Luận án Mô hình hóa động lực học và điều khiển robot gia công phay

i 
 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 
Hà Thanh Hải 
MÔ HÌNH HÓA ĐỘNG LỰC HỌC VÀ ĐIỀU KHIỂN 
ROBOT GIA CÔNG PHAY 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 
Hà Nội – 2020 
ii 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 
Hà Thanh Hải 
MÔ HÌNH HÓA ĐỘNG LỰC HỌC VÀ ĐIỀU KHIỂN 
ROBOT GIA CÔNG PHAY 
Ngành: Kỹ thuật cơ khí 
Mã số: 9520103 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 
1. PGS. TS. Phan Bùi Khôi 
2. PGS.TS. Hoàng Vĩnh Sinh 
Hà Nội – 2020 
i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan tất cả những nội dung trong luận án “Mô hình hóa động lực học 
và điều khiển robot gia công phay” do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của tập thể 
cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Phan Bùi Khôi và PGS.TS Hoàng Vĩnh Sinh. Các kết quả 
nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được tác giả khác công bố trong bất kỳ 
công trình nghiên cứu nào! 
 Hà Nội, ngày tháng năm 2020 
Người hướng dẫn 
Khoa học 1 
PGS.TS Phan Bùi Khôi 
Người hướng dẫn 
Khoa học 2 
PGS.TS Hoàng Vĩnh Sinh 
Nghiên cứu sinh 
Hà Thanh Hải 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
Lời đầu tiên, nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn sự chỉ dạy, sự tạo điều kiện 
giúp đỡ quí báu của các quí thầy cô Bộ môn Gia công vật liệu và Dụng cụ công nghiệp, 
Bộ môn Cơ học ứng dụng, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, nơi 
nghiên cứu sinh đã được học tập và nghiên cứu trong quá trình hoàn thành luận án. 
Tiếp đến, nghiên cứu sinh xin cảm ơn các nhà khoa học, các bạn bè, đồng nghiệp 
đã giúp đỡ, chỉ bảo, đóng góp ý kiến cho nghiên cứu sinh để nghiên cứu sinh hoàn 
thành luận án của mình. 
Luận án sẽ không thể hoàn thành nếu không có sự chỉ dạy, hướng dẫn tận tình, quý 
giá của các thầy hướng dẫn. Sự hướng dẫn không biết mệt mỏi của các thầy đã giúp 
nghiên cứu sinh vượt qua nhiều khó khăn, nhiều giới hạn để có thể hoàn thành luận 
án. Nghiên cứu sinh xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Phan Bùi Khôi, 
PGS.TS Hoàng Vĩnh Sinh đã dành nhiều công sức hướng dẫn nghiên cứu sinh trong 
suốt quá trình nghiên cứu. 
Nghiên cứu sinh cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn bè, đồng nghiệp 
Trường Cao đẳng công trình đô thị, đã động viên, hỗ trợ, tạo điều kiện và giúp đỡ 
nghiên cứu trong quá trình nghiên cứu. 
Cuối cùng, nghiên cứu sinh xin dành sự biết ơn tới vợ, các con, bố, mẹ, những 
người thân trong gia đình về sự động viên, sự chia sẻ, hi sinh lớn lao để nghiên cứu 
sinh hoàn thành luận án. 
