Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Tại Việt Nam, robot công nghiệp (Industrial Robot - IR) ngày càng đóng vai trò trọng yếu trong các dây chuyền sản xuất tự động hóa như hàn, sơn, gia công và vận chuyển vật liệu. Tuy nhiên, phần lớn các hệ thống robot công nghiệp đang vận hành trong nước đều được nhập khẩu nguyên chiếc từ nước ngoài với chi phí đầu tư ban đầu và chi phí bảo trì, thay thế linh kiện rất cao. Khi xảy ra sự cố nghiêm trọng, việc phụ thuộc vào chuyên gia và phụ tùng ngoại nhập dẫn đến tình trạng thiết bị bị ngưng trệ kéo dài hoặc phải loại bỏ sớm để tiết kiệm chi phí. Mặc dù kết cấu cơ khí của robot đã được nhiều đơn vị trong nước nghiên cứu bóc tách, việc xây dựng các bộ điều khiển khả trình linh hoạt, làm chủ phần mềm và tích hợp với các bộ điều khiển công nghiệp tiêu chuẩn như PLC vẫn còn nhiều hạn chế.

Đề tài "Thiết kế và điều khiển robot công nghiệp sử dụng PLC" do nhóm sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ điện tử (Trường Cơ khí – Đại học Bách khoa Hà Nội) thực hiện nhằm giải quyết bài toán trên. Đề tài tập trung vào 4 nhiệm vụ nghiên cứu chính:

  1. Nghiên cứu lý thuyết và tính toán động học: Lựa chọn mẫu robot 6 bậc tự do mã nguồn mở AR3 (Annin Robotics), tiến hành thiết lập bộ thông số Denavit - Hartenberg (DH), giải bài toán động học thuận, động học ngược, tính toán động lực học theo phương trình Lagrange loại II và phân tích lực tĩnh học để tính chọn động cơ.
  2. Thiết kế cơ khí và mô hình 3D: Tinh chỉnh kết cấu cơ khí của robot AR3 bằng phần mềm SolidWorks, lựa chọn vật liệu nhôm hợp kim 6061, thiết kế hệ thống truyền động bao gồm bộ truyền vít me bi và bộ truyền đai răng, sau đó gia công và lắp ráp mô hình thực tế.
  3. Thiết kế và chế tạo tủ điện điều khiển: Xây dựng cấu hình phần cứng điều khiển sử dụng 2 bộ PLC Mitsubishi FX3U (FX3U-64MT và FX3U-32MT) kết nối truyền thông qua module RS485 để mở rộng số kênh phát xung tốc độ cao điều khiển 6 trục động cơ bước thông qua các driver TB6600.
  4. Lập trình và xây dựng giao diện điều khiển: Lập trình phần mềm giao diện trên nền tảng C# (Visual Studio) để thực hiện tính toán động học và quy hoạch quỹ đạo; sử dụng phần mềm trung gian MX Component để truyền nhận dữ liệu giữa máy tính và PLC; lập trình khối phát xung trên phần mềm GX Works2 để điều khiển chuyển động theo điểm và bằng tay.
  • Đối tượng nghiên cứu: Cánh tay robot công nghiệp cấu trúc chuỗi động học hở 6 bậc tự do (6-DOF) dựa trên mẫu AR3; hệ thống điều khiển khả trình PLC FX3U và phần mềm điều khiển trên máy tính.
  • Phạm vi nghiên cứu:
    • Không gian và cơ sở vật chất: Thực hiện tại Phòng thí nghiệm 212, Nhà T, Trường Cơ khí – Đại học Bách khoa Hà Nội.
    • Thời gian thực hiện: Từ ngày 10/10/2022 đến ngày 15/03/2023.
    • Thông số kỹ thuật giới hạn: Tải trọng nâng danh định 500g; tầm với tối đa của cánh tay robot là 600mm; sử dụng hệ thống điều khiển vòng hở không phản hồi vị trí encoder.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và mô hình toán học

Khóa luận áp dụng hệ thống cơ sở lý thuyết động học và động lực học nhiều vật trong cơ điện tử:

