báo cáo tổng hợp về tình hình nghiên cứu ứng dụng và phát triển khoa học công nghệ robot ở việt nam

Robot RPB 4102 Đề tài KC.03.02 thuộc chương trình khoa học công nghệ tự động hóa của Nhà nước, có tên gọi “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo robot phục vụ sản xuất trong các điều kiện môi

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ -

BÁO CÁO TỔNG HỢP

VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG

VÀ PHÁT TRIỂN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ROBOT Ở VIỆT NAM

Chủ biên:

GS.TSKH Nguyễn Thiện Phúc

HÀ NỘI – TP HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG HỢP

VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VÀ PHÁT TRIỂN KHOA

HỌC CÔNG NGHỆ ROBOT Ở VIỆT NAM

NỘI DUNG

Mở đầu

I Các cơ sở hình thành và phát triển KHCN robot ở trong nước

1.1 Các đề tài nghiên cứu khoa học về robot

1.2 Bảng tổng hợp các cơ sở giảng dạy về robot

1.3 Các sách giáo trình và chuyên khảo về robotics

II Các báo cáo khoa học kết quả nghiên cứu ứng dụng và phát triển robotics ở Việt Nam

2.1 Động học và động lực học robot

2.2 Thiết kế, chế tạo và điều khiển robot công nghiệp

2.3 Thiết kế, chế tạo và điều khiển robot di động và robot dịch vụ 2.4 Điều khiển robot

2.5 Robot song song

III Các nhóm sản phẩm nghiên cứu về robot

3.1 Nhóm sản phẩm robot công nghiệp

3.2 Nhóm sản phẩm robot dịch vụ

IV Các cụm thiết bị đặc trưng hợp thành robot

4.1 Môđun quay dùng bánh răng con lăn

4.2 Môđun tịnh tiến dùng vitme bi

4.3 Môđun di chuyển bằng bánh xe đa hướng

4.4 Môđun thiết bị điều khiển động cơ

V Robocon và phong trào sáng tạo khoa học của sinh viên học sinh

MỞ ĐẦU

Công việc nghiên cứu khảo sát tình hình nghiên cứu ứng dụng robot ở trong đã tiến hành trong một thời gian dài, ở cả 3 miền đất nước, và nhiều khu vực công nghiệp, sản xuất, kinh doanh, nghiên cứu và đào tạo

Kết quả công việc nghiên cứu khảo sát đó đã được trình bày trong 5 quyển báo cáo chuyên đề Quyển 1 và 2 là các chuyên đề về kết quả khảo sát

ở Phía Nam và Miền Trung Quyển 3, 4, 5 chủ yếu là kết quả khảo sát ở Phía Bắc

1 Nghiên cứu khảo sát các số liệu về tình hình ứng dụng robot ở khu vực

I CÁC CƠ SỞ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN KHOA HỌC CÔNG

NGHỆ ROBOT Ở TRONG NƯỚC

1.1 Các đề tài nghiên cứu khoa học về robot

Đề tài 58A-03 với nội dung nghiên cứu ứng dụng robot trong kỹ thuật bảo hộ lao động

Đây là đề tài đầu tiên ở trong nước về robot với mục tiêu tiếp cận và bước đầu nghiên cứu ứng dụng trong kỹ thuật bảo hộ lao động

Việc hình thành được một đề tài nhà nước về robot trong những năm

1980 – 1985 là sự cố gắng với quyết tâm lớn của Viện nghiên cứu bảo hộ lao động và Phòng Cơ học máy, phối thuộc giữa Đại học Bách Khoa Hà Nội và Viện Cơ học

Tuy mức kinh phí được cấp thời đó còn rất nhỏ nhoi, nhưng đề tài cũng

có được 2 sản phẩm tiêu biểu là : Robot TM – 1 và TM – 2

Trên hình 1 là ảnh chụp buổi trình diễn của Robot TM-1 đang cầm bó hoa lên chào đón mọi người Robot TM-1 hoạt động theo tọa độ trụ, truyền động bằng thủy lực

Hình 1

Robot TM-2 theo mẫu Robot Balaman (người cân bằng) của Nhật Bản (hình 2) Trông hình dáng bên ngoài như chiếc cẩu con, nhưng bên trong là

một hệ thống truyền động khí nén có đặc điểm là khi treo tải trọng lên hệ thống này tự điều chỉnh để cân bằng với trọng tải đó Vì thế việc di chuyển tải trọng này hầu như không tốn them năng lượng , nên có thể dễ dàng trực tiếp bằng tay để kết hợp với sự đa dạng và chính xác của tay người Do có ưu điểm lớn đó robot loại này được dùng rộng rãi ở nhiều cơ sở sản xuất tại Nhật Bản và được chế tạo lại theo mẫu ở nhiều nước khác

Hình 2 Robot TM2

Đề tài này cũng đã có tác động tốt đến sự quan tâm trong nước về một lĩnh vực khoa học công nghệ cao, còn hoàn toàn mới mẻ ở thời điểm bấy giờ Một số kết quả được áp dụng gián tiếp ở một số cơ sở, ví dụ Viện kỹ thuật quân sự dùng thiết bị tương tự Robot TM-2 để vận chuyển các đầu đạn cỡ lớn, hoặc tại Phòng Cơ học máy, ĐHBK – HN dùng các cơ cấu tay máy phục

vụ các máy đột dập sản xuất vỏ hộp “cao sao vàng” với sản lượng lớn v.v

Từ khi có chương trình nhà nước về Tự động hóa, nội dung nghiên cứu

về robot được quan tâm hơn Tuy nhiên chỉ được đầu tư ở mức một đề tài nhỏ hoặc một vài nhánh đề tài

Đề tài 52B.03.01 “Ứng dụng tay máy – người máy công nghiệp” có được sản phẩm TM 1, 5 bậc tự do, truyền động thủy lực và một vài cơ cấu tay máy ứng dụng cho máy đột dập trong các nguyên công cấp thoát phôi dạng