 Hà Nội, ngày tháng năm 2020 
 NGHIÊN CỨU SINH 
Hà Thanh Hải 
iii 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................................................... i 
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................................................................... ii 
MỤC LỤC ............................................................................................................................................................... iii 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................. v 
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................................................ x 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ............................................................................................... xi 
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................................................. 1 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................................. 6 
1.1 Tổng quan gia công cơ khí trên robot công nghiệp .................................... 6 
1.1.1 Sự phát triển của gia công cơ khí trên robot công nghiệp .................... 6 
1.1.2 Ưu thế của việc gia công cơ khí trên robot ........................................... 7 
1.1.3 Những vấn đề gia công cơ khí trên robot công nghiệp......................... 9 
1.2 Cơ sở động học, động lực học tạo hình khi gia công phay ....................... 10 
1.2.1 Cơ sở động học phay tạo hình bề mặt chi tiết .................................... 10 
1.2.2 Các thông số động học quá trình cắt khi phay .................................... 10 
1.2.3 Tổng quan về lực cắt và các phương pháp xác định lực cắt khi phay ...... 14 
1.2.3.1 Tổng quan các mô hình xác định lực cắt khi phay .................................... 15 
1.2.3.2 Các thành phần của lực cắt trong gia công phay ....................................... 15 
1.3 Cơ sở động lực học gia công phay trên robot ........................................... 20 
1.3.1 Sự cần thiết khảo sát động lực học robot gia công ............................. 20 
1.3.2 Phương trình động lực học tổng quát của robot ................................. 20 
1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến động lực học robot khi gia công .............. 21 
1.4 Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về mô hình hóa 
động lực học và điều khiển robot gia công phay ................................................. 21 
1.5 Các vấn đề nghiên cứu trong luận án ........................................................ 23 
Kết luận chương 1 ............................................................................................ 24 
CHƯƠNG 2. ĐỘNG HỌC TẠO HÌNH CỦA ROBOT TRONG GIA CÔNG CƠ KHÍ ....... 26 
2.1 Cơ sở động học gia công tạo hình bề mặt ................................................. 26 
2.1.1 Cơ sở động học tạo hình các bề mặt tự do của dụng cụ ..................... 26 
2.1.2 Phương pháp tạo hình bề mặt tự do .................................................... 28 
2.2 Cơ sở thực hiện động học tạo hình của robot trong gia công ................... 28 
2.2.1 Đặc trưng hình học của dụng cụ ......................................................... 28 
2.2.2 Đặc trưng hình học của bề mặt gia công ............................................ 28 
2.2.3 Phương pháp tam diện trùng theo ....................................................... 28 
2.3 Động học và thiết kế quỹ đạo chuyển động của robot .............................. 29 
2.3.1 Động học robot gia công cơ khí ......................................................... 29 
2.3.2 Giải bài toán động học ........................................................................ 33 
iv 
2.3.3 Thiết kế quỹ đạo chuyển động theo yêu cầu thao tác công nghệ ....... 36 
2.4 Khảo sát một số bài toán cụ thể ................................................................ 39 
Kết luận chương 2 ............................................................................................ 56 
CHƯƠNG 3. ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT TRONG GIA CÔNG ........................................ 57 
3.1 Thiết lập phương trình vi phân chuyển động của robot ............................ 57 
3.1.1 Ma trận khối lượng suy rộng của hệ robot- bàn máy ......................... 58 
3.1.2 Lực suy rộng của lực Coriolis và lực ly tâm ...................................... 59 
