ỦY BAN NHÂN DÂN TP. HỒ CHÍ MINH
TRƢỜNG CAO ĐẲNG GIAO THƠNG VẬN TẢI
----------

GIÁO TRÌNH

NGÀNH: CN KTĐK VÀ TỰ ĐỘNG HĨA
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

Chủ nhiệm: ThS. NGUYỄN THỊ THU LAN

Lưu hành nội bộ, 09 / 2017


ỦY BAN NHÂN DÂN TP. HỒ CHÍ MINH
TRƢỜNG CAO ĐẲNG GIAO THƠNG VẬN TẢI
----------

GIÁO TRÌNH :

NGÀNH: CN KTĐK VÀ TỰ ĐỘNG HĨA
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
1.
2.
3.
4.
5.

ThS. Nguyễn Thị Thu Lan (Chủ nhiệm)
ThS. Nguyễn Đức Lợi
ThS. Lê Kim Hịa

ThS. Trần Ngọc Bình
KS. Võ Phú Cƣờng

Lưu hành nội bộ, 09 / 2017


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN:
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể đƣợc
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham
khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.


LỜI NĨI ĐẦU
Cuốn giáo trình “ Robot cơng nghiệp” đƣợc biên soạn nhằm làm tài liệu chính
phục vụ cho cơng tác dạy học của giảng viên và dùng làm tài liệu học tập dành cho
sinh viên hệ cao đẳng ngành tự động hóa. Nội dung tài liệu gồm 5 chƣơng đƣợc
trình bày theo đúng trình tự và mục tiêu thiết kế của chƣơng trình. Trong đó: 3
chƣơng đầu nói về cấu trúc chung của Robot và hoạt động của tay máy; 2 chƣơng
cuối hƣớng dẫn sinh viên bƣớc vào con đƣờng nghiên cứu và hƣớng dẫn sinh viên
tự lập trình, lắp ráp đƣợc các loại robot cơ bản.
Từ việc xác định chuẩn đầu vào và chuẩn đầu ra của đối tƣợng sinh viên cao đẳng
ngành tự động hóa đang theo học tại Trƣờng, sao cho đáp ứng đƣợc yêu cầu về kỹ
năng nghề nghiệp, học đi đôi với hành và phù hợp với xu thế mới, nhóm đã dày
cơng biên soạn các bài học lý thuyết sao cho các biểu thức tính tốn động học vốn
rất hàn lâm đƣợc đơn giản hóa. Qua đó, nhóm chỉ tập trung cập nhật về các kiến
thức mới, cơng nghệ mới mà có tính ứng dụng cao. Khơng chỉ thế, nhóm cịn phân
tích chi tiết các bài hƣớng dẫn thực hành về chế tạo các loại robot theo cách viết từ
quá trình làm việc thực tế và kinh nghiệm đã qua của bản thân, để từ đó sinh viên
có khả năng tự học, tự chế tạo robot và tự tin hơn trong nghiên cứu khoa học. Có lẽ

vì thế cuốn giáo trình này trình bày khá khác biệt và sát với thực tế hơn so với các
cuốn giáo trình về robot có trên thị trƣờng hiện nay. Đồng thời cuốn giáo trình
đƣợc biên soạn không thuần túy là lý thuyết mà lại hƣớng đến việc dạy và học tích
hợp và cuối mỗi chƣơng đều có phần câu hỏi ơn tập nhằm giúp ngƣời học củng cố
kiến thức và rèn luyện thêm kỹ năng. Cuốn giáo trình đƣợc biên soạn khá cơng
phu, mỗi phần đều có lời giải thích chi tiết, hình ảnh phù hợp, tăng tính trực quan
để sinh viên dễ dàng tiếp thu. Ngồi ra nhóm cũng trích một số thơng tin trên
internet về cuộc đời và sự nghiệp của các nhà khoa học nổi tiếng nhằm tạo kích
thích tinh thần hiếu học cũng nhƣ lòng say mê nghiên cứu khoa học trong sinh viên