Sản phẩm của đề tài nhánh KHCN.04.06.04 là robot RPS-406 có 5 bậc

tự do, truyền dẫn thủy lực, điều khiển dùng PLC ứng dụng để phun men sứ vệ sinh

Robot RPS – 406

Kết quả của đề tài nhánh KHCN.04.10.02 là thiết kế, chế tạo và lập trình điều khiển robot RPB-4102 dùng trong công nghệ phun phủ và công nghệ nhiệt luyện tôi cao tần Robot có 6 bậc tự do, 3 bậc thân dưới dùng truyền dẫn thủy lực, 3 bậc cổ tay dùng động cơ bước, điều khiển bằng PC

Robot RPB 4102

Đề tài KC.03.02 thuộc chương trình khoa học công nghệ tự động hóa

của Nhà nước, có tên gọi “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo robot phục vụ sản xuất trong các điều kiện môi trường độc hại và không an toàn”

Đề tài này có sản phẩm là 5 loại robot công nghiệp Đó là robot hàn cắt các tấm kim loại và đã được thử nghiệm tại nhà máy đóng tàu Hà Nội Robot

vạn năng cấp phôi cho máy tôi cao tần ở Công ty Công nghiệp Cơ khí Sài Gòn; Tay máy lấy sản phẩm phôi PET trên máy ép nhựa tại Công ty CP nhựa

Đô Thành, Tp HCM; Tay máy phục vụ việc vận chuyển đạn sung cối 81mm trong dây chuyền nạp thuốc đạn; Robot camera crane phục vụ trường quay phim truyền hình

Phần mô tả chi tiết các sản phẩm của đề tài KC.03.02 sẽ giới thiệu kết hợp ở phần “Giới thiệu một số sản phẩm nghiên cứu về robot công nghiệp”

Đề tài KC03.08 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các robot thông minh

phục vụ cho các ứng dụng quan trọng”

Tổng số các sản phẩm của Đề tài tạo ra là 13 chia thành 4 nhóm sản phẩm như đã đăng ký Trong số đó có 10 sản phẩm mới không theo mẫu nào của nước ngoài và 2 sản phẩm tạo ra cải biên mẫu của nước ngoài Cũng trong

số đó đã chuyển giao công nghệ cho 4 doanh nghiệp trên cơ sở cải tiến áp dụng 4 sản phẩm Đề tài

Ngoài 9 sản phẩm ở dạng thiết bị Đề tài có 4 sản phẩm khác ở dạng các phần mềm máy tính đã được cấp giấy chứng nhận bản quyền Vận dụng các kết quả của Đề tài và cải tiến các sản phẩm nói trên, với nguồn kinh phí từ các hợp đồng ký với 2 công ty, 2 Viện nghiên cứu, 2 bệnh viện ở Hà Nội đã và đang tạo ra một số thiết bị theo mẫu sản phẩm Đề tài Trong số đó có thể kể đến Robocar PHC (phun hóa chất phòng dịch), Robocar BB (bưng bê thùng rác nhiễm khuẩn, nhiễm độc, nhiễm xạ) Các robocar này đã trưng bày ở Techmart 2005 tại Tp Hồ Chí Minh và đã được cấp Cúp vàng

Các kết quả sau đây có thể xem là các kết quả nổi bật của Đề tài về ý nghĩa khoa học, tính mới và tính sáng tạo đã đạt được:

Tạo ra Robot RP kiểu mới có nhiều ưu điểm nổi trội, được nâng cấp di chuyển linh hoạt bằng bánh xe nên gọi tên là Robocar RP và thông minh hóa nhờ có các sensor cùng hệ điều khiển tương ứng Trên cơ sở đó đã tạo ra các biến thể của Robocar RP như một

tự động, xe ghế chạy điện tự động, Robocar PHC (phun hóa chất phòng dịch), Robocar BB (bưng bê các thùng rác nhiễm khuẩn, nhiễm độc, nhiễm xạ) Các robocar này biết tự xử lý khi gặp chướng ngại, biết tìm đồ vật theo màu sắc, biết đi men theo tường chắn khi hoạt động ở môi trường không được xác định trước hành trình và khoảng cách di chuyển cụ thể

Tạo ra các môđun dây chuyền sản xuất (DCSX) dùng robot SCATM chọn lựa sản phẩm theo màu sắc Robot SCATM cải tiến với bậc tự do thứ 4 thay bằng khí nén tác động nhanh hoặc cải tiến theo phương án môđun hóa cho mỗi bậc tự do chuyển dịch Trong

đó dùng môđun quay bánh răng con lăn (BRCL) Môđun quay này

có nhiều ưu điểm vượt trội rất nhỏ gọn và, nhất là triệt tiêu khe hở cạnh răng nên không bị trễ khi điều khiển

Tạo ra một máy đo tọa độ dạng mới, hoạt động theo tọa độ trụ Đó

là kết quả nghiên cứu phân tích của loại máy đo tọa độ hiện hành bằng các tiếp cận khác, cụ thể là theo phương pháp của robotics Máy đo tọa độ dạng mới này với tên gọi là Robot RE - 03 có thể chế tạo ra với giá thành thấp mà vẫn đạt được độ chính xác cần thiết khi tái hiện các bề mặt nhờ tích hợp 3 môđun thiết bị đo đã được chuẩn hóa trong kỹ thuật đo lường Đó là môđun dịch chuyển góc , môđun dịch chuyển hướng tâm r, môđun dịch chuyển theo chiều Z, và kết hợp với một chương trình phần mềm

tự tạo để tái hiện các bề mặt cong phức tạp

Kèm theo các sản phẩm nói trên là những chương trình phần mềm Trong số đó có 4 chương trình đã được cấp giấy chứng nhận bản quyền

Một kết quả khoa học mà Đề tài xem là quan trọng là thành công trong việc thực hiện ý tưởng mô đun hóa hệ thống thiết bị Mỗi môđun gồm cả phần

cơ khí chấp hành, phần điện tử điều khiển và chương trình phần mềm Các

môđun đó được nghiên cứu rất cơ bản nên có thể nhanh chóng ghép nối thành những kiểu robot khác nhau đáp ứng được các yêu cầu đa dạng của thực tế

