Microsoft PowerPoint Khoi PB BG Robotics 2022 pptx TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SCHOOL OF MECHANICAL ENGINEERING TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA. bài giảng đại học bách khoa hà nội
@ Robotics TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SCHOOL OF MECHANICAL ENGINEERING ROBOTICS PGS.TS Phan Bùi Khôi Hà Nội 2009-2022 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn @ Robotics Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn @ Robotics Đối tượng tham dự: Sinh viên khối ngành Cơ khí, Cơ điện tử, Tự động hóa, Điều khiển tự động ROBOTICS Tên học phần: ROBOTICS Mã số: ME3168Q, ME3209 Khối lượng: Lý thuyết: Bài tập: TN/TH: Điều kiện học phần: Học phần tiên quyết: Học phần học trước: Cơ học kỹ thuật, 45 15 15 Kỹ thuật điện, điện tử, Lý thuyết điều khiển tự động, Kỹ thuật lập trình Học phần thay thế: khơng HUST-SME 2009 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn Học phần song hành: HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn @ Robotics @ Robotics 7.Mục tiêu học phần: 7.Mục tiêu học phần: Vận dụng kiến thức bản, sở, chuyên môn, tin học để: Trang bị cho người học kiến thức sở robot: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ Khảo sát động học, tĩnh học, động lực học robot ▪ Thiết kế quỹ đạo chuyển động, ▪ Nghiên cứu giải thuật điều khiển robot Cấu trúc chung robot, Kết cấu khí, Hệ thống dẫn động, Hệ thống điều khiển, Hệ thống cảm biến HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn Khả nghiên cứu, ứng dụng robot @ Robotics Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn @ Robotics Nội dung vắn tắt học phần: Nội dung vắn tắt học phần: ▪ Các khái niệm định nghĩa, ▪ cấu trúc hệ thống phận, cụm chi tiết robot ▪ Khảo sát động học, tĩnh học động lực học robot ▪ Thiết kế quỹ đạo chuyển động robot, tính tốn mơ số HUST-SME 2009 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn ▪ Cơ sở thiết kế robot, ▪ phương pháp dẫn động, động dẫn động, ▪ thiết bị thông tin, giám sát ▪ Các giải thuật điều khiển robot ▪ Nghiên cứu ứng dụng robot HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn @ Robotics @ Robotics 11 Tài liệu học tập Sách, giáo trình chính: Nhiệm vụ sinh viên ▪ Dự lớp ▪ Làm tập 1.Phan Bùi Khôi Bài giảng robotics Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 2009 10 Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên ▪ Dự lớp đầy đủ ▪ Làm đầy đủ tập, thực hành ▪ Làm đầy đủ tập lớn ▪ Điểm trình: trọng số 0.3 ▪ Thi cuối học kỳ: trọng số 0.7 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 2.Nguyễn Thiện Phúc: Robot công nghiệp NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2002 @ Robotics Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 10 @ Robotics 3.B Siciliano, L Sciavicco, L Villani, G Oriolo: Robotics: Modelling, planning and Control Springer 632 pag 2009 Tài liệu tham khảo 1.Lung Wen Tsai Robot Analysis, The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators John Willey & Sons, New York/Toronto/ 505 pag 1999 4.Gordon McComb The Robot Builder’s Bonanza 3rd Edition, McGraw-Hill 736 pag 2006 2.John J Craig Introduction to Robotics, Mechanics and Control 3rd Edition, Pearson 400 pag 1989 HUST-SME 2009 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 5.Myke Predko Programming Robot Controllers McGraw-Hill 456 pag 2003 11 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 12 @ Robotics @ Robotics Phương châm: 6.Jean Pierre Merlet Parallel Robots Kluwer Academic Publishers, Boston/London,… 355 pag 2000 Đầu năm vất vả, cuối năm thong thả! Chi phí cho hành trang vào đời (16-20 năm), Hưởng thụ nhiều (60-80 năm)! 