ROBOT Tw Cac ig Kien Thong Dung Si ae ri Bién dich: TRAN THE SAN Hiệu đính: TS. NGUYÊN NGỌC PHƯƠNG Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy Trường Đại Học Sự Phạm Kỹ Thuột TP. Hỗ Chí Minh HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ & LẮP RÁP ROBOT TU CAC LINH KIEN THONG DUNG NHÀ XUẤT BẢN ĐÀ NẴNG HUGNG DAN THIET KE - LAP RAP ROBOT - Trần Thế San - Nguyễn Ngọc Phương Chịu Trách Nhiệm Xuất Bản. Giám Đốc : VÕ VĂN ĐÁNG Tổng Biên Tập : NGUYÊN ĐỨC HÙNG Biên Tập — :TRẦM MY Trinh Bay :DUY TRAN Vẽ Bìa : DUY TRẤN Liên kết xuất bản ' C.
TY VĂN HÓA TRÍ DÂN - HS. NGUYÊN TRÃI 96/7 DUY TÂN - P. PHÚ NHUẬN - TP.HCM DT : 8383669 - 9901846 - Fax : 9971765 In 1000 cuốn khổ (14,5x20.5)cm tại Xưởng In Trung Tâm Hội Chợ Triển Lãm Việt Nam. GPXB số 42-1301/XB-QLXB do Cục Xuất Bản cấp ngày 10/09/2004.
In xong & nộp luu chiểu tháng 06 năm 2005, Loi not déu Phong trào nghiên cứu, phút triển, uà chế tạo robot thử nghiệm đã phát triển mạnh trong những năm gan đây, nhất là từ năm 2003, khi sinh uiên trong các trường đại học 0à cao đẳng trên cả nước tham gia cuộc thi Robocon được tổ chức hàng năm. Lý thuyết oê Robot tương đối khó uè phúc tạp, đòi hỏi kiến thúc chuyên sâu 0ê toán, uột lý, điện tử, điều khiển tự động, cơ khí chính xác, tin học,. Tuệ nhiên, oiệc chế tạo robot có thể đơn giản hơn nhiêu. Bạn có thể chế tạa robot từ ý tưởng sáng tạo mà chỉ cân sử dụng các linh biện, uật tư dễ kiếm oới chỉ phí thấp; chẳng hạn các linh biện từ thiết bị điện từ cũ (TV, dâu mdy, radio, ampli .), cao su, gỗ, cúc thanh nhôm, thép phế liệu, bánh xe cũ, tre, nứa,.
Cuốn sách “Hướng Dẫn Thiết Kế oà Lắp Ráp Robot” nhằm giúp bạn biến ý tưởng sóng tạo độc đáo của mình thành các robot xinh xến, thông mình, từ các loại uật liệu đơn giản, có thể tham gia các cuộc thị robot hoặc thậm chí có công dụng thực tiễn. Nội dung cuốn sách bao quát các uấn đề cơ bản trong lĩnh vue Robot, từ trí tuệ nhân tạo, hệ thống truyễn động oà chuyển động, hệ thống cảm biến, hệ thống điều khiển, cho đến các uấn đề cụ thể bê nguồn điện, kết cấu, mạch điện, linh hiện điện Hử, oận hành robot. Cuốn sách tập trung giới thiệu phương pháp thiết bế, chế tạo các robot cụ thể, bao gồm robot di động điều khiển bằng giọng nói, robot dựa trên hành vi ung xử, robot phông sinh hoc, robot ởi bộ, robot hoạt động dưới nước, hoạt động trên không, lay máy, oà robot mô phông bàn tay người. Các robot này đêu được trình bày chỉ tiết từ thiết kế, mạch điều khiển, chương trình máy tính, các tính kiện cần dùng, cho đến phương pháp chế tạo cụ thể.
Với các hướng dẫn đó, bạn hoàn toàn có thể tự chế tạo robot cho riêng mình, trước bết là thử chế tạo theo mẫu trong sách, nà khí đã có kinh nghiệm, bạn có thể tự thiết bế uà chế tạo robot theo ý tưởng của. Chỉ cân một chút khéo tay, tính kiên nhẫn, oà lòng đam mê, chắc chắn bạn sẽ thành công. Cuốn sách này không chi danh cho sinh vién, học sinh trung học, mà còn là tài liệu cần thiết cho mọi người ham mê súng tọo. Chasng ¢ Giới thiệu Một số nhà lịch sử cho rằng nguôn gốc của robotics có lẽ từ thời Hy Lạp cổ đại.