  • Phương pháp Denavit - Hartenberg (D-H): Sử dụng ma trận thuần nhất $4 \times 4$ để mô tả quan hệ vị trí và hướng giữa các khâu liên tiếp. Bảng thông số D-H của robot AR3 được xác lập với các thông số kích thước hình học chính: $d_1 = 169.25\text{ mm}$, $a_1 = 70\text{ mm}$, $a_2 = 305\text{ mm}$, $d_4 = 263\text{ mm}$, $d_6 = 60\text{ mm}$.
  • Phương pháp giải bài toán động học:
    • Động học thuận: Sử dụng phương pháp giải tích nhân ma trận biến đổi thuần nhất $T_0^6 = T_0^1 \cdot T_1^2 \cdot T_2^3 \cdot T_3^4 \cdot T_4^5 \cdot T_5^6$ để xác định tọa độ và hướng của khâu tác động cuối ($x_E, y_E, z_E$).
    • Động học ngược: Tách hệ thống 6 biến khớp thành hai nhóm độc lập để giải. Ba khớp định vị gốc ($q_1, q_2, q_3$) được giải bằng phương pháp hình học kết hợp định lý hàm số Cosine; ba khớp định hướng cổ tay ($q_4, q_5, q_6$) được giải bằng phương pháp đại số ma trận quay $R_3^6 = (R_0^3)^T \cdot R_0^6$.
  • Phương pháp động lực học Lagrange loại II: Xây dựng phương trình vi phân chuyển động tổng quát dạng ma trận: $$M(q)\ddot{q} + C(q, \dot{q})\dot{q} + G(q) = \tau$$ Trong đó $M(q)$ là ma trận khối lượng, $C(q, \dot{q})$ là ma trận lực Coriolis và ly tâm, $G(q)$ là véc-tơ mô-men trọng trường, tính toán dựa trên khối tâm và ma trận mô-men quán tính $I_{xx}, I_{yy}, I_{zz}$ của từng khâu.
  • Phương pháp cân bằng khâu tĩnh học: Phân tích trạng thái cân bằng từ khâu cuối về khâu gốc để xác định lực tác dụng và mô-men tĩnh tác động lên từng trục khớp, làm cơ sở lựa chọn mô-men xoắn của động cơ bước.

Phương pháp nghiên cứu và công cụ kỹ thuật

  • Mô phỏng động học và không gian làm việc: Sử dụng phần mềm MATLAB để mô phỏng không gian hoạt động của điểm tác động cuối và kiểm tra tính liên tục của quỹ đạo góc khớp.
  • Mô hình hóa và thiết kế 3D: Sử dụng phần mềm Dassault Systèmes SolidWorks để thiết kế toàn bộ chi tiết cơ khí, bố cục khung nhôm, vị trí lắp cụm truyền động và kết cấu bố trí bên trong tủ điện điều khiển.
  • Phương pháp thực nghiệm tích hợp hệ thống: Lắp ráp phần cứng thực tế, đấu nối dây tín hiệu theo chuẩn công nghiệp, cấu hình dải dòng và vi bước trên Driver TB6600, thiết lập truyền thông RS485 giữa các PLC và truyền thông máy tính qua MX Component.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

1. Kiến trúc phần cứng cơ khí và hệ thống truyền động

Cánh tay robot được cấu thành từ hợp kim nhôm 6061 nhằm đảm bảo độ cứng vững và giảm trọng lượng toàn hệ thống. Khối lượng các khâu được phân bổ: Khâu 1 (3kg), Khâu 2 (2.5kg), Khâu 3 (1kg), Khâu 4 (2kg), Khâu 5 (0.5kg).

Hệ thống dẫn động sử dụng phối hợp các cơ cấu cơ khí:

  • Khớp 5: Sử dụng bộ truyền vít me – đai ốc bi với ưu điểm ma sát nhỏ, hiệu suất cao, độ cứng vững dọc trục lớn và chuyển động êm.
  • Khớp 1, 3, 4, 5: Sử dụng bộ truyền đai răng, cho phép truyền động êm, không gây ồn, chịu tải và bảo vệ chống quá tải bằng hiện tượng trượt an toàn.
Khớp Mã động cơ bước Tỉ số truyền HGT Mô-men xoắn cực đại (Nm) Dòng định mức / pha (A) Tuổi thọ (giờ)
1 17HS15-1684DHG10 1:10 25 1.68 20.000
2 23HS22-2804DHG100 1:100 40 2.80 6.000
3 17HS15-1684DHG50 1:50 39 1.68 20.000
4 11HS20-0674DPG14 1:13.7 5 0.67 6.000
5 17LS19-1684E-200G 1:1 5 1.68 20.000
6 14HS11-1004DPG19 1:19 5 1.00 6.000

