ĐỒ án THIẾT kế hệ THỐNG cơ điện tử PHẦN 1 THIẾT kế mô HÌNH 3d ROBOT RRR sử dụng phần mền solidwork để thiết kế mô hình 3d của robot RRR

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ PHẦN 1: THIẾT KẾ MƠ HÌNH 3D ROBOT RRR Sử dụng phần mền solidwork để thiết kế mơ hình 3D robot RRR Khâu 1.thiết ếkế: khâu: Khâu 1: Khâu 2: Khâu 3: 2.Các chi tiết khác Bá nh ră ng trụ c bá nh ră n Nắ p truyề n bá nh ră ng Xylanh khí né n Kh 3.cácp bộ1: truyền động: B truyền bánh r ng Kh p 2: B truyền bánh r ng Kh p 3: B truyền bánh r ng Tay k p: S &d ng xylanh khínén PHẦN 2: TÍNH TỐN ĐỘNH HỌC THUẬN VÀ NGƯỢC ROBOT Cấu hì*nh robot RRR 1.bảng tham số DH a.Xây dựng hệ tọa độ DH: Hệ tọ a độ 0 Gốc tọ a0 độ 0đặ t tạ i tâ m củ&a khớ p độ ng thứ Ox Trụ c O0 x0 Trụ c vẽ2 dọ c theo hướ ng có phương v ng gó c vớ i Oz O0 y0 Trụ c xá c đị nh theo Hệ tọ a độ Gốc tọ a độ đặ t tạ i tâ m củ&a khớ p độ ng thứ O x1 Trụ c hì*nh11 O1 z1 Trụ c phương dọ c theo trụ vẽ2 có 0phương1 h ướ ng 1từ *1 tớ i Trụ c Ox Hệ tọ a độ Oy Gốc tọ a2 Trụ c xá c đị nh theo quy tắ c tam diệ n thuậ O độ 2đặ t tạ i tâ m củ&a khớ p đ phương dọ c theo trụ hì*nh 22 vẽ2 Oz Trụ c có 1phương2 h ướ ng 2từ *2 tớ i Ox Trụ c Hệ tọ a độ Oy Gốc tọ a3 Trụ c xá c đị nh theo quy tắ c tam diệ n thuậ n O độ 3đặ t tạ i tâ m củ&a tay kẹ p phương dọ c theo trụ hì*nh 33 vẽ2 Oz Trụ c có 2phương3 h ướ ng 3từ *3 tớ i Trụ c Ox O Oy vị trí củ&a hệ tọ a độ khớ pii i b.cách xác định t am số động học DH đị nh bở&i tham số , : gó c quay quanh trụ c : dị ch chuyể7n tị nh tiế dọ c trụ c θi d xá c đị nh theo quy tắ c tam diệ n thuậ ể7m củ&a trụ c : dị ch chuyể7n dọ c trụ c : gó c quay quanh trụ c αi c.bảng tham số động học DH Cá c ma trậ n truyề n: Ma trậ n truyề n khâ u Ma trậ n truyề n khâ u và*3 so vớ i khâ u 0: Cá c 2.bài thong toán động số đầ u học và*o thuận :q1,q2, q3 Thô ng số cầ n xá c đị nh: điể7m tá c độ ng cuối P=( Px, Py,Pz),hướ ng củ&a khâ u cuối Tọ a độ điể7m tá c độ ng cuối: Hướ ng củ&a khâ u thao tá c có ma trậ n cosin chỉ&hướ ng: Thơ ng ngược 3.bài toán động học số đầ u và*o là*tọ a độ điể7m tá c độ ng cuối: P=( Px; Py; Pz) và*hướ ng khâ u cuối Thô ng số cầ n xá c đị nh:cá c biến khớ p (q1; q2; q3) Ta có ma trậ n cấu hì*nh củ&a khâ u thao tá c: aTrong a = Cò*n a a ij là*cá c phầ n tử&củ&a ma trậ cosin chỉ&hướ ng củ&a khâ u thao tá c 14 Giả&i hệ ta đượ c cá c hệ số củ&a phương trì*nh quỹ2đ o cho Bài tốn điể7m cụ thể: A(90; 0; 55) và*điể7m B(0; 43.30; 120) Thờ*i gian chuyể7n độ ng tTừ*c=5bà*i(s) toá n ngượ c ta xá c đị nh đượ c cá c thong số biến khớ p: hệ số củ&a phương trì*nh quỹ a 01 =0 a11 =0 Đườ*ng biể7u diễLn vị trí , vậ n tốc và*gia tốc củ&a khớ p thao tá c theo thờ*i gian Hệ số củ&a phương trì*nh quỹ2đạ o củ&a khớ p 2: a Phương02 =¿ trì*nh a = a =3 a =−0 48 12 độ ng 22họ c củ&a khâ u32 2: Đườ*ng biể7u diễLn vị trí , vậ n tốc và*gia tốc củ&a kh p thao tá c theo th ờ*i gian 03 Hệ số13củ&a phương trì*nh quỹ2đạ o củ&a khớ p Ph ương trì*nh độ ng họ c củ&a khâ u : a =¿ a =¿ Đườ*ng biể7u diễLn vị trí , vậ n tốc và*gia tốc củ&a khớ p thao tá c theo thờ*i gian 2.thiết kế quỹ đạo không gian làm việc TayB robot di chuyể7n từ*vi trí A( B( ) the o mộ t đ ườ* ng thẳ Q ng ta có phư ơng trì* nh đ ườ* ng thẳ Qng AB có ng sau: x ; yB ; zB Cho robot chuyể7n độ ng thờ*i gian B(0; 43.3; 120) Tạ i vị trí A cá c khớ p =0, Ph