3.1.3 Lực suy rộng của các lực có thế tác dụng lên robot ........................... 59 
3.1.4 Lực suy rộng của của các lực không thế............................................. 59 
3.1.5 Lực suy rộng của các lực dẫn động .................................................... 61 
3.2 Các mô hính tính lực cắt ........................................................................... 63 
3.3 Bài toán động lực học hệ robot – bàn máy khi gia công cơ khí ................ 66 
3.4 Bài toán xác định phản lực liên kết tại các khớp ...................................... 67 
3.5 Bài toán hiệu chỉnh tính toán lực cắt trong quá trình hệ robot – bàn máy 
thực hiện gia công phay ........................................................................................ 68 
3.6 Khảo sát một số bài toán cụ thể ................................................................ 70 
Kết luận chương 3 ............................................................................................ 97 
CHƯƠNG 4. ĐIỀU KHIỂN ROBOT TRONG GIA CÔNG ............................................................. 99 
4.1 Điều khiển hệ robot – bàn máy trong gia công cơ .................................. 100 
4.1.1 Điều khiển bám quỹ đạo cho robot khi gia công phay ..................... 100 
4.1.2 Điều khiển động lực học ngược + PD trong không gian khớp cho hệ 
robot - bàn máy ............................................................................................... 102 
4.1.3 Điều khiển động lực học ngược kết hợp với vòng ngoài PD trong không 
gian thao tác cho hệ robot - bàn máy .............................................................. 104 
4.2 Điều khiển hệ robot - bàn máy trong không gian khớp dựa trên động lực 
học ngược + PD + Hiệu chuẩn tính toán lực cắt ................................................ 105 
4.2.1 Cấu trúc bộ điều khiển động lực học ngược + PD + Hiệu chuẩn tính 
toán lực cắt ...................................................................................................... 105 
4.2.2 Thuật toán hiệu chuẩn tính toán lực cắt ............................................ 106 
4.3 Điều khiển mờ cho hệ robot – bàn máy trong gia công cơ ..................... 106 
4.3.1 Cơ sở về điều khiển mờ .................................................................... 107 
4.3.2 Bộ điều khiển mờ cho gia công phay ............................................... 108 
4.4 Khảo sát một số bài toán cụ thể .............................................................. 112 
Kết luận chương 4 .......................................................................................... 133 
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO.................................................................. 135 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ............................. 137 
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 138 
PHỤ LỤC.................................................................................................................................................................. 1 
v 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 
Ký hiệu Diễn giải Đơn vị 
v Tốc độ cắt chính m/ph 
D Đường kính dao phay mm 
n Số vòng quay của dao v/ph 
Sz Lượng chạy dao răng mm/rg 
Sv Lượng chạy dao vòng mm/vg 
Sph Lượng chạy dao phút mm/ph 
h0 Chiều sâu cắt mm 
h Chiều sâu phay mm 
B Chiều rộng phay mm 
 Góc tiếp xúc độ 
Z Số răng của dao phay 
a Chiều dày cắt mm 
amin Chiều dày cắt nhỏ nhất mm 
amax Chiều dày cắt lớn nhất mm 
atb Chiều dày cắt trung bình 
i Góc tiếp xúc tức thời độ 
b Chiều rộng cắt mm 
 Góc nghiêng lưỡi cắt chính độ 
 góc nâng của lưỡi cắt chính độ 
Fdt Diện tích khi phay mm2 
Nz Số răng đồng thời tham gia cắt ở một lớp cắt 
fi Diện tích cắt do răng thứ i cắt ra mm2 
tb
dtF Diện tích cắt trung bình khi phay mm
2 
F Lực cắt tổng N 
Ft Lực tiếp tuyến (lực vòng) N 
Fr Lực hướng tâm (lực hướng kính) N 
Fz Lực chiều trục (lực theo phương z) N 
Fx Lực nằm ngang (lực theo phương x) N 
Fy Lực thẳng (lực theo phương y) N 
pi Lực tiếp tuyến tác dụng lên răng thứ i N 
q lực cắt đơn vị N/mm2 
Mz Mô men xoắn khi cắt của dao Nmm 
yp Số mũ chỉ sự ảnh hưởng của lượng chạy dao 
xp Số mũ chỉ sự ảnh hưởng của chiều sâu phay to đến lực cắt Ft 
qp Số mũ chỉ sự ảnh hưởng của D đến Ft 
vi 
St Góc vào dao độ 
Ex Góc dao ra độ 
a(t) chiều dày của phoi cắt mm 
as(t) chiều dày tĩnh do dao chuyển động mm 
ad(t) chiều dày động do dao rung động mm 
R Bán kính của dao phay mm 
i Góc vị trí của răng thứ i tham gia cắt độ 
 Chu kỳ chuyển động của răng 
 Góc xoắn (góc nghiêng của cạnh cắt dao) độ 
 Góc giữa 2 răng kề nhau độ 
Ftra,i Vector biểu diễn lực cắt, tiếp tuyến, hướng tâm và hướng 
trục cho răng thứ i cắt 
N 
Ft,i Lực tiếp tuyến do răng i cắt N 
Fr,i Lực hướng tâm do răng i cắt N 
Fa,i Lực chiều trục do răng i cắt N 
Kc Vector hệ số hệ số lực cắt tiếp tuyến, hướng tâm và hướng 
trục cho mô hình lực tuyến tính 
Ktc Hệ số lực cắt tiếp tuyến cho mô hình lực tuyến tính N/mm2 
Krc Hệ số lực cắt hướng tâm cho mô hình lực tuyến tính N/mm2 
Kac Hệ số lực cắt chiều trục cho mô hình lực tuyến tính N/mm2 
Ke Vector hệ số hệ số lực cắt của răng theo các phương tiếp 
tuyến, hướng kính và hướng trục đối với mô hình lực cắt 
tuyến tính 
N/mm 
Kte Hệ số lực cắt của răng theo các phương tiếp tuyến với mô 
hình lực tuyến tính 
N/mm 
Kre Hệ số lực cắt của răng theo các phương hướng kính với mô 
hình lực tuyến tính 
N/mm 
Kae Hệ số lực cắt của răng theo các phương hướng trục với mô 
hình lực tuyến tính 
N/mm 
Kt hệ số lực cắt theo hướng tiếp tuyến cho mô hình lực phi 
tuyến 
N/mm2 
Kr hệ số lực cắt theo hướng tâm cho mô hình lực phi tuyến N/mm2 
Ka hệ số lực cắt theo hướng trục cho mô hình lực phi tuyến N/mm2 
Fxyz,tool Vector biểu diễn lực cắt theo phương x, y, z N 
Ti(i) Ma trận chuyển đổi hệ trục từ hệ trục tra sang hệ trục xyz 
(z) Góc lệch hướng tâm độ 
 Góc hợp bởi lực dFri với trục của dao độ 
i-1Ai Ma trận biến đổi tọa độ thuần nhất, biểu diễn vị trí và 
hướng của tọa độ Oixiyizi trong hệ tọa độ Oi-1xi-1yi-1zi-1 
AT Ma trận chuyển vị của ma trân A 
vii 
θi Góc quay quanh trục zi-1 để trục xi-1 chuyển đến trục x’i 
(x’i// xi) 
độ, rad 
di Khoảng dịch chuyển tịnh tiến dọc theo trục zi-1 để gốc tọa 
độ Oi-1 chuyển đến Hi-1, giao điểm của trục xi và trục zi-1 
mm 
ai Khoảng dịch chuyển tịnh tiến dọc theo trục xi để Hi-1 
chuyến đến gốc tọa độ Oi 
mm 
 i Góc quay quanh trục xi sao cho trục z’i-1 (z’i-1// zi-1) chuyển 
đến trục zi 
độ, rad 
cij Phần tử ở hàng thứ i và cột thứ j của ma trận 
i-1Ci Ma trận côsin chỉ hướng của hệ tọa độ Oixiyizi đối với hệ 
tọa độ Oi-1xi-1yi-1zi-1 
i-1ri Vector biểu diễn vị trí tọa độ của gốc Oi trong hệ tọa độ Oi-
1xi-1yi-1zi-1 
0Ai Ma trận biểu diễn vị trí và hướng cho hệ tọa độ Oixiyizi 
trong hệ tọa độ cơ sở O0x0y0z0 
Ci Ma trận côsin chỉ hướng của hệ tọa độ Oixiyizi đối với hệ 
tọa độ cơ sở O0x0y0z0 
ri Vector biểu diễn vị trí tọa độ của gốc Oi trong hệ tọa độ 
O0x0y0z0 
mm 
f(q,p) Hệ phương trình động học dạng ma trận 
p Vector định vị tọa độ thao tác của dụng cụ cắt m 
q Vector tọa độ khớp rad, m 
qi Vị trí của khớp i của robot rad, m 
p Vector vận tốc của dụng cụ cắt m/s 
q Vector vận tốc tại các khớp của robot rad/s, 
m/s 
p Vector gia tốc của dụng cụ cắt m/s2 
q Vector gia tốc ở các khớp của robot rad/s2, 
m/s2 
Jq Ma trận Jacobian của hàm f với biến q 
Jp Ma trận Jacobian của hàm f với biến p 
1
qJ
 Ma trận nghịch đảo của ma trận Jq 
1
pJ
 Ma trận nghịch đảo của ma trận Jp 
qJ 
Đạo hàm ma trận Jacobian Jq theo thời gian t 
pJ 
Đạo hàm ma trận Jacobian Jp theo thời gian t 
Hj Hành trình lớn nhất robot có thể thực hiện theo phương j mm 
vr Vận tốc tương đối của dụng cụ đối với đối tượng gia công m/s 
L Tổng chiều dài gia công ứng v ...  (6th German 
Conference on Robotics) (pp. 1-7). VDE. 
[69] Dirk Euhus, et al (2012). Productive Milling with Industrial Robots. www.artis.de. 
[70] Matsuoka, S. I., Shimizu, K., Yamazaki, N., & Oki, Y. (1999). High-speed end 
milling of an articulated robot and its characteristics. Journal of materials 
processing technology, 95(1-3), 83-89. 
[71] Alici, G., & Shirinzadeh, B. (2005). A systematic technique to estimate positioning 
errors for robot accuracy improvement using laser interferometry based 
sensing. Mechanism and Machine Theory, 40(8), 879-906. 
[72] Coelho, R. T., Rodella, H. H., Martins, V. F., & Barba, J. (2011). An investigation 
into the use of industrial robots for machining soft and low density materials with 
hsm technique. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and 
Engineering, 33(3), 343-350. 
142 
[73] Vosniakos, G. C., & Matsas, E. (2010). Improving feasibility of robotic milling 
through robot placement optimisation. Robotics and Computer-Integrated 
Manufacturing, 26(5), 517-525. 
[74] Bondarenko, D., Pashkevich, A., Briot, S., Ritou, M., & Furet, B. (2012, July). 
