636 Tưởng Phước Thọ, Trịnh Đức Cường, Nguyễn Trường Thịnh VCM2012 Tiếp cận khái quát về thiết kế cơ khí và tổng hợp phương pháp điều khiển cho Delta robot A Generalized Approach On Mechanical Design And Control Methods Synthesis Of Delta Robot 1,a Tưởng Phước Thọ, 1,b Trịnh Đức Cường, 1,c Nguyễn Trường Thịnh 1 Bộ môn Cơ điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM a tuongphuoctho@gmail.com, b cuongtd91@gmail.com, c thinhnt@hcmute.edu.vn Tóm tắt Bài báo này trình bày những thiết kế cơ bản về cơ khí, tính toán động học, động lực học cũng như bộ điều khiển dành cho robot song song 3 bậc tự do dạng Delta. Với bài toán động học, vấn đề phân tích vị trí robot và Jacobi vận tốc được nghiên cứu và phát triển. Cùng với bài toán động lực học, phương trình Lagrange được sử dụng để phân tích động lực học của robot song song. Các kết quả phân tích về động học, vận tốc và động lực học được sử dụng để thiết lập bộ điều khiển theo thời gian thực cho robot hoạt động. Trong phần thực nghiệm , robot thực hiện việc gia công trên phôi nhựa với các quỹ đạo phức tạp, để từ đó đánh giá các tiêu chí trong thiết kế cơ khí và bộ điều khiển robot song song dạng Delta. Abstract: This paper presents the mechanical design and formulation of kinematic and dynamics of Delta Platform-type Parallel Robot with three degree of freedom (d.o.f). Structure of robot is designed and calculated based on desired workspace and suitable rigidity. In kinematic problems, position and velocity of robot is analysed . Problem of dynamics, Lagrange equations are used to analyze the dynamics of the parallel robot. The results of the analysis of kinematic, velocity and dynamics are used to set the real-time controller for robot operation. In the experiment, the robot can perform cutting on the workpiece with complex trajectories as milling machine, which can evaluate the mechanical design and the robot controller. 1. Giới thiệu Bài báo này sẽ trình bày thiết kế cơ khí, phân tích động học và động lực học robot song song dạng Delta 3 bậc tự do. Ngoài ra bài báo này cũng đề cập đến việc thiết kế bộ điều khiển, giải thuật điều khiển robot. Thiết kế robot đặc biệt là robot song song ứng dụng trong cuộc sống là là vấn đề quan trọng và khá khó khăn trong lĩnh vực robot. Do kết cấu động học của robot này dạng song song nên nó có thể làm việc với độ chính xác và độ cứng vững cao hơn so với cấu trúc nối tiếp. Tuy nhiên cấu trúc song song lại hạn chế khả năng vươn xa của cánh tay robot và như vậy không gian làm việc sẽ nhỏ hơn robot có cấu trúc động học nối tiếp. Robot song song Delta là dạng robot có kết cấu chuỗi động học kín. Vì vậy, cấu trúc song song có rất nhiều ưu điểm so với cấu trúc nối tiếp như tốc độ và độ chính xác cao. Thông thường, robot song song được cấu tạo từ một tấm đế di chuyển (end effector) và bệ cố định, được kết nối với nhau bởi ít nhất 2 chuỗi động học độc lập. Ở đây, chuỗi động học của robot delta là các khâu nối tiếp được nối bởi các khớp. Các khớp có thể có 1,2 hay 3 bậc tự do cho phép chuyển động quay hoặc tịnh tiến. Delta robot là một trong số những robot công nghiệp thành công nhất trong lịch sử, nhờ tốc độ và độ chính xác cao. Với bệ di động của robot Delta có 3 bậc tự do dịch chuyển theo 3 trục trong hệ trục tọa độ Decard x, y, z. Nó có rất nhiều ứng dụng bao gồm gắp đặt, đóng gói được dùng nhiều trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, điện tử,… Bài báo này trình bày các vấn đề cơ bản nhất về thiết kế cơ khí, mô hình hóa bài toán động học, động