Để minh họa có thể dẫ ra các mô đun sau:

Mô đun di chuyển hợp lý có nhiều ưu điểm là một xe di chuyển 3 bánh,

bánh chủ động kiêm bánh lái Bánh này được cải tiến từ động cơ xe đạp điện, lắp lốp và chạy nhiều tốc độ Xe di chuyển được trang bị nhiều loại sensor và phần điều khiển tương ứng để tự động chạy men theo tường hoặc tự động tìm kiếm đồ vật theo mầu sắc quy định

Mô đun tay máy gọn nhẹ và linh hoạt là cơ cấu pantograph với 2 con

trượt, không cần đối trọng và vẫn giữ được cân bằng ở mọi vị trí thao tác, dễ điều khiển v.v

Mô đun quay dùng bánh răng con lăn tương xứng với mô đun tịnh tiến

dùng vitme bi, đã đáp ứng được mong ước có những bộ truyền không bị trễ khi điều khiển, có ma sát lăn nên hiệu suất cao, có khả năng tạo màng dầu thủy động nên chịu được tải trọng nặng v.v Loại này có nhiều ưu điểm hơn truyền động bánh răng song (harmonic driver) không chỉ dùng trong robot mà còn có khả năng thay thế được nhiều loại bánh răng khác

Trong giai đoạn 2006 – 2010 đang triển khai các đề tài dự án thuộc Chương trình nghiên cứu cấp Nhà nước KC.03/06-10

+ Robot trinh sát phục vụ công tác an ninh do Viện điện tử, tin học và

tự động hóa, Bộ Công thương thực hiện

+ Robot S/R trong hệ thống kho tự động (đề tài KC.03.14/06-10) do Trung tâm Công nghệ cao Tp Hồ Chí Minh thực hiện

+ Robot song song dạng Hexapod (Dự án KC.03.16/06.10) tiến hành tại Trung tâm NCUWD & DVKHKT – Sở Khoa học và Công nghệ Tp Hồ Chí Minh

1.2 Bảng tổng hợp các cơ sở giảng dạy về robot (Khu vực phía Bắc)

ĐVHT

Ghi chú

1 Đại học Bách

khoa Hà Nội

Cơ điện tử 3 Robot công nghiệp

Điều khiển robot 3

Trung tâm đào tạo kỹ sư tài năng

Điều khiển tự động

Cơ khí Cơ điện tử Robot công nghiệp 2

Điện Tự động hóa Robot công nghiệp 2

Robot công nghiệp 3

Điện Tự động hóa Robot công nghiệp 3

4 Đại học Công

nghiệp Hà Nội

Cơ khí Kỹ sư cơ điện tử Robot hàn 3

Cao đẳng Cơ điện

tử

Robot hàn

5 Đại học điện lực Công

nghệ cơ khí

Công nghệ cơ điện tử

Robot công nghiệp 4

chọn Công nghệ tự

tự động hóa

Kỹ thuật robot Kỹ thuật robot 3

Cơ điện tử Kỹ thuật robot 3

Công nghệ tự động

Robot công nghiệp 3

10 Đại học sư phạm

kỹ thuật Vinh

Cơ khí chế tạo

Công nghệ cơ điện tử

Robot công nghiệp 2

Robot công nghiệp 3

1.3 Các sách giáo trình và chuyên khảo về robotics

1 Nguyễn Thiện Phúc, Tay máy – Người máy công nghiệp, Nhà xuất bản KHKT, 1983

2 Nguyễn Thiện Phúc, Người máy công nghiệp và sản xuất linh hoạt, Nhà xuất bản KHKT, 1991

3 Nguyễn Thiện Phúc, Robot Công nghiệp,Nhà xuất bản KHKT, 2002

4 Nguyễn Thiện Phúc, Robot Công nghiệp, (tái bản có bổ sung) Nhà xuất bản KHKT, 2004

5 Nguyễn Thiện Phúc, Robot Công nghiệp, (tái bản có bổ sung) Nhà xuất bản KHKT, 2006

6 Nguyễn Thiện Phúc, Robot thế giới công nghệ cao của bạn, Nhà xuất bản KHKT, 2004

7 Nguyễn Thiện Phúc, Robot giống người, Nhà xuất bản KHKT, 2006

8 Lê Hoài Quốc, Kỹ thuật người máy, Tập I: Robot Công nghệ, Nhà xuất bản Đại học QG Tp Hồ Chí Minh

9 Lê Hoài Quốc, Bộ điều khiển khả lập trình: Vận hành và ứng dụng, Nhà xuất bản Đại học QG Tp Hồ Chí Minh, 2006

10 Tạ Duy Liêm, Máy móc và thiết bị Công nghệ cao trong sản xuất cơ khí – Tập 1 Robot và hệ thống công nghệ robot hóa, Nhà xuất bản KHKT

11 Đào Văn Hiệp, Kỹ thuật Robot, Nhà xuất Bản KHKT

12 Nguyễn Mạnh Tiến, Điều khiển Robot công nghiệp, Nhà xuất bản KHKT

13 Trần Thế San, Hướng dẫn lắp ráp thiết kế robot từ các linh kiện thông dụng, Nhà xuất bản Đà Nẵng

14 Trần Thế San, Thực hành chế tạo Robot điều khiển từ xa, Nhà xuất Bản

Đà Nẵng

II CÁC BÁO CÁO KHOA HỌC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ỨNG

DỤNG VÀ PHÁT TRIỂN ROBOTICS Ở VIỆT NAM

2.1 Động học và động lực học robot

2.1.1 Về một số phương pháp mới để đánh giá tham số của một hệ điều

khiển phương pháp sai số đầu vào, N.G.Nath, Nguyen N San, VICA 2,

Hà Nội 1996

2.1.2 Về một phương pháp giải bài toán ngược động học khi tổng hợp quỹ đạo chuyển động của người máy GS.TS Nguyễn Thiện Phúc, KS