2. Thiết kế tủ điện và phần cứng điều khiển

Do mỗi CPU PLC dòng FX3U chỉ hỗ trợ tối đa 3 kênh phát xung tốc độ cao độc lập (Y0, Y1, Y2), nhóm nghiên cứu đã xây dựng giải pháp kết hợp hai bộ PLC Mitsubishi FX3U:

  • 01 PLC FX3U-64MT: Đóng vai trò PLC chính, điều khiển phát xung cho 3 trục đầu (Trục 1, 2, 3) và nhận tín hiệu điều khiển từ máy tính.
  • 01 PLC FX3U-32MT: Đóng vai trò PLC phụ, điều khiển phát xung cho 3 trục còn lại (Trục 4, 5, 6).
  • Module truyền thông FX3U-485-BD: Liên kết dữ liệu và đồng bộ hóa trạng thái giữa hai PLC.
  • Mạch công suất Driver TB6600: 6 mạch điều khiển vi bước (MicroStep) nhận tín hiệu phát xung (PULSE/DIR) từ ngõ ra transistor của PLC, cài đặt điện áp 24VDC, giới hạn dòng và độ phân giải xung lên đến 6400 xung/vòng.
  • Khối nguồn và an toàn: Sử dụng nguồn tổ ong 24VDC – công suất chuẩn, tích hợp nút dừng khẩn cấp (Emergency Stop Button - 1NO+1NC, tải định mức 600V/10A) ngắt nguồn động lực tức thời khi có sự cố.

3. Phần mềm điều khiển và giao tiếp hệ thống

  • Giao diện C# (.NET WinForms): Được lập trình trên Microsoft Visual Studio. Phần mềm đảm nhận việc nhập tọa độ không gian làm việc ($X, Y, Z$, góc hướng), tính toán thuật toán động học thuận/ngược trong thời gian thực, lưu trữ danh sách điểm quỹ đạo, chuyển đổi góc khớp sang số lượng xung tương ứng cho từng động cơ.
  • Phần mềm trung gian MX Component (MELSOFT): Sử dụng hàm giao tiếp ActUtlType để kết nối logic trực tiếp từ giao diện C# tới các thanh ghi dữ liệu ($D$) và bit điều khiển ($M$) của PLC qua cổng truyền thông nối tiếp/USB với chu kỳ timeout mặc định là 10.000ms.
  • Chương trình PLC trên GX Works2: Sử dụng các lệnh phát xung tốc độ cao như PLSR (phát xung có gia tốc/giảm tốc), DRVI (phát xung vị trí tương đối) và DRVA (phát xung vị trí tuyệt đối) để điều khiển động cơ chuyển động chính xác theo số xung đã nhận từ phần mềm C#.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan và Tính toán Động học, Động lực học Robot

  • Trình bày lịch sử phát triển của robotics, phân loại tự động hóa công nghiệp (cứng, khả trình, linh hoạt) và định nghĩa robot công nghiệp theo tiêu chuẩn quốc tế.
  • Khảo sát và lựa chọn mẫu robot AR3 của Annin Robotics với cấu trúc 6 bậc tự do, tải trọng thiết kế ban đầu 1kg, tầm với 600mm.
  • Thiết lập bảng thông số D-H và xây dựng ma trận biến đổi thuần nhất từ $T_0^1$ đến $T_5^6$.
  • Giải toán động học ngược phân tầng: Tách bài toán thành 3 bậc tự do đầu để xác định $\theta_1 = \arctan(P_y/P_x)$, giải $\theta_2, \theta_3$ qua hệ thức lượng giác tam giác trong không gian 2D, và xác định $\theta_4, \theta_5, \theta_6$ qua phép đồng nhất ma trận quay $R_3^6$.
  • Xây dựng ma trận khối lượng $M(q)$, đạo hàm riêng Jacobian tịnh tiến $J_T$ và Jacobian quay $J_R$ theo phương trình Lagrange loại II; tính toán lực tĩnh học tại các khớp làm căn cứ chọn động cơ (lực tĩnh lớn nhất tại khớp 1 đạt 779N).