Elasto-dynamic model of robotic milling process considering interaction between 
tool and workpiece. In ASME 2012 11th Biennial Conference on Engineering 
Systems Design and Analysis (pp. 217-226). American Society of Mechanical 
Engineers. 
[75] Olabi, A., Béarée, R., Gibaru, O., & Damak, M. (2010). Feedrate planning for 
machining with industrial six-axis robots. Control Engineering Practice, 18(5), 
471-482. 
[76] Halbauer, M., Lehmann, C., Städter, J. P., Berger, U., & Leali, F. (2013, 
September). Milling strategies optimized for industrial robots to machine hard 
materials. In 2013 IEEE 18th Conference on Emerging Technologies & Factory 
Automation (ETFA) (pp. 1-4). IEEE. 
[77] Lehmann, C., Halbauer, M., Euhus, D., & Overbeck, D. (2012, September). Milling 
with industrial robots: Strategies to reduce and compensate process force induced 
accuracy influences. In Proceedings of 2012 IEEE 17th International Conference on 
Emerging Technologies & Factory Automation (ETFA 2012) (pp. 1-4). IEEE. 
[78] Makhanov, Stanislav S., et al. (2002)"On the tool-path optimization of a milling 
robot."Computers & Industrial Engineering 43.3, 455-472 
[79] Kim, T., & Sarma, S. E. (2002). Toolpath generation along directions of maximum 
kinematic performance; a first cut at machine-optimal paths. Computer-Aided 
Design, 34(6), 453-468. 
[80] Domroes, F., Krewet, C., & Kuhlenkoetter, B. (2013). Application and analysis 
of force control strategies to deburring and grinding. Modern Mechanical 
Engineering, 3(02), 11. 
[81] Sörnmo, O. (2013). Control Strategies for Machining with Industrial 
Robots (Doctoral dissertation, Department of Automatic Control, Lund 
University). 
[82] Ferretti, G., Magnani, G., & Rocco, P. (2004). Impedance control for elastic joints 
industrial manipulators. IEEE Transactions on Robotics and Automation, 20(3), 
488-498. 
[83] Sörnmo, O., Olofsson, B., Robertsson, A., & Johansson, R. (2012). Increasing 
time-efficiency and accuracy of robotic machining processes using model-based 
adaptive force control. IFAC Proceedings Volumes, 45(22), 543-548. 
[84] Wang, J., Zhang, G., Zhang, H., & Fuhlbrigge, T. (2008, November). Force control 
technologies for new robotic applications. In 2008 IEEE International Conference 
on Technologies for Practical Robot Applications (pp. 143-149). IEEE. 
[85] Jinno, M., Ozaki, F., Yoshimi, T., Tatsuno, K., Takahashi, M., Kanda, M., ... & 
Nagataki, S. (1995, May). Development of a force controlled robot for grinding, 
chamfering and polishing. In Proceedings of 1995 IEEE International Conference 
on Robotics and Automation (Vol. 2, pp. 1455-1460). IEEE. 
[86] Yen, P. L., & Tsai, C. H. (2007, December). Cooperative force control of a knee 
surgical robot for lateral milling of bone. In 2007 IEEE Workshop on Advanced 
Robotics and Its Social Impacts(pp. 1-6). IEEE. 
[87] He, Jianmin, Zengxi Pan, and Hui Zhang (2007). Adaptive force control for 
robotic machining process. American Control Conference, 2007. ACC'07. IEEE. 
143 
[88] Gracia Marco, L., de la Esperanza, A., Javier, F., & Gracia, C. (2012). Automated 
milling path tracking and CAM-Rob intergration for industrial redundant 
manipulators. 
[89] Bennett Brumson (2008). Robots on the Grindstone: Material Removal Robotics. 
Articles/Robots-on-the-Grindstone-Material-Removal-Robotics/content_id/806 
[90] Phan Bui Khoi, Le Quang Huy, Nguyen Quoc Phu, Nguyen Viet Bach, Nguyen 
Dinh Man (2017). Kinematic Modeling of the process of grinding turbine blades 
using robots. Proceeding of the 10th National conference on Mechanics, Hanoi, 
8-9/12/2017. Vol 1. Dynamics and Control-Mechanics of Machine, pp. 803-812 
(In Vietnamese). 
