Bài giảng Robot công nghiệp

ROBOT CÔNG NGHIỆP (IR – INDUSTRIAL ROBOTION) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ------- 1.1 sự ra đời và phát triển của robot Thuật ngữ “robot” xuất hiện lần đầu tiên trên trên sân khấu ở NewYork vào ngày 09/10/1922 trong vở kịch “Rossum’s Universal Robot” của nhà soạn kịch người Tiệp khắc CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP  Từ “robot” là cách gọi tắt của từ robota - theo tiếng Tiệp khắc có nghĩa là người làm công việc tạp dịch.  Trong vở kịch các Robota có thể bắt chước các thao tác của con người  Ý tưởng chế tạo các cỗ máy phục vụ sản xuất ra đời và phát triển,  Tập trung thiết kế chế tạo các cỗ máy có thể bắt chước các thao tác của con người như “robota” nhằm làm công việc có tính chất nguy hiểm đối với con người  Trong công nghiệp thì không cần mô phỏng toàn bộ các chức năng của con người như nghe, nhìn, cảm giác, vì nó không có tính thực tiễn mà thực dụng hơn là Robot công nghiệp thay thế các chức năng cơ bắp của con người CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP  Trước chiến tranh thế giới lần thứ 2, xuất hiện các cơ cấu TeleOperator và các cơ cấu điều khiển từ xa đã ra đời, là các cơ cấu phỏng sinh học thuần tuý bao gồm các khâu, khớp, dây chằng gắn liền với bộ điều khiển và được thao tác bởi cánh tay con người.  Nó có thể cầm nắm, nâng hạ, đảo lật, buông thả các đối tượng trong một không gian xác định, các thao tác linh hoạt, khéo léo, nhưng tốc độ hoạt động chậm và lực hạn chế vì hệ điều khiển thuần tuý cơ học  hạn chế về lực và quãng đường di chuyển.  Thời kỳ sơ khai của Robot công nghiệp là từ năm 1946 trở về trước, giai đoạn này chủ yếu là cơ khí hoá (lợi lực, thiệt đường đi) CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP  1946-1960: các Robot đầu tiên phục vụ cho công nghiệp nguyên tử, trong giai đoạn này:  1946 máy tính điện tử đầu tiên ra đời: ENIAC  1949: Khái niệm về điều khiển theo chương trình số NC ra đời  Sự kết hợp điều khiển NC với các cơ cấu điều khiển từ xa sẽ đưa ra một thế hệ máy tự cao cấp mà thời đó gọi là “người máy” CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP  1960 là kỷ nguyên của Robot với các mốc:  1961 Hãng Robot General đã đưa ra Robot thương mại đầu tiên Unimate, được sử dụng trong phân xưởng đúc, nó là thời kỳ Robot thế hệ 1, lập trình điều khiển để Robot lạp lại các thao tác đã định trước.  Có hai đặc điểm:  Có khả năng làm việc liên tục 24 giờ/ ngày và nắm vững công việc trong một thời gian ngắn  Làm việc trong mọi điều kiện nóng bức khó chịu, nguy hiểm và độc hại, CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP  Trên cơ sở bản quyền phát minh sáng chế của Mỹ, các nước: Anh (1967) – Scare, Thuỵ Điển, Nhật (1968) – Fanuc, Đức (1971), Pháp (1972), Italy (1973).  Nhật: năm 1961 mua bản quyền sáng chế Robot  Đến nay đã có hơn 40 nước chế tạo Robot  1960 - 1970 ra đời công nghệ tích hợp IC (Integrate Circuit), bộ vi xử lý và máy tính PC CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP  1968 – 1972: Phát triển mạnh mẽ Robot trong CN ôtô, đặc biệt tại Nhật với công ty Yaslawa – một trong những nơi đầu tư và nghiêm cứu, ứng dụng Robot hàng đầu thế giới. Thuật ngữ Cơ-Điện tử đã xuất hiện, luôn gắn liền với CNC, Robot  Năm 1976, máy công cụ CNC ra đời  cho ra đời một thời kỳ mới của Robot thích nghi, thông minh,  1980 – 90: với sự phát triển mạnh mẽ của tin học, , Robot càng chính xác, mạnh, linh hoạt, thích nghi và điều khiển thân thiện hơn.  Hiện nay, thế kỷ 21, Robot đang phát triển các thế hệ như sau: CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP  Hiện nay, thế kỷ 21, Robot đang phát triển các thế hệ như sau:  Robot đk theo chương trình đường dẫn (Online programming) điều khiển theo thao tác, điều khiển dẫn - dạy (Teach by lead though)  Robot ĐK thích nghi và thông minh (Off – line)  Robot có trí tuệ nhân tạo - Trên thế giới hiện nay có trên 500 công ty sản xuất và hàng nghìn mẫu khác nhau. - 1990: 300.000 IR 10.000 – 250.000 USD - 1995: 650.000 IR - 200: > 1.000.000 IR – 5000USD (min) CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP Robot Units Shipped 0 5000 10000 15000 20000 25000 1994 1995 1996 1997 1998 1999 Year Ro bo t U ni ts Other USA Japan* Western Europe Tóm lại: quá trình phát triển của Robot là sự kết hợp phát triển của khoa học kỹ thuật, công nghệ, sản xuất, trong đó cơ khí chính xác, máy tính và công gnhệ thông tin là động lực chủ yếu. CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP 1.2 Phạm vi ứng của robot  Trong môi trường khắc nghiệt:  Bẩn (Dirty), nguy hiểm (Dangerous): mt phóng xạ, t0, áp suất quá cao, thấp: Rèn, dập,, độc hại (sơn, bụi), P lớn, V lớn,  Nhàm chán - buồn tẻ đối với công nhân (Dull). CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP  Trong công nghiệp: Phun sơn Lắp rápHàn điểm Vận chuyển phôi Nâng tải Cắt kimloại CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP 1.3 Định nghĩa robot  Lµ 1 m¸y tù ®éng linh ho¹t cã kh¶ năng thay thÕ tõng bé phËn hoÆc toµn phÇn c¸c chøc năng c¬ b¾p hoÆc trÝ tuÖ cña con ngêi víi những kh¶ năng vµ møc ®é thÝch nghi kh¸c nhau.  