(Đồ án hcmute) thiết kế bộ điều khiển cho robot delta

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ LẮP GHÉP, THIẾT KẾ BỘ ÐIỀU KHIỂN ROBOT SONG SONG CẤU HÌNH DELTA GVHD: ThS TƯỞNG PHƯỚC THỌ SVTH: UÔNG THANH SƠN MSSV: 12146157 NGUYỄN MẪN XUYÊN MSSV: 12146238 S KL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016 an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: LẮP GHÉP, THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ROBOT SONG SONG CẤU HÌNH DELTA GVHD : ThS TƢỞNG PHƢỚC THỌ SVTH : UÔNG THANH SƠN NGUYỄN MẪN XUYÊN LỚP : 121461 KHÓA : 2012-2016 12146157 12146238 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016 i an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: LẮP GHÉP, THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ROBOT SONG SONG CẤU HÌNH DELTA GVHD : ThS TƢỞNG PHƢỚC THỌ SVTH : UÔNG THANH SƠN NGUYỄN MẪN XUYÊN LỚP : 121461 KHÓA : 2012-2016 12146157 12146238 ii an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn Cơ Điện Tử Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: Ths Tƣởng Phƣớc Thọ Sinh viên thực hiện: Uông Thanh Sơn MSSV: 12146157 Nguyễn Mẫn Xuyên MSSV: 12146238 Tên đề tài: Lắp ghép, thiết kế giao diện điều khiển robot song song cấu hình Delta Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Phần khí robot song song cấu hình Delta - PLC delta DVP28SV, Driver servo Mitsubishi MR-J2S-40A, AC servo HC-MF - Phần mềm Visual Studio 2008, OpenCV 2.1, Delata WPL Soft Nội dung đồ án: - Sửa chữa phần khí cho robot - Lắp ghép tủ điện, kết nối động – Driver – PLC – CPU - Thiết kế giao diện điều khiển (ứng dụng xử lý ảnh) Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Đƣợc phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) iii an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ LỜI CAM KẾT Tên đề tài: GVHD: Ths Tƣởng Phƣớc Thọ - Họ tên SVTH: Uông Thanh Sơn - MSSV: 12146157 - SĐT: 01699.324.308 - Địa chỉ: 96/2 - đƣờng số 9-phƣờng Linh Tây-Thủ Đức-HCM - Email: kollholl1@gmail.com - Họ tên SVTH: Nguyễn Mẫn Xuyên - MSSV: 12146238 - SĐT: 01665.008.301 - Địa chỉ: 96/2 - đƣờng số 9-phƣờng Linh Tây-Thủ Đức-HCM - Email: nguyenmanxuyenx@gmail.com - Ngày nộp khóa luận đồ án tốt nghiệp: - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình Lớp: 121461D Lớp: 121461C tơi nghiên cứu thực Tôi không chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” iv an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ LỜI CẢM ƠN Đó bốn năm kể từ chúng em bƣớc chân vào giảng đƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, khoảng thời gian học trƣờng Đại Học chúng em tiếp thu đƣợc lƣợng kiến thức đáng kể không kiến thức chuyên nghành mà kiến thức giới xung quanh Tất nhiên, chúng em khơng có đƣợc điều khơng có hỗ trợ trƣờng Đại Học với chƣơng trình tuyệt vời, nhƣ kiến thức đƣợc truyền đạt từ giảng viên mơn Cơ Điện Tử Vì lời cảm ơn chúng em xin gởi đến trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Bộ mơn Cơ Điện Tử Đồ án hoàn thành với hỗ trợ to lớn từ ngƣời giảng viên hƣớng dẫn – thầy Tƣởng Phƣớc Thọ Dƣới hƣớng dẫn chân thành nhiệt tình, chúng em thực bƣớc trở thành ngƣời nghiên cứu độc lập lĩnh vực học làm để tạo ý tƣởng nhƣ hoàn thành nhiệm