Thiết kế và điều khiển robot scaca 3 bậc, tài liệu này trình bày các bước vẽ phần cứng robot, tính động học không gian làm việc và quỹ đạo đường đi của robot đồng thời thiết kế giao diện người dùng GUIDE trên matlab
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN -⸙∆⸙ - BÁO CÁO THỰC TẬP ROBOT ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG MƠ HÌNH ROBOT SCARA BẬC GVHD: Ts Trần Đức Thiện SVTH: Phạm Văn Thắng MSSV: 19151175 SVTH: Bùi Tấn Tài MSSV: 19151013 Tp Hồ Chí Minh tháng năm i LỜI CẢM ƠN Nhóm chúng em xin cảm ơn sâu sắc đến thầy Ts Trần Đức Thiện giảng viên môn Thực tập robot Thầy nhiệt tình hỗ trợ nhóm mặt suốt trình thực đề tài Thầy cung cấp kiến thức quý giá để nhóm hoàn thành đề tài với kết tốt Em xin cảm ơn thầy cô môn Điều khiển tự động trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM trang bị cho chúng em kiến thức tảng để chúng em thực đồ án Do kiến thức hạn chế nên báo cáo nhóm có vài điểm thiếu sót Chúng em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến từ thầy để chúng em bổ sung hồn thiện báo cáo tốt Nhóm em xin chân thành cảm ơn i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .i MỤC LỤC ii Danh sách hình ảnh .iv Danh sách bảng vi THIẾT KẾ MƠ HÌNH 1.1 Thiết kế mơ hình robot solidwork 1.2 Bản vẽ 2D mơ hình .8 1.3 Liên kết solidwork matlab 14 TÍNH TỐN LÝ THUYẾT .15 2.1 Tính động học thuận cho robot 15 2.1.1 Đặt trục cho hệ robot 15 2.1.2 Lặp bảng DH tính tốn động học thuận 15 2.2 Tính tốn động học nghịch 17 2.2.1 Tính Theta1 18 2.2.2 Tính Theta2 19 2.2.3 Tính Theta3 19 2.3 Không gian làm việc 20 2.3.1 Không gian làm việc thứ robot 20 2.3.2 Không gian làm việc thứ hai robot 22 2.4 Quy hoạch quỹ đạo 26 2.4.1 2.5 Cơ sở lý thuyết .26 Quy hoạch quỹ đạo điểm A, B, C 28 2.5.1 Quy hoạch quỹ đạo từ A đến B lặp lại lần 28 2.5.2 Quỹ đạo từ A-B-C-A lặp lại lần 30 2.6 Lập trình động học quỹ đạo làm việc robot matlab simulink 33 ii 2.6.1 Động học nghịch .36 2.6.2 Động học thuận 37 CHƯƠNG THIẾT KẾ GIAO DIỆN NGƯỜI DÙNG 39 3.1 Giới thiệu phần mềm thiết kế giao diện GUI(Graphic User Interface) matlab .39 3.2 Cách sử dụng GUI matlab 39 3.3 Thiết kế giao diện .41 CHƯƠNG THI CƠNG MƠ HÌNH 43 4.1 Tính tốn lựa chọn thiết bị 43 4.1.1 Động 43 4.1.2 Vi điều khiển 43 4.2 Thống kê danh sách chi phí thiết bị 44 4.3 Lắp ráp phần cứng 46 4.4 Lặp trình điều khiển robot .49 CHƯƠNG 5: NHẬN XÉT KẾT QUẢ 53 5.1 Kết đạt 53 5.2 Đánh giá sản phẩm 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 iii Danh sách hình ảnh Hình 1: Mơ hình robot dự kiến Hình 2: Bản vẽ 2D phần hộp đế Hình 3: Hình vẽ 3D phần hộp đế .8 Hình 4: Bản vẽ 2D phần nắp đế Hình 5: Hình vẽ 3D phần nắp đế Hình 6: Bản vẽ 2D link 10 Hình 7: Hình vẽ 3D link 10 Hình 9: Hình vẽ 3D link 11 Hình 8: Bản vẽ 2D link 11 Hình 11: Bản vẽ 3D link 12 Hình 10: Hình vẽ 2D link 12 Hình 12: Hình vẽ 2D link 13 