Chương 2: Thiết kế Cơ khí cho Robot

  • Thiết kế mô hình 3D toàn bộ các khâu trên SolidWorks, phân tích chiều quay và góc giới hạn hoạt động: Trục 1 ($\pm 170^\circ$), Trục 2 ($+132^\circ \text{ đến } 0^\circ$), Trục 3 ($0^\circ \text{ đến } 140^\circ$), Trục 4 ($\pm 180^\circ$), Trục 5 ($\pm 130^\circ$), Trục 6 ($\pm 180^\circ$).
  • Phân tích chi tiết ưu nhược điểm của bộ truyền vít me bi (dùng cho khớp 5) và bộ truyền đai răng (dùng cho các khớp 1, 3, 4, 5).
  • Tính chọn và lập bảng thông số chi tiết cho 6 động cơ bước lai có gắn hộp giảm tốc hành tinh/hộp giảm tốc điều hòa tương ứng với dải mô-men từ 5Nm đến 40Nm.
  • Chế tạo và lắp ráp hoàn thiện mô hình cánh tay robot thực tế bằng nhôm 6061.

Chương 3: Thiết kế Tủ điện Điều khiển

  • Giới thiệu cấu trúc, tập lệnh và tính năng phát xung tốc độ cao của PLC Mitsubishi dòng FX3U.
  • Phân tích giải pháp kết nối mạng truyền thông giữa 01 PLC FX3U-64MT và 01 PLC FX3U-32MT qua module FX3U-485-BD để đáp ứng yêu cầu điều khiển đồng thời 6 trục độc lập.
  • Thiết lập bảng cấu hình vi bước (từ 200 đến 6400 xung/vòng) và dải dòng điện làm việc (0.7A đến 4.0A) bằng hệ thống công tắc gạt Dip-Switch (SW1-SW6) trên Driver TB6600.
  • Thiết kế bố cục không gian, sắp xếp thiết bị bên trong và bên ngoài tủ điện trên SolidWorks, tiến hành gá lắp thiết bị và đi dây đấu nối thực tế qua các cầu đấu và đầu nối DB25.

Chương 4: Thiết kế Giao diện Điều khiển

  • Phân tích lý thuyết điều khiển hệ thống vòng kín và vòng hở; luận giải việc áp dụng phương pháp điều khiển vòng hở cho hệ thống do robot thực nghiệm không lắp đặt cảm biến hồi tiếp góc (Encoder) và cảm biến điểm gốc.
  • Thiết kế giao diện điều khiển WinForms trên C# với các tính năng: hiển thị trạng thái kết nối, điều khiển độc lập từng góc khớp theo chế độ bằng tay (Manual/Jogging), điều khiển vị trí khâu cuối trong hệ tọa độ Descartes ($X, Y, Z$), nạp và thực thi chuỗi điểm tự động (Auto Mode), hiệu chỉnh điểm dừng và nút dừng khẩn cấp trên phần mềm.
  • Hướng dẫn chi tiết quy trình cấu hình cổng truyền thông logical station trên phần mềm MX Component (Communication Settings Utility).
  • Xây dựng chương trình Ladder trên GX Works2 xử lý các thanh ghi dữ liệu tọa độ xung và xuất lệnh điều khiển phát xung tương đối/tuyệt đối tới Driver động cơ.

Chương 5: Đánh giá Kết quả

  • Thực hiện hiệu chỉnh điểm gốc cơ học và tham số điều khiển trên bộ điều khiển PLC và giao diện C#.
  • Đấu nối toàn diện hệ thống tủ điện với cánh tay robot thực tế qua cổng cáp DB25.
  • Tiến hành chạy thử nghiệm kiểm chứng bài toán động học thuận, động học ngược và quy hoạch quỹ đạo theo chuỗi điểm đặt trước.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

  1. Chế tạo hoàn chỉnh mô hình phần cứng: Chế tạo thành công cánh tay robot 6 bậc tự do bằng nhôm hợp kim 6061 với tầm với tối đa 600mm, tải trọng nâng kiểm nghiệm 500g, hoạt động ổn định trên các bộ truyền đai răng và vít me bi.
  2. Xây dựng hoàn chỉnh tủ điện điều khiển: Thiết kế, lắp ráp và đi dây hoàn thiện tủ điện điều khiển 6 trục tích hợp 2 bộ PLC Mitsubishi FX3U (64MT + 32MT) giao tiếp qua RS485, 6 driver TB6600, bộ nguồn 24VDC và cơ cấu an toàn ngắt khẩn cấp.
  3. Phát triển phần mềm tính toán và giao diện điều khiển: Xây dựng phần mềm giao diện trên C# kết nối thông suốt với PLC thông qua MX Component, giải quyết thuật toán động học trong thời gian thực, điều khiển xuất xung chính xác theo từng góc quay và vị trí tọa độ điểm cuối.
Hạng mục thông số Giá trị thiết kế / Lý thuyết Kết quả thực nghiệm đạt được
Số bậc tự do 6 bậc tự do (6-DOF) 6 bậc tự do hoạt động độc lập
Tầm với cực đại 600 mm Đạt 600 mm trong không gian làm việc
Tải trọng thao tác 500 g Nâng và dịch chuyển ổn định tải 500 g
Cấu hình bộ điều khiển 2 PLC FX3U (64MT + 32MT) Đồng bộ phát xung 6 kênh qua RS485
Phương pháp điều khiển Vòng hở (Open-loop) Chạy theo điểm (PTP) và chế độ bằng tay
Giao tiếp phần mềm C# WinForms qua MX Component Truyền nhận dữ liệu thời gian thực với PLC