vụ đề đồ án Thầy hỗ trợ chúng EM nhiều việc tiếp cận vấn đề chúng em xin gởi đến thầy lời cảm ơn chân thành M c d cố gắng hoàn thành xây dựng mơ hình tƣơng đối hồn chỉnh nhƣng ch ng em khơng tránh kh i thiếu sót mong quý thầy cô b qua nhắc nhở ch ng em để hoàn thành tốt Lời cảm ơn cuối c ng đƣợc gởi đến cha mẹ chúng em, ngƣời đƣa ch ng em đến hội để suốt đời giới TP HCM, ngày 10 tháng năm 2016 Nh m thực Uông Thanh Sơn Nguyễn Mẫn Xuyên v an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ TÓM TẮT ĐỀ TÀI Robot song song cấu trúc gồm nhiều chuỗi động kín với nhóm trục cấu tác động cuối mắc song song Do hình thành từ chuỗi động kín gồm nhiều chuỗi động nối tiếp nối với bệ chấp hành nhƣ làm tăng độ cứng vững bệ chấp hành cuối robot Ở dây chuyền tự động, nhƣ hệ thống gắp đ t, lắp ráp, yêu cầu hệ thống hoạt động tốc độ nhanh, độ xác cao Robot song song đƣợc sử dụng trƣờng hợp với hiệu suất cao Dù có nhiều nhà nghiên cứu loại robot nhƣng tài liệu báo cáo chi tiết loại robot song song không nhiều Đề tài giới thiệu loại cấu hình robot song song có bậc tự áp dụng nhiều vào hoạt động gắp đ t dây chuyền sản xuất thực phẩm, robot song song dạng Delta Đề tài chia thành nhiều chƣơng, phân tích cụ thể hệ thống robot song song Delta Ở chƣơng trình bày tổng quan robot song song, nghiên cứu nƣớc, mục d Tiếp theo chƣơng 2, đề tài đề cập đến việc tìm hiểu tốn động học, động lực học, từ tìm thơng số cho việc tìm động thích hợp Ở chƣơng đề tài sâu phân tích hệ thống điện, giao diện điều khiển robot Sau trình thực nghiệm kết đƣợc trình bày chƣơng vi an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ ABSTRACT Parallel Robot is a structure of many closed loop mechanism with a set of actuators and shaft end parallel each other In line automaton products, such as picking system installation, assembly, requires a system can operate faster Parallel robot can be used in these cases with high performance Although there are many studies of this kind of robot, but the materials and detailed reports on the parallel robot is not much This report will introduce a kind of parallel robot configuration has degrees of freedom apply to activities pick up many put in the food production line, which is parallel robot Delta This report will be divided into chapters analyze in detail the parallel Delta robot system In Chapter presents an overview of parallel robot Next referring to calculate the kinetic problem, the dynamics, which found the parameters for the search engine at the appropriate chapter Chapters and will introduce the electric system, as well as the motion controller of the robot and trajectory interpolation Finally, the experimental processes and results of this process will be in chapter vii an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii LỜI CẢM ƠN v TÓM TẮT ĐỀ TÀI vi ABSTRACT .vii CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược phát triển robot song song 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.2.1 Ngoài nước 1.2.2 Trong nƣớc 1.3 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.4 Hướng nghiên cứu 11 1.5 Nhiệm vụ đề tài giới hạn nghiên cứu 12 1.5.1 Nhiệm vụ đề tài 12 1.5.2 Giới hạn nghiên cứu