THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH DELTA ROBOT VÀ ỨNG DỤNG IOT VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH DELTA ROBOT VÀ ỨNG
DỤNG IOT VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN CÔNG TƯỞNG
LÊ VĂN TRƯỞNG
Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ
Niên khóa: 2014-2018

Tháng 06 năm 2018


THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH DELTA ROBOT VÀ ỨNG
DỤNG IOT VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT

TÁC GIẢ

Nguyễn Công Tưởng
Lê Văn Trưởng

Khóa luận tốt nghiệp được đệ trình đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành Cơ Điện Tử

Giáo viên hướng dẫn:
ThS. Nguyễn Tấn Phúc

Tháng 06 năm 2018

2


LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành cảm ơn đến Ban giám hiệu, Phòng đào tạo và Khoa Cơ khí Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho
chúng em học tập trong suốt 4 năm và hoàn thành luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn đến quý thầy, cô giáo Khoa Cơ Khí – Công Nghệ đặc biệt
là thầy, cô Bộ môn Cơ Điện Tử, Trường ĐH Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh đã truyền đạt
kiến thức cho chúng em trong suốt khóa học.
Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến thầy ThS. Nguyễn Tấn Phúc người đã
trực tiếp và tận tình hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn đến quý bạn bè đã giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian
thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn!
TP.HCM, tháng 06 năm 2018
Sinh viên thực hiện:

Lê Văn Trưởng

Nguyễn Công Tưởng

3


TÓM TẮT
Ngày nay, các kỹ thuật robot với sự hỗ trợ của máy tính đã đáp ứng được độ
chính xác cao, thời gian thu nhận và xử lý các tín hiệu nhanh chóng, tin cậy, đã làm
tăng năng suất lao động, hạn chế các tai nạn và độc hại cho con người… Tuy nhiên,
loại robot nối tiếp hiện đang được sử dụng trong nhiều lĩnh vực đã bộc lộ nhiều nhược
điểm như tính linh hoạt thấp, tốc độ xử lý và khả năng đáp ứng không cao, độ cứng

vững cũng như độ chính xác chưa đảm bảo. Để khắc phục phần nào các nhược điểm
trên, một loại robot mới đã ra đời, đó là robot (hay còn gọi là tay máy) song song.
Trước những ứng dụng và nghiên cứu của Robot song song. Chúng em là sinh viên bộ
môn cơ điện tử trường ĐH Nông Lâm đã lựa chọn việc “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ
ROBOT SONG SONG BA BẬC TỰ DO ỨNG DỤNG IOT ĐIỀU KHIỂN ROBOT”.
Chúng em đã thực hiện việc tính toán, thiết kế và chế tạo . Mong rằng đề tài này của
chúng em sẽ giúp ích cho những bạn khóa sau có cơ hội tiếp cận với mô hình thực tế
và giúp cho những người chế tạo ra Robot song song ba khớp xoay giải quyết việc
thiết kế và tính toán rút ngắn được thời gian đem nó vào ứng dụng trong thực tế .
Nội dung chính của đề tài bao gồm:
-

Tìm hiểu các thiết kế đã có về robot delta 3 khâu xoay.

-

Tìm hiểu modul điều khiển wifi ESP 8266.

-

Thiết kế, chế tạo robot delta kích thước 100cmx80cmx80cm.

-

Thiết kế, chế tạo bộ điều khiển robot dùng sóng wifi để có thể điều khiển trong
ứng dụng gắp đặt hàng hóa.

4

MỤC LỤC

5


Trang
Trang tựa ……………………………………………………………………………....i
TÀI LIỆU THAM KHẢO ……….………………………………………………….50
PHỤ LỤC ………………..…………………………………………………………..51

6


DANH SÁCH CÁC HÌNH

7


DANH SÁCH CÁC BẢNG

8


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Trong quá trình công nghiệp hóa hiện hóa, các nhà khoa học đã nghiên cứu chế
tạo các loại robot để phục vụ sản xuất. Cùng với quá trình phát triển các robot công
nghiệp, một loại robot mới ra đời, thay thế dần các loại robot trước đây, đó là robot
song song, với các đặc tính nổi trội so với robot cổ điển như:

−

Khả năng chịu được tải lớn.

