ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI CÁNH TAY ROBOT 6 BẬC TỰ DO NGÀNH KỸ THUẬT CƠ, ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Th S NGHIÊM HOÀNG HẢI Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Đinh Hoàng Tuấn 1711020060 17DDCA1 Đinh Đoàn Long 1711020135 17DDCA1 Nguyễn Hoàng Huy 1711020129 17DDCA1 Tp Hồ Chí Minh, tháng 092021 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỜI CẢM ƠN Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ.
GIỚI THIỆU VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP
Khái niệm và xu hướng phát triển của Robot công nghiệp
Robot công nghiệp hiện nay chiếm ưu thế trong các ứng dụng, mặc dù không có giới hạn nào cho việc sử dụng Robot Chúng có những đặc điểm về kết cấu và chức năng được chuẩn hóa và thương mại hóa rộng rãi, tạo nên một lớp Robot đặc thù phục vụ cho ngành công nghiệp.
Kỹ thuật tự động hóa trong công nghiệp đã phát triển mạnh mẽ, không chỉ tự động hóa các quá trình vật lý mà còn cả các quy trình xử lý thông tin Điều này cho thấy sự tích hợp giữa công nghệ sản xuất, kỹ thuật điện, điện tử và kỹ thuật điều khiển tự động, bao gồm cả tự động hóa thông qua máy tính.
Robot công nghiệp có 2 đặc trưng cơ bản:
Thiết bị vạn năng này được tự động hóa theo chương trình và có khả năng lập trình lại, cho phép linh hoạt và khéo léo thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau.
- Được ứng dụng trong những trường hợp mang tính công nghiệp đặc trưng như vận chuyển và xếp dỡ nguyên vật liệu, lắp ráp, đo lường,…
Robot công nghiệp được định nghĩa bởi Viện Nghiên cứu Robot của Mỹ, thể hiện hai đặc trưng cơ bản: khả năng tự động hóa và tính linh hoạt trong sản xuất Định nghĩa này đã trở thành tiêu chuẩn phổ biến trong ngành công nghiệp hiện đại.
Robot công nghiệp là thiết bị tay máy linh hoạt, được lập trình để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau trong ngành công nghiệp Chúng có khả năng vận chuyển nguyên vật liệu, chi tiết, dụng cụ và thiết bị chuyên dụng, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất.
Nhu cầu sử dụng Robot trong công nghiệp đang gia tăng, với sự đa dạng trong loại hình chế tạo, độ chính xác và linh hoạt cao hơn, cùng với giá cả hợp lý hơn Robot không chỉ nâng cao năng suất mà còn có tuổi thọ cao hơn Mặc dù ứng dụng của Robot ngày càng mở rộng, thống kê năm 2000 tại Mỹ cho thấy Robot hàn và xử lý phôi vẫn chiếm khoảng 78% tổng số Robot công nghiệp được sử dụng.
Số lượng Robot lắp ráp chiếm khoảng 10% , phần còn lại là của các loại Robot công nghiệp khác
1.1.2 Xu hướng phát triển của Robot công nghiệp
Các nhà khoa học đang tập trung vào việc thiết kế và chế tạo các thế hệ Robot công nghiệp ngày càng thông minh, linh hoạt, nhỏ gọn, tin cậy và chính xác, đồng thời đảm bảo tuổi thọ cao Những vấn đề này là ưu tiên hàng đầu trong nghiên cứu và phát triển công nghệ robot hiện đại.
- Tối ưu hóa cấu trúc cơ khí với việc chú ý tới việc sử dụng vật liệu nhẹ, độ bền cao
- Các bài toán cơ học : động hoc, động lực học-điều khiển, cân bằng…
- Các cơ cấu dẫn động và cảm nhận tín hiệu cũng là vấn đề quan tâm lớn trong kỹ thuật Robot
- Điều khiển thông minh là hướng phát triển lớn của kỹ thuật Robot, thu hút nhiều sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới
1.1.3 Cấu trúc chung của Robot công nghiệp
Mọi RBCN được cấu thành bởi các hệ thống chính sau:
Tay máy (manipulator) là một cơ cấu cơ khí bao gồm các khâu và khớp, tạo thành cánh tay để thực hiện các chuyển động cơ bản Cổ tay của tay máy giúp tăng cường sự khéo léo và linh hoạt, trong khi bàn tay (end effector) thực hiện các thao tác trực tiếp trên đối tượng.
Cơ cấu chấp hành là thành phần quan trọng trong việc tạo chuyển động cho các khâu của tay máy Nguồn động lực cho các cơ cấu này có thể đến từ nhiều loại động cơ khác nhau, bao gồm động cơ điện, động cơ thủy lực, động cơ khí nén hoặc sự kết hợp giữa các loại động cơ này.
Hệ thống cảm biến của robot bao gồm các cảm biến và thiết bị chuyển đổi tín hiệu cần thiết, giúp robot nhận biết trạng thái của các cơ cấu bên trong và môi trường xung quanh Các cảm biến nội bộ cho phép robot theo dõi tình trạng hoạt động của chính nó, trong khi các cảm biến bên ngoài giúp robot nhận diện và phản ứng với điều kiện môi trường.
- Hệ thống điều khiển (controller) và giao diện người dùng hiện nay thường là máy tính để giám sát và điều khiển hoạt động của Robot
Hình 1 2: Sơ đồ cấu trúc chung của Robot công nghiệp
Tay máy là thành phần thiết yếu, quyết định hiệu suất làm việc của Robot công nghiệp Thiết bị cơ khí này cho phép Robot thực hiện các nhiệm vụ như di chuyển trong không gian, nâng hạ vật phẩm và lắp ráp Việc thiết kế và chế tạo tay máy đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao khả năng hoạt động của Robot.
Cấu tạo và chức năng của tay người đã được phỏng tác thành nhiều loại tay máy hiện đại, với hình dáng và tính năng đa dạng, không còn giống hệt như tay người Dù vậy, trong lĩnh vực kỹ thuật Robot, các thuật ngữ truyền thống như vai, cánh tay, cổ tay, bàn tay và các khớp vẫn được sử dụng để mô tả tay máy và các bộ phận của nó.
Trong thiết kế và sử dụng tay máy, người ta quan tâm đến các thông số có ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc của chúng như:
- Sức nâng, độ cứng vững, lực kẹp của tay,…
- Tầm với hay vùng làm việc: kích thước và hình dạng vùng mà phần công tác có thể với tới
Sự khéo léo đề cập đến khả năng định vị và định hướng phần công tác trong khu vực làm việc, liên quan chặt chẽ đến số bậc tự do của phần công tác đó.