ương trì*nh đườ *ng th ẳQng AB: PHẦN 5: ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG ROBOT Chứ c t gian 1.Hệ thống momen nă ngcủ&a khớp điều hệ khiển thống phản điề ukhiể7n ồitrong là*tạ o không ramộ cầ n thiết để7truyề n độ ng khớ p robot đả&m bả&o khớ p robot bá m theo vị trí đặ t Sử&dụ ng cấu trú c điề u khiể7n có ng tỉ&lệ -tí ch phâ n- đạ o hà*m (PID): Trong : =diag( từ*ng khớ p riê ng biệ t =diag( từ*ng khớ pI K D =diag( khớ p riê ng biệ t K Hệ thống điều khiển với cấu trúc điều khiển ổn định tuyệt đối toàn cục Hệ thực tay : má y vớ i phương trì*nh độ ng lưc họ c có ng: Luậ t điề u khiể7n có ng: Vớ i giả&thiết bỏ&qua thà*nh phầ n củ&a momen trọ ng lự c ta nhậ n đượ c hệ điề u khiể7n vị*ng kí n: Xé t hà*m lyapunov có ng sau: Ta có M là*cá c ma trậ n dương Vậ y V luô n khô ng â m Dạ o hà*m V vớ i ε =qd−q ta có : = Thà*nh phầ n vecto đượ c viết ở&dạ ng ma trậ n : Trong có quan hệ vớ i M(q) sau : Vớ i S là*ma trậ n đối xứ ng lệ ch nê n =0 vậ y : Nê n : Bất đẳQng thứ c cho thấy hệ thống ổ7n đị nh tuyệ t đối K hối lượ ng củ &a cá c khâ u : 2.Các thao tác thực iện mô Khâ u đế = Ph ươ ng trì*nh độ ng lự c họ c robot có ng : m Luậ n điề u khiể7n có ng sau : Vớ i quỹ2đạ o củ&a cá c khớ p đã2thiết lậ p ph ầ n thi ết l ậ p quỹ2đạ o đả&m bả&o điể7m tá c độ ng cuối từ*điể7m A(90; 0; 55) tớ i điể7m B(0; 43.30; 120) thờ*i gian 5(s) Cá c hệ số khuếch đạ i tỉ&lệ , tí ch phâ n và*đạ o hà*m đượ c lự a chọ n sau : , Ta cómơhì*nh simulink c &a robot : Mơhì*nh b iều 7n PID : , Trong : , là*tí n hiệ u quỹ2đạ o đặ t và*vậ n tốc đặ t và*o cá c khớ p củ&a robot đươc qthiếdvtd lậ p phầ n thiết lậ p quỹ2đạ o q, v là*cá c tí n quỹ2đọ a và*vậ n tốc phả&n hồ i lạ i từ*robot(quỹ2đạ o thự c) ở&đâ y ta sử&dụ ng cá c khối: +khối Gain dù*ng để7khếch đạ i cá c tí n hiệ u đầ u và*o +khối mux chậ p cá c tí n hiệ u đơn thà*nh cá c tí n hiệ u tổ7ng hợ p và*tá ch thà*nh nhiề u tí n hiệ u +khối input, ouput đầ u và*o và*ra củ&a tí n hiệ u +khối hà*m biể7u diễLn mộ t hà*m toá n họ c có tí n hiệ u và*o là*cá c biến và* tí n hiệ u đầ u là*giá trị củ&a hà*m =(10.8*u(1)^2-1.44*u(1)^3)*pi/180 ; =(3.6*u(1)^248*u(1)^3)*pi/180 0d qd v =(7.2*u(1)^2-0.96*u(1)^3)*pi/180 d1 v =(21 6*u(1)-4.32*u(1)^2)*pi/180; d q =(14.4*u(1)-2.88*u(1)^2)*pi/180 + khối scope hiể7n thị tí n hiệ u đầ u cả&u q trì*nh mơ ph ỏ&ng theo thờ*i gian + khối thờ*i gian đặ t giá trị bằ4ng 5(s) 3.kết Sau mô mô phỏ&ng tađượ c kết quả&là*đồ thị củ&a cá c đườ*ng đặ c tí nh củ&a cá c biến: Mô men củ&a cá c khớ p theo thờ*i gian V trícác kh p theo th *i gian V n t c kh p theo th *i gian Sai số vị trí khớ p theo thờ*i gian ... củ&a hà*m = (10 .8*u (1) ^2 -1. 44*u (1) ^3)*pi /18 0 ; =(3.6*u (1) ^248*u (1) ^3)*pi /18 0 0d qd v =(7.2*u (1) ^2-0.96*u (1) ^3)*pi /18 0 d1 v =( 21 6*u (1) -4.32*u (1) ^2)*pi /18 0; d q = (14 .4*u (1) -2.88*u (1) ^2)*pi /18 0 + khối... ẳQng AB: PHẦN 5: ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG ROBOT Chứ c t gian 1 .Hệ thống momen nă ngcủ&a khớp điều hệ khiển thống phản điề ukhiể7n ồitrong là*tạ o không ramộ cầ n thiết để7 truyề n độ ng khớ p robot. .. Lagrange củacác khâu loạ i hai : Ta nhậ n đượ c hệ phương trì*nh vi phâ n chuyể7n độ ng củ&a robot ba khâ u khô ng gian : Khâ u : Khâ u : Khâ u : PHẦN 4: THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA ROBOT 1. thiết