0

(LUẬN văn THẠC sĩ) NGHIÊN cứu các yếu tố ẢNH HƯỞNG độ CHÍNH xác GIA CÔNG của ROBOT tác hợp

82 3 0
  • (LUẬN văn THẠC sĩ) NGHIÊN cứu các yếu tố ẢNH HƯỞNG độ CHÍNH xác GIA CÔNG của ROBOT tác hợp

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 14/05/2022, 14:01

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN ĐẮC DŨNG NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG CỦA ROBOT TÁC HỢP Chuyên ngành : Cơ Điện Tử LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CƠ ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS PHAN BÙI KHÔI Hà Nội – Năm 2011 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khôi MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ ROBOT VÀ ROBOT TÁC HỢP 1.1 Giới thiệu vể Robot: 1.1.1 Robot 1.1.2 Cấu trú 1.2 Khảo sát Động học Robot 1.2.1 Các hệ 1.2.2 Ma trận 1.2.3 Định ng 1.2.4 Phươn 1.3 Giới thiệu Robot Tác hợ 1.3.1 Các cấ CHƯƠNG : KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT TÁC HỢP 2.1 Bài toán Động học 2.1.1 Phươn 2.1.2 Phươn 2.2 Bài toán động lực học 2.2.1 Các ch 2.2.2 Hệ phư 2.3 Thiết lập phương trình Độn HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khôi 2.3.1 Thiết lập hệ trục toạ độ 2.3.2 Các ma trận chuyển đổi hệ trục toạ độ 2.3.3 Hệ phương trình liên kết động học CHƯƠNG : ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA ROBOT TÁC HỢP 3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ 3.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ xác 3.2 Ảnh hưởng sai số Động học đến tác 44 3.3 Ứng dụng tìm ảnh hưởng sai sơ Đơn Robot Tác hợp dạng phẳng KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 1.CODE TÍNH TỐN ẢNH HƯỞNG ĐỘNG HỌC BẰNG MAPLE HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khôi LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn đề tài: “Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng độ xác gia công Robot Tác hợp” tự thực hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Phan Bùi Khơi Các số liệu kết hồn tồn trung thực Ngoài tài liệu tham khảo dẫn cuối sách đảm bảo không chép cơng trình người khác Nếu phát có sai phạm với điều cam đoan trên, tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Học viên thực Nguyễn Đắc Dũng HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khôi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DH Bảng tham số Denavit-Hetengerg MRM Robot Tác hợp DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Bảng phân loại sai số Robot 43 Bảng 3.2: Tham số Denavit-Hartenberg Robot khâu phẳng 46 HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khơi DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Hình ảnh Robot cơng nghiệp 10 Hình 1.2: Biểu diễn vùng làm việc Robot 14 Hình 1.3: 15 Hình 1.3 21 Hình 1.4: Mơ hình Robot Tác hợp (MRM) không gian 25 Hình 1.5: Mơ hình Robot Tác hợp (MRM) phẳng 26 Hình 2.1: Hệ toạ độ mô tả Robot MRM không gian 27 Hình 2.2: Tam diện trùng theo 29 Hình 2.3: Hệ toạ độ cánh tay mang dao 36 Hình 2.4: Hệ toạ độ tay mang chi tiết 36 Hình 2.5: Biên dạng gia cơng 39 Hình 3.1 Mơ hình robot khâu phẳng 45 Hình 3.2: Mơ hình rơ bốt MRM phẳng 49 HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khôi MỞ ĐẦU Ngày Robot công nghiệp ngày phát triển có vai trị quan trọng khơng nhà máy mà cịn nhiều lĩnh vực khác y tế, thám hiểm vũ trụ, dân dụng, giải trí chăm sóc sức khỏe người Một yếu tố quan trọng Robot độ xác, Robot chất lượng cao u cầu độ xác lớn Để nâng cao độ xác cho Robot cần hiểu rõ yếu tố gây nên xác Từ hai thập niên trước Donaldson [7] lần sử dụng tính tốn sai số cho thiết kế máy cơng nghiệp Tiếp theo có nhiều nhà khoa học cải tiến mở rộng phương pháp tính tốn sai số ứng dụng cho nhiều loại hệ thống sản xuất Ngồi tính tốn sai số thường ứng dụng hệ quang học, hệ thống vũ khí, vệ tinh, vv… Lập trình tính tốn sai số cho phép người thiết kế có định tốt chu trình thiết kế Khi đấu thầu hợp đồng máy móc, Tính tốn sai số cung cấp chứng tính khả thi Trong thời gian hình thành ý tưởng, tính tốn sai số hỗ trợ việc chọn lọc cấu hình máy khác Trong hệ thống thiết kế, tính tốn sai số sử dụng để phân sai số cho phép hệ thống để cân độ khó đội thiết kế Ở cơng đoạn thiết kế chi tiết, Tính tốn sai số đưa chọn lọc phận, vật liệu bước chu trình sản xuất Các sai số mẫu máy cắt kim loại sử dụng để tăng cường độ xác máy Trong lúc vận hành, sai số mẫu sử dụng để dự đoán sai số độ xác hệ thống giảm xuống giúp kế hoạch bảo dưỡng định kỳ Tính tốn sai số cải tiến quy trình nghiệm thu hệ dung sai đánh giá hiệu sử dụng mơ hình thống kê sai số sản xuất kỳ vọng Ứng dụng tính tốn sai số rộng nhiên luận văn tập trung tìm hiểu yếu tố ảnh hưởng đến độ xác gia công Robot Tác hợp HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khôi Độ xác gia cơng Robot bị ảnh hưởng bới nhiều yếu tố, sai số động học, độ cững vững robot (tĩnh học), độ xác kích thước cánh tay Robot, hay sai số điều khiển Ngoài yếu tố ảnh hưởng nhiều đến độ xác cịn yếu tố nhiệt độ, ma sát, mài mòn vật liệu q trình làm việc Có nhiều u tố ảnh hưởng đến độ xác Robot luận văn sâu nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng sai số Động học đến độ xác gia cơng Robot Tác hợp Nội dung luận văn tính tốn ảnh hưởng sai số Động học đến độ xác nên phương pháp nghiên cứu dựa mơ hình động học Robot Để thực mục tiêu tơi tìm hiểu tính tốn động học robot phương pháp ma trận, sử dụng phương pháp Denavit-Hartenberg để thiết lập phương trình động học cho robot Đồng thời luận văn đề cập đến động lực học cho robot tác hợp để sau có điều kiện mở rộng nghiên cứu ảnh hưởng động lực học lên độ xác Robot Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng sai số động học lên độ xác gia cơng dùng vi phân phương trình động học để tìm ảnh hưởng delta sai số đến thay đổi vị trí khâu thao tác Trong luận văn sử dụng phần mềm Maple, phần mềm hỗ trợ tính tốn mạnh, để thực tính tốn nhằm tránh sai sót lập trình tự động để giải toán tương đương, tiết kiệm thời gian nghiên cứu Trước đây, trình độ khoa học kỹ thuật thấp, việc nghiên cứu nâng cao độ xác gia cơng Robot găp nhiều khó khăn Hiện nay, với phát triển máy tính phần mềm hỗ trợ tính tốn mạnh Maple mô kết cấu kiểm nghiệm độ bền đạt kết khả quan Để góp phần vào việc nghiên cứu nâng cao khả Robot, giao nhiệm vụ nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng độ xác gia cơng Robot tác hợp” Tơi xin chân thành cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo PGS.TS Phan Bùi Khôi, môn Cơ Điện Tử – viện Cơ khí – trường Đại học Bách Khoa Hà HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khôi Nội, thầy cô giáo môn Cơ Điện Tử tạo điều kiện giúp tơi q trình hồn thành luận văn Mặc dù nỗ lực cố gắng, nhiên thời gian kiến thức có hạn nên chắn luận văn khơng tránh khỏi sai sót hạn chế Tơi mong đóng góp, bảo bạn giáo viên, giảng viên nhà khoa học quan tâm đến chương trình Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2011 Học viên thực Nguyễn Đắc Dũng HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khôi Bảng Denavit-Hartenberg Bảng 3.2: Tham số Denavit-Hartenberg Robot khâu phẳng Sử dụng chương trình tính tốn Mapble ta có > Ma trân Denavit-Hartenberg cục khâu > > Ma trận Denavit-Hartenberg toàn cục khâu > > HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 46 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khơi Vị trí điểm tác động cuối > Đạo hàm rE theo q1 ta có > Đạo hàm rE theo q2 ta có > Ma trận Jacobian tịnh tiến điểm tác động cuối > T Với : dq = [dq1,dq2] ; Giả sử vị trí góc q1, q2 cố định Sai số động học khâu ∆q1=0 (rad) Sai số động học khâu ∆q2=0.001 (rad) = 0.1145 (degree) Sai số điểm tác động cuối có dạng ∆xE = -∆q2*a2*sin(q1+q2) ∆ yE = ∆q2*a2*cos(q1+q2) ∆ zE = HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 47 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khôi Giá trị sai số lớn ∆xE sin(q1+q2)=±1 Lúc sai số theo phương x cực đại |∆xE|max = 0.001*a2 = 0.001*a2 Giá trị sai số lớn ∆yE cos(q1+q2)=±1 Lúc sai số theo phương y cực đại |∆yE|max HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 48 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khôi 3.3 Ứng dụng tìm ảnh hưởng sai sơ Đơng học đến độ xác gia công Robot Tác hợp dạng phẳng Chi tiÕt Dao q2 Bộ phận mang chi tiết q1 Bộ phận mang dao Hình 3.2: Mơ hình rơ bốt MRM phẳng Từ kết tính tốn Động học cho Robot Tác hợp dạng phẳng mục 2.3 Ta có ma trận: l3 cos(q2 +q1 −q3 ) +l0 cos(q2 +q1 ) −l1 cos(q2 ) −l2 ⎤ −l3 sin(q2 +q1 −q3 ) −l0 sin(q2 +q1 ) +l1 sin(q2 ) ⎥ ⎥ d Af (2-29) Là ma trận Denavit-Hartenberg tồn cục khâu với vật cần gia cơng Ma trận biểu diễn vật cần gia công HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 49 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khôi ⎡cos(α) ⎢ d Af =⎢ sin(α) ⎢ ⎢ ⎣ Với vị trí cần gia cơng Từ biểu thức (2-29) ta có Vị trí điểm tác động cuối > > > > > HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 50 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khôi KẾT LUẬN Sau thời gian thực tập tốt nghiệp làm đồ án với nhiệm vụ “Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng độ xác gia cơng Robot Tác hợp”, em thu kết cụ thể sau: Đã thực hiện: • Tìm hiểu Robot phương pháp sử dụng để tính tốn Động Học, Động lực học Robot • Tìn hiểu Robot Tác hợp úng dụng Robot Tác hợp • Tính hiểu phương pháp tính tốn Động học Động lực học cho Robot Tác hợp • Tính tốn Động học Động Lực học cho Robot Tác hợp dạng phẳng • Tìm hiểu phân loại yếu tố ảnh hưởng đến độ xác Robot • Tính tốn ảnh hưởng sai số Động học đến độ xác vị trí khâu thao tác • Tính tốn ứng dụng cho Robot Tác hợp dạng phẳng Với kết đạt được, đề xuất số định hướng mở rộng sau: • Mở rộng nghiên cứu ảnh hưởng sai số Tĩnh học đến độ xác gia cơng Robot Tác hợp • Mở rộng nghiên cứu ảnh hưởng Động lực học đến độ xác gia công Robot Tác hợp HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 51 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khôi TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Nguyễn Văn Khang (2007) Động lực học hệ nhiều vật - Nhà xuất khoa học & kỹ thuật TS Nguyễn Thiện Phúc (2002) Robot công nhiệp- Nhà xuất khoa học & kỹ thuật TS Phan Bùi Khôi (2009) Bài giảng Robot công nghiệp – HUST SME 2009 Hà Huy Hưng, Nguyễn Xuân Hồng, Trần Quyết Thắng, Nguyễn Đắc Dũng, Phân Thành Dũng (2005) Tính tốn, mơ phỏng, thiết kế, chế tạo mẫu điều khiển rô bốt tác hợp MRM Đồ án tốt nghiệp, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Lung-Wen Tsai (1999), Robot Analysis – The Mechanics of Serial and Parallel, Jonh Wiley & Sun, Inc., A Wiley-Interscience Publication Thomas R Kurfess (2005), Robotíc and Automation Handbook, CRC Press LLC Donaldson, R.R (1980) Error Budgets Technology of Machine Tools, Vol 5, Machine Tool Task Force, Robert J Hocken, Chairman, Lawrence Livermore National Laboratory HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 52 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khơi PHỤ LỤC CODE TÍNH TỐN ẢNH HƯỞNG ĐỘNG HỌC BẰNG MAPLE > > > HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 53 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khôi > > > > > HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 54 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khôi > > > > > HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 55 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khôi > > > > > > > > HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 56 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Phan Bùi Khôi > > > HVTH: Nguyễn Đắc Dũng – CHCĐT 2009 57 download by : skknchat@gmail.com ... toạ độ 2.3.3 Hệ phương trình liên kết động học CHƯƠNG : ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA ROBOT TÁC HỢP 3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ 3.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ xác 3.2 Ảnh hưởng. .. độ xác yếu tố nhiệt độ, ma sát, mài mịn vật liệu q trình làm việc Có nhiều u tố ảnh hưởng đến độ xác Robot luận văn sâu nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng sai số Động học đến độ xác gia cơng Robot Tác. .. Độ xác gia cơng Robot bị ảnh hưởng bới nhiều yếu tố, sai số động học, độ cững vững robot (tĩnh học), độ xác kích thước cánh tay Robot, hay sai số điều khiển Ngoài yếu tố ảnh hưởng nhiều đến độ
- Xem thêm -

Xem thêm: (LUẬN văn THẠC sĩ) NGHIÊN cứu các yếu tố ẢNH HƯỞNG độ CHÍNH xác GIA CÔNG của ROBOT tác hợp ,

Từ khóa liên quan