7.Sicilianno B, Khatib O Springer Hanbook of Robotics, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2008 Làm để thoải mái học mà hiệu lại cao (?): Chú ý điều giảng viên nhắc nhở, lưu ý học lớp! 8.Andrew Glaser Industrial Robotics IP New York 275 pag 2009 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 13 @ Robotics Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 14 @ Robotics A.MỤC ĐÍCH U CẦU CỦA HỌC PHẦN ▪ Tính tốn động học, tĩnh học, động lực học robot ▪ Thiết kế quỹ đạo chuyển động ▪ Các giải thuật điều khiển robot ▪ Các ứng dụng robot ▪ Sáng tạo robot A.MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA HỌC PHẦN Tiếp cận khảo sát nghiên cứu: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ HUST-SME 2009 Cấu trúc chung robot Kết cấu khí Hệ thống dẫn động Hệ thống điều khiển Hệ thống cảm biến HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 15 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 16 @ Robotics @ Robotics B NỘI DUNG CHI TIẾT A.MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA HỌC PHẦN Yêu cầu khả người học: ▪ Kiến thức bản, sở chuyên môn cần thiết ▪ Khả tin học, sử dụng phần mềm lập trình, tính tốn, thiết kế, mơ ▪ Khả đọc tài liệu, đặc biệt tài liệu tiếng Anh, Nga, … HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn TỔNG QUAN VỀ ROBOT 1.Giới thiệu robot 2.Cấu trúc chung robot, RBCN 3.Phân loại robot 4.Ứng dụng robot 5.Robot tay máy 6.Robot di động 17 @ Robotics HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn @ Robotics TỔNG QUAN VỀ ROBOT CƠ SỞ TÍNH TỐN Các loại robot đặc biệt Bộ phận thao tác robot Tóm tắt 10.Các ví dụ 11.Bài tập Các hệ tọa độ Biểu diễn điểm không gian Ma trận cosin hướng, ma trận quay vật rắn Định vị, hướng vị trí vật rắn Unit quaternion Phương pháp xoắn vít (Screw Axis Representation) HUST-SME 2009 18 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 19 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 20 @ Robotics @ Robotics CƠ SỞ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT Phép biến đổi Phương pháp Denavit-Hartenberg Phương pháp John Craig 10.Tóm tắt 11.Các ví dụ 12.Bài tập Giới thiệu số khái niệm định nghĩa Ma trận trạng thái khâu thao tác Thiết lập phương trình động học robot Các toán động học robot Phân tích vị trí robot cấu trúc nối tiếp Phân tích vị trí robot cấu trúc song song HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 21 @ Robotics Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 22 @ Robotics ĐỘNG HỌC VI PHÂN CỦA ROBOT Vận tốc góc, gia tốc góc vật rắn Vận tốc, gia tốc điểm thuộc vật rắn Bài toán động học thuận vận tốc, gia tốc robot Bài toán động học ngược vận tốc, gia tốc robot Khảo sát vận tốc, gia tốc robot cấu trúc nối tiếp ĐỘNG HỌC ROBOT Phân tích vị trí robot tác hợp Phân tích vị trí robot di động Ứng dụng phần mềm Maple 10.Tóm tắt chương 11.Các ví dụ 12.Bài tập HUST-SME 2009 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 23 