Đang tải... (xem toàn văn)
Trong sự nghiệp công nghiệ p hóa, hiện đại hóa đất nước vấn đề tự động hóacó vai trò đặc biệt quan trọng. Nhằm nâng cao năng suất dây chuyền công nghệ, nâng cao chất lượ ng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm, cải thiện điều kiện lao động, nâng cao năng suất lao động…vấn đề được đặt ra là hệ thống sản xuất phải có tính linh hoạt cao. Robot công nghiệp, đặc biệt là những tay máy robot là bô phận quan trọng để tạo ra những hệ thống đó.Tay máy Robot đã có mặt trong sản xuất từ nhiều năm trước, ngày nay taymáy Robot đã dùng ở nhiều lĩnh vực sản xuất, từ những ưu điểm mà tay máy Robot hoạt động trong quá trình sản xuất, làm việc, chúng ta có thể đúc rút ra những tính năng mà con người không thể có được: khả năng làm việc ổn định, có thể làm việc trong môi trường độc hại…..Do đó việc đầu tư nghiên cứu, chế tạo ra những tay máy Robot phục vụ cho công cuộc tự động hóa sản xuất là r ất cần thiết cho hiện tại và tương lai. Môn học giúp chúng em bước đầu làm quen, tìm hiểu,học cách giải các bài toán động học thuận và động học ngượ c hay những bài toán tĩnh học, động lực học ... đối vớ i những mô hình tay máy Robot công ngiệp cơ bản và giúp chúng em củng cố và mở rộng kiến thức phục vụ cho hoạt động học tập, nghiên cứu cũng như công việc sau này.Trong quá trình học còn nhiều điều chưa hiểu cặn kẽ cũng như những thiếusót , mong thầy giúp đỡ chỉ bảo thêm.
Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 Lời nói đầu Trong sự nghiệ p cơng g nghi ệ p hóa, h óa, hi ện đại hóa đất nướ c v ấn đề t ự động hóa có vai trò đặc biệt quan tr ọng Nhằm nâng cao suất dây chuyền công nghệ, nâng cao chất lượ ng ng khả cạnh tranh s ản ph ẩm, cải thiện điều ki ện lao động, nâng cao suất lao động…vấn đề được đặt hệ thống sản xuất phải có tính linh hoạt cao.Robot cơng ọng để tạo hệ nghiệp, đặc biệt tay máy robot bơ phận quan tr ọng thống đó. Tay máy Robot có mặ mặt sản xuất từ nhiều năm trướ c, c, ngày tay máy Robot dùng ở nhi nhi ều lĩnh vực sản xuất, từ những ưu điểm mà tay máy Robot hoạt động trình sản xu ất, làm việc, có th ể đúc rút tính mà ngườ i khơng thể có đượ c : khả làm việc ổn định, có thể làm việc mơi trường độc hại… Do việc đầu tư nghiên cứu, chế tạo tay máy Robot phục vụ cho cơng tự động hóa sản xuất r ất cần thiết cho tương lai. Môn học giúp chúng em bước đầ u làm quen, tìm hiểu,học cách giải toán động học thuận động h ọc ngượ c hay toán tĩnh học, động l ực h ọc đối v ớ i mô hình tay máy Robot cơng ngiệp giúp chúng em củng cố và mở r r ộng kiến th ức phục vụ cho hoạt động h ọc tậ p, nghiên cứu cơng việc sau Trong q trình học cịn nhiều điều chưa hiểu cặn k ẽ thiếu sót , mong thầy giúp đỡ ch chỉ bảo thêm *** Cuố i em xin chân thành cảm ơn chúc thầ y nhiề u sứ c