Robot ph¶i liªn hÖ chÆt chÏ víi m¸y mãc, c«ng cô trong mét hÖ thèng tù ®éng tæng hîp cho phÐp thÝch øng nhanh vµ ®¬n gi¶n khi nhiÖm vô s¶n xuÊt thay ®æi víi c¸c ®Æc ®iÓm sau:  Thñ ph¸p cÇm n¾m vµ di chuyÓn tèi u  Trinh ®é hµnh nghÒ kh«n khÐo vµ linh ho¹t (Robot hµn)  KÕt cÊu ph¶i tu©n theo c¸c nguyªn t¾c m«®un ho¸  LËp tr×nh dÔ dµng vµ ®é tin cËy cao CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP 1.4 Phân loại robot công nghiệp a/ Phân loại theo công dụng: Robot hàn Robot cấp phôi, lắp ráp, phun phủ, vũ trụ, sinh hoạt, b/ Phân loại theo bậc tự do: Mỗi chuyển động độc lập được coi là một bậc tự do, dựa trên 2 cđ cơ bản: - Chuyển động thẳng: bậc tự do thẳng: Translation – T - Chuyển động quay: bậc tự do quay: Rotation – R Tổ hợp các bậc tự do để hình thành không gian làm việc của Robot CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP  c/ Phân loại theo phương pháp điều khiển: Điều khiển theo điểm: PTP  Quá trình điều khiển của robot quan tâm và đảm bảo tọa độ và phương vị của robot ở điểm kết thúc của quá trình chuyển động đúng như đã được lập trình, còn quỹ đạo chuyển động thì tùy ý, không bắt buộc.  Thường dùng trên các robot hàn, vận chuyển, bắn đinh CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP  Điều khiển theo quỹ đạo liên tục: Quá trình điều khiển robot được thực hiện liên tục nhằm đảm bảo quỹ đạo chuyển động của cơ cấu chấp hành cuối cùng của robot di chuyển theo quỹ đạo chuyển động đã được lập trình từ trước. Có 2 dạng điều khiển robot theo quỹ đạo liên tục: Điều khiển xấp xỉ: bộ điều khiển có thể “sửa đổi quỹ đạo” để điều khiển robot di chuyển theo một quỹ đạo sai khác so với quỹ đạo lập trình trước Điều khiển chính xác: Quá trình điều khiển robot đảm bảo quỹ đạo chuyển động của robot chính xác theo quỹ đạo đã được lập trình trước mà không có bất kỳ sai khác nào CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP d/ Phân loại theo nguồn động lực Nguồn động lực là động cơ điện: động cơ điện một chiều (DC motor), động cơ điện servo xoay chiều (AC servo), động cơ bước Đặc điểm: dễ điều khiển, độ chính xác, độ tin cậy cao, công suất trung bình (đủ để đáp ứng cho các ứng dụng công nghiệp phổ biến, thông dụng) CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP  Nguồn động lực là động cơ khí nén: công suất nhỏ độ chính xác không cao, nhưng có tốc độ chấp hành cao, sạch, không gây nguy cơ cháy nổ như các loại nguồn động lực khác. Sử dụng dây chuyền sản xuất yêu cầu đảm bảo sạch, không gây cháy nổ, ô nhiễm (dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử, dây chuyền sản xuất thực phẩm) Nguồn động lực là động cơ thủy lực: công suất lớn, khả năng tải lớn, làm việc êm nhưng có nhược điểm là vận tốc dịch chuyển không lớn, khó điều khiển chính xác vị trí và thiết bị rất đắt tiền. CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP  e/ Phân loại theo hệ thống truyền động:  Truyền động gián tiếp: tồn tại truyền động cơ khí: BR, Bđai, vitme,.. Dẫn đến tính phi tuyến, tính trễ và bị mòn, tạo khe hở động học,  Hệ truyền động trực tiếp: cơ cấu chấp hành được nối tiếp với nguồn động lực: kết cấu nhỏ gọn và loại được những hạn chế hệ truyền động gián tiếp.  Đặc điểm: Đ/c có số vòng quay thích hợp và điều khiển vô cấp trêndải rộng CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP  f/ Phân loại theo kết cấu: Phân loại theo kết cấu gồm có robot nối tiếp và robot song song Robot nối tiếp: Là một chuỗi động học hở với một khâu cố định gọi là đế và các khâu động, các khâu động được bố trí nối tiếp với nhau nhờ các khớp liên kết. Robot song song: là một chuỗi động học kín, ở đó mỗi khâu luôn luôn được liên kết với ít nhất hai khâu khác CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP  g/ Phân loại theo độ chính xác:  Độ chính xác tuyệt đối: đánh giá mức độ tin cậy trong một chu kỳ đơn lẻ làm việc 1 lần.  