Hình 13: Bản vẽ 3D link 13 Hình 15: Khối mô robot matlab simulink 14 Hình 14: Xuất file từ solidwork sang matlab 14 Hình 1: Đặt trục cho robot 15 Hình 2: Khơng gian làm việc thứ 22 Hình 3: Khơng gian làm việc thứ hai 23 Hình 4: Tổng hợp hai không gian làm việc với 25 Hình 5: Yêu cầu quỹ đạo hai điểm A, B 28 Hình 6: Lưu đồ giải thuật quỹ đạo hai điểm A, B 29 Hình 7: Quỹ đạo đường robot trục X, Y .29 Hình 8: Quỹ đạo robot từ A-B B-A theo trục Oy 30 Hình 9: Quỹ đạo robot từ A-B B-A theo trục Ox 30 Hình 10: Yêu cầu quỹ đạo ba điểm A, B, C 31 Hình 11: Lưu đồ giải thuật quỹ đạo ba điểm A, B, C 31 Hình 12: Quỹ đạo robot từ A-B-C-A theo X, Y 32 Hình 13: Quỹ đạo robot từ A-B-C-A theo trục Ox .32 Hình 14: Quỹ đạo robot từ A-B-C-A theo trục Oy .33 Hình 15: Sơ đồ khối quy hoạch quỹ đạo robot .33 Hình 16: Khối mơ quỹ đạo robot simulink 36 Hình 17: Khối mô động học robot simulink .37 iv Hình 18: Khối mô động học robot simulink .38 Hình 1: Giao diện GUI vừa mở .39 Hình 2: Các chức thường dùng GUI 40 Hình 3: Cửa sổ Inspector .40 Hình 4: Giao diện 41 Hình 5: Giao diện Kinematic 41 Hình 6: Giao diện Trajectory planning 42 Hình 1: Các link robot sau in 3D .46 Hình 2: Gắn động vào link 46 Hình 3: Gắn cánh vào link 46 Hình 4: Gắn link lại với 47 Hình 5: Gắn cánh tay vào nắp đế 47 Hình 6: Luồn dây 47 Hình 7: Kết nối dây .48 Hình 8: Mơ hình sau hồn thành .48 Hình 9: Sơ đồ kết nối 49 Hình 10: Khối matlab simulink điều khiển robot 49 Hình 12: Khối quy hoạch quỹ đạo 50 Hình 13: Khối hiển thị liệu 50 Hình 14: Khối truyền liệu cho robot 51 Hình 15: Khối động học nghịch 51 Hình 16: Khối Continuous Servo Write 51 Hình 17: Khối động học thuận 52 v Danh sách bảng Bảng 1: Thông số kỹ thuật Bảng 2: Thông số bảng DH 15 Bảng 3: Thông số chiều dài link .16 Bảng 4: Thống kê chi phí thiết bị 44 vi THIẾT KẾ MƠ HÌNH 1.1 Thiết kế mơ hình robot solidwork Sử dụng phần mềm solidwork thiết kế mơ hình robot scara bậc theo Bảng 1: Thông số kỹ thuật Bề dày Kích thước(mm) 100 80 70 90 10 Hình 1: Mơ hình robot dự kiến 1.2 Bản vẽ 2D mơ hình Trước tiên khâu thiết kế phần đế robot cho arduino đặt phần đế Hình 2: Bản vẽ 2D phần hộp đế Hình 3: Hình vẽ 3D phần hộp đế Hình 5: Hình vẽ 3D phần nắp đế Tiếp theo thiết kế phần link robot Hình 6: Bản vẽ 2D link ... hộp đế Hình 3: Hình vẽ 3D phần hộp đế Hình 5: Hình vẽ 3D phần nắp đế Tiếp theo thiết kế phần link robot Hình 6: Bản vẽ 2D link Sau ta thiết kế phần link link robot, link link có thiết kế tương tự... Hình vẽ 3D link 10 Hình 10: Hình vẽ 2D link Hình 11: Bản vẽ 3D link 11 Cuối thiết kế link cho robot Hình 12: Hình vẽ 2D link Hình 13: Bản vẽ 3D link 12 Sau thiết kế xong dế khâu robot ta kết hợp... Bảng 3: Thông số chiều dài link .16 Bảng 4: Thống kê chi phí thiết bị 44 vi THIẾT KẾ MƠ HÌNH 1.1 Thiết kế mơ hình robot solidwork Sử dụng phần mềm solidwork thiết kế mơ hình robot