Khoảng năm 270 trước công nguyên, kỹ sư Hy Lạp là Ctesibus đã chế tạo các cơ cấu và đồng hồ nước có hình nhân chuyển động. Một số nhà lịch sử khác coi việc chế tạo các búp bê cơ học là sự khởi đầu của robotics. Vào những năm 1770, ong Pierre Jacquet-Droz, nhà sáng chế đông hỗ đeo tay người Thụy S1, đã chế tạo các búp bê cơ học có thể thực hiện những chức năng chuyên biệt, chẳng hạn viết, vẽ tranh, chơi đàn organ, Các búp bê này được chế tạo với mục đích giải trí cho triểu đình, chúng có cơ cấu gồm các bộ bánh răng, lò xo, trục chuyển động,. Năm 1898, Nikola Tesla ché tao xuéng máy điểu khiển bằng vô tuyến có thể chạy ngẩm dưới nước.
Do thiếu kinh phí, Tesla đã không thể tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện xuồng máy tự động. Thuật ngữ “robot” xuất biện lần đầu tiên năm 1921 trong vở kịch của nhà văn Tiệp Khác Karel Capek. Robot theo tiếng Tiệp có nghĩa là “công nhân”, Hiện nay thuật ngữ này được sử dụng rộng rãi để chỉ các máy móc, thiết bị mô phỏng các hoạt động của con người. Về mặt lịch sử, robot được coi là thiết bị mô phỏng hình dạng con người, có các khả năng và thuộc tính của con người, loại thiết bị này được gọi là anthrobot - robot dạng người.
Ké tiv nam 1921, robot trở thành nhân vật tưởng tượng xuất hiện trong nhiều bộ phim và tiểu thuyết viễn tưởng, Các loại robot ngày càng da dang va phong phú, robot có một phần người và một phân máy được gọi là androids. Robot thực sự xuất hiện trong Hội Chợ Quốc Tế 1939. Công ty Westinghouse Electrìc giới thiệu robot eó tên là Elektro the Moto Man. Robot này có các động cơ và bộ truyền động, có thể chuyển động chân tay, nhưng chưa thể thực hiện các thao tác hữu ích.
Vai trò của robot Robot ngây nay là thành phần khóng thể thiếu trong hầu hết các ngành công nghiệp chế tạo. Lý do thứ nhất là kinh tế, chỉ phí vận hành robot thấp hơn nhiều so với tiên lương công nhân để thực hiện cùng một công việc. Hơn nữa, khi được lập trình, robot có thể lặp lại nhiều lần cùng một thao tác với tốc độ và độ chính xác cao hơn nhiều so với con người. Tuy nhiên, con người có tính đa năng cao hơn, đễ đàng chuyển từ việc này sang việc khác.
Robot được chế tạo và lập trình theo công việc chuyên biệt. Chẳng hạn, robot hàn không thể chuyển tải các chỉ tiết. Các robot công nghiệp hiện đại ngày nay sẽ nhanh chóng trở nên lạc hậu. Robot hiện tại chỉ ở giai đoạn sơ khai trong tiến trình phát triển, chúng sẽ trở nên đa năng hơn, mô phỏng khả năng con người linh hoạt hơn, và có thể để dang chuyển đổi giữa các thao tác.
Máy tính cá nhân hiện nay đã làm thay đổi xã hội và phong cách làm việc, nhưng robot cá nhân vẫn chưa thật sự xuất hiện. Robot đòi hỏi sự kết hợp nhiều yếu tố một cách hiệu quả, gồm trí tuệ nhân tạo, khá năng vận động, tính linh hoạt, khả năng tìm kiếm, và tính mục đích. Tính mục đích Vào thời kỳ đầu, robot cá nhân sẽ chỉ tập trung vào một mục đích hoặc chức năng chuyên biệt. Ví dụ, hiện có các robot nhỏ có thể tự động cắt cô và bảo trì bãi cổ.