Độ chính xác lặp lại: đánh giá độ tin cậy trong một quá trình làm việc lâu dài (ta quan tâm chủ yếu đến loại này). CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT 2.1 Sơ đồ cấu trúc chung của robot công nghiệp Khối A – Khối dạy học Khối B – Khôi não bộ Khối C – Khối điều khiển Khối D – Khối cơ cấu chấp hành  Khối A (Block A): Là khối thu thập và chuyển giao dữ liệu đầu vào, cũng được gọi là khối dạy học của robot. Khối này đảm nhiệm 2 nhiệm vụ:  Teach pendant: Thực hiện quá trình dạy học tại chỗ cho robot. Người vận hành sử dụng teach pendant để di chuyển cánh tay robot tới các vị trí trên quỹ đạo dịch chuyển của robot để “dạy” cho robot các điểm mà nó phải đi qua trong quá trình chuyển động  Record button: Lưu trữ và chuyển giao dữ liệu cảm nhận vật lý trong qúa trình học, gọi là “bộ dữ liệu cảm nhận vật lý” bao gồm các tọa độ góc của vị trí đầu, vị trí cuối của một động trình {(0, h0); (f, hf)} CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT  Block B: Là khối bộ não của Robot, bao gồm các cụm vi xử lý, giảI quyết các vấn đề sau:  Forward kinematic: Thiết lập và giải bài toàn động học thuận trên cơ sở bộ thông số đầu vào {(0, h0); (f, hf)} tìm ra vị trí các điểm đã được dạy học  Cartesian Point storage: Lưu trữ và chuyển giao các kết quả tính toán của bài toàn động học thuận, vị trí hình học của quá trình chuyển động hay còn gọi là “bộ dự liệu hình học” [(X0, Y0, Z0); (Xf, Yf, Zf)]  Trajectory Planer: Lập trình quĩ đạo đi qua các điểm hình học đã hoặc chưa “dạy” để hình thành toàn bộ quĩ đạo chuyển động cần có [Xd(t), Yd(t), Zd(t)] của cơ cấu chấp hành cuối (tools)  Invers Kinematic: giải bài toán động học ngược tìm ra các thông số điều khiển hay là “bộ dữ liệu điều khiển” [d(t), hd(t)] CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT  Khối C (Block C): Khối này được gọi là khối điều khiển của robot, nó bao gồm bộ so sánh, bộ khuyếch đại và bộ cấp phát tín hiệu điều khiển. Bộ so sánh sẽ so sánh sai lệch giữa giá trị cần (có được từ việc giải bài toán ngược) và giá trị thực (có được từ bộ dữ liệu cảm nhận vật lý). Giá trị sai lệch này sẽ được đưa sang bộ khuyếch đại để tiếp tục xử lý Bộ khuyếch đại sẽ khuyếch đại giá trị sai lệch (tín hiệu điều khiển) nhận từ bộ so sánh thành tín hiệu công suất để đưa tới bộ phát tín hiệu điều khiển Bộ phát tín hiệu điều khiển nhận tín hiệu từ bộ khuyếch đại và phát tín hiệu điều khiển các động cơ tương ứng CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT  Block D: Là khối cơ cấu chấp hành, bao gồm nguồn động lực (Motor Dynamic), các cơ cấu chấp hành (Robot Dynamic), các bộ cảm nhận vật lý trên chúng (Physical Positions).  Qua phân tích tổ chức kỹ thuật của Robot có thể nhận thấy các bộ thông số kỹ thuật chủ yếu sau:  Bộ thông số cảm nhận vật lý {(0, h0); (f, hf)}  Bộ thông số vị trí hình học [(X0, Y0, Z0); (Xf, Yf, Zf)]  Bộ thông số điều khiển {(0, h0); (f, hf)}  Quá trình thiết kế động học Robot công nghiệp là việc thiết lập và giải các hệ phương trình động học thuận và ngược.  Kết quả tìm được là cơ sở trong việc giải các phương trình động lực học và trong tính toán điều khiển Robot được thiết kế. CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT 2.2 Bậc tự do của Robot a. Khái niệm  Bậc tự do là số khả năng chuyển động của một cơ cấu để dịch chuyển được một vật thể nào đó trong không gian. Cơ cấu chấp hành của robot phải đạt được một số bậc tự do nhất định. Chuyển động của các khâu trong robot thường là một trong hai khâu chuyển động cơ bản là tịnh tiến hay chuyển động quay. b. Xác định số bậc tự do của robot (DOF- Defree Of Freedom). Số bậc tự do của robot được xác định: W= 6n - ∑i.Pi Trong đó: W: Số bậc tự do của robot. n: Số khâu động. Pi: Số khớp loại i(khớp loại i là khớp khống chế i bậc tự do) CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT Một số khớp cơ bản thường dùng trong các cơ cấu máy và Robot  Khớp quay (Revolute Joint - R): Là khớp để chuyển động quay của khâu này với khâu khác quanh một trục quay. Khớp quay hạn chế năm khả năng chuyển động tương đối giữa hai thành phần khớp, khớp quay còn được gọi là khớp bản lề. CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT Một số khớp cơ bản thường dùng trong các cơ cấu máy và Robot  Khớp trượt (Prismatic Joint - P): Là khớp cho phép hai khâu trượt trên nhau theo một trục. Do đó khớp trượt cũng hạn chế năm khả năng chuyển động tương đối giữa hai khâu. CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT Một số khớp cơ bản thường dùng trong các cơ cấu máy và Robot  Khớp trụ (Cylindrical Joint - C): Là khớp cho phép hai chuyển động độc lập gồm một chuyển động tịch tiến và một chuyển động quay. Do đó khớp trụ hạn chế bốn chuyển động tương đối giữa hai khâu. CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT  Khớp ren (Helical Joint - H): Là khớp cho phép chuyển động quay quanh trục đồng thời tịch tiến theo trục quay. Tuy nhiên chuyển động tịch tiến phụ thuộc vào bước của ren vít. Do đó khớp ren hạn chế năm khả năng chuyển động. CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT  Khớp cầu (Spherical Joint - S): Là khớp cho phép thực hiện chuyển động quay giữa hai khâu quanh tâm cầu theo tất cả các hướng, khớp cầu không có chuyển động tịch tiến nào. Vậy khớp cầu hạn chế ba chuyển động tương đối.  