Bài giảng Robotics: Chương 4 - PGS. Nguyễn Quang Hoàng

Trong lĩnh vực robot học hiện đại, việc nghiên cứu động học là nền tảng cốt lõi để thiết kế, điều khiển và triển khai các hệ thống robot hiệu quả. Trong đó, động học thuận của robot nối tiếp đóng vai trò đặc biệt quan trọng, cho phép xác định vị trí và hướng của khâu cuối (end-effector) trong không gian thao tác dựa trên các giá trị biến khớp. Tài liệu này cung cấp một cái nhìn tổng quan về các nguyên lý cơ bản của động học robot, tập trung vào cấu trúc robot chuỗi và các loại khớp, đồng thời giới thiệu các phương pháp thiết lập mối quan hệ giữa không gian biến khớp và không gian thao tác, là nền tảng cho việc phân tích và điều khiển chính xác robot.

Tài liệu hướng đến sinh viên, kỹ sư và nhà nghiên cứu trong các lĩnh vực robot học, cơ khí, cơ điện tử và tự động hóa quan tâm đến các nguyên lý động học robot.

Tài liệu này đi sâu vào phân tích động học thuận của robot nối tiếp, một khía cạnh cơ bản trong robot học nhằm xác định chính xác vị trí và hướng của khâu cuối trong không gian ba chiều từ các giá trị biến khớp. Bắt đầu với phần mở đầu về động học robot, tài liệu trình bày tổng quan về cấu trúc robot và mô hình cơ học, phân loại các loại khớp như khớp quay và khớp tịnh tiến, cùng với khái niệm bậc tự do. Đặc biệt, nó phân biệt rõ ràng giữa robot chuỗi và robot song song, nhấn mạnh đặc điểm của robot nối tiếp. Phương pháp trọng tâm được giới thiệu là cách xác định ma trận trạng thái khâu, với trọng tâm là phương pháp Denavit-Hartenberg. Đây là một công cụ tiêu chuẩn và mạnh mẽ để thiết lập các hệ tọa độ và chuyển đổi giữa chúng, từ đó xây dựng mô hình toán học cho động học thuận. Tài liệu cũng giải thích mối quan hệ giữa không gian biến khớp và không gian thao tác, cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách các thay đổi ở cấp độ khớp ảnh hưởng đến vị trí và định hướng của khâu cuối robot. Việc nắm vững động học thuận là tối quan trọng cho nhiều ứng dụng robot, từ lập kế hoạch quỹ đạo, điều khiển vị trí chính xác đến phân tích phạm vi làm việc của robot. Kiến thức này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn là nền tảng thực tiễn cho việc phát triển các thuật toán điều khiển tiên tiến và tối ưu hóa hiệu suất robot trong các môi trường công nghiệp và nghiên cứu.