Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đề tài "Thiết kế, chế tạo robot điều khiển bằng tay" được thực hiện bởi sinh viên ngành Cơ điện tử, thuộc Khoa Cơ khí, nhằm phục vụ yêu cầu kỹ thuật và chiến thuật của cuộc thi sáng tạo Robot (Robocon 2011) với chủ đề "Loy Krathong, Tình bạn thắp sáng niềm vui". Trong bối cảnh phát triển của kỹ thuật robot hiện đại, các thiết bị không còn đặt nặng việc mô phỏng hoàn toàn hình dáng con người mà tập trung tối ưu hóa cấu trúc cơ khí và mạch điều khiển để thực thi các tác vụ cơ học cụ thể một cách chính xác.

Mục tiêu tổng quát của đồ án là thiết kế hoàn chỉnh hệ thống cơ khí, mạch điện tử công suất và chương trình điều khiển cho một robot bán tự động (điều khiển bằng tay qua Gamepad) có khả năng phối hợp cùng các robot tự động trong liên minh thi đấu.

Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể của robot điều khiển bằng tay được tác giả xác định theo 3 công đoạn chính:

  1. Di chuyển tiếp cận, gắp và vận chuyển 03 chậu nhang (Joss Stick Pots) gồm 02 chậu của đội nhà và 01 chậu của đội bạn để đặt vào khu vực Chung (Common Zone).
  2. Vận chuyển đế nến (Candle base - cấu kiện dưới cùng của Krathong) và định vị chính xác tại điểm trang trí trên Sala.
  3. Thu thập các nén nhang (Joss Sticks) mang màu sắc của đội mình từ khu vực Chung và cắm chính xác 03 nén nhang vào 03 lỗ trên thuyền Krathong đã được lắp ráp tại Sala.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Robot cơ điện tử điều khiển bằng tay vận hành kết hợp cơ cấu dẫn động bánh xe, cơ cấu nâng hạ bằng xích, tay gắp trượt cơ khí và hệ thống kẹp khí nén.
  • Phạm vi không gian: Kích thước robot khi xuất phát không vượt quá $1,\text{m} \times 1,\text{m}$, chiều cao nâng hạ tối đa không vượt quá $1{,}4,\text{m}$ (tương thích với cột lưu trữ quà cao $90,\text{cm}$ và sàn Sala). Tổng trọng lượng của các robot trong một đội không vượt quá $50,\text{kg}$.
  • Phạm vi thời gian thi đấu: Mỗi trận đấu diễn ra trong thời gian giới hạn tối đa là 3 phút giữa hai đội Xanh và Đỏ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án áp dụng kết hợp các cơ sở lý thuyết chuyên ngành Cơ điện tử:

  • Khung lý thuyết động học tay máy: Sử dụng phương pháp ma trận chuyển đổi tọa độ thuần nhất Denavit-Hartenberg (D-H) để mô hình hóa cánh tay robot 2 bậc tự do, giải bài toán động học thuận và bài toán động học ngược nhằm xác định tọa độ không gian làm việc của khâu thao tác cuối.
  • Lý thuyết truyền động và động cơ điện một chiều: Nguyên lý hoạt động của động cơ DC, quan hệ giữa sức phản điện động ($\text{CEMF}$), điện trở phần ứng và dòng điện qua động cơ theo công thức $I = (V_{\text{Nguon}} - V_{\text{PhanDienDong}}) / R_{\text{PhanUng}}$; lý thuyết đóng cắt khóa bán dẫn điều chế độ rộng xung ($\text{PWM}$) và nguyên lý mạch cầu $\text{H}$ lai kết hợp giữa rơle đảo chiều và van bán dẫn công suất.
  • Lý thuyết truyền động khí nén: Tính toán lực đẩy của piston tác dụng kép dựa trên phương trình cân bằng lực thủy khí $F = F_1 - F_2$.

Phương pháp nghiên cứu thực hiện:

  • Phương pháp tính toán và thiết kế kỹ thuật: Tính chọn công suất động cơ, kết cấu truyền động đai, bộ truyền xích, van đảo chiều khí nén $5/2$ và cơ cấu tang trống dẫn hướng.
  • Phương pháp mô hình hóa và phân tích mạch điện tử: Thiết kế phân tầng các khối chức năng (khối nguồn, khối vi xử lý, khối cách ly quang, khối điều khiển công suất FET/Relay).
  • Phương pháp kiểm nghiệm thực nghiệm: Thử nghiệm thực tế khả năng bám đường của bánh xe silicon, độ linh hoạt của bánh đa hướng Omni, độ cứng vững của khung chữ I và khả năng chống nhiễu tín hiệu.

