Giáo trình kỹ thuật robot

Giáo trình nghiên cứu kỹ thuật robot, trình bày lý thuyết rõ ràng, minh họa ví dụ thực tế, phù hợp sinh viên kỹ thuật., phục vụ nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

• Đề tài: Giáo Trình Kỹ Thuật Robot

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP
• 1.1. Sơ lược quá trình phát triển của robot công nghiệp (IR: Industrial Robot)
• 1.2. Ứng dụng robot công nghiệp trong sản xuất
• 1.3. Các khái niệm và định nghĩa về robot công nghiệp
• 1.3.1. Định nghĩa robot công nghiệp
• 1.3.2. Bậc tự do của robot (DOF: Degrees of Freedom)
• 1.3.3. Hệ toạ độ (Coordinate frames)
• 1.3.4. Trường công tác của robot (Workspace or Range of motion)
• 1.4. Cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp
• 1.4.1. Các thành phần chính của robot công nghiệp
• 1.4.2. Kết cấu của tay máy
• 1.4.2.1. Robot kiểu toạ độ Đề các
• 1.4.2.2. Robot kiểu toạ độ trụ
• 1.4.2.3. Robot kiểu toạ độ cầu
• 1.4.2.4. Robot kiểu toạ độ góc (Hệ toạ độ phỏng sinh)
• 1.4.2.5. Robot kiểu SCARA
• 1.5. Phân loại robot công nghiệp
• 1.5.1. Phân loại theo kết cấu
• 1.5.2. Phân loại theo hệ thống truyền động
• 1.5.3. Phân loại theo ứng dụng
• 1.5.4. Phân loại theo cách thức và đặc trưng của phương pháp điều khiển
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI THUẦN NHẤT (Homogeneous Transformation)

Tóm tắt

I. Tổng quan giáo trình kỹ thuật robot và lịch sử phát triển

Giáo trình kỹ thuật robot cung cấp nền tảng kiến thức toàn diện về một lĩnh vực cốt lõi của ngành tự động hóa và cơ điện tử. Lĩnh vực này là sự kết hợp giữa cơ khí, điện tử và khoa học máy tính để thiết kế, chế tạo và vận hành robot. Nguồn gốc của robot bắt nguồn từ rất sớm, nhưng sự phát triển vượt bậc chỉ thực sự bắt đầu vào giữa thế kỷ 20. Thuật ngữ “Robot” lần đầu xuất hiện trong vở kịch “Rossum’s Universal Robots” của Karel Capek vào năm 1921, xuất phát từ tiếng Séc “Robota” có nghĩa là lao dịch. Đây là ý tưởng ban đầu về những cỗ máy phục vụ con người. Về mặt kỹ thuật, robot công nghiệp hiện đại có nguồn gốc từ hai lĩnh vực: cơ cấu điều khiển từ xa (Teleoperators) và máy công cụ điều khiển số (NC). Các cơ cấu điều khiển từ xa phát triển mạnh trong Thế chiến thứ hai để xử lý vật liệu phóng xạ, trong khi máy NC ra đời vào khoảng năm 1949 để gia công chi tiết máy bay. Sự kết hợp giữa cơ cấu cơ khí linh hoạt và khả năng lập trình của máy NC đã tạo ra những robot đầu tiên. Một giáo trình kỹ thuật robot bài bản luôn bắt đầu bằng việc hệ thống hóa lịch sử này, giúp người học hiểu rõ bối cảnh ra đời và các cột mốc quan trọng. Việc nắm vững các khái niệm cơ bản như bậc tự do (DOF), không gian làm việc và các thành phần chính là bước đệm không thể thiếu trước khi đi sâu vào các phân tích toán học phức tạp hơn. Đây là nền tảng để tiếp cận các tài liệu kỹ thuật robot chuyên sâu.

1.1. Sơ lược quá trình hình thành và phát triển của robot công nghiệp

Lịch sử phát triển của robot công nghiệp (Industrial Robot - IR) ghi nhận những bước tiến đột phá. Đầu thập kỷ 60, công ty AMF của Mỹ giới thiệu robot Versatran. Cùng thời gian, robot Unimate-1900 được ứng dụng lần đầu trong ngành công nghiệp ô tô. Sau Mỹ, các quốc gia khác như Anh (1967), Thụy Điển và Nhật Bản (1968) cũng bắt đầu sản xuất robot. Một cột mốc quan trọng là vào năm 1967, Đại học Stanford (Mỹ) chế tạo thành công mẫu robot hoạt động theo mô hình “mắt-tay”, sử dụng cảm biến robot để nhận biết và định hướng vật thể. Năm 1974, công ty Cincinnati Milacron ra mắt robot T3, một trong những robot đầu tiên được điều khiển bằng máy vi tính, đánh dấu một kỷ nguyên mới. Mặc dù Mỹ là quốc gia tiên phong, Nhật Bản lại là nước dẫn đầu về nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng robot. Sự phát triển này không chỉ dừng lại ở việc cải tiến cơ khí mà còn tập trung vào việc nâng cao “trí tuệ” cho robot thông qua các hệ thống điều khiển, công nghệ lập trình và trí tuệ nhân tạo. Các thế hệ robot sau này ngày càng thông minh, linh hoạt và có giá thành giảm, giúp chúng trở thành một phần quan trọng trong các dây chuyền sản xuất hiện đại. Việc tìm kiếm các slide bài giảng kỹ thuật robot hay ebook kỹ thuật robot pdf thường bắt đầu với chương tổng quan lịch sử này.

1.2. Các định nghĩa cốt lõi và khái niệm cơ bản trong kỹ thuật robot

Hiện nay, có nhiều định nghĩa khác nhau về robot. Theo tiêu chuẩn AENOR (Pháp), robot công nghiệp là một cơ cấu chuyển động tự động có thể lập trình, có khả năng định vị, định hướng và di chuyển đối tượng theo những hành trình đã được lập trình. Viện Robot của Mỹ (RIA) định nghĩa: “Robot là một tay máy vạn năng có thể lặp lại các chương trình được thiết kế để di chuyển vật liệu, chi tiết, dụng cụ...”. Tiêu chuẩn TOCT 25686-85 (Nga) xem robot công nghiệp là một máy tự động, liên kết giữa một tay máy và một hệ thống điều khiển robot theo chương trình. Một khái niệm quan trọng là Bậc tự do (Degrees of Freedom - DOF), thể hiện số khả năng chuyển động độc lập (tịnh tiến hoặc quay) của một cơ cấu. Để định vị và định hướng một vật thể tùy ý trong không gian ba chiều, một cánh tay robot cần có tối thiểu 6 bậc tự do. Ngoài ra, các khái niệm khác như trường công tác (Workspace) – toàn bộ thể tích mà khâu chấp hành cuối quét được, và hệ tọa độ (Coordinate Frames) là những kiến thức nền tảng bắt buộc phải nắm vững khi nghiên cứu bất kỳ sách kỹ thuật robot nào.