để từ đó Nhà trƣờng, Khoa có thể dễ dàng phát động phong trào tham gia cuộc thi
Robocon do VTV tổ chức hằng năm.
Việc hồn thiện cuốn giáo trình nhƣ mong đợi, đó là điều mà nhóm biên soạn
khơng thể nào qn lời cảm ơn sâu sắc đến cơng đóng góp rất lớn từ sự định hƣớng
phát triển giáo dục, đẩy mạnh công tác nghiên cứu khoa học của Ban Giám hiệu
nhà trƣờng, cảm ơn chân thành sự hƣớng dẫn cách trình bày, bố cục nội dung, mục
tiêu đào tạo sao cho hợp lý của Phòng Đào tạo và lời cảm ơn sâu xa đến thầy
Trƣởng khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử đã đôn đốc, hỗ trợ chuyên môn, cùng với các
thầy cơ đồng nghiệp góp ý tƣ vấn cả về nội dung lẫn hình thức.
Mặc dù, nhóm biên soạn đã rất cố gắng, tận tâm nhƣng có thể vẫn khơng tránh
khỏi những thiếu sót, rất mong đón nhận những ý kiến đóng góp từ phía các
chun gia, độc giả để lần tái bản sau cuốn giáo trình hồn thiện hơn.
Chân thành cảm ơn!.
TP. HỒ CHÍ MINH, ngày 29 tháng 8 năm 2017
NHÓM BIÊN SOẠN


MỤC TIÊU MÔN HỌC
1. Kiến thức:

- Xác định rõ các thơng số kỹ thuật, cấu trúc chung của Robot
- Trình bày đƣợc cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các cánh tay ROBOT
- Xác định đƣợc các yêu cầu cần thiết để chế tạo robot
- Biết vận dụng kiến thức để giải thích cơ chế làm việc của các bộ điều khiển
hệ thống băng chuyền, tay máy, robot
2. Kỹ năng:
 Kỹ năng cứng:
- Thực hiện đƣợc việc tính tốn các thơng số kỹ thuật, các bài tốn động
học thuận và nghịch cơ bản
- Nhận dạng, phân biệt đƣợc các ROBOT.
- Sử dụng các loại ROBOT linh hoạt, phù hợp với từng chức năng cụ thể
và phạm vi ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp.
- Tham khảo những hƣớng dẫn trong giáo trình, từ đó thi cơng đƣợc một
robot với các tính năng cơ bản
 Kỹ năng mềm:
- Rèn luyện kỹ năng đọc hiểu tài liệu.
- Rèn luyện kỹ năng làm việc nhóm, làm việc độc lập.
- Rèn luyện kỹ năng thuyết trình.
3. Thái độ:
- Trung thực, ham học hỏi, ý thức việc học, chủ động, tích cực.
- Đam mê sáng tạo, hăng hái tự tin tham gia NCKH


MỤC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU ...........................................................................................................4
MỤC TIÊU MƠN HỌC.............................................................................................6
Chƣơng I: TỔNG QUAN VỀ ROBOT....................................................................12
1.1 Sơ lƣợc về quá trình phát triển ......................................................................12
1.2 Các khái niệm về Robot .................................................................................22
1.2.1 Robot: .......................................................................................................22

1.2.2 Robotic: ....................................................................................................25
1.2.3 IR – Industrial Robot: ..............................................................................26
1.3 Phân loại robot ................................................................................................29
1.3.1 Theo không gian làm việc: ......................................................................29
1.3.2 Phân loại theo thế hệ ................................................................................32
1.3.3 Phân loại theo bộ điều khiển ....................................................................36
1.3.4 Phân loại robot theo nguồn dẫn động ......................................................37
1.3.5 phân theo tính năng robot: .......................................................................40
1.4 Ứng dụng Robot. ............................................................................................42
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG I..........................................................................53
Chƣơng II: CẤU TRÚC CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP. .....................................55
2.1 Sơ đồ khối cấu trúc Robot ..............................................................................55
2.2 Cấu trúc tay máy. ...........................................................................................61
2.2.1. Bậc tự do của tay máy .............................................................................63
2.2.2 Tay máy toạ độ vng góc .......................................................................67


2.2.3- Tay máy toạ độ trụ ..................................................................................68
2.2.4- Tay máy toạ độ cầu .................................................................................70
2.1.5- Tay máy toàn khớp bản lề và SCARA ...................................................70
2.1.6 Cổ tay máy ...............................................................................................71
2.1.7 Các chế độ hoạt động của tay máy và robot công nghiệp .......................73
2.2 Hệ thống truyền dẫn động. .............................................................................74
2.2.1 Hệ truyền động điều khiển bằng điện ......................................................74
2.2.2 Hệ truyền động điều khiển bằng thủy lực ................................................78
2.2.3 Hệ truyền động khí nén ............................................................................81
2.4 Hệ thống điều khiển........................................................................................83
2.5 Tay gắp Robot. ...............................................................................................85
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG II ........................................................................87
Chƣơng III: MƠ HÌNH TỐN ĐỘNG HỌC CỦA ROBOT. .................................90