khỏe, gia đình hạnh ốt ! phúc, cơng tác t ố Thự c ĐINH GIA NGHIÊM GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP Sơ lượ c llịịch sử sử quá quá trình phát triể triển củ robot cơng nghiệ nghiệp Hình 1.1 Hình ảnh robot cơng nghiệ p Thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng Sec (Czech) “Robota” có nghĩa cơng việc tạ p dịch vở k ịịch ch Rossum’s Universal Robots Karel Capek, vào năm 1921 Trong vở k ịch này, Rossum trai ông ta chế t ạo máy gần gi ống v ới người để ph ục v ụ ngườ i.i Có lẽ g ợi ý ban đầu cho nhà sáng chế k ỹ thuật về cấu, máy móc bắt chướ c hoạt động bắ p người Đầu thậ p k ỷ 60, công ty M ỹ AMF (American Machine and Foundry Company) quảng cáo loại máy tự động vạn gọi “Ngườ i máy công nghiệp” (Industrial Robot) Ngày người ta đặt tên ngườ i máy công nghiệ p (hay robot công nghiệ p) cho loại thiết bị có dáng dấ p vài chức tay người điều khiển tự động để thực số thao tác sản xuất Theo viện nghiên cứu Robot Mỹ đề xuất định nghĩa: “Robot công nghiệ p tay máy vạn hoạt động theo chương trình lậ p trình lại để hồn thành nâng cao hi ệu qu q uả hoàn thành nhiệm v ụ khác công nghiệ p, GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 vận chuyển nguyên vật liệu, chi tiết, sản phẩm, dụng cụ hoặc thiết bị chuyên dụng khác”. Về mặt k ỹ thuật, robot công nghiệ p ngày nay, có nguồn gốc từ hai lĩnh vực k ỹ thuật đờ i sớm cấu điều khiển từ xa (Teleoperators) máy công cụ điều khiển s ố (NC - Numerically Controlled machine tool) Các cấu điều khiển từ xa (hay thi ết bị kiểu chủ-tớ) phát triển mạnh chiến tranh thế giớ i lần thứ hai nhằm nghiên cứu vật liệu phóng xạ Ngườ i thao tác đượ c tách biệt kh ỏi khu vực phóng xạ b ở i m ột b ức tườ ng ng có ho ặc vài cửa quan sát để có thể nhìn thấy đượ c công việc bên Các cấu điều khiển t ừ xa thay thế cho cánh tay c ngườ i thao tác Nó gồm có b ộ k ẹ p ở bên bên (tớ ) hai tay cầm ở bên bên (chủ) C ả hai, tay cầm bộ k ẹp, ẹp, đượ c n ối v ớ i cấu sáu bậc t ự để t ạo vị trí hướ ng ng tuỳ ý c tay cầm bộ k ẹp ẹp Cơ cấu dùng để điều khiển bộ k ẹ p theo chuyển động tay cầm Vào khoảng năm 1949, máy công c ụ điều khiển số đờ i,i, nhằm đáp ứng yêu cầu gia công chi tiết ngành chế tạo máy bay Những robot thực chất sự nối k ết gi ữa khâu khí cấu điều khiển từ xa v ớ i khả năng lậ p trình c máy cơng cụ điều khiển số Dưới sẽ điểm qua s ố thời điểm lịch sử phát triển c ngườ i máy công nghiệ p Một robot công nghiệp đượ c chế tạo robot Versatran công ty AMF, Mỹ Cũng vào khoảng thờ i gian ở Mỹ xuất loại robot Unimate -1900 dùng k ỹ nghệ ôtô Tiế p theo Mỹ, nướ c khác bắt đầu sản xuất robot công nghiệ p : Anh -1967, Thuỵ Điển Nhật 1968 theo quyền c M ỹ; CHLB Đức -1971; Pháp - 1972; ở Ý Ý - 1973 Tính làm việc robot ngày đượ c nâng cao, khả năng nhận biết