Nguồn dữ liệu sử dụng:

  • Luật thi đấu chính thức và thông số kích thước sân bãi, vật thể của cuộc thi Robocon 2011.
  • Tài liệu thông số kỹ thuật (Datasheet) của nhà sản xuất đối với vi điều khiển P89V51RD2 (Philips), MOSFET công suất IRF540N, transistor điều khiển D468, B562, IC đệm ULN2803 và bộ cách ly quang PC817.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

1. Kiến trúc cơ khí và truyền động

Kết cấu khung gầm và hệ thống dẫn động của robot được tối ưu hóa cho điều kiện mang tải nặng và đổi hướng nhanh:

  • Khung đế robot: Thiết kế theo dạng khung chữ I sử dụng vật liệu nhôm hộp chữ nhật kích thước $50 \times 25,\text{mm}$ kết hợp nhôm ống đường kính $\phi 18,\text{mm}$, các tấm phíp nhựa và thanh giằng nhôm chữ V. Kích thước tổng thể: chiều dài $50,\text{cm}$, chiều rộng đế sau $56,\text{cm}$, chiều rộng đế trước $35,\text{cm}$.
  • Cấu hình bánh xe: Bánh sau sử dụng bánh hợp kim nhôm đúc có lốp silicon bám đường tích hợp 2 rãnh đai tròn đường kính $5,\text{mm}$ và 2 ổ bi đỡ; truyền động từ động cơ servo $60,\text{W}$ ($3000,\text{vòng/phút}$) qua bộ truyền đai cao su có puli giảm tốc trung gian. Bánh trước sử dụng cụm bánh đa hướng (Omni wheel) bắt trực tiếp vào đế nhằm cho phép di chuyển tịnh tiến và quay ngoặt linh hoạt.
  • Trụ đứng và cơ cấu nâng hạ: Sử dụng 01 thanh trụ đứng bằng nhôm hộp kích thước $64 \times 32,\text{mm}$. Cơ cấu nâng hạ dẫn động bằng động cơ trục vít (nhằm khóa chiều quay tự do khi chịu tải), truyền động bằng xích với 4 cụm con lăn (puli trượt) chạy dọc thân nhôm.
  • Tay xúc và kẹp cấu kiện: Gồm 01 cánh tay tĩnh dài $45,\text{cm}$ và 01 cánh tay động điều khiển trượt tịnh tiến thông qua xích kéo bởi động cơ Tsukasa $24,\text{V}$. Khoảng cách giữa 2 cánh tay là $50,\text{cm}$, đầu gắp hình tròn đường kính $28,\text{cm}$.
  • Cụm đĩa gắp nhang và kẹp Candle base: Sử dụng hệ thống khí nén với van điện từ $5/2$ và xi lanh tác dụng kép (hành trình $5,\text{cm}$, đường kính piston $10,\text{mm}$, lực tác dụng tính toán đạt $628,\text{N}$). Đĩa xoay cấu tạo từ 3 tầng phíp nhựa mỏng chịu nhiệt có 3 lỗ bố trí lệch nhau góc $120^\circ$, xoay bằng động cơ hộp số hành tinh mini.

2. Thiết kế mạch điện tử và điều khiển nhúng

Hệ thống điều khiển được phân chia thành các module chức năng kết nối với khối xử lý trung tâm:

  • Khối vi xử lý trung tâm: Sử dụng vi điều khiển 8-bit Philips P89V51RD2 (tương thích họ 80C51, thạch anh hỗ trợ lên đến $40,\text{MHz}$, $8,\text{KB}$ Flash nội, $768,\text{Bytes}$ RAM mở rộng, 3 bộ Timer 16-bit và khối mảng đếm khả trình PCA gồm 5 kênh hỗ trợ băm xung PWM/Capture/Compare trên dải chân từ P1.3 đến P1.7).
  • Khối công suất động lực: Thay vì sử dụng toàn bộ cầu H tích hợp thông thường, hệ thống sử dụng mạch lai gồm 01 Rơle tiếp điểm để đảo chiều quay và 01 MOSFET công suất kênh N loại IRF540N ($V_{DS} = 100,\text{V}, I_D = 33,\text{A}, P_D = 120,\text{W}$) để điều khiển tốc độ qua PWM.
  • Mạch kích van và cách ly tín hiệu: Tín hiệu từ vi điều khiển được cách ly quang qua IC Opto PC817 (dòng $5,\text{mA}$), sau đó qua IC đệm ULN2803 để lái cặp transistor bổ túc đẩy-kéo NPN D468 ($V_{CEO} = 20,\text{V}, I_C = 1,\text{A}$) và PNP B562 ($V_{CEO} = -20,\text{V}, I_C = -1,\text{A}$) cấp điện áp $12,\text{V}$ điều khiển cực Gate của IRF540N thông qua mạch lọc RC.
  • Phân tầng nguồn cấp: Tách riêng nguồn công suất $24,\text{VDC}$ cho hệ thống 6 động cơ chấp hành, nguồn $12,\text{VDC}$ cho mạch cách ly quang/mạch kích lái van bán dẫn và nguồn $5,\text{VDC}$ ổn định cho vi điều khiển P89V51RD2.

3. Phương án xử lý nhiễu hệ thống

  • Xử lý nhiễu điện: Sử dụng bộ cách ly quang PC817 ngăn dòng phản hồi từ động cơ công suất lớn; bố trí bộ lọc RC tại cực điều khiển MOSFET; mắc diode xả dòng ngược và tụ triệt tia lửa điện trên các tiếp điểm của Rơle đảo chiều.
  • Xử lý nhiễu cơ khí: Gia cố chân trụ nhôm hộp bằng phíp nhựa và thanh V nhôm; căng chỉnh lực căng dây đai và định kỳ kiểm tra liên kết mối hàn cao su của bộ truyền đai.
  • Xử lý nhiễu bằng phần mềm: Thiết lập giải thuật quét phím bấm chống rung và thuật toán trễ trong chương trình điều khiển PWM nhằm tránh đột biến dòng điện khi khởi động hoặc chuyển hướng động cơ.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu - Chủ đề và luật chơi

Nội dung chương tập trung giới thiệu bối cảnh lễ hội Loy Krathong, phân tích cấu trúc sân thi đấu và các quy định của cuộc thi Robocon 2011. Tác giả chỉ rõ nhiệm vụ của từng loại robot trong liên minh thi đấu (robot tự động đảm nhiệm trang trí cánh hoa, thân Krathong và thả ngọn lửa; robot bằng tay đảm nhiệm gắp chậu nhang, vận chuyển đế nến Candle base và cắm 3 nén nhang). Chương này cũng thiết lập bảng thông số kỹ thuật và yêu cầu tải trọng đối với hệ thống động cơ chấp hành trên robot điều khiển bằng tay.

Phần 2: Thiết kế cơ khí

Chương 2 trình bày chi tiết toàn bộ các giải pháp tính toán, lựa chọn vật liệu và lắp ráp kết cấu cơ khí:

  • Thiết lập bảng thông số D-H và giải hệ phương trình động học thuận/nghịch cho tay máy 2 khâu:

$$\text{Bảng thông số D-H: } \begin{cases} \text{Khâu 1: } \theta_1 = -90^\circ, & d_1 = l_1^, & a_1 = 0, & \alpha_1 = 0 \ \text{Khâu 2: } \theta_2 = 0^\circ, & d_2 = l_2^, & a_2 = 0, & \alpha_2 = 0 \end{cases}$$

Kết quả ma trận biến đổi tổng quát $T_2 = A_1 \cdot A_2$ xác định vector vị trí điểm ngọn tay máy: $p_x = 0, p_y = l_2, p_z = l_1$. Hệ phương trình động học ngược chỉ ra mối liên hệ $p_z - l_1 = l_2 \Rightarrow p_z = l_1 + l_2$.

  • Tính chọn kết cấu khung xe chữ I bằng nhôm $50 \times 25,\text{mm}$, phân tích ưu nhược điểm của việc phối hợp giữa bánh sau nhôm đúc lốp silicon và bánh trước Omni đa hướng.
  • Thiết kế hệ thống nâng hạ dùng cơ cấu xích kéo với động cơ trục vít và tang trống nhựa.
  • Thiết kế chi tiết cơ cấu tay kẹp trượt và đĩa gắp 3 nén nhang bằng khí nén kết hợp động cơ bánh răng hành tinh xoay góc $120^\circ$.

Phần 3: Thiết kế mạch điện

Chương này đi sâu vào tính toán lý thuyết và sơ đồ nguyên lý của các khối điện tử:

  • Khối động lực: Phân tích cơ sở lý thuyết động cơ DC và phương pháp PWM; tính toán dòng khởi động $I_{\text{kđ}} = 2 \cdot I_{\text{lv}} = 6,\text{A}$, áp dụng hệ số an toàn $k = 1{,}5$ để chọn MOSFET IRF540N ($33,\text{A}$); tính toán công suất tiêu tán trên các transistor đệm D468 và B562.
  • Khối vi điều khiển: Khảo sát chi tiết cấu tạo kiến trúc phần cứng, sơ đồ chân và chức năng các cổng Port 0 đến Port 3 của vi điều khiển P89V51RD2. Trình bày phương thức cấu hình khối PCA (Programmable Counter Array) thông qua các thanh ghi CMOD, CCON, CCAPMn, CCAPnL, CH, CL để phát xung PWM điều khiển tốc độ.
  • Thiết kế sơ đồ nguyên lý toàn mạch bao gồm khối nhận tín hiệu tay cầm Gamepad, mạch nạp và mạch công suất điều khiển 6 động cơ cùng van điện khí nén.

Phần 4: Chương trình điều khiển và phương án xử lý nhiễu

Chương 4 thiết lập các lưu đồ giải thuật điều khiển chuyển động (đi thẳng, đi lùi, rẽ trái, rẽ phải, nâng trụ, hạ trụ) và chương trình nhúng cho P89V51RD2. Đồng thời, chương này phân tích nguyên nhân gây nhiễu cơ học và xung nhiễu điện từ trong quá trình vận hành tải nặng, từ đó đề xuất hệ thống giải pháp triệt tiêu nhiễu phần cứng và phần mềm.

Phần 5: Kết luận

Tổng kết lại quá trình tính toán, thiết kế và chế tạo thực tế của robot điều khiển bằng tay; đánh giá mức độ tương thích giữa mô hình thực nghiệm và các yêu cầu kỹ thuật đặt ra bởi chủ đề thi đấu.

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả kỹ thuật đạt được

Đồ án đã tính toán, thiết kế và lắp ráp hoàn thiện mẫu robot cơ điện tử với các thông số kỹ thuật được lượng hóa cụ thể trong văn bản:

Hạng mục / Bộ phận Thông số kỹ thuật thiết kế Vật liệu / Linh kiện áp dụng
Kích thước khung đế Dài $50,\text{cm}$, Rộng sau $56,\text{cm}$, Rộng trước $35,\text{cm}$ Nhôm hộp $50 \times 25,\text{mm}$, nhôm ống $\phi 18,\text{mm}$
Trụ đứng nâng hạ Chiều cao làm việc tương thích cột $90,\text{cm} - 140,\text{cm}$ Nhôm hộp chữ nhật $64 \times 32,\text{mm}$
Cánh tay xúc quà Dài $45,\text{cm}$, khoảng cách 2 tay $50,\text{cm}$, đĩa xúc $\phi 28,\text{cm}$ Nhôm hộp $50 \times 25,\text{mm}$, xích kéo Tsukasa $24,\text{V}$
Cơ cấu kẹp khí nén Hành trình $5,\text{cm}$, $\phi_{\text{piston}} = 10,\text{mm}$, Lực $F = 628,\text{N}$ Xi lanh kép, van khí nén $5/2$, đĩa phíp $120^\circ$
Động cơ di chuyển (2 cái) Công suất $60,\text{W}$, tốc độ $3000,\text{vòng/phút}$, điện áp $24,\text{V}$ Động cơ Servo DC, truyền động đai cao su
Động cơ nâng hạ (1 cái) Công suất $50,\text{W}$, tốc độ $300,\text{vòng/phút}$, điện áp $24,\text{V}$ Động cơ trục vít khóa chiều quay, xích kéo
Động cơ đẩy tay (2 cái) Công suất $20,\text{W}$, tốc độ $350,\text{vòng/phút}$, điện áp $24,\text{V}$ Động cơ DC Tsukasa kéo xích
Động cơ xoay đĩa (1 cái) Công suất $15,\text{W}$, tốc độ $50,\text{vòng/phút}$, điện áp $24,\text{V}$ Động cơ bánh răng hành tinh
Vi điều khiển & Công suất Tần số tối đa $40,\text{MHz}$, $8,\text{KB}$ Flash, 5 kênh PCA PWM P89V51RD2, MOSFET IRF540N, Relay, Opto PC817