Khớp phẳng (Plane Joint - E): Là khớp cho phép thực hiện hai khả năng chuyển động tịch tiến theo hai trục trong mặt tiếp xúc và một chuyển động quay quanh trục vuông góc với mặt phẳng tiếp xúc.Khớp phẳng hạn chế ba chuyển động CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT Số khớp loại 5 là 5 (4 khớp quay và một khớp tịnh tiến ), do đó n=5 và P5 =5 nên số bậc tự do của robot này: W= 6.5 – 5.5 = 5 bậc. CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT 2.3 Kết cấu của Robot  Robot công nghiệp được tạo thành từ nhiều khâu được liên kết với nhau bằng các khớp động CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT 2.3 Hệ thống cơ cấu chấp hành 2.3.1 Hệ toạ độ trong robot.  Mỗi robot thường bao gồm nhiều khâu liên kết với nhau (links) thông qua các khớp (joints) tạo thành một xích động học xuất phát từ một khâu cơ bản đứng yên. Hệ toạ độ gắn với khâu cơ bản gọi là hệ toạ độ cơ bản (hay hệ toạ độ chuẩn).  Các hệ toạ độ trung gian khác gắn với các khâu động gọi là hệ toạ độ suy rộng.  Tại từng thời điểm hoạt động các toạ độ suy rộng xác định cấu hình của robot bằng các chuyển dịch dài hoặc các chuyển dịch góc của các khớp tịnh tiến hoặc khớp quay. Các toạ độ suy rộng còn lại là các biến khớp. CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT Hệ toạ độ dùng trong robot phải tuân theo qui tắc bàn tay phải : Trong robot thường dùng chữ O và chỉ số n để chỉ hệ tọa độ gắn trên khâu thứ n. Như vậy hệ tọa độ cơ bản sẽ kí hiệu O0; Hệ tọa độ các khâu trung gian tương ứng sẽ là O1, O2 On-1; Hệ tọa độ gắn trên khâu cuối cùng là On CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT 2.3.2 Vùng làm việc của Robot  RB là tập hợp của các khâu gắn liền với khớp, trên mỗi khâu có gắn 1 hệ toạ độ, sử dụng các phép biến đổi đồng nhất có thể mô tả vị trí tương đối hướng giữa các hệ toạ độ này  Khoảng không gian trong đó rôbôt thực hiện được các thao tác yêu cầu.  Không phải tại tất cả các điểm trong vùng làm việc RB cũng thao tác đễ dàng.  Hệ số phục vụ ζ dùng để đánh giá mức độ thao tác dễ dàng  ζ = θ /4π  θ là góc nón bao trùm toàn bộ hướng của cơ cấu chấp hành RB tại vị trí định vị  ζ - phụ thuộc vào kết cấu của RB và vị trí điểm làm việc CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT 2.2.3 Cơ cấu bàn tay kẹp và hệ toạ độ  Cơ cấu bàn tay kẹp (dụng cụ khâu cuối cùng)  Cầm nắm đối tượng, má kẹp tự định tâm  Nguồn động lực có thể là khí nén, điện, thuỷ lực  Hệ toạ độ bàn tay kẹp:  Gốc toạ độ trùng tâm bàn tay kẹp O  Trục Z hướng theo phương tiếp cận đối tượng  Trục Y hướng theo phương cầm nắm đối tượng  Trục X trục còn lại của hệ toạ độ phải CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT  Hệ tọa độ các khâu  RB có nhiều khâu, các khâu được liên kết qua các khớp  Thông thường RB có n bậc tự do sẽ có n khâu và n khớp  Gốc chuẩn của RB coi là khâu O và không coi là một trong n khâu của RB Đối với một khâu, Độ dài của đường vuông góc chung giữa 2 trục khớp được gọi là an; Góc xoắn của khâu αn là góc giữa 2 trục khớp nằm trên 2 đầu của khâu trong mặt phẳng vuông góc với đường vuông góc chung CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT Mỗi trục khớp có pháp tuyến trước và pháp tuyến sau:  dn khoảng cách giữa 2 pháp tuyến  θn góc trong mặt phẳng vuông góc với trục  Gốc của hệ toạ độ khâu n đặt tại giao điểm của pháp tuyến chung giữa trục khớp n & n+1 Nếu trục khớp cắt nhau, điểm gốc đặt tại giao điểm Nếu trục khớp // gốc đặt trên trục khớp kế tiếp  Trục Z của khâu n đặt dọc theo trục khớp n+1  Trục X dọc theo pháp tuyến chung, hướng từ n đến n+1 Gốc của khâu cơ bản được đạt trùng với gốc khâu 1  Các thống số an, αn, dn và n được gọi là bộ thông số Denavit - Hartenberg của khâu hay còn gọi một cách ngắn gọn là bộ thông số DH CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT Quy tắc xác định bộ thông số Denavit - Hartenberg CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT Xác định hệ tọa độ cho robot scara CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT 1. Trục đặt thẳng hàng với trục của khớp i+1 + Chiều dương bất kỳ + Với khớp trượt thì trục chọn theo phương trượt 2. Trục được xác định là trục pháp tuyến chung giữa hai trục đến + Nếu 2 trục z chéo nhau thì đường pháp tuyến chung nối giữa 2 trục này là duy nhất + Nếu 2 trục z song song nhau thì sẽ có vô số đường pháp tuyến chung nối giữa 2 trục này. Trong trường hợp này, ta chọn trục pháp tuyến chung trùng với đường pháp tuyến chung nối các khớp trước hoặc sau đó + Nếu 2 trục z cắt nhau, sẽ không có đường pháp tuyến chung giữa chúng. Trong trường hợp này, ta gán trục vuông góc với mặt phẳng tạo bởi 2 trục z và có chiều bất kỳ 3. Trục được xác định theo quy tắc bàn tay phải CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA ROBOT LƯU Ý 3.1. Hệ toạ độ thuần nhất.  Để biểu diễn 1 điểm trong không gian 3 chiều, người ta dùng vector điểm ( Point Vector) Tuỳ thuộc hệ qui chiếu được chọn mà 1 điểm trong không gian có thể được biểu diễn bằng các vector điểm khác nhau CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Nếu gọi các vector định vị của hệ toạ độ nào đó thì vector điểm Với a,b,c là toạ độ vị trí của điểm v Nếu đồng thời quan tâm đến vị trí và định hướng ta phải biểu diễn trong không gian 4 chiều CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Chuyển động vật rắn Xét một vật rắn với hệ tọa độ B(oxyz) đang di chuyển so với hệ tọa độ gốc G(OXYZ). Vật rắn có thể quay trong hệ tọa độ gốc, trong khi điểm o của khung B có thể dịch chuyển tương đối so với điểm gốc O của G như hình: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Gọi là tọa độ của P trên hệ tọa độ vật B là vị trí tương đối của điểm gốc di động o so với điểm gốc cố định O Tọa độ của P trong hệ tọa độ gốc được tính theo công thức sau: Với: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT 3.2 Các phép biến đổi đồng nhất Xét 1 vật rắn B(oxyz) chuyển động trong hệ tọa độ cố định G(OXYZ) Sử dụng ma trận biến đổi đồng nhất, ta có thể biểu diễn chuyển động của vật thể như sau: ma trận biến đổi đồng nhất CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Các Vectơ định vị đồng nhất CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT 3.2.1 Phép tịnh tiến: Giả sử cần tịnh tiến 1 điểm hay một vật thể theo vectơ biến đổi thuần nhất Ma trận chuyển đổi được định nghĩa              1000 100 010 001 ),,( c b a cbaTransH Điểm đầu là U = [x,y,z,w]t  điểm tới là Do đó, bản chất của phép biến đổi tịnh tiến là phép cộng vectơ giữa vectơ biểu diễn điểm cần chuyển đổi và vectơ dẫn CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT 3.2.2 Phép quay:Giả sử ta cần quay một điểm hoặc một vật thể xung quanh trục toạ độ nào đó với góc quay α, ta lần lượt có các ma trận chuyển đổi như sau : Xoay hệ tọa độ vật thể B trong hệ tọa độ cố định G quanh điểm gốc tọa độ cố định O               1000 0cossin0 0sincos0 0001 ),( 0  XRot               1000 0100 00cossin 00sincos ),( 0   ZRot               1000 0cos0sin 0010 0sin0cos ),( 0   YRot CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Vị trí duy nhất của một điểm P có thể biểu diễn trên các hệ tọa độ khác nhau: Biểu diễn theo dạng vector: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Cho 2 hệ trục như sau: OXYZ là hệ tọa độ gốc Oxyz là hệ tọa độ địa phương (vật) chứa một vật rắn có điểm P Ban đầu, 2 hệ trục này được xếp trùng nhau. CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Quay vật rắn quanh trục Z một góc Tọa độ điểm P trên hệ trục tọa độ gốc lúc này có mối quan hệ với tọa độ vật qua công thức sau: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Với: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Gọi là các vector đơn vị của các hệ Oxyz và OXYZ Chứng minh: Vị trí ban đầu của P là P1: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Sau khi quay một góc quanh trục Z, vị trí của P lúc này là P2 và được biểu diễn theo 2 hệ tọa độ như sau: Chứng minh: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Suy ra: Hoặc: Ma trận hướng CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Hình dưới cho ta: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT 3.2.3 Phép biến đổi đồng nhất phức hợp: Ma trận biến đổi để biến đổi hệ tọa độ B → A, và C → B: Ma trận biến đổi C → A: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT 3.2.4 Phép quay Ơ le: Quay xung quanh Z [ Ф ], Y’[ θ ], Z”[ ψ ]  Định vị: chuyển tâm bàn tay kẹp đến toạ độ XM, YM, ZM  Hệ toạ độ bàn tay kẹp Mxn,yn,zn  Giả sử hệ cố định tương đương có tâm tại M và x,y,z//hệ toạ độ gốc  Có 3 góc quay Ơle xox’ = Ф