3.1.Hệ tọa độ và quỹ đạo ......................................................................................90
3.1.1 Hệ trục tọa độ ...........................................................................................90
3.1.2 Quỹ đạo: ...................................................................................................96
3.2 Phƣơng trình động học Robot. .......................................................................98
3.3. Chuyển động Robot. ....................................................................................105
3.3.1 Robot di chuyển dùng bánh xe ...............................................................105
3.3.2 Robot di chuyển dùng bánh xích ...........................................................106
3.3.3 Robot di chuyển dùng chân ....................................................................107
3.3.4 Robot bay ...............................................................................................109


3.3.5 Robot Lặn/tàu/thuyền .............................................................................109
3.3.6 Robot lai .................................................................................................110
3.3.7 Cánh tay & gắp.......................................................................................111
3.4 Động lực học Robot. .....................................................................................111
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG III .....................................................................115
Chƣơng IV: HƢỚNG DẪN CHẾ TẠO ROBOT ..................................................119
4.1 Lựa chọn loại Robot thiết kế. .......................................................................119
4.2 Xác định bộ truyền động hợp lý ...................................................................120
4.3 Tìm hiểu vi điều khiển ..................................................................................123
4.4 Chọn bộ điều khiển động cơ .........................................................................125
4.4.1 Mạch Cầu H (H- Brigde) .......................................................................125
4.4.2 Mạch điều chế độ rộng xung PWM (pulse width modulation) .............127
4.5 Chọn phƣơng thức điều khiển robot .............................................................130
4.6 Sử dụng cảm biến .........................................................................................130
4.7 Sử dụng công cụ phù hợp .............................................................................131
4.7.1 Đồng hồ đo, thiết bị đo: .........................................................................131
4.7.2 Thiết bị hàn: ...........................................................................................132
4.7.3 Bộ hút chì: ..............................................................................................132
4.7.4 Bút thử điện: ...........................................................................................133

4.7.5 Máy khoan chân linh kiện ......................................................................133
4.7.6 Máy khò chân IC ....................................................................................135
4.7.7 Kềm điện ................................................................................................135


4.7.8 Súng bắn keo ..........................................................................................136
4.8 Lắp ráp robot ................................................................................................137
4.9 Lập trình Robot. ............................................................................................138
4.10 Kiểm tra chức năng.....................................................................................138
CÂU HỎI ƠN TẬP CHƢƠNG IV.....................................................................140
Chƣơng V: GIỚI THIỆU MỘT SỐ ROBOT ĐƠN GIẢN ...................................142
5.1 Robot dò đƣờng ............................................................................................142
5.1.1 Thế nào là robot dò đƣờng? ...................................................................142
5.1.2 Cấu trúc chung cho một robot dò đƣờng đơn giản ................................144
5.1.3 Cơ chế hoạt động của robot dò đƣờng ...................................................148
5.1.4 Hƣớng dẫn thi cơng robot dị đƣờng ......................................................150
5.1.5 Tiến hành lắp ráp ....................................................................................153
5.1.6 Lập trình cho robot dị đƣờng ................................................................155
5.2 Robot điều khiển từ xa..................................................................................165
5.2.1 Wifi: .......................................................................................................166
5.2.2 Bluetooth ................................................................................................182
5.2.3 Sóng RF ..................................................................................................183
5.3 Cánh tay robot ..............................................................................................184
CÂU HỎI ƠN TẬP CHƢƠNG V ......................................................................199
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................201
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................202


Chƣơng I: Tổng quan về Robot


 Mục tiêu
- Trình bày đƣợc các giai đoạn phát triển về Robot
- Phát biểu đƣợc các quan niệm về ROBOT
- Trình bày đƣợc các cách phân loại Robot theo từng phần
- Nêu lên đƣợc vai trò và ứng dụng của Robot trong thực tiễn
- Về thái độ: hứng thú, động lực say mê học tập
 Nội dung
Trong chƣơng 1 sẽ giới thiệu về tình hình phát triển robot trong lĩnh vực cơng
nghiệp trải qua 4 thời kỳ và hiện nay là thời kỳ 4.0 nhờ cơng nghệ IoT (Internet
Of Things) nhờ đó có thể kết nối mọi vật lại với nhau ở mọi lúc mọi nơi thơng
qua phƣơng thức Internet. Cuốn giáo trình này trình bày chƣơng 1 về các khái
niệm về Robot, cách phân loại robot và cho biết tầm quan trọng của robot trong
nhiều lĩnh vực: công nghiệp, dân dụng, quân sự, y tế, giải trí, với những ví dụ
liên quan thực tế nhằm tạo hứng thú cho sinh viên trong quá trình học tập và
nghiên cứu.