II. Thách thức chính trong việc mô hình hóa và điều khiển robot

Một trong những thách thức lớn nhất khi nghiên cứu giáo trình kỹ thuật robot là việc mô hình hóa toán học chuyển động của robot. Robot là một chuỗi động học hở gồm nhiều khâu nối với nhau qua các khớp. Việc mô tả chính xác vị trí và định hướng của khâu chấp hành cuối (end-effector) trong không gian so với một hệ tọa độ gốc đòi hỏi các công cụ toán học phức tạp. Đây là bài toán cốt lõi của động học robot. Bài toán động học thuận (Forward Kinematics) – xác định vị trí khâu cuối từ giá trị các biến khớp – tương đối đơn giản. Tuy nhiên, bài toán động học ngược (Inverse Kinematics) – tìm giá trị các biến khớp để khâu cuối đạt được vị trí và định hướng mong muốn – lại phức tạp hơn nhiều, thường không có lời giải duy nhất hoặc thậm chí không có lời giải. Thêm vào đó, động lực học robot (Robot Dynamics) còn xem xét đến lực và momen gây ra chuyển động, liên quan đến khối lượng, quán tính của các khâu. Việc mô hình hóa chính xác động lực học là cực kỳ quan trọng cho việc thiết kế bộ điều khiển robot hiệu quả, đặc biệt với các robot tốc độ cao. Các tài liệu kỹ thuật robot chuyên sâu đều dành phần lớn thời lượng để giải quyết những thách thức này, vì chúng quyết định trực tiếp đến độ chính xác và hiệu năng của hệ thống.

2.1. Vấn đề mô tả vị trí và định hướng của một cánh tay robot

Để mô tả một cánh tay robot, cần xác định đồng thời cả vị trí (position) và định hướng (orientation) của khâu chấp hành cuối. Vị trí được xác định bởi một vectơ trong không gian ba chiều. Định hướng phức tạp hơn, được mô tả bởi mối quan hệ giữa hệ tọa độ gắn trên khâu cuối và hệ tọa độ gốc. Công cụ toán học tiêu chuẩn để giải quyết vấn đề này là phép biến đổi thuần nhất (Homogeneous Transformation). Phép biến đổi này sử dụng ma trận 4x4 để biểu diễn cả phép tịnh tiến và phép quay trong một ma trận duy nhất. Ma trận này cho phép chuyển đổi tọa độ của một điểm từ hệ tọa độ này sang hệ tọa độ khác một cách dễ dàng. Việc nắm vững các phép quay quanh các trục cơ bản (Roll, Pitch, Yaw) và phép quay Euler là nền tảng để hiểu cách một vật thể được định hướng trong không gian. Các giáo trình robot bách khoa thường có chương riêng về đại số tuyến tính và ma trận để trang bị kiến thức nền tảng này cho người học.

2.2. Sự phức tạp của bài toán động học thuận và động học ngược

Bài toán động học robot được chia làm hai loại chính. Bài toán động học thuận là xác định vị trí và định hướng của khâu cuối khi biết các góc khớp (hoặc khoảng cách tịnh tiến). Bài toán này có lời giải duy nhất và tương đối dễ tính toán bằng cách nhân chuỗi các ma trận biến đổi. Ngược lại, bài toán động học ngược lại là một thách thức lớn. Đó là việc tìm ra một tập hợp các giá trị biến khớp để đưa khâu cuối đến một vị trí và định hướng cho trước. Vấn đề này có thể có nhiều lời giải (redundancy), không có lời giải (ngoài tầm với), hoặc lời giải phức tạp về mặt toán học. Hầu hết các bộ điều khiển robot trong ứng dụng thực tế như hàn, sơn, lắp ráp đều phải giải bài toán động học ngược theo thời gian thực. Do đó, việc tìm ra thuật toán hiệu quả để giải bài toán này là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong ngành robot, đòi hỏi kiến thức sâu về cả hình học và giải tích.

III. Hướng dẫn phương pháp động học robot Denavit Hartenberg

Để giải quyết bài toán động học thuận một cách có hệ thống, phương pháp Denavit-Hartenberg (DH) được xem là tiêu chuẩn vàng trong hầu hết các giáo trình kỹ thuật robot. Phương pháp này cung cấp một quy trình chuẩn hóa để gắn các hệ tọa độ lên từng khâu của cánh tay robot và xác định mối quan hệ hình học giữa các khâu liền kề. Thay vì mô tả chuyển động một cách tùy ý, DH sử dụng một bộ bốn tham số tối thiểu để mô tả hoàn toàn phép biến đổi từ một hệ tọa độ khớp này sang hệ tọa độ khớp tiếp theo. Bốn tham số này bao gồm: a (chiều dài khâu), α (góc xoắn khâu), d (khoảng cách khớp), và θ (góc khớp). Ưu điểm lớn nhất của phương pháp DH là tính hệ thống. Nó biến một bài toán hình học không gian phức tạp thành một quy trình đại số ma trận rõ ràng. Bằng cách lập bảng thông số DH cho toàn bộ robot, người học có thể dễ dàng xây dựng ma trận biến đổi A cho từng khâu, và từ đó tính ra ma trận T mô tả vị trí và định hướng cuối cùng. Các sách kỹ thuật robot hiện đại đều có chương riêng hướng dẫn chi tiết cách áp dụng quy ước DH cho các cấu trúc robot phổ biến như SCARA, PUMA, hay robot Đề-các. Đây là kiến thức nền tảng cho việc mô phỏng robot và lập trình robot ở mức độ cao.