đề tài 12 1.5.3 Phương pháp nghiên cứu 12 CHƢƠNG LẮP GHÉP PHẦN CƠ KHÍ ROBOT 14 2.1 Kết cấu robot 14 2.2 Phân tích động học, Jacobi động lực học cho robot cấu hình song song 15 2.2.1 Động học thuận 16 2.2.2 Động học nghịch 18 2.2.3 Chuyển động vi phân (chuyển động Jacobi) 20 2.2.4 Động lực học 21 2.3 Bản vẽ robot 23 CHƢƠNG LẮP GHÉP PHẦN ĐIỆN CHO ROBOT 24 3.1 Các thiết bị điện động lực hệ thống 24 viii an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ 3.2 Driver động (Motor) 25 3.3 Sơ đồ tổng quát nguyên l hoạt động điều khiển 30 3.4 PLC Delta dòng DVP28SV 32 CHƢƠNG BÀI TOÁN QUỸ ĐẠO VÀ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN 34 4.1 Bài toán Quỹ đạo nội suy 34 4.1.1 Tổng quan toán quỹ đạo 34 4.1.2 Bài toán quỹ đạo robot song song 35 a Quỹ đạo với vận tốc đầu cuối cho trước 35 b Quỹ đạo gắp đặt 36 4.1.3 Bài toán nội suy 37 a Nội suy đường thẳng (Linear Interpolation) 38 b Nội suy cung tròn (Circular Interpolation) 39 c Điều khiển nội suy 40 4.2 Giao diện điều khiển 42 4.2.1 Kết nối CPU với PLC thông qua cổng COM PC 42 4.2.2 Điều khiển Manual 43 4.2.3 Điều khiển Auto 44 a Nút CAMERA 44 b Nút PICK START 46 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THỰC NGHIỆM 48 5.1 Kết 48 5.1.1 Các phận cấu trúc khí 48 5.1.2 Các phận cấu trúc điện – điều khiển 50 5.2 Thực nghiệm 52 5.2.1 Kiểm tra chế độ Manual 52 ix an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ    ( f3' )  ( f1'  f ' )( f1'  f ' )  ( f3' )2  ( f 2' )2  ( f1' )2 t   1  f3'  ( f3' )2  ( f 2' )2  ( f1' )2 f1'  f 2'  arctan(t )  1  2arctan(t ) => Giá trị góc quay cánh tay thứ Quay hệ trục tọa độ ban đầu quanh trục Z 2400 ta đƣợc phƣơng trình xác định điểm A(của tâm đế dƣới) theo cánh tay thứ nhƣ hệ phƣơng trình sau:  1 L1 cos 3  X A   r  L2 cos 1  L1 cos(1   ) sin 3  2 2   3  r L2 cos 1  L1 cos 3  L1 cos(1   ) sin 3 YA   2 2   Z A  L2 sin 1  L1 sin(1   ) sin 3  d A     1 L1 cos 3  X A  r  L2 cos 1   L1 cos(1   ) sin 3  2 2   3   YA  r L2 cos 1   L1 cos 3  L1 cos(1   ) sin 3 2 2   Z A  L2 sin 1  d A  L1 sin(1   ) sin 3    2 => ( X A  r  L2 cos 1 )2  (YA  3 r L2 cos 1 )2  ( Z A  L2 sin 1  d A )2  L12 2 1  X A2  r  ( L2 cos 1 )  X A r  X A L2 cos 1  rL2 cos 1 4 3 YA2  r  ( L2 cos 1 )  3YA r  3YA L2 cos 1  rL2 cos 1 4 2 2  Z A  ( L2 sin 1 )  d A  2Z A L2 sin 1  2Z Ad A  2d A L2 sin 1  L12 74 an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ  X A2  YA2  Z A2  r  d A  L2  L12  X A r  3YA r  2Z A d A  3YA L2 cos 1  rL2 cos 1  X A L2 cos 1  rL2 cos 1  Z A L2 sin 1  2d A L2 sin 1  2 Đ t: f1"  X A2  YA2  Z A2  r  d A2  L22  L12  X Ar  3YAr  2Z Ad A f2"  X A L2  2L2r  3YA L2 f3"  2( Z A  d A ) L2 t  tan  f1"  f 2" 1 cos 1  1 t2 1 t2 1 t2 2t  f3" 0 1 t 1 t2 Giải tƣơng tự nhƣ ta có: t  1   f3"  ( f3" )2  ( f 2" )2  ( f1" )2 f1"  f 2"  1  2arctan(t ) => Giá trị góc quay cánh tay thứ 75 an sin 1  2t 1 t2 SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ Phụ lục 4: Động Lực Học Robot Theo trang 388 sách “Cơ sở nghiên cứu sáng tạo robot” – NXB Thống Kê Phƣơng pháp lagrange dựa cân lƣợng hệ thống trạng thái chuyển động Trong trình làm việc, lƣợng hệ thống gồm: động năng, lƣợng ngoại lực tác dụng phải cân Hơn nữa, tay máy song song tồn