−

Các thành phần cấu tạo nhỏ hơn nên
tổng trọng lượng của robot cũng nhỏ.

−

Độ cứng vững cao do kết cấu hình
học của chúng hợp lý.

−

Tất cả các lực tác động đồng thời
được phân bố đều cho các chân, đồng thời lực tác động lên các chân đều là lực kéo
(nén) nhờ các cấu trúc robot.

−

Có thể thực hiện các thao tác phức
tạp với độ chính xác cao trong công việc nhờ vào cấu trúc song song, các sai số chỉ
phụ thuộc vào sai số dọc trục và sai số không bị tích lũy.

−

Các cơ cấu chấp hành đều có thể
định vị trên tấm nền.

−

Các robot song song không cần làm
việc trên bệ đỡ và có thể di chuyển tới mọi nơi trong môi trường sản xuất do có
khối lượng và kích thước tương đối nhỏ.

−

Robot song song có phạm vi sử dụng
khá rộng, từ việc dùng lắp ráp các chi tiết tinh vi cho đến việc tạo các chuyển động
phức tạp trong tạo hình, gia công các biên dạng phức tạp.
9


−

Năng suất làm việc rất cao.

−

Giá thành của robot song song sử
dụng trong gia công rẻ hơn rất nhiều so với máy các máy CNC có tính năng tương
đương.
Với tính ưu việt cao, các robot song song ngày càng thu hút được nhiều nhà khoa

học nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi các loại robot trong nhiều lĩnh vực.
Trước những ứng dụng và nghiên cứu của Robot song song. Chúng em là sinh
viên bộ môn cơ điện tử trường ĐH Nông Lâm đã lựa chọn việc “NGHIÊN CỨU,
THIẾT KẾ ROBOT SONG SONG BA BẬC TỰ DO ỨNG DỤNG IOT ĐIỀU KHIỂN

ROBOT”. Chúng em đã thực hiện việc tính toán, thiết kế và chế tạo. Mong rằng đề tài
này của chúng em sẽ giúp ích cho những bạn khóa sau có cơ hội tiếp cận với mô hình
thực tế và giúp cho những người chế tạo ra Robot song song ba khớp xoay giải quyết
việc thiết kế và tính toán rút ngắn được thời gian đem nó vào ứng dụng trong thực tế .
1.2 Mục tiêu đề tài
Đề tài nhằm nghiên cứu, thiết kế và chế tạo robot song song nhằm ứng dụng vào
các dây chuyển sản xuất, các hoạt động nghiên cứu và học tập. Qua đó ta sẽ phát triển
thành sản phẩm ứng dụng trong gia công tạo hình, lắp ghép và vận chuyển sản phẩm
trong các quá trình sản xuất.
1.3 Đối tượng và khách thể nghiên cứu
−

Đối tượng nghiên cứu: Tính toán,

thiết kế và chế tạo mô hình Robot song song hai bậc tự do và ứng dụng IOT vào
điều khiển robot.
−

Đối tượng sử dụng: Dùng cho tất cả

những học sinh, sinh viên học ngành kỹ thuật nói riêng và cho nhưng ai quan tâm
muốn tim hiểu nói chung.
−

Khách thể nghiên cứu: Robot song

song ứng dụng trong giảng dạy.
1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Đề tài mang nhiều ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
10

- Tạo tiền đề cho việc chế tạo các robot Delta ứng dụng vào thực tế: thiết bị gia công
các biên dạng bề mặt phức tạp, tạo biên dạng theo đường cong bất kỳ, robot lắp ráp
sản phẩm trong các hệ thống sản xuất linh hoạt, robot nâng chuyển….
- Góp phần xây dựng mô hình dạy học về điều khiển tự động đối với Robot công
nghiệp tại các trường Cao đẳng và Đại học.

11


1.5 Kết quả dự kiến đạt được.
Nghiên cứu lý thuyết:
-

Tổng hợp tài liệu về tính toán động học thuận và ngược của robot Delta, từ đó xây
dựng thuật toán giải bài toán động học thuận, động học ngược.