Giáo trình : Robot cơng nghiệp

Trang 11


Chƣơng I: Tổng quan về Robot
Chƣơng I: TỔNG QUAN VỀ ROBOT.
1.1 Sơ lƣợc về quá trình phát triển
Trở về lịch sử của q trình phát triển ngành cơng nghiệp có thể thấy sự phát
triển công nghiệp đã trải qua bốn giai đoạn chính, từ những máy móc đơn giản
nhất cho đến những máy móc tinh vi, thơng minh và phức tạp nhất.

Hình 1.1: Lịch sử 4 cuộc cách mạng cơng nghiệp
 Giai đoạn I: Diễn ra vào khoảng cuối thế kỉ 18 và đầu thế kỉ 19. Cuộc cách

mạng công nghiệp bắt đầu bằng sự phát triển sản xuất hàng hóa của ngành
cơng nghiệp dệt. Sau đó, thƣơng mại phát triển thuận lợi cho sự ra đời của
kênh đào giao thông và đƣờng sắt. Động cơ hơi nƣớc đƣa đến gia tăng năng
suất lao động đột biến. Sự phát triển của máy móc trong hai thập kỉ đầu của
thế kỉ 19 đƣa đến sự chế tạo máy móc phục vụ cho các ngành sản xuất khác.

Giáo trình : Robot cơng nghiệp

Trang 12


Chƣơng I: Tổng quan về Robot

Hình 1.2: Động cơ hơi nƣớc và tàu hỏa dùng hơi nƣớc
(Tổng hợp tư liệu từ Internet)
James Watt (19 tháng 1 năm 1736 – 19 tháng 8 năm 1819) là nhà phát minh
người Scotland và là một kỹ sư đã có những cải tiến cho máy hơi nước mà nhờ đó
đã làm nền tảng cho cuộc Cách mạng cơng nghiệp. Ơng đưa ra khái niệm mã lực
và đơn vị SI của năng lượng watt được đặt theo tên ông.

Nhà bác học James Watt
Năm 1705 Niucômanh đã phát minh ra máy hơi nước Niucômanh. Watt phát hiện
máy hơi nước Niucômanh tuy được dùng rộng rãi nhưng nó có rất nhiều điểm cần

Giáo trình : Robot cơng nghiệp

Trang 13


Chƣơng I: Tổng quan về Robot

được cải tiến vì hơi nước chưa được sử dụng triệt để.
Năm 1759 bạn của Watt, John Robison, kêu gọi sự chú ý của ông đến việc sử dụng
hơi nước làm nguồn động lực. Thiết kế động cơ Newcomen, được sử dụng gần 50
năm trong việc bơm nước từ các mỏ, hầu như không thay đổi từ bản đầu tiên. Watt
bắt đầu thí nghiệm với hơi nước mặc dù ông chưa bao giờ thấy động cơ hơi nước
hoạt động. Ông đã cố gắng xây dựng một mơ hình. Nó khơng làm việc tốt, nhưng
ơng vẫn tiếp tục thí nghiệm và bắt đầu đọc tất cả mọi thứ mà ơng ta có thể tìm hiểu
về chủ đề này. Ông đã nhận ra tầm quan trọng của nhiệt ẩn trong việc tìm hiểu
động cơ, mà ơng khơng biết rằng bạn ông Joseph Black đã phát hiện ra vài năm
trước đó.
Năm 1782, ơng cho ra đời chiếc máy hơi nước mới đúng như ông đã suy nghĩ:
Máy tiêu hao than ít, hiệu suất làm việc cao. Thành cơng phát minh ra loại máy
hơi nước này đã làm cho máy hơi nước Niucômanh trở nên quá lạc hậu không còn
chỗ đứng chân.
Máy hơi nước do Watt phát minh nhanh chóng được sử dụng rộng rãi. Tàu thuyền,
tàu hỏa dùng máy móc hơi nước đua nhau ra đời, cơng nghiệp tồn thế giới nhanh
chóng bước vào "thời đại máy hơi nƣớc".
 Giai đoạn II: Bắt đầu khoảng thập kỉ 1850 và kéo dài đến đầu thập kỉ 1900.
Đến cuối thế kỉ 19 nổi bật của cách mạng công nghiệp là động cơ đốt trong
và máy móc sử dụng điện.