Để định vị và định hướng trong không gian ba chiều, cần có tổng cộng 6 bậc tự do: 3 bậc tự do cho việc xác định vị trí và 3 bậc tự do cho việc định hướng.
Phân loại Robot
Trong ngành công nghiệp, các đặc điểm cơ bản của robot được sử dụng để dễ dàng nhận biết chúng Có bốn yếu tố chính để phân loại robot, bao gồm: chức năng, cấu trúc, phương pháp điều khiển và lĩnh vực ứng dụng.
1.2.1 Phân loại theo dạng hình học của không gian hoạt động
Robot tọa độ trụ (cylindrical Robot)
Robot toa độ cầu (spherical Robot)
Robot khớp bản lề (articular Robot)
Robot hoạt động trên ba trục tọa độ x, y, z bằng cách sử dụng ba đường trượt vuông góc nhau Các khớp tịnh tiến cho phép robot di chuyển theo cả ba trục, từ đó mở rộng phạm vi làm việc của nó theo hình chữ nhật.
Trục cơ bản của robot là trục dọc, cho phép robot di chuyển lên và xuống cũng như quay quanh trục này Phạm vi làm việc của robot được mở rộng theo hình trụ xung quanh trục cơ bản, tạo ra khả năng hoạt động linh hoạt và hiệu quả.
Robot sử dụng các khớp lồng vào nhau để có khả năng chuyển động theo chiều ngang trục quay, cho phép di chuyển lên hoặc xuống Với dạng đa khớp nối, Robot mở rộng không gian làm việc theo hình cầu Đây là một kiểu tay máy đặc biệt với cấu tạo gồm 2 khớp quay và 1 khớp trượt, tất cả đều có trục song song với nhau.
Tay máy kiểu này có cấu trúc đơn giản, mang lại độ cứng vững cao và độ chính xác đồng đều trong vùng làm việc, mặc dù kém khéo léo hơn Đặc biệt, tay máy trụ có khả năng chịu tải nặng tốt, nhưng độ chính xác định vị góc trong mặt phẳng nằm ngang giảm khi tầm với tăng So với hai loại tay máy khác, độ cứng vững của loại này thấp hơn và độ chính xác định vị phụ thuộc vào tầm với Tuy nhiên, ưu điểm của loại tay máy này là khả năng nhặt được vật dưới nền.
Kết cấu này tăng cường độ cứng vững theo phương đứng, nhưng lại giảm cứng vững theo phương ngang Loại kết cấu này thường được sử dụng cho các công việc lắp ráp với tải trọng cụ thể.
10 độ góc được dùng để vận chuyển lắp ráp nhỏ theo phương đứng
Bảng 1 1: Các dạng Robot theo hình học không gian
1.2.2 Phân loại theo thế hệ
Theo quá trình phát triển của Robot, ta có thể chia ra theo các thế hệ sau đây:
: Hình 1 3: Các thế hệ Robot
1.2.3 Phân loại theo hệ thống truyền động
- Robot truyền động điều khiển bằng điện
- Robot truyền động điều khiển bằng khí nén
- Robot truyền động điều khiển bằng thủy lực
- Robot truyền động điều khiển hỗn hợp
Ứng dụng của Robot công nghiệp
1.3.1 Ứng dụng Robot trong các thao tác cần khuếch đại lực
Robot không biết mệt mỏi như con người, vì vậy chúng thường được sử dụng để bốc dỡ hàng hóa và vật liệu nặng trong các ngành công nghiệp nặng Loại robot này có khả năng nâng tải trọng lên đến một tấn với độ chính xác vị trí nhỏ hơn 1mm, giúp tăng hiệu quả và giảm rủi ro trong quá trình vận chuyển.
1.3.2 Ứng dụng Robot trong các thao tác phức tạp
Con người thường mất nhiều thời gian để thành thạo các công việc phức tạp, trong khi robot có khả năng học hỏi và nắm bắt toàn bộ kiến thức chỉ trong vài giờ Việc thay thế con người trong những công việc này ngày càng trở nên phổ biến, đặc biệt trong các lĩnh vực như lắp ráp chi tiết và hàn.
Lắp ráp bao gồm nhiều quy trình như gắn chi tiết vào nhau, siết chặt đai ốc và phun keo Để đạt hiệu suất tối ưu trong lắp ráp, việc thực hiện theo trình tự nhất định là rất quan trọng Trong khi công nhân cần thời gian để đào tạo và làm quen với các thao tác, robot chỉ cần một lần để thực hiện chính xác các quy trình này.
Hình 1 4: Robot bốc dỡ hàng hóa
Hướng dẫn là bước quan trọng để bắt đầu làm việc với hiệu suất tối ưu Vì vậy, việc áp dụng robot trong các dây chuyền sản xuất đã trở nên phổ biến trên toàn cầu.
Trong ngành sản xuất ô tô, hàn điểm là quy trình sử dụng robot phổ biến nhất Khung xe được gắn vào một xe điều khiển từ xa di chuyển trong nhà máy Khi đến trạm hàn, các kẹp sẽ giữ các chi tiết ở đúng vị trí, trong khi robot thực hiện việc hàn theo các điểm đã được lập trình sẵn.
Hình 1 6: Robot lắp ráp trong sản xuất ô tô
1.3.3 Làm việc trong môi trường khắc nghiệt, độc hại
Robot được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp Một trong số đó là nhiệt luyện và phun sơn…
Rèn luyện kim loại là một trong những công việc kém năng suất nhất do yêu cầu làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao Tuy nhiên, điều này không phải là vấn đề đối với robot công nghiệp, vốn được thiết kế để thay thế công nhân trong những môi trường khắc nghiệt như lò đúc và xưởng rèn.
Sơn là một công việc nặng nhọc và độc hại đối với sức khỏe của con người, nhưng lại hoàn toàn không nguy hiểm đối với Robot
Robot đang trở thành công cụ quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp trên toàn thế giới Với sự tiến bộ vượt bậc của khoa học công nghệ, khả năng của robot ngày càng mở rộng và đa dạng Các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu để phát triển các loại robot chuyên dụng, nhằm thay thế con người trong nhiều lĩnh vực khác nhau Việc ứng dụng robot vào sản xuất không chỉ nâng cao hiệu quả mà còn góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững của nền kinh tế.
Hình 1.6 : Robot hàn trong công nghiệp
Hình 1 5: Robot hàn trong công nghiệp
Chế tạo và điều khiển robot thực tế là một thách thức lớn cho nhiều quốc gia, đòi hỏi nghiên cứu kỹ lưỡng từ những mô hình robot đơn giản nhất để đánh giá và xác định độ phức tạp Nội dung này chính là trọng tâm của đồ án tốt nghiệp.