Đóng góp của đề tài

  • Làm chủ quy trình tính toán động học thuận, ngược và động lực học cho robot cánh tay 6 bậc tự do có cấu trúc hình học phức tạp.
  • Đề xuất giải pháp kỹ thuật kết hợp hai bộ PLC dòng FX3U để giải quyết giới hạn số lượng ngõ ra phát xung tốc độ cao trên một CPU PLC duy nhất, giúp giảm đáng kể giá thành so với việc đầu tư các mô-đun phát xung chuyên dụng đắt tiền hoặc các bộ điều khiển robot chuyên biệt từ nước ngoài.
  • Ứng dụng thành công phần mềm trung gian MX Component để liên kết giao diện tính toán trên máy tính với PLC công nghiệp, tạo tiền đề xây dựng các hệ thống điều khiển tự động hóa mở cho robot tại Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được ghi nhận

  • Phương pháp điều khiển vòng hở: Hệ thống chưa trang bị encoder phản hồi vị trí góc quay tại các trục khớp và cảm biến tiệm cận xác định điểm gốc (Home sensor). Bộ điều khiển không có khả năng tự động bù sai số khi động cơ bước bị hiện tượng trượt bước (loss of steps) hoặc khi có nhiễu tải trọng lớn từ môi trường.
  • Giới hạn về tốc độ và nội suy liên tục: Việc truyền dữ liệu qua giao thức nối tiếp và giải thuật điều khiển phát xung rời rạc theo điểm khiến robot chưa đạt được chuyển động nội suy không gian liên tục mượt mà ở tốc độ cao.

Hướng phát triển tiếp theo

  • Tích hợp cảm biến phản hồi: Bổ sung encoder quang học (tuyệt đối hoặc tương đối) tại trục các động cơ và lắp đặt các cảm biến hành trình/tiệm cận về gốc cho từng khớp để chuyển đổi hệ thống sang điều khiển vòng kín (Closed-loop control).
  • Nâng cấp thuật toán điều khiển: Nghiên cứu thuật toán quy hoạch quỹ đạo liên tục trong không gian Descartes (nội suy đường thẳng, nội suy tròn), tích hợp giải thuật bù sai số động học và động lực học.
  • Nâng cao mức độ bảo vệ công nghiệp: Tối ưu hóa hệ thống chống nhiễu cho các đường truyền tín hiệu xung tốc độ cao và mở rộng chuẩn truyền thông công nghiệp tốc độ cao (như CC-Link hoặc Ethernet).

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo kỹ thuật cao đối với:

  • Sinh viên và giảng viên các ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử, Tự động hóa, Kỹ thuật Robot và Cơ khí chế tạo máy tại các trường kỹ thuật.
  • Kỹ sư phát triển hệ thống điều khiển: Cung cấp tài liệu thực hành chi tiết về phương pháp ghép nối truyền thông giữa nhiều PLC Mitsubishi dòng FX3U qua module RS485, kỹ thuật sử dụng các tập lệnh phát xung tốc độ cao (PLSR, DRVI, DRVA) trên GX Works2.
  • Nhà phát triển phần mềm SCADA/HMI: Cung cấp hướng dẫn từng bước về việc tích hợp thư viện Mitsubishi MX Component vào ứng dụng C# (.NET) để đọc/ghi thanh ghi PLC trong các bài toán điều khiển chuyển động nhiều trục.
  • Nội dung tham khảo trọng tâm: Phương pháp giải bài toán động học ngược phân tầng kết hợp hình học và đại số ma trận; phương pháp tính toán lực tĩnh học lựa chọn động cơ; bản vẽ sơ đồ bố trí và đấu nối tủ điện điều khiển 6 trục.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nhóm nghiên cứu phải sử dụng kết hợp hai khối PLC Mitsubishi FX3U thay vì một khối duy nhất?
Mỗi CPU PLC Mitsubishi FX3U dạng ngõ ra Transistor (MT) chỉ hỗ trợ tối đa 3 kênh phát xung tốc độ cao độc lập (Y0, Y1, Y2) để điều khiển động cơ. Do cánh tay robot AR3 có 6 bậc tự do yêu cầu 6 kênh phát xung riêng biệt, nhóm đã sử dụng 1 PLC FX3U-64MT (điều khiển 3 trục gốc) kết hợp với 1 PLC FX3U-32MT (điều khiển 3 trục cổ tay) thông qua module truyền thông RS485 (FX3U-485-BD) để tối ưu hóa chi phí phần cứng.