Giáo trình : Robot công nghiệp

Trang 14


Chƣơng I: Tổng quan về Robot

Hình 1.3: Thomas Edison, ngƣời phát minh đèn điện
(Tổng hợp tư liệu từ Internet)

- Năm 1820: nhà hóa học Đan Mạch Hans Christian Ørsted phát hiện ra hiện
tượng điện từ. Nguyên lý chuyển đổi từ năng lượng điện sang năng lượng cơ
bằng cảm ứng điện từ được nhà khoa học người Anh là Michael Faraday
phát minh năm 1821. Ơng cơng bố kết quả thí nghiệm của ông về chuyển
động quay điện từ, gồm chuyển động quay của dây dẫn trong từ trường và
chuyển động của nam châm quanh 1 dây dẫn

Michael Faraday cha đẻ kỹ thuật động co điện

Giáo trình : Robot cơng nghiệp

Trang 15


Chƣơng I: Tổng quan về Robot
- Năm 1822: Peter Barlow phát triển ra bánh xe Barlow
- Năm 1828: động cơ điện đầu tiên sử dụng nam châm điện cho cả rotor và
stator được phát minh bởi Ányos Jedlink (nhà khoa học người Hungary),
sau đó ơng đã phát triển động cơ điện có cơng suất đủ để đẩy được một
chiếc xe.
- Năm 1834: Thomas Davenport chế tạo ra động cơ chỉnh lưu
- Năm 1838: động cơ điện công suất 220 W được dùng cho thuyền chế tạo bởi
Hermann Jacobi
- Năm 1866: Werner von Siemens sáng chế ra máy phát điện

Werner von Siemens
Ơn lại lịch sử bóng đèn sợi đốt: Ai mới là cha đẻ thực sự của nó?
Hiện nay bóng đèn sợi đốt vẫn cịn được sử dụng do có nhiều ưu điểm như giá
thành rẻ, tạo ra ánh sáng vàng ấm áp, đẹp mắt. Tuy nhiên bóng đèn sợi đốt có hai
nhược điểm lớn đó là khá tốn điện và tuổi thọ không cao, chỉ được khoảng 1000

giờ sử dụng. Ngày nay chúng ta thường sử dụng các loại đèn khác như đèn tuýp,
compact, LED… nhiều hơn, do các loại đèn này tiết kiệm năng lượng hơn
Trước năm 1800, con người chỉ có một cách duy nhất để tạo nguồn sáng, đó chính
là lửa. Vào giữa thế kỷ 19, nhiều hộ gia đình ở Anh sử dụng khí ga để thắp sáng.
Người ta đã xây dựng hệ thống ống dẫn ga đến tận nhà để thắp sáng, tuy nhiên,

Giáo trình : Robot công nghiệp

Trang 16


Chƣơng I: Tổng quan về Robot
nguồn sáng này tương đối yếu, chưa đủ nhu cầu sinh hoạt. Đặc biệt không thích
hợp cho khơng gian rộng bên ngồi.
Để thắp sáng những khơng gian rộng bên ngồi, thời đó người ta sử dụng đèn hồ
quang điện, nhưng đèn hồ quang lại quá sáng, khơng thích hợp cho hộ gia đình.
Chính vì vậy mà các nhà khoa học thời đó đã tìm cách sáng chế ra một loại đèn
thích hợp để chiếu sáng cho các hộ gia đình.
Thí nghiệm năm 1802 của nhà khoa học người Anh Humphry Davy có thể coi là
khởi đầu cho những phát minh về bóng đèn sợi đốt sau này. Davy cho một dòng
điện chạy qua một sợi Platin (Pt) rất mảnh, sợi Platin trở nên rất nóng và phát
sáng. Tuy sợi Platin tạo ra ánh sáng khá yếu và cũng khơng sáng được lâu, nhưng
thí nghiệm của Davy đã tạo tiền đề, là cảm hứng để nhiều nhà phát mình tiếp tục
nghiên cứu và phát triển ý tưởng này.

nhà khoa học người Anh Humphry Davy
Sau đó có đến hơn 20 nhà khoa học từ các nước Anh, Nga, Bỉ, Pháp… đều có cơng
tham gia nghiên cứu, phát triển và hồn thiện bóng đèn sợi đốt. Nhưng đáng kể

Giáo trình : Robot cơng nghiệp


Trang 17


Chƣơng I: Tổng quan về Robot
nhất trong số đó phải kể đến nhà khoa học người Anh Joseph Swan.