TOÁN THIẾT KẾ CHẾ TẠO ROBOT
Tính toán
2.1.1.1 Các tham số động học DH ( Denavit Hartenberg )
Robot được cấu thành từ nhiều khâu, liên kết với nhau qua các khớp động Gốc chuẩn (Base) của robot được coi là khâu số 0 và không được tính vào tổng số khâu của robot.
Khâu 1 nối với khâu chuẩn bởi khớp 1 và không có khớp ở đầu mút của khâu cuối cùng Bất kỳ khâu nào cũng được đặc trưng bởi hai kích thước:
Độ dài pháp tuyến chung: an
Góc giữa các trục trong mặt phẳng vuông góc với an : αn
Thông thường, người ta gọi an là chiều dài và αn là góc xoắn của khâu Phổ biến là hai khâu liên kết với nhau ở chính trục của khớp
Mỗi trục có hai pháp tuyến tương ứng, một cho mỗi khâu (trước và sau khớp) Vị trí tương đối của hai khâu liên tiếp được xác định bởi dn, khoảng cách giữa các pháp tuyến đo dọc theo trục khớp n, và θn, góc giữa các pháp tuyến đo trong mặt phẳng vuông góc với trục Các thông số dn và θn thường được gọi là khoảng cách và góc giữa các khâu.
Hình 2 2: Chiều dài và góc xoắn của một khâu
Hình 2 3: Các thông số của khâu: θ, d, a và α
Để mô tả mối quan hệ giữa các khâu, chúng ta cần gắn mỗi khâu với một hệ tọa độ riêng Nguyên tắc chung khi gắn hệ tọa độ lên các khâu bao gồm việc xác định rõ ràng vị trí và hướng của từng khâu trong không gian.
Gốc của hệ tọa độ được xác định tại khâu thứ n, tại giao điểm của pháp tuyến an với khớp thứ n+1 Nếu hai trục khớp cắt nhau, gốc tọa độ sẽ nằm tại điểm cắt đó Trong trường hợp các trục khớp song song, gốc tọa độ được chọn trên trục khớp của khâu kế tiếp tại một điểm thích hợp.
Trục z của hệ tọa độ gắn lên khâu thứ n đặt dọc theo trục khớp thứ n+1
Trục x thường được đặt dọc theo pháp tuyến chung và hướng từ khớp n đến n+1.Trong trường hợp các trục khớp cắt nhau thì trục x chọn theo tích vectơ
Trường hợp khớp quay thì θn là các biến khớp, trong trường hợp khớp tịnh tiến thì dn là biến khớp và an bằng 0
-> Các thông số an, αn, dn và θn được gọi là bộ thông số DH
Thiết lập các tham số động học Denavit – Hartenberg
Hình 2 4: Hệ trục tọa độ của robot trong mô hình hình học
Bảng 2 1: Bảng Denavit Hartenberg các tham số động học của robot
Trong đó 1 , , , , , 2 3 4 5 6 là các biến khớp, còn d d d 1 , , ,a 4 6 1, a 2 là các hằng số
Và X x x x 1, 2, 3 T là vector biểu diễn vị trí của bàn kẹp trong hệ cố định
1, 2, 3, 4, 5, 6 T q q q q q q q với q 1 1 , q 2 2 , q 3 3 , q 4 4 , q 5 5 , q 6 6 là các góc xoay các biến khớp
Ma trận truyền biến đổi tọa độ thuần nhất Denavit – Hartenberg của hệ tọa độ Ox y z 1 1 1 đối với hệ tọa độ cố định Ox y z 0 0 0 (hệ 0):
Ma trận truyền biến đổi tọa độ thuần nhất Denavit – Hartenberg của hệ tọa độ
Ox y z đối với hệ tọa độ Ox y z 1 1 1 :
Ma trận truyền biến đổi tọa độ thuần nhất Denavit – Hartenberg của hệ tọa độ Ox y z 3 3 3 đối với hệ tọa độ Ox y z 2 2 2 :
Ma trận truyền biến đổi tọa độ thuần nhất Denavit – Hartenberg của hệ tọa độ
Ox y z đối với hệ tọa độ Ox y z 3 3 3 :
Ma trận truyền biến đổi tọa độ thuần nhất Denavit – Hartenberg của hệ tọa độ Ox y z 5 5 5 đối với hệ tọa độ Ox y z 4 4 4 :
Ma trận truyền biến đổi tọa độ thuần nhất Denavit – Hartenberg của hệ tọa độ Ox y z 6 6 6 đối với hệ tọa độ Ox y z 5 5 5 :
2.1.1.2 Thiết lập ma trận trạng thái khâu thao tác
Từ các ma trận (2-2) đến (2-7) ta xác định được ma trận biến đổi tọa độ thuần nhất 0 𝐴 6 biểu diễn trạng thái khâu thao tác:
Ma trận 0 A 6 cho thấy hướng và vị trí của khâu thao tác trong hệ tọa độ cố định, tức là vị trí của điểm tác động cuối và hướng của hệ tọa độ động tại điểm này Điều này có thể được biểu diễn qua thông số các biến khớp, ký hiệu là q i, trong đó đối với bài toán cụ thể, các khớp xoay được ký hiệu là i, với i từ 1 đến 6 Do đó, ma trận (3) được ký hiệu là 0 A q 6 ( ).
Sử dụng các góc Cardan để xác định hướng của vật rắn, ta có thể mô tả vị trí và hướng của nó thông qua giá trị p = [x, y, z, Eα, Eβ, Eη]T, trong đó Ex, Ey, Ez là các thành phần tương ứng so với hệ tọa độ Ox0, Oy0, Oz0.
Trong đó: x y z E , E , E là các tọa độ điểm tác động cuối E và , , là các góc
21 quay Cardan của Ex y z 6 6 6 so với hệ tọa độ Ox y z 0 0 0
Do các tọa độ thao tác đều là hàm của thời gian Nên ta có thể biểu diễn:
R E là ma trận Cardan mô tả hướng Ex y z 6 6 6 so với hệ tọa độ Ox y z 0 0 0
0 r E là vectơ mô tả vị trí của điểm tác động cuối trong hệ tọa độ Ox y z 0 0 0
Ma trận 0 A q 6 ( ) thể hiện vị trí và hướng của khâu thao tác trong hệ tọa độ cố định, sử dụng biến khớp q i để xác định trạng thái khâu thao tác theo cấu trúc động học.
Ma trận 0 A t n ( ) thể hiện vị trí và hướng của khâu thao tác thông qua hệ tọa độ khâu thao tác, với cách biểu diễn được lựa chọn là các góc Cardan.
