›

Báo cáo Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các robot thông minh phục vụ cho các ứng dụng quan trọng

pdf 194 trang yendo 5660
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Báo cáo Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các robot thông minh phục vụ cho các ứng dụng quan trọng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbao_cao_nghien_cuu_thiet_ke_che_tao_cac_robot_thong_minh_phu.pdf

Nội dung text: Báo cáo Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các robot thông minh phục vụ cho các ứng dụng quan trọng

  1. BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ! CHƯƠNG TRÌNH KC.03 §Ò tµi kc.03.08 YZ YZ YZ YZ YZ YZY YZ YZ YZY YZ YZ YZY “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁC ROBOT THÔNG MINH PHỤC VỤ CHO CÁC ỨNG DỤNG QUAN TRỌNG” MÃ SỐ: KC.03.08 BÁO CÁO TỔNG HỢP CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KC.03.08 6246 25/12/2006 HÀ NỘI 2006
  2. MôC LôC Giíi thiÖu kc.03.08 A. ThuyÕt minh vµ hîp ®ång triÓn khai §Ò tµi KC.03.08 I. ThuyÕt minh §Ò tµi 4 II. Hîp ®ång triÓn khai thùc hiÖn §Ò tµi 23 B. B¸o c¸o kÕt qu¶ nghiªn cøu cña §Ò tµi KC.03.08 29 Giíi thiÖu chung 30 B¸o c¸o tãm t¾t c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu theo nhiÖm vô 1 - nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o nhãm s¶n phÈm robot rp PhÇn I. Robocar RP 38 I. Giíi thiÖu chung 38 II. Nghiªn cøu t¹o dùng c¸c m«-®un chÊp hµnh linh ho¹t cho Robot 41 III. Nghiªn cøu t¹o dùng m«-®un xe di ®éng vµ c¬ cÊu l¸i Robocar 48 IV. Nghiªn cøu thiÕt lËp phÇn cøng vµ phÇn mÒm ®iÒu khiÓn Robocar 54 PhÇn II. C¸c s¶n phÈm Robocar øng dông 56 I. Giíi thiÖu chung 56
  3. II. Robocar TN trong phßng thÝ nghiÖm 58 III. Robocar “Ch÷ thËp ®á” 59 3.1. Giíi thiÖu chung 59 3.2. C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o Robocar “Ch÷ thËp ®á” 59 3.3. C¸c kÕt qu¶ b−íc ®Çu øng dông Robocar “Ch÷ thËp ®á” 63 IV. Xe l¨n vµ xe ghÕ ch¹y ®iÖn tù ®éng 72 V. KÕt luËn vÒ NhiÖm vô 1 79 B¸o c¸o tãm t¾t c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu theo nhiÖm vô 2 - nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o nhãm s¶n phÈm robot sca PhÇn më ®Çu 81 PhÇn I. Robocar SCA TM khÝ nÐn 89 I. Giíi thiÖu chung 89 II. Tãm t¾t c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu x©y dùng c¸c m« h×nh ®éng häc vµ 90 ®éng lùc häc cña Robot SCATM 2.1. ThiÕt lËp ph−¬ng tr×nh ®éng häc Robot SCATM khÝ nÐn 90 2.2. ThiÕt lËp bµi to¸n ®éng häc ng−îc Robot SCATM 93 2.3. X©y dùng m« h×nh ®éng lùc häc Robot SCATM 97 III. Tãm t¾t vÒ kÕt qu¶ nghiªn cøu tihÕt kÕ c¶i tiÕn vµ chÕ t¹o Robot 114 SCATM PhÇn II. M« ®un quay dïng b¸nh r¨ng con l¨n 118 I. Giíi thiÖu chung 118 II. Nghiªn cøu x©y dùng lý thuyÕt ¨n khíp b¸nh r¨ng con l¨n 120 III. Mét sè s¶n phÈm BRCL ®· ®−îc thiÕt kÕ, chÕ t¹o 127
  4. IV. KÕt luËn 135 PhÇn III. M«®un d©y chuyÒn s¶n xuÊt tù ®éng dïng 136 Robot SCATM ®Ó ph©n lo¹i s¶n phÈm theo mµu s¾c I. Giíi thiÖu chung 136 II. HÖ thèng b¨ng truyÒn 137 III. HÖ thèng ®iÒu khiÓn DCSX dïng Robot SCATM ®Ó ph©n lo¹i s¶n phÈm 142 theo mµu s¾c 3.1. Nguyªn t¾c ho¹t ®éng 142 3.2. C¸c bé phËn chñ yÕu 143 PhÇn IV. C¬ së tÝnh to¸n vµ x©y dùng c¸c ch−¬ng 146 tr×nh m¸y tÝnh vÒ ®iÒu khiÓn vµ øng dông Robot SCATM PhÇn V. KÕt luËn vÒ NhiÖm vô 2 147 B¸o c¸o tãm t¾t c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu 149 theo nhiÖm vô 3 - nhãm s¶n phÈm robot RE I. Giíi thiÖu chung 149 II. Tãm t¾t mét sè kÕt qu¶ chñ yÕu 151 2.1. TÝnh to¸n vÒ ®é chÝnh x¸c t¸i hiÖn cña Robot RE 151 2.2. Nghiªn cøu, thiÕt kÕ, l¾p r¸p Robot RE-03 ho¹t ®éng theo 154 täa ®é trô III. KÕt luËn vÒ NhiÖm vô 3 171
  5. B¸o c¸o tãm t¾t c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu 172 theo nhiÖm vô 4 - nhãm s¶n phÈm ®å g¸ cnc I. Giíi thiÖu chung 172 II. C¬ cÊu Robot song song 3 ch©n 176 III. Robot song song RBSS - 322 178 3.1. Giíi thiÖu chung 178 3.2. ThiÕt kÕ kÕt cÊu vµ lËp tr×nh ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng cña Robot 178 IV. KÕt luËn vÒ nhiÖm vô 4 180 KÕt luËn chung 181 Tµi liÖu tham kh¶o 184
  6. A. ThuyÕt minh vµ hîp ®ång triÓn khai ®Ò tµi kc.03.08 I. ThuyÕt minh ®Ò tµi KC.03.08 II. Hîp ®ång triÓn khai thùc hiÖn §Ò tµi KC.03.08
  7. Giíi thiÖu tãm t¾t ®Ò tµi kc.03.08 1. Tªn ®Ò tµi: Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c robot th«ng minh phôc vô cho c¸c øng dông quan träng 2. M· sè: KC.03.08 3. Thuéc ch−¬ng tr×nh: Ch−¬ng tr×nh khoa häc c«ng nghÖ nhµ n−íc vÒ tù ®éng hãa, KC.03 4. Chñ nhiÖm ®Ò tµi: GS.TSKH. NguyÔn ThiÖn Phóc 5. C¬ quan chñ tr×: Trung t©m NCKT tù ®éng ho¸, §HBK - Hµ Néi 6. Thêi gian thùc hiÖn: Tõ 11/2001 ®Õn 6/2005 7. Tæng kinh phÝ thùc hiÖn ®Ò tµi: 2.100 triÖu ®ång 8. Môc tiªu cña ®Ò tµi: Môc tiªu ®Ò ra lµ tù thiÕt kÕ ®−îc vµ n¾m v÷ng quy tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸c robot th«ng minh. Kh¶ n¨ng cña robot cã thÓ nhËn biÕt vµ xö lý t×nh huèng trong qu¸ tr×nh lµm viÖc thÓ hiÖn nh− nh÷ng dÊu hiÖu b−íc ®Çu vÒ sù th«ng minh. Kh¶ n¨ng ®ã còng chØ cã thÓ hiÖn thùc ®−îc nÕu robot ®−îc cÊu thµnh tõ c¸c m«®un thiÕt bÞ chÊp hµnh tiªn tiÕn, ®iÒu khiÓn linh ho¹t ®−îc vµ chÝnh x¸c, ®ång thêi ®−îc trang bÞ thªm c¸c m«®un c¶m biÕn vµ c¸c m«®un ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn th«ng minh. T¹o dùng robot c«ng nghiÖp theo h−íng "m«®un ho¸" lµ xu thÕ hiÖn ®¹i vµ cã nhiÒu −u ®iÓm: Víi c¸c m«®un ®−îc chuyªn m«n ho¸ s¶n xuÊt, cã chÊt l−îng ®¶m b¶o, nªn cã thÓ t¹o dùng c¸c robot nhiÒu lo¹i h×nh vµ víi møc ®é th«ng minh kh¸c nhau, phï hîp víi c¸c yªu cÇu ë trong n−íc, hiÖn nay cßn ®ßi hái sè l−îng Ýt nh−ng ®a d¹ng vÒ chñng lo¹i. Trong sè c¸c robot tiªn tiÕn hiÖn nay th× lo¹i robot song song ®ang ®−îc thu hót sù chó ý cña c«ng tr×nh nghiªn cøu v× chóng cã nhiÒu øng dông quan träng.
  8. V× vËy cô thÓ ho¸ môc tiªu ®Ò ra cña §Ò tµi lµ tù thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o c¸c m«®un cÊu thµnh c¸c robot th«ng minh, trong ®ã cã c¸c m«®un robot song song, phôc vô cho c¸c øng dông quan träng rÊt ®a d¹ng trong s¶n xuÊt. §ã còng lµ nh÷ng néi dung ®· ®−îc Héi ®ång T− vÊn x¸c ®Þnh ®èi víi ®Ò tµi nµy. 9. Néi dung chñ yÕu: §Ò tµi triÓn khai 4 nhiÖm vô theo hîp ®ång ký víi Ban chñ nhiÖm Ch−¬ng tr×nh KC.03. NhiÖm vô 1: Nghiªn cøu t¹o ra nhãm s¶n phÈm Robot RP ®−îc n©ng cÊp vµ th«ng minh hãa. NhiÖm vô 2: Nghiªn cøu t¹o ra nhãm s¶n phÈm Robot SCA ®−îc n©ng cÊp vµ th«ng minh hãa. NhiÖm vô 3: Nghiªn cøu t¹o ra Robot RE th«ng minh phôc vô kü thuËt t¸i hiÖn c¸c bÒ mÆt cong. NhiÖm vô 4: Nghiªn cøu t¹o ra ®å g¸ gia c«ng CNC
  9. ThuyÕt minh ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ I. Th«ng tin chung vÒ ®Ò tµi 1. Tªn ®Ò tµi: Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c robot 2. M· sè: KC.03.08 th«ng minh phôc vô cho c¸c øng dông quan träng 3. Thêi gian thùc hiÖn 4. CÊp qu¶n lý (Tõ th¸ng 10/2001 ®Õn th¸ng 10/2004) NN Bé, CS x TØnh 5. Kinh phÝ Tæng sè: 2.100 triÖu ®ång Trong ®ã, tõ Ng©n s¸ch SNKH: 2.100 trÖu ®ång 6. Thuéc Ch−¬ng tr×nh (nÕu cã) "Nghiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ tù ®éng ho¸" M· sè KC - 03 7 Chñ nhiÖm ®Ò tµi Hä vµ tªn: NguyÔn ThiÖn Phóc Häc hµm/häc vÞ: Gi¸o s−, TiÕn sÜ khoa häc Chøc danh khoa häc: §iÖn tho¹i: 8692207 (CQ)/ 8692828 (NR) Fax: 8681099 Mobile: E-mail: nguyentphuc @ hn.vnn.vn §Þa chØ c¬ quan: C10 B, §¹i häc B¸ch khoa, §¹i Cå ViÖt, Hµ Néi §Þa chØ nhµ riªng: 19 T¹ Quang Böu, B¸ch khoa, Hµ Néi 8 C¬ quan chñ tr× ®Ò tµi Tªn tæ chøc KH&CN: Trung t©m Nghiªn cøu kü thuËt Tù ®éng ho¸, §HBK Hµ Néi *Ghi chó: Trong tr−êng hîp tæ chøc vµ c¸ nh©n thÊy cÇn tr×nh bµy cho râ h¬n mét sè môc nµo ®ã cña b¶n ThuyÕt minh nµy, cã thÓ tr×nh bµy dµi h¬n, nh−ng tæng sè trang cña ThuyÕt minh kh«ng qu¸ 20 trang (kh«ng kÓ phÇn phô lôc vÒ gi¶i tr×nh kinh phÝ ®Ò tµi).
  10. §iÖn tho¹i: 8692207 Fax: 8681099 E-mail: nguyentphuc @ hn.vnn.vn §Þa chØ: C10B, §¹i häc B¸ch khoa, §¹i Cå ViÖt, Hµ Néi II.Néi dung KH&CN cña ®Ò tµi 9 Môc tiªu cña ®Ò tµi Môc tiªu ®Ò ra lµ tù thiÕt kÕ ®−îc vµ n¾m v÷ng quy tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸c robot th«ng minh. Kh¶ n¨ng cña robot cã thÓ nhËn biÕt vµ xö lý t×nh huèng trong qu¸ tr×nh lµm viÖc thÓ hiÖn nh− nh÷ng dÊu hiÖu b−íc ®Çu vÒ sù th«ng minh. Kh¶ n¨ng ®ã còng chØ cã thÓ hiÖn thùc ®−îc nÕu robot ®−îc cÊu thµnh tõ c¸c m«®un thiÕt bÞ chÊp hµnh tiªn tiÕn, ®iÒu khiÓn linh ho¹t ®−îc vµ chÝnh x¸c, ®ång thêi ®−îc trang bÞ thªm c¸c m«®un c¶m biÕn vµ c¸c m«®un ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn th«ng minh. T¹o dùng robot c«ng nghiÖp theo h−íng "m«®un ho¸" lµ xu thÕ hiÖn ®¹i vµ cã nhiÒu −u ®iÓm: Víi c¸c m«®un ®−îc chuyªn m«n ho¸ s¶n xuÊt, cã chÊt l−îng ®¶m b¶o, nªn cã thÓ t¹o dùng c¸c robot nhiÒu lo¹i h×nh vµ víi møc ®é th«ng minh kh¸c nhau, phï hîp víi c¸c yªu cÇu ë trong n−íc, hiÖn nay cßn ®ßi hái sè l−îng Ýt nh−ng ®a d¹ng vÒ chñng lo¹i. Trong sè c¸c robot tiªn tiÕn hiÖn nay th× lo¹i robot song song ®ang ®−îc thu hót sù chó ý cña c«ng tr×nh nghiªn cøu v× chóng cã nhiÒu øng dông quan träng. V× vËy cô thÓ ho¸ môc tiªu ®Ò ra cña §Ò tµi lµ tù thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o c¸c m«®un cÊu thµnh c¸c robot th«ng minh, trong ®ã cã c¸c m«®un robot song song, phôc vô cho c¸c øng dông quan träng rÊt ®a d¹ng trong s¶n xuÊt. §ã còng lµ nh÷ng néi dung ®· ®−îc Héi ®ång T− vÊn x¸c ®Þnh ®èi víi ®Ò tµi nµy. 10 T×nh h×nh nghiªn cøu trong vµ ngoµi n−íc • T×nh tr¹ng ®Ò tµi Míi KÕ tiÕp ®Ò tµi ®· kÕt thóc giai ®o¹n tr−íc • Tæng quan t×nh h×nh nghiªn cøu thuéc lÜnh vùc cña ®Ò tµi (thÓ hiÖn sù hiÓu biÕt cÇn thiÕt cña tæ chøc, c¸ nh©n ®¨ng ký chñ tr× ®Ò tµi vÒ lÜnh vùc nghiªn cøu - n¾m ®−îc nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu ®· cã liªn quan ®Õn ®Ò tµi, nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu míi nhÊt trong lÜnh vùc nghiªn cøu ®Ò tµi, nªu râ quan ®iÓm cña t¸c gi¶ vÒ tÝnh bøc xóc cña ®Ò tµi, ) Ngoµi n−íc: Qua mÊy chôc n¨m ph¸t triÓn ®Õn ngµy nay ®· cã hµng ngµn lo¹i robot c«ng nghiÖp. ë thêi kú "bung ra" c«ng ty nµo còng ®−a ra thÞ tr−êng lo¹i robot cña m×nh, nh−ng nay ®· ®Õn giai ®o¹n nghiªn cøu chuÈn ho¸ chóng. Qu¸ tr×nh chän läc tù nhiªn gÇn nh− còng ®· x¸c ®Þnh c¸c lo¹i robot nµo lµ lo¹i ®−îc dïng réng r·i h¬n. Tr−íc t×nh h×nh ph¸t triÓn ®a d¹ng ®ã xu thÕ "m«®un ho¸" kÕt cÊu robot c«ng nghiÖp lµ xu thÕ hiÖn ®¹i. NhiÒu c«ng tr×nh ®· nghiªn cøu chuÈn ho¸ c¸c m«®un cÊu thµnh robot th«ng minh, bao gåm c¸c m«®un chÊp hµnh linh ho¹t, c¸c m«®un ®iÒu khiÓn , c¸c m«®un c¶m biÕn v.v. NhiÒu m«®un c¬ khÝ linh ho¹t ®−îc c¸c h·ng giíi thiÖu lµ c¸c m«®un th«ng minh (intelligent modular).
  11. Ngoµi c¸c lo¹i robot th−êng thÊy, tøc lµ c¸c lo¹i robot cã c¬ cÊu tay m¸y theo s¬ ®å hë nèi liªn tiÕp c¸c kh©u, th× nh÷ng n¨m gÇn ®©y mét lo¹i ®ang ®−îc ®Çu t− nghiªn cøu øng dông, rÊt s«i næi, ®ã lµ robot song song. Robot song song cã s¬ ®å c¬ cÊu kÝn, c¸c kh©u ®−îc nèi song song vµ cïng ho¹t ®éng song song víi nhau. C¸c robot song song còng ®−îc x©y dùng nªn tõ c¸c m«®un cÊu thµnh. Ngµy nay, nhê hÖ thèng Internet vµ nhê tham gia c¸c tæ chøc khoa häc quèc tÕ liªn quan ®Õn robot, chóng ta ®· cã kh¸ ®Çy ®ñ c¸c th«ng tin vÒ robot c«ng nghiÖp. B¶n th©n chóng t«i lµ thµnh viªn cña IFToMM vµ tham gia ho¹t ®éng trong tiÓu ban vÒ Robotics nªn ®· s−u tÇm ®−îc kh¸ nhiÒu tµi liÖu kü thuËt vÒ robot th«ng minh nãi chung vµ robot song song nãi riªng. VÊn ®Ò robot song song trë thµnh hÊp dÉn nhiÒu ng−êi nghiªn cøu tõ gi÷a thËp 90 khi nã ®−îc øng dông d−íi d¹ng thiÕt bÞ cã tªn lµ Hexapod ®Ó t¹o ra m¸y c«ng cô 5 trôc CNC, cã trôc ¶o. Trong ®ã nªn kÓ ®Õn c¸c kÕt qu¶ cña c¸c dù ¸n Hexaglide cña ViÖn robot Thuþ SÜ vµ dù ¸n cña Institute of Standards and Technology (Hoa Kú). VÊn ®Ò thiÕt bÞ c¶m biÕn ®−îc nhiÒu ngµnh kü thuËt quan t©m vµ còng ®¹t ®−îc nhiÒu thµnh tùu míi trong thêi kú ph¸t triÓn s«i ®éng cña kü thuËt vi xö lý. Do vËy còng t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho viÖc ¸p dông chóng trong kü thuËt robot ®Ó t¨ng c−êng kh¶ n¨ng th«ng minh cña thiÕt bÞ. Kü thuËt robot còng tõng b−íc ¸p dông c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ trÝ kh«n nh©n t¹o, vÒ m¹ng n¬ ron, vÒ nhËn d¹ng tiÕng nãi v.v. Tuy nhiªn cho ®Õn nay vÉn cßn trong ph¹m vi phßng thÝ nghiÖm, mµ ch−a ®−îc sö dông nhiÒu trong thùc tÕ c«ng nghiÖp. Kh¸i niÖm robot th«ng minh còng kh«ng cßn ®−îc hiÓu mét c¸ch kinh viÖn (academic) n÷a mµ trë nªn thùc tÕ h¬n nhiÒu. Nh÷ng lo¹i h×nh ®−îc quan t©m nhiÒu trong c«ng nghiÖp lµ c¸c robot th«ng minh cã c¸c m«®un c¶m biÕn nhËn biÕt ®−îc kho¶ng c¸ch ®Ó tr¸nh vËt c¶n khi thao t¸c, c¶m biÕn nhËn biÕt ®−îc mµu s¾c khi ph©n lo¹i, c¶m biÕn ®−îc lùc khi l¾p r¸p v.v. Khi ®−îc l¾p thªm c¸c m« ®un c¶m biÕn nµy robot ®−îc gäi nhiÒu tªn míi, vÝ dô robot "nh×n ®−îc" (vision robot), robot l¾p r¸p (assembly robot), robot c¶nh b¸o (alarm robot) v.v. §Ó th«ng minh ho¸ robot bªn c¹nh viÖc cµi ®Æt bæ xung c¸c m«®un c¶m biÕn "néi tÝn hiÖu" vµ c¸c m«®un c¶m biÕn "ngo¹i tÝn hiÖu" th× ®ång thêi th«ng minh ho¸ robot b»ng c¸c ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm cã kh¶ n¨ng tù thÝch nghi vµ xö lý c¸c t×nh huèng v.v. Nh− vËy b»ng c¸ch bæ xung c¸c m«®un c¶m biÕn vµ c¸c m«®un phÇn mÒm cã thÓ n©ng cÊp c¶i tiÕn th«ng minh ho¸ nhiÒu lo¹i robot. Tuy nhiªn b¶n th©n robot ph¶i cã c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh linh ho¹t vµ chÝnh x¸c. Ngµy nay cã nhiÒu lo¹i robot th«ng minh kh«ng nh÷ng lµm viÖc trong c¸c ph©n x−ëng c«ng nghiÖp mµ cßn thao t¸c ë bªn ngoµi trªn c¸c ®Þa h×nh phøc t¹p nh− c¸c lo¹i robot vò trô (space robot), robot tù hµnh (walking robot), robot cÇn cÈu (robot crane), t¹o dùng tõ c¸c m«®un robot song song v.v. Trong n−íc: Kh¸c víi tr−íc ®©y, ë trong n−íc hiÖn nay còng cã t−¬ng ®èi ®Çy ®ñ c¸c th«ng tin kü thuËt vÒ robot c«ng nghiÖp. Trong nhiÒu b¸o c¸o khoa häc, luËn ¸n tiÕn sÜ, luËn ¸n cao häc, ®å ¸n sinh viªn tèt nghiÖp gÇn ®©y ®· ®Ò cËp ®Õn c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu míi vÒ robot c«ng nghiÖp, kÓ c¶ c¸c vÊn ®Ò chuÈn ho¸ c¸c m«®un cÊu thµnh robot th«ng minh vµ c¸c vÊn ®Ò øng dông robot song song. Trong mét sè c¬ së c«ng nghiÖp nhÊt lµ ë c¸c liªn doanh víi n−íc ngoµi ®· nhËp ngo¹i nhiÒu d©y chuyÒn thiÕt bÞ míi, trong ®ã cã robot ®Ó phôc vô c¸c viÖc nh− th¸o l¾p c¸c dông cô cho c¸c trung t©m gia c«ng CNC, l¾p r¸p c¸c linh kiÖn ®iÖn tö, th¸o s¶n phÈm ë c¸c m¸y Ðp nhùa, hµn vá xe, phun phñ bÒ mÆt v.v. §Æc biÖt ®· cã nhµ m¸y Robotech s¶n xuÊt robot cho NhËt ë khu c«ng
  12. nghiÖp Nomura H¶i Phßng. Cïng víi c¸c d©y chuyÒn nhËp ngo¹i ®ã, ë nhiÒu d©y chuyÒn s¶n xuÊt trong n−íc, ë nh÷ng kh©u quan träng ¶nh h−ëng ®Õn chÊt l−îng vµ n¨ng suÊt, ®· xuÊt hiÖn c¸c nhu cÇu rÊt ®a d¹ng vÒ øng dông robot. Cã nhiÒu c«ng ty ®ang chuÈn bÞ ®Çu t−, kÓ c¶ robot song song. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y ë Trung t©m NCKT Tù ®éng ho¸, §HBK-HN, ®· tiÕp tôc nghiªn cøu robot theo h−íng m«®un ho¸ vµ ®· ®Ò xuÊt m«®un chuÈn ho¸ c¬ cÊu tay m¸y pháng sinh (b¾t ch−íc tay ng−êi) dïng c¬ cÊu Pantograph víi 2 con tr−ît dÉn ®éng. Trªn c¬ së ®ã ®· thiÕt kÕ chÕ t¹o ra 2 kiÓu robot RPS - 406 cã 5 bËc tù do vµ RPB - 4102 cã 6 bËc tù do, vÒ nguyªn lý cã thÓ ®¹t ®−îc c¸c yªu cÇu kü thuËt cao h¬n vµ gi¸ thµnh thÊp h¬n nhiÒu so víi mét sè kiÓu robot pháng sinh t−¬ng tù. Trªn c¬ së m«®un ho¸, chóng t«i ®· nhanh chãng thiÕt kÕ chÕ t¹o mét kiÓu robot kh¸c, cã tªn lµ robot SCA-mini ®Ó phôc vô nhu cÇu ®µo t¹o ë mét sè tr−êng. §Õn nay ®· hoµn thµnh 6 bé SCA-mini. C¸c kiÓu robot tù t¹o nµy ®Òu ®· ®−îc ký hîp ®ång øng dông vµ dù kiÕn sÏ ®−îc n©ng cÊp theo h−íng th«ng minh ho¸ b»ng c¸ch bæ xung c¸c m«®un c¶m biÕn vµ c¸c m«®un ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn thÝch hîp. KÕt hîp víi c«ng t¸c ®µo t¹o, ë Trung t©m chóng t«i còng ®· tiÕp cËn ®−îc c¸c th«ng tin kü thuËt cÇn thiÕt vµ tiÕn hµnh h−íng dÉn 1 nghiªn cøu sinh, 1 häc viªn cao häc vµ 1 sinh viªn tèt nghiÖp lµm luËn ¸n vÒ robot song song. §ång thêi triÓn khai nghiªn cøu c¸c vÊn ®Ò lý thuyÕt liªn quan vµ ®· thu ®−îc mét sè kÕt qu¶ b−íc ®Çu. Trong ®ã cã ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm gi¶i c¸c bµi to¸n thuËn / nghÞch trong robot song song. Ngoµi ra trong T¹p chÝ C¬ häc sè 4/95 ®· cã bµi b¸o cña chóng t«i tr×nh bµy ph−¬ng ¸n t¹o ra lo¹i robot n bËc tù do b»ng c¸ch nèi tiÕp c¸c "khíp c¬ sinh". B¶n th©n c¸c "khíp c¬ sinh" nµy lµ nh÷ng robot song song. Lo¹i robot nhiÒu bËc tù do nµy linh ho¹t nh− "con r¾n th«ng minh" vµ cã thÓ t×m ®−îc nhiÒu øng dông quan träng nh− thao t¸c d−íi ®−êng hÇm, ®µo xuyªn c¸c tuynen mµ kh«ng cÇn dÉn h−íng cña hÖ thèng ®Þnh vÞ v« tuyÕn v.v. • LiÖt kª danh môc c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu cã liªn quan D−íi ®©y lµ danh môc c¸c bµi b¸o vµ c¸c b¸o c¸o khoa häc cña chóng t«i liªn quan ®Õn robot c«ng nghiÖp. VÒ ®µo t¹o cã 23 sinh viªn vµ 3 nghiªn cøu sinh ®· b¶o vÖ thµnh c«ng luËn ¸n tèt nghiÖp vÒ ®Ò tµi robot c«ng nghiÖp, do chóng t«i h−íng dÉn. Danh môc c¸c bµi b¸o vµ b¸o c¸o khoa häc: 1. Ng−êi m¸y c«ng nghiÖp vµ s¶n xuÊt tù ®éng linh ho¹t - NXB Khoa häc kü thuËt, Hµ Néi 1991 2. Tay m¸y c«ng nghiÖp - Gi¸o tr×nh bæ tóc kÜ s−, 1994 3. Tay m¸y c«ng nghiÖp TM 3B - Th«ng b¸o khoa häc cña c¸c tr−êng ®¹i häc, 1995 (®ång t¸c gi¶). 4. Ng−êi m¸y pháng sinh vµ m« h×nh ®éng häc d¹ng tæng qu¸t - T¹p chÝ c¬ häc, sè 4, 1995 5. VÒ mét ph−¬ng ph¸p gi¶i bµi to¸n ng−îc ®éng häc khi tæng hîp quü ®¹o cña ng−êi m¸y. TuyÓn tËp c¸c b¸o c¸o khoa häc Héi nghÞ Tù ®éngho¸ toµn quèc lÇn thø 2, 1996 6. §iÒu khiÓn robot hµn theo quü ®¹o ®Þnh tr−íc - TuyÓn tËp c«ng tr×nh Héi nghÞ c¬ häc toµn quèc lÇn th− VI, Hµ Néi - 12/1997 7. On the problem of controlling robot motions along a presribed trajectory - Preprints of the RESCCE '98.