Joseph Swan
Từ năm 1850, Swan đã tự thiết kế một loại bóng đèn sử dụng than chì (tương tự
như ruột bút chì chúng ta dùng hiện nay) để phát sáng trong một bình thủy tinh
được hút chân khơng. Swan dùng than chì do than chì có điện trở cao, và nhiệt độ
nóng chảy cũng rất cao. Khi cho dòng điện chạy qua, cục than chì do có điện trở
cao sẽ trở nên rất nóng và phát sáng, nhưng khơng bị đốt cháy do được đặt trong
mơi trường chân khơng, khơng có khơng khí xung quanh. Nhưng than chì có nhược
điểm sẽ làm bóng đèn bị bám muội than, dần dần sẽ làm giảm độ sáng.
Đến năm 1878, Swan dần phát triển và hồn thiện loại bóng đèn của mình, ơng
dùng sợi bơng để chế ra một loại dây tóc bóng đèn tốt hơn, cộng với kỹ thuật hút
chân không ngày càng phát triển. Đến năm 1880 coi như hồn tất, bóng đèn đã
được sử dụng tương đối phổ biến ở nước Anh từ đó. Swan đã đăng ký bản quyền
tại Anh, và ông cũng tự lập nên một công ty riêng, chuyên lắp đặt bóng đèn cho cả
chính phủ và các gia đình có nhu cầu.

Giáo trình : Robot cơng nghiệp

Trang 18


Chƣơng I: Tổng quan về Robot

Thomas Edison

Phải đến năm 1978, Edison cùng đội ngũ kỹ sư tài năng của ông mới chính thức
nghiên cứu để sản xuất bóng đèn. Loại bóng đèn của Edison cùng đội ngũ kỹ sư
của ơng nghiên cứu và phát triển cũng tương tự như của Swan, cho dịng điện đi
qua sợi dây tóc bóng đèn trong môi trường chân không để phát sáng. Edison mới
đầu dùng Platin để làm dây tóc bóng đèn, nhưng khơng khả thi vì Platin quá đắt.
Edison thử nghiệm mọi vật liệu có thể: từ tơ, da, nút bần, thậm chí cả tóc…, cuối
cùng cũng tìm ra vật liệu thích hợp đó chính là sợi các bon được chế ra từ thân
cây tre.

Giáo trình : Robot cơng nghiệp

Trang 19


Chƣơng I: Tổng quan về Robot

Chiếc bóng đèn do Edison chế tạo
Chỉ trong thời gian ngắn, đến cuối năm 1879, Edison cũng đã thành công và đăng
ký bản quyền phát minh của mình ở Mỹ.
Tưởng sẽ có một cuộc tranh cãi về bản quyền phát mình nhưng cuối cùng, Swan và
Edison đi đến một thỏa thuận hợp tác, cùng bán bóng đèn tại Anh Quốc.
Nhưng đến năm 1904, hai nhà khoa học người Hungari là Alexander Friedrich
Just và Franjo Hanaman đã có cải tiến vượt bậc. Họ dùng Vonfram làm dây tóc
bóng đèn, nhờ vậy mà bóng đèn sáng hơn nhiều, và có tuổi thọ cao hơn hẳn.

Giáo trình : Robot công nghiệp

Trang 20



Chƣơng I: Tổng quan về Robot
Sau đó vài năm, các nhà khoa học lại có sáng kiến bơm khí trơ vào bên trong bóng
đèn, thay cho việc hút chân khơng. Việc này vừa giúp bóng đèn sáng hơn, lại làm
hạn chế sự bay hơi của Vonfram làm đỡ bám vào mặt trong bóng đèn, giúp bóng
đèn khơng bị đen. Đây chính là chiếc bóng đèn mà chúng ta vẫn đang sử dụng
ngày nay.
 Giai đoạn III: Bắt đầu khoảng năm 1969 khi các tiến bộ về điện tử xuất
hiện. Quá trình này cơ bản hồn thành nhở những thành tựu khoa học công
nghệ cao. Năm 1997 khi cuộc khủng hoảng tài chính Á Châu nổ ra thì đồng
thời cũng kết thúc gia đoạn thứ ba.