-

Tính toán thiết kế mô hình cơ khí cho robot đảm bảo độ chính xác và độ cứng vững
cần thiết, đáp ứng nhu cầu điều khiển chính xác.

-

Tìm hiểu các phương pháp điều khiển, lựa chọn mạch điều khiển, xây dựng thuật toán
và chương trình điều khiển.
Nghiên cứu thực nghiệm:

-

Chế tạo mô hình thực nghiệm robot Delta và điều khiển thực hiện các công việc yêu
cầu.
1.6 Kết luận
Trong chương này ta đã khái quát tổng quan về robot song song, trình bày một số
mẫu robot song song thông dụng. Đồng thời ta cũng đã nêu nổi bật các tính năng khác
biệt, cải tiến vượt trội của robot Delta so với các robot song song thông thường khác,
tạo tiền đề cho sự thành công rực rỡ trong hơn 20 năm. Trên cơ sở tham khảo các đề
tài nghiên cứu liên quan về đề tài robot Delta trên thế giới ta đề ra hướng nghiên cứu
cho đề tài như sau: Nghiên cứu động học, xây dựng mô hình robot song song dựa trên
các kích thước khâu động đã xác lập và cuối cùng thiết kế một hệ thống điều khiển
robot Delta.

12


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Lịch sử nghiên cứu
2.1.1 Lịch sử phát triển robot delta trên thế giới
Đó là vào đầu những năm 80 khi Reymond Clavel (giáo sư tại EPFL - École
Polytechnique Fédérale de Lausanne) đưa ra ý tưởng tuyệt vời của việc sử dụng các
hình bình hành để xây dựng một robot song song với ba mức độ chuyển đổi và một
mức độ tự do xoay vòng. Trái với những ý kiến xuất bản ở nơi khác, nguồn cảm hứng
của ông thực sự có tính nguyên bản và không bắt nguồn từ một cơ chế song song do
Willard L. Pollard sáng chế vào năm 1942, mà thời đó không được biết đến với giáo sư
Clavel. Người thứ hai gọi việc tạo ra robot Delta, không nghi ngờ rằng vào đầu thế kỷ
này, nó sẽ tự thiết lập mình như là một trong những thiết kế robot song song thành
công nhất với hàng trăm robot hoạt động trên toàn thế giới. Năm 1999, Tiến sĩ Clavel
được trao tặng giải thưởng Golden Robot, được tài trợ bởi ABB Flexible Automation.

13


Hình 2.1: Bản vẽ ban đầu của Robot Delta

 Thiết kế của Robot Delta
Ý tưởng cơ bản đằng sau thiết kế robot song song Delta là việc sử dụng các hình
bình hành. Hình bình hành cho phép liên kết đầu ra vẫn ở định hướng cố định đối với
một liên kết đầu vào. Việc sử dụng ba hình bình hành như vậy hạn chế hoàn toàn định
hướng của nền tảng di động mà vẫn chỉ với ba độ thuần túy chuyển đổi tự do. Các liên
kết đầu vào của ba hình bình hành được gắn trên đinh quay qua các khe co giãn. Các
khớp revolute của đòn xoay được khởi động theo hai cách khác nhau: với động cơ
quay (DC hoặc AC servo) hoặc với thiết bị truyền động tuyến tính. Cuối cùng, chân
thứ tư được sử dụng để truyền chuyển động quay từ chân đế tới đầu cuối kết hợp trên
nền di động.

Hình 2.2: Bản vẽ cơ cấu thanh đơn giản của Robot Delta
14


Một số thông tin khác về Robot Delta
Bằng sáng chế: Đơn giản như vậy, thiết kế của robot Delta được bao gồm bởi
một gia đình gồm 36 bằng sáng chế, trong đó quan trọng nhất là bằng sáng chế của
WIPO được ban hành vào ngày 18 tháng 6 năm 1987 ( WO 87/03528 ), bằng sáng chế
Hoa Kỳ phát hành vào ngày 11 tháng 12 năm 1990 ( US 4,976,582 ), và bằng sáng chế
châu Âu phát hành vào ngày 17 tháng 7 năm 1991 ( EP 0 250 470 ). Nhìn chung, các
bằng sáng chế này bảo vệ sáng chế ở Mỹ, Canada, Nhật Bản và hầu hết các nước Tây
Âu. Các bằng sáng chế không nêu rõ cách cấu trúc của Delta được thực hiện để kết
hợp thiết kế cơ bản cũng như các biến thể của nó (như Triaglide hay Linapod).

