng Robot là một lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng
không thể thiếu của những nước phát triển.
b) Tại Việt Nam
Tại Việt Nam, nghiên cứu phát triển Robot đã có những bước tiến đáng kể trong
25 năm vừa qua. Nhiều đơn vị trên toàn quốc đã thực hiện các nghiên cứu cơ bản và
nghiên cứu ứng dụng về Robot như: Trung tâm Tự động hoá-Đại học Bách Khoa Hà
Nội, Viện Điện tử -Tin học, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Học viện Kỹ
thuật Quân sự, Viện Cơ học, Viện Công nghệ thông tin thuộc Viện KHCNVN…
Bên cạnh đó, còn phải kể đến Công ty Cổ phần Robot TOSY doanh nghiệp thiết
kế và chế tạo Robot Việt Nam có nhiều sản phẩm ấn tượng trên trường quốc tế.
Các nghiên cứu về động học và động lực học Robot được các khoa cơ khí, chế
tạo máy ở các trường đại học và các viện nghiên cứu quan tâm. Ngoài việc tìm các
phương pháp giải các bài toán liên quan đến cơ học của các loại Robot nối tiếp, song
song, di động, thì các chương trình mô phỏng kết cấu và chuyển động 3D được áp
dụng và phát triển để minh họa cũng như phục vụ cho phân tích, thiết kế Robot.
Lĩnh vực điều khiển Robot rất phong phú, từ các phương pháp điều khiển truyền
thống như PID, phương pháp tính mômen, phương pháp điều khiển trượt đến các
phương pháp điều khiển thông minh như: điều khiển sử dụng mạng nơron, logic mờ,
thuật gen và các phương pháp điều khiển tự thích nghi, các phương pháp học cho
Robot, các hệ visual servoing.
ThS. Nguyễn Trọng Du 5

Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
1.3. Phân loại Robot Công nghiệp.
Ngày nay, Robot công nghiệp đã phát triển rất phong phú và đa dạng, vì vậy
phân loại chúng không đơn giản. Có rất nhiều quan điểm khác nhau và mỗi quan
điểm lại phục vụ một mục đích riêng. Dưới đây là ba cách phân loại chính:
• Phân loại theo kết cấu:
Phân loại theo kết cấu gồm có Robot chuỗi và Robot song song.
Robot chuỗi: là một chuỗi động học hở với một khâu cố định gọi là đế và các
khâu động, trong đó các khâu động được bố trí nối tiếp với nhau. Mỗi khâu động
được liên kết hay nối động với một khâu khác nhờ các khớp liên kết.
Robot song song: là một chuỗi động học kín, ở đó mỗi khâu luôn luôn được liên
kết với ít nhất hai khâu khác.
• Phân loại theo phương pháp điều khiển:
Có 2 kiểu điều khiển Robot: Điều khiển hở và Điều khiển kín.
Điều khiển hở: dùng truyền động bước (động cơ điện hoặc động cơ thủy lực,
khí nén) mà quãng đường hoặc góc dịch chuyển tỷ lệ với xung điều khiển. Kiểu này
đơn giản nhưng cho độ chính xác thấp.
Điều khiển kín: (điều khiển kiểu servo) sử dụng tín hiệu phản hồi vị trí để tăng
độ chính xác điều khiển. Có hai kiểu điều khiển servo: Điều khiển điểm-điểm và
điều khiển theo đường (contour).
Kiểu điều khiển điểm-điểm: phần công tác dịch chuyển từ điểm này đến điểm
kia theo đường thẳng với tốc độ không cao. Kiểu điều khiển này thường được dùng
trên các Robot hàn điểm, vận chuyển, tán đinh và bắn đinh.
Điều khiển contour: đảm bảo cho phần công tác dịch chuyển theo quỹ đạo bất kì,
với tốc độ có thể điều khiển được. Có thể gặp kiểu điều khiển này trên các Robot
hàn hồ quang và phun sơn.
• Phân loại theo ứng dụng
ThS. Nguyễn Trọng Du 6
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
Dựa vào những ứng dụng của Robot trong sản xuất ta có những loại Robot sau:

Robot sơn, Robot hàn, Robot lắp ráp, Robot dùng trong ngành dịch vụ, Robot
chuyển phôi.
Hình 1.1 Robot sơn trong công nghiệp.
Hình 1.2 Robot hàn trong công nghiệp.
1.4. Ứng dụng của Robot công nghiệp.
ThS. Nguyễn Trọng Du 7
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
a) Trên thế giới
Hiện nay trên thế giới, do nhu cầu sử dụng Robot ngày càng nhiều trong các
quá trình sản xuất phức tạp với mục đích góp phần nâng cao năng suất dây chuyền
công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng, và nâng cao khả năng cạnh tranh
của sản phẩm đồng thời cải thiện điều kiện lao động, nên Robot công nghiệp cần có
những khả năng thích ứng tốt và thông minh hơn với những cấu trúc đơn giản và
linh hoạt.
Có thể kể đến một số ứng dụng điển hình của Robot trên thế giới như:
Robot đóng gói sản phẩm: Các Robot này có thể gắp lần lượt các hộp vắc xin
bại liệt từ băng tải và đặt nó vào thùng gồm 20 hộp một cách chính xác.
Robot vận chuyển và đóng gói sản phẩm: Robot đóng gói và vận chuyển trong
phạm vi rộng các sản phẩm khác nhau: giường đóng gói phẳng và ngăn kéo.
Bên cạnh đó, Robot công nghiệp còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác
như trong môi trường độc hại, ngành nông nghiệp và ngành thực phẩm.
b) Tại Việt Nam
Ở nước ta, ứng dụng của Robot công nghiệp rất đa đạng, tùy vào những nghành,
công việc khác nhau mà ta có thể áp dụng những Robot công nghiệp riêng biệt.
Dưới đây là một số nghành trong hệ thống sản xuất mà áp dụng Robot công
nghiệp.
Công nghiệp đúc: Robot làm nhiệm vụ rót kim loại nóng chảy vào khuôn, cắt
mép thừa, làm sạch vật đúc hoặc làm tăng bền vật đúc bằng cách phun cát.
Ngành gia công áp lực: các quá trình hàn và nhiệt luyện thường bao gồm nhiều
công việc độc hại và ở nhiệt độ cao, điều kiện làm việc khá nặng nề, dễ gây mệt mỏi

nhất là ở trong các phân xưởng rèn dập.
Ngành gia công và lắp ráp: Robot thường được sử dụng vào những việc như
tháo lắp phôi và sản phẩm cho các máy ra công bánh răng, máy khoan, máy tiện bán
tự động.
ThS. Nguyễn Trọng Du 8
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
Ngoài ra, Robot còn có nhiều lĩnh vực được nghiên cứu như Robot dịch vụ,
Robot dùng trong lĩnh vực quân sự, Robot di động đồng thời kết hợp với nhận dạng
và điều khiển trên cơ sở xử lý những thông tin hình ảnh, đặc biệt là kết hợp với xử
lý ngôn ngữ.
1.5. Các bộ phận cấu thành Robot công nghiệp
1.5. 1 - Các thành phần chính
- Cánh tay: Là kết cấu cơ khí gồm các khâu liên kết bằng khớp động, nguồn
động lực là động cơ điện, hệ thống xi lanh khí nén thủy lực
- Dụng cụ thao tác là dạy bàn tay, mỏ hàn, đá mài
- Thiết bị dạy học là thiết bị dạy dỗ các thao tác cần thiết
- Các phần mềm lập trình
1.5.2 - Kết cấu tay máy
ThS. Nguyễn Trọng Du 9
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
Tay máy là thành phần quan trọng nó quyết định khả năng làm việc của
Robot. Các kết cấu của nhiều tay máy được mô phỏng theo cấu tạo và chức năng
của tay người. Tuy nhiên ngày nay tay máy được thiết kế rất đa dạng, nhiều cánh tay
Robot có hình dáng rất khác xa nhiều so với tay người.
Các khâu của Robot thường thực hiện hai chuyển động cơ bản:
• Chuyển động tịnh tiến theo hướng x,y,z trong không gian Descarde, thông
thường tạo nên các hình khối, các chuyển động này thường kí hiệu là
T(translation) hoặc P(prismatic).
• Chuyển động quay quanh các trục x,y,z kí hiệu là R(roatation).
Tùy thuộc vào số khâu và sự tổ hợp các chuyển động (R và T) mà các tay mà