xử lý Năm 1967 ở trường Đại học tổng hợ p Stanford (Mỹ) chế tạo mẫu robot hoạt động theo mơ hình “mắt-tay”, có khả năng nhận bi ết định hướ ng ng bàn k ẹ p theo vị trí vật k ẹ p nhờ các cảm biến Năm 1974 Công ty Mỹ Cincinnati đưa loại robot điều khiển máy vi tính, gọi robot T3 (The Tomorrow Tool : Công c ụ tương lai) Robot có thể nâng đượ c vật có khối lượng đến 40 KG Ngày nay, khoa học về Robot “Robotics” phát triể n mạnh mẽ, ngày đại ứng dụng r ất nhiều lĩnh vực khác nhau: Công nghiệ p, thám hiểm vũ trụ, giáo dục, y tế…. GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 về robot công nghiệ Các khái niệm niệm định nghĩa về robot nghiệp Robot cơng nghiệ p có thể được định nghĩa theo số tiêu chuẩn sau: Theo tiêu chuẩn AFNOR Pháp: Robot công nghiệ p cấu chuyển động tự động có thể lậ p trình, lặ p lại chương trình, tổng hợp chương trình đặt tr ục tọa độ, có khả định vị, định hướ ng, ng, di chuyển đối tượ ng ng vật chất chi tiết, đạo cụ, gá lắ p theo hành trình thay đổi chương trình hóa nhằm thực nhiệm vụ công nghệ khác Theo tiêu chuẩn RIA M ỹ (Robot institute of America): Robot m ột tay máy vạn có thể lặ p lại chương trình, đượ c thiết k ế để di chuyển vật liệu, chi tiết, dụng cụ, thiết bị chun dùng thơng qua chương trình chuyển độ ng có thể thay đổi để hồn thành nhi ệm vụ khác Theo tiêu chuẩn TOCT 25686-85 Nga: Robot công nghi ệ p m ột máy tự c, liên k ết tay máy hệ động, đặt cố định di động đượ c, thống điều khiển theo chương trình, lặp lặ p lại để hoàn thành chức vận động điều khiển q trình sản xuất Do đó, robot cơng nghiệ p có thể đượ c hiểu thiết bị tự động linh hoạt, thực chức lao động công nghiệ p người dướ i hệ thống điều khiển theo chương trình đượ c lậ p trình sẵn Với đặc điểm có thể l ậ p trình lại đượ c, c, robot công nghiệ p thi ết b ị t ự động hóa ngày tr ởở thành thành bộ phận khơng thể thiếu đượ c c hệ th ống s ản xu ất linh hoạt Vì vậy, robot cơng nghiệ p tr ởở thành phương tiện hữu hiệu để tự động hóa, nâng cao suất lao động giảm nhẹ cho ngườ i công việc nặng nhọc, độc hại dướ i sự giám sát ngườ i.i 3.1.Cấấu trúc phân loạ 3.1.C loại robot công nghiệ nghiệp 3.1.Cấấu trúc chung củ 3.1.C robot công nghiệ nghiệp Một Robot công nghiệp đượ c cấu thành bở i hệ thống sau: +Cơ cấu chấ p hành(Actuator) tạo chuyển động cho khâu tay máy.Nguồn động lực cấu chấp hành động loại: điệ n,thủy lực,khí nén GVHD: PGS.Phan Bùi Khơi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 +Hệ th ống c ảm biến(Sensor) gồm sensor thi ết b ị chuyển đổi tín hiệu.Các Robot cần hệ thống sensor bên bên để nhận biết tr ạng thái thân cấu Robot sensor để nhận biết tr ạng thái môi trườ ng ng tác động +Hệ thống điều khiển(Controller) thường máy tính để giám sát điều khiển hoạt động Robot +Tay máy(Manipulator) cấu