Từ đó, ta có phương trình động học ROBOT có dạng:
2.1.1.3 Hệ phương trình động học độc lập
Từ các hệ thức (2-9), (2-10), (2-11), (2-12) và (2-13), ta xây dựng được hệ 6 phương trình độc lập như sau:
2.1.2 Động học vi phân của Robot
2.1.2.1 Bài toán động học thuận
Ta có tọa độ của điểm tác động cuối:
Xây dựng quy luật chuyển động từng khâu từ đó vẽ quỹ đạo, vận tốc và gia tốc điểm E:
Đưa vào các thông số hình học:
1 175 , 4 220 , 6 135 ,a 1 70 , 2 305 d mm d mm d mm mm a mm
Để thuận tiện cho việc tính toán ta sử dụng phần mềm tính toán maple Thay các giá trị q t q t q t q t q t q t 1 ( ), ( ), ( ), ( ), ( ), ( ) 2 3 4 5 6 và các thông số hình học d 1 ,d , , , 4 d a a 6 1 2 vào biểu thức của x y z E , E , E
Ta có thể vẽ đồ thị của điểm thao tác cuối qua các tọa độ như sau:
Hình 2 5: Đồ thị quỹ đạo chuyển động của điểm tác động cuối trong không gian
Dùng maple ta vẽ được các đồ thị sau:
Hình 2 6: Đồ thị vận tốc, gia tốc điểm tác động cuối E
Xác định vị trí điểm tác động cuối E và vận tốc góc khâu thao tác EE
Từ phương trình động học thuận, ta có vị trí điểm tác động cuối E: (với
J dt q dt q dt q z q z q z q d d d dt q dt q dt q
25 Hình 2 8: Bốn vị trí hình học của robot
2.1.2.2 Bài toán động học ngược
Hình 2 7: Vị trí robot Điểm A, B, C lần lượt là vị trí khớp 2, 3, 6 Ta có thể dễ dàng tính được ngay góc q1 q1 = attan2(Y,X) hoặc q1 = attan2(Y,X)+ π c) c) c) c) d)
Hì nh 2.9 : Bố n vị trí hìn h họ c củ a ro bot d) a) a) a) a) b) b) b) b)
Góc q2 và q3 có thể tính được theo từ các công thức sau a) q 2 ( ) b) q 2 ( ) a) q 2 ( ) d) q 2 ( ) với 1
(a , b : - ; c , d :+) Để tính 3 góc còn lại ta sử dụng 3 góc RPY(Roll-Pitch-Yaw)
So sánh 2 ma trận R RPY và 3 R 6 ta tính được các góc q q q 4 , 5, 6
Thông số Giá trị m1 3 kg m2 2 kg m3 1 kg m4 0.75 kg m5 0.7 kg m6 0.5
Bảng 2 2: Các tham số động học
Tính lực (mô-men) dẫn động tại các khớp đảm bảo robot cân bằng tĩnh Hệ phương trình cân bằng trong hệ tọa độ cơ sở:
F i i là lực do khâu i-1 tác dụng lên khâu i ở khớp thứ i trong hệ tọa độ cơ bản
M i i là mô-men do khâu i-1 tác dụng lên khâu i ở khớp thứ i trong hệ tọa độ cơ bản
P i là trọng lực của khâu i trong hệ tọa độ cơ bản,
0 0 i i i i r R r là véc-tơ có gốc là Oo nối với Oi trong hệ tọa độ cơ bản
R i là ma trận quay biến đổi từ hệ tọa độ 0 sang hệ tọa độ thứ i
28 i r i là véc-tơ có gốc Oi-1 nối với Oi trong hệ tọa độ khâu i
Ta giả sử lực tác động khâu cuối coi như bằng không:
Lực tĩnh của từng khâu
, Momen tĩnh động cơ cần để robot cân bằng:
Với các số liệu: d 1 175mm d, 4 220mm d, 6 135mm,a 1 70mm a, 2 305mm
Ta thu được các kết quả:
Xây dựng cấu trúc động lực học và các thành phần cần thiết để viết phương trình động lực học
Các tham số động lực học được xem xét trong hệ trục gắn với khâu, với giả định rằng các khâu là thanh mảnh đồng chất Các biểu thức mô tả mô men quán tính I đối với khối tâm c i trong hệ tọa độ x, y, z được xác định song song với hệ tọa độ của khâu.
Vị trí trọng tâm Khối lượng
Ma trận momen quán tính x ci y ci z ci I xx I yy I zz I xy I yz I zx
Bảng 2 3: Chiều dài và momen quán tính các khâu
Ta có phương trình Lagrange loại II : q * q d T T dt q q Q
Ri : ma trận cosin chỉ hướng của khâu i so với hệ cơ sở
JTi , JRi :Lần lượt là các ma trận Jacobian tịnh tiến và Jacobian quay được tính bằng công thức :
Và phương trình Lagrange được đưa về dạng :
( ) ( Ti T i Ti Ri T ci r Ri ) i x
Ma trận biến đổi tọa độ thuần nhất của khối tâm khâu 1 so với hệ tọa độ Oxyz
Đạo hàm riêng cho lần lượt 1, 2, 3, 4, 5, 6
32 Đạo hàm riêng cho lần lượt 1, 2, 3, 4, 5, 6
Tương tự ta cũng tính được M 2(q),M 3(q),M 4(q),M 5(q),M 6(q)
2.1.4.2 Lực quán tính Coriolis và quán tính li tâm
Hình 2 10: Robot KUKA cấu hình RRRRRR
2.1.4.4 Lực suy rộng của các lực ko thế
Thiết kế
Hình 2 11: Robot Stanford cấu hình RRTRRR
Chúng em hướng đến việc phát triển robot 6 bậc tự do với quy trình chế tạo đơn giản, hiệu quả về chi phí Trong đồ án tốt nghiệp, chúng em sẽ chọn Robot KUKA để thực hiện các công việc phân tích, tính toán, thiết kế, chế tạo, điều khiển và lập trình.
2.2.2 Xây dựng mô hình trên Solidworks
Robot này có 6 khớp quay, được thiết kế dựa trên mô hình robot KUKA, sử dụng bộ truyền xích và đ
Hình 2 13: Mô hình 3D trên SolidWorks
Hình 2 12: Robot Elbow cấu hình RRRRRR
Robot được cấu tạo từ 6 khâu quay, mỗi khâu được kết nối với nhau thông qua hệ thống động cơ và các bộ truyền động hành tinh Mỗi khớp quay của robot đại diện cho một bậc tự do, cho phép robot thực hiện các chuyển động linh hoạt và chính xác.