[91] Phan Bui Khoi. Digitalization of motion trajectories of robot. Journal of Science 
and technology, VAST. Vol 58, 1A, 2014. Pp. 12-23. (In Vietnamese 
[92] Phan Bùi Khôi, Trần Minh Thúy, Bùi Văn Hạnh (2007). Tính toán động học robot 
hàn có nền di động. Tuyển tập công trình hội nghị cơ học toàn quốc lần thứ VIII, 
Tập 1. Tr. 280-293. 
[93] Phan Bui Khoi (2009). Bài toán động học trong điều khiển chuyển động chương 
trình của robot tác hợp. Tuyển tập công trình hội nghị cơ học toàn quốc, kỷ niệm 
30 năm Viện Cơ học và 30 năm Tạp chí Cơ học. Tập 2, trang 317-323 
[94] Phan Bui Khoi (2009). Calculation and simulation of the program motion of 
mechanism of relative manipulation. Journal of science and technology. Vol. 47, 
№ 3. Pp.19-28 
[95] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt (2007). Sổ tay 
công nghệ chế tạo máy tập 1. Nhà Xuất Bản Khoa Học và Kỹ Thuật, 471 trang. 
[96] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt (2005). Sổ tay 
công nghệ chế tạo máy tập 2. Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật, 583 trang. 
[97] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt (2006). Sổ tay 
công nghệ chế tạo máy tập 3. Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật, 372 trang. 
[98] Lamina technologies product catalog 2017 - 2018 
[99] Do Sanh (1980). On the principle of compatibility and the equation of a 
constrained mechanical system. ZAMM. Pp. 210-212. 
[100] Do Sanh (1984). On the motion of controlled mechanical system. Advances in 
Mechanics. Warsaw. Tom 7, 2. Pp. 3-24 
[101] Afonin V. L., Phan Bui Khoi (1997). Method for calculating action and 
constrained reactions forces in mechanisms of relative manipulation while 
executing programming motion. IMASH. RAS, Moscow. 
[102] Phan Bui Khoi (1997). Applying Principle of Compatibility for analyzing forces of 
Mechanism of Relative Manipulation Robot. Thesis of PhD. IMASH. RAS, Moscow. 
[103] Adem, K. A. (2013). Effects of machining system parameters and dynamics on quality of 
high-speed milling. Doctoral dissertation, University of Missouri--Columbia. 
[104] Abele, E., Bauer, J., Pischan, M., Stryk, O. V., Friedmann, M., & Hemker, T. 
(2010, June). Prediction of the tool displacement for robot milling applications 
using coupled models of an industrial robot and removal simulation. In Proc. 
CIRP 2nd Inter Conf on Process Machine Interactions, Vancouver, Canada. 
[105] Budak, E. (2006). Analytical models for high performance milling. Part I: Cutting 
forces, structural deformations and tolerance integrity. International Journal of 
Machine Tools and Manufacture, 46(12-13), 1478-1488. 
[106] Bondarenko, D., Pashkevich, A., Briot, S., Ritou, M., & Furet, B. (2012, July). 
Elasto-dynamic model of robotic milling process considering interaction between 
tool and workpiece. In ASME 2012 11th Biennial Conference on Engineering 
144 
Systems Design and Analysis (pp. 217-226). American Society of Mechanical 
Engineers Digital Collection. 
[107] Altintas, Y. (2012). Manufacturing automation: metal cutting mechanics, 
machine tool vibrations, and CNC design. Cambridge university press. 
[108] Budak, E., Altintas, Y., & Armarego, E. J. A. (1996). Prediction of milling force 
coefficients from orthogonal cutting data. Journal of Manufacturing Science and 
Engineering, 118(2), 216-224. 
[109] Keung-Chi Ng, Bruce Abramson. Uncertainty Management in Expert Systems. 
IEEE Expert 5 (2) (1990) 29-48 
[110] Van Toan, N., & Khoi, P. B. (2019). A control solution for closed-form 
mechanisms of relative manipulation based on fuzzy approach. International 
Journal of Advanced Robotic Systems, 16(2), 1729881419839810. 
