THIẾT KẾ VÀ THỰC NGHIỆM ROBOT SCARA 4 BẬC TỰ DO DỰA TRÊN MATLAB SIMSCAPE

Tóm tắt

 Báo cáo trình bày quá trình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và điều khiển cánh tay robot SCARA 4 bậc tự do phục vụ các bài toán gắp – đặt trong không gian làm việc xác định. Hệ thống được xây dựng dựa trên mô hình động học theo phương pháp Denavit–Hartenberg, kết hợp mô phỏng trên MATLAB/Simscape Multibody để đánh giá đặc tính chuyển động trước khi triển khai thực nghiệm. Robot sử dụng động cơ servo và bộ điều khiển PLC Mitsubishi Q-series nhằm đảm bảo khả năng điều khiển chính xác, ổn định và linh hoạt. Kết quả thực nghiệm cho thấy robot hoạt động ổn định, thực hiện đúng chu trình làm việc với độ lặp lại vị trí khoảng ±1.0 mm trong mặt phẳng và sai số trục Z đạt mức micromet (10 µm). Mô hình có sự tương đồng cao giữa mô phỏng và thực tế, chứng minh tính đúng đắn của phương pháp thiết kế. Đề tài có ý nghĩa ứng dụng trong đào tạo và là nền tảng phát triển các hệ thống robot thông minh trong công nghiệp. 

Title

A MATLAB SIMSCAPE-BASED DESIGN AND EXPERIMENTAL VALIDATION OF A 4-DOF SCARA ROBOT

Abstract

 This paper presents the research, design, fabrication, and control of a 4-degree-of-freedom SCARA robot for pick-and-place tasks within a predefined workspace. The system is developed based on kinematic modeling using the Denavit–Hartenberg method and is validated through simulation in MATLAB/Simscape Multibody to evaluate motion characteristics prior to experimental implementation. The robot is driven by servo motors and controlled using a Mitsubishi Q-series PLC, ensuring precise, stable, and flexible operation. Experimental results demonstrate that the robot operates reliably, accurately executing the intended task sequence with a repeatability of approximately ±1.0 mm in xy-plane and a Z-axis positioning error in the micrometer range (10 µm). A strong correlation between simulation and experimental results confirms the validity of the proposed design approach. The developed system is suitable for educational purposes and serves as a foundation for future development of intelligent robotic systems in industrial applications.