  13. 8. M« ®un c¬ cÊu chuÈn ho¸ cña tay m¸y - ng−êi m¸y pháng sinh. B¸o c¸o t¹i Héi nghÞ Tù ®éng ho¸ toµn quèc lÇn thø 3, Hµ néi, 1998. 9. Ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng robot dïng tam diÖn ®éng trªn quü ®¹o. B¸o c¸o t¹i Héi nghÞ Tù ®éng ho¸ toµn quèc lÇn thø 3, Hµ néi, 1998. 10. A method for Robot Motions Control Using Travelling Trihedrom on the Curve- Trajectory - Tenth World Congress on the TMM - 1999 11. B¸o c¸o tæng hîp ®Ò tµi KHCN- 04 -06 - 04 "ThiÕt bÞ chÊp hµnh c¬ khi ®iÒu khiÓn linh ho¹t" - (§ång t¸c gi¶), 1999. 12. Ph¸t triÓn ph−¬ng ph¸p "c¸c nhãm 3" ®Ó gi¶i bµi to¸n ng−îc ®éng häc khi tæng hîp quü ®¹o chuyÓn ®éng cña tay m¸y - ng−êi m¸y. TuyÓn tËp c¸c b¸o c¸o khoa häc Héi nghÞ C¬ häc m¸y ViÖt Nam - 1999. 13. ThiÕt lËp hÖ ph−¬ng tr×nh ®éng häc cña Robot víi sù trî gióp cña m¸y vi tÝnh. TuyÓn tËp c¸c b¸o c¸o khoa häc Héi nghÞ C¬ häc m¸y ViÖt Nam, 1999. 14. Automatic Establishment of Kinematic Modelling and Simulation of Robot. Proccedings of VJ'SAEM, 2000. 15. Nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o robot s¬n phñ. TuyÓn tËp b¸o c¸o khoa häc Héi nghÞ Tù ®éng ho¸ toµn quèc lÇn thø 4, 2000 16. Robot c«ng nghiÖp - NXB Gi¸o dôc - Hµ Néi 2001 17. B¸o c¸o tæng hîp ®Ò tµi KHCN - 04 - 10 - 02 "Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o robot dïng trong c«ng nghÖ b¶o vÖ bÒ mÆt" - 2001. 11 C¸ch tiÕp cËn, ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu, kü thuËt sÏ sö dông (luËn cø râ c¸ch tiÕp cËn - thiÕt kÕ nghiªn cøu, ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu, kü thuËt sÏ sö dông - so s¸nh víi c¸c ph−¬ng thøc gi¶i quyÕt t−¬ng tù kh¸c, nªu ®−îc tÝnh míi, tÝnh ®éc ®¸o, tÝnh s¸ng t¹o cña ®Ò tµi) - C¸ch tiÕp cËn cña ®Ò tµi lµ ph©n tÝch c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu vµ kinh nghiÖm ¸p dông robot ë nhiÒu n−íc tiªn tiÕn ®Ó chän lùa c¸c cÊu h×nh robot hîp lý nhÊt, ®ång thêi c¶i tiÕn chóng trªn c¬ së ¸p dông nh÷ng kÕt qu¶ hiÖn ®¹i cña C¬-tin-®iÖn tö (mechatronics), ®Æc biÖt theo h−íng th«ng minh ho¸. - Nghiªn cøu robot theo ph−¬ng ph¸p m«®un ho¸ cho phÐp chuyªn m«n ho¸ s¶n xuÊt, ®i s©u c¶i tiÕn n©ng cao chÊt l−îng c¸c m«®un cÊu thµnh robot. §ång thêi tõ c¸c m«®un chuÈn ho¸ nµy cã thÓ t¹o dùng ra nhiÒu lo¹i robot kh¸c nhau phôc vô c¸c nhu cÇu rÊt ®a d¹ng vÒ robot c«ng nghiÖp, mµ sè l−îng tõng lo¹i l¹i rÊt Ýt, kinh phÝ ®Çu t− l¹i rÊt h¹n chÕ. Còng theo con ®−êng nµy cã thÓ tõng b−íc hiÖn ®¹i ho¸ robot b»ng c¸ch n©ng cÊp mét vµi m«®un hoÆc l¾p ®Æt thªm m«®un c¶m biÕn th«ng minh v.v. - Trong sè c¸c kü thuËt sÏ øng dông, th× kü thuËt ®å ho¹ vi tÝnh 3D sÏ ®−îc sö dông ®Ó m« pháng ho¹t h×nh c¸c robot. §ã lµ mét c«ng cô m¹nh rÊt cã lîi cho giai ®o¹n thiÕt kÕ vµ ®iÒu khiÓn robot, gióp rót ng¾n thêi gian nghiªn cøu vµ n©ng cao chÊt l−îng cña s¶n phÈm. Néi dung nghiªn cøu tr×nh bµy ë môc 12, cã nhiÒu vÊn ®Ò míi, kÓ c¶ ®èi víi n−íc ngoµi vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu cã nÐt riªng vµ s¸ng t¹o phï hîp vãi thùc tÕ ë ta.
  14. 12 Néi dung nghiªn cøu (liÖt kª vµ m« t¶ nh÷ng néi dung cÇn nghiªn cøu, nªu bËt ®−îc nh÷ng néi dung míi vµ phï hîp ®Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò ®Æt ra, kÓ c¶ nh÷ng dù kiÕn ho¹t ®éng phèi hîp ®Ó chuyÓn giao kÕt qu¶ nghiªn cøu ®Õn ng−êi sö dông) 1) Nghiªn cøu th«ng minh ho¸ c¸c robot ®· cã, theo c¸ch bæ xung c¸c m«®un c¶m biÕn vµ x©y dùng c¸c ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm xö lý t−¬ng øng. Giai ®o¹n ®Çu sÏ tiÕn hµnh trang bÞ cho c¸c robot pháng sinh kiÓu RP vµ kiÓu SCA ®· nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ thö lo¹t nhá. C¬ cÊu tay m¸y cña c¸c robot nµy lµ m«®un chuÈn ho¸ cña tay m¸y pháng sinh, chÊp hµnh linh ho¹t, nªn cã thÓ t−¬ng thÝch víi qu¸ tr×nh xö lý th«ng minh. Sau ®ã tuú nhu cÇu øng dông cô thÓ mµ t¹o dùng c¸c robot thÝch hîp víi c«ng viÖc vµ yªu cÇu vÒ møc ®é th«ng minh. C¸c lo¹i m«®un c¶m biÕn hay dïng lµ ®Ó nhËn biÕt kho¶ng c¸ch, tr¸nh ®−îc vËt c¶n, c¶m ®−îc lùc, chän lùa ®−îc mµu s¾c. v.v. 2) Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o Robot RE th«ng minh, dïng cho kü thuËt RE (Reverse Engineering - t¹m dÞch lµ kü thuËt t¸i hiÖn). Kü thuËt RE cÇn dïng cho c«ng nghÖ c¾t gät trªn m¸y CNC, cho c«ng nghÖ lÊy mÉu vµ c«ng nghÖ t¹o mÉu nhanh v.v. V× thÕ robot RE cã ®Þa chØ øng dông rÊt réng r·i ë c¸c c¬ së chÕ t¹o c¬ khÝ. ë n−íc ta hiÖn nay, chØ cã mét vµi c¬ së chÕ t¹o m¸y míi cã ®ñ søc trang bÞ m¸y ®o 3 chiÒu rÊt ®¾t tiÒn. ViÖc ®−a vµo øng dông lo¹i robot RE kÌm c¸c phÇn mÒm xö lý th«ng minh cã thÓ thay thÕ trong nhiÒu tr−êng hîp vµ ph¹m vi ho¹t ®éng cßn më réng h¬n, trong lóc gi¸ thµnh thÊp h¬n nhiÒu lÇn. Mét sè kiÓu thiÕt bÞ Spin Arm cña h·ng Mitutoyo (NhËt) vµ MicroScriber cña Mü ho¹t ®éng t−¬ng tù nh− nguyªn lý cña robot RE. Trªn c¬ së c¸c ¸p dông thµnh tùu cña kü thuËt robot hiÖn nay, c¸c kiÓu robot RE ngµy cµng trë nªn hiÖn ®¹i h¬n, th«ng minh h¬n nhê ¸p dông c¸c cÊu h×nh linh ho¹t, c¸c sensor tiªn tiÕn vµ c¸c phÇn mÒm xö lý th«ng minh. VÝ dô, víi sè ®iÓm ®o Ýt nhÊt cã thÓ tù suy ra ®−êng, víi sè ®−êng cÇn ®o Ýt nhÊt tù suy ra c¶ bÒ mÆt vµ tù chän h−íng tiÕp cËn ®iÓm ®o hîp lý nhÊt trong c¸c lêi gi¶i ®a ph−¬ng v.v. 3) Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c lo¹i " ®å g¸ th«ng minh" §å g¸ nµy ®−îc x©y dùng tõ c¸c m«®un robot song song kÌm c¸c phÇn mÒm xö lý linh ho¹t vµ th«ng minh. VÝ dô nhê ®å g¸ nµy cã thÓ dÔ dµng thay ®æi ®−îc mét sè th«ng sè chÕ ®é c¾t gät theo ®Æc ®iÓm h×nh häc cña vËt gia c«ng .§©y lµ ®Ò xuÊt míi, rÊt kh¶ thi vµ cã thÓ øng dông ë rÊt nhiÒu c¬ së chÕ t¹o thiÕt bÞ. Trong giai ®o¹n tr−íc m¾t ®Ò tµi sÏ triÓn khai lo¹i ®å g¸ th«ng minh sau ®©y: - §å g¸ chÕ t¹o CNC: Víi c¸c ®å g¸ nµy cã thÓ thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng cña m¸y CNC nhiÒu trôc trªn c¸c m¸y v¹n n¨ng th«ng th−êng. Néi dung nµy lµ ®Ò tµi nghiªn cøu sinh cña chóng t«i lµm viÖc t¹i ViÖn m¸y vµ dông cô c«ng nghiªp (IMI). §©y còng lµ néi dung hîp t¸c nghiªn cøu víi ViÖn IMI. Dù kiÕn khi hoµn thµnh c«ng tr×nh nghiªn cøu nµy sÏ hîp t¸c víi IMI ®Ó triÓn khai s¶n xuÊt lo¹i ®å g¸ nµy.
  15. 13 Hîp t¸c quèc tÕ Tªn ®èi t¸c Néi dung hîp t¸c - Ban Robotics cña Héi c¬ häc m¸y quèc tÕ (IFToMM). - Phßng thÝ nghiÖm Robotics cña ViÖn nghiªn cøu m¸y (Nga) Trao ®æi tµi liÖu, thùc tËp, §· hîp t¸c - Phßng thÝ nghiÖm Robotics tham quan cña Tr−êng tæng hîp kü thuËt Saint - Peterburg (Nga) - ViÖn ®iÒu khiÓn vµ robotics (Bulgari) - Trung t©m Robotics vµ CIM (Thuþ §iÓn) - C¸c phßng thÝ nghiÖm Robotics cña c¸c n−íc thµnh viªn trong Ban Robotics cña IFToMM Trao ®æi tµi liÖu, tham dù héi - Phßng thÝ nghiÖm Robotics th¶o thùc tËp, tham quan. cña §¹i häc Nayang Dù kiÕn hîp t¸c (Singapore) - Phßng thÝ nghiÖm CIM cña AIT - Trung t©m Tin häc c«ng nghiÖp cña §¹i häc TU Berlin - Tr−êng ®¹i häc RMIT Australia 14 TiÕn ®é thùc hiÖn TT C¸c néi dung, c«ng viÖc S¶n phÈm Thêi gian Ng−êi, c¬ quan thùc hiÖn chñ yÕu ph¶i ®¹t (B§-KT) thùc hiÖn (C¸c mèc ®¸nh gi¸ chñ yÕu) 1 2 3 4 5 1 Nghiªn cøu th«ng minh ho¸ c¸c robot ®· cã: Trung t©m - N©ng cÊp mét vµi bé phËn thiÕt 02 robot ®· n©ng cÊp ®Õn 12/02 NCKT tù ®éng bÞ vµ bæ xung m«®un c¶m biÕn ho¸, §HBK HN - X©y dùng ch−¬ng tr×nh phÇn Bé ch−¬ng tr×nh ®Õn 12/02 Trung t©m mÒm vµ vËn hµnh thö nghiÖm NCKT tù ®éng ho¸, §HBK HN - Theo yªu cÇu cña c¬ së øng ThiÕt bÞ vµ ch−¬ng Tõ 1/03 ®Õn Trung t©m dông, hiÖu chØnh thiÕt bÞ vµ tr×nh c¶i tiÕn 6/04 NCKT tù ®éng ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm cho phï ho¸, §HBK HN
  16. hîp víi c«ng viÖc vµ kinh phÝ ®Çu t− - Nghiªn cøu vËn hµnh thö ThiÕt bÞ kÌm b¸o c¸o Tõ 5/04 ®Õn Trung t©m nghiÖm khoa häc 10/04 NCKT tù ®éng ho¸, §HBK HN 2. Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o robot RE th«ng minh - ThiÕt kÕ robot RE Bé hå s¬ thiÕt kÕ ®Õn 6/02 Trung t©m NCKT tù ®éng ho¸, §HBK HNvµ Khoa C¬ khÝ, §HBK - Tp HCM - ChÕ t¹o robot RE 02 robot RE ®Õn 6/03 Trung t©m NCKT tù ®éng ho¸, §HBK HN vµ Khoa C¬ khÝ, §HBK - Tp HCM - X©y dùng ch−¬ng tr×nh phÇn Bé ch−¬ng tr×nh ®Õn 12/03 Trung t©m mÒm vµ vËn hµnh thö nghiÖm NCKT tù ®éng ho¸, §HBK HN vµ Khoa C¬ khÝ, §HBK - Tp HCM - Giíi thiÖu s¶n phÈm (phÇn cøng Robot RE kÌm phÇn Tõ 1/04 ®Õn Trung t©m vµ phÇn mÒm) vµ x©y dùng c¸c mÒm 6/04 NCKT tù ®éng hîp ®ång øng dông ho¸, §HBK HN vµ Khoa C¬ khÝ, §HBK - Tp HCM - ThiÕt kÕ, chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm Dù kiÕn øng dông á Tõ 1/04 ®Õn Trung t©m vµ triÓn khai øng dông 2 c¬ së 10/04 NCKT tù ®éng ho¸, §HBK HNvµ Khoa C¬ khÝ, §HBK - Tp HCM
  17. 3 Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c lo¹i "®å g¸ th«ng minh" -ThiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ x©y dùng 01 bé ®å g¸ kÌm ®Õn 12/02 ViÖn IMI vµ ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm cho "®å phÇn mÒm Trung t©m g¸ chÕ t¹o CNC" NCKT tù ®éng ho¸, §HBK HN - Hoµn chØnh s¶n phÈm "®å g¸ chÕ Dù kiÕn øng dông ë Tõ 1/03 ®Õn ViÖn IMI vµ t¹o CNC", tæ chøc nh©n b¶n vµ > 2 c¬ së 9/04 Trung t©m triÓn khai ¸p dông NCKT tù ®éng ho¸, §HBK HN III. KÕt qu¶ cña ®Ò tµi 15 D¹ng kÕt qu¶ dù kiÕn cña ®Ò tµi I II III ♦ MÉu (model, maket) ♦ Quy tr×nh c«ng nghÖ ♦ S¬ ®å ♦ S¶n phÈm ♦ Ph−¬ng ph¸p ♦ B¶ng sè liÖu ♦ VËt liÖu ♦ Tiªu chuÈn ♦ B¸o c¸o ph©n tÝch ♦ ThiÕt bÞ, m¸y mãc * ♦ Quy ph¹m ♦ Tµi liÖu dù b¸o ♦ D©y chuyÒn c«ng nghÖ ♦ §Ò ¸n, qui ho¹ch triÓn khai ♦ Gièng c©y trång ♦ LuËn chøng kinh tÕ-kü thuËt, nghiªn cøu kh¶ thi ♦ Gièng gia sóc ♦ Ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh * ♦ Kh¸c (c¸c bµi b¸o, ®µo t¹o NCS, SV, ) 16 Yªu cÇu khoa häc ®èi víi s¶n phÈm t¹o ra (d¹ng kÕt qu¶ III) TT Tªn s¶n phÈm Yªu cÇu khoa häc Chó thÝch 1 2 3 4 1 Ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn robot Cho phÐp ®iÒu khiÓn theo vÞ trÝ vµ xö lý t×nh RP th«ng minh ho¸ huèng theo th«ng tin tõ c¸c senso ngo¹i tÝn hiÖu 2 Ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn robot Cho phÐp ®iÒu khiÓn theo vÞ trÝ vµ xö lý t×nh SCA th«ng minh ho¸ huèng theo th«ng tin tõ c¸c senso ngo¹i tÝn hiÖu 3 Ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn robot Cho phÐp ®iÒu khiÓn theo vÞ trÝ vµ xö lý t×nh RE th«ng minh phôc vô kü thuËt huèng theo th«ng tin tõ c¸c senso ngo¹i tÝn t¸i hiÖn hiÖu 4 Ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn "®å g¸ Cho phÐp ®iÒu khiÓn theo vÞ trÝ vµ xö lý t×nh th«ng minh" huèng theo th«ng tin tõ c¸c senso ngo¹i tÝn hiÖu
  18. 17 Yªu cÇu kü thuËt, chØ tiªu chÊt l−îng ®èi víi s¶n phÈm t¹o ra (d¹ng kÕt qu¶ I, II) Møc chÊt l−îng Dù Tªn s¶n phÈm §¬n CÇn ®¹t MÉu t−¬ng tù kiÕn Sè TT vµ chØ tiªu chÊt l−îng vÞ Trong ThÕ giíi l−îng chñ yÕu ®o n−íc s¶n phÈm t¹o ra 1 2 3 4 5 6 7 1 Robot RP ®−îc n©ng ChiÕc + 6 bËc tù do 01 cÊp vµ th«ng minh ho¸ + Giíi h¹n ho¹t ®éng: TÇm xa - 600mm, TÇm gÇn - 270mm, TÇm cao - 900mm, TÇm thÊp - 100mm + §é chÝnh x¸c: ± 1mm + T¶i träng n©ng: 1kg + Møc ®é th«ng minh ho¸: tù tr¸nh ®−îc vËt c¶n 2 Robot SCA ®−îc n©ng ChiÕc + 4 bËc tù do 01 cÊp vµ th«ng minh ho¸ + Giíi h¹n ho¹t ®éng: Khíp vai: ± 900, khíp khuûu tay: ± 1200, khíp cæ tay: ± 1800, khíp tÞnh tiÕn trªn cæ tay: 130mm. + §é chÝnh x¸c: ± 0,5mm + T¶i träng n©ng: 0,5kg + Møc ®é th«ng minh ho¸: tù chän lùa theo mµu s¾c 3 Robot RE th«ng minh ChiÕc + 5 bËc tù do 02 phôc vô kü thuËt t¸i + Giíi h¹n ho¹t ®éng: xa nhÊt hiÖn - 855mm, cao nhÊt: 885mm + §é chÝnh x¸c: ± 0,3mm + Møc ®é th«ng minh ho¸: chän sè lÇn ®o Ýt nhÊt 4 §å g¸ chÕ t¹o th«ng ChiÕc + 6 bËc tù do. 01 minh ®iÒu khiÓn sè + Vïng ho¹t ®éng: 300x400x400(mmxmmxmm) + §é chÝnh x¸c: ± 0,3mm + Møc ®é th«ng minh ho¸: thay ®æi c«ng nghÖ theo ®Æc ®iÓm h×nh häc 18 Ph−¬ng thøc chuyÓn giao kÕt qu¶ nghiªn cøu (Nªu tÝnh æn ®Þnh cña c¸c th«ng sè c«ng nghÖ, ghi ®Þa chØ kh¸ch hµng vµ m« t¶ c¸ch thøc chuyÓn giao kÕt qu¶, ) TÝnh æn ®Þnh vÒ th«ng sè kü thuËt cña c¸c s¶n phÈm ®−îc n©ng cao do ¸p dông ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu thÝch hîp: Trong giai ®o¹n thiÕt kÕ dïng ph−¬ng ph¸p x©y dùng m« h×nh ho¹t ho¹ ®Ó kh¶o s¸t
