Bài giảng Robotics: Chương 3 - PGS. Nguyễn Quang Hoàng

Trong lĩnh vực robotics, việc nắm vững các nguyên tắc cơ bản về chuyển động vật rắn và hệ trục tọa độ là tối quan trọng để phân tích và điều khiển robot một cách hiệu quả. Tài liệu này cung cấp một cái nhìn tổng quan về các khái niệm nền tảng, tập trung vào việc mô tả vị trí và hướng của các khâu robot trong không gian. Mục tiêu là trang bị cho người đọc kiến thức vững chắc về các phương pháp biểu diễn chuyển động quay và phép biến đổi tọa độ thuần nhất, vốn là chìa khóa để xây dựng mô hình động học robot chính xác. Hiểu rõ những khía cạnh này sẽ tạo tiền đề cho việc phát triển các ứng dụng robot tiên tiến.

Sinh viên, kỹ sư và nhà nghiên cứu trong các lĩnh vực robot học, cơ điện tử, tự động hóa và cơ khí.

Tài liệu này tập trung trình bày các khái niệm cốt lõi trong chuyển động vật rắn và phép biến đổi tọa độ thuần nhất, đóng vai trò là nền tảng cho việc nghiên cứu và ứng dụng robotics. Bắt đầu với việc giới thiệu các hệ trục tọa độ và phương pháp mô tả vị trí và hướng của vật rắn trong không gian, tài liệu đi sâu vào các khía cạnh toán học như ma trận cosin chỉ hướng và các tính chất của nó, bao gồm định lý Euler về chuyển động quay hữu hạn. Các phương pháp biểu diễn phép quay trong không gian 2D và 3D được phân tích chi tiết, cùng với việc tổng hợp các phép quay liên tiếp. Đặc biệt, tài liệu khám phá các tọa độ suy rộng xác định hướng của vật rắn thông qua các loại góc phổ biến như Góc Euler, Góc Cardan và Góc Roll-Pitch-Yaw. Phần quan trọng khác là giới thiệu phép biến đổi tọa độ thuần nhất, một công cụ mạnh mẽ để tích hợp thông tin về vị trí và hướng vào một ma trận duy nhất, đơn giản hóa các phép tính động học. Các liên hệ giữa các hệ véctơ đơn vị và tọa độ điểm trong các hệ quy chiếu khác nhau được minh họa rõ ràng. Nhờ các phương pháp tiếp cận này, người học có thể xây dựng mô hình chính xác cho động học robot, từ đó ứng dụng vào thiết kế, điều khiển và mô phỏng robot, góp phần giải quyết các bài toán phức tạp trong kỹ thuật cơ điện tử.