Hình 1.4: Chiếc máy Macintosh đầu tiên đƣợc giới thiệu ngày 24.1.1984
 Giai đoạn IV: Bắt đầu vào đầu thế kỉ 21. Nó đƣợc hình thành trên căn bản
của những công nghệ mới nhƣ ROBOT, NANO, Trí tuệ nhân tạo,... Hiện tại
thế giới đang ở trong giai đoạn đầu của cách mạng cộng nghiệp thứ tƣ. Đây
là cơ hội quan trọng để các nƣớc đang phát triển tiến lên để theo kịp thế giới

Giáo trình : Robot công nghiệp

Trang 21


Chƣơng I: Tổng quan về Robot
hiện đại.

Hình 1.5: Trí tuệ nhân tạo, máy móc sẽ sớm thay thế con ngƣời.
(Theo nhóm nhà nghiên cứu tại Viện Tƣơng lai Nhân loại thuộc Đại học Oxford
và Đại học Yale nhận định)
1.2 Các khái niệm về Robot
Các khái niệm về robot sẽ đƣợc đề cập đến trong phần này nhƣ : Robots, IR –

Industrial Robot, Robotic, Android.
1.2.1 Robot:
- Vào năm 1921, từ “Robot” xuất hiện trong vở kịch “Rossum‟s Universal
Robots” của nhà viết kịch viễn tƣởng ngƣời Sec, Keral Capek. Trong vở

Giáo trình : Robot công nghiệp

Trang 22


Chƣơng I: Tổng quan về Robot
kịch này, ông dùng từ “Robot”, biến thể của từ gốc “Rabota”, để gọi một
thiết bị - lao công do con ngƣời (nhân vật Rossum) tạo ra.
- Vào những năm 40 nhà văn viễn tƣởng Nga, Issac Asimov, mô tả robot là
một chiếc máy tự động, mang diện mạo của con ngƣời, đƣợc điều khiển
bằng một hệ thống thần kinh Positron, do chính con ngƣời lập trình. Và đặt
ra 3 nguyên tắc cơ bản cho robot:
1. Robot không đƣợc xúc phạm con ngƣời và không gây tổn hại cho
con ngƣời.
2. Hoạt động của robot phải tuân theo các quy tắc do con ngƣời đặt ra.
Các quy tắc này không đƣợc vi phạm nguyên tắc thứ nhất.
3. Một robot cần phải bảo vệ sự sống của mình, nhƣng khơng đƣợc vi
phạm hai ngun tắc trƣớc.
- Các nguyên tắc cơ bản trên dần trở thành nền tảng cho việc thiết kế robot.
Từ sự hƣ cấu của khoa học viễn tƣởng, robot dần dần đƣợc giới kỹ thuật
hình dung nhƣ những chiếc máy đặc biệt, đƣợc con ngƣời phóng tác theo
cấu tạo và hoạt động của chính mình, dùng để thay thế con ngƣời làm một số
công việc xác định.
- Để hồn thành nhiệm vụ đó, robot cần có khả năng cảm nhận các thơng số
trạng thái của môi trƣờng và tiến hành các hoạt động tƣơng tự con ngƣời.

- Khả năng hoạt động của robot đƣợc đảm bảo bởi hệ thống cơ khí gồm cơ
cấu vận động để đi lại và cơ cấu hành động để có thể làm việc. Việc thiết kế
và chế tạo hệ thống này thuộc lĩnh vực khoa học về cơ cấu truyền động,
chấp hành và vật liệu cơ khí. Chức năng cảm nhận, gồm thu nhận tín hiệu về
trạng thái mơi trƣờng và trạng thái của bản thân hệ thống, do các cảm biến
(sensor) và các thiết bị liên quan thực hiện. Hệ thống này đƣợc gọi là hệ
thống thu nhận và xử lý tín hiệu, hay đơn giản là hệ thống cảm biến. Muốn