Khâu 1 Sử dụng bộ truyền động đai bánh răng hành tinh đặt trên mặt phẳng thẳng đứng gắn với động cơ
Khâu 2 sử dụng động cơ gắn với các bánh răng hành tinh bên trong ăn khớp với nhau
Khâu 3 được thiết kế theo dạng hình hộp ở đầu có các lổ ốc để lắp với khâu 2
Cả khâu 2 và khâu 3 đều sử dụng bộ truyền động bánh răng hành tinh
Hình 2 16: Khâu 3 Các khâu 4, 5, 6 đều thiết kế dưới dạng bộ bánh răng hành tinh, đặt bộ truyền động/động cơ giảm tốc ở mỗi khớp
Tất cả các khâu được lắp ghép thành một tay máy hoàn chỉnh, với các khớp động được trang bị ổ bi Điều này giúp chuyển đổi ma sát trượt thành ma sát lăn, từ đó cải thiện độ mượt mà trong chuyển động của tay máy.
Hình 2 20: Robot sau khi liên kết
Chọn vật liệu
2.3.1 Chọn phương pháp chế tạo
Thay vì sử dụng nhôm tấm, thanh nhôm định hình và nhựa mica, phương pháp gia công cắt gọt thường được áp dụng để chế tạo các mô hình robot, đặc biệt là trong việc phát triển cánh tay robot.
38 robot 6 bậc của bọn em sử dụng phương pháp in 3D với nhựa PLA để in các chi tiết cho cánh tay robot
Phương pháp in 3D cho phép thực hiện mọi loại mẫu thiết kế mà không bị giới hạn bởi độ phức tạp của bề mặt hay cấu trúc thiết kế.
1 lần thao tác là có thể in ra được toàn bộ sản phẩm dù có cấu trúc phức tạp đến đâu
Có 2 loại nhựa phổ biến được sử dụng rộng rãi trong in 3D vì đặc tính vả giá thành hợp lý là nhựa ABS và nhựa PLA
Nhựa ABS là loại nhựa cứng rắn, không giòn, với sự cân bằng tốt giữa độ bền kéo, va đập và độ cứng bề mặt Nó sở hữu độ bền cơ học cao, khả năng chịu va đập ổn định ở nhiệt độ thấp và độ ổn định dưới tải trọng tốt Nhựa ABS có khả năng chịu nhiệt tương đương hoặc tốt hơn so với Acetal và PC ở nhiệt độ phòng, với nhiệt độ in tối thiểu từ 230 độ C trở lên.
Nhựa PLA có đặc điểm dòn và cơ tính thấp, nhưng sản phẩm in ra lại rất đẹp và chi tiết Tuy nhiên, việc sử dụng nhựa PLA có thể gặp khó khăn do tính giòn của nó khi đã hạ nhiệt Nhiệt độ in của PLA thấp hơn so với ABS, thường dưới 190 độ C.
- Về chi phí thì nhựa ABS có giá rẻ hơn nhựa PLA ( 14-60$ / 1kg nhựa ABS so với 19-75$ / 1kg nhựa PLA )
Nhựa ABS nổi bật với cơ tính cao và khả năng chịu nhiệt lên tới 80 độ C, là lựa chọn lý tưởng cho các chi tiết trong máy cơ khí và các ứng dụng ngoài trời.
Nhựa PLA là lựa chọn lý tưởng cho in 3D nhờ vào khả năng dễ in, tính thẩm mỹ cao và độ chính xác tuyệt đối Loại nhựa này phù hợp cho việc tạo ra các mô hình mẫu, giúp kiểm tra hình dáng và đặc tính lắp ghép hiệu quả.
Việc lựa chọn nhựa PLA để in các chi tiết cho cánh tay Robot là phù hợp
So sánh động cơ bước và động cơ servo Động cơ bước Động cơ servo
Mạch driver Mạch đơn giản Mạch phức tạp, thường phải mua driver từ nhà sản xuất
Nhiễu và rung động Đáng kể Rất ít
Tốc độ Trung Bình (2000-4000rpm) Nhanh (3000-5000rpm) Hiện tượng trượt bước Xảy ra khi tải quá lớn Khó xảy ra
Vòng hở (không có encoder) Điều khiển vòng kín (có encoder) Bảng 2 4: Thông số kỹ thuật nhựa PLA
40 Độ phân giải 2 pha PM: 7.5° (48 ppr)
2 pha HB: 1.8° (200 ppr) hoặc 0.9° (400 ppr)
5 pha HB: 0.72° (500 ppr) hoặc 0.36° (1000 ppr)
Phụ thuộc độ phân giải của encoder
Thông thường vào khoảng 0.36° (1000ppr) – 0.036°
Bảng 2 5: So sánh động cơ bước và động cơ servo Trong đồ án này chúng em sử dụng động cơ step để làm động cơ dẫn dộng cho robot
- Ưu, nhược điểm của động cơ bước
Không chổi than giúp ngăn chặn hiện tượng đánh lửa, từ đó giảm thiểu tổn hao năng lượng Điều này đặc biệt quan trọng trong các môi trường như hầm lò, nơi mà sự an toàn là ưu tiên hàng đầu.
Động cơ bước là giải pháp hiệu quả cho việc điều khiển ở tốc độ thấp mà vẫn duy trì mô men tải lớn Thiết bị này hoạt động tốt trong vùng tốc độ nhỏ, cho phép giữ mô men ngay cả khi có tác động hãm từ trường rotor Một trong những ưu điểm nổi bật của động cơ bước là khả năng điều chỉnh vị trí quay của rotor mà không cần phản hồi vị trí, khác với các loại động cơ khác như servo Hơn nữa, động cơ bước hoạt động độc lập với tải, nghĩa là tốc độ quay của rotor không bị ảnh hưởng bởi tải, miễn là vẫn trong giới hạn mô men cho phép Tuy nhiên, khi mô men tải vượt quá mức cho phép, hiện tượng trượt có thể xảy ra, dẫn đến việc không kiểm soát được góc quay.
Dòng điện từ driver đến cuộn dây động cơ không thể thay đổi trong quá trình hoạt động, vì vậy khi động cơ bị quá tải, hiện tượng trượt bước sẽ xảy ra, dẫn đến sai lệch trong điều khiển So với động cơ servo, động cơ bước tạo ra nhiều nhiễu và rung động hơn.
41 Động cơ bước không thích hợp cho các ứng dụng cần tốc độ cao
Để nâng cao khả năng chịu tải và độ chính xác, chúng tôi sử dụng động cơ bước tích hợp bánh răng giảm tốc với tỷ số truyền lớn.