3.1. Thiết lập hệ tọa độ và bộ thông số Denavit Hartenberg DH

Quy trình thiết lập bộ thông số DH bắt đầu bằng việc gắn một hệ tọa độ lên mỗi khâu của robot theo một quy tắc chặt chẽ. Trục z(i-1) được đặt dọc theo trục của khớp i. Trục x(i-1) được xác định bởi đường pháp tuyến chung giữa trục z(i-1) và trục z(i). Gốc của hệ tọa độ {i-1} đặt tại giao điểm của trục x(i-1) và z(i-1). Sau khi đã gắn tất cả các hệ tọa độ, bốn tham số DH được xác định như sau: a(i-1) là khoảng cách từ z(i-1) đến z(i) dọc theo x(i-1); α(i-1) là góc từ z(i-1) đến z(i) quay quanh x(i-1); d(i) là khoảng cách từ x(i-1) đến x(i) dọc theo z(i); và θ(i) là góc từ x(i-1) đến x(i) quay quanh z(i). Đối với khớp quay, θ là biến khớp. Đối với khớp tịnh tiến, d là biến khớp. Việc lập bảng thông số DH một cách chính xác là bước quan trọng nhất trong phân tích động học robot.

3.2. Xây dựng ma trận biến đổi thuần nhất A cho từng khâu robot

Với bốn tham số DH đã xác định, ma trận biến đổi thuần nhất A(i), mô tả hệ tọa độ {i} so với hệ tọa độ {i-1}, được xây dựng bằng cách nhân bốn ma trận biến đổi cơ bản theo thứ tự: quay quanh z(i-1) một góc θ(i), tịnh tiến dọc theo z(i-1) một khoảng d(i), tịnh tiến dọc theo x(i) một đoạn a(i), và quay quanh x(i) một góc α(i). Kết quả là một ma trận 4x4 duy nhất, là hàm của một biến khớp duy nhất (θ(i) hoặc d(i)). Ma trận A này đóng vai trò như một “viên gạch” cơ bản trong việc xây dựng mô hình động học của toàn bộ robot. Mọi slide bài giảng kỹ thuật robot về động học đều trình bày công thức tổng quát của ma trận A, vì nó là công cụ trung tâm để chuyển đổi từ không gian khớp sang không gian làm việc của robot.

3.3. Tính toán ma trận T xác định vị trí khâu chấp hành cuối

Ma trận biến đổi tổng hợp T, mô tả vị trí và định hướng của hệ tọa độ gắn trên khâu chấp hành cuối so với hệ tọa độ gốc, được tính bằng tích của các ma trận A riêng lẻ: T = A1 * A2 * ... * An, với n là số bậc tự do của robot. Ma trận T kết quả là một ma trận 4x4. Ba cột đầu tiên của ba hàng đầu tiên tạo thành một ma trận con 3x3, biểu diễn định hướng của khâu cuối. Cột thứ tư của ba hàng đầu tiên là một vectơ 3x1, biểu diễn tọa độ vị trí của gốc hệ tọa độ khâu cuối. Kết quả này chính là lời giải cho bài toán động học thuận. Từ ma trận T, người lập trình có thể xác định chính xác robot đang ở đâu và hướng như thế nào trong không gian, một thông tin thiết yếu cho mọi tác vụ lập trình robot và điều khiển robot.

IV. Các phương pháp lập trình và điều khiển robot công nghiệp

Sau khi đã xây dựng được mô hình toán học, bước tiếp theo trong giáo trình kỹ thuật robot là lập trình và điều khiển. Lập trình robot là quá trình hướng dẫn robot thực hiện một chuỗi các hành động để hoàn thành nhiệm vụ. Các phương pháp lập trình rất đa dạng, từ dạy học (teach pendant), nơi người vận hành dẫn robot qua các điểm mong muốn, đến lập trình ngoại tuyến (offline programming) sử dụng phần mềm mô phỏng robot trên máy tính. Lập trình ngoại tuyến cho phép phát triển và gỡ lỗi chương trình mà không làm gián đoạn hoạt động sản xuất. Về mặt điều khiển, hệ thống điều khiển robot có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ chương trình và tạo ra các tín hiệu điện phù hợp để điều khiển các động cơ ở mỗi khớp, đảm bảo robot di chuyển theo quỹ đạo mong muốn. Các bộ điều khiển hiện đại thường là hệ thống servo vòng kín, sử dụng thông tin phản hồi từ các cảm biến robot (như encoder) để liên tục điều chỉnh và bù sai số, đạt được độ chính xác cao. Sự phát triển của các nền tảng như ROS (Robot Operating System) đã cách mạng hóa lĩnh vực này, cung cấp một hệ sinh thái phần mềm mạnh mẽ và linh hoạt cho cả nghiên cứu và ứng dụng công nghiệp.

4.1. Nguyên lý điều khiển robot từ mạch hở đến servo kín

Hệ thống điều khiển robot có thể được phân loại thành hai dạng chính: điều khiển mạch hở và điều khiển mạch kín (servo). Hệ thống điều khiển hở gửi lệnh trực tiếp đến các cơ cấu chấp hành mà không có cơ chế phản hồi. Loại này đơn giản, chi phí thấp nhưng độ chính xác không cao và không thể bù sai số do nhiễu hoặc thay đổi tải trọng. Nó thường được dùng cho các robot “pick-and-place” đơn giản. Ngược lại, hệ thống điều khiển kín sử dụng các cảm biến robot để đo lường trạng thái thực tế của robot (vị trí, vận tốc khớp) và so sánh nó với giá trị mong muốn. Bộ điều khiển sau đó tính toán sai số và tạo ra tín hiệu điều chỉnh để giảm thiểu sai số này. Hầu hết các robot công nghiệp hiện đại đều sử dụng điều khiển servo để đảm bảo độ chính xác và khả năng lặp lại cao, yếu tố sống còn trong các ứng dụng như hàn, cắt laser hay lắp ráp chính xác.

4.2. Giới thiệu ROS Robot Operating System cho ngành tự động hóa

ROS (Robot Operating System) không phải là một hệ điều hành thực sự, mà là một framework (khung phần mềm) linh hoạt để viết phần mềm cho robot. ROS cung cấp các dịch vụ tiêu chuẩn như tầng trừu tượng hóa phần cứng, điều khiển thiết bị cấp thấp, truyền thông điệp giữa các tiến trình, và quản lý gói. Mục tiêu chính của ROS là hỗ trợ tái sử dụng mã nguồn trong nghiên cứu và phát triển robot. Nó tạo ra một kiến trúc dạng nút (node-based), nơi các chương trình nhỏ, độc lập (các nút) giao tiếp với nhau qua các chủ đề (topics). Cấu trúc này giúp dễ dàng tích hợp các thành phần khác nhau, từ thuật toán lập kế hoạch quỹ đạo, thị giác máy tính, đến trình điều khiển cho các loại cảm biến robot và động cơ khác nhau. ROS đã trở thành một tiêu chuẩn de facto trong cộng đồng nghiên cứu robot và ngày càng được ứng dụng nhiều trong công nghiệp.