khí gồ m khâu,các khớ p.Chúng hình thành cánh tay để t ạo chuyển động bản,cổ tay tạo nên sự khéo léo linh hoạt bàn tay (End Effector) để tr ực tiếp hoàn thành thao tác đối tượ ng ng 3.2 Bậ Bậc tự tự do do củ robot Bậc tự Robot đại lượng đặc trưng cho khả linh hoạt chuyển động c Robot Robot có số bậc t ự do lớ n khả linh hoạt cao cấu trúc Robot tr ở ở nên nên phức tạp Cơ cấu tay robot phải đượ c cấu tạo cho khâu cuối ph ải có vị trí theo hướ ng ng định dễ dàng di chuyển dễ dàng vùng làm việc Muốn cấu tay robot phải đạt đượ c số bậc tự do chuyển động Để tính số bậc tự do robot có nhiều cơng thức đề xuất, ta đưa cách tính dựa vào định lý Gruebler Đị nh lý đượ c sử dụng phổ biến nhiều tài liệu Theo Gruebler bậc tự f đượ c tính theo cơng thức: g f .(n 1) ( f ) f i i 1 f : Là số bậc tự cấu : Bậc tự vật rắn không chụi liên kết không gian làm việc robot ( = ứng với không gian làm việc mặt phẳng, = ứng với không gian làm việc không gian). n : Số khâu ( kể giá cố định) f i : Số bậc tự khớp thứ i. g : Tổng số khớp cấu. GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 f : Số bậc 3.3 Phân loạ loại Robot 3.3.1Phân loại loại theo phương pháp điều điều khiể khiển Có kiểu điều khiển robot: Điều khiển hở và Điều khiển kín Điều khiển h ở : dùng truyền động bước (động cơ điện ho ặc động thủy lực, khí nén) mà quãng đườ ng ng góc dịch chuyển t ỷ lệ với xung điều khiển Kiểu đơn giản cho độ chính xác thấ p Điều khiển kín: (điều khiển kiểu servo) sử dụng tín hiệu phản hồi vị trí để tăng độ xác điều khiển Có hai kiểu điều khiển servo: Điều khiển điểm-điểm điều khiển theo đườ ng ng (contour) Kiểu điều khiển điểm-điểm: phần công tác dịch chuyển từ điểm đến điểm theo đườ ng ng thẳng v ớ i t ốc độ không cao Kiểu điều khiển thường đượ c dùng Robot hàn điểm, vận chuyển, tán đinh bắn đinh. Điều khiển contour: đảm bảo cho phần công tác dịch chuyển theo quỹ đạo bất kì, vớ i tốc điều khiển đượ c c Có thể gặ p kiểu điều khiển Robot hàn hồ quang phun sơn. 3.3.2. Phân loạ 3.3.2 loại theo ứ ng ng dụ dụng Dựa vào ứng dụng robot sản xuất ta có loại robot sau: robot sơn, robot hàn, robot lắ p ráp, robot dùng ngành dịch vụ, robot chuyển phơi Hình 1.2 Robot hàn cơng nghi ệ p GVHD: PGS.Phan Bùi Khơi Hình 1.3 Robot nghành dịch vụ TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 Ứ ng ng dụ dụng củ Robot công nghiệ nghiệp sả sản xuấ xuất Trên thế giớ i: i: Hiện thế giớ i,i, nhu cầu sử dụng robot ngày nhiều q trình sản xuất phức t ạ p vớ i mục đích góp phần nâng cao suấ t dây chuyền cơng nghệ, giảm giá thành, nâng cao ch ất lượ ng, ng, nâng cao kh ả cạnh tranh s ản ph p hẩm đồng thờ i c ải thiện điều ki k iện lao động, nên robot công nghiệ p c ần có khả thích ứng tốt thơng minh vớ i cấu trúc đơn giản linh hoạt Có thể k ể đến