lực học và bộ điều khiển Robot song song 3 bậc tự do (d.o.f) trong không gian. Với mục đích thiết kế một robot phục vụ trong việc phân loại nông sản thực phẩm với tốc độ cao, chúng tôi đã chọn lựa robot với cấu hình song song. Các sản phẩm hầu như là dạng đối xứng hoặc không quan tâm nhiều đền hướng, vì vậy robot có 3 bậc tự do có khả năng di chuyển trong không gian và tốc độ di chuyển nhanh. Do đó cấu hình robot được chọn cho ứng dụng này là robot song song 3 bậc tự do Delta. Mặc dù không gian hoạt động của robot Delta nhỏ, nhưng khả năng tăng tốc rất lớn đó cũng là lý do để chọn dạng robot này trong các ứng dụng công nghiệp. 2. Thiết kế cơ khí Để phù hợp với môi trường làm việc trong các dây chuyền đóng gói bánh kẹo hoặc phân loại nông sản như cà chua, Robot được thiết kế cho không gian hoạt động linh hoạt trong vùng có bán kính 500mm và Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 637 Mã bài 143 chiều cao 180mm. Tốc độ làm việc tối đa 5m/s và độ chính xác lặp lại và độ chính xác vị trí là 0.4mm. Thiết kế robot song song dạng 3R/6S/6S (với R là khớp bản lề - Revolute Joint, S là khớp cầu - Spherical Joint). Bố trí các khớp được trình bày trong H.1. Số bậc tự do của robot này được tính như sau:   5 3 6. 5. 3. 3 w n p p s r       (1) Với: n là số khâu động, p 5 là số khớp loại 5, p 3 là số khớp loại 3, s số bậc tự do thừa. H. 1 Cấu trúc của robot song song H. 2 Mô hình hóa robot song song Delta. Trong robot này chúng ta có 10 khâu và toàn hệ cơ cấu có 6 bậc tự do thừa và tất cả đều thuộc 6 khớp cầu, mỗi khớp cầu có 1 bậc tự do thừa là bậc tự do của quả cầu quay quanh trục gá của nó. Như vậy với kết cấu của robot song song này có ba bậc tự do (3 d.o.f), kết cấu gồm có bệ cố định (base platform) và một bệ di động là phần công tác (Moving platform – End effector). Hai bộ phận này được liên kết với nhau bởi 3 chân kết nối song song. Mỗi một đầu chân (trên) gắn với bệ cố định bằng khớp quay (khớp bản lề). Mỗi đầu còn lại gắn với 2 khớp cầu nối với hai thanh song song (chân dưới). Đầu còn lại của mỗi thanh song song sẽ nối với bệ chuyển động bởi một khớp cầu. Do kết cấu và hình dạng của robot song song 3 bậc tự do này nên còn gọi là robot Delta. Một bước tiếp theo trong phần thiết kế cơ khí là xác định bài toán động học và động lực học của robot song song. Đối với cơ cấu song song, bài toán động học nghịch có thể giải bằng các quy tắc hình học đơn giản, nhưng, lời giải cho bài toán động học thuận rất khó. Vì thế có rất nhiều lời giải cho nó. Trong phần này, bài toán động học được phân tích, H.2 là sơ đồ mô tả cấu trúc động học của robot. Trong phần này sẽ trình bày những cơ sở để tính toán và xác định các thông số động học và động lực học phục vụ cho điều khiển bao gồm mối quan hệ vận tốc, gia tốc giữa bệ công tác với các các chuyển động xoay của 3 khớp bản lề cũng như động lực học liên hệ giữa bệ công tác và lực tác động lên các chân của robot song song dạng Delta. Mô hình động học của robot Delta bao gồm:  1 ,  2,  3 là góc quay của ba khâu trên trên một chân, r a là khoảng các từ tâm bệ cố định đến trục khớp quay theo phương ngang, r b khoảng các từ tâm bệ di động đến đường nối giữa hai khớp cầu trên bệ di động, d a là khoảng cách từ tâm bệ cố định đến trục khớp quay theo phương thẳng đứng (z). L1, L2 là chiều dài của khâu trên và khâu dưới của mỗi chân. F1, F2, F3 là tâm của ba khớp quay. Các thông số được mô tả trong H.3. Bởi vì bài toán động học nghịch của robot song song đơn giản hơn bài toán động học thuận nên ở đây, chúng ta khảo sát