x’ox”= θ Ơle(Ф, θ, ψ)=Q[z, Ф], Q[y, θ], [z, ψ] x”oxn= ψ  Định hướng: xác định hướng của bàn tay kẹp tại vị trí cần định vị thông qua các góc Ф, θ, ψ CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT 3.2.5 Phép quay Roll, Pitch, Yaw (theo toạ độ tàu biển)  Dọc theo thân tàu là trục Roll: Tàu lắc xung quanh trục Roll là Ф  Pitch: tàu bồng bềnh xung quanh trục y góc θ  Yaw: Sự lệch hướng, quay xung quanh trục x góc ψ RPY(Ф, θ, ψ)=Q[z, Ф], Q[y, θ], Q[x, ψ] CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT 3.3 Phương trình động học 3.3.1 Ma trận mô tả bàn tay kẹp trong hệ tọa độ gốc T6 Rôbốt là tập hợp các khâu gắn liền với khớp, trên mỗi khâu có gắn 1 hệ toạ độ, sử dụng các phép biến đổi đồng nhất có thể mô tả chính xác vị trí và hướng giữa các hệ toạ độ này. CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT 79 3.2 Phương trình động học: A1 : Ma trận mô tả vị trí và hướng của khâu đầu tiên so với hệ toạ độ gốc. A2 : Ma trận mô tả vị trí và hướng của khâu thứ hai so với khâu đầu tiên Vị trí và hướng của khâu thứ hai so với gốc: T2=A1.A2 Tương tự A3 mô tả khâu thứ ba so với khâu hai: T3=A1.A2.A3 Rôbốt có 6 bậc tự do,có 6 khâu, Vị trí và hướng của khâu cuối (bàn tay kẹp) so với hệ toạ độ gốc (hệ toạ độ chuẩn): T6=A1.A2.A3.A4.A5.A6 CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Tọa độ của khâu chấp hành cuối cùng (px, py, pz) và phương của bàn tay kẹp được xác định bởi ma trận chỉ phương 3.3.3 Trình tự thiết lập bài toán động học Bước1: Chọn hệ toạ độ cơ bản và gán các hệ toạ độ trung gian khác Bước 2: Lập bảng thông số DH Bước 3: Xác định các ma trận Ai Bước 4: Tính các ma trận T từ ngọn tới gốc. T4=A1A2A3A4 Bước 5: Viết phương trình động học Robot CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Đặc trưng của các ma trận A Ví dụ: Xét một tay máy có hai khâu phẳng như hình vẽ: Bảng thông số Denavit-Hartenbert của tay máy như sau CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Một số trường hợp đặc biệt CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Với việc áp dụng phương pháp DH, gốc của khung được xác định là giao điểm của trục khớp i+1 với đường pháp tuyến chung giữa 2 trục z Một khung DH được xác định qua 4 thông số: + Chiều dài khâu là khoảng cách giữa 2 trục và dọc theo trục + Góc xoắn khâu là góc quay cần thiết quanh trục để trục song song với trục + Khoảng cách khớp là khoảng cách giữa hai trục và dọc theo trục . Khoảng cách khớp còn được gọi là độ lệch khâu + Góc khớp là góc quay cần thiết quanh trục để trục song song với trục CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Xét robot gồm 2 khâu phẳng như hình vẽ: Xác định bộ thông số D-H Viết PT động học CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Giải: Bảng tham số DH Các ma trận biến đổi: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Giải: Các ma trận biến đổi: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Cho robot phẳng RRR như hình vẽ. Hãy tìm vị trí của đầu tay máy trên hệ toàn cục CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Giải: Bảng DH: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Giải: Các ma trận biến đổi CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Vì vậy, ma trận đồng nhất biến đổi từ hệ 3 đến hệ khung nền: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Vị trí của điểm gốc hệ 3 xét trên hệ toàn cục có giá trị sau CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Cho robot RRR như hình vẽ. Hãy tìm vị trí của đầu tay máy trên hệ toàn cục CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Giải: Bảng DH: 0 CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Giải: Các ma trận biến đổi CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Vì vậy, ma trận đồng nhất biến đổi từ hệ 3 đến hệ khung nền: Với: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Vị trí của điểm P trên cánh tay 3 là Vì vậy, vị trí của nó trên hệ tọa độ nền sẽ là: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Ví dụ 3.7: Cho robot như hình vẽ. Hãy tìm vị trí của đầu tay máy trên hệ toàn cục (tự giải) CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Ví dụ: Xét robot SCARA có 4 khâu như hình vẽ: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Xác định phương trình động học của Robot hai bậc tự do RT Gắn hệ trục toạ độ cho Robot : Khâu 1 : Quay quanh trục Z0, chọn X0 là pháp tuyến chung của (Z0, Z1). Khâu 2 : Tịnh tiến dọc theo trục Z1, chọn X1nằm ngang. Xác định bộ thông số DH CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Phương trình động học Các ma trận đặc trưng A Ma trận vector cuối CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Xác định phương trình động học Robot có cấu hình RRT CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT • Số bậc tự do: 6 • Tải trọng chính: 6 kg • Độ chính xác lặp: 0,1 mm •Tổng khối lượng: 205 kg • Vận tốc làm việc lớn nhất của tay máy: 2 m/s Khớp i i (độ) ai (mm) di (mm) i 1 90 300 0 1 2 0 650 0 2 3 90 155 0 3 4 -90 0 600 4 5 90 0 0 5 6 0 0 125 6  Mặc dù có khả năng khéo léo, linh hoạt rất cao, tuy nhiên do các bậc tự do đều là các bậc tự do quay nên không gian làm việc của robot lại tỏ ra khá hạn chế.  