4.3. Vai trò của cảm biến robot và công nghệ thị giác máy tính

Để robot có thể hoạt động một cách thông minh và linh hoạt trong môi trường không xác định, chúng cần có khả năng nhận thức. Cảm biến robot chính là “giác quan” của chúng. Các cảm biến nội tại (proprioceptive) như encoder hay cảm biến gia tốc cung cấp thông tin về trạng thái bên trong của robot. Các cảm biến ngoại vi (exteroceptive) như camera, LiDAR, cảm biến lực/mô-men cung cấp thông tin về môi trường xung quanh. Trong đó, thị giác máy tính (Computer Vision) đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Nó cho phép robot “nhìn” và diễn giải thế giới xung quanh, thực hiện các tác vụ như nhận dạng vật thể, dò tìm vị trí, kiểm tra chất lượng sản phẩm, và dẫn đường cho robot di động. Sự kết hợp giữa cảm biến tiên tiến và thuật toán xử lý thông minh đang mở ra những ứng dụng mới cho robot, vượt ra ngoài các dây chuyền sản xuất có cấu trúc cố định.

V. Tổng hợp các ứng dụng thực tiễn của kỹ thuật robot

Ứng dụng của kỹ thuật robot đã vượt ra khỏi phạm vi phòng thí nghiệm và trở thành một phần không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp. Mục tiêu chính của việc ứng dụng robot công nghiệp là nâng cao năng suất, cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm giá thành và giải phóng con người khỏi những công việc nặng nhọc, nguy hiểm hoặc đơn điệu. Nhờ khả năng làm việc không mệt mỏi và độ chính xác cao, robot có thể thực hiện các nhiệm vụ với sự nhất quán mà con người khó đạt được. Trong ngành cơ khí chế tạo, robot được sử dụng rộng rãi trong các công nghệ đúc, hàn, cắt kim loại, sơn phủ bề mặt và lắp ráp sản phẩm. Các dây chuyền sản xuất tự động hiện đại thường là sự kết hợp giữa máy CNC và robot, tạo thành một hệ thống sản xuất linh hoạt (Flexible Manufacturing System). Ngoài sản xuất, kỹ thuật robot còn được áp dụng trong y học (robot phẫu thuật), nông nghiệp (robot thu hoạch), hậu cần (robot kho hàng), thám hiểm không gian và quân sự. Mỗi ứng dụng đòi hỏi một cấu trúc robot và hệ thống điều khiển robot chuyên biệt, được tối ưu hóa cho nhiệm vụ cụ thể. Việc phân tích các ứng dụng này là một phần quan trọng trong bất kỳ tài liệu kỹ thuật robot nào.

5.1. Robot công nghiệp trong các dây chuyền sản xuất hiện đại

Trong sản xuất, robot công nghiệp đảm nhận nhiều vai trò đa dạng. Robot hàn (Welding Robot) thực hiện các đường hàn chính xác và đồng đều, nâng cao chất lượng mối nối. Robot sơn (Painting Robot) phun sơn trong môi trường độc hại, đảm bảo lớp phủ đều và tiết kiệm vật liệu. Robot gắp và đặt (Pick-and-Place Robot) di chuyển sản phẩm giữa các công đoạn với tốc độ cao. Robot lắp ráp (Assembly Robot), đặc biệt là loại SCARA, thực hiện các thao tác lắp ghép các chi tiết nhỏ với độ chính xác cao. Robot cũng được dùng để vận chuyển phôi, cấp vật liệu cho máy gia công hoặc bốc dỡ sản phẩm cuối cùng lên pallet. Sự tích hợp robot vào dây chuyền giúp tạo ra một hệ thống tự động hóa cao, linh hoạt và hiệu quả, tăng cường khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp.

5.2. Phân tích các cấu trúc robot phổ biến SCARA Đề các Góc

Cấu trúc cơ khí của một cánh tay robot quyết định đến không gian làm việc và loại ứng dụng phù hợp. Một số cấu trúc phổ biến bao gồm:

• Robot kiểu tọa độ Đề-các (Cartesian): Có ba khớp tịnh tiến theo ba trục vuông góc. Cấu trúc này có độ cứng vững cao, dễ lập trình, phù hợp cho các tác vụ gắp đặt, lắp ráp trên mặt phẳng.
• Robot kiểu tọa độ trụ (Cylindrical): Có một khớp quay và hai khớp tịnh tiến, tạo ra không gian làm việc hình trụ.
• Robot kiểu tọa độ cầu (Spherical/Polar): Có hai khớp quay và một khớp tịnh tiến, không gian làm việc là một phần của hình cầu.
• Robot kiểu tọa độ góc (Articulated/Phỏng sinh): Có ít nhất ba khớp quay, là loại phổ biến nhất vì có độ linh hoạt cao, giống như tay người. Robot PUMA là một ví dụ điển hình.
• Robot kiểu SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm): Có hai khớp quay song song và một khớp tịnh tiến theo phương thẳng đứng. Cấu trúc này rất cứng vững theo chiều dọc nhưng linh hoạt theo chiều ngang, lý tưởng cho các tác vụ lắp ráp tốc độ cao.

VI. Bí quyết chọn tài liệu kỹ thuật robot và xu hướng tương lai

Việc lựa chọn tài liệu học tập phù hợp là bước khởi đầu quan trọng để chinh phục lĩnh vực kỹ thuật robot. Một sách kỹ thuật robot tốt không chỉ cung cấp lý thuyết nền tảng mà còn phải có các ví dụ minh họa thực tế, bài tập ứng dụng và hướng dẫn sử dụng các công cụ phần mềm. Đối với người mới bắt đầu, nên tìm kiếm các giáo trình kỹ thuật robot có cấu trúc rõ ràng, bắt đầu từ các khái niệm cơ bản về cơ học, định nghĩa robot, sau đó đi sâu vào động học robot, động lực học robot, và cuối cùng là các phương pháp lập trình và điều khiển. Các tài liệu tham khảo như giáo trình robot bách khoa thường được đánh giá cao về tính học thuật và toàn diện. Ngoài sách giấy, các nguồn tài liệu số như ebook kỹ thuật robot pdf và slide bài giảng kỹ thuật robot từ các trường đại học uy tín cũng là những lựa chọn tuyệt vời. Tương lai của ngành robot hứa hẹn nhiều đột phá, đòi hỏi người học phải liên tục cập nhật kiến thức về các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo, học máy và robot di động tự hành, những lĩnh vực đang định hình lại ngành cơ điện tử và tự động hóa.

