Page 83 - Kỷ yếu hội thảo quốc tế: Ứng dụng công nghệ mới trong công trình xanh - lần thứ 9 (ATiGB 2024)

74 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

THIẾT KẾ MÔ HÌNH ROBOT SONG SONG 6 BẬC

TỰ DO KIỂU 3 CHUỖI ĐỘNG HỌC

DESIGN OF SIX DEGREE-OF- FREEDOM

THREE- LEGGED PARALLEL MANIPULATOR

Hoàng Ngọc Thiên Vũ , Võ Quang Trường , Nguyễn Phú Sinh ,
2
2
1*
2
2
2
Trần Tấn Sang , Lương Công Danh , Trương Đình Khang , Đặng Hữu Tài
2
1 Khoa Sư phạm Công nghiệp, Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng
2 Khoa Cơ khí, Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng
Hoang Ngoc Thien Vu , Vo Quang Truong , Nguyen Phu Sinh ,
2
1*
2
2
Tran Tan Sang , Luong Cong Danh , Truong Dinh Khang , Dang Huu Tai
2
2
2
1 Faculty of Technology Education, the University of Technology and Education, the University of Danang; hntvu@ute.udn.vn
2 Faculty of Mechanical Engineering, the University of Technology and Education, the University of Danang; npsinh@ute.udn.vn
* hntvu@ute.udn.vn
Tóm tắt: Robot song song ngày càng đóng vai trò quan Abstract: Parallel manipulators play an important role
trọng trong các lĩnh vực gia công cơ khí chính xác, kỹ thuật in precision machining, aerospace engineering, and medical
hàng không vũ trụ, thiết bị y tế vì robot song song có khả devices due to their advantages of greater payload capacity,
năng làm việc với tải trọng cao hơn, độ chính xác lớn hơn higher precision, and stiffness compared to serial
và độ linh hoạt tốt hơn so với robot nối tiếp thường dùng manipulators, which are commonly used in manufacturing
trong công nghiệp sản xuất, lắp ráp. Trong các loại robot and assembly industries. Among parallel manipulators, six-
song song, mô hình robot song song 6 bậc tự do luôn thu degree-of-freedom (6-DoF) parallel mechanisms have
hút được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới, vì attracted significant attention from scientists because of
với 6 bậc tự do các robot có khả năng chuyển động linh their flexible motions, including three translations and three
hoạt, tịnh tiến theo 3 trục và quay xung quanh 3 trục. Trong rotations. This article investigates a 6-DoF parallel
bài viết này, mô hình robot song song 6 bậc tự do với ba manipulator with three PRPS chains. The inverse
chuỗi động học PRPS được nghiên cứu thiết kế và chế tạo. kinematics and velocity models of the robot are presented.
Động học nghịch và mô hình vận tốc của robot sẽ được The reachable workspace of the robot is then determined
trình bày. Phương pháp hình học được áp dụng để xác định using a geometric method based on CAD software. Finally,
vùng làm việc của robot. Sau cùng, mô hình robot được the mechanism is fabricated and tested.
thiết kế và chế tạo thực nghiệm.
Từ khóa: robot song song; động học nghịch; mô hình Keywords: parallel manipulator; inverse kinematics,
vận tốc; vùng làm việc; phương pháp hình học. velocity models; workspace; geometric method.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ máy robot song song 6 bậc tự do luôn được quan tâm
nghiên cứu. Nhiều mô hình robot song song 6 bậc tự
Cánh tay robot có thể được chia thành hai nhóm do đã được giới thiệu bởi các nhà khoa học trên thế
chính là cánh tay robot nối tiếp (serial manipulator) giới. Mô hình robot song song 6 bậc tự do nổi tiếng
và cánh tay robot song song (parallel manipulator). nhất là mô hình Gough Stewart. Mô hình này có kết
Mỗi kiểu robot đều có những ưu và nhược điểm riêng cấu kiểu hexapod, nghĩa là tấm đế cố định của robot
như cánh tay robot nối tiếp thì vùng làm việc lớn, độ được liên kết với tấm di động bởi sáu chân. Ban đầu,
linh hoạt cao hơn so với cánh tay robot song song. sáu chân này là tương ứng sáu khớp tịnh tiến chủ
Tuy nhiên, cánh tay robot song song có độ cứng động (active prismatic actuators). Sau này, nhiều mô
vững, khả năng tải và độ chính xác tốt hơn so với tay hình cải tiến với sáu khớp quay thay cho sáu khớp
máy robot nối tiếp nhưng việc giải bài toán động học tịnh tiến được nghiên cứu. Tuy nhiên, kiểu cánh tay
thuận, động lực học và xác định vùng làm việc của robot song song 6 chân có một nhược điểm lớn là
robot song song thường phức tạp hơn so với cánh tay vùng làm việc của robot luôn bị giới hạn bởi các khớp
robot nối tiếp do cánh tay robot song song có nhiều bị động (passive joints) và sự va chạm giữa các chân
chuỗi động học khép kín, nên các phương trình động robot (legs interference). Chính vì vậy, các mô hình
học robot phức tạp [1-4]. Những năm gần đây, khi robot song song 6 bậc tự do có 3 chân được nghiên
công nghệ phát triển, nhu cầu sử dụng robot song cứu đề xuất, chẳng hạn Behi et al. [5] trình bày mô
song trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao, hình robot song song 6 bậc tự do kiểu 3-PRPS. Robot
khả năng tải lớn nhưng yêu cầu kết cấu tinh gọn ngày này có tấm di động (moving platform) và tấm cố định
càng tăng. Để đáp ứng được yêu cầu phức tạp, các tay (fixed platform) được nối với nhau bởi ba chuỗi động

ISBN: 978-604-80-9779-0