bài toán động học nghịch trước. Bài toán động học nghịch của robot song song Delta xác định các biến khớp θ 1 , θ 2, θ 3 của ba khớp quay khi biết được tọa độ của bệ di dộng (x,y,z) tương ứng. L 1 L 2 1  2  H. 3 Mô hình đơn giản của robot song song Delta. H. 4 Không gian hoạt động của bệ công tác robot song song. Từ cấu trúc động học của robot ta tính được: arctan( ) Ji i Fi Fi z y y    (2) Do khâu F 1 J 1 chỉ quay trong mặt phẳng Oyz nên khi tính toán có thể bỏ qua tọa độ X, để thuận lợi cho việc tính toán các góc θ 2, θ 3 ta sử dụng tính đối xứng của robot Delta bằng cách xoay mặt Oxy quanh trục Oz một góc 120 0 ngược chiều kim đồng hồ. Như vậy ta được một hệ trục O x’y’z’ , từ đó ta có thể tính góc θ 2, θ 3 tương tự như θ 1 . Bài toán động học thuận của robot Delta là xác định tọa độ của đầu tác động E 0 (x 0 , y 0 , z 0 ) 638 Tưởng Phước Thọ, Trịnh Đức Cường, Nguyễn Trường Thịnh VCM2012 gắn trên bệ di động khi biết các biến khớp θ 1 , θ 2, θ 3 . Để robot hoạt động ở tốc độ cao và gia tốc lớn, việc đưa ra một giải thuật điều khiển thích hợp là rất cần thiết. Tuy nhiên để điều khiển hoạt động của một robot song song với tốc độ đáp ứng cao là rất phức tạp, vì bài toán động lực học tồn tại tính chất phi tuyến và các phương trình động lực học phức tạp. Trường hợp tổng quát, phương trình động lực học[1] của robot song song dạng Delta được tính dựa vào phương trình Largrange-Euler có dạng: 1 k i j i j i k g d L L Q dt q q q                      (3) Trong đó: L=K-U là hàm Largrange, K là tổng động năng của hệ, U là tổng thế năng của hệ, q i là các biến khớp, Q là ngoại lực,  i là hệ số nhân Lagrange và g i là hệ số ràng buộc. Phương trình động lực học của robot: ττ)q()q,()q,q(q)q(  d GqFVM     (4) Trong đó: M(q) là Ma trận quán tính (n x n) có tính chất đối xứng và xác định dương, V(q,q’) là vectơ lực Coriolis/hướng tâm. G(q) là vectơ trọng lực,  là vectơ moment lực tác động, F(q,q’) là lực ma sát bao gồm cả ma sát động và ma sát tĩnh và  d là nhiễu tác động vào hệ thống cũng như là các sai số nếu có khi ta mô hình hóa. Sau khi chọn cấu trúc động học robot, tính toán sơ bộ bài toán động học và động lực học. Chúng tôi tiến hành thiết kế robot song song dạng Delta dựa trên mô hình hóa để. Với mục đích thiết kế robot này dùng cho việc phân loại sản phẩm nông sản thực phẩm nên dựa trên yêu cầu kích thước của dây chuyền sản xuất để chọn các thông số cấu hình robot. Các đầu khớp của các chân robot trên nối với bệ cố định được truyền động bởi một động cơ AC servo thông qua hộp giảm tốc có tỷ số truyền 1/60. Các chi tiết của robot được gia công lắp ráp theo một quy trình nhất định để đảm bảo tính cứng vững và chính xác. H. 5 Mô hình thiết kế cơ khí robot song songdạng Delta. H. 6 Phân tích biến dạng và ứng suất sử dụng FEM. Sau khi thiết kế hệ cơ, các chi tiết được tính toán mô phỏng ứng suất và chuyển vị tại các vị trí khác nhau bằng phần mềm phần tử hữu hạn Inventor để xác định được những vị trí nguy hiểm cũng như khả năng chịu tải của cả hệ thống. Từ đó lựa chọn được thông số các chi tiết phù hợp yêu cầu. Vì không gian hoạt động của robot là giao của 3 khối cầu nên không gian hoạt động tối ưu của robot là dạng không gian hình trụ với bán kính R và chiều cao h. Và không gian hoạt động của robot được thiết kế được chỉ ra ở H.4. Thông qua các đặc tính kết cấu của robot, mô hình thiết kế của robot được chỉ ra ở H.5. Chúng tôi đã sử dụng phần mềm Inventor làm công cụ để tính toán sức bền, khả năng biến dạng và khả năng chịu tải cho robot song song Delta. Quá