Dưới đây là danh sách các động cơ được sử dụng:
Khớp Hình ảnh Thông số kỹ thuật Thông số kích thước
Số pha: 2 Rated Current/phase: 1.33A Voltage: 2.8V
Kích thước: 42 x 42mm Chiều dài: 33mm Đường kính trục: Φ5mm Chiều dài trục: 24mm Khối lượng: 230g
Tỉ số truyền: 46.656/ 1 Moment xoắn max: 59Ncm
Số pha : 2 Voltage: 2.8V Phase Resistance: 1.4ohms
Kích thước: 42 x 42mm Chiều dài: 47mm Đường kính trục: Φ5mm Chiều dài trục: 24mm Khối lượng: 390g
Tỉ số truyền: 19.19/ 1 Moment xoắn max: 45Ncm
Số pha : 2 Rated Current/phase: 1.5A Voltage: 2.8V
Kích thước: 42 x 42mm Chiều dài: 39mm Đường kính trục: Φ5mm Chiều dài trục: 24mm Khối lượng: 280g
Số pha: 2 Voltage: 12V Phase Resistance: 80ohms
Kích thước: Φ35 Đường kính trục: Φ3mm Chiều dài trục: 10mm Chiều rộng then: 2mm Khối lượng: 70g
Số pha: 2 Voltage: 12V Phase Resistance: 80ohms
Kích thước: Φ35 Đường kính trục: Φ3mm Chiều dài trục: 10mm Chiều rộng then: 2mm Khối lượng: 70g
Số pha: 2 Voltage: 12V Phase Resistance: 80ohms
Kích thước: Φ35 Đường kính trục: Φ3mm Chiều dài trục: 10mm Chiều rộng then: 2mm Khối lượng: 70g
Bảng 2 6: Bảng thông số các động cơ của robot
2.3.3 Chọn hệ thống dẫn động
Trong đồ án này chúng em sử dụng bộ truyền bánh răng hành tinh để làm bộ truyền dẫn động từ động cơ đến các khớp quay của robot
Bộ truyền bánh răng hành tinh :
Bánh xe mặt trời, tàu sân bay hành tinh và vòng bánh răng đều có cấu trúc đồng tâm, tức là chúng quay quanh một trục chung Điều này giúp loại bỏ sự cần thiết của trục trung gian và các thiết bị trung gian như truyền dẫn thủ công.
Tất cả các bánh răng luôn ăn khớp với nhau, không cần phải trượt khi di chuyển, giúp giảm ma sát và mài mòn, từ đó kéo dài tuổi thọ của hệ thống.
Bộ giảm tốc hành tinh nổi bật với thiết kế nhỏ gọn, khối lượng và trọng lượng nhẹ, cùng với khả năng truyền dẫn công suất cao Sản phẩm này có khả năng chịu lực tốt, hoạt động êm ái với tiếng ồn thấp, tạo ra mô men đầu ra lớn và tỷ lệ tốc độ cao Hiệu quả làm việc cao và độ an toàn trong hiệu suất cũng là những ưu điểm nổi bật của bộ giảm tốc hành tinh.
Cấu trúc đơn giản và nhỏ gọn, và tải của nó được phân bổ cho một số lượng lớn răng với sức mạnh tuyệt vời
Có thể thu được nhiều tỷ lệ truyền
Bộ giảm tốc hành tinh nổi bật với khả năng di chuyển mượt mà, chống sốc và rung lắc hiệu quả Thiết kế của nó sử dụng nhiều bánh răng hành tinh giống nhau, phân bố đều quanh bánh xe trung tâm, giúp cân bằng lực quán tính giữa các bánh răng và cánh tay quay Điều này không chỉ tăng cường độ ổn định mà còn nâng cao số lượng răng, cải thiện hiệu suất truyền động.
Rất khó để sản xuất
Cấu trúc nhỏ gọn của bánh răng hành tinh, không gian nhỏ, diện tích tản nhiệt nhỏ, dẫn đến tăng nhiệt độ dầu nhanh hơn, hiệu quả thấp
Tay gắp là thiết bị quan trọng trên cánh tay robot, giúp gắp giữ và đặt vật thể ở vị trí mong muốn Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, mỗi robot sẽ được trang bị loại tay gắp phù hợp Trong ngành công nghiệp, có nhiều loại tay gắp phổ biến được sử dụng để tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Hình 2 22: Các loại tay gắp
BỘ ĐIỀU KHIỂN CỦA ROBOT
Mạch vi điều khiển STM 32
ST đã giới thiệu 4 dòng vi điều khiển dựa trên ARM7 và ARM9, nhưng STM32 là một bước tiến quan trọng về chi phí và hiệu suất, với giá chỉ gần 1 Euro khi mua số lượng lớn STM32 thực sự là một đối thủ mạnh mẽ so với các vi điều khiển 8 và 16-bit truyền thống Dòng vi điều khiển STM32 đầu tiên bao gồm 14 biến thể khác nhau, được chia thành hai dòng: dòng Performance với tần số CPU lên tới 72MHz và dòng Access với tần số lên tới 36MHz Các biến thể trong hai nhóm này hoàn toàn tương thích về bố trí chân và phần mềm, với kích thước bộ nhớ FLASH ROM lên tới 512K và 64K SRAM.
Hình 3 1: Một số ứng dụng nổi bật của STM32
Mạch Điều khiển robot
Nhà thông minhRobot sử dụng STM32
Board STM32 sử dụng chip STM32, là vi điều khiển dựa trên nền tảng lõi ARM Cortex-M3 thế hệ mới do ARM thiết kế ST đã phát triển 4 dòng vi điều khiển dựa trên ARM7 và ARM9, nhưng STM32 đánh dấu bước tiến quan trọng về chi phí và hiệu suất, với giá chỉ gần 1 Euro khi mua số lượng lớn, tạo ra thách thức cho các vi điều khiển 8 và 16-bit truyền thống STM32 đầu tiên bao gồm 14 biến thể, được phân thành hai dòng: dòng Performance với tần số CPU lên tới 72MHz và dòng Access với tần số 36MHz Các biến thể trong hai nhóm này hoàn toàn tương thích về cách bố trí chân và phần mềm, với kích thước bộ nhớ FLASH ROM lên tới 512K và 64K SRAM.
Nhánh Performance hoạt động với xung nhịp tối đa 72MHz và tích hợp đầy đủ các ngoại vi, trong khi nhánh Access có xung nhịp tối đa 36MHz và ít ngoại vi hơn so với nhánh Performance.