Các ngành công nghiệp tận dụng tốc độ cao của robot đồng bằng là ngành công
nghiệp đóng gói, y tế và dược phẩm. Đối với độ cứng của nó cũng được sử dụng cho
phẫu thuật. Các ứng dụng khác bao gồm các hoạt động lắp ráp có độ chính xác cao
trong một phòng sạch cho các linh kiện điện tử. Cấu trúc của một robot đồng bằng
cũng có thể được sử dụng để tạo bộ điều khiển haptic. Gần đây hơn, công nghệ này đã
được điều chỉnh cho máy in 3D. Những máy in này có thể được xây dựng cho khoảng
một ngàn đô la và cạnh tranh tốt với các máy in Cartesian truyền thống từ dự
án RepRap.
 Ứng dụng của Robot Delta trong thực tế

15


Lịch sử của tiếp thị robot Delta là dài, phức tạp và hấp dẫn. Tất cả bắt đầu vào
năm 1983 khi hai anh em Thụy Sĩ Marc-Olivier và Pascal Demaurex thành lập công
ty Demaurex có trụ sở tại Romanel-sur-Lausanne, Thụy Sĩ. Sau khi mua giấy phép cho
robot Delta vào năm 1987, mục tiêu chính của họ đã trở thành thương mại hóa robot
song song cho ngành công nghiệp đóng gói. Sau nhiều năm, Demaurex đã thành công
trong việc chiếm một vị trí chính trong thị trường khó khăn mới này. Sản phẩm của
công ty đã trải qua một số sửa đổi. Bốn phiên bản ứng dụng đã được thương mại hóa

Hình 2.3: Robot Delta sử dụng trong y tế và trong nghiên cứu
dưới tên của Pack-Placer , Line-Placer , Top-Placer , và Presto . Demaurex đã tuyên bố
đã bán 500 robot Delta trên toàn thế giới.

16


Bằng sáng chế về robot Delta đã được các anh em Demaurex mua từ EPFL năm
1996. Tuy nhiên, trước khi giao dịch diễn ra, EPFL đã bán hai giấy phép. Loại thứ nhất

liên quan đến robot có kích thước nhỏ (cánh tay + hình chữ nhật 800mm) được dành
riêng cho Demaurex năm 1987. Loại thứ hai, liên quan đến robot có kích thước lớn
hơn, đã được bán cho AID và sau đó được bán lại cho DeeMed. Công ty này, được
mua lại bởi Elekta Thụy Điển, chuyên về lĩnh vực phẫu thuật và sản xuất một robot
Delta được sử dụng để mang kính hiển vi nặng 20kg .

Hình 2.4: Robot Delta được sử dụng để đóng gói bánh ở một
lò bánh công nghiệp
Robot Delta được sử dụng một cách đa dạng trong toàn lĩnh vực công nghiệp,
đến y tế và đến nghiên cứu học thuật. Vai trò không lớn nhưng cũng đủ góp một phần
lớn và nền công nghiệp Robot hiện nay trên toàn thế giới. Nhóm rất hào hứng và rất
chờ mong được thực hiện thiết kế và chế tạo Robot này.
Xuất phát tõ nhu cầu và khả năng linh hoạt hóa trong sản xuất, các cơ cấu Robot
còng ngày càng phát triển rất đa dạng và phong phó. Trong những thập niên gần đây,
Robot cấu tróc song song được Gough và Whitehall nghiên cứu năm 1962 và sù chú ý
ứng dụng của Robot cấu tróc song song đã được khởi động bởi Stewart vào năm 1965.
Ông là người cho ra đời một buồng (phòng) tập lái máy bay dựa trên cơ cấu song song.
Hiện nay cơ cấu song song được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.