trình tính toán này hoàn toàn dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) (H.6). Việc chia lưới (meshing) được chọn lựa linh hoạt tạo điều kiện cho việc tính toán nhanh và dễ Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 639 Mã bài 143 dàng. Trong thực tế chúng tôi cũng sử dụng một số phần mềm thương mại khác về FEM như Abaqus hoặc ANSYS, tuy nhiên vì việc tải trọng đặt lên vật không lớn nên việc sử dụng Inventor là phù hợp. Sử dụng phần mềm này có thể mô hình hóa, lựa chọn các vật liệu phù hợp tương đương với vật liệu thực tế để tạo ra mô hình tính toán tương đồng với mô hình thức. Việc phân tích dựa trên các điều kiện biên cũng như đặt các tải trọng, lực tác động lên kết cấu robot song song để có thể tính được độ bền, tìm ra các điểm có ứng suất nguy hiểm từ đó có phương án thay thế, hoàn thiện các bộ phận của robot được chế tạo. Robot có thể chuyển động theo 3 phương X, Y, Z nên tại mỗi vị trí của đầu từ nó gây ra các ứng suất và chuyển vị khác nhau trên từng chi tiết. Ở đây ta chỉ xét được ứng suất và chuyển vị của máy tại trạng thái tĩnh ở một số vị trí xác định trước. 3. Thiết kế bộ điều khiển robot Cấu trúc phần cứng của hệ thống điều khiển phần thân robot và các thiết bị phần cứng được chỉ ra như trong H.7. Một CPU-3.0GHz chạy trên nền Windows XP được sử dụng như là máy tính điều khiển chính. Các thiết bị khác, như bộ điều khiển servo (bộ điều khiển động cơ của các trục khớp) và cảm biến kết nối các khu vực điều khiển (CAN – Controller Area Network) tới máy tính chính. Các bộ điều khiển servo và các cảm biến có bộ vi xử lý riêng. Các bộ vi xử lý cho phép bộ điều khiển servo điều khiển góc độ và vận tốc của động cơ với các lệnh chuyển từ máy tính, và bộ vi xử lý cho phép cảm biến xử lý tín hiệu tương tự và trao đổi các dữ liệu thông qua mạng CAN. Máy tính làm việc với chức năng như bộ điều khiển chủ. Nó tính toán các thuật toán điều khiển hồi tiếp sau khi nhận được các dữ liệu từ cảm biến, tạo ra quỹ đạo của các khớp, và gửi các lệnh điều khiển của máy để điều khiển động cơ servo của các khớp thông qua mạng truyền thông CAN. Bộ điều khiển robot song này cấu thành từ các bộ phận như máy tính bao gồm bộ xử lý trung tâm, bộ nhớ, các card vào ra ngoài ra còn có vi điều khiển kết nối để làm bộ giao tiếp giữa máy tính (H.8) và thiết bị ngoại vi ở đây là các bộ điều khiển các động cơ servo cũng như các cảm biến gắn trên robot. Tất cả các thiết bị này được bố trí trong tủ điều khiển trung tâm. Dựa vào sự phân tích, các động cơ được sử dụng trong robot có cùng công suất. Các bộ điều khiển hoạt động ở tần số 20MHz, mà nội suy tuyến tính các lệnh vị trí cung cấp bởi bộ điều khiển chính ở một tần số 20MHz. H.9 cho thấy sơ đồ khối của hệ thống điều khiển cũng như quá trình tính toán điều khiển robot song song. H. 7 Sơ đồ khốihệ thống điều khiển của robot song song. H. 8 Mạch điều khiển giao tiếp thiết bị ngoại vi. 4. Giải thuật điều khiển Trong hệ thống điều khiển robot song song Delta được thiết kế, chúng tôi đã sử dụng các giải thuật nội suy đường thẳng, cong hoặc đường cong bậc cao. Vận tốc lớn nhất được quy ước bởi người dùng và quan hệ giữa vận tốc và vị trí được xác định từ dữ liệu tính toán nội suy. Đối với việc nội suy thẳng thì vận tốc bắt đầu di chuyển và tăng dần theo độ dốc và đạt giá trị lớn nhất, và giảm dần khi tới gần điểm kết thúc. Để nội suy cung tròn, giải thuật cần cung cấp các thông số như: Điểm bắt đầu, điểm kết thúc, điểm giữa nằm trên cung tròn và vận tốc lớn nhất khi di chuyển suốt quỹ đạo. Một vấn đề khá