Trần Văn Cường, VICA 2, Hà Nội 1996

2.1.3 Modul cơ cấu chuẩn hóa của tay máy người máy phỏng sinh, GS

TS Nguyễn Thiện Phúc, ThS Nguyễn Mạnh Hùng, VICA 3, Hà Nội

1998

2.1.4 Phương pháp điều khiển chuyển động robot dùng tam diện động trên quỹ đạo GS.TS Nguyễn Thiện Phúc, VICA 3, Hà Nội 1998

2.1.5 Biểu diễn đại số - Giải tích các khớp, ứng dụng thiết lập phương

trình động học của cơ cấu và robot, Phan Văn Đồng, Đặng Bảo Lâm, Phạm Minh Hải, VICA 5, Hà Nội 2002

2.1.6 Thiết kế điều khiển trượ

cân bằng Nguyễn Quang Hoàng, Hội nghị Cơ học Toàn Quốc, Hà Nội

2009

2.1.7 Bài toán động học ngược robot dư dẫn động có chú ý đến sự cố kẹt

khớp, Nguyễn Quang Hoàng, Nguyễn Văn Khang, Trần Hoàng Nam, Hội nghị Cơ học Toàn Quốc, Hà Nội 2009

2.1.8 Bài toán động học trong điều khiển chuyển động chương trình của

robot tác hợp, Phan Bùi Khôi, Hội nghị Cơ học Toàn Quốc, Hà Nội 2009

2.1.9 Tính toán động lực học ngược robot di động thao tác dưới cống

ngầm, Phan Bùi Khôi., Hội nghị Cơ học Toàn Quốc, Hà Nội 2009

2.1.10 Điều khiển robot hàn điểm chuyển động thao tác công nghệ theo

chương trình Phan Bùi Khôi, Đỗ Anh Tuấn, Nguyễn Quang Hưng, Hội nghị Cơ học Toàn Quốc, Hà Nội 2009

2.1.11 Khảo sát điều khiển động học chuyển động chương trình của

rôbôt theo hướng tái cấu trúc Đỗ Sanh, Đinh Văn Phong, Triệu Quốc Lộc, Đỗ Đăng Khoa, Trần Đức, Hội nghị Cơ học Toàn Quốc, Hà Nội

2.1.14 Tính toán động học và mô phỏng 3D robot Gryphon Kinematic

Calculations and 3D simulation of the Gryphon robot Đinh Văn Phong,

Đỗ Sanh, Nguyễn Trọng Thuần, Đỗ Đăng Khoa, Hội thảo toàn quốc lần

thứ nhất về cơ điện tử

2.2 Thiết kế, chế tạo và điều khiển robot công nghiệp

2.2.1 Thiết kế chế tạo tay máy gắp sản phẩm nhựa theo quan điểm của

cơ điện tử PGS TS Đặng Văn Nghìn, KS Võ Anh Huy, ThS Lương

Hồng Sâm , VICA 4, Hà Nội 2000

2.2.2 Robot sơn phủ SRP 406 GS TSKH Nguyễn Thiện Phúc, KS Nguyễn Văn Minh, KS Trần Ngọc Toản, NCS Phạm Đăng Phước, VICA 4, Hà Nội, 2000

2.2.3 Nghiên cứu ứng dụng Robotics cho kỹ thuật tái hiện các bề mặt

phức tạp GS.TSKH Nguyễn Thiện Phúc, KS Nguyễn Tiến Đức, KS Lê Hoàng Giang, KS Nguyễn Anh Tuấn, VICA 5, Hà Nội, 2002

2.2.4 Nghiên cứu xây dựng Môdun dây chuyền tự động dùng Robot

thông minh GS TSKH Nguyễn Thiện Phúc, ThS Trần Minh Nghĩa,

KS Nguyễn Văn Minh, KS Nguyễn Tiến Đức, VICA 5, Hà Nội, 2002 2.2.5 Robot gỡ xỉ hàn Welding Slag Removing Mobile Robot, Nguyễn Tấn Tiến, Lê Hoài Quốc, KIM SANG BONG, Hội thảo toàn quốc lần thứ nhất về cơ điện tử

2.2.6 Tính toán, thiết kế, chế tạo các mô đun quay trong robot, Nguyễn Thiện Phúc, Lê Hoàng Giang, Nguyễn Tiến Đức, Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ II

2.2.7 Một giải pháp nhằm nâng cao năng suất và chất lượng của công

đoạn hàn vỏ tài với robot tự hành trên đường ray, Ngạc Bảo Long, Lê Hoài Quốc, Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ II

2.3 Thiết kế, chế tạo, điều khiển robot di động và robot dịch vụ

2.3.1 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và điều khiển Robocar phun hoá

chất phòng dịch bệnh GS TSKH Nguyễn Thiện Phúc, KS Trần Minh Nghĩa,

KS Chu Danh Cường, VICA 6, Hà Nội, 2005

2.3.2 Nghiên cứu xây dựng mô hình động học của hệ thống Robocar -

Camera và hệ thống điều khiển tìm kiếm đối tượng theo màu sắc GS TSKH Nguyễn Thiện Phúc, TS Lê Vũ Hà, KS Trần Minh Nghĩa, VICA 6, Hà Nội,

2002

2.3.3 Nhận dạng vết và điều khiển chuyển động của Robot hàn tự hành

trên đường ray ứng dụng trong ngành đóng tàu KS Nguyễn Xuân Quang,

PGS TS Lê Hoài Quốc, VICA 6, Hà Nội,2005

2.3.4 Robot bắt bóng, Lã Anh Tuấn, VICA 6, Hà Nội, 2005

2.3.5 Áp dụng Robot Camera trong kỹ thuật phim trường ảo ThS Lê Khánh Điền, PGS TS Lê Hoài Quốc, TS Dương Minh Nhẫn, VICA 6, Hà Nội, 2005

2.3.6 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo Robocar PHC tự động phun hóa

chất phòng dịch , Nguyễn Thiện Phúc, Nguyễn Văn Minh, Trần Minh Nghĩa, Hoàng Anh Đại, Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ 8, Hà Nội, 2007