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 24 @ Robotics @ Robotics ĐỘNG HỌC VI PHÂN CỦA ROBOT Khảo sát vận tốc, gia tốc robot cấu trúc song song Tóm tắt chương Các ví dụ Bài tập HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn TĨNH HỌC ROBOT Lực tác dụng lên khâu robot Phương trình cân lực tác dụng lên khâu robot Nguyên lý di chuyển ảo Độ cứng vững robot cấu trúc nối tiếp Các ví dụ 25 @ Robotics HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn @ Robotics TĨNH HỌC ROBOT ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT Khảo sát phương trình cân lực tác dụng lên khâu robot cấu trúc song song Độ cứng vững robot cấu trúc song song Tóm tắt chương Các ví dụ 10.Bài tập Các đặc trưng động lực học Phương trình động lực học Lagrange loại Các toán động lực học robot Động lực học robot cấu trúc nối tiếp Ứng dụng Maple, Matlab lập trình tính tốn động lực học Các ví dụ tập HUST-SME 2009 26 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 27 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 28 @ Robotics @ Robotics ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG Phương trình động lực Newton-Euler Nguyên lý phù hợp Phương trình Lagrange dạng nhân tử 10.Động lực học robot cấu trúc song song 11.Động lực học robot tác hợp 12.Tóm tắt chương 13.Các ví dụ 14.Bài tập Giới thiệu Cơ sở thiết kế quỹ đạo Thiết kế QĐ không gian khớp Thiết kế QĐ không gian thao tác Phương pháp số thiết kế quỹ đạo Tóm tắt chương 7 Các ví dụ Bài tập HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 29 @ Robotics HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn @ Robotics HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG, CẢM BIẾN ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH ROBOT Giới thiệu Các phương pháp dẫn động robot Các động dẫn động Các thiết bị cảm biến Cơ sở thiết kế robot Tóm tắt chương Các ví dụ Bài tập Giới thiệu Các phương pháp điều khiển Điều khiển chuyển động robot Điều khiển độc lập khớp Điều khiển tập trung Điều khiển không gian thao tác Ứng dụng Malab, Simulink mô điều khiển robot HUST-SME 2009 30 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 31 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 32 @ Robotics @ Robotics ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH ROBOT ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN ROBOT Tóm tắt chương 9 Các ví dụ 10.Bài tập HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 33 @ Robotics Giới thiệu Các mơ hình điều khiển robot Phân tích ổn định theo Lyapunov Điều khiển thích nghi Điều khiển tối ưu Điều khiển lực HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn @ Robotics ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN ROBOT ĐIỀU KHIỂN THƠNG MINH ROBOT Tóm tắt chương 10 Các ví dụ Bài tập Giới thiệu Điều khiển mờ (Fuzzy Control) Trí tuệ nhân tạo điều khiển robot (Neural Network Control) Giải thuật di truyền điều khiển robot (Genetic Algorithm) Đại số gia tử điều khiển robot (Hedge Algebras) HUST-SME 2009 34 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 35 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 36 @ Robotics @ Robotics THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN THƠNG MINH ROBOT Tìm hiểu vận hành, lập trình hoạt động vài robot cơng nghiệp thơng dụng: Kuka, Almega, Motoman,… Làm tập theo