  19. c¸c th«ng sè thiÕt kÕ kÕt cÊu cña bé phËn chÊp hµnh vµ thö nghiÖm c¸c th«ng sè cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn. Do vËy cã thÓ dÔ dµng thùc hiÖn ®èi tho¹i gi÷a ng−êi thiÕt kÕ vµ ng−êi ®Æt hµng, ®Ó hiÖu chØnh thiÕt kÕ theo yªu cÇu; Cßn sau khi ®· hoµn thµnh mÉu s¶n phÈm th× cã thêi gian dµi vËn hµnh thö nghiÖm ë phßng thÝ nghiÖm tr−íc khi chÕ t¹o s¶n phÈm t−¬ng tù ®Ó giao cho kh¸ch hµng ChÝnh mÉu s¶n phÈm ë phßng thÝ nghiÖm nµy lµ c¬ së nghiªn cøu tiÕp tôc ®Ó cïng kh¸ch hµng theo ®uæi viÖc n©ng cÊp kh«ng ngõng chÊt l−îng s¶n phÈm. §Þa chØ kh¸ch hµng ®èi víi c¸c s¶n phÈm cña ®Ò tµi lµ c¸c xÝ nghiÖp c¬ khÝ th−êng xuyªn ph¶i tiÕn hµnh c«ng viÖc lÊy mÉu, nhÊt lµ ph¶i chÕ t¹o c¸c bÒ mÆt phøc t¹p nh− khu«n mÉu, ch©n vÞt tÇu thuyÒn, c¸nh tuèc bin v.v. Nh−ng tr−íc m¾t lµ c¸c ®Þa chØ øng dông quen thuéc trong c¸c ch−¬ng tr×nh hîp t¸c truyÒn thèng, kÓ c¶ cña c¸c c¬ quan phèi hîp. Cô thÓ lµ: - C¸c nhµ m¸y thuéc Tæng c«ng ty c¬ khÝ X©y dùng, Tæng c«ng ty c¬ khÝ Giao th«ng, Tæng c«ng ty m¸y ®éng lùc vµ Tæng c«ng ty m¸y c«ng nghiÖp. - C¸c c«ng ty ngµnh nhùa, giµy da, cao su. C¸ch thøc chuyÓn giao kÕt qu¶ thùc hiÖn theo c¶ 2: hoÆc cung cÊp trän gãi thiÕt bÞ kÌm c¶ phÇn cøng vµ phÇn mÒm ®iÒu khiÓn, hoÆc phèi hîp víi c¬ së s¶n xuÊt ®Ó chÕ t¹o l¾p r¸p thiÕt bÞ theo thiÕt kÕ vµ ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n cña ®Ò tµi. 19 C¸c t¸c ®éng cña kÕt qu¶ nghiªn cøu (ngoµi t¸c ®éng ®· nªu t¹i môc 18 trªn ®©y) • Båi d−ìng, ®µo t¹o c¸n bé KH&CN. §©y lµ h−íng míi trong nghiªn cøu vµ ®µo t¹o c¸n bé khoa häc chuyªn ngµnh C¬-tin-®iÖn tö (mechatronics). NhiÒu nghiªn cøu sinh, häc viªn cao häc vµ sinh viªn lµm luËn v¨n tèt nghiÖp sÏ trùc tiÕp tham gia triÓn khai c¸c néi dung ®Ò tµi nµy. Dù kiÕn sÏ cã 3 nghiªn cøu sinh, 4 häc viªn cao häc vµ 15 sinh viªn ®¹i häc sÏ b¶o vÖ luËn ¸n liªn quan ®Õn néi dung nµy trong thêi gian triÓn khai ®Ò tµi. • §èi víi lÜnh vùc khoa häc cã liªn quan nh− c¬ khÝ, ®iÖn tö th× ®©y lµ kho¶ng nèi ®Ó ph¸t huy thÕ m¹nh cña tõng ngµnh theo xu thÕ linh ho¹t ho¸ thiÕt bÞ vµ më réng øng dông ®IÒu khiÓn sè. øng dông robot song song sÏ t¹o ra mét h−íng míi trong viÖc c¶i tiÕn, t¹o dùng c¸c m¸y CNC nhiÒu trôc vµ c¸c ®å g¸ ®iÒu khiÓn ch−¬ng tr×nh trong c«ng nghÖ chÕ t¹o thiÕt bÞ, tù ®éng ®o l−êng kü thuËt, tù ®éng l¾p r¸p c¸c s¶n phÈm phøc t¹p v.v. • §èi víi kinh tÕ - x· héi: Nghiªn cøu ph¸t triÓn vµ øng dông robot c«ng nghiÖp theo h−íng m«®un ho¸ cã thÓ h×nh thµnh tõng b−íc ngµnh chÕ t¹o, l¾p r¸p vµ lµm phÇn mÒm ®iÒu khiÓn robot, phôc vô nhu cÇu rÊt ®a d¹ng lo¹i h×nh, nh−ng cßn rÊt h¹n chÕ vÒ sè l−îng tõng lo¹i. ViÖc ¸p dông c¸c m«®un c¶m biÕn vµ c¸c m«®un phÇn mÒm t−¬ng øng cho phÐp n©ng cÊp robot theo h−íng th«ng minh ho¸ khi cã nhu cÇu sö dông. • øng dông c¸c m«®un robot song song th«ng minh cßn ®Æc biÖt quan träng trong mét sè ngµnh nh− thiªn v¨n, tr¾c ®Þa, phßng kh«ng, m¸y bay, xe h¬i vµ c¶ trong kü thuËt néi soi cña y tÕ v.v.
  20. IV. C¸c tæ chøc/c¸ nh©n tham gia thùc hiÖn ®Ò tµi 20 Ho¹t ®éng cña c¸c tæ chøc phèi hîp tham gia thùc hiÖn ®Ò tµi (Ghi tÊt c¶ c¸c tæ chøc phèi hîp thùc hiÖn ®Ò tµi vµ phÇn néi dung c«ng viÖc tham gia trong ®Ò tµi) TT Tªn tæ chøc §Þa chØ Ho¹t ®éng/®ãng gãp cho ®Ò tµi 1 §H B¸ch khoa TP 268 Lý Th−êng - Hîp t¸c triÓn khai s¶n phÈm robot RE th«ng Hå ChÝ Minh KiÖt Q 10. TP minh (phÇn 2 môc 12) HCM - T×m ®Þa chØ øng dông ë phÝa nam cho ®Ò tµi 2 ViÖn m¸y vµ dông 46 L¸ng H¹, Hµ - TriÓn khai s¶n phÈm “§å g¸ chÕ t¹o th«ng cô c«ng nghiÖp Néi minh” (trong phÇn 3 môc 12) (IMI) - NhËn chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm chÕ thö cña ®Ò tµi - T×m ®Þa chØ øng dông ë phÝa b¾c cho ®Ò tµi - Hîp t¸c tæ chøc s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm cã n¬i tiªu thô. Ngoµi ra, nh− ®· tr×nh bµy ë môc 11, ë ®©y ¸p dông ph−¬ng ph¸p m«®un ho¸, kÓ c¶ c¸c m«®un ho¸ thiÕt bÞ chÊp hµnh, m« ®un ho¸ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn, m«®un ho¸ thiÕt bÞ c¶m biÕn vµ m«®un ho¸ ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm, theo nguyªn t¾c hÖ thèng më. V× thÕ cã thÓ dÔ dµng cµi ®Æt thªm c¸c m«®un c¶m biÕn vµ ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm ®Ó ®a d¹ng ho¸ møc ®é th«ng minh cho robot, phô thuéc vµo kh¶ n¨ng “kÝch cÇu” trong c«ng nghiÖp. Trªn c¬ së ®ã chóng t«i còng ®· trao ®æi hîp t¸c víi mét sè ®¬n vÞ vÒ viÖc l¾p ®Æt thªm cho robot mét sè m«®un c¶m biÕn th«ng minh kh¸c n÷a. 21 Liªn kÕt víi s¶n xuÊt vµ ®êi sèng (Ghi râ ®¬n vÞ s¶n xuÊt hoÆc nh÷ng ng−êi sö dông kÕt qu¶ nghiªn cøu tham gia vµo qu¸ tr×nh thùc hiÖn vµ nªu râ néi dung c«ng viÖc thùc hiÖn trong ®Ò tµi) - ViÖn IMI: Hîp t¸c nghiªn cøu vµ tæ chøc s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm cã n¬i tiªu thô - C¸c xÝ nghiÖp c¬ khÝ chÕ t¹o khu«n mÉu: øng dông c¸c s¶n phÈm “®å g¸ th«ng minh” - Së C«ng nghiÖp Hµ Néi: øng dông c¸c ®å g¸ CNC ®Ó gia c«ng bÒ mÆt phøc t¹p, robot SCA ®Ó ph©n lo¹i s¶n phÈm vµ robot RE th«ng minh ®Ó lÊy mÉu cã trî gióp cña m¸y tÝnh. - Ngoµi ra, trong Ch−¬ng tr×nh “øng dông tù ®éng ho¸ vµ tin häc c«ng nghiÖp”cña Tp Hµ Héi, ®· cã kÕ ho¹ch ¸p dông c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu cña ®Ò tµi nµy vµ mét sè ®Ò tµi kh¸c thuéc ch−¬ng tr×nh tù ®éng ho¸.
  21. 22 §éi ngò c¸n bé thùc hiÖn ®Ò tµi (Ghi nh÷ng ng−êi cã ®ãng gãp chÝnh thuéc tÊt c¶ c¸c tæ chøc chñ tr× vµ tham gia ®Ò tµi, kh«ng qu¸ 10 ng−êi) TT Hä vµ tªn C¬ quan c«ng t¸c Sè th¸ng lµm viÖc cho ®Ò tµi A Chñ nhiÖm ®Ò tµi NguyÔn ThiÖn Phóc Trung t©m NCKT Tù ®éng ho¸, §HBK HN 12 th¸ng/n¨m B C¸n bé tham gia nghiªn cøu 1 KS NguyÔn V¨n Minh Trung t©m NCKT Tù ®éng ho¸, §HBK-HN 12 th¸ng/n¨m 2 KS TrÇn Ngäc To¶n Trung t©m NCKT Tù ®éng ho¸, §HBK HN 12 th¸ng/n¨m 3 KS NguyÔn TiÕn §øc Trung t©m NCKT Tù ®éng ho¸, §HBK HN 12 th¸ng/n¨m 4 KS Lª Hoµng Giang Trung t©m NCKT Tù ®éng ho¸, §HBK HN 12 th¸ng/n¨m 5 PGS. §inh V¨n Nh· Trung t©m NCKT Tù ®éng ho¸, §HBK HN 8 th¸ng/n¨m 6 TS NguyÔn Tö Dòng Trung t©m NCKT Tù ®éng ho¸, §HBK HN 8 th¸ng/n¨m 7 Th.S NguyÔn M¹nh Hµ Nghiªn cøu sinh, c¸n bé cña Viªn M¸y vµ 10 th¸ng/n¨m Dông cô CN 8 KS NguyÔn Quý B×nh Nghiªn cøu sinh, c¸n bé cña Viªn M¸y vµ 10 th¸ng/n¨m Dông cô CN 9 Th.S TrÇn Duy Ph−¬ng Nghiªn cøu sinh, c¸n bé cña tr−êng §HBK 10 th¸ng/n¨m - Tp HCM
  22. V. Kinh phÝ thùc hiÖn ®Ò tµi vµ nguån kinh phÝ (gi¶i tr×nh chi tiÕt xin xem phô lôc kÌm theo) §¬n vÞ tÝnh: TriÖu ®ång 23 Kinh phÝ thùc hiÖn ®Ò tµi ph©n theo c¸c kho¶n chi TT Nguån kinh phÝ Tæng sè Trong ®ã Thuª kho¸n Nguyªn,vËt liÖu, ThiÕt bÞ, X©y dùng, söa Chi chuyªn m«n n¨ng l−îng m¸y mãc ch÷a nhá kh¸c 1 2 3 4 5 6 7 8 Tæng kinh phÝ 2100 609 630 630 42 189 Trong ®ã: 1 Ng©n s¸ch SNKH 2100 609 630 630 42 189 2 C¸c nguån vèn kh¸c - Tù cã - Kh¸c (vèn huy ®éng, ) , ngµy th¸ng n¨m 20 Thñ tr−ëng Chñ nhiÖm ®Ò tµi C¬ quan chñ tr× ®Ò tµi (Hä, tªn vµ ch÷ ký) (Hä, tªn, ch÷ ký vµ ®ãng dÊu) Ban chñ nhiÖm Ch−¬ng tr×nh Bé Khoa häc vµ C«ng nghÖ KC.03 Phô lôc Dù to¸n kinh phÝ ®Ò tµi §¬n vÞ : triÖu ®ång
  23. TT Néi dung c¸c kho¶n chi Tæng sè Nguån vèn Kinh phÝ Tû lÖ (%) NSNN Tù cã Kh¸c 1. Thuª kho¸n chuyªn m«n 609 29 609 2. Nguyªn, vËt liÖu, n¨ng l−îng 630 30 630 3. ThiÕt bÞ, m¸y mãc chuyªn dïng 630 30 630 4. X©y dùng, söa ch÷a nhá 42 2 42 5. Chi kh¸c 189 9 189 Tæng céng 2100 100 2100 Gi¶i tr×nh c¸c kho¶n chi (TriÖu ®ång) Kho¶n 1. Thuª kho¸n chuyªn m«n TT Néi dung thuª kho¸n Tæng kinh Nguån vèn phÝ NSNN Tù cã Kh¸c 1 C¶i tiÕn n©ng cÊp vµ th«ng minh ho¸ robot RP - ThiÕt kÕ c¶i tiÕn 25 25 - ChÕ t¹o, l¾p ®Æt bæ xung 85 85 - X©y dùng phÇn mÒm 30 30 2. C¶i tiÕn, n©ng cÊp vµ th«ng minh ho¸ robot SCA - ThiÕt kÕ c¶i tiÕn 20 20 - ChÕ t¹o, l¾p ®Æt bæ xung 75 75
  24. - X©y dùng phÇn mÒm 25 25 3 ThiÕt kÕ, chÕ t¹o, vËn hµnh robot RE th«ng minh - ThiÕt kÕ c¶i tiÕn 25 25 - ChÕ t¹o, l¾p r¸p 110 110 - X©y dùng phÇn mÒm 34 34 4 ThiÕt kÕ, t¹o dùng, vËn hµnh ®å g¸ chÕ t¹o th«ng minh ®iÒu khiÓn sè - ThiÕt kÕ c¶i tiÕn 22 22 - ChÕ t¹o, l¾p r¸p 125 125 - X©y dùng phÇn mÒm 33 33 Céng 609 609 Kho¶n 2. Nguyªn vËt liÖu, n¨ng l−îng TT Néi dung §¬n Sè §¬n Thµnh Nguån vèn vÞ ®o l−îng gi¸ tiÒn NSNN Tù cã Kh¸c 2.1 Nguyªn, vËt liÖu ThÐp tÊm tÊn 5 5 25 25 ThÐp hîp kim c¸c lo¹i tÊn 2 8 16 16 ThÐp inox tÊn 3 5 15 15 Kim lo¹i mÇu tÊn 3 6 18 18 Nguyªn liÖu phô nh−: æ chiÕc 16 16 bi, èng dÉn, v.v. §ai r¨ng 25’’®Õn 45’’ chiÕc 30 0,5 15 15 2.2 Dông cô, phô tïng BiÕn tÇn 0,3 ®Õn 2 KVA chiÕc 9 3 27 27 ThiÕt bÞ, linh kiÖn ®iÖn bé 50 50 tö Drive c¸c lo¹i bé 10 4,6 46 46 ThiÕt bÞ c¬ khÝ b¸n s½n chiÕc 80 80 nh− hép sè, khíp cÇu v.v.
  25. VÝtme bi c¸c cì kÌm m 12 8 96 96 phô kiÖn §éng c¬ AC servo tõ chiÕc 6 2,5 15 15 0,2 ®Õn 2 kw §éng c¬ b−íc tõ 0,3 ®Õn chiÕc 10 5,3 53 53 0,5kw §éng c¬ DC servo tõ chiÕc 15 2,4 36 36 0,3 ®Õn 1,5kw 2.3 N¨ng l−îng, nhiªn liÖu - Than - §iÖn kW/h 40.000 0,0007 30 30 - X¨ng, dÇu lÝt 1000 0,02 20 20 - Nhiªn liÖu kh¸c 2.4 N−íc m3 10 10 2.5 Mua s¸ch, tµi liÖu, sè 62 62 liÖu vµ ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh Céng 630 630 Kho¶n 3. ThiÕt bÞ, m¸y mãc chuyªn dïng TT Néi dung §¬n Sè §¬n Thµnh Nguån vèn vÞ ®o l−îng gi¸ tiÒn NSNN Tù cã Kh¸c 3.1 Mua thiÕt bÞ c«ng nghÖ Xy lanh thuû lùc chiÕc 11 3 33 33 C¸c van thuû lùc bé 16 2,5 40 40 Xy lanh khÝ nÐn chiÕc 10 2,5 25 25 Bé nguån khÝ nÐn bé 1 15 15 15 C¸c van khÝ nÐn bé 24 0,5 12 12 Labtop chiÕc 1 25 25 25 M¸y tÝnh chiÕc 1 23 23 23 Projector chiÕc 1 30 30 30 3.2 Mua thiÕt bÞ thö nghiÖm, ®o l−êng Encorders vÞ trÝ tuyÖt bé 25 2,5 62,5 62,5 ®èi Encorders vÞ trÝ t−¬ng bé 25 2,5 62,5 62,5 ®èi C¶m biÕn hµnh tr×nh bé 20 1 20 20
  26. C¶m biÕn tÝn hiÖu ch¹m bé 5 2 10 10 Proximity sensors bé 10 2 20 20 Opto-electronic sensors bé 4 10 40 40 Ultrasonic sensors bé 3 10 30 30 Digital camera bé 1 60 60 60 Hall sensors bé 10 2 20 20 Accelerameter bé 1 35 35 35 3.3 KhÊu hao thiÕt bÞ C¸c thiÕt bÞ ®o l−êng 5 5 C¸c thiÕt bÞ gia c«ng 5 5 C¸c thiÕt bÞ v¨n phßng 5 5 3.4 Thuª thiÕt bÞ ThiÕt bÞ gia c«ng th−êng l−ît 10 1 10 10 M¸y phay CNC l−ît 10 2 20 20 M¸y c¾t d©y EDM l−ît 5 2 10 10 3.5 VËn chuyÓn l¾p ®Æt 12 12 Céng 630 630 Kho¶n 4. X©y dùng, söa ch÷a nhá TT Néi dung Kinh phÝ Nguån vèn NSNN Tù cã Kh¸c 4.1 Chi phÝ x©y dùng m2 nhµ 0 x−ëng, PTN 4.2 Chi phÝ söa ch÷a 100 m2 nhµ x−ëng, 25 25 PTN 4.3 Chi phÝ l¾p ®Æt hÖ thèng ®iÖn, hÖ thèng 10 10 n−íc 4.4 Chi phÝ kh¸c 7 7 Céng 42 42 Kho¶n 5. Chi kh¸c TT Néi dung Kinh phÝ Nguån vèn NSNN Tù cã Kh¸c 4.1 C«ng t¸c phÝ C«ng t¸c n−íc ngoµi, Trung Quèc, Hµn 30 30
  27. Quèc hoÆc NhËt B¶n: 15 x 2 ng−êi C«ng t¸c trong n−íc 40 40 4.2 Qu¶n lý c¬ së 10/n¨m x 4n¨m 40 40 4.3 Chi phÝ ®¸nh gi¸, kiÓm tra, nghiÖm thu - Chi phÝ kiÓm tra, nghiÖm thu trung gian 3,5 3,5 - Chi phÝ nghiÖm thu néi bé 3,5 3,5 - Chi phÝ nghiÖm thu chÝnh thøc 4,5 4,5 4.4 Chi kh¸c - Héi th¶o: 3 lÇn (1 chñ tr× x 0,1 + 6 b¸o 12 12 c¸o x 0,15 + 60 ng−êi dù x 50) - Héi nghÞ: 3 lÇn (1 chñ tr× x 0,1 + 6 b¸o 12 12 c¸o x 0,15 + 60 ng−êi dù x 50) - Ên lo¸t tµi liÖu, v¨n phßng phÈm 19 19 - DÞch tµi liÖu 18,1 18,1 - X©y dùng ®Ò c−¬ng chi tiÕt cña ®Ò tµi 1 1 4.5 Phô cÊp Chñ nhiÖm ®Ò tµi 0,15 x12x3 5,4 5,4 Céng 189 189 Céng hoµ x∙ héi chñ nghÜa ViÖt Nam §éc lËp - Tù do - H¹nh phóc Hµ Néi, ngµy 25 th¸ng 10 n¨m 2001 Sè: 08/2001 /H§-§TCT- KC.03 Hîp ®ång Nghiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ (dïng cho §Ò tµi KH&CN thuéc c¸c Ch−¬ng tr×nh KHCN träng ®iÓm cÊp Nhµ n−íc giai ®o¹n 5 n¨m 2001 - 2005) - C¨n cø LuËt Khoa häc vµ C«ng nghÖ ngµy 9 th¸ng 6 n¨m 2000; - C¨n cø QuyÕt ®Þnh sè 82/2001/Q§-TTg ngµy 24/5/2001 cña Thñ t−íng ChÝnh phñ vÒ viÖc phª duyÖt ph−¬ng h−íng, môc tiªu, nhiÖm vô khoa häc vµ c«ng nghÖ chñ yÕu vµ danh môc c¸c Ch−¬ng tr×nh khoa häc vµ c«ng nghÖ träng ®iÓm cÊp Nhµ n−íc giai ®o¹n 5 n¨m 2001 - 2005; - C¨n cø QuyÕt ®Þnh sè 41/2001/Q§-BKHCNMT ngµy 18/7/2001 cña Bé tr−ëng Bé Khoa häc, C«ng nghÖ vµ M«i tr−êng vÒ viÖc ban hµnh Quy ®Þnh t¹m thêi vÒ viÖc qu¶n lý
  28. Ch−¬ng tr×nh khoa häc vµ c«ng nghÖ träng ®iÓm cÊp Nhµ n−íc giai ®o¹n 5 n¨m 2001- 2005; - C¨n cø QuyÕt ®Þnh sè 2190/Q§-BKHCNMT ngµy 15/10/2001 cña Bé tr−ëng Bé KHCNMT vÒ viÖc phª duyÖt kinh phÝ c¸c ®Ò tµi ®· tróng tuyÓn ®ît 1 thuéc Ch−¬ng tr×nh khoa häc vµ c«ng nghÖ träng ®iÓm cÊp Nhµ n−íc giai ®o¹n 5 n¨m 2001 - 2005, m· sè KC.03; Chóng t«i gåm: 1. Bªn giao (Bªn A) lµ: a/ Ban Chñ nhiÖm Ch−¬ng tr×nh KC.03. §¹i diÖn lµ ¤ng/Bµ : GS.TSKH. NguyÔn Xu©n Quúnh Chøc danh trong BCN Ch−¬ng tr×nh: Chñ nhiÖm §Þa chØ: 156A Qu¸n Th¸nh ; Tel: 7333035 b/ V¨n phßng Ch−¬ng tr×nh KC.03 ®Æt t¹i: 156A Qu¸n Th¸nh, Ba §×nh, Hµ Néi §¹i diÖn lµ ¤ng/Bµ: TrÇn Kim Oanh Sè tµi kho¶n: 301.01.042.1 T¹i ng©n hµng: Kho b¹c Nhµ n−íc QuËn Hoµn KiÕm 2. Bªn nhËn (Bªn B) lµ: a/ C¬ quan chñ tr× ®Ò tµi: Trung t©m NCKT tù ®éng ho¸ §¹i diÖn lµ «ng: GS.TSKH. NguyÔn ThiÖn Phóc Chøc vô: Gi¸m ®èc §Þa chØ: Nhµ C, §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi ; Tel: 8692207 Sè tµi kho¶n: 931 01 137 T¹i ng©n hµng: Kho b¹c Nhµ n−íc Hai Bµ Tr−ng b/ Chñ nhiÖm ®Ò tµi ¤ng: NguyÔn ThiÖn Phóc §Þa chØ: 19, T¹ Quang Böu Hµ Néi ; Tel: 8692828 Hai bªn tho¶ thuËn ký kÕt hîp ®ång nghiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ (sau ®©y gäi t¾t lµ Hîp ®ång) víi c¸c ®iÒu kho¶n sau: §iÒu 1: Bªn B cam kÕt thùc hiÖn ®Ò tµi KC.03 Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c robot th«ng minh phôc vô cho c¸c øng dông quan träng thuéc Ch−¬ng tr×nh KC.03 theo c¸c néi dung trong ThuyÕt minh §Ò tµi. ThuyÕt minh §Ò tµi KC.03.08, Phô lôc 1 vµ 2 kÌm theo lµ bé phËn cña Hîp ®ång. §iÒu 2: Thêi gian thùc hiÖn ®Ò tµi lµ 36 th¸ng, tõ th¸ng 11/2001 ®Õn th¸ng 11/2004 §iÒu 3: Bªn A phèi hîp víi Bé KHCNMT ®¸nh gi¸ vµ nghiÖm thu kÕt qu¶ thùc hiÖn ®Ò tµi theo c¸c yªu cÇu, chØ tiªu nªu trong ThuyÕt minh §Ò tµi, Phô lôc 1 vµ 2 kÌm theo trong Hîp ®ång. II. Tµi chÝnh cña hîp ®ång §iÒu 4: Kinh phÝ ®Ó thùc hiÖn ®Ò tµi lµ: 2100 triÖu ®ång.