Hình 3 2: Cấu trúc cơ bản của STM 32
Hình 3 3: Sơ đồ mạch điều khiển và động cơ
3.2.2 Driver điều khiển động cơ
Động cơ bước có nhiều phương pháp điều khiển, trong đó có thể điều khiển trực tiếp qua 4 cổng bằng MCU thông qua driver đệm công suất Tuy nhiên, phương pháp này khá phức tạp và yêu cầu người điều khiển phải hiểu rõ cấu tạo bên trong của động cơ, đồng thời thường chỉ cho phép điều khiển ở chế độ full bước.
Một trong những cách phổ biến để điều khiển động cơ bước là sử dụng các IC chuyên dụng như TB6560, TB6600, L297, L298, A4988, DRV8825, và MA860H Việc lựa chọn driver phù hợp phụ thuộc vào loại và công suất của động cơ cần điều khiển Chẳng hạn, A4988 và DRV8825 thích hợp cho các động cơ nhỏ với công suất thấp, thường được sử dụng trong máy photo hoặc máy in 3D, trong khi TB6560 và TB6600 được sử dụng cho các động cơ lớn hơn, như trong các máy CNC mini.
Cách giao tiếp với các module Driver thường tương tự nhau, với ba cổng cơ bản: DIR để điều khiển hướng quay của động cơ, EN để kích hoạt hoặc tắt module.
(để điều khiển bật tắt động cơ), CLK (xuất xung để dịch chuyển từng step) Một số loại module như TB6560 TB6600 hoặc MA860H thì mỗi port đều có
Người dùng có thể tùy chọn điều khiển mức 0 hoặc mức 1 thông qua các chân như EN+, EN-, CW+, CW-, CLK+, và CLK- Thông thường, tôi kéo 3 chân xuống thấp và sử dụng 3 chân còn lại để điều khiển.
- Trong đồ án này bọn em sử dụng module A4988 để điều khiển động cơ stepper
Hình 3 4: Module A4988 điều khiển động cơ bước
5 cấp điều chỉnh bước: 1; 1/2; 1/4; 1/8 và 1/16 bước
- Giao thức điều khiển số bước và chiều quay rất đơn giản
- Điều chỉnh dòng định mức cấp cho động cơ bằng triết áp
- Có chức năng bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ tụt áp và chống dòng ngược
- Bật tắt động cơ thông qua chân ENABLE, mức LOW là bật module, mức HIGH là tắt, điều khiển chiều quay của động cơ thông qua pin DIR
- Tuy với kích thước nhỏ gọn nhưng module có thể điều khiển được động cơ bước cỡ lớn với điện áp điều khiển cho moto (VMOT) là 8V - 35V DC
- Kết hợp với đó là sự linh hoạt trong việc điều khiển moto với 5 chế độ điều khiển: full step | 12 step 14 step | 1/8 step | 1/16 step
- Điện áp hoạt động: DC 3,3V - 5V
- Điện áp điều khiển (VMOT): DC 8V - 35V
- chế độ điều khiển động cơ bước: full, 42, 44, 1/8, 1/16
Để lựa chọn chế độ hoạt động full, 1/2 hoặc 1/4, bạn cần sử dụng ba pin MS1, MS2 và MS3 Kết nối ba pin này với công tắc bit 3p giúp việc thiết lập từ phần cứng trở nên dễ dàng hơn Lưu ý rằng nếu ba pin này không được kết nối, chế độ sẽ mặc định là full step.
- Bật tắt động cơ thì thông qua pin ENABLE, mức LOW là bật module, mức HIGH là tắt module
- Điều khiển chiều quay của động cơ thông qua pin DIR
- Điều khiển bước của động cơ thông qua pin STEP, mỗi xung là tương ứng với
- Hai chân Sleep với Reset luôn nối với nhau Tìm đọc datasheet để biết nguyên nhân
- Kết nối giữa một vi điều khiển nói chung với A4988
- Kết nối giữa A4899 với Board STM32
- Sơ đồ khái quát về hệ thống sử dụng động cơ bước
Hình 3 5: Sơ đồ khái quát về hệ thống sử dụng động cơ bước
D.C.SUPPLY: Có nhiệm vụ cung cấp nguồn một chiều cho hệ thống Với các động cơ có công suất lớn có thể dùng nguồn điện được chỉnh lưu từ nguồn xoay chiều
Khối điều khiển logic đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra tín hiệu điều khiển cho động cơ Nó có thể là một nguồn xung hoặc một hệ thống mạch điện tử, chịu trách nhiệm tạo ra các xung điều khiển Động cơ bước có khả năng được điều khiển theo cả chế độ bước và nửa bước, mang lại sự linh hoạt trong ứng dụng.
POWER DRIVER là thiết bị cung cấp nguồn điện đa dạng cho động cơ, nhận điện từ nguồn cung cấp và tín hiệu điều khiển từ khối điều khiển để tạo ra dòng điện cần thiết cho hoạt động của động cơ.
Động cơ bước, hay còn gọi là stepper motor, có các thông số quan trọng như bước góc, sai số bước góc, momen kéo, momen hãm và momen làm việc Hệ thống điều khiển động cơ bước tương đối đơn giản do không có phần tử phản hồi, và sai số tích lũy trong quá trình hoạt động là không đáng kể, chủ yếu do sai số trong chế tạo Mặc dù độ chính xác của động cơ bước chưa cao, nhưng chúng đang ngày càng được ưa chuộng nhờ vào sự cải thiện về công suất và độ chính xác của bước góc.
Robot được thiết kế với 6 khớp xoay, sử dụng 6 động cơ bước để điều khiển chuyển động, cùng với 1 động cơ servo để điều khiển tay gắp vật Tổng cộng, robot có 7 đối tượng được điều khiển.
Hình 3 6: Sơ đồ kết nối giữa A4988, mạch điều khiển và động cơ
THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
Điều khiển Robot
- Các bước thực hiện điều khiển robot
Tính toán động học : động học thuận, ngược
Quỹ đạo cần điều khiển cho robot
Áp dụng bài toán động học ngược để xây dựng quỹ đạo chuyển động cho các biến khớp
Xây dựng luật điều khiển các khớp theo quỹ đạo
Dựa trên quỹ đạo đã được thiết lập, việc điều khiển chuyển động của các biến khớp robot cần phải tuân theo quy luật nhất định để đạt được chuyển động mong muốn Điều này bao gồm việc điều chỉnh các khớp xoay thông qua mô men và lực được xác định từ động lực học Các khớp nhận nguồn động lực từ động cơ, do đó, bài toán điều khiển được quy về việc kiểm soát các động cơ, cụ thể là động cơ step.