17


Hình 2.5: Robot delta kết hợp xử lý ảnh sử dụng phổ biến trong phân loại
Loại Robot song song điển hình gồm có bàn máy động được nối với giá cố định,
dẫn động theo nhiều nhánh song song hay còn gọi là số chân. Thường số chân bằng số
bậc tự do, được điều khiển bởi nguồn phát động đặt trên giá cố định hoặc ngay trên
chân. Chính lý do này mà các Robot song song đôi khi gọi là các Robot có bệ. Các cơ
cấu tác động điều khiển tải ngoài, nên cơ cấu chấp hành song song thường có khả năng
chịu tải lớn.
Do tính ưu việt của Robot song song nên ngày càng thu hút được nhiều nhà khoa

học nghiên cứu, đồng thời cũng được ứng dụng ngày càng rộng rãi vào nhiều lĩnh vực:
-

Ngành Vật lý: Giá đỡ kính hiển vi, giá đỡ thiết bị đo chính xác.

-

Ngành Cơ khí: Máy gia công cơ khí chính xác, máy công cụ.

-

Ngành Bưu chính viễn thông: Giá đỡ Ăngten, vệ tinh địa tĩnh.

-

Ngành chế tạo ôtô: Hệ thống thử tải lốp ôtô, buồng tập lái ôtô.

-

Ngành quân sự: Robot song song được dùng làm bệ đỡ ổn định được đặt trên tàu thủy,
các công trình thủy, trên xe, trên máy bay, trên chiến xa và tàu ngầm. Để giữ cân bằng
cho ăngten, camera theo dõi mục tiêu, cho rada, cho các thiết bị đo laser, bệ ổn định
cho pháo và tên lửa, buồng tập lái máy bay, xe tăng, tàu chiến.

18


Hình 2.6: Robot delta đóng gói bao bì
2.1.2 Lịch sử phát triển robot delta tại Việt nam
Ở Việt Nam, các cơ sở gia công cơ khí tại các nhà máy, trung tâm sản xuất vẫn

còn sử dụng nhiều máy công cụ truyền thống. Các máy này thường chỉ có 3 chuyển
động phối hợp, vì vậy không thể gia công các sản phẩm có biên dạng phức tạp thay đổi
trong không gian 3 chiều như khuôn mẫu có dạng trụ tròn, biên dạng cam để điều
khiển, khuôn mẫu đột, dập, khuôn ép nhựa dùng cho sản xuất quạt điện... Để giải
quyết vấn đề này, các cơ sở hoặc phải lựa chọn 1 trong 2 phương án: hoặc mua các
máy CNC hiện đại nhưng đắt tiền để thay thế máy công cụ hiện có, hoặc phải cải tiến
máy công cụ truyền thống. Từ đây, giải pháp ứng dụng robot song song 6 chân
(Hexapod), giúp tận dụng các máy gia công bán tự động hiện có đã được đặt ra.
Sau hai năm nghiên cứu, phòng Cơ điện tử, Viện Cơ học đã thiết kế và chế tạo
hoàn chỉnh một robot song song 6 chân (Hexapod), dùng cho các ngành kỹ thuật hiện
đại, trước mắt là trong gia công cơ khí chính xác. Phiên bản đầu tiên có tên gọi PR601, dùng làm giá đỡ phôi cho các máy gia công cơ khí bán tự động kiểu cũ. Điểm khác
biệt so với các máy CNC là ở chỗ, nếu như trong máy CNC, phôi (và giá đỡ phôi)
đứng yên còn đầu dao chuyển động, thì trong trường hợp này dao sẽ đứng yên, phôi
(và giá đỡ phôi) chuyển động trong không gian 3 chiều.

19


Hình 2.7: Toàn bộ hệ thống robot song song PR6-01
Trước công trình này, Hexapod cũng đã được nghiên cứu ở Việt Nam nhưng nhìn
chung mới chỉ dừng ở việc đưa ra mô hình và đi tìm thuật toán giải bài toán động học
mà chưa thiết kế và chế tạo được robot cụ thể. Phòng Cơ điện tử - Viện Cơ học là đơn
vị đầu tiên ở Việt Nam cho ra đời sản phẩm như vậy.
Ưu điểm nổi bật của loại robot này là bề mặt tấm đế di động của robot có thể
chuyển động tự do linh hoạt, vì vậy việc tạo hình bề mặt được thực hiện dễ dàng hơn
và đạt yêu cầu về độ chính xác cao hơn. Kết cấu động học của robot song song có độ
cứng vững cao và chịu được tải trọng lớn mặc dù kích thước robot nhỏ. Tầm hoạt động
của robot rất rộng, từ việc lắp ráp các chi tiết cực nhỏ tới các chuyển động thực hiện
các chức năng phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao như: phay, khoan, tiện, hàn, lắp ráp...
Ngoài ra, robot song song dễ dàng được lắp đặt ở các vị trí và các hướng khác nhau