  29. (B»ng ch÷: Hai tû mét tr¨m triÖu ®ång), §iÒu 5: Bªn A cã tr¸ch nhiÖm cÊp cho Bªn B sè kinh phÝ ghi ë §iÒu 4 ®Ó thùc hiÖn ®Ò tµi theo tiÕn ®é sau: Sè TT N¨m Kinh phÝ (triÖu ®ång) Ghi chó 1 2001 400 2 2002 900 3 2003 600 4 2004 200 Tr−íc mçi ®ît cÊp kinh phÝ tiÕp theo, trªn c¬ së cã b¸o c¸o t×nh h×nh thùc hiÖn ®Ò tµi Bªn A sÏ phèi hîp víi Bé KHCNMT tiÕn hµnh xem xÐt vµ kh¼ng ®Þnh kÕt qu¶ ®¹t ®−îc theo tiÕn ®é thùc hiÖn nªu trong ThuyÕt minh §Ò tµi. NÕu Bªn B kh«ng hoµn thµnh c«ng viÖc ®óng tiÕn ®é, Bªn A cã thÓ kiÕn nghÞ thay ®æi tiÕn ®é hoÆc ngõng viÖc cÊp kinh phÝ. §iÒu 6: Bªn B cã tr¸ch nhiÖm b¸o c¸o ®Þnh kú cho Bªn A vµ Bé KHCNMT vÒ t×nh h×nh thùc hiÖn ®Ò tµi (theo HD1 BiÓu mÉu C-BC-01-THTH), b¸o c¸o quyÕt to¸n hoÆc b¸o c¸o t×nh h×nh sö dông sè kinh phÝ ®· nhËn ®−îc theo chÕ ®é hiÖn hµnh tr−íc khi nhËn kinh phÝ cña ®ît tiÕp theo. §iÒu 7: Hµng n¨m Bªn A sÏ phèi hîp víi Bé KHCNMT tiÕn hµnh kiÓm tra t×nh h×nh thùc hiÖn ®Ò tµi theo c¸c néi dung ghi trong Phô lôc 2 kÌm theo trong Hîp ®ång. III. Tr×nh tù giao nhËn s¶n phÈm §iÒu 8: Khi kÕt thóc ®Ò tµi, Bªn B ph¶i chuyÓn cho Bªn A nh÷ng tµi liÖu vµ chuÈn bÞ ®Çy ®ñ c¸c mÉu s¶n phÈm nªu trong ThuyÕt minh §Ò tµi, Phô lôc 1 kÌm theo trong Hîp ®ång, b¸o c¸o quyÕt to¸n tµi chÝnh cña ®Ò tµi ®Ó ®¸nh gi¸ vµ nghiÖm thu. §iÒu 9: Trong thêi gian 15 ngµy sau khi Bªn B ®· thùc hiÖn xong néi dung nªu ë §iÒu 8 vµ quyÕt to¸n kinh phÝ, Bªn A phèi hîp víi Bé KHCNMT tiÕn hµnh ®¸nh gi¸ vµ nghiÖm thu ®Ò tµi, nghiÖm thu vµ thanh lý Hîp ®ång. §iÒu 10: Bªn B ®−îc h−ëng quyÒn t¸c gi¶ vµ c¸c quyÒn lîi kh¸c theo chÕ ®é hiÖn hµnh liªn quan tíi quyÒn t¸c gi¶. IV. Tr¸ch nhiÖm cña c¸c bªn §iÒu 11: Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi: - NÕu Bªn nµo nhËn thÊy cÇn ®×nh chØ thùc hiÖn Hîp ®ång víi nh÷ng lý do chÝnh ®¸ng th× cÇn th«ng b¸o b»ng v¨n b¶n cho Bªn kia biÕt tr−íc 15 ngµy ®Ó tiÕn hµnh x¸c ®Þnh tr¸ch nhiÖm cña c¸c Bªn vµ lËp biªn b¶n xö lý. - NÕu cã c¸c yªu cÇu thay ®æi hoÆc bæ sung Hîp ®ång, hai Bªn ph¶i kÞp thêi tháa thuËn b»ng v¨n b¶n. C¸c thay ®æi hoÆc bæ sung nªu trªn lµ bé phËn cña Hîp ®ång lµm c¨n cø khi nghiÖm thu.
  30. §iÒu 12: Hai Bªn cam kÕt thùc hiÖn ®óng c¸c ®iÒu kho¶n ghi trong Hîp ®ång. Bªn nµo kh«ng hoµn thµnh hoÆc hoµn thµnh kh«ng ®Çy ®ñ c¸c ®iÒu kho¶n ghi trong Hîp ®ång sÏ ph¶i chÞu tr¸ch nhiÖm theo luËt ph¸p hiÖn hµnh. §iÒu 13: Hai Bªn cã tr¸ch nhiÖm b¶o mËt c¸c s¶n phÈm khoa häc theo quy ®Þnh hiÖn hµnh. §iÒu 14: Hîp ®ång nµy cã hiÖu lùc tõ ngµy ký. Hîp ®ång ®−îc lµm thµnh 8 b¶n cã gi¸ trÞ nh− nhau, mçi Bªn gi÷ 4 b¶n. Bªn A (Bªn giao) Bªn B (Bªn nhËn) Ban Chñ nhiÖm Ch−¬ng tr×nh KC.03 C¬ quan chñ tr× §Ò tµi KC.03.08 (Ch÷ ký, ghi râ hä vµ tªn) (DÊu, ch÷ ký, ghi râ hä vµ tªn) TL. Ch¸nh V¨n Phßng Ch−¬ng tr×nh KC.03 Chñ nhiÖm §Ò tµi KC.03.08 (DÊu, ch÷ ký, ghi râ hä vµ tªn) (Ch÷ ký, ghi râ hä vµ tªn) Th−êng trùc V¨n phßng Phô lôc 1 (kÌm theo Hîp ®ång sè: /200 /H§ - §TCT-KC.03 ) B¶ng 1 Danh môc tµi liÖu TT Tªn tµi liÖu Sè l−îng Ghi Chó 1 B¸o c¸o ®Þnh kú t×nh h×nh thùc hiÖn 05 Theo HD1 BiÓu mÉu C-BC- §Ò tµi (ghi thêi gian nép b¸o c¸o) 01-THTH 2 B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü 15 Theo HD2 BiÓu mÉu C-BC- thuËt §Ò tµi 02-TKKHKT 3 B¸o c¸o tãm t¾t tæng kÕt khoa häc vµ 15 Theo HD3 BiÓu mÉu C-BC- kü thuËt §Ò tµi 03-BTTT 4 B¸o c¸o thèng kª §Ò tµi 15 Theo HD4 BiÓu mÉu C-BC-
  31. 04-TK B¶ng 2 Danh môc s¶n phÈm KHCN TT Tªn s¶n phÈm Sè ChØ tiªu Kinh tÕ - kü thuËt Ghi Chó l−îng 1 Robot RP ®−îc n©ng 01 + 6 bËc tù do cÊp vµ th«ng minh + Giíi h¹n ho¹t ®éng: TÇm xa - ho¸ 600mm, TÇm gÇn - 270mm, TÇm cao - 900mm, TÇm thÊp - 100mm + §é chÝnh x¸c: ± 1mm + T¶i träng n©ng: 1kg + Møc ®é th«ng minh ho¸: tù tr¸nh ®−îc vËt c¶n 2 Robot SCA ®−îc n©ng 01 + 4 bËc tù do cÊp vµ th«ng minh + Giíi h¹n ho¹t ®éng: Khíp vai: ± ho¸ 900, khíp khuûu tay: ± 1200, khíp cæ tay: ± 1800, khíp tÞnh tiÕn trªn cæ tay: 130mm. + §é chÝnh x¸c: ± 0,5mm + T¶i träng n©ng: 0,5kg + Møc ®é th«ng minh ho¸: tù chän lùa theo mµu s¾c 3 Robot RE th«ng minh 02 + 5 bËc tù do phôc vô kü thuËt t¸i + Giíi h¹n ho¹t ®éng: xa nhÊt - hiÖn 855mm, cao nhÊt: 885mm + §é chÝnh x¸c: ± 0,3mm + Møc ®é th«ng minh ho¸: chän sè
  32. lÇn ®o Ýt nhÊt 4 §å g¸ chÕ t¹o th«ng 01 + 6 bËc tù do. minh ®iÒu khiÓn sè + Vïng ho¹t ®éng: 300x400x400(mm) + §é chÝnh x¸c: ± 0,3mm + Møc ®é th«ng minh ho¸: thay ®æi c«ng nghÖ theo ®Æc ®iÓm h×nh häc Phô lôc 2 (kÌm theo Hîp ®ång sè: /200 /H§ - §TCT-KC.03 ) B¶ng 3 Néi dung vµ kÕt qu¶ n¨m 2001. TT C¸c néi dung, c«ng viÖc cô thÓ S¶n phÈm ph¶i ®¹t Ghi chó 1 - ThiÕt kÕ c¶i tiÕn robot pháng - Bé hå s¬ thiÕt kÕ sinh trôc ®øng (SCA) 2 - ChÕ t¹o míi, l¾p r¸p, vËn hµnh - 01 robot SCA chÕ t¹o robot SCA th«ng minh míi kÌm theo hÖ thèng sensor 3 - X©y dùng phÇn mÒm ®iÒu khiÓn - 01 ch−¬ng tr×nh phÇn robot SCA th«ng minh mÒm ®iÒu khiÓn B¶ng 4 Néi dung vµ kÕt qu¶ n¨m 2002 TT C¸c néi dung, c«ng viÖc cô thÓ S¶n phÈm ph¶i ®¹t Ghi chó 1 - Nghiªn cøu n©ng cÊp robot RP - 01 robot RP n©ng cÊp theo h−íng th«ng minh ho¸ kÌm hÖ thèng sensor 2 - X©y dùng ch−¬ng tr×nh phÇn - 01 ch−¬ng tr×nh phÇn
  33. mÒm ®iÒu khiÓn robot RP th«ng mÒm ®iÒu khiÓn minh 3 - Nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o - 02 robot RE robot RE th«ng minh phôc vô kü thuËt t¸i hiÖn 4 X©y dùng ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm - 01 ch−¬ng tr×nh phÇn ®iÒu khiÓn robot RE th«ng minh mÒm ®iÒu khiÓn B¶ng 5 Néi dung vµ kÕt qu¶ n¨m 2003 - 2004 TT C¸c néi dung, c«ng viÖc cô thÓ S¶n phÈm ph¶i ®¹t Ghi chó 1 - X©y dùng ®å g¸ th«ng minh - 01 ®å g¸ ®iÒu khiÓn sè ®iÒu khiÓn sè theo kiÓu robot song song 2 - X©y dùng ch−¬ng tr×nh phÇn - 01 ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm ®iÒu khiÓn ®å g¸ th«ng mÒm ®iÒu khiÓn minh 3 Nghiªn cøu øng dông c¸c kÕt qu¶ - C¸c hîp ®ång øng cña ®Ò tµi cho c¬ së s¶n xuÊt dông
  34. B. b¸o c¸o tỔNG HỢP C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu ®Ò tµi kc.03.08
  35. Giíi thiÖu chung §Ò tµi KC.03.08: “Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c robot th«ng minh phôc vô cho c¸c øng dông quan träng” triÓn khai 4 nhiÖm vô sau ®©y: NhiÖm vô 1: Nghiªn cøu t¹o ra nhãm s¶n phÈm Robot RP ®−îc n©ng cÊp vµ th«ng minh hãa. NhiÖm vô 2: Nghiªn cøu t¹o ra nhãm s¶n phÈm Robot SCA ®−îc n©ng cÊp vµ th«ng minh hãa. NhiÖm vô 3: Nghiªn cøu t¹o ra Robot RE th«ng minh phôc vô kü thuËt t¸i hiÖn c¸c bÒ mÆt cong. NhiÖm vô 4: Nghiªn cøu t¹o ra ®å g¸ gia c«ng CNC B¸o c¸o tæng hîp cña §Ò tµi KC.03.08 ®−îc tr×nh bµy trong 500 trang, ch−a kÓ c¸c trang phô lôc bao gåm c¸c b¶n vÏ thiÕt kÕ, c¸c ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh v.v. B¸o c¸o nµy ®−îc ®ãng thµnh 4 tËp. Mçi tËp lµ mét phÇn b¸o c¸o t−¬ng øng víi mét trong 4 NhiÖm vô nãi trªn. Më ®Çu mçi tËp lµ phÇn tãm t¾t nh÷ng vÊn ®Ò ®−îc ®Æt ra trong nhiÖm vô nghiªn cøu vµ cuèi tËp lµ phÇn kÕt luËn. Cßn kÕt luËn chung cña toµn bé §Ò tµi ®· ghÐp ë cuèi tËp 4.
  36. b¸o c¸o tãm t¾t C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu nhiÖm vô 1 ®Ò tµi kc.03.08 Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o nhãm s¶n phÈm robot rp PhÇn Më ®Çu NhiÖm vô 1 cña §Ò tµi KC.03.08 ®−îc ®¨ng ký lµ nghiªn cøu t¹o ra nhãm s¶n phÈm Robot RP ®−îc n©ng cÊp vµ th«ng minh hãa. Phiªn b¶n ®Çu tiªn cña Robot RP còng do Trung t©m NCKT Tù ®éng hãa, §HBK - HN. §©y lµ lo¹i robot pháng sinh (b¾t ch−íc c¬ cÊu tay ng−êi). Sù kh¸c biÖt cña robot nµy víi c¸c kiÓu robot pháng sinh kh¸c lµ ë ®©y dïng c¬ cÊu pantograph víi 2 con tr−ît dÉn ®éng lµm m«®un chñ yÕu cña c¬ cÊu robot. Còng v× thÕ robot nµy ®−îc ký hiÖu v¾n t¾t lµ RP. NÕu so s¸nh víi c¸c lo¹i c¬ cÊu dïng lµm robot pháng sinh kh¸c th× c¬ cÊu robot RP cã nhiÒu −u ®iÓm nh− nhá gän vÒ kÝch th−íc, linh ho¹t vµ cÊu tróc, dÔ gi÷ c©n b»ng ë c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau mµ kh«ng cÇn ®Õn ®èi träng. Tuy nhiªn ®Ó hÖ thèng chÊp hµnh cã thÓ ®¸p øng linh ho¹t c¸c yªu cÇu vÒ th«ng minh hãa, cÇn ph¶i nghiªn cøu c¶i tiÕn n©ng cÊp hÖ thèng chÊp hµnh nµy. Víi ®Þnh h−íng ®ã cÇn t¹o thªm khả n¨ng di ®éng cho robot RP vµ thÝch hîp nhÊt lµ di ®éng b»ng xe. Robocar RP lµ ph−¬ng ¸n c¶i tiÕn ®Ó robot RP di ®éng b»ng xe. HÖ thèng gåm c¬ cÊu robot RP vµ c¬ cÊu xe di chuyÓn ®−îc ®iÒu khiÓn thèng nhÊt. Trong hÖ thèng ®ã ®−îc trang bÞ thªm c¸c bé phËn c¶m biÕn, thiÕt bÞ xö lý vµ ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm ®iÒu khiÓn. Víi c¸c néi dung chñ yÕu ®ã §Ò tµi
  37. ®· hßan thµnh nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ vËn hµnh ®iÒu khiÓn Robocar RP, ®Þnh h−íng øng dông trong ph©n x−ëng c«ng nghiÖp. Ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn Robocar RP phiªn b¶n 01 (H×nh 1) viÕt cho PLC - S7200 ®Ó lµm phô viÖc trong ph©n x−ëng chÕ t¹o c¬ khÝ còng t−¬ng ®èi ®¬n gi¶n vµ chØ lÆp l¹i mét vµi thao t¸c ®Þnh tr−íc. Thùc ra, nÕu chØ ®Æt ra ph¹m vi phôc vô cho Robocar lµ phô viÖc trong ph©n x−ëng c«ng nghiÖp th«ng th−êng th× trong thùc tÕ hÇu nh− kh«ng cã nhu cÇu ph¶i “th«ng minh hãa”. V× thÕ §Ò tµi ph¶i b¾t ®Çu nghiªn cøu giai ®o¹n 2 t¹o ra Robocar RP - 02 (h×nh 2) víi nhiÒu c¶i tiÕn vÒ m«®un di chuyÓn vµ sö dông bé vi ®iÒu khiÓn onchip 89C52. §ång thêi më réng ®Þnh h−íng øng dông. H×nh 1. Robocar RP phiªn b¶n 01
  38. H×nh 2. Robocar RP phiªn b¶n 02 Xu thÕ chuyÓn tõ “Robocar c«ng nghiÖp” sang “Robocar dÞch vô” còng lµ theo xu thÕ chung hiÖn nay trªn thÕ giíi: tû lÖ ®Çu t− cho “Robot c«ng nghiÖp” (Industrial Robots) gi¶m ®i nhiÒu so víi “Robot dÞch vô” (Service Robots). Theo sè liÖu cña HiÖp héi quèc tÕ vÒ robot th× n¨m 2000 ®Çu t− cho robot c«ng nghiÖp gi¶m ®i 32% tÝnh chung cho c¸c n−íc, cßn riªng NhËt B¶n gi¶m tíi 60%. Trong lóc c¸c lo¹i robot dÞch vô l¹i ph¸t triÓn. Cuèi n¨m 2001 cã kho¶ng 13.000 robot dÞch vô. Tõ n¨m 2002 ®Õn 2005 cã thªm gÇn 30.000 robot dÞch vô. Sè l−îng robot gia dông vµ robot ®å ch¬i t¨ng gÊp ®«i trong vßng 4 n¨m. Xu thÕ chuyÓn dÞch ®ã cã thÓ gi¶i thÝch nh− sau: Mét lµ, robot ®−îc dïng trong c«ng nghiÖp th−êng lµ ®Ó thay thÕ nh÷ng c«ng viÖc ®¬n gi¶n, ®¬n ®iÖu vµ chñ yÕu lµ chuyªn dông. Bëi thÕ viÖc ®Çu t− cho c«ng nghiÖp nh÷ng lo¹i robot phøc t¹p, ®a n¨ng vµ th«ng minh lµ kh«ng ph¶i lóc nµo còng cÇn thiÕt. Tr¸i l¹i robot dÞch vô vµ gi¶i trÝ l¹i rÊt ®a d¹ng, tinh tÕ vµ ®ßi hái møc th«ng minh cao h¬n.
