Kỹ thuật Robot

Kỹ thuật Robot – Đào Văn Hiệp

Vào đầu thế kỷ trước, ý tưởng đầu tiên về robot xuất hiện, thể hiện ước mơ cháy bỏng của con người là tạo ra những người máy để thay thế mình trong những công việc nặng nhọc, nhàm chán, nguy hiểm. Vào khoảng năm 1940, mẫu robot đầu tiên (Master-Slave Manipulators) ra đời tại phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và Argonne của Mỹ, để vận chuyển các hoạt chất phóng xạ [7]. Đến thập kỷ 80 trên thế giới đã có tới 40 nghìn robot thuộc 500 kiểu, do 200 hãng tham gia sản xuất [2]. Ngày nay robot đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất, nghiên cứu khoa học và đời sống. Đó là thiết bị không thể thiếu được trên các hệ thống sản xuất, đặc biệt là các hệ thống sản xuất linh hoạt. Robot ngày càng khéo léo và thông minh, được coi là sản phẩm điển hình của một ngành kỹ thuật mới: ngành cơ – điện tử (Mechatronics).

Cho đến nay, hầu hết các trường đại học kỹ thuật ở Việt Nam đã đưa môn kỹ thuật robot vào chương trình chính khóa. Môn học này được giảng dạy chủ yếu cho các chuyên nghành cơ khí, song các khía cạnh riêng biệt của nó như kỹ thuật điều khiển, lập trình, mô phỏng cũng được các ngành khác rất quan tâm.

Ngày 12-10-2003 đã xảy ra một sự kiện, đánh dấu mốc phát triển mới trong lĩnh vực nghiên cứu, đào tạo và ứng dụng khoa học và công nghệ robot tại Việt Nam: Hội Khoa học Công nghệ Robot Việt Nam (Vietnamese Assiciation of Robotics – VAR) được thành lập. Sự ra đời của Hội phản ánh nhu cầu cấp thiết của công nghiệp, quốc phòng và cuộc sống, đáp ứng sự mong mỏi của đông đảo các nhà khoa học, các nhà sản xuất, các giáo sư, nghiên cứu sinh, sinh viên tại các trường đại học và tất cả những ai quan tâm đến robot.

Trong bối cảnh đó, đồng thời theo yêu cầu của nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, chúng tôi đã chỉnh sửa và bổ sung cuốn “Kỹ thuật Robot” được xuất bản tại nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật cách đây vừa đúng 1 năm. Chúng tôi tin tưởng rằng tài liệu sẽ đáp ứng tốt hơn nhu cầu giảng dạy và học tập môn “Robot công nghiệp” và các môn liên quan như “Tự động hóa hệ thống sản xuất”, “Công nghệ sản xuất linh hoạt”, “Điều khiển hệ thống sản xuất nhờ máy tính”,…., tại các trường đại học kỹ thuật.

Được sự góp ý của các đồng nghiệp sau lần xuất bản trước, chúng tôi tiếp tục định hướng nội dung chủ yếu của tài liệu vào lựa chọn, khai thác và sử dụng robot trong công nghiệp. Ngoài 7 chương cũ đã được chỉnh sửa chút ít về nội dung và trình bày, chúng tôi bổ sung thêm chương 8: “Tay máy có kết cấu động học song song” để phản ánh toàn diện hơn và cập nhật những thành tựu mới trong khoa học và công nghệ robot. Tổng thể tài liệu hình thành 3 mảng kiến thức chính:

Nền tảng cơ học và cơ khí trong kết cấu tay máy (các chương 2, 3, 5 và 8),

Điều khiển robot (chương 6), và ứng dụng robot (chương 7).

Tuy nhiên, sự phân chia này là tương đối, vì không thể phân tách rạch ròi giữa cơ học và kết cấu, cơ khí và điều khiển. Chương 4 được hình thành như cầu nối giữa cơ khí và điều khiển. Ngoài ra, phần phụ lục được biên soạn để bạn đọc tiện ôn lại các kiến thức liên quan về điều khiển tuyến tính, một vấn đề được đề cập nhiều trong tài liệu. Chương mới bổ sung được để ở cuối tài liệu vì đó là phần kiến thức đặc thù, hiện nay chưa nhất thiết phải đưa vào chương trình đào tạo cơ bản. Trong 7 chương đầu chỉ nói về robot nối tiếp, chỉ trong chương cuối cùng mới cần phân biệt robot nối tiếp và robot song song.