(trên thuyền và treo trên trần, tường...)
Thực tế đến nay, nhiều cơ sở nghiên cứu như ĐH Bách khoa Hà Nội, ĐH Bách
khoa TP HCM, Viện cơ học, Viện công nghệ thông tin, …Đã chế tạo được một số
Robot mẫu.
Năm 2012 nhóm sinh viên phòng thí nghiệm mở (Open lab) Trường ĐH Sư
phạm kỹ thuật TP.HCM vừa cho ra lò một robot có khả năng thay thế công nhân trong
các nhà máy sản xuất. Loại robot này có thể thay thế công nhân thực hiện một số công
đoạn trong quy trình sản xuất như: gắp, đóng gói và phân loại các sản phẩm. So với
hiệu quả làm việc của con người, Delta có thể làm việc liên tục với tốc độ nhanh và độ
chính xác cao hơn. Robot này có thể gắn các đầu hút chân không nhỏ để gắp các vỉ
20


thuốc cho vào hộp đóng gói trong ngành dược phẩm. Điều này cực kỳ quan trọng
nhằm hạn chế các loại vi khuẩn mà con người vô tình mang theo vào nơi đóng thuốc
nếu không dùng máy móc. Trong ngành thực phẩm, sản phẩm này được gắn tay kẹp
khí nén để gắp và phân loại các dạng bánh kẹo trên băng truyền một cách nhanh
chóng. Do vậy giúp tiết kiệm không gian và làm cho môi trường sản xuất sạch sẽ hơn.
Trong ngành điện tử, robot có thể thay thế con người gắn các vi mạch. Không chỉ vậy,
sản phẩm này còn có thể trở thành máy gia công linh hoạt thay thế được nhiều loại
máy như: khoan, phay, dao… Chỉ cần thay dao cắt tương ứng như: dao phay, mũi
khoan, robot sẽ trở thành một máy gia công chính xác, hoạt động linh hoạt cả 3 hướng
trong không gian.
2.2 Giới thiệu về IoT (Internet of Things)
Internet of things là gì? Thực chất, biểu hiện của Internet of Things (IoT) đã xuất
hiện ngay từ thời kỳ sơ khai của Internet, khi các nhà phát minh mong muốn kết nối tất
cả mọi thứ qua một mạng lưới đồng nhất để có thể điều khiển chúng phục vụ cho mục
đích của con người.
Trong các tư liệu về IOT, người ta thường nhắc đến một chiếc máy bán nước giải
khát tự động tại trường Đại học Carnegie Melon (Mỹ) vào đầu những năm 1980 như là

một thiết bị đầu tiên mở màn cho xu hướng này, chiếc máy được lập trình để có thể kết
nối với người điều khiển qua Internet, nhằm kiểm tra tình trạng của máy và bổ sung
nước khi cần thiết mà không cần sự tiếp xúc kiểm tra trực tiếp.
Sau đó, khái niệm Internet of Things chỉ thực sự được đưa ra vào năm 1999, khi
mà người ta bắt đầu nhận thấy tiềm năng của xu hướng này, bên cạnh việc mạng
Internet cũng như nhiều rào cản về mặt khoa học công nghệ đã dần được khai phá.
Hay hiểu một cách đơn giản IOT là tất cả các thiết bị có thể kết nối với nhau.
Việc kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G),
Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại… Các thiết bị có thể là điện thoại thông minh, máy pha
cafe, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, và nhiều thiết bị khác.