  39. Hai lµ, chØ ®Õn nh÷ng n¨m gÇn ®©y khi mµ c¸c thµnh tùu cña c¸c ngµnh c«ng nghÖ liªn quan ®ñ ®Ó hiÖn thùc hãa, ý t−ëng cña nh÷ng nhµ thiÕt kÕ, lu«n lu«n b¸m s¸t c¸c nhu cÇu thùc tÕ cña cuéc sèng ph¸t triÓn ®a d¹ng ®Ó t¹o ra c¸c kiÓu robot dÞch vô vµ gi¶i trÝ rÊt linh ho¹t vµ th«ng minh. C¸c ngµnh c«ng nghÖ liªn quan nãi trªn bao gåm c«ng nghÖ th«ng tin, c«ng nghÖ kh«ng d©y (wireless), c«ng nghÖ sensor trªn c¬ së MEMS vµ NEMS, c«ng nghÖ VSS vµ thÞ gi¸c m¸y (computer vision), c«ng nghÖ xö lý tiÕng nãi v.v. §Ò tµi KC.03.08 ®Þnh h−íng nghiªn cøu tiÕp cËn nh÷ng vÊn ®Ò vÒ robot th«ng minh, ph¶i cËp nhËt ®−îc nh÷ng th«ng tin vÒ xu thÕ nãi trªn vµ v× thÕ ®· më réng ®−îc ph¹m vi øng dông kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ robocar. Qua nh÷ng lÇn §Ò tµi ®i “tiÕp thÞ” nhËn thÊy trong nhiÒu ngµnh c«ng nghiÖp ViÖt Nam ®ang cßn cã nhiÒu thãi quen tr× trÖ bao cÊp ch−a s½n sµng tiÕp thu nh÷ng vÊn ®Ò khoa häc kü thuËt míi. Trong lóc “robocar” dÞch vô vµ gi¶i trÝ” cã thÓ më réng ph¹m vi øng dông trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau vµ ®ßi hái vÒ møc ®é “th«ng minh hãa” cao h¬n. Víi c¸ch tiÕp cËn theo xu thÕ hiÖn nay trªn thÕ giíi, §Ò tµi ®· ph¸t triÓn víi c¸c nhãm s¶n phÈm sau ®©y: 1. Robocar phôc vô phßng chèng dÞch bÖnh 2. Robocar phôc vô ng−êi tµng tËt, èm ®au. Ngoµi ra cßn b−íc ®Çu nghiªn cøu vÒ Robocar ®Þa h×nh, Robocar c¶nh vÖ, Robocar h−íng dÉn viªn v.v. Trªn c¸c h×nh 3 ÷ 5 lµ ¶nh chôp c¸c phiªn b¶n ®Çu tiªn vÒ c¸c Robocar nµy do Trung t©m NCKT Tù ®éng hãa, §HBK HN nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o. C¸c néi dung ph¸t triÓn nãi trªn lµ phÇn nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm øng dông cña §Ò tµi. Mét vµi s¶n phÈm nãi trªn ®· ®−îc øng
  40. dông thö nghiÖm, cßn sè kh¸c còng ®−îc nhiÒu c¬ së quan t©m ®Õn, nh−ng ®Ó thµnh s¶n phÈm th−¬ng m¹i th× cßn cÇn cã nhiÒu ®Çu t− thÝch ®¸ng. Tuy nhiªn nÕu cã ®−îc nh÷ng phiªn b¶n ®Çu tiªn ë PTN th× míi thu hót ®−îc sù quan t©m cña c¬ së øng dông. §ã chÝnh lµ môc tiªu §Ò tµi ®Æt ra. H×nh 3. Phiªn b¶n chÕ thö Robocar ®Þa h×nh ®ang leo thang H×nh 4. Phiªn b¶n chÕ thö Robocar c¶nh vÖ víi sensor hång ngo¹i “nh×n” ®−îc trong ®ªm
  41. H×nh 5. Phiªn b¶n chÕ thö Robocar H−íng dÉn viªn ®iÒu khiÓn tõ xa qua “thÞ gi¸c m¸y” Víi c¸ch tiÕp cËn ®ã §Ò tµi ®· nhËn ®−îc c¸c kÕt qu¶ rÊt c¬ b¶n vµ më ra nhiÒu kh¶ n¨ng øng dông. C¸c kÕt qu¶ c¬ b¶n lµ nghiªn cøu chuÈn hãa ®−îc c¸c m«®un hîp thµnh robocar th«ng minh. §ã lµ m«®un di chuyÓn, m«®un robot trªn xe vµ m«®un ®iÒu khiÓn xö lý t×nh huèng. Víi c¸c m«®un nµy khi ghÐp nèi l¹i ®Ó ®¸p øng mét yªu cÇu cô thÓ lµ hßan toµn hiÖn thùc. §ã lµ c¸ch triÓn khai øng dông cña §Ò tµi vµ viÖc biÕn nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu nay thµnh nh÷ng s¶n phÈm øng dông theo c¸c nhu cÇu kh¸c nhau cña c¬ së lµ hoµn toµn kh¶ thi.
  42. Trong b¸o c¸o nµy tr×nh bµy nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ c¸c m«®un nãi trªn qua mét sè s¶n phÈm ®· t−¬ng ®èi hoµn chØnh. Cô thÓ lµ Robocar RP-01, Robocar RP-02, Robocar “Ch÷ thËp ®á”, Xe l¨n vµ Xe ghÕ ch¹y ®iÖn tù ®éng. B¸o c¸o nµy gåm 2 phÇn: PhÇn I vÒ Robocar RP vµ phÇn II vÒ c¸c s¶n phÈm robocar øng dông.
  43. PhÇn i B¸o c¸o tãm t¾t c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu theo nhiÖm vô 1 cña ®Ò tµi kc. 03.08 robocar rp i. giíi thiÖu chung Nh− ®· tr×nh bµy ë phÇn më ®Çu, Robocar RP lµ ph−¬ng ¸n c¶i tiÕn ®Ó Robot RP ®−îc t¨ng c−êng kh¶ n¨ng linh ho¹t ®¸p øng nh÷ng yªu cÇu vÒ th«ng minh hãa. Phiªn b¶n ®Çu tiªn cña Robocar RP ®· hoµn thµnh tõ n¨m 2002. KÕt qu¶ nghiªn cøu nµy ®· ®−îc giíi thiÖu trong s¸ch gi¸o tr×nh “Robot c«ng nghiÖp” vµ ¶nh chôp Robocar RP víi ghi chó lµ s¶n phÈm ®Ò tµi KC.03.08 ®· dïng lµm ¶nh b×a s¸ch (h×nh 1.1.1.). Gi¸o tr×nh nµy ®−îc hÇu hÕt c¸c tr−êng §¹i häc vµ Cao ®¼ng kü thuËt dïng lµm s¸ch gi¸o khoa. S¸ch ®−îc t¸i b¶n 2 n¨m mét lÇn, ®Õn nay ®· lµ lÇn thø 3, ®ã lµ ch−a kÓ kh¸ nhiÒu s¸ch ®−îc in kh«ng chÝnh thøc b¸n ngoµi thÞ tr−êng. Sau nhiÒu lÇn kh¶o nghiÖm qua viÖc øng dông thö nghiÖm trong ph©n x−ëng chÕ t¹o c¬ khÝ. §Ò tµi ®· nhiÒu lÇn c¶i tiÕn c¸c bé phËn vµ lu«n lu«n ®i s©u nghiªn cøu ®Ó tr¶ lêi nh÷ng c©u hái sau: - C¬ cÊu robot nªn nh− thÕ nµo ®Ó n©ng cao møc ®é linh ho¹t, mµ gi¸ thµnh chÕ t¹o l¹i kh«ng qu¸ cao? - C¬ cÊu xe di chuyÓn nªn nh− thÕ nµo ®Ó dÔ ®iÒu khiÓn chÝnh x¸c mét khi mÆt ®−êng di chuyÓn kh«ng ®ßi hái qu¸ b»ng ph¼ng vµ ®ång ®Òu?
  44. - Nªn t¹o ra c¸c m«®un ®iÒu khiÓn nh− thÕ nµo ®Ó thÝch hîp víi nh÷ng lo¹i h×nh robocar kh¸c nhau, vÝ dô robocar ph¶i thao t¸c ë nh÷ng n¬i kh«ng biÕt qu¸ râ vÒ ®Þa h×nh; Khi ®−îc trang bÞ nh÷ng hÖ thèng sensor cao cÊp rÊt ®¾t tiÒn vµ khi chØ cã kh¶ n¨ng ®Çu t− rÊt h¹n hÑp v.v. H×nh1.1.1. Robocar RP trªn b×a s¸ch gi¸o tr×nh Tr−íc nh÷ng vÊn ®Ò ®Æt ra ®ã §Ò tµi ®· chän ph−¬ng ph¸p tiÕp cËn lµ ®i s©u nghiªn cøu cho tõng vÊn ®Ò mét vµ t¹o ra nh÷ng m«®un thiÕt bÞ t−¬ng ®èi ®éc lËp, chóng cã thÓ nèi ghÐp víi nhau theo nhiÒu ph−¬ng ¸n ®Ó t¹o ra nhiÒu lo¹i robocar phï hîp víi nhu cÇu ®a d¹ng cña thùc tÕ. §Ò tµi còng ®Þnh h−íng më réng ph¹m vi øng dông, còng theo xu thÕ chung cña thÕ giíi lµ
  45. chuyÓn m¹nh tõ “robot c«ng nghiÖp” sang “robot dÞch vô”. Bëi thÕ §Ò tµi ®· nhanh chãng t¹o ra nhiÒu lo¹i s¶n phÈm tõ nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu khoa häc tuy chØ míi ë ph¹m vi phßng thÝ nghiÖm nh−ng lµ kÕt qu¶ rÊt c¬ b¶n, v× tõ ®ã më ra mét triÓn väng øng dông réng r·i, chø kh«ng ®Æt môc tiªu lµ lµm ra mét s¶n phÈm vµ t×m mäi s¸ch ®em dïng s¶n phÈm ®ã mµ th«i. Trong b¸o c¸o nµy sÏ ®i ®Õn lêi gi¶i c¸c c©u hái nãi trªn nh− nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu khoa häc qua viÖc tr×nh bµy c¸c néi dung sau: 1) Nghiªn cøu t¹o dùng c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh linh ho¹t cho robot. 2) Nghiªn cøu t¹o dùng m«®un xe di ®éng vµ c¬ cÊu l¸i robocar 3) Nghiªn cøu thiÕt lËp phÇn cøng vµ phÇn mÒm ®iÒu khiÓn robocar H×nh 1.1.2. Robocar trong ph©n x−ëng
  46. II. Nghiªn cøu t¹o dùng c¸c m«®un chÊp hµnh linh ho¹t cho robot Trong c¸c lo¹i c¬ cÊu tay m¸y th× c¬ cÊu tay m¸y pháng sinh ®−îc dïng réng r·i h¬n. C¬ cÊu tay m¸y pháng sinh còng cã nhiÒu lo¹i kÕt cÊu kh¸c nhau. Sau khi nghiªn cøu ph©n tÝch c¸c lo¹i ®ã ®· quyÕt ®Þnh dïng lo¹i c¬ cÊu pantograph víi 2 con tr−ît. Trªn h×nh 1.1.3. lµ s¬ ®å c¬ cÊu tay m¸y ®· chän lùa. C¸c quan hÖ h×nh häc hîp lý cña c¬ cÊu nµy ®· ®−îc x¸c ®Þnh trªn c¬ së gi¶i bµi to¸n tèi −u t×m mèi quan hÖ ®Ó kh«ng gian chiÕm chç cña c¬ cÊu tay m¸y lµ bÐ nhÊt ®èi víi mét vïng lµm viÖc cña tay m¸y ®· cho biÕt tr−íc. Nh÷ng quan hÖ kÝch th−íc chñ yÕu cña c¬ cÊu ®ã lµ: a l e b = Æ = d m d m §Æc ®iÓm cña c¬ cÊu tay m¸y ®· chän lµ dïng c¬ cÊu patograph cã 2 con tr−ît ®Æt vu«ng gãc víi nhau ®Ó thay ®æi tÇm cao Z vµ tÇm xa trong mÆt ph¼ng chøa c¬ cÊu. Khi cho mÆt ph¼ng nµy quay quanh trôc Z th¼ng ®øng th× tay m¸y cã thÓ ho¹t ®éng trong vïng lµm viÖc h×nh trô rçng nh− h×nh 1.1.4.
  47. P Q Z Z0 A D q 4 M G1 q 5 q 6 G G2 3 Bµn kÑp B T G 4 R V E y S 2 S1 y0 o0 S3 x0 H×nh1.1.3. S¬ ®å c¬ cÊu tay m¸y patograph
  48. ° ° H×nh 1.1.4. Robot RP vµ vïng lµm viÖc kh«ng gian
  49. Do c¸ch bè trÝ 2 con tr−ît nh− thÕ, nªn dÔ dµng ®iÒu khiÓn sù di chuyÓn cña ®iÓm M theo ph−¬ng th¼ng ®øng vµ theo ph−¬ng ngang th¼ng gãc víi trôc quay Z mét c¸ch riªng rÏ hoÆc phèi hîp chóng cïng víi chuyÓn ®éng quay quanh Z ®Ó thùc hiÖn mét quü ®¹o bÊt kú trong kh«ng gian. KÕt qu¶ ph©n tÝch, tÝnh to¸n vÒ hÖ thèng lùc vµ m«men lùc t¸c ®éng lªn c¸c kh©u cña c¬ cÊu vµ trôc c¸c ®éng c¬ ®· ®i ®Õn nh÷ng gi¶i ph¸p gi÷ cÇn b»ng ®−îc cho hÖ thèng c¬ cÊu ë mäi vÞ trÝ thao t¸c mµ kh«ng cÇn ®Õn ®èi träng. C¸c gi¶i ph¸p chñ yÕu b»ng c¸ch ®iÒu tiÕt mas¸t ë c¸c côm c¬ cÊu c¸c con tr−ît. Qua thùc tÕ kh¶o nghiÖm cho thÊy c¬ cÊu tay m¸y Robot RP cã nh÷ng −u ®iÓm næi tréi sau: - Cã thÓ bè trÝ nguån ®éng lùc gÇn víi th©n tay m¸y nh−ng vÉn ®¶m b¶o chuyÓn ®éng ®éc lËp cña c¸c kh©u chÊp hµnh. - §¶m b¶o ®¬n gi¶n vÒ kÕt cÊu, linh ho¹t vÒ cÊu tróc vµ nhá gän vÒ kÝch th−íc. - DÔ dµng gi÷ c©n b»ng ë c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau vµ Ýt tiªu hao n¨ng l−îng. - DÔ tÝnh to¸n ®iÒu khiÓn do cã thÓ thùc hiÖn dÔ dµng c¸c chuyÓn dÞch c¸c con tr−ît riªng rÏ vµ do c¸c bµi to¸n ®éng häc ®Òu cã thÓ ®−a vÒ bµi to¸n ph¼ng. V× nh÷ng −u ®iÓm nãi trªn m«®un c¬ cÊu pantograph 2 con tr−ît sÏ ®−îc dïng réng r·i. Trong §Ò tµi nµy m«®un c¬ cÊu c¬ b¶n nµy ®· ®−îc vËn dông ®Ó t¹o dùng mét sè kiÓu robot nh− Robocar RP, Robocar “Ch÷ thËp ®á”, Robot RE-02 vµ c¬ cÊu phÇn d−íi cña Robot “NhÖn n−íc”. C¸c s¶n phÈm nµy sÏ ®−îc tr×nh bµy ë c¸c phÇn tiÕp theo cña B¸o c¸o. M«®un c¬ cÊu pantograph 2 con tr−ît lµ m«®un c¬ cÊu chÊp hµnh c¬ b¶n cña tay m¸y Robot RP. ë ®iÓm M cuèi c¬ cÊu c¬ b¶n 3 bËc tù do nµy cã thÓ nèi ghÐp thªm c¬ cÊu 3 bËc tù do, hoÆc Ýt hoÆc nhiÒu h¬n, tïy theo lo¹i h×nh c«ng viÖc. ViÖc t¸ch ra c¸c nhãm 3 ®Ó thiÕt kÕ nh− nh÷ng m«®un hîp
  50. thµnh c¬ cÊu tay m¸y, còng lµ ph¸t triÓn theo xu thÕ “m«®un hãa” kÕt cÊu thiÕt bÞ c«ng nghiÖp. Ph−¬ng ph¸p “c¸c nhãm 3”, do chóng t«i ®Ò xuÊt, ®· ®−îc sö dông ë ®©y rÊt tiÖn lîi vµ nhanh chãng khi gi¶i c¸c bµi to¸n ®éng häc ng−îc. Néi dung ph−¬ng ph¸p “c¸c nhãm 3” ®−îc tãm t¾t nh− sau: Nh− ®· biÕt, vÞ trÝ mét ®iÓm trong kh«ng gian hoµn toµn ®−îc x¸c ®Þnh trong hÖ to¹ ®é 3 chiÒu, nªn ta cã thÓ ph©n c¬ cÊu robot ra nh÷ng nhãm 3. Nãi chung viÕt thµnh: 3+3+3+ Tuy nhiªn gèc to¹ ®é cña nhãm 3 kÓ tõ nhãm thø 2 trë ®i ®Òu cïng lµ ®èi t−îng cÇn x¸c ®Þnh. §èi víi c¸c lo¹i robot dïng trong c«ng nghiÖp th−êng Ýt h¬n hoÆc b»ng 6 bËc tù do, nªn viÖc ph©n nhãm 3+3 l¹i phï hîp víi c¸c thao t¸c trong thùc tÕ. Thao t¸c ®Çu tiªn lµ robot ®−a bµn kÑp ®Õn gÇn vÞ trÝ lµm viÖc. Cã thÓ gäi tªn lµ thao t¸c "th«". Sau ®ã bµn kÑp ®−îc xª dÞch nhá vµ xoay h−íng cho phï hîp víi c«ng viÖc. Thao t¸c nµy gäi lµ thao t¸c "tinh". VËy c¸c nhãm 3+3 t−¬ng øng víi c¸c thao t¸c "th«"+"tinh". §Ó gi¶i c¸c bµi to¸n ®éng häc ng−îc ®èi víi tr−êng hîp n =3, trë nªn ®¬n gi¶n h¬n nhiÒu. Cã thÓ dïng ph−¬ng ph¸p h×nh gi¶i tÝch th«ng th−êng hoÆc dïng hÖ c¸c ph−¬ng tr×nh tæng qu¸t råi thay n =3 víi l−u ý sau ®©y: §èi víi nhãm 3 thùc hiÖn thao t¸c "th«"th× th−êng chØ quan t©m ®Õn vÞ trÝ, mµ kh«ng quan t©m ®Õn ®Þnh h−íng nªn c¸c thµnh phÇn cña cña c¸c vÐct¬ n, s, a ®Òu b»ng 0. §èi víi nhãm 3 thùc hiÖn thao t¸c "tinh” th× ng−îc l¹i, cho c¸c thµnh phÇn cña vÐct¬ p b»ng 0. Nh−îc ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p nµy, nh− ®· nãi ë trªn, gèc to¹ ®é cña c¸c nhãm 3, kÓ tõ nhãm thø 2 trë ®i, ®Òu lµ nh÷ng vÞ trÝ cÇn x¸c ®Þnh hoÆc cho tr−íc. Th«ng th−êng ng−êi ta cho tr−íc chóng nh− nh÷ng "®iÓm tùa c«ng nghÖ.” TiÕp theo lµ phÇn tr×nh bµy tãm t¾t c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o Robot RP (l¾p trªn xe nªn gäi lµ Robocar RP) qua c¸c b¶n vÏ l¾p (h×nh 1.1.5) vµ ¶nh chôp s¶n phÈm (h×nh 1.1.6).
  51. 3 2 6 H ×nh 1.1.5.B¶n vÏl¾pRobocarRP 1 ° 6 VËt kÑp 1 4, 5 ¾p qui 2 3 M« ®un tay m¸y 1 2 Tñ ®iÖn 1 1 M« ®un di chuyÓn 1 §¬n vÞ VÞ trÝ Tªn gäi Sè l−îng VËt liÖu Tæng sè Ghi chó Khèi l−îng Tr. nhi?m H? và tên Ký Ngày 4 5 ROBOCAR RP Đ? tài KC - 03 - 08 Thi?t k? Hoµng Anh §¹i B?n v? s?: S? lu?ng: T? l?: Ki?m tra Nguy?n Van Minh B¶n vÏ l¾p Duy?t Nguy?n Thi?n Phúc Trung tâm NCKT T? d?ng hóa Tru?ng Đ?i h?c Bách Khoa Hà N?i
  52. H×nh 1.1.6. ¶nh chôp Robot RP cïng víi xe di chuyÓn nªn gäi lµ Robocar RP
  53. III. Nghiªn cøu t¹o dùng m«®un xe di ®éng vµ c¬ cÊu l¸i Robocar Nh»m n©ng cao møc ®é linh ho¹t cho Robot RP cÇn ph¶i t¹o thªm kh¶ n¨ng di chuyÓn vµ c¬ ®éng nhÊt lµ di chuyÓn b»ng xe. Cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ¸n lµm xe di chuyÓn cho robot vµ còng nhiÒu yªu cÇu riªng cÇn ph¶i ®Æt ra khi chän lùa c¸c ph−¬ng ¸n ®ã, nh− lµ ph¶i gi¶m thiÓu tiªu hao n¨ng l−îng v× xe ch¹y b»ng ¾cquy, ph¶i dÔ chÊp hµnh sù ®iÒu khiÓn khi mÆt ®−êng cho xe di chuyÓn kh«ng chÊt l−îng cao, ph¶i ®¶m b¶o kh«ng qu¸ rung ®éng khi di chuyÓn vµ ph¶i cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n ®Ó gi¶m gi¸ thµnh ®Çu t− nh»m më réng cho nhiÒu ®èi t−îng sö dông. Sau nhiÒu lÇn thö nghiÖm ph−¬ng ¸n ®¬n gi¶n nhÊt ®−îc chän lùa lµ xe 3 b¸nh, b¸nh chñ ®éng ®ång thêi lµ b¸nh l¸i. Träng lùc cña toµn thÓ Robocar dån lªn khu vùc l¾p 2 b¸nh chø kh«ng tËp trung vµo vÞ trÝ l¾p b¸nh chñ ®éng ®Ó dÔ l¸i h¬n, tøc lµ gi¶m thiÓu n¨ng l−îng dµnh cho viÖc l¸i xe vµ t¨ng ®é nh¹y ®¸p øng tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. §Ó gi¶m chÊn ®éng cho Robocar khi di chuyÓn c¸c b¸nh xe ®Òu ®−îc l¾p lèp h¬i. §Æc biÖt, ë ®©y ®· ®Ò xuÊt ph−¬ng ¸n míi sö dông ®éng c¬ xe ®¹p ®iÖn (X§§) ®−îc bäc lèp xe (®Æt hµng riªng chÕ t¹o lèp xe) lµm b¸nh xe chñ ®éng. Cµng xe mang b¸nh chñ ®éng kÌm víi c¬ cÊu l¸i ®−îc thiÕt kÕ nh− mét m«®un chuÈn hãa dïng c¸c phô tïng b¸n s½n cña xe ®¹p, xe m¸y, nªn rÊt nhanh chãng t¹o dùng nh÷ng phiªn b¶n míi vÒ Robocar vµ qua thö nghiÖm thÊy tiªu tèn n¨ng l−îng Ýt h¬n nhiÒu lµ ph−¬ng ¸n dïng c¸c ®éng c¬ 1 chiÒu th«ng th−êng kh¸c.