Trong đồ án này, chúng tôi sử dụng động cơ bước mà không có encoder để phản hồi vị trí, dẫn đến việc hệ thống điều khiển trở thành hệ thống điều khiển hở (open-loop system) và không có bù tác động ngoài, tức là không có bù nhiễu.
Sơ đồ điều khiển có dạng như sau :
Hình 4 1: Sơ đồ điều khiển vòng hở cho robot
Lập trình điều khiển Robot
Vi điều khiển STM32 đóng vai trò quan trọng trong hệ thống, tiếp nhận tín hiệu điều khiển từ chương trình trên máy tính qua giao tiếp Serial Sau đó, nó chuyển đổi các tín hiệu này thành xung để điều khiển 6 drivers TB6560 Cuối cùng, STM32 gửi phản hồi về chương trình điều khiển để xác nhận tín hiệu đã được xử lý thành công hay không.
“fail” Để lập trình trên STM32 ta sử dụng chương trình KEIL uVISON5 Giao diện khi khởi động STM32CubeMX
Bước 1: Tại giao diện này các bạn có thể:
Tạo 1 Project mới: File -> New Project hoặc nhấn vào ACCESS TO MCU
SELECTOR nếu bạn lập trình 1 MCU STM32 bất kỳ, hoặc nhấn vào ACCESS TO BOARD SELECTOR nếu bạn lập trình trên 1 board phát triển của hãng STM32
Mở project gần đây: tại mục Recent Opened Project nhấn vào tên project bạn đã mở gần đây
Mở 1 project bất kỳ: tại mục Other Project, bấm vào biểu tượng duyệt thư mục hoặc File -> Load Project
Sau khi nhấn vào File -> New Project thì giao diện chọn vi điều khiển STM32 sẽ hiện ra:
Để chọn vi điều khiển, bạn hãy truy cập mục Tìm kiếm Số Phần (Part Number Search) và nhập tên vi điều khiển mà bạn muốn cấu hình, chẳng hạn như vi điều khiển STM32F103C8, được sử dụng trong khóa học lập trình STM32 của TAPIT.
Bắt đầu Project: nhấn vào Start Project
Bạn có thể lọc vi điều khiển theo các thông số như giá tiền, số chân nhập xuất, bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu và tốc độ tối đa CPU tại mục MCU Filters Sau khi lựa chọn vi điều khiển, bạn có thể tìm hiểu thêm về các tính năng, sơ đồ khối, tài liệu của hãng hoặc tải về Datasheet để tham khảo.
Để cấu hình nạp code cho vi điều khiển STM32F103C8T6, bạn cần chọn System Core -> SYS -> Debug: Serial Wire Việc này cho phép nạp code qua các chân SWDIO và SWCLK, sử dụng mạch nạp ST-Link kết nối với vi điều khiển.
Cấu hình các ngoại vi: Việc cấu hình các ngoại vi như INPUT, INPUT, External
Để cấu hình các chức năng như Interrupt, ADC, TIMER, và UART, bạn có thể thực hiện bằng cách nhấp chuột phải để chọn chân và sau đó nhấp chuột trái vào chân mà bạn muốn thiết lập Ví dụ, để cài đặt chân PC13 hoạt động với chức năng OUTPUT, bạn có thể phóng to hoặc thu nhỏ hình ảnh vi điều khiển bằng cách lăn chuột giữa.
Ngoài ra, các bạn cũng có thể cấu hình các ngoại vi khác tại các mục: System Core, Analog, Timers, Connectivity…
Tại mục Cấu hình Đồng hồ, người dùng có thể thiết lập nguồn dao động và tần số hoạt động cho vi điều khiển, bao gồm cả bộ xử lý trung tâm (CPU) và các ngoại vi, thông qua cây đồng hồ Việc này cần kết hợp với cấu hình RCC trong lõi hệ thống.
Bước 4: Lưu thông tin Project và sinh code
Tại Project Manager, bạn cần đặt tên cho Project và chọn nơi lưu trữ (lưu ý không sử dụng Tiếng Việt có dấu) Nếu bạn sử dụng Keil C IDE để lập trình và gỡ lỗi, hãy chọn Toolchain/IDE là MDK-ARM V5 Sau khi hoàn tất cấu hình, bạn chỉ cần nhấn vào.
Để tạo mã, bạn cần sử dụng chức năng sinh code Sau khi quá trình hoàn tất, sẽ có thông báo cho phép bạn mở Project Lúc này, Project sẽ được khởi động trong phần mềm Keil C, bao gồm tất cả các cấu hình mà bạn đã thiết lập trước đó.
4.2.2 Lập trình trên KEIL uVISON5
4.2.2.1 Giới thiệu ngôn ngữ KEIL uVISON5
Keil C uVision 5 là phần mềm hỗ trợ lập trình cho vi điều khiển như Atmel và AVR Phần mềm này cho phép người dùng soạn thảo và biên dịch chương trình C và ASM thành ngôn ngữ máy, giúp nạp vào vi điều khiển và tạo ra sự tương tác giữa vi điều khiển và lập trình viên.
Sau khi cấu hình, sinh code từ phần mềm STM32CubeMX và mở Project Keil C, các bạn mở file main.ctại mục Application/User
Có các biểu tượng Build (F7) để compile chương trình và Load (F8) để nạp chương trình.
Một số lưu ý khi nạp chương trình:
Các bạn nhấn vào biểu tượng Option for Target hoặc Project -> Option for
Target để thực hiện 1 số cấu hình:
Tại cửa sổ Option for Target, các bạn chọn thẻ Debug và tick chọn Use ST-
Link Debugger, để nạp chương trình xuống kit (nếu chọn Use Simulator thì sẽ ở chế độ mô phỏng)
Để cấu hình ST-Link Debugger, hãy nhấn vào Settings trong cửa sổ Cortex-M Target Driver Setup Chọn thẻ Flash Download; nếu bạn chọn tick vào Reset and Run, chương trình sẽ tự động chạy ngay sau khi nạp Ngược lại, nếu không tick chọn, bạn cần nhấn nút reset trên board mạch sau khi nạp code để chương trình bắt đầu chạy.
MÔ PHỎNG
Mô phỏng robot bằng phần mềm Matlab [3]
Hình 5 1: Sơ đồ khối các khớp robot
Hình 5 2: Sơ đồ khối điều khiển của robot
65 Hình 5 3: Cấp đầu vào cho slider
Hình 5 4: Khối tỉ lệ của robot
66 Hình 5 5: Tính toán động học
Hình 5 8: Bảng tính các ma trận
68 Hình 5 9: Robot khi mô phỏng
Hình 5 10: Mô phỏng robot thông qua bảng điều khiển các khớp