2.3.7 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo Robocar BB tự động bưng bê các

thùng rác nhiễm khuẩn, nhiễm độc nhiễm xạ, Nguyễn Thiện Phúc, Nguyễn Văn Minh, Trần Minh Nghĩa, Nguyễn Đức Quang, Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ 8, Hà Nội, 2007

2.3.8 Nghiên cứu mẫu xe gắn máy ba bánh cho người khuyết tật, Nguyển Hữu Hường, Nguyễn Đình Hùng, Hồng Đức Thông, Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ 8, Hà Nội, 2007

2.3.9 Giải bài toán cục bộ tránh vật cản cho robot tự hành, Nguyễn Văn

Giáp, Từ Diệp Công Thành, Đoàn Thế Thảo, Nguyễn Văn Trung, Hội thảo toàn quốc lần thứ nhất về cơ điện tử

2.3.10 Walking Robot sáu chân, Bùi Quang Được, Đặng Văn Nghìn, Hội thảo toàn quốc lần thứ nhất về cơ điện tử

2.3.11 Một số kết quả nghiên cứu thiết kế chế tạo và ứng dụng ROBOCAR Nguyễn Thiện Phúc, Trần Minh Nghĩa, Lê Hoàng Giang, Hội

nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ II

2.3.12 Thiết kế và chế tạo mô hình robot đường ống, Võ Anh Huy, Đặng Văn Nghìn , Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ II

2.3.13 Áp dụng logic mờ trong bài toán tránh vật cản cho robot tự

hành bám mục tiêu di động Trần Văn Tùng, Lê Hoài Quốc, Hội nghị Cơ điện

tử toàn quốc lần thứ II

2.3.14 Robot di động tự định vị không dùng cột mốc Đoàn Hiệp,

Nguyễn Văn Giáp Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ II

2.3.15 Xây dựng phần mềm tra cứu và hỗ trợ thiết kế robot Hồ Hoàn Nghĩa, Lê Hoài Quốc, VICA 5

2.4 Điều khiển robot

2.4.1 Miền điều khiển bền vững chuyển động của Robot theo quĩ đạo

hình học chuyển động cho trước TS Lê Văn Ngự, VICA 4, Hà Nội 2000

2.4.2 Khảo sát tính ổn định của hệ thống điều khiển lắc và cân bằng

Robot nhào lộn Acrobot ba bậc tự do PGS TSKH Phạm Thượng Cát, KS Nguyễn Xuân Hoàng, KS Bùi Thị Thanh Quyên, VICA 5, Hà Nội 2002

2.4.3 Điều khiển Rôbôt trên cơ sở phản hồi hình ảnh TS Lê Bá Dũng, VICA 5, Hà Nội 2002

2.4.4 Hệ thống điều khiển từ xa xe tự hành Robocar , PGS TS Nguyễn Công Hiền, Hoàng Tùng, Vũ Dũng Trí, Phạm Văn Nam, Phạm Minh Hải, Phạm Văn Thịnh, VICA 5, Hà Nội 2002

2.4.5 Xây dựng giải thuật điều khiển thích nghi cho Robot di động

tránh vật cản và bám mục tiêu di động cho trước TS Lê Hoài Quốc, ThS Ngô

Bá Trí, KS Phạm Công Bằng, VICA 5, Hà Nội 2002

2.4.6 Xây dựng bộ điều khiển dựa trên luật ứng xử cho robot tự hành

KS Võ Lâm Chương, PGS TS Lê Hoài Quốc, VICA 6, 2005

2.4.7 Mô hình thực nghiệm tay máy 5 bậc tự do Lê Quốc Hà, Đỗ Quang Minh, TS Ngô Văn Thành, Trần Viết Thắng, PGS TS Nguyễn Ngọc Lâm, GS TS Nguyễn Công Hiền, VICA 6, Hà Nội 2005

2.4.8 Điều khiển thích nghi trong hệ tay máy, GS.TS Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Hoàng Mai, VICA6, Hà Nội 2005

2.4.9 SACR - Một công cụ phần mềm mô phỏng và điều khiển Robot

KS Lê Xuân Huy, ThS Hoàng Nga, KS Nguyễn Trường Thanh, KS Đỗ Trần Thắng, KS Nguyễn Huy Thụy, TS Phạm Anh Tuấn, VICA 6, Hà Nội, 2005

2.4.10 Điều khiển rô bốt n bậc tự do có nhiều tham số bất định trong

không gian Đề các Phạm Thượng Cát, Hội nghị Cơ học toàn quốc, Hà Nội,

2009

2.4.11 Một giải pháp điều khiển xe tự hành dựa trên hệ thống Camera ,

Đinh Công Huân, Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ 8 Hà Nội, 2007

2.4.12 Hệ thống điều khiển không dây cho Robot lặn Vũ Minh Hùng,

Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ 8 Hà Nội, 2007

2.4.13 Khảo sát và mô phỏng hệ thống điều khiển robot nhào lộn ba

bậc tự do Phạm Thượng Cát, Nguyễn Xuân Hoàng, Hội thảo toàn quốc lần

thứ nhất về cơ điện tử

2.4.14 Phát hiện hệ thống nhận dạng và định vị vật thể sử dụng camera cho hệ thống phân loại sản phẩm dùng robot Vũ Sĩ Thắng, Phan Minh Tân, Phạm Ngọc Minh, Phạm Thượng Cát, Hội thảo toàn quốc lần thứ nhất về cơ điện tử

2.4.15 Điều khiển thích nghi robot trên cơ sở logic mờ, Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phước, Hán Thành Trung, Nguyễn Tiến Hiếu, Hội nghị

Cơ điện tử toàn quốc lần thứ II

2.4.16 Nghiên cứu phát triển hệ robot – camera tự động tìm kiếm và

bám đối tượng di động VICON, Phạm Thượng Cát, Trần Việt Phong, Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ II

2.4.17 Một sơ đồ điều khiển hệ thống Hand-eye robot bám mục tiêu di

động sử dụng Bùi Trọng Tuyên, Phạm Thượng Cát, Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ II