  54. D−íi ®©y giíi thiÖu tãm t¾t c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c m«®un xe di ®éng vµ c¬ cÊu l¸i Robocar th«ng qua bé b¶n vÏ, tiªu biÓu lµ c¸c b¶n vÏ l¾p vµ ¶nh chôp s¶n phÈm. - H×nh 1.1.7. lµ b¶n vÏ l¾p m«®un xe di chuyÓn - H×nh 1.1.8. lµ b¶n vÏ l¾p m«®un l¸i cña Robocar RP - H×nh 1.1.9. lµ b¶n vÏ l¾p m«®un b¸nh chñ ®éng (gåm cµng xe, ®éng c¬ kÌm lèp xe, gi¶m chÊn cña Robocar RP) - H×nh 1.1.10. ¶nh chôp m«®un l¸i cña Robocar RP - H×nh 1.1.11. ¶nh chôp m«®un b¸nh chñ ®éng cña Robocar RP
  55. H×nh 1.1.7. B¶nvÏl¾pm«®unxe dichuyÓn 3 2 6 1 ° 6 VËt kÑp 1 4, 5 ¾p qui 2 3 M« ®un tay m¸y 1 2 Tñ ®iÖn 1 1 M« ®un di chuyÓn 1 §¬n vÞ VÞ trÝ Tªn gäi Sè l−îng VËt liÖu Tæng sè Ghi chó Khèi l−îng Tr. nhi?m H? và tên Ký Ngày 4 5 ROBOCAR RP Đ? tài KC - 03 - 08 Thi?t k? Hoµng Anh §¹i B?n v? s?: S? lu?ng: T? l?: Ki?m tra Nguy?n Van Minh B¶n vÏ l¾p Duy?t Nguy?n Thi?n Phúc Trung tâm NCKT T? d?ng hóa Tru?ng Đ?i h?c Bách Khoa Hà N?i
  56. 4 §Üa ®o gãc 1 3 M« ®un cµng xe vµ b¸nh truyÒn ®éng 1 2 Bé truyÒn xÝch 1 1 §éng c¬ 1 §¬n vÞ VÞ trÝ Tªn gäi Sè l−îng VËt liÖu Tæng sè Ghi chó Khèi l−îng Tr. nhi?m H? và tên Ký Ngày M« ®un l¸i Đ? tài KC - 03 - 08 Thi?t k? Hoµng Anh §¹i ROBOCAR RP B?n v? s?: S? lu?ng: T? l?: Ki?m tra Nguy?n Van Minh B¶n vÏ l¾p Duy?t Nguy?n Thi?n Phúc Trung tâm NCKT T? d?ng hóa Tru?ng Đ?i h?c Bách Khoa Hà N?i H×nh 1.1.8. B¶n vÏ l¾p m«®un l¸i cña Robocar RP
  57. H×nh 1.1.9. B¶nvÏl¾p m«®un b¸nh chñ®éng 4 Càng xe 1 4 §éng c¬ 1 3 B¸nh xe 1 2 Cæ phuèc 1 1 B¸t phuèc 1 §¬n vÞ VÞ trÝ Tªn gäi Sè l−îng VËt liÖu Tæng sè Ghi chó Khèi l−îng Tr. nhi?m H? và tên Ký Ngày M« ®un cµng xe vµ Đ? tài KC - 03 - 08 Thi?t k? Hoµng Anh §¹i b¸nh truyÒn ®éng B?n v? s?: S? lu?ng: T? l?: Ki?m tra Nguy?n Van Minh B¶n vÏ l¾p Duy?t Nguy?n Thi?n Phúc Trung tâm NCKT T? d?ng hóa Tru?ng Đ?i h?c Bách Khoa Hà N?i
  58. H×nh 1.1.10. M«®un l¸i cña Robocar RP H×nh 1.1.11. M«®un b¸nh xe chñ ®éng cña Robocar RP
  59. IV. Nghiªn cøu thiÕt lËp phÇn cøng vµ phÇn mÒm ®iÒu khiÓn Robocar §èi víi phiªn b¶n Robocar RP - 01 ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ®−îc viÕt cho PLC. Sau ®ã ®· n©ng cÊp hÖ ®iÒu khiÓn, sö dông toµn bé vi ®iÒu khiÓn on-chip 89C52, ®ång thêi c¶i tiÕn hÖ thèng thiÕt bÞ chÊp hµnh vµ h×nh thµnh phiªn b¶n Robocar RP-02. TiÕp theo, hÖ ®iÒu khiÓn nµy ®−îc trang bÞ thªm nhiÒu sensor, trong ®ã cã hÖ thèng camera kh«ng d©y vµ ®em øng dông cho Robocar “Ch÷ thËp ®á”. V× thÕ, ®Ó tr¸nh trïng lÆp, phÇn b¸o c¸o vÒ hÖ thèng ®iÒu khiÓn robocar sÏ tr×nh bµy khi b¸o c¸o kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ Robocar “Ch÷ thËp ®á”. H×nh 1.1.12. lµ s¬ ®å chøc n¨ng hÖ thèng ®iÒu khiÓn robocar.
  60. ¡ngten h Camera §Çu thu Xö lý ¶nh, t¹o v« camera ¡ngten lÖnh tuyÕn A-D ph¸t §K §K gãc nh×n PC ¡ngten ph¸t LÖnh thu §K Ph¸t Futuba ¡ngten thu lÖnh M· hãa vµ §K chiÒu chÕ lÖnh Futuba Trung t©m ®iÒu khiÓn C¸c c¶m Gi¶i m· biÕn ®iÒu lÖnh §K khiÓn vµ b¶o vÖ Khèi §K ®éng c«ng c¬ chuyÓn suÊt §K ®éng §iÒu khiÓn b¸nh l¸i Trªn Robocar “Ch÷ thËp ®á” H×nh 1.1.12. S¬ ®å chøc n¨ng hÖ thèng ®iÒu khiÓn robocar
  61. PhÇn iI B¸o c¸o tãm t¾t c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu theo nhiÖm vô 1 cña ®Ò tµi kc. 03.08 C¸c s¶n phÈm robocar øng dông I. Giíi thiÖu chung Sau khi hoµn thµnh phiªn b¶n 01 Robocar RP, gäi t¾t lµ Robocar RP- 01, §Ò tµi ®· triÓn khai giai ®o¹n kh¶o nghiÖm. Qua ®ã ®· ®i ®Õn nh÷ng nhËn ®Þnh sau: - Trong thùc tÕ ë c¸c ph©n x−ëng c«ng nghiÖp th«ng th−êng mµ §Ò tµi cã thÓ tiÕp cËn ®−îc hÇu nh− kh«ng cã nhu cÇu bøc b¸ch ph¶i dïng robot “th«ng minh hãa”. V× vËy, cÇn thay ®æi ®Þnh h−íng “phôc vô c«ng nghiÖp” mµ §Ò tµi tù ®Æt ra khi triÓn khai c«ng viÖc thiÕt kÕ Robocar RP-01. Ph¹m vi mµ §Ò tµi nh»m øng dông lµ phôc vô c«ng t¸c phßng dÞch bÖnh vµ phôc vô ng−êi giµ yÕu tµng tËt. Sù chuyÓn h−íng ®ã cã thÓ lµ do nhËn thøc ®−îc c¸c nhu cÇu thùc tÕ trong t−¬ng lai gÇn, nh−ng còng cã thÓ do t¸c ®éng cña xu thÕ cña thÕ giíi chuyÓn tõ “robot c«ng nghiÖp” sang ®Çu t− cho “robot dÞch vô”. Sù chuyÓn h−íng ®ã tá ra lµ ®óng ®¾n bëi v× sau khi “tiÕp thÞ” nh÷ng s¶n phÈm míi §Ò tµi ®· nhËn ®−îc mét vµi n¬i “®Æt hµng”. - ViÖc triÓn khai ý t−ëng “th«ng minh hãa” cho robot kh«ng thÓ chung chung ®−îc mµ ph¶i nh»m thùc hiÖn mét lo¹i viÖc cô thÓ nµo ®ã. V× vËy theo con ®−êng tiÕp tôc ph−¬ng ph¸p ghÐp nèi nh÷ng kÕt qu¶ ®· ®−îc nghiªn cøu m«®un hãa trong phßng thÝ nghiÖm thµnh nh÷ng s¶n phÈm theo nhu cÇu øng dông, §Ò tµi ®· thiÕt kÕ chÕ t¹o ra mét robocar cì nhá, gäi tªn lµ Robocar
  62. TN, ®Ó cã thÓ ch¹y trong phßng thÝ nghiÖm qu¸ chËp hÑp víi môc ®Ých thö nghiÖm víi c¸c m«®un ®iÒu khiÓn dïng c¸c lo¹i sensor kh¸c nhau. Theo sù chuyÓn h−íng míi vÒ ph¹m vi øng dông vµ c¸ch tiÕp cËn vÊn ®Ò “th«ng minh hãa” nh− ®· tr×nh bµy ë trªn §Ò tµi ®· hßan thµnh mét sè kÕt qu¶ nh− Robocar “Ch÷ thËp ®á”, xe l¨n ®iÖn ch¹y tù ®éng, xe ghÕ tù ®éng vµ mét vµi lo¹i thiÕt bÞ nh− Robocar PHC, Robocar BB ®ang triÓn khai ®Ó dïng 2 bÖnh viÖn ë Hµ Néi.
  63. II. Robocar TN trong phßng thÝ nghiÖm §Ó cã ®iÒu kiÖn tiÕp tôc c¸c néi dung nghiªn cøu vËn hµnh khi ®−îc trang bÞ nh÷ng lo¹i sensor phï hîp yªu cÇu víi nh÷ng c«ng viÖc kh¸c nhau, §Ò tµi ®· thiÕt kÕ, chÕ t¹o ra mét Robocar kÝch cì nhá ®Ó thö nghiÖm trong phßng, gäi t¾t lµ Robocar TN (h×nh 1.2.1) H×nh 1.2.1. Robocar TN trong phßng thÝ nghiÖm Robocar TN gåm mét m«®un xe di chuyÓn cì nhá, trªn ®ã cã thÓ g¸ l¾p nhiÒu lo¹i sensor kh¸c nhau tïy theo c«ng viÖc cÇn thö nghiÖm. PhÇn robot ®Æt trªn xe lµ Robot SCA cã 4 bËc tù do thùc hiÖn ®−îc c¸c thao t¸c c«ng g¾p. B¶n th©n Robocar TN ®ång thêi còng lµ mét s¶n phÈm ®éc lËp. Nã ®−îc thiÕt kÕ lµm bé phËn chñ yÕu cho nh÷ng thiÕt bÞ phôc vô ng−êi tµn tËt, giµ yÕu, nªn tho¹t ®Çu cßn ®Æt tªn lµ Robocar FI (Robocar For Invalid). Tuy kh«ng thµnh s¶n phÈm ®éc lËp nh− tªn gäi, nh−ng ®· ®−îc dïng rÊt hiÖu qu¶ ®Ó thö nghiÖm c¸c m«®un ghÐp nèi víi sensor c¸c lo¹i, dïng cho c¸c s¶n phÈm xe l¨n ®iÖn, xe ghÕ ch¹y tù ®éng sau nµy.
  64. III. Robocar “Ch÷ thËp ®á” 3.1. Giíi thiÖu chung VËn dông c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ Robocar RP vµ theo ®Þnh h−íng míi chuyÓn tõ phôc vô c«ng nghiÖp sang phôc vô c¸c dÞch vô, trong ®ã cã phôc vô søc kháe con ng−êi, §Ò tµi ®· thµnh c«ng trong viÖc t¹o ra mét robocar phôc vô phßng dÞch bÖnh vµ ®Æt tªn lµ Robocar “Ch÷ thËp ®á”. Vµo thêi gian ®ã lÇn ®Çu tiªn hiÖn dÞch bÖnh SARS nguy hiÓm chÕt ng−êi vµ th«ng tin tõ VTV1 r»ng ë Trung Quèc ®ang triÓn khai nghiªn cøu chÕ thö Robocar ®Ó phßng chèng dÞch ®· t¸c ®éng tÝch cùc cho nhãm ®Ò tµi. 3.2. C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o Robocar “Ch÷ thËp ®á”. Qu¸ tr×nh thiÕt kÕ vµ nhÊt lµ chÕ t¹o Robocar “Ch÷ thËp ®á” mÊt rÊt nhiÒu thêi gian vµ c«ng søc. Tuy nhiªn trong B¸o c¸o tãm t¾t nµy chØ tr×nh bµy ®−îc c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu chñ yÕu lµ c¸c b¶n vÏ l¾p tæng thÓ vµ c¸c ¶nh chôp Robocar “Ch÷ thËp ®á”. H×nh 1.2.2. C¸c ¶nh chôp Robocar “Ch÷ thËp ®á” tõ gãc nh×n kh¸c nhau H×nh 1.2.3. C¸c bé phËn cÊu thµnh Robocar “Ch÷ thËp ®á” H×nh 1.2.4. B¶n vÏ l¾p Robocar “Ch÷ thËp ®á”.
  65. H×nh1.2.2.C¸c ¶nh chôp Robocar “Ch÷ thËp ®á” tõ gãc nh×n kh¸c nhau.
  66. H×nh 1.2.3. C¸c bé phËn cÊu thµnh Robocar “Ch÷ thËp ®á”
  67. H×nh 1.2.4. B¶nvÏl¾p Robocar “Ch÷ thËp®á” 4 B×nh phun 1 3 Côm tay b¬m 1 2 ¾p qui 2 1 Hép ®iÒu khiÓn 1 §¬n vÞ VÞ trÝ Tªn gäi Sè l−îng VËt liÖu Tæng sè Ghi chó Khèi l−îng Tr. nhi?m H? và tên Ký Ngày Đ? tài KC - 03 - 08 ROBOCAR "ch÷ thËp ®á" Thi?t k? Hoµng Anh §¹i B?n v? s?: S? lu?ng: T? l?: Ki?m tra Nguy?n Van Minh B¶n vÏ l¾p Duy?t Nguy?n Thi?n Phúc Trung tâm NCKT T? d?ng hóa Tru?ng Đ?i h?c Bách Khoa Hà N?i
  68. 3.3. C¸c kÕt qu¶ b−íc ®Çu øng dông Robocar “Ch÷ thËp ®á” VËn dông c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ Robocar RP §Ò tµi ®· tiÕp tôc t¹o ra mét s¶n phÈm míi nh»m phôc vô cho viÖc phun hãa chÊt phßng chèng dÞch bÖnh. V× thÕ cã tªn gäi lµ Robocar “Ch÷ thËp ®á”. Còng nh− Robocar RP, ë ®©y Robocar “Ch÷ thËp ®á” cã 3 bé phËn chñ yÕu: m«®un xe di chuyÓn, c¬ cÊu robot vµ bé ®iÒu khiÓn. VÒ c¬ b¶n th× ë ®©y xe di chuyÓn theo nguyªn mÉu nh− Robocar RP, nh−ng c¬ cÊu robot l¹i ®¬n gi¶n hãa ®i cho phï hîp víi c«ng viÖc. Riªng hÖ thèng ®iÒu khiÓn th× l¹i trë nªn phøc t¹p h¬n vÝ dô ph¶i dïng hÖ thèng camera ®Ó ®¸p øng ®−îc nh÷ng yªu cÇu cña c¸c c¬ së y tÕ cã yªu cÇu ¸p dông lo¹i robocar nµy. Thµnh c«ng ®Çu tiªn lµ nhê cã sù tiÕp thÞ cña Robocar “Ch÷ thËp ®á” nªn ®· cã c¸c bÖnh viÖn §èng §a, U b−íu, Thanh Nhµn Hµ Néi muèn ®−îc ¸p dông lo¹i robocar nµy. Thµnh phè Hµ néi ®· cÊp kinh phÝ ®Ó øng dông kÕt qu¶ nghiªn cøu vµ c¸c néi dung nµy ®ang ®−îc triÓn khai. Sau khi kh¶o s¸t t×nh h×nh ë mét sè bÖnh viÖn vµ qua ®ît tr×nh diÔn t¹i bÖnh viÖn Thanh Nhµn ®· kh¼ng ®Þnh ®−îc nh÷ng kÕt qu¶ c¬ b¶n, nh−ng còng cÇn c¶i tiÕn vµ bæ sung mét sè néi dung cho phï hîp víi thùc tÕ cña bÖnh viÖn. Cã thÓ rót ra nh÷ng nhËn xÐt sau ®©y: - M«®un xe cña Robocar nh− ®· thiÕt kÕ lµ cã thÓ ®iÒu khiÓn ®−îc trªn mÆt b»ng hµnh lang hÇu hÕt lµ ch−a ®¹t tiªu chuÈn ë nhiÒu bÖnh viÖn ë ta. Tuy nhiªn vÉn ph¶i ®Ò nghÞ bÖnh viÖn söa sang l¹i nhiÒu ®o¹n chuyÓn tiÕp cã bËc cao hoÆc qu¸ dèc. - C¬ chÕ dïng sensor hång ngo¹i t¹o hµnh lang di chuyÓn men theo t−êng ch¾n lµ hoµn toµn kh¶ thi. - ViÖc ®iÒu khiÓn Robocar dïng ph−¬ng ph¸p “thÞ gi¸c m¸y” (computer Vision) lµ hîp lý vµ rÊt cã triÓn väng. - Ngoµi nhiÖm vô phun hãa chÊt phßng dÞch, cÇn cã nh÷ng robocar ®Ó b−ng bª c¸c thïng r¸c nhiÔm khuÈn, nhiÔm ®éc lµ nhu cÇu bøc sóc ë nh÷ng n¬i cã dÞch.
  69. - Dïng sensor siªu ©m ®Ó b¸o hiÖu vµ xö lý khi Robocar gÆp ch−íng ng¹i trªn ®−êng di chuyÓn trong lÇn tr×nh diÔn nµy ®· gÆp nhiÒu khã kh¨n v× sè bÖnh nh©n ®i l¹i rÊt lén xén trªn hµng lang còng nh− trong phßng. Thùc ra khi thiÕt kÕ theo nhiÖm vô ®Æt ra lµ ®iÒu khiÓn Robocar trong khu vùc cã bÖnh dÞch nguy hiÓm, hÇu nh− kh«ng cã ng−êi qua l¹i. Tuy nhiªn, tõ viÖc ®ã cã thÓ nhËn thÊy trong thùc tÕ chØ nªn dïng sensor siªu ©m nµy ®Ó c¶nh b¸o khi gÆp ch−íng ng¹i th«i. H×nh 1.2.5 lµ ¶nh chôp Robocar “Ch÷ thËp ®á” vµ c¸c ¶nh lÊy tõ b»ng video quay c¸c c¶nh Robocar tr×nh diÔn ë BÖnh viÖn Thanh Nhµn vµ ®· chiÕu nhiÒu lÇn trªn VTV2 cña §µi truyÒn h×nh ViÖt Nam. C¸c trang tiÕp theo lµ c¸c ¶nh chôp Robocar PHC (Phun hãa chÊt) ®−îc t¹o ra theo mÉu vµ cã c¶i tiÕn Robocar “Ch÷ thËp ®á” Robocar CV-01, vµ Robocar BB (khu©n v¸c hoÆc b−ng bª c¸c thïng r¸c nhiÔm khuÈn, nhiÔm ®éc hoÆc nhiÔm x¹). C¸c thiÕt bÞ nµy cßn ®ang triÓn khai theo nguån kinh phÝ cña thµnh phè Hµ Néi ®Ó lµm cho c¸c bÖnh viÖn.
  70. H×nh 1.2.5. C¸c c¶nh Robocar tr×nh diÔn phun hãa chÊt phßng dÞch ë BÖnh viÖn Thanh Nhµn (TrÝch tõ b¨ng Video chiÕu trªn VTV2)
  71. H ×nh 1.2.6.B¶n thiÕtkÕRobocar PHC -02 4 M« ®un quay 2 3 Thïn chua hãa chÊt 1 2 M« ®un phun hãa chÊt 1 1 M« ®un di chuyÓn 1 §¬n vÞ VÞ trÝ Tªn gäi Sè l−îng VËt liÖu Tæng sè Ghi chó Khèi l−îng Ký Ngày Tr. nhi?m H? và tên ROBOCAR PHC Đ? tài KC - 03 - 08 Thi?t k? Hoµng Anh §¹i B?n v? s?: S? lu?ng: T? l?: Ki?m tra Nguy?n Van Minh B¶n vÏ l¾p Duy?t Nguy?n Thi?n Phúc Trung tâm NCKT T? d?ng hóa Tru?ng Đ?i h?c Bách Khoa Hà N?i
  72. H×nh 1.2.7. Robocar PHC - 01
  73. 7 H ×nh 1.2.8.B¶n vÏth 65 iÕt kÕRobocar BB-02 500 1140 Robocar BB02 Trách nhi?m H? và tên Ch? kí Ngày B?n v? s?: Kh?i lu?ng: T? l?: Thi?t k? Nguy?n Đ?c Quang Ki?m tra Nguy?n Van Minh B? N V? L? P Duy?t Nguy?n Thi?n Phúc T? s?: S? t?: Trung tâm NCKT t? d?ng hoá Tru?ng Đ?i h?c Bách Khoa Hà N?i
  74. H×nh 1.2.9. Robocar BB - 01 H×nh 1.2.10. Robocar BB-02
  75. H×nh 1.2.11.B¶nvÏl¾p RobocarCV-01 B? N V? L? P Đ? ÁN T? T NGHI?P Ch?c nang H? và tên Ch? ký Ngày B?n v? s?: S? lu?ng: T? l?: Thi?t k? Bùi Đ?c Phuong Ki?m tra Nguy?n Van Minh Trung tâm NCKT T? d?ng hóa Duy?t Nguy?n Thi?n Phúc Tru?ng Đ?i h?c Bách Khoa Hà N?i
  76. H×nh 1.2.12. KÕt cÊu Robocar CV-01
  77. IV. Xe l¨n vµ xe ghÕ ch¹y ®iÖn tù ®éng XuÊt ph¸t tõ c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ Robocar RP, sau khi chuyÓn h−íng kÞp thêi sang lµm robot dÞch vô (service robot), nhÊt lµ vËn dông nh÷ng kÕt qu¶ thö nghiÖm trªn Robocar TN §Ò tµi ®· nhanh chãng hoµn thµnh mét phiªn b¶n ®Çu tiªn Xe l¨n ch¹y ®iÖn tù ®éng dïng khung xe l¨n mua cña Viha. §©y lµ sù thÓ hiÖn tinh thÇn phôc vô cña nhãm c¸n bé §Ò tµi, nh¹y c¶m tr−íc nh÷ng sè liÖu tæng kÕt cña Bé Lao ®éng Th−¬ng binh x· héi cã ®Õn 10% d©n sè lµ th−¬ng binh vµ th−¬ng tËt. Còng v× tinh thÇn ®ã §Ò tµi ®· ®em ngay ®Õn C«ng ty Viha tr×nh bµy kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ xe l¨n tù ®éng (XLT§) nµy vµ ®· nhÊt trÝ víi c«ng ty hîp t¸c nghiªn cøu hßan thiÖn s¶n phÈm ®Ó ®−a vµo s¶n xuÊt, thËm chÝ cßn viÕt hé phÇn khoa häc, kü thuËt cña thuyÕt minh §Ò tµi, Dù ¸n cÊp Thµnh phè. RÊt tiÕc r¨ng khi kinh phÝ cña Thµnh phè ®· ®−îc cÊp th× C«ng ty l¹i cè t×nh l·ng tr¸nh sù hîp t¸c ®· tháa thuËn (!). Phiªn b¶n ®Çu tiªn vÒ XLT§ nµy, §Ò tµi ®· theo ph−¬ng ¸n dïng 2 ®éng c¬ 1 chiÒu th«ng th−êng, qua bé truyÒn xÝch truyÒn tíi 2 b¸nh. Nh− ®· ph©n tÝch trong phÇn nghiªn cøu vÒ m«®un xe di ®éng cña Robocar RP, theo ph−¬ng ¸n nµy rÊt khã ®¶m b¶o xe ch¹y theo ®−êng th¼ng, nhÊt lµ khi mÆt ®−êng kh«ng qu¸ b»ng ph¼ng vµ ®ång ®Òu. KÕt qu¶ nghiªn cøu tiÕp theo vÒ XLT§ nµy lµ mét ph−¬ng ¸n rÊt ®éc ®¸o lµ dïng ®éng c¬ xe ®¹p ®iÖn bäc b¸nh lèp trùc tiÕp lµm b¸nh xe chñ ®éng. Xe cã thÓ l¸i b»ng tay hoÆc tù ®éng. §ång thêi kh«ng l¾p cho khung xe l¨n n÷a lµ l¾p ngay cho c¸c ghÕ ngåi th«ng th−êng vµ ký hiÖu v¾n t¾t lµ XGT§ (xe ghÕ ch¹y ®iÖn tù ®éng).