1 
PHỤ LỤC 
PL1 Sơ đồ thuật giải bài toán động học, động lực học, điều khiển 
PL1.1 Sơ đồ giải thuật giải bài toán động học ngược 
Hình 1 Sơ đồ giải thuật giải bài toán động học ngược 
2 
PL1.2 Sơ đồ giải thuật giải bài toán động lực học 
Hình 2 Sơ đồ giải thuật giải bài toán động lực học 
3 
PL1.3 Sơ đồ giải thuật bài toán xác định phản lực liên kết tại các khớp 
Hình 3 Sơ đồ giải thuật giải bài toán xác định phản lực liên kết tại các khớp 
4 
PL1.4 Sơ đồ giải thuật giải bài toán xác định và hiệu chỉnh lực cắt 
Hình 4 Sơ đồ giải thuật giải bài toán xác định lực cắt và hiệu chỉnh lực cắt 
5 
PL1.5 Sơ đồ giải thuật giải tính lực cắt cho dao phay ngón trong bài 
toán 3.3 
6 
Hình 5 Sơ đồ giải thuật giải tính lực cắt cho dao phay ngón 
7 
PL1.6 Sơ đồ thuật giải bài toán điều khiển động lực học ngược kết hợp 
vòng ngoài PD trong không gian khớp 
Hình 6 Sơ đồ thuật giải bài toán điều khiển động lực học ngược 
kết hợp vòng ngoài PD trong không gian khớp 
8 
PL1.7 Sơ đồ thuật giải bài toán điều khiển động lực học ngược kết hợp 
vòng ngoài PD có tính khối điều chỉnh lực cắt khi gia công 
Hình 7 Sơ đồ thuật giải bài toán điều khiển động lực học ngược kết hợp vòng ngoài PD 
có tính khối điều chỉnh lực cắt khi gia công 
9 
PL1.8 Sơ đồ thuật giải bài toán điều khiển động lực học ngược kết hợp 
vòng ngoài PD trong không gian thao tác 
Hình 8 Sơ đồ thuật giải bài toán điều khiển động lực học ngược 
kết hợp vòng ngoài PD trong không gian thao tác 
10 
PL1.9 Sơ đồ thuật giải bài toán điều khiển mờ 
a. Sơ đồ thuật giải bài toán điều khiển mờ 
Hình 9 Sơ đồ thuật giải bài toán điều khiển mờ 
11 
PL2 Xác định các thông số động học và động lực của hệ robot – 
bàn máy 
PL2.1 Các thông số động học của hệ robot - bàn máy 
PL2.1.1 Các thông số động học và đặc điểm kỹ thuật chính của robot 
Robot được thiết kế theo mẫu robot gia công cơ khí của hãng Asea Brown Boveri: 
1. Robot thiết kế theo mẫu robot IRB 6660-205/1.9 
a. Bộ thông số kích thước hình học của robot 
Hình 10 Thông số kích thước hình học của robot 
b. Đặc tính kỹ thuật của robot 
Bảng 1 Thông số kỹ thuật của robot 
Tầm với 
(m) 
Khả năng 
tải 
(kg) 
Trọng tâm 
của robot 
(mm) 
Số trục của 
robot 
Độ lặp lại 
vị trí 
(mm) 
Khối lượng 
robot 
(kg) 
1,93 205+15 375 6 0,01 2383 
Robot có thể chịu được thêm 500kg trên thân 
Bảng 2 Thông số chuyển động 
Trục Phạm vi di chuyển khi làm việc Tốc độ làm việc tối đa trên trục 
Trục 1: -1800 đến + 1800 1300/s 
Trục 2: -420 đến + 850 1300/s 
Trục 3: -200 đến + 1200 1300/s 
Trục 2-3: 200 đến 1600 
Trục 4: -3000 đến + 3000 1500/s 
Trục 5: -1200 đến + 1200 1200/s 
Trục 6: -3600 đến + 3600 1900/s 
Mô men xoắn lớn nhất trên các khớp 4, 5, 6 
12 
Trục 4: 1177 Nm 
Trục 5: 1177 Nm 
Trục 6: 620 Nm 
Bảng 3 Thông số kỹ thuật về điện cho robot 
Điện áp, tần số 200600 V, 50/60 Hz 
Công suất của robot 3,8 kW 
Bảng 4 Chú thích về kích thước ở trên hình 10 
Kích thước Diễn giải về kích thước 
(A) Kích thước có thể lên đến 750 mm 
(B) Phạm vi làm việc tối đa 
(C) Phạm vi làm việc tối đa 
c. Phạm vi làm việc của robot khi thao tác công nghệ 
Hình 11 Phạm vi làm việc của robot khi thao tác công nghệ 
