BÀI tập lớn học PHẦN ROBOTICS mô hình robot khảo sát trong bài tập lớn này là robot 3 bậc tự do

https://khuonghust.wordpress.com/ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ - - BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN ROBOTICS Họ tên: Nguyễn Văn Khương Lớp: Cơ điện tử MSSV: 20142377 Mã lớp: 95966 Mã học phần: ME3168 GVDH: PGS.TS PHAN BÙI KHÔI Hà Nội ngày… tháng… năm 2016 download by : skknchat@gmail.com https://khuonghust.wordpress.com/ MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: ĐỘNG HỌC ROBOT 1.1 Xây dựng cấu trúc robot 1.1.1 Mơ hình khảo sát 1.1.2 Đặt hệ trục tọa độ 1.1.3 Bộ thông số Denavit-Hartenbeg 1.2 Bài toán động học thuận 1.2.1 Tìm vị trí điểm thao tác biểu diễn theo tọa độ khớp, hướng khâu thao tác 1.2.2 Vận tốc điểm tác động cuối E vận tốc góc khâu 1.2.3 Tính gia tốc điểm tác động cuối Tính gia tốc góc khâu thao tác 1.3 Bài toán động học ngược 1.3.1 Tính tọa độ khớp 1.3.2 Vận tốc dài khâu tương ứng với khớp tịnh tiến vận tốc góc ứng với khớp quay 1.3.3 Gia tốc dài khâu tương ứng với khớp tịnh tiến gia tốc góc ứng với khớp quay 10 CHƯƠNG 2: TĨNH HỌC ROBOT 11 2.1 Mơ hình khảo sát tốn tĩnh học 11 2.2 Tính tốn toán tĩnh học 11 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG 15 3.1 Thiết kế quỹ đạo không gian khớp 15 3.2 Thiết kế quỹ đạo không gian thao tác 17 CHƯƠNG 4: ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT 20 5.1 Các tham số động lực học 20 5.2 Ma trận Jacobi tịnh tiến khâu 20 5.3 Tính ma trận jacobi quay khâu 21 5.4 Tính tensor quán tính khâu 22 5.5 Tính ma trận khối lượng 23 5.6 Tính tốn năng, lực 24 CHƯƠNG 5: ĐIỀU KHIỂN 25 download by : skknchat@gmail.com https://khuonghust.wordpress.com/ 6.1 Điều khiển phản hồi điều khiển vịng kín 25 6.2 Thiết kế điều khiển không gian khớp 26 PHỤ LỤC 27 KẾT LUẬN 31 download by : skknchat@gmail.com https://khuonghust.wordpress.com/ LỜI MỞ ĐẦU Với phát triển mạnh mẽ cơng nghiệp Robot mơn Robotics trang bị cho sinh viên kiến thức sở tính tốn thiết kế Robot Đây kiến thức sở quan trọng Trong tập lớn để cập tới toán động học, tĩnh học, động lực học, thiết kế quỹ đạo chuyển động điều khiển phục vụ cho trình thiết kế Robot Mơ hình robot khảo sát tập lớn robot bậc tự Để thực tập lớn này, em xin cảm ơn thầy giáo PGS.TS Phan Bùi Khôi giúp đỡ nhiều trình học tập lớn Xin chân thành cảm ơn thầy Hà nội, Ngày… Tháng… Năm … Sinh viên thực Nguyễn Văn Khương download by : skknchat@gmail.com https://khuonghust.wordpress.com/ CHƯƠNG 1: ĐỘNG HỌC ROBOT Trong chương giải vấn đề sau: ➢ Tính số bậc tự robot ➢ Vẽ hệ trục tọa độ gắn liền với khâu theo quy tắc DH ➢ Lập bảng DH Tính ma trận DH ➢ Tìm vị trí điểm thao tác biểu diễn theo tọa độ khớp Xác định