chương trình học nhà, lớp Làm tiểu luận báo cáo tập lớn Kết hợp Logic mờ - Mạng neural - Giải thuật di truyền - Đại số gia tử điều khiển robot Lập trình robot Tóm tắt chương 11 Các ví dụ 10.Bài tập HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 37 @ Robotics Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 38 @ Robotics TỔNG QUAN VỀ ROBOT 1.Giới thiệu robot Cấu trúc chung robot, RBCN Phân loại robot Ứng dụng robot Robot tay máy Robot di động HUST-SME 2009 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn Các loại robot đặc biệt Bộ phận thao tác robot Tóm tắt 10.Các ví dụ 11.Bài tập 39 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 40 @ Phương trình vi phân chuyển động robot Phân tích động học θ1 a1 θ2 a2 y0 y1 P1 Phan Bui Khoi x2 a2 c1 s A1 = 0 0 F P2 θ2 x1 a1 θ1 O HUST-SME 2009 M y2 Joint θi di αi @ Phương trình vi phân chuyển động robot khoi.phanbui@hust.edu.vn 53 53 c s A2 = 0 0 a 2c a 2s -s2 c2 0 -s12 a1c1 +a 2c12 c12 a1s1 +a 2s12 0 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 54 54 @ Phương trình vi phân chuyển động robot Tensor quán tính yc2 y1 yc1 a1 O HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi @ Example x2 y2 y0 55 c1 c12 s A = 12 0 0 x0 a1c1 a1s1 -s1 a2 c2 xc2 c2 x θ2 Ic2xy Ic2yy Ic2zy Ic xx 0, c1 xc1 x0 θ1 khoi.phanbui@hust.edu.vn c2 Ic2xx Ic2yx Ic2zx m a2 Ic yy 2 , 12 m a2 Ic zz 2 12 55 HUST-SME 2009 56 Ic2xz Ic2yz , Ic2zz 0 c2 c = 0 0 y2 yc2 a2 xc2 c2 x2 O2 z2 zc2 m 2a 12 Phan Bui Khoi 2 m 2a 12 Ic xy Ic yx 0, Ic yz Ic zy 0, Ic zx I c xz khoi.phanbui@hust.edu.vn 56 @ Phương trình vi phân chuyển động robot @ Example Ic1xx c1 c1 Ic1yx Ic1zx Ic1xy Ic1yy Ic1zy y1 yc1 Ic1xz Ic1yz , Ic1zz a1 xc1 c1 Ma trận jacobi tịnh tiến 0A , iA i ci 0A , 1A c1 0A , 2A y0 c2 x1 O1 z1 zc1 Ic1xx 0, m a2 Ic1yy 1 , 12 m a2 Ic1zz 1 12 HUST-SME 2009 0 c1 c1 = 0 0 1 ma 12 Phan Bui Khoi m1a1 12 Ic1zx Ic1xz khoi.phanbui@hust.edu.vn 57 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi a2 yc1 O Ic1yz Ic1zy 0, 57 xc2 c2 x θ2 c1 xc1 x0 θ1 khoi.phanbui@hust.edu.vn 58 58 @ Phương trình vi phân chuyển động robot 0A , 1A c1 yc2 y1 yc1 a1 O HUST-SME 2009 @ Phương trình vi phân chuyển động robot x2 y2 y0 59 yc2 y1 a1 Ic1xy Ic1yx 0, x2 y2 Phan Bui Khoi a2 xc2 c2 x θ2 c1 s A1 = 0 0 -s1 1 Ac1 0 0 0 a 0 1 2 0 0 c1 xc1 x0 θ1 khoi.phanbui@hust.edu.vn 59 c1 0 HUST-SME 2009 60 a1c1 a1s1 Phan Bui Khoi a rc1 = 0 0 0 khoi.phanbui@hust.edu.vn 60 @ Phương trình vi phân chuyển động robot c1 s A c1 = A1 A c1 0 0 c1 A c1 = s1 0 HUST-SME 2009 -s1 c1 0 @ Phương trình vi phân chuyển động robot a1c1 1 0 a1s1 0 0 0 0 0 a1 a1 cos1 c1 2 a1 a1 sin1 s1 rc1 = 2 -s1 c1 Phan Bui Khoi a 1 2 khoi.phanbui@hust.edu.vn a1 cos1 a rc1 = sin1 ; 2 a1 sin1 a J T1 = cos1 61 61 HUST-SME 2009 rc1 T J T1 = ; q= 1 , 2 q 0 a1 sin1 T ; J T1 = Phan Bui Khoi a1 cos1 0 0 khoi.phanbui@hust.edu.vn 62 62 @ Phương trình vi phân chuyển động robot 0A , 2A c2 yc2 y1 yc1 a1 O HUST-SME 2009 @ Phương trình vi phân chuyển động robot Phan Bui Khoi c12 s A = 12 0 0 x2 y2 y0 63 a2 xc2 c2 x θ2 1 Ac2 0 0 0 c1 xc1 x0 θ1 khoi.phanbui@hust.edu.vn 63 -s12 a1c1 +a 2c12 c12 a1s1 +a 2s12 0 a 0 2 0 ; 0 HUST-SME 2009 64 y2 yc2 a2 xc2 c2 x2 O2 z2 zc2 Ac2 A 2 Ac2 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 64 @ Phương trình vi phân chuyển động robot c1 s A c2 = 0 