các tay máy có kết cấu khác nhau với vùng làm việc khác nhau.Các kết cấu thường
gặp của Robot là Robot kiểu tọa độ Đề-các, tọa độ trụ, tọa độ cầu, Robot kiểu
SCARA, hệ tọa độ góc….
- Robot kiểu tọa độ Đề-các:Còn gọi là kiểu chữ nhật,dùng 3 khớp trượt, cho
phép phần công tác thực hiện một cách độc lập các chuyển động thẳng,
song 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 kiểu náy 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 kiểu Đề-các được dùng để vận chuyển, lắp ráp.
Hình 1.3 Robot hoạt động theo tọa độ Đề-các.
ThS. Nguyễn Trọng Du 10
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
- Tay máy kiểu tọa độ trụ: Khác với tay máy kiểu Đề-các ở khớp đâu tiên :
Dùng khớp quay thay cho khớp trượt .Vùng làm việc của nó có hình trụ
rỗng.Khớp trượt nằm ngang cho phép tay máy “thò” được vào khoang rỗng
nằm ngang .Độ cứng vững cơ học của tay máy trụ tốt,thích hợp với tải nặng
nhưng độ chính xác định vị góc trong mặt phẳng nằm ngang giảm khi tầm
với tăng.
Hình 1.4 Robot kiểu tọa độ trụ.
- Tay máy kiểu tọa độ cầu:Khác kiểu trụ do khớp thứ hai được thay bằng
khớp quay.Nếu quỹ đạo chuyển động của phần công tác được mô tả bằng
tọa độ cầu thì mỗi bậc tự do tương 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 so với hai loại trên và độ chính xác định vị phụ thuộc vào tầm với.
ThS. Nguyễn Trọng Du 11
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
Hình 1.5 Robot hoạt động theo hệ tọa độ cầu
- Tay máy SCARA:Được đề xuất dùn cho công việc lắp ráp.Đó là một kiểu
tay máy có cấu tạo đặc biệt gồm hai khớp quay và một khớp trượt nhưng cả
ba đều có trục song song với nhau.Kết cấu này làm cho tay máy cứng vững

hơn theo phương thẳng đứng nhưng kém cứng vững hơn theo phương nằm
ngang.Loại này chuyên dùng cho công việc lắp ráp với tải trọng nhở theo
phương thẳng đứng.
Hình 1.6 Robot hoạt động theo kiểu SCARA.
- Tay máy kiểu phỏng sinh:Có cả ba khớp đều là khớp quay trong đó trục thứ
nhất vuông góc với hai trục kia.Do sự tương tự với tay người,khớp thứ hai
được gọi là khớp vai khớp thứ ba gọi là khớp khuỷu nối cẳng tay với khuỷu
tay.Với kết cấu này không có sự tương ưng giữa khả năng chuyển động của
ThS. Nguyễn Trọng Du 12
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
các khâu và số bậc tự do.Tay máy làm việc rất khéo nhưng độ chính xác
định vị phụ thuộc vị trí của phần công tác trong vùng làm việc.
Hình 1.7 Robot hoạt động theo kiểu phỏng sinh.
1.6. Bậc tự do của Robot công nghiệp
1.6.1 Bậc tự do của Robot(DOF:Degrees Of Freedom)
Bậc tự do là khả năng chuyển động của một cơ cấu (chuyển động quay hoặc
tịnh tiến.Để dịch chuyển được một vật thể trong không gian,cơ cấu chấp hành của
Robot phải đạt được một số bậc tự do.Nói chung cơ hệ của Robot là một cơ cấu hở,
do đó bậc tự do của nó có thể tính theo công thức:
W = 6n -
5
1
i
i
ip
=
∑
(1.1)
Ở đây: n - Số khâu động;
P

i
- Số khớp loại i (i = 1,2,. . .,5 : Số bậc tự do bị hạn chế)
Đối với các cơ cấu có các khâu được nối với nhau bằng khớp quay hoặc tịnh
tiến (khớp động loại 5) thì số bậc tự do bằng với số khâu động . Đối với cơ cấu hở,
số bậc tự do bằng tổng số bậc tự do của các khớp động.
Để định vị và định hướng khâu chấp hành cuối một cách tuỳ ý trong không
gian3 chiều Robot cần có 6 bậc tự do, trong đó 3 bậc tự do để định vị và 3 bậc tự do
để định hướng. Một số công việc đơn giản nâng hạ, sắp xếp có thể yêu cầu số bậc
tự do ít hơn.Các Robot hàn, sơn thường yêu cầu 6 bậc tự do. Trong một số trường
ThS. Nguyễn Trọng Du 13
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
hợp cần sự khéo léo, linh hoạt hoặc khi cần phải tối ưu hoá quỹ đạo người ta dùng
Robot.
Ví dụ: Xác định số bậc tự do của Robot sau:
Hình 1.8 Bậc tự do của robot.
Xác định được số khớp loại 5 là 5 (4 khớp quay và một khớp tịnh tiến ), do
đó n=5 và P
5
=5 nên số bậc tự do của Robot này:
W= 6.5 - 5.5 = 5 bậc. (1.1)
1.6.2. Hệ toạ độ (Coordinate frames):
Mỗi Robot thường bao gồm nhiều khâu (links) liên kết với nhau qua các
khớp(joints), tạo thành một xích động học xuất phát từ một khâu cơ bản (base) đứng
yên. Hệ toạ độ gắn với khâu cơ bản gọi là hệ toạ độ cơ bản (hay hệ toạ độ
chuẩn).Các hệ toạ độ trung gian khác gắn với các khâu động gọi là hệ toạ độ suy
rộng. Trong từng thời điểm hoạt động, các toạ độ suy rộng xác định cấu hình của
robot bằng các chuyển dịch dài hoặc các chuyển dịch góc của các khớp tịnh tiến
hoặc khớp qua .Các toạ độ suy rộng còn được gọi là biến khớp.
ThS. Nguyễn Trọng Du 14
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon

Hình 1.9 Các toạ độ suy rộng của Robot
Các hệ toạ độ gắn trên các khâu của Robot phải tuân theo qui tắc bàn tay phải :
Dùng tay phải, nắm hai ngón tay út và áp út vào lòng bàn tay, xoè 3 ngón : cái, trỏ
và giữa theo3 phương vuông góc nhau, nếu chọn ngón cái là phương và chiều của
trục X, thì ngón trỏchỉ phương, chiều của trục Y và ngón giữa sẽ biểu thị phương,
chiều của trục Z (hình1.2).Trong Robot ta thường dùng chữ O và chỉ số n để chỉ hệ
toạ độ gắn trên khâu thứn. Như vậy hệ toạ độ cơ bản (Hệ toạ độ gắn với khâu cố
định) sẽ được ký hiệu là O
0
; hệtoạ độ gắn trên các khâu trung gian tương ứng sẽ là
O
1
,O
2
, , On-1, Hệ toạ độ gắn trên khâu chấp hành cuối ký hiệu là On.
Hình 1.10 Quy tắc bàn tay phải
ThS. Nguyễn Trọng Du 15
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
1.6.3. Trường công tác của Robot (Workspace or Range of motion)
Trường công tác (hay vùng làm việc, không gian công tác) của Robot là toàn bộ
thể tích được quét bởi khâu chấp hành cuối khi Robot thực hiện tất cả các chuyển
động có thể. Trường công tác bị ràng buộc bởi các thông số hình học của Robot
cũng như các ràng buộc cơ học của các khớp; ví dụ, một khớp quay có chuyển động
nhỏ hơn một góc 360
0
.Người ta thường dùng hai hình chiếu để mô tả trường công
tác của một Robot.
Hình 1.11 Vùng làm việc của Robot
1.7 Một số hình ảnh về Robot do Việt Nam chế tạo.
ThS. Nguyễn Trọng Du 16

Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
Hình 1.12 Robot thồi kèn trong ngành âm nhạc
Hình 1.13 Robot trong ngành dịch vụ
ThS. Nguyễn Trọng Du 17
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
Hình 1.14 Robot nhảy trong ngành giải trí
Hình 1.15 Robot công nghiệp Scara do Việt Nam chế tạo
ThS. Nguyễn Trọng Du 18
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP
2.1 Các bước thiết kế bảng DH
• Bước 1: Xác định các trục khớp và đặt tên tương ứng z
0
-z
n-1
.
• Bước 2: Xác lập hệ tọa độ nền. Đặt gốc tọa độ của hệ tọa độ này tại bất kỳ
điểm nào trên trục z
0
. Sau đó các trục x
0
, y
0
được chọn thỏa mãn quy tắc bàn
tay phải.Lặp lại các bước từ 1 n-1lần từ 3-5.
• Bước 3: Xác định góc θ
i
là giao điểm của đường vuông góc chung giữa z
i

và
z
i-1
với z
i
. Nếu z
i
giao với z
i-1
đặt θ
i
tại giao điểm này. Nếu z
i
song song với z
i-1
đặt θ
i
tại bất kỳ vị trí nào trên z
i
sao cho thuận tiện.
• Bước 4: Xác định x
i
theo đường vuông góc chung giữa z
i-1
và z
i
đi qua θ
i
hoặc
theo hướng vuông góc với mặt phẳng tạp bởi z

i-1
và z
i
nếu z
i-1
và z
i
giao nhau.
• Bước 5: Xác định y
i
thỏa mãn quy tắc bàn tay phải.
Hình 2.1 Quy tắc bàn tay phải
• Bước 6: Xác định tọa độ cuối 0
n
x
n
y
n
z
n
. Giả sử khớp n là khớp quay, đặt z
n
=a
dọc theo hướng z
n-1
. Xác định 0
n
bất kỳ trên z
n
sao cho thuận tiện, thường là