Các robot này được cấp điện bằng pin mặt trời và không cần sự can thiệp của con người. Các dây điện được đặt ngắm theo chu vi bãi cổ, robot chỉ hoạt động trong phạm vi bãi cả. "Tính sáng tạo không chỉ thuộc về những người có học vấn cao, các giáo sư tiến sĩ, các viện nghiên cứu hoặc trường đại học. Bằng cách giải trí và thực nghiệm với robot bạn có thể học được nhiều điều, từ trí tuệ nhân tạo, mạng thần kinh (neuron), tính hữu ích, cho đến hệ thống cảm biến, tìm kiếm và định vị,.
Điều đầu tiên khi bắt đầu thiết kế robot là xác định mục đích của robot, loại tác vụ robot sẽ thực hiện. Bạn cần biết thông tin cần thiết về các mạch điện, bộ cảm biến, hệ thống truyền động, mạng thần kinh, bộ vi điểu khiển, vi xử lý v. Trước khi bắt đầu, bạn có thể xem thông tin về một số loại robot hiện đại và các công nghệ mới. Robot thám hiểm Cơ quan NASA thường xuyên gởi các thiết bị thăm đò tự động để nghiên cứu các hành tỉnh và hệ mặt trời.
Các thiết bị này bay qua hệ mặt trời, truyền thông tin, hình ánh của các hành tính và vệ tính về trái đất. Tàu thăm dò Viking được gởi lên sao Hỏa để tìm kiếm đấu hiệu của sự sống và gởi hình ảnh về trái đất. Một trong những thành công gần đây của robot thám hiểm không gian là thiét bi Mars Pathfinder - thiét bi tim đường. Mars Pathfinder Tau Mars Pathfinder gém thiét bi dé bộ và xe tự hành, được phóng từ trái đất tháng 12 năm 1996, dén sao Hoa ngay 4/7/1997.
Tau Mars Pathfinder khéng bay theo quỹ đạo quanh sao Hỏa, trực tiếp đi vào khí quyển sao Hỏa với tốc độ 7.6 km/s, ha canh trên bề mặt sao Hỏa tại khu vực Ares Vallis. Đây là miệng núi lửa cố, có thể có nhiều loại đá trong tầm với của xe tự hành. Các loại đá tập trung ở đây, bị trôi xuống từ sườn núi, từ thời kỳ sao Hỏa có nước. Tàu đổ bộ mở các cánh pin mặt trời (Hình 1.1), xe tự hành tách khỏi tàu.
Xe này có tên là Sojourner.2 Xe tự hành Sojourner.2), đây là thế hệ thiết bị thăm dò tự động mới có kích thước nhỏ, tính tự động cao, tiêu tốn rất ít năng lượng. Thiết bị đổ bộ và xe tự hành đều có hệ thống tạo hình ảnh stereo. Xe tự hành có phổ kế tia - X alpha proton, được dùng để xác định thành phần đá. Thiết bị đổ bộ thực hiện các quan sát khí quyển và khí tượng, có trạm vô tuyến để gởi thông tin về trái đất và nhận tín hiệu điều khiển từ trái đất.
Xe tự hành Sojourner được điều khiển từ mặt đất. Do sự trễ thời gian giữa các tác động điều khiển trên mặt đất và đáp ứng của xe khoảng 6-41 phút tùy theo vị trí tương đối của trái đất và sao Hỏa, trên xe có hệ thống phần mềm được lập trình, cho phép điều khiển xe theo chế độ tự động. Robot công nghiệp Robot là thành phần không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp chế tạo. Ví dụ, các robot hàn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp ôtô.
Robot sơn chuyên dùng để sơn phun tự động nhiều loại chỉ tiết. Công nghiệp bán dẫn sử dụng robot để hàn các vi mạch, lắp các mạch tích hợp (IC) lên các ban mach in. 10 Các robot này thực hiện các chuyển động chính xác và lặp lại liên tục. Kiểu công việc này thường gây mệt mỏi và nhàm chan ¡ công nhân, dẫn đến các sai sót và giảm năng suất lao động.
Robot là lý tưởng cho các công việc đó, chúng nhanh hon, chi phi thấp hơn, độ chính xác cao hơn, và không bị mệt môi, do đó bảo đảm chất lượng sản phẩm và năng suất lao động, tăng tính cạnh tranh. Thiết kế Một số robot có thể thực hiện nhiều loại thao tác tương đối phức tạp.