0 c12 A c2 = s12 0 0 a1c1 c a1s1 s2 -s1 c1 0 a2 c12 a2 a1s1 s12 -s12 a1c1 c12 0 HUST-SME 2009 -s c2 0 Phan Bui Khoi a 2c 1 a 2s 0 0 0 @ Phương trình vi phân chuyển động robot a 0 2 0 0 q= 1 , 2 T a2 a1c1 c12 a2 rc2 = a1s1 s12 khoi.phanbui@hust.edu.vn 65 65 a a1s1 s12 T JT2 = a2 s 12 HUST-SME 2009 a1c1 a2 c12 a2 c12 Phan Bui Khoi a2 s12 a2 c12 , 0 0 khoi.phanbui@hust.edu.vn 66 66 @ Phương trình vi phân chuyển động robot Ma trận jacobi quay 0A , iA i ci 0A , 1A c1 0A , 2A c2 y0 O HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi @ Phương trình vi phân chuyển động robot x2 y2 yc2 y1 yc1 a1 67 a2 a1s1 s12 a J T2 = a1c1 c12 rc2 J T2 = ; q a2 c1 A c1 = s1 0 xc2 c2 x θ2 c1 xc1 x0 θ1 khoi.phanbui@hust.edu.vn -s1 c1 0 c1 T R c1 s1 67 HUST-SME 2009 68 a1 c1 c1 a1 s1 R c1 s1 0 s1 c1 Phan Bui Khoi -s1 R c1 c1 s1 c1 c1 s1 0 0 khoi.phanbui@hust.edu.vn 68 @ Phương trình vi phân chuyển động robot c1 1r R Tc1 R c1 s1 s1 -s1 c1 c1 c1 s1 @ Phương trình vi phân chuyển động robot T 1 0 0 T 1 , 1 J R1 ; q= q 0 0 0 1 J R1 0 J TR1 0 1 0 1 R R c1 1 0 0 T 1r 0 r T c1 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 69 69 HUST-SME 2009 khoi.phanbui@hust.edu.vn 70 70 @ Phương trình vi phân chuyển động robot c12 A c2 = s12 0 0 R T c2 0 a2 c12 c12 a2 0 a1s1 s12 R c2 s12 s12 c12 0 c12 c12 s12 @ Phương trình vi phân chuyển động robot a1c1 -s12 HUST-SME 2009 71 Phan Bui Khoi -s12 R c2 c12 Phan Bui Khoi c12 s12 s12 c12 R r 0 T c2 R c2 1 1 0 0 0 T 2 , JR2 ; q= q 0 0 0 1 J R 0 ; J TR 0 1 1 r 0 khoi.phanbui@hust.edu.vn 71 HUST-SME 2009 72 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 72 @ Phương trình vi phân chuyển động robot @ Phương trình vi phân chuyển động robot M1 (q) m1J TT1J T1 J TR1c1r J R1 M(q) J TTi m i J Ti J TRi cir J Ri i1 22 M1 (q) m J J J J T T1 T1 T R1 r c1 R1 a1 sin1 m J J m1 M (q) m J J J J T T2 T2 T R2 r c2 R T T1 T1 M(q) M1 (q) M (q) HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 73 73 HUST-SME 2009 khoi.phanbui@hust.edu.vn 74 74 @ Phương trình vi phân chuyển động robot @ Phương trình vi phân chuyển động robot 0 T r J R1c1J R1 0 a12 m T m1J T1J T1 0 0 0 T r J R1c1J R1 0 0 0 HUST-SME 2009 75 Phan Bui Khoi a1 cos1 a1 sin1 a1 cos1 0 0 Phan Bui Khoi m1a 12 12 m1a 12 0 m1a 12 12 0 12 1 0 0 0 0 0 0 1 m1a 12 12 khoi.phanbui@hust.edu.vn 75 HUST-SME 2009 76 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 76 @ Phương trình vi phân chuyển động robot @ Phương trình vi phân chuyển động robot M (q) m J TT J T J TR cr J R M1 (q) m1J TT1J T1 J TR1c1r J R1 a12 m1a 12 m 0 12 M1 (q) 0 m1a12 M1 (q) 0 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi m J TT J T 0 0 khoi.phanbui@hust.edu.vn J TR cr J R 77 77 0 0 1 0 1 0 HUST-SME 2009 a a 1c1 c12 a2 c12 m a 22 12 Phan Bui Khoi a a1s1 s12 0 a2 a1c1 c12 0 0 0 0 0 1 m 2a 12 a2 s12 a2 c12 khoi.phanbui@hust.edu.vn 78 78 @ Phương trình vi phân chuyển động robot m11 M(q) m 21 @ Phương trình vi phân chuyển động robot m m m11 m a12 a 22 m 2a1a cosq m m m12 a1a cosq a 22 m 21 m12 m12 m 22 m2 m2 m2 m1 m a c a a m a c a a a2 2 2 2 2 3 m2 m2 m2 c a a a a 2 2 3 HUST-SME 2009 79 a2 a1s1 s12 m2 a s12 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 79 m 22 m2 a2 HUST-SME 2009 80 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 80 @ Phương trình vi phân chuyển động robot @ Khảo