6.1. Cách lựa chọn sách kỹ thuật robot và tài liệu học tập hiệu quả

Khi chọn tài liệu kỹ thuật robot, cần xem xét một số tiêu chí. Đầu tiên, tài liệu phải cân bằng giữa lý thuyết và thực hành. Lý thuyết vững chắc về động học, động lực học và điều khiển là bắt buộc, nhưng cũng cần các ví dụ về lập trình robot trên các hệ thống thực hoặc thông qua mô phỏng robot. Thứ hai, hãy ưu tiên các tài liệu được cập nhật, vì công nghệ robot phát triển rất nhanh. Các sách xuất bản gần đây thường bao gồm các chủ đề hiện đại như thị giác máy tính, học máy cho robot và ROS (Robot Operating System). Thứ ba, tìm kiếm các ebook kỹ thuật robot pdf hoặc các khóa học trực tuyến có kèm theo mã nguồn ví dụ. Việc tự tay chạy thử các đoạn mã sẽ giúp củng cố kiến thức lý thuyết một cách hiệu quả. Cuối cùng, tham khảo các tài liệu chuẩn như giáo trình robot bách khoa để đảm bảo kiến thức được trình bày một cách hệ thống và chính xác.

6.2. Triển vọng ngành cơ điện tử và tự động hóa với robot thông minh

Tương lai của ngành robot gắn liền với sự phát triển của trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy. Robot thế hệ mới không chỉ thực hiện các nhiệm vụ được lập trình sẵn mà còn có khả năng học hỏi từ kinh nghiệm, thích ứng với môi trường thay đổi và tương tác an toàn với con người (Cobots - Collaborative Robots). Lĩnh vực cơ điện tử và tự động hóa đang chứng kiến sự trỗi dậy của các hệ thống tự hành, từ robot di động trong nhà kho đến xe tự lái. Thị giác máy tính và các loại cảm biến robot ngày càng tinh vi hơn, cho phép robot thực hiện các tác vụ đòi hỏi sự khéo léo và nhận thức cao. Các kỹ sư robot trong tương lai không chỉ cần nắm vững kiến thức cơ khí và điều khiển mà còn phải thành thạo về phần mềm, AI và phân tích dữ liệu. Đây là một lĩnh vực đầy hứa hẹn với tiềm năng thay đổi sâu sắc mọi mặt của sản xuất và đời sống.

Nội dung chính

Giáo trình Kỹ thuật Robot Công nghiệp: Cấu trúc học thuật, cơ sở toán học và phương pháp thiết lập phương trình động học

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Kỹ thuật Robot (hay Kỹ thuật Robot Công nghiệp) do Khoa Công nghệ Điện thuộc Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh biên soạn và lưu hành nội bộ vào tháng 12 năm 2008 theo sự quản lý chuyên môn của Bộ Công Thương. Tài liệu này đóng vai trò là giáo trình giảng dạy chuyên ngành cho sinh viên theo học các khối ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử và Chế tạo máy ở bậc đại học và cao đẳng kỹ thuật.

Mục tiêu học tập của giáo trình nhằm trang bị cho người học hệ thống tri thức hoàn chỉnh về cấu trúc phần cứng, nguyên lý điều khiển và công cụ toán học mô hình hóa không gian của tay máy robot công nghiệp. Sau khi hoàn thành nội dung học tập, người học có khả năng phân loại các hệ thống robot, phân tích cấu hình cơ cấu chấp hành, sử dụng thành thạo các ma trận biến đổi thuần nhất trong không gian ba chiều và thiết lập hệ phương trình động học mô tả vị trí, hướng của khâu chấp hành cuối theo chuẩn Denavit-Hartenberg (DH).

Cấu trúc giáo trình được xây dựng theo cách tiếp cận diễn dịch và chuẩn hóa kỹ thuật: bắt đầu từ các khái niệm tổng quan, lịch sử phát triển và phân loại phần cứng (Chương I); tiếp nối bằng việc xây dựng công cụ toán học biến đổi không gian (Chương II); sau đó áp dụng trực tiếp để giải quyết bài toán động học tay máy (Chương III). Điểm đặc sắc của tài liệu là sự tích hợp giữa các định nghĩa theo chuẩn quốc tế (AENOR của Pháp, RIA của Mỹ, GOST 25686-85 của Nga) với hệ thống công thức giải tích ma trận $4 \times 4$, đi kèm các sơ đồ hình học giải tích và ví dụ cấu hình thực tế như robot SCARA, robot tọa độ góc, robot tọa độ trụ và tọa độ Đề-các.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Nội dung trích xuất từ tài liệu bao gồm ba chương nền tảng với tính liên kết logic chặt chẽ:

• Chương I: Giới thiệu chung về Robot công nghiệp: Chương này trình bày lịch sử hình thành thuật ngữ "Robot" (xuất phát từ "Robota" trong tiếng Séc thuộc vở kịch Rossum’s Universal Robots của Karel Capek năm 1921), mốc xuất hiện các cơ cấu điều khiển từ xa (Teleoperators) trong Thế chiến II, máy công cụ điều khiển số NC (1949), robot Versatran của công ty AMF, Unimate-1900, mô hình robot "mắt-tay" tại Đại học Stanford (1967) và robot T3 của Cincinnati (1974). Chương I cung cấp số liệu thống kê sản lượng robot giai đoạn 1990–1998 (Bảng 1.1) tại Nhật Bản, Mỹ, Đức, Ý, Pháp, Anh và Hàn Quốc; nêu định nghĩa theo tiêu chuẩn AENOR, RIA, GOST 25686-85. Trọng tâm kỹ thuật gồm: công thức tính bậc tự do cơ cấu hở ($w = 6n - \sum_{i=1}^5 i p_i$), trường công tác (Workspace), quy tắc bàn tay phải cho hệ tọa độ, các thành phần chính (cánh tay, nguồn động lực, dụng cụ thao tác, cảm biến, bộ điều khiển, thiết bị dạy học Teach-Pendant) và phân loại robot theo kết cấu (Đề-các, Trụ, Cầu, Góc, SCARA) cùng phân loại theo hệ thống truyền động (Điện, Thủy lực, Khí nén).