  78. XLT§-02 vµ XGT§-02 lµ ph−¬ng ¸n xe l¨n tù ®éng vµ xe ghÕ tù ®éng dïng 1 b¸nh chñ ®éng b»ng b¶n th©n ®éng c¬ xe ®¹p ®iÖn (X§§) ®−îc bäc trùc tiÕp b¸nh lèp. Ph−¬ng ¸n nµy cã rÊt nhiÒu −u ®iÓm: - §éng c¬ X§§ lµ lo¹i ®éng c¬ 1 chiÒu kh«ng chæi than (brushless motor) cã vµnh ngoµi quay cïng víi rotor, nguån cung cÊp trªn thÞ tr−êng lu«n lu«n cã s½n. So víi ph−¬ng ¸n dïng 2 ®éng c¬ 1 chiÒu th«ng th−êng víi c¸c bé truyÒn xÝch vµ b¸nh r¨ng kÌm theo th× ®èi víi ph−¬ng ¸n nµy lµ rÎ h¬n vµ bªn v÷ng h¬n. - Theo ph−¬ng ¸n XLT§-02 lµ XGT§-02 th× l¸i trùc tiÕp b¸nh xe chñ ®éng, tøc lµ b¸nh xe bäc trùc tiÕp ®éng c¬ X§§. V× vËy ®iÒu khiÓn viÖc di chuyÓn rÊt tin cËy kh«ng phô thuéc nhiÒu vµo chÊt l−îng mÆt ®−êng nh− trong tr−êng hîp dïng 2 ®éng c¬ 1 chiÒu th«ng th−êng t¸c ®éng vµo 2 b¸nh. Ngoµi ra ®Ó ®¶m b¶o ®ång tèc thùc tÕ cho 2 ®éng c¬ nµy võa rÊt khã kh¨n võa ®ßi hái thiÕt bÞ phøc t¹p vµ ®¾t tiÒn h¬n. - Ph−¬ng ¸n dïng ®éng c¬ X§§ sÏ tiÕt kiÖm n¨ng l−îng h¬n nhiÒu nªn rÊt phï hîp cho tr−êng hîp ch¹y b»ng ¾cquy. Theo sè liÖu cña Nhµ s¶n xuÊt ®éng c¬ X§§ th× c«ng suÊt ®Þnh møc: 200w, tèc ®é quay ®Þnh møc: 170v/ph, ®iÖn ¸p: 36v – 12Ah, bé n¹p ®iÖn dïng ®iÖn nguån AC 220v, qu·ng ®−êng di chuyÓn ®−îc cho 1 lÇn n¹p ®iÖn lµ 20km. - Ph−¬ng ¸n XLT§-02 lµ XGT§-02 cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n h¬n nhiÒu, mµ l¹i bÒn v÷ng h¬n. HÖ ®iÒu khiÓn cã nhiÒu h×nh thøc: tõ ®iÒu khiÓn b»ng tay ®Õn ®iÒu khiÓn tù ®éng víi c¸c møc ®é kh¸c nhau tïy thuéc vµo yªu cÇu vµ lo¹i sensor ®−îc trang bÞ. HÖ ®iÒu khiÓn ®· ®−îc m«®un hãa khi nghiªn cøu chóng trªn Robocar TN vµ cã thÓ dïng ®Ó l¾p thªm vµo XLT§-02 hoÆc XGT§-02 theo yªu cÇu cña kh¸ch hµng. §©y lµ nh÷ng s¶n phÈm gi¸ thµnh thÊp, ch−a thÓ so s¸nh víi c¸c lo¹i xe ghÕ (Wheel Chair) chµo b¸n cña n−íc ngoµi (xem th«ng tin trªn ¶nh) nh−ng l¹i phï hîp víi ®¹i ®a sè ®èi t−îng
  79. th−¬ng binh vµ th−¬ng tËt. Tuy vËy ®Ó thµnh s¶n phÈm phôc vô ®−îc nhiÒu ng−êi ph¶i cã sù ®Çu t− nh− mét xÝ nghiÖp. ë phßng thÝ nghiÖm cña §Ò tµi nghiªn cøu míi chØ cã ®iÒu kiÖn “cung cÊp” cho nh÷ng ng−êi quen biÕt th«i. Price $ 9,900.00 Price $ 18,900 $10,725 $ 14.695 H×nh 1.2.13. Mét sè l¹i xe ghÕ (Wheelchair) cña n−íc ngoµi kÌm theo gi¸ b¸n
  80. - M« t¶ s¶n phÈm + Xe l¨n tù ®éng: Xe lăn điện chạy tự động có thể xếp vào loại robocar đơn giản. Nó có thể được điều khiển hoàn toàn tự động hoặc chạy theo chương trình được “học” trước. Và nếu được trang bị các môđun cảm biến thích hợp nó hoàn toàn có thể biết báo hiệu và tự xử lý khi gặp chướng ngại hoặc đi men theo tường v.v. như một robocar. Tuy nhiên, với mục đích tạo ra phương tiện di chuyển với tốc độ châm 4,5km/h, tương đối rẻ tiền phù hợp với đại đa số thương binh, người tàng tật hoặc già yếu, chúng tôi đã cải tiến xe lăn tay thành xe lăn điện chạy tự động hoặc theo chế độ điều khiển bằng tay nhờ các nút bấm gắn trên tay ghế hoặc “tay lái” kiểu “joystick”. Nhưng trên xe lăn này cũng có thể lắp các môđun cảm biến và cài đặt những chương trình phần mềm tương ứng thì sẽ biến thành xe lăn chạy tự động hoàn toàn, như trình diễn trên băng hình C¸c th«ng sè kü thuËt: - Träng t¶i: - C«ng suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬: 200w - Tèc ®é trung b×nh: 4,5km/h - §iÖn ¸p: 36v – 12Ah - Bé n¹p sö dông ¸p nguån AC 220v. - Thêi gian n¹p 4 ®Õn 7 h (tù ng¾t khi ®Çy) - Qu·ng ®−êng ®i sau 1 lÇn n¹p ®Çy: 20km + Xe ghÕ tù ®éng
  81. Xe ghế (Wheelchair) chạy tự động cũng là một dạng đơn giản của robocar phục vụ người già ốm yếu, tàng tật. Xe chạy với tốc độ tối đa là 4,5km/h. Tuỳ theo yêu cầu, mức độ điều khiển có thể cao thấp khác nhau. Đơn giản nhất là chỉ dùng tay lái để thay đổi hướng đi và tốc độ di chuyển. Cao hơn có thể lắp thêm vào xe các thiết bị tự động khác, như tự báo hiệu và xử lý khi gặp chướng ngại, tự đi men theo và giữ khoảng cách với tường ngăn, tự quan sát và hiển thị hình ảnh từ khoảng cách xa nhất định C¸c th«ng sè kü thuËt: - Träng t¶i: - C«ng suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬: 200w - Tèc ®é trung b×nh: 4,5km/h - §iÖn ¸p: 36v - 12Ah - Bé n¹p sö dông ¸p nguån AC 220v. - Thêi gian n¹p 4 ®Õn 7 h (tù ng¾t khi ®Çy) - Qu·ng ®−êng ®i sau 1 lÇn n¹p ®Çy: 20km - C¸c ¶nh vµ b¶n vÏ kü thuËt PhÇn tiÕp theo tr×nh bµy c¸c ¶nh chôp c¸c s¶n phÈm vµ c¸c b¶n vÏ, hå s¬ kü thuËt liªn quan ®Õn s¶n phÈm. ë mçi ¶nh hoÆc b¶n vÏ, hå s¬ ®Òu ®· cã phÇn ghi chó
  82. H×nh 1.2.14. ¶nh chôp XLT§ H×nh 1.2.15. B¶n vÏ l¾p XLT§
  83. H×nh 1.2.16. ¶nh chôp XGT§-01 H×nh 1.2.17. ¶nh chôp XGT§- 02
  84. V. KÕt luËn vÒ nhiÖm vô 1 NhiÖm vô 1 cña §Ò tµi KC.03.08 ®−îc ®¨ng ký lµ nghiªn cøu t¹o ra nhãm s¶n phÈm Robot RP ®−îc n©ng cÊp vµ th«ng minh hãa. §Ó hÖ thèng chÊp hµnh cã thÓ ®¸p øng linh ho¹t c¸c yªu cÇu vÒ th«ng minh hãa Robot RP ®· ®−îc t¹o thªm kh¶ n¨ng di ®éng b»ng xe vµ gäi tªn lµ Robocar RP. Nh− vËy, Robocar RP gåm c¬ cÊu robot RP vµ c¬ cÊu xe di chuyÓn ®−îc ®iÒu khiÓn thèng nhÊt. Trong hÖ thèng ®ã ®−îc trang bÞ thªm c¸c bé phËn c¶m biÕn, thiÕt bÞ xö lý tÝn hiÖu vµ ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm ®iÒu khiÓn. §Ò tµi ®· hoµn thµnh nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ vËn hµnh ®iÒu khiÓn Robocar RP víi mét vµi nhiÖm vô øng dông kh¸c nhau ®· ®Æt ra. Tho¹t ®Çu lµ ®Þnh h−íng øng dông trong ph©n x−ëng c«ng nghiÖp. Sau ®ã còng theo xu thÕ cña chuyªn ngµnh robot trªn thÕ giíi chuyÓn tõ “robot c«ng nghiÖp” sang “robot dÞch vô” (service robots). Robocar RP-01 ®−îc c¶i tiÕn tõ nhiÒu mÆt vµ hßan thµnh phiªn b¶n Robocar RP - 02 nh»m phôc vô mét vµi c«ng viÖc dÞch vô nh− phßng chèng bÖnh dÞch vµ hç trî ng−êi giµ yÕu, tµng tËt. Theo ®Þnh h−íng øng dông trong c¸c lÜnh vùc nµy ®ßi hái vÒ møc ®é “th«ng minh hãa” cao h¬n. Theo ®Þnh h−íng øng dông ®ã §Ò tµi ®· ph¸t triÓn nhãm s¶n phÈm. Ngoµi Robocar RP-01, Robocar RP-02 ®· hoµn thµnh Robocar “Ch÷ thËp ®á”, Xe l¨n tù ®éng, Xe ghÕ tù ®éng. Mét vµi s¶n phÈm nãi trªn ®· ®−îc øng dông thö nghiÖm cßn sè kh¸c còng ®−îc nhiÒu c¬ së quan t©m ®Õn, nh−ng ®Ó thµnh s¶n phÈm th−¬ng m¹i th× cßn cÇn cã nhiÒu ®Çu t− thÝch ®¸ng. Tuy nhiªn nÕu cã ®−îc nh÷ng phiªn b¶n ®Çu tiªn ë phßng thÝ nghiÖm th× míi thu hót ®−îc sù quan t©m cña c¬ së tiÕp nhËn kÕt qu¶ nghiªn cøu. §ã lµ ý nghÜa thùc tiÔn cña §Ò tµi.
  85. Víi c¸ch tiÕp cËn ®ã §Ò tµi ®· nhËn ®−îc c¸c kÕt qu¶ rÊt c¬ b¶n vµ më ra nhiÒu triÓn väng øng dông. C¸c kÕt qu¶ c¬ b¶n lµ ®· nghiªn cøu chuÈn hãa ®−îc c¸c m«®un hîp thµnh robocar th«ng minh. §ã lµ m«®un di chuyÓn, m«®un robot ®Æt trªn xe, m«®un nhËn biÕt, xö lý vµ ®iÒu khiÓn víi c¸c m«®un ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm cho m¸y tÝnh. §ã lµ ý nghÜa khoa häc cña §Ò tµi. VËn dông c¸c m«®un nµy khi ghÐp nèi l¹i ®Ó ®¸p øng mét yªu cÇu cô thÓ lµ hßan toµn kh¶ thi trong thêi gian ng¾n. Tõ thùc tÕ triÓn khai §Ò tµi còng nhËn thÊy r»ng sau khi ®· ®Þnh h×nh ®−îc c¸c m«®un hîp thµnh robot th«ng minh §¬n vÞ nghiªn cøu ®· nhanh chãng t¹o ra c¸c phiªn b¶n ®Çu tiªn vÒ Robocar ®Þa h×nh, Robocar C¶nh vÖ, Robocar h−íng dÉn viªn vµ ®ang ph¸c th¶o c¸c kiÓu robocar an ninh vµ robocar qu©n sù.
  86. b¸o c¸o tãm t¾t C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu nhiÖm vô 2 ®Ò tµi kc.03.08 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO NHÓM SẢN PHẨM ROBOT SCA PhÇn Më ®Çu Robot SCA là loại robot thuộc nhóm robot SCARA (selective Compliance Assembly Robot Arm) có cấu trúc động học theo kiểu cơ cấu tay máy phỏng sinh trục đứng. SCARA là loại robot dùng để lắp ráp linh hoạt. Tuy SCARA mới xuất hiện ở Nhật trong những năm 80, nhưng do có nhiều ưu điểm nên nhanh chóng được nhiều nước áp dụng và cải tiến. Có thể xếp vào nhóm robot SCARA các kiểu robot sau: Adept - One, IBM - 7545, Intelldex 440, Rhino SCARA của Hoa Kỳ; Skilam, SR-2, Nam Robo, Puha 2 của Nhật bản; IS 600 của Đức; Serpent của Anh v.v. Tại Trung tâm NCKT tự động hóa, ĐHBK - HN cũng đã thiết kế chế tạo kiểu robot SCA là một biến thể của SCARA. Kiểu robot SCA này có cấu hình RRRT, với 4 bậc tự do, toàn dùng động cơ bước.
  87. Hình 2.0.1. Chế tạo và lắp ráp Robot SCA Nhằm nâng cao khả năng thao tác linh họat cho robot SCAđể đáp ứng được những tình huống xử lý thông minh của bộ điều khiển theo các tín hiệu nhận được từ các sensors, Đề tài đã nghiên cứu thiết kế cải tiến robot SCA theo 2 định hướng: dùng khí nén để tác động nhanh và môđun hóa để vạn năng hóa kết cấu. 1) Robot SCATM khí nén có 3 bậc tự do đầu dùng động cơ bước, còn bậc cuối thực hiện chuyển động tịnh tiến dùng truyền động khí nén. Trên hình 2.0.2 là bản vẽ thiết kế robot SCATM khí nén. Kết quả nghiên cứu thiết kế, chế tạo và điều khiển vận hành robot SCATM khí nén ®−îc tr×nh bµy trong Phần I của Báo cáo về nhiệm vụ 2 của Đề tài. 2) Robot SCA môđun hóa là một thử nghiệm tạo ra môđun cánh tay chuẩn hóa, từ đó có thể lắp ghép thành nhiều kiểu robot SCA. Trên hình
  88. 2.0.3 là ví dụ một kiểu robot SCA tạo ra từ các môđun cánh tay chuẩn hóa và hình 2.0.4. là một ví dụ khác: robot SCA có 2 tay. Mỗi môđun cánh tay (hình 2.0.5) là một khâu hoàn chỉnh của cơ cấu tay máy robot, được thực hiện chuyển động quay rất chậm trực tiếp bởi một động cơ kèm hộp giảm tốc tỷ số truyền cao và không tồn tại khe hở cạnh răng. Như vậy, phần cốt lõi của môđun cánh tay là môđun quay (rotation module). Vì thế khi triển khai thực hiện nhiệm vụ 2 của Đề tài đã phát sinh một nội dung nghiên cứu và đã nhận được những kết quả bất ngờ và rất có ý nghĩa không những đối với các truyền động quay trong robot mà còn có tác dụng trong hầu hết các thiết bị máy móc hiện đại. Tóm tắt các kết quả chủ yếu về nội dung nghiên cứu này được trình bày trong phần II của Báo cáo về Nhiệm vụ 2 của Đề tài.
  89. Hình 2.0.5. Bản vẽ thiết kế Robot SCATM khí nén
  90. H×nh 2.0.3. Robot SCA mét c¸nh tay m«®un hãa 765 756 H×nh 2.0.4. Robot SCA 2 c¸nh tay m«®un hãa
  91. H×nh 2.0.5. M«®un c¸nh tay Nội dung phần III của Báo cáo về Nhiệm vụ 2 của Đề tài là các kết quả nghiên cứu thiết kế chế tạo môđun Dây chuyền sản xuất (DCSX) dùng robot SCA để phân loại sản phẩm theo màu sắc. Nội dung nghiên cứu này cốt để minh họa về một cách thức thể hiện khả năng thông minh hóa cho robot ở đây cụ thể là robot SCA, trong môi trường làm việc cụ thể nào đó. Ngoài ra ®¬n vÞ chñ tr× Đề tài còn tham gia xây dựng Dự án “Chế tạo robot bốc dì két lên pallet tại phân xưởng chiết của Công ty liên doanh Bia Sài Gòn”. Hình 2.0.6. là mô phỏng hoạt hình robot này, đó cũng là một biến thể cỡ lớn của Robot SCARA. Kinh phí từ ngân sách SNKH được duyệt là
  92. 2,6 tỷ đồng, phần tham gia của ®¬n vÞ là 250 triệu đồng. Các thông số kỹ thuật của robot này giới thiệu trong phần phụ lục. Hình 2.0.6. Mô phỏng Robot bốc dỡ két bia Nội dung Phần 4 của Báo cáo về Nhiệm vụ 2 của Đề tài là các kết quả nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết, thuật toán và chương trình phần mềm điều khiển robot SCA trong trường hợp hoạt động riêng rẽ và trong trường hợp thao tác với dây chuyền sản xuất. Trong đó cã các vấn đề với phương pháp giải bài toán động học thuận, bài toán động học ngược, trong lập trình quỹ đạo cho robot, bài toán động lực học và phương pháp thực hiện việc chọn lựa sản phẩm theo màu sắc.
  93. Nội dung chủ yếu của Phần I đã được viết thành một luận văn thạc sĩ, bảo vệ năm 2006. Phần II có một sản phẩm đã trưng bày ở chợ Techmart 2003 tại Hà Nội và được tặng thưởng Huy chương Vàng và một phần nội dung đã có trong luận văn Thạc sĩ, bảo vệ năm 2005. Phần IV có 2 chương trình phần mềm được cấp giấy chứng nhận bản quyền.