2. Bài toán động học ngược của robot 6 trục được giải quyết như thế nào trong đồ án?
Nhóm nghiên cứu tách 6 biến khớp thành hai phần độc lập: 3 khớp đầu ($q_1, q_2, q_3$) được giải bằng phương pháp hình học không gian kết hợp định lý hàm số Cosine để xác định góc dựa trên tọa độ vị trí ($X, Y, Z$); 3 khớp sau ($q_4, q_5, q_6$) mang nhiệm vụ định hướng được giải bằng phương pháp giải tích đại số thông qua việc nhân nghịch đảo ma trận hướng khâu tác động cuối với ma trận hướng 3 khâu đầu ($R_3^6 = (R_0^3)^T \cdot R_0^6$).

3. Cơ cấu truyền động cơ khí tại các khớp của robot được bố trí như thế nào?
Toàn bộ cánh tay robot sử dụng 1 bộ truyền vít me – đai ốc bi tại khớp 5 để đảm bảo độ cứng vững và lực đẩy tịnh tiến; các khớp 1, 3, 4 và 5 sử dụng bộ truyền đai răng giúp truyền động êm, không gây ồn và chống kẹt cứng khi quá tải; 6 trục được dẫn động bởi các động cơ bước lai kết hợp hộp giảm tốc với tỉ số truyền từ 1:1 đến 1:100.

4. Phần mềm MX Component đóng vai trò gì trong kiến trúc điều khiển của hệ thống?
MX Component đóng vai trò là phần mềm trung gian (middleware) của hãng Mitsubishi, cung cấp các thư viện hàm điều khiển (như ActUtlType) giúp chương trình giao diện viết bằng ngôn ngữ C# trên Visual Studio có thể trực tiếp đọc, ghi dữ liệu vào các ô nhớ thanh ghi ($D$) và rơ-le phụ ($M$) của PLC FX3U qua cổng giao tiếp COM/USB trong thời gian thực.

5. Vì sao hệ thống lựa chọn điều khiển vòng hở và điều này mang lại hạn chế kỹ thuật gì?
Do giới hạn về trang thiết bị thực nghiệm và cấu hình phần cứng ban đầu, robot không được trang bị encoder hồi tiếp góc quay và cảm biến tiệm cận xác định gốc tọa độ cơ khí. Điều này dẫn đến hạn chế là hệ thống không thể tự động giám sát, phát hiện hiện tượng mất bước của động cơ bước hoặc tự hiệu chỉnh sai số vị trí khi chịu tải trọng thay đổi đột ngột.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và điều khiển robot công nghiệp sử dụng PLC" đã hoàn thành trọn vẹn các mục tiêu nghiên cứu từ tính toán lý thuyết động học, thiết kế cơ khí 3D, gia công lắp ráp mô hình thực tế đến thiết kế tủ điện và lập trình điều khiển hoàn chỉnh cho robot 6 bậc tự do. Bằng việc làm chủ cấu hình ghép nối 2 PLC Mitsubishi FX3U và xây dựng phần mềm giao diện tính toán trên nền tảng C# qua MX Component, đề tài đã chứng minh tính khả thi của giải pháp điều khiển robot công nghiệp nhiều trục với chi phí hợp lý. Mặc dù còn hạn chế về điều khiển vòng hở, kết quả của đồ án là nền tảng kỹ thuật vững chắc và tài liệu thực nghiệm giá trị cho việc tiếp tục phát triển các hệ thống tay máy công nghiệp vòng kín tại Việt Nam.