tọa độ thừa, nghĩa số tọa độ n lớn số bậc tự cấu Với yếu tố trên, phƣơng trình Lagrange có dạng: d  L  dt  q j k  L    Q  i i với j   n   j q j i 1  q j (1) Trong đó: - L - hàm Lagrange, T – tổng động năng, U – tổng hệ L  T U q  [q1 , q2 , qn ]T - vecto tọa độ tổng quát Q  [Q1 , Q2 , Qn ]T - vecto ngoại lực tác động lên di động i - hàm liên kết thứ i k - số hàm liên kết, hiệu số tọa độ n số bậc tự cấu i - nhân tử Lagrange Để thuận tiện cho trình giải, phƣơng trình hệ (1) đƣợc chia thành hai nhóm Nhóm chứa ẩn nhân tử Lagrange Nhóm chứa ẩn lực tổng quát cấu phát động sinh Giả thiết k phƣơng trình liên quan đến tọa độ thừa n  k phƣơng trình cịn lại liên quan đến biến khớp nhóm phƣơng trình đầu có dạng:  k   q i 1 i j  d  L  L ˆ     Qj dt  q  q (2) Trong Qˆ j - lực tổng quát sinh ngoại lực (nếu có) Đối với toán ngƣợc, Qˆ j biết, nên vế phải hệ (2) biết Hệ có k phƣơng trình với k ẩn nhân tử Lagrange i Sau biết nhân tử Lagrange, lực phát động đƣợc xác định nhờ nhóm phƣơng trình thứ hai: 76 an SVTH: ng Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên Qj  d  L  dt  q j GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ k  L i với j  k   n   i    q  q i  j j  x 1i i Fi y a (3) xi Ji yi zi z dA b xA A yA zA Bi Hình P4.1: Cơ cấu robot song song dạng Delta có bậc tự tịnh tiến Phƣơng trình (1) đại diện cho hệ phƣơng trình có ẩn: ẩn nhân tử Lagrange: i i  1,2,3 ẩn lực phát động Q j với  j  4,5,6 Chú ý lực Q j với j  1, 2,3 thành phần x, y, z ngoại lực tác động trọng tâm A di động Có thể nhận đƣợc hàm liên kết i với ý khoảng cách khớp J i Bi đ ng chiều dài b cánh tay dƣới: (4) i  J i Bi  b2  Hay i  ( Ax  hci  rci  aci c1i )2  ( Ay  hsi  rsi  asic1i )2  ( Az  as1i )2  b2  với i  1, 2,3 Để đơn giản, giả thiết trọng tâm thân cánh tay dƣới nằm trục đối xứng đầu J , B Chúng ta xây dựng hàm Lagrange nhƣ sau: Tổng động tay máy bằng: T  TA   (Tai  Tbi ) i 1 77 an (5) SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ Trong đó: TA - động di động Tai - rotor động khâu phát động Tbi - động phần cánh tay dƣới thứ i TA  mA ( Ax  Ay  Az ) Tai  1 ( I m  ma a )1i 2 Tbi  1 mb ( Ax  Ay  Az )  mb a 21i 2 Với: mA , ma , mb - lần lƣợt khối lƣợng đế dƣới di động, cánh tay trên, phần cánh tay dƣới I m - momen quán tính hƣớng trục rotor gắn cánh tay Vậy ta có T bằng: 1 mA ( Ax  Ay  Az )  ( I m  ma a )(112  12  132 ) 2 3  mb ( Ax  Ay  Az )  mb a (112  12  132 ) 2 T T 1 (mA  3mb )( Ax  Ay  Az )  ( I m  ma a  mb a )(112  12  132 ) 2 Giả thiết gia tốc trọng trƣờng hƣớng theo trục z Tƣơng tự nhƣ tay máy m t phẳng cố định xOy nhƣ sau: U  U A   (U  U bi ) i 1 Trong đó: U A  mA gc Az U  ma g c as1i (tính dựa vào trọng tâm cánh tay trên) 78 an (6) SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ U bi  mb gc ( Az  as1i ) Thay vào phƣơng trình (6) ta có U bằng: U  mA g c Az  ma g c a ( s11  s12  s13 )  3mb g c Az  mb g c a (s11  s12  s13 ) U  (mA  3mb ) g c Az  ( ma  mb ) g c a ( s11  s12  s13 ) Thay biểu thức (5) (6) với i  1, 2,3 vào hàm Lagrange L ta nhận đƣợc: 1 (mA  3mb )( Ax  Ay  Az )  ( I m  ma a  mb a )(112  12  132 ) 2 (mA  3mb ) g c Az  ( ma  mb ) g c a( s11  s12  s13 ) L Lấy đạo hàm Lagrange tƣơng ứng với tọa độ tổng quát, ta nhận