sát phương trìng Lagrange C(q,q)q G(q) Q U M(q)q cj k,l; jq q k l k,l1 Tính lực quán tính coriolis quán tính li tâm c1 c1 C(q,q)q c2 k,l;1q q k l k ,l 1 Ký hiệu k,l; j mkj mlj mkl ql q k q j gọi ký hiệu Christoffel số loại HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 81 81 HUST-SME 2009 khoi.phanbui@hust.edu.vn 82 82 @ Phương trình vi phân chuyển động robot c1 @ Phương trình vi phân chuyển động robot j 1,k 1,l k,l;1q kq l (1,2;1) k,l 1 j 1; k 1,l HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn m11 m21 m12 m11 q2 q1 q1 q2 j 1,k 2,l m m m m (1,1;1) 11 11 11 11 q1 q1 q1 q1 83 Phan Bui Khoi (2,1;1) 83 HUST-SME 2009 84 m21 m11 m21 m11 q1 q2 q1 q2 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 84 @ Phương trình vi phân chuyển động robot @ Phương trình vi phân chuyển động robot c C q,q q c2 j 1,k 2,l (2,2,1) c1 m21 m21 m22 m m 21 22 q2 q2 q1 q2 q1 c1 m 2a1a sin q 2q 1q k,l;1q q k l c2 k,l1 c1 1,1,1 q 1q 1,2,1 q 1q 2,1,1 q 2q 2,2,1 q 2q HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 85 85 m2 a1a sin q 2q 12 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 86 86 @ Phương trình vi phân chuyển động robot @ Phương trình vi phân chuyển động robot x2 Tính năng, lực y 0A , iA i ci yc2 a2 0A , 1A c1 xc2 y 0A , 2A c y 2 c2 yc1 x yci: yc1, yc2 θ2 a1 c1 xc1 O x0 θ1 1 2 , HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 87 g g 0 T 2 m2gyc2 y0 G G q G G1 q1 y1 P1 O θ1 F P2 a2 a1 x2 θ2 x1 x0 q2 HUST-SME 2009 88 M y2 1 m1gyc1 G2 87 m2 a1a sin q 2q 22 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 88 @ Phương trình vi phân chuyển động robot @ Phương trình vi phân chuyển động robot M x2 Tính lực suy rộng y2 lực không F P 0A , iA y1 i ci a θ2 0A , 1A y0 c1 P1 x1 0A , 2A a1 c2 ri θ1 x O G G 1 G m m G1 m ga1cosq1 ga 2cos q1 q m G ga 2cos q1 q Qj n J Tj Ti Fi J Tj Ri M i i 1 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 89 89 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 90 90 @ Phương trình vi phân chuyển động robot a1s1 a 2s12 rE J T2 = a1c1 a 2c12 q a s a s J = 1 12 a 2s12 T T2 HUST-SME 2009 91 Phan Bui Khoi @ Phương trình vi phân chuyển động robot a 2s12 a 2c12 , a1c1 a 2c12 a 2c12 khoi.phanbui@hust.edu.vn 0 J R1 0 ; 1 0 0 0 91 JR2 0 0 0 0 ; q 1 HUST-SME 2009 92 0 1 J TR1 0 0 Phan Bui Khoi 0 1 J TR 0 1 khoi.phanbui@hust.edu.vn 92 @ Phương trình vi phân chuyển động robot Q1 n J T1 Ti Fi i 1 J T1 Ri M i J T1 T2 F2 @ Phương trình vi phân chuyển động robot Q2 J T1 R 2M2 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 93 93 T2 Ti Fi T2 T2 J T2 Ri M i J T2 F2 J R M Fx Q a 2s12 a 2c12 0 Fy 0 1 M z Q a 2s12 Fx a 2c12 Fy M z HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 94 94 @ Phương trình vi phân chuyển động robot @ Phương trình vi phân chuyển động robot C(q,q)q G(q ) Q U M(q)q Q Q 1 Q2 U U1 a Q1 a1 sin q1 sin q1 q Fx a a1 cosq1 cos q1 q Fy M z a a Q sin q1 q Fx cos q1 q Fy M z 2 HUST-SME 2009 95 J i 1 Fx a1s1 a 2s12 a1c1 a 2c12 0 Fy 0 1 M z Q1 a1s1 a 2s12 Fx a1c1 a 2c12 Fy M z HUST-SME 2009 n Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn U U n T F - prismatic joint U i i mi M mi - revolute joint 95 HUST-SME 2009 96 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 96 @ Phương trình vi phân chuyển động robot @ Phương trình vi phân chuyển động robot m2 m m m2 q1 a22 