2. Giải pháp kỹ thuật đề xuất

  • Đề xuất giải pháp mạch lái lai: Sử dụng 01 Rơle kết hợp 01 MOSFET IRF540N thay thế mạch cầu H 4 van bán dẫn truyền thống, giúp giảm giá thành chế tạo, đơn giản hóa mạch in mà vẫn đảm bảo khả năng đảo chiều và điều chỉnh dải tốc độ mượt qua PWM.
  • Thiết kế đĩa gắp nhang tích hợp đa năng: Sử dụng 01 xi lanh khí nén kết hợp đĩa phíp xoay 3 vị trí lệch $120^\circ$ và lỗ tâm trung tâm để vừa gắp được đế nến Candle base, vừa cắm chính xác cùng lúc 3 nén nhang vào các lỗ của Krathong.
  • Kết cấu khung dẫn động phân bố tải: Kết hợp bánh sau đúc silicon truyền động đai có khả năng bám sàn tốt với bánh trước Omni đa hướng giảm bán kính quay vòng khi đổi hướng di chuyển.

3. Đóng góp của tác giả

  • Xây dựng mô hình toán học động học thuận và nghịch chuẩn xác theo phương pháp D-H cho kết cấu tay nâng robot thi đấu.
  • Hoàn thiện tài liệu thiết kế cơ điện tử khép kín từ bản vẽ kích thước chi tiết, sơ đồ phân chân vi điều khiển P89V51RD2 đến lưu đồ thuật toán điều khiển và phương án xử lý nhiễu điện từ thực tế trên sân thi đấu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế kỹ thuật được ghi nhận từ văn bản:

  • Truyền động đai cao su ở bánh sau có hiện tượng dễ bị bong mối hàn nhiệt khi vận hành liên tục ở tốc độ cao hoặc đổi tải đột ngột, đòi hỏi phải kiểm tra và hàn nối thủ công trước mỗi lượt thi đấu.
  • Bánh xe Omni ở bánh trước gây hiện tượng rung động cho phần khung thân robot trong quá trình lăn do đặc tính tiếp xúc điểm gián đoạn của các con lăn phụ.
  • Hệ thống truyền động khí nén phụ thuộc vào khả năng trích chứa của bình khí; vận tốc piston có sự biến đổi khi tải trọng thay đổi do tính đàn hồi lớn của không khí, gây khó khăn cho việc duy trì vận tốc chuyển động tịnh tiến đều tuyệt đối.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Tối ưu hóa độ bền của bộ truyền động bánh sau bằng các loại dây đai đúc liền chuyên dụng hoặc nâng cấp cơ cấu bánh răng.
  • Cải tiến thuật toán phần mềm để tự động hóa hoàn toàn các chu trình nâng hạ và gắp nhang, giảm thiểu sự phụ thuộc vào thao tác thủ công của người điều khiển qua Gamepad.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo ứng dụng thực tế cho:

  • Sinh viên các ngành Cơ điện tử, Kỹ thuật Cơ khí, Tự động hóa và Điện tử: Cung cấp phương pháp thiết kế hệ thống robot thực tế, từ tính toán động học D-H, thiết kế khung vỏ nhôm định hình đến lập trình nhúng trên vi điều khiển 8051 nâng cao.
  • Các đội tuyển tham gia các cuộc thi sáng tạo Robot (Robocon): Cung cấp giải pháp chế tạo mạch công suất FET-Relay tiết kiệm chi phí, kết cấu đĩa kẹp khí nén góc $120^\circ$ và các giải pháp chống nhiễu phần cứng trên sân thi đấu.
  • Các nội dung có giá trị tham khảo cao nhất gồm: Sơ đồ nguyên lý khối mạch động lực MOSFET-Relay có cách ly quang; giải thuật cấu hình module PCA phát xung PWM trên vi điều khiển P89V51RD2; và bản vẽ kích thước cơ cấu tay trượt kết hợp nâng hạ bằng xích.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao tác giả chọn vi điều khiển P89V51RD2 thay vì các dòng 8051 truyền thống?
Vi điều khiển P89V51RD2 của hãng Philips sở hữu các ưu điểm vượt trội: dung lượng bộ nhớ Flash lớn ($8,\text{KB}$ so với $4,\text{KB}$ của 80C51 cổ điển), có thêm vùng RAM mở rộng $768,\text{Bytes}$, tích hợp 3 bộ Timer/Counter và đặc biệt sở hữu khối mảng đếm khả trình PCA với 5 kênh điều xung PWM phần cứng độc lập (tại các chân từ P1.3 đến P1.7), giúp đơn giản hóa việc băm xung điều khiển tốc độ nhiều động cơ cùng lúc mà không tốn tài nguyên xử lý ngắt của CPU.

