Thiết kế mô hình và khảo sát cơ cấu tăng cáp cho robot cáp

111Equation Chapter Section 1Week ly report Date: From 28/09 to 12/10 Group: Cable Robots Topic: Thiết kế mơ hình khảo sát cấu tăng cáp cho robot cáp Members: Khiem & Cuong Plan for the last week:21Equation Section No Title Viết báo cáo tổng quan đề tài Lý thuyết căng cáp cho Robot Thiết kế mơ hình căng cáp cho Robot Responded by Status (%) Team 100% Cường 70% Khiêm Tổng quan đề tài32Equation Section 2.1 Đặt vấn đề Với phát triển ngày cao công nghệ máy móc, đặc biệt lĩnh vực robot có thành tựu đáng kể Ta thường biết đến robot công nghiệp vật thể nguy hiểm chịu giám sát điều khiển người ngày với phát triển không ngừng công nghệ cho đời điều khiển thơng minh giúp ta dễ dành biến robot trở thành người bạn cộng tác làm việc với người hỗ trợ người làm việc nặng nhọc, khó khăn [1] Trong lĩnh vực y tế, đại dịch hoành hành năm vừa qua nên vấn đề nghiên cứu robot hỗ trợ y tá, bác sĩ nghiên cứu nhiều có số thành cơng mảng mobile robot kết hợp với AI để di chuyển đưa thuốc cho bệnh nhân, tránh né người, giao tiếp với người bệnh [2] Cịn lĩnh vực dị tìm, thám hiểm, quan sát bảo trì thiết bị khơng thể đưa robot thông thường vào môi trường robot công nghiệp với thiết kế vơ rắn đa số có đặc điểm chung động đặt khớp robot, cấu trúc thẳng đứng thích hợp làm việc khu vực trống trải, vật cản Nên cấu trúc robot đa bậc dần đời để đáp ứng nhu cầu độ linh hoạt, độ xác, khả luồn lách khe hở khơng gian hẹp, để robot trở nên linh hoạt, nhẹ nhàng động robot không đặt khớp mà đặt phần đế robot thông qua cấu truyền động cáp để điều khiển chuyển động robot [3] Chuyển động robot điều khiển sợi cáp gây số thách thức nghiên cứu sinh vấn đề tăng cáp Robot cáp biết đến khả linh động độ xác vấn đề điều khiển phải cao mà điều khiển cáp bị giùn gây ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng điều khiển Để giải vấn đề nhóm lựa chọn đề tài “Thiết kế mơ hình khảo sát cấu tăng cáp” với cấu tăng cáp lò xo nối sợi cáp có nhiệm vụ bù lại phần cáp bị giùn điều khiển [4] Tình hình nghiên cứu giới, căng cáp kế da dạng Như việc kế động kéo sợi cáp riêng biệt điều khiển chuyển động ta điều chỉnh căng cáp trước cách điều chỉnh cho hai động kéo căng sợi cáp gắn pulley tới áp dụng điều khiển vị trí quay khớp muốn nâng số bậc tự robot ta tốn nhiều motor kéo, bên cạnh cịn có thiết kế motor kéo dây cáp dây bên nối vào lò xo đầu lại lò xo cố định [5] Có thể thiết kế căng cáp sử dụng lò xo để kéo căng sợi cáp sợi có nhiệm vụ điều khiển hướng chuyển động robot theo chiều kim đồng hồ ngược chiều kim đồng hồ, sợi cáp vật truyền chuyển động trung gian motor khớp robot thông qua pulley [4] Tình hình nghiên cứu nước, robot cáp hướng lĩnh vực nghiên cứu robot nước ta nên căng cáp cho robot cáp chưa nghiên cứu nước ta Đây thách thức đặt nhóm nghiên cứu khởi đầu việc nghiên cứu vấn đề điều khiển chuyển động robot đa bậc sử dụng cáp nước ta 2.2 Mục tiêu đề tài Nghiên cứu lý thuyết cấu tạo nguyên lý hoạt động cấu tăng cáp, lý thuyết áp dụng vi điều khiển để điều khiển AC Servo xây dựng giao diện thu thập liệu C# 2.3 Giới hạn đề tài  Mơ hình sử dụng vật liệu in 3d sắt  Đề tài sâu vào khảo sát khả mang tải căng cáp  Chưa áp dụng để điều khiển nhiều khớp robot lúc 2.4 Nội dung thực Tổng quan đề tài Cơ sở lý thuyết cấu tăng cáp Thiết kế mơ hình cấu tăng cáp Điều khiển AC Servo dùng vi điều khiển Thiết kế giao diện thu thập liệu Khảo sát đáp ứng căng cáp tải thay đổi Lý thuyết căng cáp43Equation Section 3.1 Công thức liên quan đến lị xo Ta có lị xo treo nặng lên lò xo làm lị xo giản đoạn ta tính độ cứng lị xo sau: 535\* MERGEFORMAT (.) Trong đó: lực kéo ( ), độ cứng lò xo chiều dài lò xo lúc sau so với ban đầu không tác động lực Hình 3.1: Thơng số lị xo Ta cịn có cơng thức tính độ cứng lị xo sau: 636\* MERGEFORMAT (.) Trong đó: [mm] , độ đàn hồi vật liệu lò xo [Mpa], đường kính trung bình lị