Robot này được ứng dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp: Công nghiệp lắp ráp ôtô, công nghiệp hàn, công nghiệp thực phẩm (đóng thùng và vận chuyển), công nghiệp phun sơn KUKA Roboter GmbH, Blücherstr. 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 8 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 8 21/7 97-16 16, I 17.08.00 I College I ML I 3 KUKA Control Panel (KCP) Components of a complete KUKA robot system KUKA Robot (e.g. KR 200/2) Robot Controller (e.g. KR C1) A5 KUKA HÖ thèng quan s¸t b»ng quang häc hoÆc Lazer TÝn hiÖu ph¶n håi C¸c lÖnh Ph¶n håi M¸y tÝnh Tñ ®iÒu khiÓn§iÒu khiÓn ®éng c¬ Ph¶n håi Ph«i R«bèt KUKA Roboter GmbH, Blücherstr. 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 8 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 8 21/7 97-16 16, I 17.08.00 I College I ML I 8 Mechanical construction of a KUKA robot Wrist Link arm Base Arm Rotating column / carusel Coordinate Systems • Joint jogging Mỗi trục của rôbốt được dịch chuyển trên trục riêng theo chiều dương hoặc âm. • WORLD coordinate system Hệ toạ độ vuông góc cố định, với điểm gốc là tại điểm tâm của đế rôbốt. • TOOL coordinate system Hệ toạ độ đề các cố định với gốc đặt tâm của dụng cụ. • BASE coordinate system Hệ toạ độ đề các cố định với gốc tại phôi (chi tiết). Joint jogging Mỗi trục của rôbốt được dịch chuyển trên trục riêng theo chiều dương hoặc âm. WORLD coordinate system Hệ toạ độ vuông góc cố định, với điểm gốc là tại điểm tâm của đế rôbốt. TOOL coordinate system Hệ toạ độ đề các cố định với gốc đặt tâm của dụng cụ. BASE coordinate system Hệ toạ độ đề các cố định với gốc tại phôi (chi tiết). +X +Y +Z Rotation angle at cartesian coordinates X Y Z A B C A Góc A Quay quanh trục Z B Góc B Quay quanh trục Y C Góc C Quay quanh trục X Types of motion P2 P1 PTP (Point To Point): Dụng cụ dich chuyển theo một đường dẫn tới điểm đích (đường nhanh nhất). P1 P2 LIN (LINear): Dụng cụ được chạy với một vận tốc xác định theo một đường thẳng (đường ngắn nhất). P1 P2 CIRC (CIRCular): Dụng cụ được chạy với một vận tốc xác định theo một đường tròn (cần những điểm trung gian). Kiểu chuyển động (kiểu nội suy) của rôbốt KUKA PTP motion with exact positioning P1 P2 P3Khoảng cách ngắn nhất Các đường dẫn có thể PTP Dịch chuyển PTP P2 không có xấp xỉ Điểm chính xác Motion profile (synchronized) V max P1 P2 thời gian t Vận tốc của từng trục v P1 P2 Tăng tốc giảm tốcổn định e.g. Axis 2: trục quay nhanh e.g. Axis 3 phù hợp theo e.g. Axis 6 tự động phù hợp theo PTP-motion with approximate positioning Ở một đường dẫn liên tục sự chuyển động tới điểm đích không chính xác mà là xấp xỉ. Do đó rôbốt không có một điểm dừng khi giảm tốc. ưu điểm: • Giảm mòn của cơ cấu • Tốt hơn cho chu kỳ lặp P1 P2 P3 X Y Z LIN motion with exact positioning P1 P2 P3 Khoảng cách ngắn nhất Dịch chuyển theo đường (LIN) P2 không xấp xỉ điểm chính xác CIRC motion with exact positioning Dich chuyển phi tuyến (cung tròn) CIRC P3 Không xấp xỉ điểm chính xác P1 P2 (MP) P3 (EP) P2 điểm giữa (MP), P3 điểm cuối (EP) CIRC motion with approximate positioning Dich chuyển phi tuyến (cung tròn) CIRC P3 có xấp xỉ điểm xấp xỉ P4 P1 P2 (HP) P3 (ZP) P2 điểm giữa (EP), P3 điểm cuối (EP) KUKA Roboter GmbH, Blücherstr. 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 8 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 8 21/7 97-16 16, LËp tr×nh ®iÒu khiÓn DEF NAME ( ) ;-----PhÇn khai b¸o-------- ;-----PhÇn khëi t¹o--------- ;-----PhÇn c©u lÖnh-------- END CÊu tróc mét ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn Robot Kuka KUKA Roboter GmbH, Blücherstr. 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 8 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 8 21/7 97-16 16, Endless loop Example: DEF EXAMPLE ( ) PTP HOME LOOP LIN P1 CIRC P2, P3 LIN P4 ENDLOOP PTP HOME END Syntax: LOOP Instruction 1 ... Instruction n ENDLOOP Instruction 1 ... Instruction n KUKA Roboter GmbH, Blücherstr. 