  94. PhÇn i B¸o c¸o tãm t¾t c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu theo nhiÖm vô 2 cña ®Ò tµi kc. 03.08 robocar scaTm khÝ nÐn i. giíi thiÖu chung Nghiên cứu thiết kế chế tạo Robot SCATM khí nén để nâng cao mức linh hoạt thao tác của nó nhằm đáp ứng được điều khiển không bị trễ khi xử lý thông minh các tín hiệu nhận được từ hệ thống sensor Phần I báo cáo này trình bày 2 nội dung: 1. Xây dựng các mô hình động học và động lực học của Robot SCATM 2. Thiết kế cải tiến và chế tạo Robot SCATM khí nén
  95. II. tãm t¾t vÒ kÕt qu¶ nghiªn cøu x©y dùng c¸c m« h×nh ®éng häc vµ ®éng lùc häc cña Robot scatm 2.1. Thiết lập phương trình động học Robot SCATM 2.1.1. X¸c ®Þnh c¸c hÖ täa ®é cña robot SCATM a 2 z z 0 1 q q 1 2 x , x ,x 0 1 2 d 3 a 1 x 3 d4 cè ®Þnh x q 4 4 z , z ,z 2 3 4 H×nh 2.1.1. HÖ to¹ ®é cña robot SCATM 2.1.2. B¶ng th«ng sè DH cña robot SCATM Kh©u qi αi ai di * 1 q1 0 a1 0 * o 2 q2 180 a2 0 * 3 0 0 0 d3 * 4 q4 0 0 d4
  96. TM 2.1.3. X¸c ®Þnh c¸c ma trËn Ai cña robot SCA ⎡⎤CS11− 0 aC 11 ⎢⎥SC0 aS A = ⎢⎥11 11 1 ⎢⎥0010 (2.1) ⎢⎥ ⎣⎦0001 ⎡⎤CS220 aC 22 ⎢⎥SC− 0 aS A = ⎢⎥22 22 2 ⎢⎥00− 10 (2.2) ⎢⎥ ⎣⎦0001 ⎡⎤100 0 ⎢⎥010 0 A = ⎢⎥ 3 (2.3) ⎢⎥001d3 ⎢⎥ ⎣⎦000 1 ⎡⎤CS44− 00 ⎢⎥SC00 ⎢⎥44 A4 = (2.4) ⎢⎥0010 ⎢⎥ ⎣⎦000d4 TM 2.1.4. TÝnh c¸c ma trËn Ti cña robot SCA ⎡⎤CS44− 00 ⎢⎥SC00 3TA==⎢⎥44 44⎢⎥0010 (2.5) ⎢⎥ ⎣⎦000d4 ⎡⎤nsapx xx x ⎢⎥nsap T = ⎢⎥yy y y 4 (2.6) ⎢⎥nsapz zz z ⎢⎥ ⎣⎦0001
  97. ⎡⎤CS44− 00 ⎢⎥SC00 2 ⎢⎥44 TAA434== (2.7) ⎢⎥001dd43+ ⎢⎥ ⎣⎦0001 ⎡⎤cos(qq24−− ) sin( qq 24 ) 0 Ca 22 ⎢⎥sin(qq−− ) cos( qq − ) 0 Sa 1 ⎢⎥24 24 22 TAAA4234== (2.8) ⎢⎥001−−−dd43 ⎢⎥ ⎣⎦0001 ⎡⎤cos(qqq124+− ) sin( qqq 124 +− ) 0 aCaC 21211 + ⎢⎥sin(qqq+− ) − cos( qqq +− ) 0 aSaS + 1 ⎢⎥124 124 21211 TAT414== (2.9) ⎢⎥001−−−dd43 ⎢⎥ ⎣⎦0001 2.1.5. Ph−¬ng tr×nh ®éng häc robot SCATM ⎡⎤nsapxx x x ⎢⎥nsap ⎢⎥yy y y= T 4 (2.10) ⎢⎥nsapzz z z ⎢⎥ ⎣⎦0001 Tõ ®ã ta cã hÖ ph−¬ng tr×nh sau:
  98. ⎧nqqqx =+−cos(124 ) ⎪nqqq=+−sin( ) ⎪ y 124 ⎪n = 0 ⎪ z ⎪sqqqx =+−sin(124 ) ⎪s =−cos(qqq + − ) ⎪ y 124 ⎪ ⎪sz = 0 → ⎨ a = 0 ⎪ x (2.11) ⎪a = 0 ⎪ y ⎪az =−1 ⎪ paCaC=+ ⎪ x 212 11 ⎪ paSaS=+ ⎪ y 212 11 ⎩⎪ pddz =−43 − 2.2. ThiÕt lËp bµi to¸n ®éng häc ng−îc Robot SCATM Như đã ký hiệu trong bài toán động học thuận, ta có phương trình sau: i Tn = Ai Tn −1 Nhân hai vế của phương trình này với Ai , nhận được i −1 Tn = Ai Tn ⎡⎤Cn12xyxyxy+++ Sn 12 Cs 12 Ss 12 Ca 12 Sa 12 Cp 12 x +−− S 12 p y Ca 2 1 a 2 ⎢⎥Sn−−− Cn Ss Cs Sa Ca Sp −− Cp Sa −−−111 ⎢⎥12xyxyxy 12 12 12 12 12 12 x 12 y 2 1 X34== AAAT 3 2 1 4 ⎢⎥−−−nsazz z −− pd z3 ⎢⎥ ⎣⎦000 1 (2.12)
  99. ⎡⎤Cn12xyxyxy+++ Sn 12 Cs 12 Ss 12 Ca 12 Sa 12 Cp 12 x +−− S 12 p y Ca 2 1 a 2 ⎢⎥Sn−−− Cn Ss Cs Sa Ca S p −− Cp Sa −−11 ⎢⎥12xyxyxy 12 12 12 12 12 12 x 12 y 2 1 XAAT24== 2 1 4 ⎢⎥−−−nsazz z − p z ⎢⎥ ⎣⎦000 1 (2.13) ⎡⎤Cn11xy++++− Sn Cs 11 xy Ss Ca 11 xy Sa Cp 1 x S 1 p y a 1 ⎢⎥−+Sn Cn −+ Ss Cs −+ Sa Ca − S p + Cp −1 ⎢⎥11xy 11 xy 11 xy 1 x 1 y XAT14== 1 4 ⎢⎥nsazz z p z ⎢⎥ ⎣⎦000 1 (2.14) * T×m q1 1 XÐt phÇn tö hµng 1 cét 4 cña 2 ma trËn X14 vµ T4 tõ (2.14) vµ (2.8) 1 vµ phÇn tö hµng 2 cét 4 cña 2 ma trËn X14 vµ T4 tõ (2.14) vµ (2.8) ⎪⎧pqpqaaqxycos(11122 )+−= sin( ) cos( ) (2.15) ⎨ ⎩⎪−+pqpqaqxysin(1122 ) cos( ) = sin( ) (2.16) 2 ⎧⎡⎤22 ⎪⎣pqpqaaxycos(11122 )+−= sin( ) ⎦ cos ( q ) (2.17) ⎨ 2 ⎪⎡⎤−+pqpqsin( ) cos( ) = a22 sin ( q ) (2.18) ⎩⎣⎦xy1122 22 22 (2.17)+→+− (2.18)ppxy 2 apq111112 x cos( ) − 2 apqaa y sin( ) +=(2.19) 2222 ⎡ ⎤ ppaaxy++−=122cos()sin() ap 1⎣ x q 1 + p y q 1⎦ (2.20) ppaa2222++− p p xy12=+x cos(qq ) y sin( ) 22 2211 22 (2.21) 2ap1 xy++ p p xy p p xy + p §Æt
  100. p x = sinϕ 22 (2.22) ppxy+ p y = cosϕ 22 (2.23) ppxy+ Tõ (2.19) ta cã: ppaa2222++− xy12=+sin ()ϕ q 22 1 (2.24) 2ap1 xy+ p 2 ⎛⎞ppaa2222++− ⎜⎟xy12 ⇒+=−cos()ϕ q1 1 (2.25) ⎜⎟2ap22+ p ⎝⎠1 xy ⎛⎞2 ppaa2222++−⎛⎞ ppaa 2222 ++− ⎜⎟xy12⎜⎟ xy 12 ϕ +=qarctg1 2,1⎜⎟ − (2.26) 22⎜⎟ 22 ⎜⎟22ap11xy++ p ap xy p ⎝⎠⎝⎠ Tõ (2.22) vµ (2.23) ⇒=ϕ arctg2,( px py ) (2.27) Tõ (2.26) vµ (2.27) ta cã: ⎛⎞2 ⎜⎟ppaa2++− 222⎛⎞ ppaa 2 ++− 222 xy12⎜⎟ xy 12 qarctg1 =−−2,1,⎜⎟ arctgpp()x y (2.28) 22⎜⎟ 22 ⎜⎟22ap11xy++ p ap xy p ⎝⎠⎝⎠ * T×m q2. Tõ (2.15) ⇒+−=pxycos(qp11122) sin( qaa) cos( q) (2.29) p p aa x cos(qq )+−=y sin( )12 cos() q (2.30) 2211 22 22 22 2 ppxy++++ pp xy pp xy pp xy
  101. §Æt: p x = sinϕ 22 (2.31) ppxy+ p y = cosϕ 22 (2.32) ppxy+ ⎡⎤aa ⎢⎥12 ⇒+−sin()ϕ qq12 = cos() (2.33) ⎢⎥pp22++ pp 22 ⎣⎦xy xy KÕt hîp víi (2.24), ta ®−îc: ⎛⎞2222 22 ppaa++− a ppxy+ ⎜⎟xy12 1 −=cos()q2 22 22 (2.34) ⎜⎟2ap++ p p p a2 ⎝⎠1 xy xy 2 222 pxy+−− paa12 ⇒=cos()q2 (2.35) 2aa12 2 ⎛⎞ppaa2222+−− ⇒−1sinxy12 = q ⎜⎟()2 (2.36) ⎝⎠2aa12 ⎡⎤22222 2222 ⎛⎞p +−−paa p +−− paa ⇒=qarctg21⎢⎥ −⎜⎟xy12 , xy 12 2 ⎢⎥⎜⎟ 22aa12 aa 12 ⎣⎦⎢⎥⎝⎠ (2.37) * T×m d3 1 XÐt phÇn tö hµng 3 cét 4 cña hai ma trËn X14 vµ T4 tõ (2.14) vµ (2.8) pz =−dd43 − (2.38) ⇒=−−dpd34z (2.39) * T×m q4 3 XÐt phÇn tö hµng 2 cét 1 cña hai ma trËn X 34 vµ T4 tõ (2.12) vµ (2.5)
  102. Sn12xy−= Cn 12 S 4 (2.40) 3 XÐt phÇn tö hµng 1 cét 1 cña hai ma trËn X 34 vµ T4 tõ (2.12) vµ (2.5) Cn12xy+= Sn 12 C 4 (2.41) ⇒=qarctgSC4442,( ) (2.42) 2.3. Xây dựng mô hình động lực học Robot SCATM i-1 Ta thiÕt lËp c¸c ma trËn Ai Tõ c¸c c«ng thøc (1.22) vµ (1.23) ta cã: ⎡⎤CS11− 0 aC 11 ⎢⎥SC0 aS 0 ⎢⎥11 11 A1 = (2.43) ⎢⎥0010 ⎢⎥ ⎣⎦0001 ⎡⎤CS220 aC 22 ⎢⎥SC− 0 aS 1A = ⎢⎥22 22 2 ⎢⎥00− 10 (2.44) ⎢⎥ ⎣⎦0001 ⎡⎤100 0 ⎢⎥010 0 2 ⎢⎥ A3 = (2.45) ⎢⎥001d3 ⎢⎥ ⎣⎦000 1 ⎡⎤CS44− 00 ⎢⎥SC00 3 A = ⎢⎥44 (2.46) 4 ⎢⎥0010 ⎢⎥ ⎣⎦000d4 Tõ c«ng thøc (1.21) ta cã: ⎡⎤CS12 120 aCaC 2 12+ 1 1 ⎢⎥SC−+0 aSaS 001⎢⎥12 12 2 12 1 1 AAA212== (2.47) ⎢⎥00− 1 0 ⎢⎥ ⎣⎦000 1
  103. ⎡⎤CS12 120 aCaC 2 12+ 1 1 ⎢⎥SC−+0 aSaS 0012⎢⎥12 12 2 12 1 1 AAAA3123== (2.48) ⎢⎥00−− 1 d3 ⎢⎥ ⎣⎦000 1 ⎡+−cos()qqq124 sin( qqq 124 +−) 0 aCaC 21211 +⎤ ⎢⎥ sin()()qqq+− − cos qqq +− 0 aSaS + 00123AAAAA==⎢⎥124 124 21211(2.49) 41234⎢⎥001−−−dd ⎢⎥34 ⎣⎦0001 ⎡⎤CS220 aC 22 ⎢⎥SC− 0 aS 112⎢⎥22 22 AAA323== (2.50) ⎢⎥00−− 1d3 ⎢⎥ ⎣⎦0001 ⎡−+−−+cos( qq24) sin( qq 24) 0 aC 22 ⎤ ⎢⎥ −−+−sinqq cos −+ qq 0 aS 1123⎢⎥()()24 24 22 AAAA4234== (2.51) ⎢⎥001−−−dd ⎢⎥34 ⎣⎦0001 ⎡⎤CS44− 00 ⎢⎥SC00 223⎢⎥44 AAA434== (2.52) ⎢⎥001dd34+ ⎢⎥ ⎣⎦0001 Tõ c«ng thøc (1.26) vµ (1.27) ta cã: ⎡⎤0100− ⎢⎥1000 D = ⎢⎥ 1 ⎢⎥0000 (2.53) ⎢⎥ ⎣⎦0000
  104. ⎡⎤0100− ⎢⎥1000 D = ⎢⎥ 2 ⎢⎥0000 (2.54) ⎢⎥ ⎣⎦0000 ⎡⎤0000 ⎢⎥0000 D = ⎢⎥ 3 ⎢⎥0001 (2.55) ⎢⎥ ⎣⎦0000 ⎡⎤0100− ⎢⎥1000 D = ⎢⎥ 4 ⎢⎥0000 (2.56) ⎢⎥ ⎣⎦0000 Ta tÝnh Uij theo c«ng thøc (1.31) ⎡⎤−−SC110 − aS 11 ⎢⎥CS− 0 aC 0 ⎢⎥11 11 UDA11== 1 1 (2.57) ⎢⎥0000 ⎢⎥ ⎣⎦0000 ⎡⎤−−−SC12 120 aSaS 2 12 1 1 ⎢⎥CS0 aCaC+ UDA==0 ⎢⎥12 12 2 12 1 1 21 1 2 ⎢⎥000 0 (2.58) ⎢⎥ ⎣⎦000 0
  105. ⎡⎤−−SC12 120 aS 2 12 ⎢⎥CS0 aC UADA==01⎢⎥12 12 2 12 22 1 2 2 ⎢⎥0000 (2.59) ⎢⎥ ⎣⎦0000 ⎡⎤−−−SC12 120 aSaS 2 12 1 1 ⎢⎥C S0 aC+ aC 0 ⎢⎥12 12 2 12 2 1 UDA31== 1 3 (2.60) ⎢⎥000 0 ⎢⎥ ⎣⎦000 0 ⎡⎤−−SC12 120 aS 2 12 ⎢⎥CS0 aC UADA==01⎢⎥12 12 2 12 32 1 2 3 ⎢⎥0000 (2.61) ⎢⎥ ⎣⎦0000 ⎡⎤000 0 ⎢⎥000 0 UADA==02⎢⎥ 33 2 3 3 ⎢⎥000− 1 (2.62) ⎢⎥ ⎣⎦000 0 ⎡−sin()qqq124 +− cos( qqq 124 +−) 0 − aSaS 21211 − ⎤ ⎢⎥ cos()()qqq+− sin qqq +− 0 aCaC + UDA==0 ⎢⎥124 124 21211 (2.63) 41 1 4 ⎢⎥0000 ⎢⎥ ⎣⎦0000 ⎡−sin()qqq124 +− cos( qqq 124 +−) 0 − aS 212 ⎤ ⎢⎥ cos()()qqq+− sin qqq +− 0 aC UADA==01⎢⎥124 124 212 (2.64) 42 1 2 4 ⎢⎥0000 ⎢⎥ ⎣⎦0000
  106. ⎡⎤000 0 ⎢⎥000 0 UADA==02⎢⎥ 43 2 3 4 ⎢⎥000− 1 (2.65) ⎢⎥ ⎣⎦000 0 ⎡+−−+−⎤sin()qqq124 cos( qqq 124) 0 0 ⎢⎥ −+−−+−cos()()qqq sin qqq 0 0 UADA==03⎢⎥124 124 44 3 4 4 ⎢⎥0000(2.66) ⎢⎥ ⎣⎦0000 ⎛⎞11 ma2 00− ma ⎜⎟3211 11 ⎜⎟ ⎜⎟0000 J = 1 ⎜⎟0000 (2.67) ⎜⎟ ⎜⎟1 ⎜⎟− ma00 m ⎝⎠2 11 1 ⎛⎞11 ma2 00− ma ⎜⎟3222 22 ⎜⎟ ⎜⎟0000 J = 2 ⎜⎟0000 (2.68) ⎜⎟ ⎜⎟1 ⎜⎟− ma00 m ⎝⎠2 22 2 ⎛⎞11 ml2 00− ml ⎜⎟3233 33 ⎜⎟ ⎜⎟0000 J = 3 ⎜⎟0000 (2.69) ⎜⎟ ⎜⎟1 ⎜⎟− ml00 m ⎝⎠2 33 3
  107. ⎛⎞11 ml2 00− ml ⎜⎟3244 44 ⎜⎟ ⎜⎟0000 J = 4 ⎜⎟0000 (2.70) ⎜⎟ ⎜⎟1 ⎜⎟− ml00 m ⎝⎠2 44 4 Tõ c«ng thøc (1.51): TTTT D11=+ TrUJU()() 11 1 11 TrU 21 JU 2 21 ++ TrUJU( 31 3 31) TrU( 41 JU 4 41 ) 1 =ma22++ m a ma 2 + maaC − mlaC − mla cos( −++ q q ) 2 maaC 42 413 22 212 2 442 4 441 2 4 412 2 111 −+mlaCmaaCmlamamamamamlml2 −++++++222 2 2 2 33 1 2 3 1 2 2 33 2 2 1 3 2 3 1333 1 1 33 44 (2.71) TTT D12=++ TrUJ( 22 2UUU 21) TrUJ( 32 3 31) TrUJ( 42 4 41 ) 11 1 1 =+ma2 maaC −+ aml maaC − amlC − amlC + ml2 3222 2212 2 33 3212 2 1 332 2 444 3 33 11 ++−ml22 am amlcos() −++ q q amaC + am 2 (2.72) 3244 2 3 1 44 2 4 2 4 1 2 2 4 TT DTrUJ13=+=() 33 3UU 31 TrUJ( 43 4 41 ) 0 (2.73) T DTrUJ14= () 44 4U 41 112 1 =+ml44 mlaC 44 2 4 + mla 44 1cos() −+ q 2 q 4 (2.74) 32 2 TTT D22=++ TrUJ() 22 2UUU 22 TrUJ( 32 3 32) TrUJ( 42 4 42 ) 111 =−aml + am222 + am + am − amlC + lm 22 + lm (2.75) 233 23333 2 2 2 4 2444 3 3 4 4 TT D23=+= TrUJ( 33 3UU 32) TrUJ( 43 4 42 ) 0 (2.76) T 112 DTrUJ24==−+() 33 4U 42 lmamlC 4 4 2 4 4 4 (2.77) 32
  108. TT D33=+=+ TrUJ( 33 3UU 33) TrUJ( 43 4 43) m 3 m 4 (2.78) T DTrUJ34==() 44 4U 33 0 (2.79) T 1 2 DTrUJ44==() 44 4U 44 ml 4 4 (2.80) 3 ⎡⎤DDDD11 12 13 14 ⎢⎥ DDDD12 22 23 24 Dq()= ⎢⎥ (2.81) ⎢⎥DDDD ⎢⎥12 23 33 34 ⎣⎦DDDD14 24 34 44 ⎡⎤−−CS110 aC 11 ⎢⎥−−SC0 − aC UDA==20 ⎢⎥11 11 111 1 1 ⎢⎥0000 (2.82) ⎢⎥ ⎣⎦0000 ⎡⎤−−CS12 120 −− aCaC 2 12 1 1 ⎢⎥−−−SC0 aSaS UDAA==20 1 ⎢⎥12 12 2 12 1 1 211 1 1 2 ⎢⎥000 0 (2.83) ⎢⎥ ⎣⎦000 0 ⎡⎤−−CS12 120 −− aCaC 2 12 1 1 ⎢⎥−−−SC0 aSaS UDAAA==20 1 2 ⎢⎥12 12 2 12 1 1 311 1 1 2 3 ⎢⎥000 0 (2.84) ⎢⎥ ⎣⎦000 0 ⎡−cos(qqq124 + −) − sin( qqq 124 + −) 0 − aCaC 21211 − ⎤ ⎢⎥ −+−sin()()qqq cos qqq +−−− 0 aSaS UDAAAA==20 1 2 3 ⎢⎥124 124 21211 411 1 1 2 3 4 ⎢⎥0000 ⎢⎥ ⎣⎦0000 (2.85)
  109. ⎡−−CS12 120 − aC 2 12 ⎤ ⎢−−SC0 aS⎥ UDADA==01⎢ 12 12 2 12 ⎥ 212 1 1 2 2 ⎢ 0000⎥ (2.86) ⎢ ⎥ ⎣ 0000⎦ ⎡−−CS12 120 − aC 2 12 ⎤ ⎢−−SC0 aS⎥ UDADAA==012⎢ 12 12 2 12 ⎥ 312 1 1 2 2 3 ⎢ 0000⎥ (2.87) ⎢ ⎥ ⎣ 0000⎦ ⎡−cos(qqq124 + −) − sin( qqq 124 + −) 0 − aC 212 ⎤ ⎢⎥ −+−sin()()qqq cos qqq +−− 0 aS UDADAAA==0123⎢⎥124 124 212 412 1 1 2 2 3 4 ⎢⎥0000 ⎢⎥ ⎣⎦0000 (2.88) ⎡0000⎤ ⎢0000⎥ UDAADA==01 2 ⎢ ⎥ 313 1 1 2 3 3 ⎢0000⎥ (2.89) ⎢ ⎥ ⎣0000⎦ ⎡0000⎤ ⎢0000⎥ UDAADAA==01 2 3 ⎢ ⎥ 413 1 1 2 3 3 4 ⎢0000⎥ (2.90) ⎢ ⎥ ⎣0000⎦ ⎡cos(qqq124+−) sin( qqq 124 +−) 0 0 ⎤ ⎢ ⎥ sinqqq+− − cos qqq +− 0 0 012 3 ⎢ ()()124 124 ⎥ UDAAADA414== 1 1 2 3 4 4 ⎢ 0000⎥ ⎢ ⎥ ⎣ 0000⎦ (2.91)
  110. ⎡⎤−−CS12 120 − aC 2 12 ⎢⎥−−SC0 aS UADA==021 ⎢⎥12 12 2 12 222 1 2 2 ⎢⎥0000 (2.92) ⎢⎥ ⎣⎦0000 ⎡−−CS12 120 − aC 2 12 ⎤ ⎢−−SC0 aS⎥ UADAA==0212 ⎢ 12 12 2 12 ⎥ 322 1 2 2 3 ⎢ 0000⎥ (2.93) ⎢ ⎥ ⎣ 0000⎦ ⎡−cos(qqq124 + −) − sin( qqq 124 + −) 0 − aC 212 ⎤ ⎢⎥ −+−sin()()qqq cos qqq +−− 0 aS UADAAA==02123 ⎢⎥124 124 212 42212234⎢⎥0000 ⎢⎥ ⎣⎦0000 (2.94) ⎡0000⎤ ⎢0000⎥ UADADA==012⎢ ⎥ 323 1 2 2 3 3 ⎢0000⎥ (2.95) ⎢ ⎥ ⎣0000⎦ ⎡0000⎤ ⎢0000⎥ UADADAA==0123⎢ ⎥ 423 1 2 2 3 3 4 ⎢0000⎥ (2.96) ⎢ ⎥ ⎣0000⎦ ⎡cos(qqq124+−) sin( qqq 124 +−) 0 0 ⎤ ⎢ ⎥ sin()()qqq+− − cos qqq +− 0 0 UADAADA==0123⎢ 124 124 ⎥ 424 1 2 2 3 4 4 ⎢ 0000⎥ ⎢ ⎥ ⎣ 0000⎦ (2.97)
  111. ⎡0000⎤ ⎢0000⎥ UAADA==01 22 ⎢ ⎥ 333 1 2 3 3 ⎢0000⎥ (2.98) ⎢ ⎥ ⎣0000⎦ ⎡0000⎤ ⎢0000⎥ UAADAA==01 223 ⎢ ⎥ 433 1 2 3 3 4 ⎢0000⎥ (2.99) ⎢ ⎥ ⎣0000⎦ ⎡0000⎤ ⎢0000⎥ UAADADA==01 2 3 ⎢ ⎥ 434 1 2 3 3 4 4 ⎢0000⎥ (2.100) ⎢ ⎥ ⎣0000⎦ ⎡−cos(qqq124 + −) − sin( qqq 124 + −) 0 0 ⎤ ⎢⎥ −+−sin()()qqq cos qqq +− 0 0 UAAADA==012 23 ⎢⎥124 124 444 1 2 3 4 4 ⎢⎥0000 ⎢⎥ ⎣⎦0000 (2.101) Tõ (1.53) ta cã: TTTT h111=+ Tr( U 111 J 1 U 11) Tr( U 211 J 2 U 21) ++ Tr( U 311 J 3 U 31) Tr( U 411 J 4 U 411 ) =0 (2.102) TTT h112=++ TrU( 212 JU 2 21) TrU( 312 JU 3 31) TrU( 412 JU 4 41 ) 11 1(2.103) =−amaS + mlaS − mlasin () − q + q − maaS 2 31222 3312 441 2 4 2 2212 TT hTrUJUTrUJU113=+=( 313 3 31) ( 413 4 41 ) 0 (2.104)
  112. T hTrUJU114= () 414 4 41 11 (2.105) =+mlaS mlasin () −+ q q 2244 2 4 44 1 2 4 TTT h122=++ TrU( 222 JU 2 21) TrU( 322 JU 3 31) TrU( 422 JU 4 41 ) 11 =−−−mlaS amaS amaS mlasin () −+− q q maaS 223212 2 312 2 412 441 2 4 4212 (2.106) TT hTrUJUTrUJU123=+=() 323 3 31( 423 4 41 ) 0 (2.107) T 11 h124==+−+ TrU() 424 JU 4 41 mlaS 4 4 2 4 mla 4 4 1sin () q 2 q 4 22 (2.108) TT hTrUJUTrUJU133=+=( 333 3 31) ( 433 4 41 ) 0 (2.109) T hTrUJU134==() 434 4 41 0 (2.110) T hTrUJU144= ( 444 4 41 ) 11 (2.111) =−mlaS − mlasin () − q + q 2244 2 4 44 1 2 4 hh121= 112 (2.112) hh131= 113 (2.113) hh141= 114 (2.114) hh132= 123 (2.115) hh142= 124 (2.116) hh143= 134 (2.117)
  113. TTT hTrUJUTrUJUTrUJU211=++( 211 2 22) ( 311 3 32) ( 411 4 42 ) 11 1 =−mlaS + maaS + mlasin () − q + q + maaS + maaS 223312 3212 441 2 4 4212 2 2212 (2.118) TTT h212=++= TrU()() 212 JU 2 22 TrU 312 JU 3 32 TrU( 412 JU 4 42 ) 0 (2.119) TT hTrUJUTrUJU213=+=( 313 3 32) ( 413 4 42 ) 0 (2.120) T 1 hTrUJUmlaS214==() 414 4 42 4 4 2 4 (2.121) 2 TTT h222=++= TrU() 222 JU 2 22 TrU( 322 JU 3 32) TrU( 422 JU 4 42 ) 0 (2.122) TT hTrUJUTrUJU223=+=( 323 3 32) ( 423 4 42 ) 0 (2.123) T 1 hTrUJUmlaS224==() 424 4 42 4 4 2 4 (2.124) 2 TT hTrUJUTrUJU233=+=() 333 3 32( 433 4 42 ) 0 (2.125) T hTrUJU234==( 434 4 42 ) 0 (2.126) T 1 hTrUJU244==−() 444 4 42 mlaS 4 4 2 4 (2.127) 2 hh221= 212 (2.128) hh231= 213 (2.129) hh241= 214 (2.130) hh232= 223 (2.131) hh242= 224 (2.132) hh243= 234 (2.133)