21


Hình 2.8: Ứng dụng của IOT
Ứng dụng IOT rất đa dạng, trên tất cả các lĩnh vực đời sống: quản lý hạ tầng, y
tế, xây dựng và tự động hóa, giao thông… Cụ thể trong lĩnh vực y tế, IOT có thể được
sử dụng trên các thiết bị theo dõi sức khỏe từ xa và hệ thống thông báo khẩn cấp. Các
thiết bị theo dõi huyết áp và nhịp tim, thiết bị giám sát được cấy ghép vào cơ thể, máy
điều hòa nhịp tim, máy trợ thính thông qua các cảm biến đặc biệt gửi tín hiệu đến
trung tâm điều khiển nhằm cảnh báo sớm, giám sát bệnh án.

Hình 2.9: Ứng dụng IOT trong Ô tô
Một ứng dụng khác là nhà thông minh, các thiết bị có thể tự động báo thức, mở
cửa khi trời sáng, dùng các cảm biến để quét số lượng người trong phòng, nếu không
có ai sẽ tự tắt. Tự động kiểm tra đèn, thiết bị điện tử, van gas và tự động tắt đi khi
không có ai trong nhà. Ngoài ra, bạn còn có thể giám sát chiếc điện thoại, xe của mình
thông qua GPS và phần mềm để quản lý, chống mất trộm...

22

Hình 2.10: Ứng dụng IOT trong Smart house
2.3 Phân tích cấu trúc và tính toán động học robot Delta
2.3.1 Cấu trúc Robot Delta
Ở đề tài này ta chọn phân tích robot Delta kiểu 3-R2S2S.
Kiểu này có ba nhánh và mỗi nhánh gồm có một khớp dẫn động quay (R), bốn
khớp cầu (S) nối hai thanh theo dạng hình bình hành.

Hình 2.11: Bản vẽ robot delta trên solidworks
Bậc tự do (dof):
Không gian hoạt động của cơ cấu

λ=6

Số khâu (kể cả khâu cố định) của cơ cấu

n = 11

Số khớp trong cơ cấu

j = 15

Số bậc tự do tương đối của các khớp
trong cơ cấu
Số bậc tự do thừa

ft = 6
23

Số ràng buộc trùng trong cơ cấu

Rtr = 0

Số ràng buộc thừa trong cơ cấu

Rth = 0

Số bậc tự do của cơ cấu
Bảng 2.1: Các thông số cơ bản của robot
Với mục tiêu là triển khai loại robot song song 3 bậc tự do kiểu delta sao cho
việc thi công đơn giản, giá thành rẻ và không gian làm việc rộng rãi thì ta sẽ chọn kiểu
cấu trúc này để phân tích tính toán và thiết kế.
Cấu trúc hình học của Delta Robot được định nghĩa như hình 2.12.

A
O

y

i

φ
x

i

θ
1i

zi

i

x

y
i

z

P
v

u
w

Hình 2.12: Cấu trúc hình học của Delta Robot
Theo cấu trúc này, Delta Robot gồm có:
Một giá cố định. Trên giá cố định này người ta tạo ba thành phần khớp quay và
có đường tâm quay kéo dài cắt nhau và tạo thành một tam giác đều, các đường
trung trực của tam giác cắt nhau tại điểm O là tâm của giá cố định.
Một bệ di động. Giá di động này chính là nơi mà ta sẽ gá đầu công tác lên đó.

24


Ba chân kiểu R2S2S (trong đó: R tương ứng là khớp quay, S tương ứng là khớp
cầu). Mỗi chân được nối một đầu vào khớp phát động trên giá cố định (khớp quay)

và đầu còn lại được nối vào bệ di động.
Theo đó cơ cấu robot được lược đồ hóa như sau:
S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

R

R

R

Hình 2.13: Lược đồ hóa cấu trúc cơ cấu Delta Robot


Cấu trúc một nhánh của Delta Robot
Cấu trúc các nhánh như hình 2.14.
Ci

Ci

P

r

θ1i

b

bsinθ3i

b
θ2i
θ3i

p

Bi

Bi

a
θ2i
θ1i

Ai

θ1i
xi

yi

ϕi
Ai

x

O

R
y

Hình 2.14: Cấu trúc của một nhánh Delta Robot
25

z