• Chương II: Các phép biến đổi thuần nhất (Homogeneous Transformation): Chương này cung cấp cơ sở toán học để định vị (Position) và định hướng (Orientation) vật thể và khâu tác động cuối (End-effector). Nội dung gồm: khái niệm tọa độ thuần nhất với hệ số tỉ lệ $w$, biểu diễn vector điểm $[x\ y\ z\ w]^T$, phép tính đại số vector và ma trận thuần nhất $4 \times 4$, công thức tính nhanh ma trận nghịch đảo thuần nhất $T^{-1}$, vết của ma trận (Trace), đạo hàm và tích phân ma trận. Về phép biến đổi hình học, chương khảo sát: ma trận tịnh tiến $\text{Trans}(a,b,c)$, ma trận quay quanh các trục chuẩn $\text{Rot}(x,\theta), \text{Rot}(y,\theta), \text{Rot}(z,\theta)$, ma trận quay tổng quát $\text{Rot}(k,\theta)$ quanh vector $k$ bất kỳ với hàm $\text{Vers}\theta = 1 - \cos\theta$, bài toán ngược tìm góc $\theta$ và trục $k$, góc quay Euler $(\phi, \theta, \psi)$, góc quay Roll-Pitch-Yaw áp dụng cho bàn tay robot, chuỗi biến đổi tọa độ $P_A = {}^A T_B \cdot {}^B T_C \cdot P_C$ và phương pháp mô tả các nhóm vật thể hình học (tròn xoay, góc cạnh, hỗn hợp).

• Chương III: Phương trình động học của Robot (Kinematic Equations): Trọng tâm chương là phương pháp mô hình hóa quan hệ động học giữa các khâu (links) và khớp (joints). Nội dung phân tích: ma trận biến đổi thuần nhất $A_n$ giữa hai khâu liên tiếp, ma trận chuyển vị tổng quát $T_6 = A_1 A_2 A_3 A_4 A_5 A_6$, cấu trúc ma trận $T_6$ gồm ma trận định hướng $R$ ($3 \times 3$) tạo bởi bộ ba vector trực giao $(\vec{n}, \vec{o}, \vec{a})$ (Normal, Orientation, Approach) và vector vị trí $\vec{p}$ ($3 \times 1$). Chương trình bày chi tiết bộ 4 thông số Denavit-Hartenberg (chiều dài khâu $a_n$, góc xoắn $\alpha_n$, độ dịch chuyển khớp $d_n$, góc biến khớp $\theta_n$), quy tắc thiết lập hệ trục tọa độ DH lên từng khâu, ma trận tổng quát $A_n$ cho khớp quay và khớp tịnh tiến, mô hình toán đồ chuyển vị $X = Z T_6 E \Rightarrow T_6 = Z^{-1} X E^{-1}$, cùng quy trình 4 bước thiết lập hệ phương trình động học áp dụng cho tay máy phẳng 2 khâu và robot không gian SCARA (cấu hình RRTR).

[Chương I: Tổng quan & Cơ cấu phần cứng]
[Chương II: Công cụ toán học biến đổi thuần nhất]
[Chương III: Phương trình động học tay máy]
     (Thông số Denavit-Hartenberg, Ma trận An, Ma trận T6, Toán đồ vị trí)

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Tài liệu xây dựng hệ thống lý thuyết dựa trên ba trụ cột chính:

1. Lý thuyết cơ cấu và chuỗi động học hở: Thiết lập công thức giải tích xác định số bậc tự do ($w$), phân tích mối quan hệ giữa số khâu động ($n$) và các loại khớp động ($p_i$).
2. Đại số tuyến tính và hình học giải tích đa chiều: Sử dụng không gian tọa độ thuần nhất 4 chiều để đồng nhất hóa phép quay và phép tịnh tiến thành một phép nhân ma trận vuông $4 \times 4$.
3. Khung quy ước chuẩn hóa Denavit-Hartenberg: Chuẩn hóa việc xác định vị trí tương đối giữa các trục khớp trong không gian thông qua 4 thông số hình học duy nhất ($a_n, \alpha_n, d_n, \theta_n$).

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng tính toán kỹ thuật: Thực hiện thành thạo các phép toán ma trận đặc thù (nghịch đảo ma trận thuần nhất, nhân chuỗi ma trận chuyển vị, tính đạo hàm/tích phân ma trận theo thời gian).
• Kỹ năng phân tích không gian: Đặt đúng hệ trục tọa độ trên các khâu khớp cơ khí theo quy tắc bàn tay phải và các ràng buộc của phương pháp DH (trục $z_n$ dọc theo khớp $n+1$, trục $x_n$ theo đường pháp tuyến chung).
• Kỹ năng mô hình hóa động học: Chuyển đổi sơ đồ cơ khí thực tế của các loại robot (SCARA, tọa độ trụ, tay máy phẳng) thành bảng thông số DH và hệ phương trình giải tích tường minh xác định vị trí/hướng bàn kẹp.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình triển khai phương pháp sư phạm kỹ thuật kết hợp giữa lý thuyết hình thức và bài tập giải tích mẫu. Mỗi khái niệm cơ học trừu tượng đều được gắn liền với mô hình toán học giải tích cụ thể:

• Phương pháp suy dẫn tường minh: Tài liệu không đưa ra công thức dưới dạng áp đặt mà xây dựng từng bước. Điển hình là việc dẫn xuất ma trận quay tổng quát quanh vector $\vec{k}$ bất kỳ thông qua tích 3 ma trận $C \cdot \text{Rot}(z, \theta) \cdot C^{-1}$, hay việc dẫn xuất ma trận $A_n$ từ tích 4 phép biến đổi thành phần: $$A_n = \text{Rot}(z, \theta_n) \cdot \text{Trans}(0, 0, d_n) \cdot \text{Trans}(a_n, 0, 0) \cdot \text{Rot}(x, \alpha_n)$$
• Ví dụ mẫu và kiểm chứng số học: Các bài toán mẫu có số liệu cụ thể đi kèm các bước kiểm chứng ma trận. Ví dụ tại Chương II, phép tính ma trận nghịch đảo $H^{-1}$ được kiểm chứng trực tiếp bằng phép nhân $H \cdot H^{-1} = I$; tính không giao hoán của phép quay được minh họa qua so sánh $\text{Rot}(y, 90^\circ) \cdot \text{Rot}(z, 90^\circ) \neq \text{Rot}(z, 90^\circ) \cdot \text{Rot}(y, 90^\circ)$.
• Hệ thống bài tập củng cố: Cuối Chương II cung cấp 7 bài tập đa dạng, yêu cầu sinh viên biến đổi tọa độ điểm, tính tích ma trận chuyển vị, tìm ma trận nghịch đảo, giải bài toán ngược xác định trục $\vec{k}$ và góc $\theta$, tính góc Euler và Roll-Pitch-Yaw, cũng như xác định quan hệ tương đối giữa hệ tọa độ bàn tay robot với vật thể qua phương trình ${}^A T_B$.
• Quy trình thực hành 4 bước chuẩn: Tài liệu đúc kết phương pháp luận giải bài toán động học thành 4 bước tuần tự: (1) Giả định vị trí ban đầu và gán hệ trục tọa độ theo quy tắc DH; (2) Lập bảng thông số DH; (3) Tính các ma trận $A_n$; (4) Nhân chuỗi ma trận để rút ra $T_6$ và viết hệ phương trình động học.

---

Điểm nổi bật và tính cập nhật

Tài liệu thể hiện các đặc điểm học thuật và dữ liệu kỹ thuật mang tính thực chứng:

• Tích hợp dữ liệu lịch sử và thông số kỹ thuật thực tế: Giáo trình ghi nhận chi tiết các bước chuyển tiếp công nghệ từ cơ cấu điều khiển từ xa dùng cho vật liệu phóng xạ trong Thế chiến II đến các dòng robot công nghiệp mang tính bước ngoặt như Versatran (hãng AMF), Unimate-1900 (ứng dụng đầu tiên trong công nghiệp ô tô), robot T3 của Cincinnati (robot điều khiển bằng máy vi tính năm 1974, tải trọng 40 kg), robot SCARA (Đại học Yamanashi phát minh năm 1979), robot PUMA (Unimation - Nokia), và các dòng máy công nghiệp của Thụy Điển (IRb-6, IRb-60), Nhật Bản (Toshiba, Mitsubishi, Mazak).
• Bảng thống kê số liệu công nghiệp quốc tế: Cung cấp số liệu cụ thể về sản lượng robot xuất xưởng giai đoạn 1990–1998 của các quốc gia công nghiệp hàng đầu (Bảng 1.1), phân tích rõ sự vươn lên của Nhật Bản so với Mỹ và các nước Châu Âu.
• Đối chiếu đa tiêu chuẩn: Phân tích định nghĩa robot công nghiệp dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế khác nhau: Tiêu chuẩn Pháp (AENOR), Tiêu chuẩn Mỹ (RIA) và Tiêu chuẩn Nga (GOST 25686-85), giúp người học có cái nhìn chuẩn hóa và bao quát về mặt thuật ngữ.
• Mô hình hóa hình học và toán đồ chuyển vị: Thiết lập toán đồ liên kết hệ tọa độ cơ bản ($O_0$), hệ tọa độ trung gian, hệ tọa độ công cụ gắn trên khâu chấp hành cuối ($E$) và hệ tọa độ tham chiếu phôi/vật thể ($Z$), thể hiện qua công thức $X = Z T_6 E$.

Tiêu chuẩn / Tổ chức	Định nghĩa cốt lõi về Robot công nghiệp
AENOR (Pháp)	Cơ cấu chuyển động tự động lập trình được, lặp lại các chương trình, tổng hợp chương trình trên các trục tọa độ; định vị, định hướng vật chất theo hành trình thay đổi.
RIA (Mỹ)	Tay máy vạn năng có thể lặp lại các chương trình được thiết kế để di chuyển vật liệu, chi tiết, dụng cụ thông qua các chuyển động có thể thay đổi.
GOST 25686-85 (Nga)	Máy tự động đặt cố định hoặc di động, liên kết giữa tay máy và hệ thống điều khiển theo chương trình, có thể lập trình lại để hoàn thành chức năng vận động và điều khiển.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được thiết kế phục vụ các nhóm đối tượng trong môi trường đào tạo kỹ thuật:

• Sinh viên chuyên ngành: Sinh viên năm thứ 3 và năm thứ 4 thuộc các ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử, Kỹ thuật Tự động hóa, Cơ điện tử, Công nghệ Chế tạo máy và Kỹ thuật Robot tại các trường đại học, cao đẳng.
• Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần:
  1. Đại số tuyến tính: Các phép toán ma trận, định thức, chuyển vị, ma trận nghịch đảo, tích vô hướng và tích có hướng của vector.
  2. Cơ học lý thuyết: Cơ học vật rắn, chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay quanh trục, phân tích bậc tự do.
  3. Tin học đại cương / Kỹ thuật lập trình: Tư duy thuật toán và logic điều khiển cấu trúc.
• Giảng viên và cán bộ nghiên cứu: Tài liệu đóng vai trò là khung đề cương bài giảng chuẩn cho môn học Kỹ thuật Robot, Robot công nghiệp hoặc môn học chuyên đề về Tự động hóa sản xuất.
• Kỹ sư vận hành và tích hợp: Kỹ sư làm việc tại các nhà máy có dây chuyền sản xuất tích hợp robot với máy công cụ CNC, kỹ sư thiết kế đồ gá và lập trình quỹ đạo tay máy.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được biên soạn làm giáo trình giảng dạy chính khóa cho sinh viên đại học và cao đẳng kỹ thuật thuộc khối ngành Điện, Tự động hóa, Cơ điện tử và Cơ khí chế tạo, đồng thời là tài liệu tham khảo cho kỹ sư tích hợp hệ thống robot công nghiệp.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần nắm vững kiến thức về Đại số tuyến tính (đặc biệt là ma trận và vector trong không gian), Cơ học lý thuyết (phân tích chuyển động và bậc tự do của cơ hệ), cùng kiến thức cơ bản về truyền động điện - khí nén - thủy lực.