số ứng dụng điển hình robot thế giới như: Robot song s ong song dùng p phân hân loại đóng gói sản phẩ m: IRB 660 Flex Palletizer, IRB 340 FlexPicker, IRB 260 FlexPicker Các robot có thể gắ p lần lượ t hộ p vắc xin bại liệt từ băng băng tải đặt vào thùng gồm 20 hộ p cách xác Robot dùng công nghệ ép phun nhự a: IRB 6650 hãng ABB có thể thao tác nhanh, dễ dàng lấy sản phẩm khỏi khn ở vị trí tách khn, giám sát, làm sạch, điều khiển chất lượ ng ng dựa camera…… Tại Việt Nam: Nướ c ta ứng d ụng robot công nghiệ p r ất ất đa đạng, tùy vào nghành, công việc khác mà ta có th ể áp d ụng robot công nghiệ p riêng bi ệt Dướ i số nghành hệ thống sản xuất mà áp dụng robot công nghiệ p Cơng nghiệp đúc: robot làm nhiệm vụ rót kim loại nóng chảy vào khn, cắt mép thừa, làm vật đúc làm tăng bề n vật đúc cách phun cát Ngành gia công áp l ự ự c: trình hàn nhiệt luyện thườ ng ng bao gồm nhiều công việc độc hại ở nhi nhiệt độ cao, điều kiện làm việc nặng nề, dễ gây mệt mỏi ở tron trong phân xưở ng ng rèn dậ p GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 Chương Động học robot 1.Mơ hình robot bậ bậc tự tự do do Hình 2.1: Mơ hình robot bậc tự do Mơ hình đượ c thiết k ế 3D phần mền Solidworks 2014 Đây mơ hình đơn giả n chỉ để cho ngườ i xem hiểu cấu Robot Thiế Thiết llập ập động động họ học Robot 2.1 Thiế Thiết llậập hệ hệ t tọa ọa độ Denavit-Hartenberg độ Denavit-Hartenberg Denavit-Hartenberg (1955) qui ướ c hệ tọa độ Decard gắn vào khâu tay máy Robot sau: Tr ục zi đượ c chọn dọc theo tr ục khớ p thứ (i+1) Hướ ng ng phép quay phép tịnh tiến đượ c chọn tùy ý Tr ục xi được xác định dọc theo đườ ng ng vng góc chung tr ục khớp động thứ i i+1, hướ ng ng từ khớp động thứ i tớ i tr ục i+1 Tr ục yi xác định theo quy tắc bàn tay phải GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 Hình 2.2: Sơ đồ thiết lậ p hệ tọa độ Các tham số động học Denavit-Hartenberg di, θi , ai, αi di : Dịch chuyển tịnh tiến đườ ng ng vng góc chung tr ục d i = O i-1Oi’ dương vector Oi-1Oi’ theo chiều dương tr ục zi-1 , âm trườ ng ng hợp ngượ c lại θi : Góc đườ ng ng vng góc chung Là góc quay quanh tr ục zi-1 để tr ục xi-1 chuyển đến tr ục xi theo quy tắc bàn tay phải ai : Khoảng dịch chuyển tr ục khớp động k ề nhau ai = Oi’Oi αi : Góc lệch tr ục khớp động liền k ề, góc quay quanh tr ục xi sao cho tr ục zi-1 chuyển đến tr ục zi theo quy tắc bàn tay phải Từ nh ững điều ta vẽ sơ đồ động học c robot với cách đặt hệ t ọa độ sau: Khâu đế: Hệ t ọa độ O 0x0y0z0 g ắn vào chân đế c Robot, tr ục z 0 đượ c ch ọn dọc theo tr ục c kh ớ p Tr ục x 0 ch ọn tùy ý cho phù h ợ p v ớ i hình vẽ, tr ục y0 đượ c xác định theo quy tắc tam diện thuận GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 Khâu 1: Ta chọn tr ục z1 chọn trùng chiều vớ i khớ p 2, tr