2.4.18 Sử dụng bộ điều khiển nơron được tối ưu bằng giải thuật di

trong mạch truyền thẳng điều khiển robot bằng phương pháp tính moment

Nguyễn Trần Hiệp, Phạm Thượng Cát, Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ II

2.4.19 Tổng quan tình hình nghiên cứu mạng nơron cho robot thông

minh, Tạ Hồng Kỳ, Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ II

2.4.20 Nghiên cứu điều khiển trượt robot 2 khâu với mặt trượt có lớp

biên, Nguyễn Trọng Thuần, Nguyễn Minh Trí, VICA 4

2.4.21 Một thuật toán điều khiển robot, Lê Bá Dũng, Hà Mạnh Đào, VICA 4

2.5 Robot song song

2.5.1 Ứng dụng Robot song song trong máy đo toạ độ CMM TS Thái

Thị Thu Hà, Hồ Thanh Tâm, VICA6, Hà Nội 2005

2.5.2 Điều khiển thích nghi trong hệ tay máy GS TS Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Hoàng Mai, VICA6, Hà Nội 2005

2.5.3 Thuật toán tìm miền làm việc của họ Robot song song phẳng 3

bậc tự do Đặng Bảo Lâm, Phạm Minh Hải, Phan Văn Đồng, VICA6, Hà Nội

2005

2.5.4 Nghiên cứu tạo dựng Robot song song loại Hexa GS TSKH Nguyễn Thiện Phúc, KS Trần Minh Nghĩa, KS Nguyễn Đình Nin, VICA6, Hà Nội 2005

2.5.5 Điều khiển tối ưu chuyển động tay máy song song TS Võ Quang Vinh, ThS Lâm Hùng Sơn, ThS Võ Thu Hà, VICA6, Hà Nội 2005

2.5.6 Thiết kế, chế tạo Robot Crane, Bùi Quang Được, Đặng Văn Nghìn, Hội nghị Toàn quốc lần I về Cơ điện tử, Hà Nội 2002

2.5.7 Mô phỏng động lực học robot cơ cấu song song, Lê Thanh Thủy, Phạm Anh Tuấn, Phạm Văn Bích Ngọc, Đỗ Trần Thắng, Hội nghị Toàn quốc lần I về Cơ điện tử, Hà Nội 2002

2.5.8 Giải bài toán động học ngược cơ cấu Hexapod 6 CTC, Hồ Đắc Hiền, Hội nghị Toàn quốc lần I về Cơ điện tử, Hà Nội 2002

2.5.9 Mô phỏng và thiết kế Hexapod cho gia công cơ khí chính xác,

Phạm Văn Ngọc Bạch, Vũ Thanh Quang, Đỗ Trần Thắng, Phạm Anh Tuấn, Hội nghị Toàn quốc lần II về Cơ điện tử, Tp Hồ Chí Minh 2004

2.5.10 Một giải pháp điều khiển robot cơ cấu song song, Đinh Công Huấn, Vương Thị Diệu Hương, Đỗ Thị Ngọc Oanh, Nguyên Huy Thụy, Phạm Anh Tuấn, Hội nghị Toàn quốc lần II về Cơ điện tử, Tp Hồ Chí Minh 2004

2.5.11 Thiết kế động học máy cắt gọt kim loại Hexapod bằng mô

phỏng, Hồ Đắc Hiền, Hội nghị Toàn quốc lần II về Cơ điện tử, Tp Hồ Chí Minh 2004

2.5.12 Những kết quả nghiên cứu ban đầu về Hexapod, Nguyễn Minh Tuấn, Đặng Văn Nghìn, Hội nghị Toàn quốc lần II về Cơ điện tử, Tp Hồ Chí Minh 2004

2.5.13 Phân tích lực và biến dạng trong hệ chân Hexapod bằng phần

mềm MATLAB, Nguyễn Minh Tuấn, Đặng Văn Nghìn, Hội nghị Toàn quốc lần II về Cơ điện tử, Tp Hồ Chí Minh 2004

2.5.14 Institute of Mechanics, Vietnamese Academy of Science and Technology, Viet Nam: Determination of Control Data based on Dynamic

Simulation for Hexapod; Le Xuan Huy, Hoang Nga, Do Tran Thang, Pham Minh Tuan,

2.5.15 Vietnamese Academy of Science and Technology, Vietnam:

Development of a Control System for Hexapod; Dinh Cong Huan, Vuong Thi Dieu Huong, Vu Minh Hung, Do Thi Ngoc Oanh, Nguyen Huy Thuy, Pham Anh Tuan, The 8 th Intl Conference on Mechatronics Technology, Hanoi,

2004

2.5.16 Chế tạo thử nghiệm Robot Hexaglide , Nguyễn Hồng Thái, Bộ Môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Hội nghị Toàn quốc lần III về Cơ điện tử,

Hà Nội 2006

2.5.17 Cong Bang Pham, Song Huat Yeo and Guilin Yang, Nanyang

Technology Univ., Singapore: Analytical Force-closure workspace of driven planar Parallel Mechanisms; HNKHCN lần thứ 10, ĐHBK - ĐHQG

Cable-Hồ Chí Minh, 2007

2.5.18 Huy Hoang Pham, I-Ming Chen, Nanyang Technological Univ.,

Singapore: Stiffness Analysis of a 6-DOF Flexure Parallel Mechanism:

HNKHCN lần thứ 10, ĐHBK - ĐHQG Hồ Chí Minh, 2007

2.5.19 Giải thuật xác định các thông số điều khiển chân robot hexapod

sử dụng trong cắt gọt tạo hình kiểu điêu khắc, Nguyễn Văn Bạo, Phan Văn Đồng, Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ 7, Hà Nội, 2002

2.5.20 Nghiên cứu ứng dụng Robot song song thao tác dưới hầm sâu Nguyễn Thiện Phúc, Nguyễn Tiến Đức, Lê Hoàng Giang, Hoàng Văn Bạo, Đăng Văn Huynh, Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ 7, Hà Nội, 2002