đƣợc: L d  L  0    (mA  3mb ) Ax , Ax dt  Ax  d  L  dt  Ay    (m p  3mb ) Ay ,  d  L     (mp  3mb ) Az , dt  Az  L 0 Ay L  (mA  3mb ) gc Az d  L  2    ( I m  ma a  mb a )11 , dt  11  L  ( ma  mb ) gc ac11 11 d  L  2    ( I m  ma a  mb a )12 , dt  12  L  ( ma  mb ) gc ac12 12 d  L  2    ( I m  ma a  mb a )13 , dt  13  L  ( ma  mb ) gc ac13 13 Lấy dạo hàm riêng hàm liên kết i theo tọa độ tổng quát, ta đƣợc: i  2( Ax  hci  rci  aci c1i ) Ax với i  1, 2,3 79 an (7) SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ i  2( Ay  hsi  rsi  asi c1i ) Ay với i  1, 2,3 i  2( Az  as1i ) Az với i  1, 2,3 1  2a(s 11 ( Ax c1  Ay s1  h  r )  Az c11 ) 11  i  với i  2,3 11   2a(s 12 ( Ax c2  Ay s2  h  r )  Az c12 ) 12  i  với i  1,3 12 3  2a(s 13 ( Ax c3  Ay s3  h  r )  Az c13 ) 13  i  với i  1, 13 Thay tất đạo hàm vào phƣơng trình (2) (3), ta nhận đƣợc hệ phƣơng trình động lực học Với j  1, 2,3 ta có: 2 i ( Ax  hci  rci  aci c1i )  (mA  3mb ) Ax  f Ax (8) i 1 2 i ( Ay  hci  rci  aci c1i )  (mA  3mb ) Ay  f Ay (9) i 1 2 i ( Az  as1i )  (mA  3mb ) Az  (mA  3mb ) g c  f Az (10) i 1 Trong f Ax , f Ay , f Az thành phần x, y, z ngoại lực đ t lên đế dƣới di động Với j  4,5, ta có: 80 an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ 1   ( I m  a  mb a )11  ( ma  mb ) g c ac11  2a1[( Ax c1  Ay s1  h  r ) s11  Az c11 ] (11) 1   ( I m  a  mb a )12  ( ma  mb ) g c ac12  2a2 [( Ax c2  Ay s2  h  r )s12  Az c12 ] (12) 1   ( I m  a  mb a )13  ( ma  mb ) g c ac13  2a3[( Ax c3  Ay s3  h  r ) s13  Az c13 ] (13) Phụ lục 5: Chuyển động vi phân (chuyển động Jacobi) x O y da xi Fi 1 i z yi Fi zi Ji 3 i Ji  2i rb A Bi Bi Hình P5.1 Các góc khớp cánh tay robot Với:  L2i  Fi J i , bi  L1i  J i Bi , Từ cấu chấp hành robot song song cấu (cơ cấu chấp hành Maryland) khai triển ma trận Jacobi khảo sát số cấu hình đ c biết Cơ cấu có bậc tự tịnh tiến Ta có phƣơng trình vịng kín nhánh i là: OA  ABi  OFi  Fi Ji  Ji Bi (1) Lấy vi phân pt (1) theo thời gian: vA  1i   2i  bi (2) Với vA vận tốc tuyến tính bệ di động,  ji vận tốc góc khâu j nhánh thứ i Khâu Fi J i nhánh thứ , Khâu J i Bi nhánh thứ hai 81 an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ Trong vector đầu vào q  [11 ,12 ,13 ]T vector đầu vA  [vAx , vAy , vAz ]T Tất tỷ suất khớp khác biến thụ động Để khử chúng, cần nhân hai vế pt(2) với bi : bi  vA  1i  (ai  bi ) (3) Biểu diễn vector phƣơng trình (3) theo hệ tọa độ  xi , yi , zi  : c1i  i  a 0   s1i   s3i c(1i   2i )    i bi  b 0   s3i s(1i   2i )  0    i 1i  a  1i  0    v Ax ci  v Ay si    i v A   v Ax si  v Ay ci  v   Ax  Thay biểu thức vào pt(3) rút gọn: JixvAx  Jiy vAy  Jiz vAz  as2i s3i1i (4) Với J ix  c(1i   2i ) s3i ci  c3i si J iy  c(1i   2i ) s3i si  c3i ci J iz  s(1i   2i ) s3i Với ji  [ jix , jiy , jiz ]T vector đơn vị có hƣớng từ J i đến Bi đƣợc tính hệ tọa độ cố định  x, y, z  Phƣơng trình (4) đƣợc viết ba lần theo i  1, 2,3 có phƣơng trình vơ hƣớng, đƣợc tổ hợp theo ma trận: J xvA  J q q (5) Với  j1x  J x   j2 x  j3 x  j1 y j2 y j3 y j1z   j2 z  j3 z  82 an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên  s 21s31 J x  a   0 s 22 s32 GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ   s 23 s33  Trạng thái đ c biệt