quan trọng và mang tính quyết định đến chất lượng xử lý và đáp ứng của robot song song đó là đưa ra giải thuật điều khiển robot song song phù hợp. Ví dụ như khi chúng ta muốn quỹ đạo di chuyển sẽ bắt đầu tại điểm A, đi ngang qua điểm C và kết thúc tại B. Quỹ đạo được chia thành nhiều điểm nhỏ giữa A và B. Khoảng cách giữa các điểm trên quỹ đạo di chuyển được tìm bằng cách sử dụng thép nội suy bậc 3 spline. Giải thuật nội suy bậc 3 dạng spline là một dạng nội suy đa thức dành cho việc tính toán những đường di chuyển mịn giữa các điểm dữ liệu. Giải thuật và chương trình tính toán, mô phỏng trong phần này được thực hiện trên phần mềm Matlab dựa trên các bài toán động học và động lực học được phân tích trên. Với chương trình tính toán mô phỏng được thực hiện dựa trên việc xác định các thông số động 640 Tưởng Phước Thọ, Trịnh Đức Cường, Nguyễn Trường Thịnh VCM2012 học và những phương trình xác định những ràng buộc của cơ cấu song song. Sau đó tiến hành khảo sát bài toán động lực học cơ cấu khi cho biết vị trí tức thời của điểm tác động cuối cũng như các thông số khác như vận tốc, lực, moment tác động (H.9). Bài toán thuận được dùng để kiểm tra và đánh giá sai số của quá trình điều khiển. Bài báo này sử dụng phép nội suy đường thằng và nội suy parabol để thực hiện các chuyển động cơ bản của robot. H.10 là hình dạng bên ngoài của bộ điều khiển trung tâm của robot song song. Bộ điều khiển này có nhiệm vụ điều khiển robot song, giao tiếp với người vận hành và chứa các thiết bị điện tử, các bộ điều khiển các động cơ servo AC. Ngoài ra, bộ điều khiển còn được thiết kế để phát triển nâng cao tích hợp cho một hệ thống hoàn chỉnh gồm các thiết bị điều khiển băng chuyền, biến tần, các thiết bị đầu cuối, màn hình theo dõi quá trình điều khiển và quá trình xử lý ảnh,… 5. Kết quả và thảo luận Trong phần này, chúng ta sẽ tiến hành đánh giá kết quả tính toán, thiết kế của Robot song song dạng Delta thông qua các thí nghiệm trên robot thực tế. Các thí nghiệm được tiến hành trực tiếp trên Robot song song 3 bậc tự do dạng Delta (H.11). Robot song song được thiết kế với các thông số và đặc tính được chỉ ra ở Bảng 1. Sau khi thiết kế và chế tạo robot song song dạng Delta, việc thực nghiệm đã được tiến hành với kích thước các nhựa acrylic xác định là 200x200x5 (mm). x y z Inverse Kinematics Microcontroller 16F887 Forward Kinematics x* y* z* MR-J20A 3 motors + Transmission Arm 1, Arm 2, Arm 3, m m m Actual Actual Reference H. 9 Sơ đồ điều khiển và giải thuật dành cho robot Delta. H. 10 Tủ điều khiển trung tâm của robot. H. 11 Giao diện điều khiển Do được thiết kế trên cơ sở robot song song với 3 khớp chủ động bản lề tạo ra tốc độ đáp ứng của hệ thống khá lớn. Robot song song này có khả năng gắp nhặt trung bình 76 sản phẩm/ phút. Qua thực nghiệm thấy rằng năng suất làm việc của máy gấp 5-10 lần so với người công nhân gắp nhặt vật là sản phẩm cần phân loại trong chế biến nông sản thức phẩm. Từ yêu cầu di chuyển bệ công tác theo đúng quỹ đạo đã được lập trình với độ chính xác cao (sai số <1mm) giúp phân loại sản phẩm chính xác, đáp ứng nhanh. Các kết quả nhận được từ thực nghiệm đều có kết quả tương đương với mô hình tiên đoán. Các thực nghiệm được tiến hành trên robot song song và máy tính. Phần mềm điều khiển robot được viết trên phần mềm Matlab sử dụng kết quả phân tích động học và động lực học ở trên để điều khiển bệ di động. Với kết quả hoạt động của robot qua việc ứng dụng robot song song cho việc gia công cắt gọt (công suất nhỏ) và vẽ hình, chúng ta có thể đánh giá một cách đầy đủ các thông số kỹ thuật của robot. Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 641 Mã bài 143 H. 12 Robot song song dạng Delta Platform được chế tạo. Bảng 1: Thông số kỹ thuật của robot song song Delta. STT Đ ặc tính kỹ thuật Giá tr ị 1 Không gian ho ạt động (mm) Bán kính: 500 Chi ều cao: 200 2 Đ ộ chính xác vị trí 0.2 mm 3 Đ ộ chính xác lặp lại 0.2 mm 4 V ận tốc lớn nhất bệ di động 5 m/s 5 T ải trọng t ối đa 5 kg 6 Chi ều d ài khâu trên l 1 =250(mm) 7 Chi ều d ài khâu dư ới l 2 =480(mm) 8 Bán kính b ệ cố định 150mm 9 Bán kính b ệ di động 100mm 10 S ố l ư ợng động c ơ AC servo 3 11 Công su ất động c ơ 200 W 12 T ỷ số truyền của hộp số 1:60 Vì để điều khiển robot hoạt động theo các quỹ đạo cho trước, chúng ta phải dựa vào việc điều khiển vị trí và vận tốc, bài toán động học, Jacobi vận tốc và động lực học được áp dụng để xây dựng chương trình điều khiển. Mục tiêu thử nghiệm là đánh giá các thông số kỹ thuật của robot và kết quả tính toán của bài toán động học và động lực học của Robot. Giao diện điều khiển được thực hiện trên Matlab hoạt động trên máy tính là trung tâm điều khiển của hệ thống bao gồm nhiều phần khác nhau như mô phỏng lại không gian hoạt động, quan hệ giữa quỹ đạo mong muốn và quỹ đạo thực tế, đồ thị biểu diễn đáp ứng của các khớp với giải thuật điều khiển cho trước. Bài toán động học thuận và nghịch được thực hiện, qua đó có thể kiểm tra được độ chính xác của hệ thống kết hợp với bài toán động lực học, để tìm ra giải thuật thích hợp cho từng phương pháp nội suy. Bên cạnh đó, hệ thống điều khiển băng chuyền (conveyor tracking), hệ thống xử lý ảnh bằng Matlab cũng được thực hiện để đưa ra quỹ đạo di chuyển thích hợp cho bệ di chuyển (end-effector). H. 13 Tiến hành gia công cắt gọt trên nhựa arcrylic. H. 14 Quỹ đạo của bệ di động robot và đáp ứng của 3 động cơ. H. 15 Robot song song đang vẽ chuột Mickey. 642 Tưởng Phước Thọ, Trịnh Đức Cường, Nguyễn Trường Thịnh VCM2012 Trong phần này, một số kết quả thực nghiệm dựa trên điều khiển động học và động lực học được phân tích. Để đánh giá khả năng của bộ điều khiển. Các đáp ứng sẽ được phân tích tính toán dựa trên nhiều loại quỹ đạo mà robot thực hiện các thao tác gia công. Trong các thực nghiệm này, một động cơ gắn dao phay công suất nhỏ được gắn trên bệ chuyển động để thực hiện cắt phôi theo các quỹ đạo như bông hoa, đường tròn, hình hypocycloid … Để thực nghiệm quá trình thiết kế và chế tạo robot song song, chúng tôi tiến hành cắt gọt (phay) những biên dạng phức tạp 2D trên nhựa arcrylic (H.13). Quá trình này sử dụng dao phay ngón liền khối bằng thép gió đường kính 3 (mm) với số lưỡi dao Z = 4. Vật liệu nhựa arcrylic có  b = 69 (Mpa). Công suất trục động cơ gắn đầu dao phay là 20W. Chiều sâu cắt của dao là t = 2 (mm). H.14 là quỹ đạo của bệ di động robot để tạo hình hypocycloid và đáp ứng của 3 động cơ với phép nội suy đường cong này. Đầu công tác có thể sử dụng với nhiều mục đích như gia công cắt gọi, vẽ, gắp nhặt và di chuyển vật. Trong H.15 chúng tôi đã gắn trên bệ di động một cây bút để tiến hành vẽ những hình ảnh phức tạp như chuột Mickey. Từ đó chúng ta có thể nhận thấy robot song song dạng Delta có thể thực hiện khá nhiều chức năng như gia công cắt gọt dựa trên 3 trục X, Y, Z. Robot này còn có thể sử dụng trong các hệ thống phân loại sản phẩm hay các dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử với độ chính xác cao, độ cứng vững, tốc độ nhanh và linh hoạt. Với mục đích đề ra ban đầu là robot có thể sử dụng làm thiết bị phân loại nông sản thực