Giáo trình : Robot cơng nghiệp

Trang 23


Chƣơng I: Tổng quan về Robot
phối hợp hoạt động của hai hệ thống trên, đảm bảo cho robot có thể tự điều
chỉnh "Hành vi" của mình và hoạt động theo đúng chức năng quy định trong
điều kiện môi trƣờng thay đổi, trong robot phải có hệ thống điều khiển. Xây
dựng các hệ thống điều khiển thuộc phạm vi điện tử, kỹ thuật điều khiển và
cơng nghệ thơng tin.
- Robot cịn có những cách định nghĩa khác nhƣ sau:
 Tiêu chuẩn quốc tế ISO 8373 định nghĩa rơ-bốt nhƣ sau: "Đó là một
loại máy móc đƣợc điều khiển tự động, đƣợc lập trình sẵn, sử dụng
vào nhiều mục đích khác nhau, có khả năng vận động theo nhiều hơn
3 trục, có thể cố định hoặc di động tùy theo những ứng dụng của nó
trong cơng nghiệp tự động."
 Joseph Engelberger, một ngƣời tiên phong trong lĩnh vực rô-bốt công
nghiệp nhận xét rằng: "Tôi không thể định nghĩa rô-bốt, nhƣng tôi biết
loại máy móc nào là rơ-bốt khi tơi nhìn thấy nó!!".
 Từ điển Cambridge trực tuyến định nghĩa rơ-bốt rằng: "Đó là một loại
máy có thể thực hiện những cơng việc một cách tự động bằng sự điều

khiển của máy tính".
 Ngƣời máy hay Rô-bốt là công cụ cơ điện tử, thủy lực, nhân tạo, ảo,...
thay thế con ngƣời trong công nghiệp hay mơi trƣờng nguy hiểm. Rơbốt cịn là cơng cụ để giúp con ngƣời giải trí, tìm hiểu khoa học.
- Nhật Bản hiện nay là nƣớc có số lƣợng robot dùng trong sản xuất công
nghiệp nhiều nhất thế giới, khoảng hơn 70% trong tổng số chừng 300.000
robot công nghiệp trên tồn thế giới. Ngƣời Nhật có quan niệm dễ dãi hơn
về robot: theo họ “robot là bất cứ thiết bị nào có thể thay thế cho lao động
của con ngƣời”. Trong công nghiệp Nhật Bản, những robot hay tay máy
đƣợc điều khiển bằng cam cũng đƣợc liệt vào hàng ngũ robot. Theo đó,

Giáo trình : Robot cơng nghiệp

Trang 24


Chƣơng I: Tổng quan về Robot
Hiệp Hội robot Công nghiệp Nhật Bản (JIRA - Japan Industrial Robot
Association) đã phân loại robot thành sáu hạng, từ
những tay máy do con ngƣời trực tiếp điều khiển từng động tác đến những
robot thông minh đƣợc trang bị trí tuệ nhân tạo (theo Schlussel, 1985).
1- Robot hoạt động nhờ ngƣời điều khiển trực tiếp từng động tác, bằng
bảng điều khiển (panen).
2- Robot hoạt động theo chu trình cố định (fixed sequence robots).
3- Robot hoạt động theo chu trình thay đổi đƣợc (variable sequence
robots): ngƣời điều khiển có thể dễ dàng chỉnh sửa trình tự hoạt động.
4- Robot hoạt động theo chƣơng trình và lặp lại chƣơng trình (playback
robots): ngƣời điều khiển có thể lập trình cho robot trong chế độ huấn
luyện (teaching mode).
5- Robot điều khiển theo chƣơng trình số (numerically controlled
robots).

6- Robot thơng minh intelligent robots): robot có thể hiểu, nhận biết và
tƣơng tác với môi trƣờng xung quanh.
- Lĩnh vực ứng dựng của robot rất rộng và ngày càng đƣợc mở rộng thêm.
Ngày nay, khái niệm về robot đã mở rộng hơn khái niệm nguyên thuỷ rất
nhiều. Sự phỏng tác về kết cấu, chức năng, dáng vẻ của con ngƣời là cần
thiết nhƣng khơng cịn ngự trị trong kỹ thuật robot nữa. Kết cấu của nhiều
robot khác xa với kết cấu các bộ phận của cơ thể ngƣời và chúng cũng có thể
thực hiện đƣợc những việc vƣợt xa khả năng của con ngƣời.
1.2.2 Robotic:
- Robotics là một khoa học liên ngành, gồm cơ khí, điện tử, kỹ thuật điều
khiển và cơng nghệ thông tin. Đƣợc hiểu là một ngành khoa học có nhiệm

Giáo trình : Robot cơng nghiệp

Trang 25