Bảng 5 Phạm vi làm việc của robot 
Số vị trí 
Vị trí (mm) Góc (°) 
X Z Trục 2 Trục 3 
A 1193 1794,5 0 0 
B 575 1903,2 -42 -20 
C 751,5 1162,7 -42 28 
D 632,2 351,1 50 120 
E 793,3 -37,9 85 120 
F 1932,4 914,8 85 15 
G 1579,6 1833 50 -20 
H 1043,4 2083,2 0 -20 
K 997,3 -60,4 85 107,4 
13 
2. Robot thiết kế theo mẫu robot IRB 7600-500/2.55 
a. Bộ thông số kích thước hình học của robot 
Hình 12 Thông số kích thước hình học của robot 
b. Đặc tính kỹ thuật của robot 
Bảng 6 Thông số kỹ thuật của robot 
Tầm với 
(m) 
Khả năng 
tải 
(kg) 
Trọng tâm 
của robot 
(mm) 
Số trục của 
robot 
Độ lặp lại 
vị trí 
(mm) 
Khối lượng 
robot 
(kg) 
2,55 500 360 6 0,01 4229 
Robot có thể chịu được thêm 55kg trên cánh tay, 550kg trên khung robot trục 1 
Bảng 7 Thông số chuyển động 
Bảng 8 
Trục Phạm vi di chuyển khi làm việc Tốc độ làm việc tối đa trên trục 
Trục 1: +1800 đến -1800 750/s 
Trục 2: +850 đến - 600 500/s 
Trục 3: +600 đến -1800 550/s 
Trục 4: +3000 đến -3000 1000/s 
Trục 5: +1000 đến -1000 1000/s 
Trục 6: +3000 đến -3000 1600/s 
Mô men xoắn lớn nhất các khớp 4, 5, 6 
Trục 4: 2990 Nm 
Trục 5: 2990 Nm 
Trục 6: 1354 Nm 
Bảng 9 Thông số kỹ thuật về điện cho robot 
Điện áp, tần số 200600 V, 50/60 Hz 
Công suất của robot 3,4 kW 
c. Phạm vi làm việc của robot khi thao tác công nghệ 
14 
Hình 13 Phạm vi làm việc của robot khi thao tác công nghệ 
PL2.1.2 Các thông số hình học và của bàn máy 
Hình 14 Các thông số động học của bàn máy khi phay thân giữa bơm thủy lực 
Hình 15 Các thông số động học của bàn máy khi phay cánh tuabin 
15 
PL2.2 Các thông số động lực học của hệ robot - bàn máy được xác 
định qua phần mềm thiết kế Autodesk Inventor Professional 
1. Thông số động lực học của robot thiết kế theo mẫu robot IRB 6660-205/1.9 
a. Khâu 1 robot 
Hình 16 Các thông số động lực học của khâu 1 robot 
b. Khâu 2 robot 
Hình 17 Các thông số động lực học của khâu 2 robot 
c. Khâu 3 robot 
Hình 18 Các thông số động lực học của khâu 3 robot 
16 
d. Khâu 4 robot 
Hình 19 Các thông số động lực học của khâu 4 robot 
e. Khâu 5 robot 
Hình 20 Các thông số động lực học của khâu 5 robot 
f. Khâu 6 robot 
Hình 21 Các thông số động lực học của khâu 6 robot 
17 
2. Thông số động lực học của robot thiết kế theo mẫu robot IRB 7600-500/2.55 
a. Khâu 1 của robot: 
Hình 22 Các thông số động lực học của khâu 1 robot 
b. Khâu 2 của robot: 
Hình 23 Các thông số động lực học của khâu 2 robot 
c. Khâu 3 của robot: 
Hình 24 Các thông số động lực học của khâu 3 robot 
18 
d. Khâu 4 của robot: 
Hình 25 Các thông số động lực học của khâu 4 robot 
e. Khâu 5 của robot: 
Hình 26 Các thông số động lực học của khâu 5 robot 
3. Thông số động lực học của bàn máy 
a. Bàn máy B (Khâu 7 của hệ robot - bàn máy) 
Hình 27 Các thông số động lực học của bàn máy B 
19 
b. Bàn máy d (Khâu 8 của hệ robot - bàn máy) 
Hình 28 Các thông số động lực học của bàn máy D 
PL3 Bản vẽ các chi tiết gia công 
Hình 29 Thân giữa bơm thủy lực 1 
20 
Hình 30 Cánh tuabin 
Hình 31 Mẫu khuôn đúc 1 
21 
Hình 32 Mẫu khuôn đúc 2 
Hình 33 Thân giữa bơm thủy lực 2 
22 
Hình 34 Mẫu đúc con trượt 
Hình 35 Thân đế 
23 
Hình 36 Mẫu đúc thân giữa bơm thủy lực 2