hướng khâu thao tác ➢ Tính vận tốc điểm tác động cuối E Tính vận tốc góc khâu ➢ Tính gia tốc điểm tác động cuối E Tính gia tốc góc khâu thao tác ➢ Cho vị trí, vận tốc, gia tốc điểm tác động cuối, hướng, vận tốc góc, gia tốc góc khâu thao tác ➢ Tính tọa độ khớp ➢ Tính vận tốc, gia tốc dài khâu tương ứng với khớp tịnh tiến ➢ Tính vận tốc góc, gia tốc góc khâu ứng với khớp quay 1.1 Xây dựng cấu trúc robot 1.1.1 Mơ hình khảo sát Hình 1: Mơ hình Robot khảo sát Bậc tự mơ hình khảo sát: download by : skknchat@gmail.com https://khuonghust.wordpress.com/ f=6.(3-3)+3.1=3 Robot có khớp quay khớp tịnh tiến 1.1.2 Đặt hệ trục tọa độ Hình 2: Đặt hệ trục tọa độ theo phương pháp DH 1.1.3 Bộ thơng số Denavit-Hartenbeg Từ mơ hình hệ trục tọa độ ta xây dựng bảng thông số Danavit- Hartenbeg sau: Joint Trong đó: - Các thơng số biển diễn hình vẽ - Các biến khớp tương ứng là , d2 , Các ma trận biến đổi tọa độ Denavit-Hartenbeg dựa vào thông số là: download by : skknchat@gmail.com https://khuonghust.wordpress.com/ cos( ) A sin( ) 1 A 0 cos( sin( ) A 1.2 Bài tốn động học thuận 1.2.1 Tìm vị trí điểm thao tác biểu diễn theo tọa độ khớp, hướng khâu thao tác Ta có ma trận biến đổi biểu diễn vị trí hướng hệ tọa độ khâu thứ i hệ tọa độ sở Oo xo yo zo là: c( ) s( 1) a c( 1) s( A A A A A Từ ma trận ta xác định được: ➢ Ma trận biểu diễn vị trí điểm thao tác biểu diễn theo tọa độ khớp download by : skknchat@gmail.com https://khuonghust.wordpress.com/ E a c( ) a3c( rE 13) yEa1 s( ) a3 s( 13) z x E ➢ Hướng hệ tọa độ khâu thác tác so với hệ tọa độ sở xác định từ góc Roll-Pitch-Yaw, với kí hiệu Roll , Pitch , Yaw phép quay tương ứng sau: Hình 3: Mơ tả phép quay RPY Ma trận quay biểu diễn phép quay RPY: cos cos R sin cos RPY sin Để tính góc , , so sánh với ma trận quay khâu cuối: R Giải hệ phương trình tìm góc sau: 0 arctan 1.2.2 Vận tốc điểm tác động cuối E vận tốc góc khâu ➢ Xác định vận tốc điểm tác động cuối E Vận tốc điểm tác động cuối E có từ việc đạo hàm theo t ma trận định vị điểm tác động cuối E, nhận ma trận biểu diễn vận tốc tuyệt đối hệ sở: download by : skknchat@gmail.com ... dựng cấu trúc robot 1.1.1 Mơ hình khảo sát Hình 1: Mơ hình Robot khảo sát Bậc tự mơ hình khảo sát: download by : skknchat@gmail.com https://khuonghust.wordpress.com/ f=6. (3- 3) +3. 1 =3 Robot có khớp... trọng Trong tập lớn để cập tới toán động học, tĩnh học, động lực học, thiết kế quỹ đạo chuyển động điều khiển phục vụ cho trình thiết kế Robot Mơ hình robot khảo sát tập lớn robot bậc tự Để thực tập. .. dạng ma trận khảo sát hệ tọa độ sở: F M3,2 Trong đó: r 0 3 r3 R R c3 c3 F 3, 2 M ➢ Tính lực momen khâu tác dụng lên khâu Hệ phương trình cân dạng ma trận khảo sát hệ tọa độ sở: r 12 download by