I. Tổng quan về hướng nghiên cứu
Nghiên cứu về mô hình robot đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hiện đại. Con người từ lâu đã mong muốn chế tạo những cỗ máy có khả năng thay thế sức lao động của con người trong các công việc nặng nhọc và nguy hiểm. Robot 5 bậc tự do là một trong những loại robot có khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau, từ sản xuất đến y tế. Việc phát triển công nghệ robot không chỉ giúp tăng năng suất lao động mà còn giảm thiểu rủi ro cho con người trong môi trường làm việc khắc nghiệt. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc áp dụng trí tuệ nhân tạo vào robot có thể mang lại những bước tiến vượt bậc trong khả năng tự động hóa và tương tác với môi trường. Những ứng dụng ban đầu của robot bao gồm gắp đặt vật liệu, hàn điểm và phun sơn, cho thấy sự đa dạng trong ứng dụng robot trong công nghiệp.
II. Nghiên cứu Robot ở Việt Nam hiện nay và tính cấp thiết của đề tài
Ngành nghiên cứu robot tại Việt Nam đã có những bước tiến đáng kể, mặc dù vẫn còn nhiều thách thức. Các sản phẩm robot như eRobot đã được phát triển với độ chính xác và khả năng hoạt động cao. Tuy nhiên, so với thế giới, ngành tự động hóa Việt Nam vẫn cần cải thiện về độ chính xác, tốc độ và khả năng giao tiếp của robot. Tính cấp thiết của đề tài này nằm ở việc thiết kế mô hình điều khiển robot 5 bậc tự do nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về tự động hóa trong sản xuất. Việc phát triển một bộ điều khiển với chi phí hợp lý sẽ giúp các doanh nghiệp dễ dàng tiếp cận công nghệ hiện đại, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.
III. Phương trình động học robot
Để điều khiển robot 5 bậc tự do, việc xây dựng phương trình động học là rất quan trọng. Phương trình động học thuận giúp xác định vị trí và hướng của tay kẹp robot dựa trên các thông số định vị đã biết. Ngược lại, phương trình động học nghịch cho phép xác định các góc khớp cần thiết để đạt được vị trí mong muốn. Sử dụng phương pháp Denavit-Hartenberg, các tham số của robot được gán vào từng khâu, từ đó xây dựng ma trận chuyển đổi tọa độ. Việc áp dụng các phương trình này không chỉ giúp mô phỏng chuyển động của robot mà còn hỗ trợ trong việc tối ưu hóa quỹ đạo di chuyển, đảm bảo robot hoạt động hiệu quả và chính xác.
IV. Thiết kế bộ điều khiển cho robot
Bộ điều khiển cho robot 5 bậc tự do được thiết kế dựa trên vi điều khiển, cho phép điều khiển chính xác các động cơ của robot. Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống điều khiển bao gồm các thành phần như phần mềm giao tiếp, bộ điều khiển động cơ và hệ thống giám sát. Việc sử dụng bộ điều khiển PID giúp tối ưu hóa quá trình điều khiển, đảm bảo robot đạt được vị trí mong muốn một cách nhanh chóng và chính xác. Các thông số như thời gian cài đặt và độ vượt lố được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo hiệu suất hoạt động của robot. Thiết kế này không chỉ mang lại hiệu quả cao trong sản xuất mà còn mở ra cơ hội cho việc phát triển các ứng dụng robot trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