q2 a1a2 sinq2q12 c2a1a2 a2 m2 ga2cos q1 q2 a2s12Fx a2c12Fy Mz Mm2 m2 m m1 m q1 c2a1a2 a22 q2 m2 a1 c2a1a2m2 a2 2 m m2a1a2 sinq2q1q a1a2 sinq2q 22 m2 m1 m2 ga1cosq1 ga2cos q1 q2 a1s1 a2s12 Fx a1c1 a2c12 Fy Mz Mm1 HUST-SME 2009 97 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 97 HUST-SME 2009 98 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 98 @ Thiết kế quỹ đạo chuyển động robot @ Giới thiệu Giới thiệu chung ROBOTICS THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA ROBOT PGS.TS Phan Bùi Khôi HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 1 HUST-SME 2009 khoi.phanbui@hust.edu.vn 2 @ Giới thiệu @ Giới thiệu Quỹ đạo chuyển động robot Thiết kế quỹ đạo chuyển động robot • Dạng giải tích • Dạng số • Chương trình Khái niệm định nghĩa HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn @ Giới thiệu @ Giới thiệu Thiết kế quỹ đạo chuyển động: • Xây dựng mơ hình học, tốn học • Xây dựng thuật tốn • Lập trình Lập trình quỹ đạo chuyển động: • Tạo chương trình chuyển động Trong khai thác vận hành gọi chung thiết kế lập trình quỹ đạo chuyển động HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn Lập trình trực tuyến (Online) Lập trình ngoại tuyến (Offline) 5 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 6 @ Thiết kế quỹ đạo chuyển động robot @ Giới thiệu Điểm nút (điểm tựa, điểm chốt-knot points, via points) Quỹ đạo hình học, Quỹ đạo động học • Quỹ đạo hình học: đặc trưng hình học quỹ đạo chuyển động • Quỹ đạo động học: đặc trưng động học quỹ đạo chuyển động HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn @ Giới thiệu @ Giới thiệu Thiết kế quỹ đạo hình học Phương pháp Dạng giải tích Dạng số Nội dung Xác định vị trí thao tác điểm tác động cuối không gian, kết nối vị trí thành đường dịch chuyển điểm tác động cuối Nhiệm vụ thiết kế quỹ đạo chuyển động robot HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 9 HUST-SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 10 10 @ Giới thiệu @ Giới thiệu Xác định hướng khâu thao tác ứng với điểm đường dịch chuyển điểm tác động cuối, biểu diễn thành quy luật dịch chuyển góc khâu thao tác Từ yêu cầu vị trí hướng khâu thao tác xác định yêu cầu vị trí hướng khâu robot (position analysis of inverse kinematic problem) HUST-SME 2009 11 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 11 Thiết kế quỹ đạo động học Tính tốn, xác định: Vị trí và hướng khâu thao tác điểm quỹ đạo hình học Các yếu tố vận tốc, gia tốc dài, vận tốc góc, gia tốc góc khâu thao tác Quy luật chuyển động khâu robot vị trí, vận tốc, gia tốc dài, vận tốc góc, gia tốc góc HUST-SME 2009 12 Phan Bui Khoi khoi.phanbui@hust.edu.vn 12 ... chương 11.Các ví dụ 12 .Bài tập HUST- SME 2009 HUST- SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui @hust. edu.vn 23 HUST- SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui @hust. edu.vn 24 @ Robotics @ Robotics ĐỘNG HỌC VI PHÂN... khoi.phanbui @hust. edu.vn 40 @ Robotics HUST- SME 2009 @ Robotics Phan Bui Khoi khoi.phanbui @hust. edu.vn 41 @ Robotics HUST- SME 2009 khoi.phanbui @hust. edu.vn 42 @ Robotics Giới thiệu robot Sơ... robot HUST- SME 2009 Phan Bui Khoi khoi.phanbui @hust. edu.vn @ Robotics @ Robotics 11 Tài liệu học tập Sách, giáo trình chính: Nhiệm vụ sinh viên ▪ Dự lớp ▪ Làm tập 1.Phan Bùi Khôi Bài giảng robotics