ục x1 đườ ng ng vng góc chung z0z1 có hướ ng ng từ z0 đến z1 , tr ục y1 được xác định theo tam diện thuận Khâu 2: Ta chọn tr ục z2 chọn trùng chiều vớ i khớ p 3, tr ục x2 đườ ng ng vng góc chung z1z2 có hướ ng ng từ z1 đến z2 , tr ục y2 được xác định theo tam diện thuận Khâu 3: Ta chọn tr ục z3 song song vớ i z2 , tr ục x3 là đườ ng ng vng góc chung z2z3 có hướ ng ng từ z2 đến z3 , tr ục y3 được xác định theo tam diện thuận z3 z1=z2 a3 x3 z0 x2 a1 d2 d1 1 O1 O0 x1 yo x0 Hình 2.3: Sơ đồ động học Robot Từ đó ta lập đượ c bảng Denavit-Hartenberg sau: Bảng 1: Bảng động học Denavit-Hartenberg di θi ai αi d1 θ1 a1 d2 0 θ3 a3 GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 Ta có mơ hình 3D c Robot đượ c vẽ trên Solidworks có dạng sau : - Đầu tiên ta vẽ các Part khâu ghép chúng l ại vớ i Solidworks - Mô hình thiết k ế đơn giản để tr ực quan Hình 3.2 : Hình ảnh khâu Robot Ghép nối thành phần với Solidworks ta mơ hình 3D sau : GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 Hình 3.3 : Mơ hình 3D Robot Từ ta sẽ xuất file STL để đưa vào mô Việc v ẽ mô hình 3D tốt ta nên vẽ theo trục tọa độ ta thiết k ế để việc đưa chỉnh sửa Visual dễ dàng Trong phải ý việc xuất file STL Sau Save as file Solidworks mà v ẽ, ấn vào phần Options lựa ch ọn đánh dấu tích vào (Do not translate STL output data to positive space) để hệ tọa độ không bị lệch ta đưa vào Visual. GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 Hình 3.4: Lựa chọn xuất file STL Solidworks Từ ta sẽ đưa vào Visual Trong sẽ chỉnh sửa thông số để hệ tọa độ đúng chọn trướ c Và đưa chương trình vào để cho Robot chuyển động theo quỹ đạo xác định từ trướ cc Ta sử dụng thư viện MFC để chạy chương trình, từ ta sẽ có đượ c mơi trườ ng ng làm việc Robot sau : GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 Hình 3.5 : Mơi trườ ng ng mơ Robot Từ đó chúng em thiết lậ p Robot chạy lưu quỹ đạo mơi trườ ng ng mơ đó : Hình 3.6 : Robot vẽ đườ ng ng thẳng GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 Hình 3.7 : Chuyển động Robot vẽ chữ N GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 K ết luận Để thi ết k ế ch ế t ạo Robot phục v ụ cho việc đẩy mạnh phát triển cơng nghiệ p hóa đại hóa việc nghiên cứu phát triển toán Robot vi ệc quan tr ọng Trong thuyết minh này, nêu lên việc thiết lập động học, động lực học, điều khiển Robot bậc tự do Có thể tóm tắt lại nội dung nêu đồ án sau: Xây dựng mơ hình Robot bậc tự do Xây dựng thuật toán giải toán động học Xây dựng toán thực tế vẽ ra quỹ đạo chữ N Mô hoạt động Robot dùng Visual OpenGL Tôi xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Phan Bùi Khôi giúp đỡ em r ất nhiều theo sát để giúp đỡ em hoàn thành mơn học Bản thuyết minh cịn nhiều thiếu sót, r ất ất mong đượ c sự giúp đỡ bạn thầy cô để em khắc phục lần tiế p theo, chúng em xin chân thành cảm ơn. GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 Tài liệu tham khảo PGS.TS Phan Bùi Khôi- Bài gi ảng Robotic Trường ĐH Bách Khoa Hà Nộ i 2014 TS Nguyễn Mạnh Tiến - Điều khiển Robot công nghiệ p Nhà xuất Khoa học K ỹ thuật, Hà Nội 2007 GS.TSKH Nguyễn Văn Khang- Cơ sở Robot công nghiệ p Nhà xuất Khoa học K ỹ thuật, Hà Nội 2011 GS TSKH Nguyễn Thiện Phúc- Robot công nghiệ p Nhà xu ất b ản Khoa học K ỹ thuật, 2004 GS.TS Đào Văn Hiệ p- K ỹ thuật Robot Nhà xuất Khoa học K ỹ thuật, 2013 GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 Phụ lục ữ N: Code Robot vẽ vẽ ch chữ N: DHTB:=matrix([[theta1,d1,a1,0], [0,theta2,0,0], [theta3,0,a3,0] ]): TMat1:=DHMat(0,0,0,0): nj:=3: for i from by to nj temp:=DHMat(DHTB[i,1],DHTB[i,2],DHTB[i,3],DHTB[i,4]); print(temp): TMat1:=multiply(TMat1,temp): AI[i]:=copy(TMat1): print(AI[i]): end do: RE:=subvector(TMat1,1 3,4): d1:=1.00: a1:=0.90: a3:=0.80: # Phantich DLH Unknowns:=vector([theta1,theta2,theta3]): MaxLoop:=50: GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 AbsErr:=1e-100: a0:=0: tc:=4: dt:=0.1: N0:=round((tc-a0)/dt): REE:=[0,1.3,1.5+a0]: init0:=vector([2.222796392,0.5,-1.403348248]): f1:=x_-RE[1]: f2:=y_-RE[2]: f3:=z_-RE[3]: f:=vector([f1,f2,f3]): g:=vector([x_,y_,z_]): Ketqua0:=matrix(N0,nj): for i from by to N0 Jaco_:=jacobian(f,Unknowns): Eqts:=copy(f): Jaco:=copy(Jaco_): REE:=[0,1.3,1.5+a0]: for j from by to nj Eqts:=subsVecto(g[j]=REE[j],Eqts): Jaco:=subsMat(g[j]=REE[j],Jaco): end do: y[i]:=Newton_Raphson(Eqts,Jaco,Unknowns,init0,AbsErr,MaxLoop): GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mô hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 for k from by to nj Ketqua0[i,k]:=y[i][k]: y[0][k]:=y[1][k]: end do: a0:=a0+0.1*dt: end do: print(Ketqua0): # Unknowns:=vector([theta1,theta2,theta3]): MaxLoop:=50: AbsErr:=1e-100: a0:=0: tc:=4: dt:=0.1: N1:=round((tc-a0)/dt): REE:=[a0/2,1.3,1.9-a0]: init0:=vector([2.222796392,0.9,-1.403348248]): f1:=x_-RE[1]: f2:=y_-RE[2]: f3:=z_-RE[3]: f:=vector([f1,f2,f3]): g:=vector([x_,y_,z_]): Ketqua1:=matrix(N1,nj): for i from by to N1 GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mô hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 Jaco_:=jacobian(f,Unknowns): Eqts:=copy(f): Jaco:=copy(Jaco_): REE:=[a0/2,1.3,1.9-a0]: for j from by to nj Eqts:=subsVecto(g[j]=REE[j],Eqts): Jaco:=subsMat(g[j]=REE[j],Jaco): end do: y[i]:=Newton_Raphson(Eqts,Jaco,Unknowns,init0,AbsErr,MaxLoop): for k from by to nj Ketqua1[i,k]:=y[i][k]: y[0][k]:=y[1][k]; end do: a0:=a0+0.1*dt: end do: print(Ketqua1): # -Unknowns:=vector([theta1,theta2,theta3]): MaxLoop:=50: AbsErr:=1e-100: a0:=0: tc:=4: dt:=0.1: N2:=round((tc-a0)/dt): REE:=[0.2,1.3,1.5+a0]: GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 init0:=vector([2.057429517,0.5,-1.375105274]): f1:=x_-RE[1]: f2:=y_-RE[2]: f3:=z_-RE[3]: f:=vector([f1,f2,f3]): g:=vector([x_,y_,z_]): Ketqua2:=matrix(N2,nj): for i from by to N2 Jaco_:=jacobian(f,Unknowns): Eqts:=copy(f): Jaco:=copy(Jaco_): REE:=[0.2,1.3,1.5+a0]: for j from by to nj Eqts:=subsVecto(g[j]=REE[j],Eqts): Jaco:=subsMat(g[j]=REE[j],Jaco): end do: y[i]:=Newton_Raphson(Eqts,Jaco,Unknowns,init0,AbsErr,MaxLoop): for k from by to nj Ketqua2[i,k]:=y[i][k]: y[0][k]:=y[1][k]: end do: a0:=a0+0.1*dt: GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 end do: print(Ketqua2): # # - N:=N0+N1+N2: Ketqua:=matrix(N,6): for i from by to N0 for k from by to nj Ketqua[i,k]:= Ketqua0[i,k]: end do: end do: for i from by to N1 for k from by to nj Ketqua[(i+N0),k]:= Ketqua1[i,k]: end do: end do: for i from by to N2 for k from by to nj Ketqua[(i+N0+N1),k]:= Ketqua2[i,k]: end do: end do: GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 # - dt:=0.1: t0:=0: time_:=vector(N): dv:=vector(N): d1:=1.00: a1:=0.90: a3:=0.60: for i from by to N q1:= Ketqua[i,1]: q2:= Ketqua[i,2]: q3:= Ketqua[i,3]: xE[i]:=evalf(subs([theta1=q1,theta2=q2,theta3=q3],RE[1])): xE[i]:=evalf(subs([theta1=q1,theta2=q2,theta3=q3] ,RE[1])): yE[i]:=evalf(subs([theta1=q1,theta2=q2,theta3=q3],RE[2])): yE[i]:=evalf(subs([theta1=q1,theta2=q2,theta3=q3],RE[2] )): zE[i]:=evalf(subs([theta1=q1,theta2=q2,theta3=q3],RE[3])): zE[i]:=evalf(subs([theta1=q1,theta2=q2,theta3=q3],RE[ 3])): Ketqua[i,4]:=xE[i]: Ketqua[i,5]:=yE[i]: Ketqua[i,6]:=zE[i]: time_[i]:=t0: t0:=t0+dt: dv[i]:=0: end do: GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ cơ điện tử Đề số 6360_10 kqn1:=subvector(Ketqua,1 N,1): m1:=concat(kqn1,dv): kqn2:=subvector(Ketqua,1 N,2): m2:=concat(kqn2,dv): kqn3:=subvector(Ketqua,1 N,3): m3:=concat(kqn3,dv): Myplot(m1,time_,[blue,red]); Myplot(m2,time_,[blue,red]); Myplot(m3,time_,[blue,red]); pointplot3d({seq([xE[k],yE[k],zE[k]],k=1 N)}); pointplot3d({seq([xE[k] ,yE[k],zE[k]],k=1 N)}); GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: ... Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ? ?cơ điện tử? ? Đề số 6360_10 Chương Động học robot 1.Mơ hình robot bậ bậc tự tự do do Hình 2.1: Mơ hình robot bậc tự do Mơ hình đượ c thiết k ế 3D phần... tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ? ?cơ điện tử? ? Đề số 6360_10 Hình 3.5 : Mơi trườ ng ng mơ Robot Từ đó chúng em thiết lậ p Robot chạy lưu quỹ đạo môi trườ ng ng mô đó : Hình 3.6 : Robot vẽ đườ ng... Mơ hình hóa Robot h ệ? ?cơ điện tử? ? Đề số 6360_10 Hình 3.7 : Chuyển động Robot vẽ chữ N GVHD: PGS.Phan Bùi Khôi TH: Đinh Gia Nghiêm – L Lớ p: Bài tiểu luận: Mơ hình hóa Robot h ệ? ?cơ điện tử? ?