2. Mạch công suất điều khiển động cơ trong đồ án hoạt động theo nguyên lý nào?
Mạch không sử dụng toàn bộ 4 van MOSFET như cầu H thông thường mà sử dụng kết hợp 01 Rơle và 01 MOSFET IRF540N: Rơle đóng vai trò đảo cực tính nguồn điện để chuyển đổi chiều quay thuận/nghịch; MOSFET IRF540N được kích đóng cắt qua tầng đệm transistor D468/B562 nhận xung PWM từ vi điều khiển để điều chỉnh điện áp trung bình đặt lên động cơ, từ đó kiểm soát tốc độ di chuyển. Mạch được cách ly an toàn qua Opto PC817.

3. Cơ cấu kẹp và cắm nén nhang trên Sala hoạt động bằng nguyên lý gì?
Cơ cấu sử dụng năng lượng khí nén qua van điện từ $5/2$ điều khiển 01 xi lanh tác dụng kép (hành trình $5,\text{cm}$, đường kính piston $10,\text{mm}$, lực ép $628,\text{N}$) tác động lên cụm đĩa gồm 3 đĩa phíp mỏng chịu nhiệt có 3 lỗ bố trí cách đều nhau $120^\circ$. Đĩa này được xoay bởi động cơ bánh răng hành tinh mô-men xoắn lớn để định vị chính xác vị trí thả 3 nén nhang vào thân Krathong.

4. Kết cấu khung gầm và hệ thống bánh xe của robot được cấu tạo như thế nào?
Khung đế dạng chữ I làm bằng nhôm hộp $50 \times 25,\text{mm}$ và nhôm ống $\phi 18,\text{mm}$ bắt nối bằng tấm phíp và ke nhôm chữ V. Hệ thống di chuyển gồm 2 bánh sau chủ động làm bằng hợp kim nhôm đúc lốp silicon dẫn động qua đai từ động cơ servo $60,\text{W}$ ($3000,\text{vòng/phút}$) và 2 bánh trước đa hướng Omni bắt trực tiếp vào khung để tăng tính cơ động khi chuyển hướng và hãm dừng.

5. Kết quả giải bài toán động học tay máy của robot xác định tọa độ chuyển vị như thế nào?
Thông qua bảng thông số D-H và ma trận chuyển đổi tọa độ thuần nhất ma trận $A_1$ và $A_2$, tác giả xác định được tọa độ khâu thao tác cuối $O_2$ dịch chuyển tịnh tiến theo trục $y$ một đoạn $l_2$ và theo trục $z$ một đoạn $l_1$ ($p_x = 0, p_y = l_2, p_z = l_1$). Khi giải bài toán động học ngược, phương trình thiết lập quan hệ $p_z = l_1 + l_2$, cho phép xác định độ dịch chuyển của các khớp khi biết tọa độ vị trí làm việc mong muốn.

Kết luận

Đồ án "Thiết kế, chế tạo robot điều khiển bằng tay" đã hoàn thành toàn diện việc tính toán cơ học, thiết kế mạch điện tử và chế tạo mô hình robot cơ điện tử thực tế đáp ứng các quy định của cuộc thi Robocon 2011. Các giải pháp kỹ thuật như kết cấu khung chữ I nhôm hộp, bộ truyền nâng hạ xích khóa trục vít, tay gắp khí nén tích hợp đĩa xoay $120^\circ$ và mạch lái lai Relay-MOSFET đã được chứng minh tính hiệu quả thông qua dữ liệu tính toán và kiểm nghiệm vận hành. Đây là công trình kỹ thuật thực nghiệm mang tính ứng dụng cao, cung cấp nguồn tư liệu tham khảo chi tiết cho việc nghiên cứu và chế tạo robot di động phục vụ thi đấu cũng như đào tạo chuyên ngành Cơ điện tử.