2.1 Giới thiệu bài toán
Hầu hết các robot ngày nay chỉ có thể nâng được khoảng từ 1 đến 20 lần trọng lượng của chúng. So sánh điều đó với cánh tay con người, thì cánh tay người thường có thể nâng khoảng 10 lần trọng lượng của cánh tay. Vận tốc quay nhanh nhất của 1 cánh tay robot thường vào khoảng 40 inches/s trong khi tốc độ lớn nhất mà cánh tay con người đạt được trong khi ném một quả bóng chày là 1500 inches/s. Một trong những vấn đề cơ bản trong việc nghiên cứu những robot dạng này là độ
chính xác. Khả năng lập lại 1 lệnh của robot có sai số là 1mm, độ chính xác tuyệt
đối về vị trí (khâu tác động cuối đến điểm làm việc) để dừng lại là 1cm. Để giải quyết những vấn đề này làm cho robot trở nên cứng và chắc chắn. Để vị trí của khâu chấp hành cuối đến vị trí được chỉ định thì các góc khớp của robot phải được giả
thiết là là đã tính được và những khớp này được dẫn động tương thích với các góc
đó. Sau đó với giả thiết về góc của các khớp đã đã được tính toán đó, robot được coi là đủ cứng vì vậy mà khâu chấp hành cuối sẽ kết thúc tại các vị trí đã định trước. Do
đó với các robot có khối lượng và tầm với lớn rất khó điều khiển chính xác, việc phân tích và điều khiển robot dựa trên giảđịnh là cánh tay robot là tập hợp của các trục cứng mắc phải những hạn chế hiển nhiên.
Hình 2.1: Biến dạng của cánh tay robot và sai lệch vị trí các trục theo lý thuyết
Trên hình (2.1) minh họa một tay máy với vị trí trục khớp bị đẩy ra khỏi vị trí lý tưởng do khâu biến dạng dẻo, sự sai lệch này đặc biệt nguy hiểm khi tích lũy qua
một chuổi động dài nhưở robot. Do đó người ta rất mong muốn xây dựng được một cánh tay robot nhẹ mà có thể vươn xa, có khả năng mang những vật nặng và di chuyển nhanh chóng. Để đáp ứng các yêu cầu đó các cánh tay robot được linh hoạt hóa (xem là mềm). Nói cách khác độ uốn tĩnh của cánh tay robot được đưa vào tính toán để xác định vị trí chính xác. Quan trọng hơn nữa là tốc độ cao của cánh tay gây ra lực quán tính tác động lên cánh tay rất lớn và khả năng ổn định của cánh tay robot trở thành một vấn đề rất khó, điều này dẫn đến phải thiết kế những hệ thống
điều khiển phức tạp.