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu thuần lý thuyết cơ học là gì?

Giáo trình tập trung vào góc độ mô hình hóa điều khiển tự động: kết hợp phân loại cơ cấu phần cứng thực tế với các công cụ toán học ma trận thuần nhất $4 \times 4$ và phương pháp Denavit-Hartenberg, giúp người học có thể lập trình giải thuật động học trên máy tính điều khiển.

4. Làm sao để tự học hiệu quả các chương động học trong giáo trình?

Người học nên tuân thủ quy trình: đọc hiểu bản chất hình học của các góc quay cơ bản ($\text{Rot}(x), \text{Rot}(y), \text{Rot}(z)$), tự giải lại các bài tập tính ma trận quay tổng quát và góc Euler/RPY ở Chương II, sau đó thực hành từng bước gắn hệ trục DH và lập bảng thông số cho các cấu hình robot mẫu (2 khâu phẳng, SCARA) ở Chương III.

5. Có tài liệu bổ trợ và hệ thống bài tập thực hành nào kèm theo?

Giáo trình tích hợp hệ thống bài tập giải tích cuối mỗi chương (ví dụ 7 bài tập lớn ở Chương II bao quát từ tính toán tọa độ điểm, ma trận nghịch đảo đến tìm góc Euler và thiết lập ma trận biến đổi hệ tọa độ bàn tay robot).

---

Kết luận

Giáo trình Kỹ thuật Robot do Khoa Công nghệ Điện - Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM biên soạn là một tài liệu học thuật mang tính sư phạm chuẩn mực, cô đọng và có tính ứng dụng kỹ thuật cao. Giá trị cốt lõi của tài liệu nằm ở việc chuẩn hóa lý thuyết động học tay máy thông qua hệ thống công cụ toán học ma trận biến đổi thuần nhất và phương pháp Denavit-Hartenberg. Lộ trình học tập đề xuất cho người học là tiếp cận tuần tự từ nhận diện cấu trúc phần cứng ở Chương I, rèn luyện kỹ năng đại số ma trận không gian ở Chương II, và hoàn thiện năng lực mô hình hóa hệ phương trình động học robot ở Chương III.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BOC ONG THUONG TRUONG DAI HOC CONG NG HIEP TP.HCM KHOA CONG NG HE DIEN GIAO TRINH KY THUAT ROBOT Ad TP. Hồ Chí Minh, thá ng 12 nim 2008 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN GIÁO TRÌNH KY THUAT ROBOT TP. Hd Chi Minh, tháng 12 nãm 2008 Trưởng ĐH Công nghiệp TP. HÀ Chỉ Minh Khoa Công nghệ Điện CHUONG I GIGI THIEU CHUNG VE ROBOT CONG NGHIEP 1,1.

Sơ lượt quá trình phát triển cña robot công nghiệp (IR : Tndustrial Robot) : Thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng Sec (Czech) “Robota” cỏ nghĩa là công việc tạp dịch trong vở kịch Rossuim’s Universal Robots cua Karel Capek, vào năm 1921, Trong vở kịch nẩy, Rossum và con trai của ông ta đã chế tạo ra những chiếc máy gần giếng với con người để phục vụ con người. Có lẽ đó là một gợi ý bạn đầu cho các nhỡ sáng chế kỹ thuật về những cơ cấu, máy móc bắt chước cáo hoạt động cơ bắp của con người. Đầu thập kỷ 60, công ty Mỹ AMF (American Machine and Foundry Company) quảng cáo một loại máy tự động vạn năng và gợi là “Người máy công nghiệp” (Industrial Robot). Ngày nay người ta đặt tên người máy công nghiệp (hay robot công nghiệp) cho những loại thiết bị có dáng đấp và một vài chức năng như tay người được điều khiển tự động để thực hiện một số thao tác sản xuẤt, VỀ mặt kỹ thuật, những robot công nghiệp ngày nay, có nguồn gốc từ hai lĩnh vực kỹ thuật ra đời sớm hơn đó là các cơ cấu điều khiển từ xa (Teleoperators) và các máy công cụ điều khiển số (Kc - Numerically Controlled machine tool).

Các cơ cầu điều khiển từ xa (hay các thiết bị kiểu chủ-tớ) đã phát triển mạnh trong chiến tranh thế giới lần thứ hai nhằm nghiên cứu các vật liệu phóng xạ. Người thao tác được tách biệt khỏi khu vực phóng xe bởi một bức tường có một hoặc vài cửa quan sát để có thể nhìn thầy được công việc bên trong. Các cơ cầu điều khiển từ xa thay thế cho cánh tay của người thao táo; nó gồm có một bộ kẹp ở bên trong (tớ) và hai tay cẦm ở bên ngoài (chủ). Cá hai, tay cẩm và bộ kẹp, được nối với nhau bằng một cơ cấu sáu Giáo trình Robot Công nghiệp Trang 1 Trường ĐH Công ngiHệp TP Hồ Chỉ Minh Khoa Công nghệ Điện bạo tự do để tạo ra cáo vị trí và hướng tuỳ ý của tay oẦm và bộ kẹp.

Cơ cấu dùng để điều khiển bộ kẹp theo chuyển động của tay cằm. Vào khoảng năm 1949, các máy công cụ điều khiển số ra đời, nhằm đáp ứng yêu cầu gia công các chỉ tiết trong ngành chế tạo máy bay. Những robot đầu tiên thực chất là sự nếi kết giữa các khâu cơ khí của cơ cấu điều khiển từ xa với khả năng lập trình của raáy công cụ điều khiển số. Dưới đây chúng ta sẽ điểm qua một số thời điểm lịch sử phát triển của người máy công nghiệp.

Một trong những robot công nghiệp đầu tiên được chế tạo là robot Versatran của công ty AMF, Mỹ. Cũng vào khoảng thời gian này ở Mỹ xuất hiện loại robot Unimate -1900 được dùng đầu tiên trọng kỹ nghệ Ôtô, Tiếp theo Mỹ, các nước khác bắt đần sản xuất robot công nghiệp : Anh -1967, Thuy Điển và Nhật -1968 theo bản quyền của Mỹ; CHLB Đức - 1971; Pháp - 1972; ở Y - 1973. “Tính năng làm việc của robot ngày cảng được nâng cao, nhất là khả nắng nhận biết và xử lý.