2.5.21 Sử dụng robot tripod và thuật giải xác định các thông số điều

khiển khi ứng dụng gia công các bề mặt theo kiểu điêu khắc, Nguyễn Hồng Thái, Hoàng Văn Bạo, Phan Văn Đồng, Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ 7,

Hà Nội, 2002

2.5.22 Thiết kế và chế tạo mô hình HEXAPOD, Đặng Văn Nghìn, Nguyễn Minh Tuấn, Từ Diệp Công Thành, Hội thảo toàn quốc lần thứ nhất về

Cơ điện tử

III CÁC NHÓM SẢN PHẨM NGHIÊN CỨU VỀ ROBOT

3.1 Nhóm sản phẩm robot công nghiệp

Robot hàn

Các công việc hàn là lĩnh vực có nhu cầu ứng dụng robot nhiều nhất ở

ta Vì thế cũng có nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng robot hàn theo 2 hướng: Một là nghiên cứu khai thác các robot hàn nhập ngoại; Hai là tự tạo ra các robot hàn

Hình ảnh dưới đây là robot hàn, sản phẩm của Đề tài KC.03.02 Robot Hàn có trọng lượng khoảng 300 kg, được dùng để hàn hồ quang, cắt kim loại bằng gas, plasma và phun phủ Robot hàn có thể hàn được quỹ đạo cong liên tục Robot hàn này được triển khai thử nghiệm tại nhà máy đóng tàu ở Thanh Trì Hà Nội

Ứng dung thử nghiệm Robot hàn tại nhà máy đóng tàu Hà Nội

Một đề tài khác của Đại học Giao thông Vận tải Tp Hồ Chí Minh về

“Robot hàn đứng ứng dụng trong công nghệ đóng tàu” cũng được triển khai

có kết quả

Robot hàn đứng ứng dụng trong công nghệ đóng tàu

Ở Trường Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên cũng có đề tài nghiên cứu và chế tạo một mô hình robot hàn 3 bậc tự do có khả năng thực hiện hàn điểm và hàn đường

Robot hàn của ĐHSP Kỹ thuật Hưng Yên

Robot hàn tự hành phục vụ ngành đóng tàu là sản phẩm của Đề tài nhà nước KC.03.06/06.10 do Khoa Cơ khí, ĐHBK – HN chủ trì thực hiện Đây là một thiết bị di chuyển trên đường ray dẫn hướng được tích hợp trong hệ điều khiển tự động

Trình diễn robot hàn tự động

Robot hàn bán tự động

Một trạm hàn bán tự động gồm 3 robot hoạt động đồng thời để thực hiện các công đoạn hàn khác nhau đã được thiết kế, chế tạo và đưa vào sử dụng Trạm có dạng bàn xoay, với chế độ hoạt động gián đoạn với 4 vị trí dừng, gồm 3 robot và 1 công nhân Công nhân này sẽ gá đặt chi tiết, sau đó chi tiết đi qua 3 robot hàn và về vị trí người công nhân để người này tháo ra

Robot hàn bán tự động do Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh chế tạo

Tay mỏy lấy sản phẩm nhựa

Tay mỏy lấy sản phẩm nhựa là một sản phẩm của Đề tài cấp Nhà nước KC.03.02

Tay mỏy lấy sản phẩm nhựa gồm hai loại: loại nằm ngang dựng để lấy phụi nhựa chai PET, loại đứng dựng để lấy sản phẩm nhựa kiểu ộp phun Tay mỏy khi hoạt động phải đảm bảo dịch chuyển nhanh, chớnh xỏc để đưa khuụn đến cỏc vị trớ lấy phụi từ khuụn trờn mỏy ộp nhựa Tay mỏy được tớnh toỏn sao cho phải thật khớp với tớn hiệu điều khiển (đúng, mở) của khuụn nhựa Hai robot lấy sản phẩm nhựa này hiện đang được ứng dụng thử nghiệm tại Cụng

ty Nhựa Đụ thành (thuộc Sở Cụng nghiệp TP Hồ Chớ Minh)

Tay mỏy lấy sản phẩm nhựa đang ứng dụng thử nghiệm tại

Cụng ty Nhựa Đụ Thành Tp Hồ Chớ Minh

Cơ cấu robot RP

Cơ cấu Robot RP là sản phẩm của Trung tõm NCKT tự động hoỏ, Đại học Bỏch Khoa Hà Nội Ở đaõy đaừ đề xuất chọn loại cơ cấu với bộ thông số tối -u để làm môđun chuẩn hoá tạo nên một nhóm robot kiểu mới, ký hiệu là cơ cấu Robot RP Robot RP thuộc loại robot phỏng sinh (bắt ch-ớc cơ cấu tay ng-ời) Sự khác biệt của robot này với các kiểu robot phỏng sinh khác là ở đây dùng cơ cấu Pantograph với 2 con tr-ợt dẫn động làm môđun chủ yếu của cơ cấu tay máy Cũng vì thế robot này đ-ợc ký hiệu vắn tắt là RP Với những quan hệ thông số hợp lý, loại cơ cấu tay máy này có các -u điểm sau:1) Có thể

bố trí nguồn động học gần với thân nh-ng vẫn đảm bảo chuyển động độc lập

của các khâu chấp hành; 2) Đảm bảo đơn giản về kết cấu, linh hoạt về cấu trúc

và nhỏ gọn về kích th-ớc; 3) Dễ dàng giữ cân bằng ở các vị trí khác nhau và tiêu hao ít năng l-ợng; 4) Dễ điều khiển do có thể thực hiện các chuyển dịch của bàn kẹp theo các trục toạ độ bằng cách di chuyển con tr-ợt riêng rẽ và các bài toán khi thay đổi cấu hình đều là các bài toán phẳng

Cơ cấu mụđun chuẩn hoỏ của robot RP núi trờn, gọi tắt là cơ cấu robot

RP Nếu sử dụng cơ cấu này làm phần chủ yếu của robot thỡ cú thể tạo ra nhiều mẫu robot đỏp ứng cỏc yờu cầu đa dạng trong một thời gian ngắn, bởi vỡ theo đú cú thể tạo sẵn cỏc “gam” cụm bộ phận hợp thành robot Đú là một phương cỏch dễ hỡnh thành ra ngành cụng nghiệp robot khi thị trường chưa đũi hỏi sản lượng lớn robot cho từng mẫu