tâm của bộ kẹp hay tại đầu dụng cụ mà tay máy phải mang.
ThS. Nguyễn Trọng Du 19
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
Hình 2.2 Các thông số của khâu : θ, d,a và α
Trong đó các tham số có ý nghĩa như sau:
 θ
j
là góc qua trục x
j-1
đến trục x
j
quanh trục z
j-1.
 d
j
là đoạn dịch trục x
j-1
đến trục x
j
dọc truc z
j-1.
 a
j
là đoạn dịch trục z
j-1
đến trục z
j
dọc trục x
j-1.
 α

j
là góc quay trục z
j-1
dến trục z
j
quanh trục x
j-1.
Khi áp dụng phương pháp Denavit-Hartenberg gắn các hệ trục toạ độ vào các
khâu ta thu được sơ đồ động học của Rôbốt Gryphon như hình 2.3
Hình 2.3 Trục tọa độ của Robot Gryphon
ThS. Nguyễn Trọng Du 20
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
- Bảng thông số DH
Khâu θ Α A D
1 θ
1
α
1
a
1
d
1
2 θ
2
0 a
2
0
3 θ
3
0 a

3
0
4 θ
4
α
4
0 -d
3
5 θ
5
0 0 d
5
2.2 Tính các ma trận A
i
.
Ma trận A
i
của Robot Gryphon được xác định như sau:



ThS. Nguyễn Trọng Du 21
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
,

,


2.3 Tính ma trận T
i

T
5
=A
1
.A
2
.A
3
.A
4
.A
5
ThS. Nguyễn Trọng Du 22
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
=
Để viết đơn giản ta sử dụng các kí hiệu sau : C
1
=cos(θ
1
) , C
234
= cos(θ
2
+θ
3
+θ
4
)
2.4 Phương trình động học của Robot.
nx:=T

5
[1,1];
ThS. Nguyễn Trọng Du 23
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
ny:=T
5
[2,1];
nz:=T
5
[3,1];
ox:=T
5
[1,2];
oy:=T
5
[2,2];
oz:=T
5
[3,2];
ax:=T
5
[1,3];
ThS. Nguyễn Trọng Du 24
Ứng dụng và mô phỏng Robot Gryphon
ay:=T
5
[2,3];
az:=T
5
[3,3];

2.5 Phần mềm Maple.
2.5.1 Giới thiệu Maple
Maple là một phần mềm hiện đang được khá ưa chuộng trong giới học sinh và
sinh viên.Maple phục vụ đắc lực cho việc học tập, giảng dạy và nghiên cứu toán sơ
cấp và cao cấp. Khác hẵn so với các phiên bản trước, Maple 13 đã có giao diện đồ
họa thân thiện, hỗ trợ text unicode tốt, giúp trình bày các văn bản toán nhanh
chóng.Trên Maple ta hoàn toàn có thể viết “lập trình toán” như các ngôn ngữ lập
trình chuyên nghiệp, tất nhiên ta chỉ hạn chế “lập trình toán” mà thôi.
Chúng ta đều biết rằng chương trình Maple của hạng MapleSoft là một chương
trình tính toán rất mạnh hỗ trợ trong việc giải các phương trình vi phân, phương
trình đạo hàm riêng, vẽ đồ thị trong không gian 2 chiều, 3 chiều.
Với Mapple, người dùng có thể nhập biểu thức toán học theo các ký hiệu toán học
truyền thống. Có thể dễ dàng tạo ra những giao diện người dùng tùy chọn. Maple hỗ
trợ cho cả tính toán số và tính toán hình thức, cũng như hiển thị. Nhiều phép tính số
học được thực hiện dựa trên thư viện số học NAG; trong Maple, các chương trình
con NAG đã được mở rộng để cho phép độ chính xác ngẫu nhiên lớn.
2.5.2 Chức năng của Maple.
- Thành lập các chức năng chuyển giao cho các mô hình dựa trên các phương
trình vi phân, không gian trạng thái, các cực và số không đạt được.
- Việc chuyển đổi nhanh chóng của các mô hình từ dạng này sang dạng khác.
- Phân tích đồ họa: các mạch tần số, đồ thị, locus gốc, một đại diện đồ họa của
zeros và cực của hệ thống tuyến tính.
- Thế hệ của các tín hiệu của các hình thức khác nhau của sóng để tạo ra một
xung, định kỳ, sin, bước, hình chữ nhật và kiểm tra tín hiệu hình tam giác.
ThS. Nguyễn Trọng Du 25