phẩm thì máy đã đáp ứng được hầu hết yêu cầu cần thiết như tốc độ cao, độ chính xác, không gian hoạt động phù hợp với yêu cầu đề ra. 6. Kết luận Qua quá trình nghiên cứu và thiết kết, robot song song dạng Delta đã được chế tạo và thử nghiệm dựa trên các kết quả tính toán thiết kết cơ khí, bộ điều khiển. Robot song song được chế tạo có 3 bậc tự do theo nguyên lý Delta Platform. Mô hình động học và động lực học được áp dụng để thiết kế giải thuật điều khiển cho robot thực hiện công việc cắt gọt theo các quỹ đạo phức tạp cho trước. Từ kết quả thực nghiệm thu được cho thấy phần cơ khí của robot đáp ứng được kỹ thuật trong thiết kế máy. Bộ điều khiển đáp ứng được yêu cầu điều khiển. Robot thực hiện được những yêu cầu nội suy phức tạp như quỹ đạo hình ngôi sao, hình bông hoa, …với sai số nhỏ, từ đó cho thấy robot có thể thực hiện chính xác những chuyển động gắp đặt đơn giản khi làm việc trong các dây chuyền đóng gói hoặc phân loại sản phẩm thực phẩm, nông sản. Bài báo trình bày cách tiếp cận thiết kế và chế tạo các robot song song dạng Delta Platform và phân tích động học và động lực học áp dụng vào bài toán điều khiển robot. Hệ thống các kết quả này là cơ sở toán học để xây dựng nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo, cho phép chủ động trong thiết kế và công nghệ chế tạo robot song song có 3 chuỗi động dành cho các ứng dụng gắp đặt, lắp ráp, đóng gói thực phẩm… Tài liệu tham khảo [1] S.M.Ha, P.B.V Ngoc and H.S.Kim, “Dynamics Analysis of a Delta-type Parallel Robot”, 2011 11th International Conference on Control, Automation and Systems, pp.855-857, 2011. [2] ELAU, GmbH, “Robotics. Embedded robotic functionality for packaging machinery. Marktheidenfeld,” Germany: ELAU GmbH, 2008. [3] André Olsson. ELAU, GmbH., “Robotics. Modeling and control of a Delta-3 robot”, Department of Automatic Control. Lund University, February 2009. Tư ởng Ph ư ớc Thọ , đang là nghiên cứu sinh chuyên ngành kỹ thuật cơ khí, tốt nghiệp đại học năm 2006, chuyên ngành Cơ Điện Tử - Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, tốt nghiệp cao học chuyên ngành Công nghệ Chế tạo máy tại trường Đại học Bách khoa TP.HCM. Lĩnh vực nghiên cứu chính: Robot, tự động hóa công nghiệp. Hiện đang công tác tại khoa Cơ Khí Máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM. Trịnh Đức Cường, hiện đang là sinh viên năm cuối chuyên ngành Cơ Điện tử - Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. Lĩnh vực nghiên cứu chính: Robot song song, robot công nghiệp, tự động hóa công nghiệp. Nguyễn Trường Thịnh tốt nghiệp Đại học năm 1997 và Cao học năm 2000 chuyên ngành Cơ khí tại Đại học Bách Khoa TP.HCM, Việt Nam. Anh tốt nghiệp Tiến sỹ chuyên ngành Cơ khí năm 2009 tại Đại học Quốc gia Chonnam - Hàn Quốc. Từ năm 1998, anh là giảng viên tại Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, Việt Nam. Lĩnh vực nghiên cứu chính là robot dịch vụ, robot công nghiệp, thiết kế và điều khiển thông minh. . 636 Tưởng Phước Thọ, Trịnh Đức Cường, Nguyễn Trường Thịnh VCM2 012 Tiếp cận khái quát về thiết kế cơ khí và tổng hợp phương pháp điều khiển cho Delta robot A Generalized Approach On Mechanical. động phù hợp với yêu cầu đề ra. 6. Kết luận Qua quá trình nghiên cứu và thiết kết, robot song song dạng Delta đã được chế tạo và thử nghiệm dựa trên các kết quả tính toán thiết kết cơ khí, . bày cách tiếp cận thiết kế và chế tạo các robot song song dạng Delta Platform và phân tích động học và động lực học áp dụng vào bài toán điều khiển robot. Hệ thống các kết quả này là cơ sở toán