xo [mm] đường kính lõi lị xo số vịng lị xo 3.2 Các mơ hình sử dụng căng cáp số cơng thức liên quan Hình 3.2: Điều khiển Pulley dùng motor điều khiển [6] Ta có vị trí ngõ đầu cuối lị xo tính sau cho lị xo 2: 737\* MERGEFORMAT (.) Khi lò xo xoay gốc ta tính chiều dài thay đổi sau: 838\* MERGEFORMAT (.) Trong di chuyển độ dài lị xo bị thay đổi khoảng chờ để lò xo kéo căng lúc làm sợi cáp di chuyển nguyên nhân gây sai số tín hiệu đặt gốc xoay Pulley ngõ ra: 939\* MERGEFORMAT (.) Với lò xo, lực tác dụng làm lệch hướng nó có chức độ cứng Các hàm phi tuyến tổng quát có liên quan với độ cứng đạo hàm lực 10310\* MERGEFORMAT (.) Từ ta tính torque cân bở lực kéo căng lò xo sau: 11311\* MERGEFORMAT (.) Độ cứng khớp đạo hàm mômen xoắn và, sử dụng quy tắc chuỗi quan hệ biến động học: 12312\* MERGEFORMAT (.) Hình 3.3: Điều khiển Pully dùng motor điều khiển [4] Ta tính lực kéo tác động vào động trạng thái bình thường: 13313\* MERGEFORMAT (.) Trong đó: lực kéo tác động lên lò xo trạng thái cân bằng, độ cứng lò xo 1, trạng thái cân độ cứng lò xo 2, là độ dài lò xo thay đổi độ dài lò xo thay đổi trạng thái cân Cơng thức tính lực kéo là: 14314\* MERGEFORMAT (.) Ta có cơng thức tính momen tác động Pulley động sau: 15315\* MERGEFORMAT (.) Với lực kéo tạo lị xo 1, bán kính Pulley lực kéo tạo lò xo 2, mommen tạo Pulley gắn lên động Thiết kế mơ hình căng cáp 4.1 Lựa chọn thiết bị Hình 4.4: Mơ hình căng cáp Table 4.1 Các thiết bị linh kiện sử dụng STT Tên thiết bị Số lượng AC Servo HG-KR43 01 Hộp số Brato MPL060 – 15A (chưa chốt) 01 Driver MR J3-10A 01 Vòng bi 8x24x8 02 Trục 8mm 01 Gối đỡ vịng bi 02 Encoder 01 Pulley 02 Hình 4.5: AC Servo HG-KR43 Table 4.2 Một vài thông số AC Servo HG-KR43 Thông số Giá trị Đơn vị Công suất định mức 0.4 kW Mô men xoắn định mức 1.3 Nm Tốc độ định mức 3000 rpm Mô men xoắn tối đa 4.5 Nm Tốc độ tối đa 6000 rpm Mơ men qn tính 0.371 Kg.cm2 Hình 4.6: Hộp số Brato BPL060-15A Hình 4.7: Thơng số hộp số Hình 4.8: Encoder Hình 4.9: Vịng bi 8x24x8 mm Hình 4.10: Gá đỡ động hộp số Hình 4.11: Gá bắt gối đỡ vịng bi Hình 4.12: Gá đỡ vịng bi Hình 4.13: Mặt bích 8mm Hình 4.14: Pulley Plan for the next week: No Title Dùng vi điều khiển điều khiển AC Servo Lựa chọn thiết bị thi cơng mơ hình phần cứng Responded by Note Who? Continue Who? New Tài Liệu Tham Khảo Robla-Gomez, S., et al., Working Together: A Review on Safe Human-Robot Collaboration in Industrial Environments IEEE Access, 2017 5: p 2675426773 Takahashi, M., et al., Developing a mobile robot for transport applications in the hospital domain Robotics and Autonomous Systems, 2010 58(7): p 889-899 Wilhelm Johan Marais, A.H.G.o.g., A New Manipulability Measure for the Control of CRAM A Cable-driven Remote Access Manipulator 2017 Zhang, Y., L He, and C Wu, The effect of preload force on damping in tendon-driven manipulator Industrial Robot: the international journal of robotics research and application, 2021 48(3): p 454-462 Wang, W., L Yu, and J Yang, Toward force detection of a cable-driven micromanipulator for a surgical robot based on disturbance observer Mechanical Sciences, 2017 8(2): p 323-335 C E English, D.R., Mechanics and stiffness limitations of a variable stiffness actuator for use in prosthetic limbs Mechanism and Machine Theory, 1998  ... điều khiển cáp bị giùn gây ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng điều khiển Để giải vấn đề nhóm lựa chọn đề tài ? ?Thiết kế mơ hình khảo sát cấu tăng cáp? ?? với cấu tăng cáp lị xo nối sợi cáp có nhiệm... cáp Thiết kế mơ hình cấu tăng cáp Điều khiển AC Servo dùng vi điều khiển Thiết kế giao diện thu thập liệu Khảo sát đáp ứng căng cáp tải thay đổi Lý thuyết căng cáp4 3Equation Section 3.1 Cơng... hình sử dụng vật liệu in 3d sắt  Đề tài sâu vào khảo sát khả mang tải căng cáp  Chưa áp dụng để điều khiển nhiều khớp robot lúc 2.4 Nội dung thực Tổng quan đề tài Cơ sở lý thuyết cấu tăng cáp