động học nghịch, từ pt (5), trạng thái đ c biệt động học nghịch xảy th a điều kiện sau:  2i  ho c  (6) 3i  ho c  (7) Trong i  1, 2,3 Về m t vật lý, trạng thái th a pt (6) khớp nối nhánh khâu vào m t phẳng trạng thái (7) xảy tất khâu cấu bốn khâu lề chứa nhánh đồng tuyến tính Trạng thái đ c biệt động học thuận trạng thái xảy det( J x )  Tuy khó giải tất trạng thái đ c biệt khả dĩ, nhƣng nhiều trạng thái cấu th a đ ng điều kiện đƣợc nhận diện theo cách sau Mỗi hàng J x biểu thị vector đơn vị ji có chiều theo hƣớng khâu kép J i Bi cấu bốn khâu lề J x có trạng thái đ c biệt ba vector đơn vị trở nên phụ thuộc tuyến tính, nghĩa là: 1 j1  2 j2  3 j3  (8) Đối với vài giá trị thực 1 , 2 , 3 tất giá trị  Cấu hình thứ th a pt(8) vector đơn vị ji với i  1, 2,3 nằm m t phẳng Ví dụ, ba cấu bốn khâu lề m t phẳng song song với m t phẳng Oxy, thành phần z phƣơng trình (8) Do ln ln tìm đƣợc giá trị 1 , 2 , 3 khác Trạng thái là: s(11  21 ) s31  s(12  22 ) s32  s(13  23 ) s33  (9) Phƣơng trình (9) cho thấy cấu chấp hành trạng thái đ c biệt động học thuận tất nhánh bố trí theo điều kiện: 1i   2i  ho c  83 an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên Ho c 3i  ho c GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ  Với i  1, 2,3 , điều kiện 3i  ho c  trạng thái động học đ c biệt hỗn hợp Sự diễn dịch hình học điều kiện cấu chấp hành có trạng thái đ c biệt động học thuận cấu bốn khâu lề ba nhánh có m t phẳng bệ di động tác động khơng thể chịu lực tác dụng lên bệ di động theo chiều z Kiểu cấu hình xảy a   b  rb Cấu hình thứ th a pt(8) hai liên kết nhánh song song với nhau, nghĩa là: ji   jk với i  k (10) Cơ cấu chấp hành chịu lực tác dụng lên m t phẳng đế di động với ba liên kết nhánh phía song song với nhau, nhƣng cần hai ba liên kết song song Trạng thái đ c biệt hỗn hợp trạng thái xảy đồng thời th a hai điều kiện sau: (1) Dạng hình học đế di động đồng với đế cố định (2) Cả ba khâu ngõ vào vng góc với đế cố định  Ai Bi  Oi Ai  với i  1, 2,3 Bệ di động l c nhận thêm bậc tự khâu đầu vào hồn tồn bị khóa, điểm P đƣợc định vị bề m t cầu có tâm cách phía tâm đế cố định đoạn a m t khác bệ di động đứng yên, khâu đầu vào quay vi phân 84 an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ Phụ lục 6: Cài đặt OpenCV Hình P6.1 Tool Options Hình P6.2 VC++ Directories an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ Hình P6.3 Chọn đường dẫn đến OpenCV Hình P6.4 Add “Library files” an SVTH: Uông Thanh Sơn & Nguyễn Mẫn Xuyên GVHD: Th.s Tưởng Phước Thọ Hình P6.5 Add “Include files” Hình P6.6 Add “Source files” an an ... nguyên l hoạt động điều hiển Bộ điều khiển robot song song bao gồm nhiều thành phần khác Mục tiêu quan trọng điều khiển điều khiển động trục robot Các tín hiệu điều khiển robot xuất phát từ phần... dung đồ án: - Sửa chữa phần khí cho robot - Lắp ghép tủ điện, kết nối động – Driver – PLC – CPU - Thiết kế giao diện điều khiển (ứng dụng xử lý ảnh) Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: TRƢỞNG BỘ MÔN... khối dành cho điều khiển vị trí Servo driver Có thể nói, điều khiển servo driver có số ƣu điểm định nhƣ hoạt động theo chế độ điều khiển vị trí (Dir – Pulse), điều khiển vận tốc, điều khiển moment,…