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 8 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 8 21/7 97-16 16, Conditional Branch Example: IF $IN[22]==TRUE THEN PTP P1 ELSE PTP P2 $OUT[18]=TRUE PTP P3 ENDIF Syntax: IF execution condition THEN Instruction ELSE Instruction ENDIF InstructionInstruction Condition TRUE? yes no KUKA Roboter GmbH, Blücherstr. 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 8 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 8 21/7 97-16 16, Counting loop Example: E6POS POSITION[4,4] INT X, Y ... FOR X=1 TO 4 STEP 1 FOR Y=4 TO 1 STEP -1 POSITION[X,Y]=P1 POSITION[X,Y].X=P1.X+50 POSITION[X,Y].Y=P1.Y+50 ENDFOR ENDFOR Syntax: FOR Counter = Start TO End STEP Increment Instructions ENDFOR end value reached? yes no Instruction KUKA Roboter GmbH, Blücherstr. 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 8 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 8 21/7 97-16 16, Lokal subprograms MAINPR.SRC DEF MAINPR ( ) ... LOKAL1 ( ) ... LOKAL2 ( ) ... END DEF LOKAL1 ( ) ... LOKAL2 ( ) ... END DEF LOKAL2 ( ) ... END KUKA Roboter GmbH, Blücherstr. 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 8 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 8 21/7 97-16 16, Global subprograms MAINPR.SRC DEF MAINPR ( ) EXT GLOBAL1 ( ) EXT GLOBAL2 ( ) GLOBAL1 ( ) ... ... GLOBAL2 ( ) ... ... ... END GLOBAL1.SRC DEF GLOBAL1 ( ) ... GLOBAL2 ( ) ... END GLOBAL1.SRC DEF GLOBAL2 ( ) ... END KUKA Roboter GmbH, Blücherstr. 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 8 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 8 21/7 97-16 16, Programming a PTP motion Khai báo các dạng chuyển động giữa 2 điểm trong câu lệnh điều khiển PTP KUKA Roboter GmbH, Blücherstr. 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 8 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 8 21/7 97-16 16, Programming a LIN motion Điều khiển chuyển động theo đường thẳng giữa 2 điểm KUKA Roboter GmbH, Blücherstr. 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 8 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 8 21/7 97-16 16, Programming a CIRC motion Điều khiển chuyển động theo cung tròn đi qua 3 điểm ROBOT HARMO Robot harmo là tay máy 4 bậc tự do được dùng chủ yếu trong dây truyền ép nhựa, để gắp sản phẩm từ khuôn đúc và đặt ra các vị trí khác như băng chuyền, vị trí gia công tiếp theo. Phục vụ dây chuyền tự ép các sản phẩm nhựa tự động hoàn toàn Thông số kỹ thuật của robot Harmo Khối lượng: 200Kg Số bậc tự do: 4 Bậc tự do 1 tịnh tiến theo trục Y0: hành trình 1400mm Bậc tự do 2 tịnh tiến theo trục X0: hành trình 400mm Bậc tự do 3 tịnh tiến theo trục Z0: hành trình 600mm Bậc tự do 4 quay xung quanh trục 0Y0, góc giới hạn Điều khiển bằng PLC Nguồn động lực: Điện và khí nén ROBOT HARMO 42 3 1 5 ROBOT HARMO Kết cấu trục Y0 Nhiệm vụ: Đưa toàn bộ tay máy chuyển động tịnh tiến đảo chiều theo phương Y0. Bậc tự do này được thực hiện bởi cơ cấu bánh răng – thanh răng, dẫn động bởi động cơ điện 3 pha. Hành trình dịch chuyển của bậc tự do được giới hạn bởi 2 cảm biến hành trình đặt ở 2 đầu của thanh răng. Tốc độ dịch chuyển có thể thay đổi được nhờ biến tần. Vị trí dịch chuyển của robot được xác định nhờ encoder quay kiểu gia số. ROBOT HARMO  Kết cấu trục X0 1- Xylanh khí nén 2 - Dẫn hướng bi trụ 3- Động cơ M3 điều chỉnh vị trí làm việc theo trục X0 4- Vít me đai ốc bi 5- Khung đỡ trục X0 6- Động cơ M2 đặt cữ hành trình 7- Vít me điều chỉnh cữ hành trình 8- Cữ hành trình Nhiệm vụ: Đưa cánh tay robot chuyển động tịnh tiến khứ hồi theo trục X0 nhờ chuyển động của piston xylanh. Trục của piston và xylanh trùng với trục X0, xylanh được gắn cố định, piston dịch chuyển. Hành trình được giới hạn bởi các cữ hành trình ROBOT HARMO  Bậc tự do tịnh tiến Z0 Đưa tay máy Robot chuyển động tịnh tiến lên xuống theo trục phương thẳng đứng.  Hành trình chuyển động của bậc tự do này cũng được giới hạn bởi các cữ hình trình tương tự như trục Z0. 1-Nguồn động lực 2-Cơ cấu đai răng 3-Động cơ điều khiển cữ 4-Cảm biến dưới 5- Đường dẫn hướng 6-Vít me đai ốc bi 7-Cảm biến trên ROBOT HARMO Bậc tự do quay theo trục OY0  Nhiệm vụ: Quay bàn tay kẹp quanh trục OY0 một góc 900 đưa chi tiết đến các vị trí theo yêu cầu , Bậc tự do này còn gọi là cổ tay robot ROBOT HARMO Sơ đồ khối hệ thống điều khiển Robot Bộ điều khiển: Là một khối xử lý trung tâm (CPU) của robot, nơi tiếp nhận các thông tin vào từ cảm biến, và thiết bị đo. Xử lý các thông tín đó và cấp tín hiệu điều khiển cho các thiếnt bị khác như các van, động cơ điện để điều khiển robot. ROBOT HARMO