Robot RPS-406

Trờn cơ sở ứng dụng cơ cấu Robot RP đó tạo ra Robot RPS-406 dựng

để phun men sứ vệ sinh Robot này cú 5 bậc tự do, truyền dẫn thủy lực, điều khiển dựng PLC Đú là sản phẩm của đề tài nhỏnh KHCN 04.06.04

Robot RPB-4102

Sản phẩm tiếp theo là Robot RPS 4102 là sản phẩm của Đề tài nhỏnh KHCN.04.10.02 Robot này dung cho cụng nghiệp phun phủ và cụng nghệ nhiệt luyện cao tần Robot RPB.4102 cú 6 bậc tự do, 3 bậc ở than dưới dung truyền dẫn thủy lực, 3 bậc cổ tay dựng động cơ bước điều khiển bằng PC

Cơ cấu Robot RP dung để tạo ra thiết bị tay đo kiểu mới

Thiết bị tay đo này được tạo ra ở Trung tâm NCKT Tự động hóa, ĐHBK – HN là loại thiết bị đo lường cầm tay PCMM (Portable Coordinate Measuring Machines) đều có cấu trúc động học như các loại robot Trên cơ sở nhận xét đó đã áp dụng các phương pháp hiện đại trong kỹ thuật robot để thiết

kế, chế tạo phần cứng và nhất là để xây dựng phần mềm với các phương pháp suy luận của phép đo với số lần đo ít nhất có thể Ngày nay có xu thế phát huy khả năng suy luận ở phần mềm, chứ không đơn thuần nỗ lực nâng cao độ chính xác chế tạo thiết bị, vì đó là những việc rất có nhiều hạn chế và rất đắt tiền

Hình ảnh chụp dưới đây là một mẫu thiết bị tay đo dùng cơ cấu robot

RP

Thiết bị tay đo dùng cơ cấu robot RP

Cơ cấu robot RP dùng thiết bị tự động làm bánh tráng rế

Bánh tráng rế theo công nghệ sản xuất thủ công truyền thống của Việt Nam được sản xuất bằng cách sau: Dùng lon nhỏ, chứa hỗn hợp bột, có các lỗ nhỏ phân bố trên mặt đáy, khi rê đều tay để cho nước bột chảy xuống đĩa chiên nóng có bôi mỡ thành các sợi nhỏ tạo ra các vân đan nhau thành lá bánh tròn

Kết quả nghiên cứu ở Trung tâm NCKT Tự động hóa, ĐHBK – HN đã xây dựng thiết bị tự động làm bánh tráng rế dùng cơ cấu robot RP (xem hình

vẽ dưới đây) Thiết bị này được thiết kế theo 2 phương án: Dùng hệ thống bánh răng hành tinh hoặc dùng cơ cấu robot RP để tạo ra vân các sợi bột nhão trên đĩa chiên nóng đan nhau thành lá bánh Dùng cơ cấu robot RP có thể tạo

ra vân bánh đa dạng theo chương trình Trong sơ đồ toàn hệ thống sản xuất bánh tráng rế, cơ cấu robot RP còn được dùng để thay đổi linh hoạt vị trí các đĩa chiên

Thiết bị làm bánh tráng rế Vân bánh tạo ra

Hệ thống tự động phun hạt mài dùng cơ cấu Robot RP

Hệ thống tự động phun hạt mài lên các tấm thép lớn được thiết kế nhằm làm sạch các loại tôn tấm dùng trong đóng mới và sửa chữa tàu thuyền Hiện nay trừ một số ít nhà máy sử dụng hạt nix (hạt đồng) đắt tiền, còn hầu hết các nhà máy lớn nhỏ đều sử dụng cát ở công đoạn này trong đại bộ phận thời gian làm việc

Vì thế hệ thống thiết bị tự động phun hạt được thiết kế theo nguyên tắc “môđun hóa” và “robot hóa” để thay đổi được chế độ công nghệ nhằm đáp ứng được các yêu cầu đa dạng của nhiều cơ sở sử dụng Ví dụ, lúc thì phun hạt mài, lúc thì dùng hạt phun khác, hoặc khi thì cần làm sạch bóng

bề mặt, khi khác lại cần tạo nhám bề mặt để bám sơn phủ v.v

Đáp ứng yêu cầu thay đổi linh hoạt chế độ công nghệ đó, hợp lý hơn

cả là dùng robot mang đầu phun hạt và trong trường hợp này cũng cần môdun thiết bị thu hồi hạt phun để bảo vệ môi trường

Áp dụng ở đây Robot RP tỏ ra nhiều ưu điểm như đảm bảo đơn giản

về kết cấu, linh hoạt trong thao tác và nhỏ gọn về kích thước Robot này

có thêm bậc tự do thứ 4 di chuyển theo đường ray treo phía trên tấm cần

Sơ đồ toàn hệ thống sản xuất bánh tráng rế

phun hạt khi đặt tấm nghiêng Robot RP dễ dàng đưa đầu phun xuống phía

dưới hoặc lên cao, đồng thời điều chỉnh được hướng phun hạt và tốc độ di

chuyển (xem hình vẽ)

Hệ thống tự động phun hạt mài

Buồng phun hạt mài dùng Robot RP

Buồng phun hạt mài lên tấm dựng nghiêng

Robot SCA mini

* Thiết kế chế tạo Robot SCAmini

Robot SCAmini là một biến thể của Robot SCARA Từ năm 1990 tại Trung tâm NCKT Tự động hóa, ĐHBK – HN đã thiết kế, chế tạo và lập trình điều khiển robot SCAmini nhằm cung cấp cho một số trường để giảng dạy, học tập Robot có 4 bấc tự do, truyền dẫn bằng động cơ bước và đai răng, điều khiển bằng PC