Hcmute thiết kế tối ưu cho tay kẹp sử dụng cơ cấu mềm ứng dụng trong hệ thống định vị mô tơ rung điện thoại dùng anfis và jaya

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ TỐI ƯU CHO TAY KẸP SỬ DỤNG CƠ CẤU MỀM ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ MÔ TƠ RUNG ĐIỆN THOẠI DÙNG ANFIS VÀ JAYA MÃ SỐ: T2018-16TÐ SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2018 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM THIẾT KẾ TỐI ƯU CHO TAY KẸP SỬ DỤNG CƠ CẤU MỀM ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ MÔ TƠ RUNG ĐIỆN THOẠI DÙNG ANFIS VÀ JAYA Mã số: T2018-16TÐ Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS LÊ HIẾU GIANG TP HCM, 12/2018 Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM THIẾT KẾ TỐI ƯU CHO TAY KẸP SỬ DỤNG CƠ CẤU MỀM ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ MÔ TƠ RUNG ĐIỆN THOẠI DÙNG ANFIS VÀ JAYA Mã số: T2018-16TÐ Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS LÊ HIẾU GIANG Thành viên đề tài: TS ĐÀO THANH PHONG THS.NCS HỒ NHẬT LINH TP HCM, 12/2018 Luan van DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH STT Họ tên Đơn vị cơng tác lĩnh vực chuyên môn Nội dung nghiên cứu cụ thể đƣợc giao Lê Hiếu Giang Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Chủ nhiệm đề tài Hồ Nhật Linh NCS, Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Thành viên Đào Thanh Phong Viện Khoa Học Tính Tốn, Trƣờng Đại Học Tôn Đức Thắng Thành viên i Luan van Chữ ký DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Kẹp Hold-Down - thiết kế sử dụng cấu truyền thống Hình 2: Kẹp Hold-Down - thiết kế sử dụng cấu mềm Hình 3: Linh kiện cơng nghiệp Hình 4: Ứng dụng y khoa Hình 5: Hệ tay gắp truyền thống công nghiệp Hình 6: Hệ tay gắp xác Hình Hệ tay gắp xác dựa cấu mềm Hình Mơ tơ rung khối xoay lệch tâm (ERM) Hình Mơ tơ rung với truyền động cộng hƣởng tuyến tính (LRA) Hình 10 Mơ tơ rung cỡ nhỏ: (a) Ứng dụng điện thoại động , (b) Cấu tạo mơ tơ hồn chỉnh với lệch tâm, (c) Cấu tạo chi tiết mô tơ rung Hình 11 Cần bẩy: (a) Cần bẩy khuyếch đại truyển thống, (b) Bộ khuếch đại truyền thống với hai cần bẩy 12 Hình 12 Mơ hình CAD: (a) cấu hình song vng, (c) tay gắp dựa cấu mềm 14 Hình 13 Phản lực hàm phải hàm trái tay gắp 14 Hình 14 Hệ thống lắp ráp trục mô tơ vào lõi từ mô tơ : (a) Hệ thống lắp, (b) Trục mô tơ lõi từ 16 Hình 15 Mơ hình ANFIS đề xuất cho CMG 24 Hình 16 Lƣu đồ phƣơng pháp Jaya 25 Hình 17 Lƣu đồ tối ƣu hóa đa mục tiêu cho CMG 26 Hình 18 Chia lƣới cho CMG 32 Hình 19 Lắp đặt thực nghiệm 33 ii Luan van DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Tham số mức 27 Bảng Kết thực nghiệm chuyển vị tần số 27 Bảng Giá trị hệ số nhiễu S/N 28 Bảng Chuẩn hóa hệ số nhiễu S/N 28 Bảng Trọng số cho chuyển vị 29 Bảng Trọng số cho tần số 29 Bảng Tham số ANFIS 30 Bảng So sánh với phƣơng pháp tiếp cận khác 30 Bảng So sánh kết tối ƣu, FEA, kết thực nghiệm 34 iii Luan van MỤC LỤC DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH i DANH MỤC HÌNH ẢNH ii DANH MỤC BẢNG BIỂU iii MỤC LỤC iv TÓM TẮT vi MỞ ĐẦU 1 Tổng quan 1.1 Tổng quan cấu mềm hệ tay gắp xác 1.1.1 Tổng quan cấu mềm …1 1.1.2 Tổng quan hệ tay gắp xác 1.1.3 Sơ lƣợc mô tơ rung điện thoại di động 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu cần thiết tiến hành nghiên cứu Mục tiêu Đối tƣợng nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Cách tiếp cận, phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ MƠ TẢ VẤN ĐỀ TỐI ƢU HĨA 12 2.1 Thiết kế 12 2.1.1 Bộ khuếch đại chuyển vị 12 2.1.2 Mơ hình tay kẹp sóng vng 13 2.1.3 Hệ thống lắp ráp mô tơ rung điện thoại 15 iv Luan van 2.2 Mô tả vấn đề tối ƣu hóa 16 2.2.1 Xác định biến thiết kế 17 2.2.2 Xác định hàm mục tiêu 18 2.2.3 Ràng buộc 19 CHƢƠNG 3: GIẢI THUẬT TỐI ƢU HÓA LAI TẠO 20 3.1 Phát triển phƣơng pháp xác định trọng số 20 3.2 Nghiên cứu ứng dụng giải thuật ANFIS 22 3.3 Nghiên cứu ứng dụng giải thuật Jaya 25 3.4 Giải thuật lai tạo 26 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 CHƢƠNG : THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG 31 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 v Luan van TÓM TẮT Tay gắp dựa cấu mềm thiết bị quan trọng dùng để gắp định vị trục vào tâm lỗ lõi từ mô tơ rung, thiết bị đƣợc ứng dụng cho chức tạo rung điện thoại di động Nghiên cứu đề xuất thiết kế tối ƣu cho tay gắp dựa cấu mềm Chuyển vị tần số hai thuộc tính qua trọng tay gắp, hai thuộc tính đƣợc xem nhƣ mục tiêu thiết kế Chiều dài chiều dày khớp mềm đƣợc xem nhƣ biến thiết kế Quá trình tối ƣu đƣợc thực sử dụng giải thuật kết hợp mang nơ ron thích nghi mờ (ANFIS) JAYA Đầu tiên, liệu đƣợc tập hợp việc sữ dụng phƣơng pháp Taguchi Tiếp theo, hệ số nhiễu đƣợc tính tốn trọng số xác hàm mục tiêu đƣợc xác định Kế tiếp , lƣu đồ biểu diễn quan hệ tham số thiết kế đáp ứng đầu đƣợc thành lập Cuối cùng, giải thuật Jaya đƣợc sữ dụng để tối ƣu hóa đa mục tiệu thiết kế Kết cho thấy rằng, chuyển vị tối ƣu tần số tối ƣu thu đƣợc lần lƣợt 3260 µm 61.9 Hz Những kết đáp ứng yêu cầu thiết kế ban đầu tay gắp ứng dụng hệ thống lắp ráp điện thoại di động Ngoài ra, giải thuật tối ƣu kết hợp đề xuất cho thấy hiệu độ mạnh so sánh với phƣơng pháp khác vi Luan van MỞ ĐẦU Tổng quan 1.1 Tổng quan cấu mềm hệ tay gắp xác 1.1.1 Tổng quan cấu mềm Theo [1], máy móc thiết bị đại đƣợc tạo thành từ bốn phận nhƣ sau: động cơ, hệ thống truyền động, phận công tác hệ thống điều khiển Trong đó, hệ thống truyền động đƣợc chia thành nhóm là: truyền động khí truyền động điện, ta gọi nhóm cấu truyền thống, cấu truyền động sử dụng bạc đạn, khớp nối, thủy lực, khí nén, dịng điện.v.v để truyền lực, mơ men chuyển động chúng khơng đáp ứng đƣợc nhu cầu truyền động xác phạm vi micrơmét (Hình 1) Để khắc phục nhƣợc điểm cấu truyền động truyền thống, năm gần cấu mềm (Hình 2) đƣợc nhiều nhà khoa học nghiên cứu phát triển [2] Giống nhƣ cấu truyền thống, cấu mềm có chức tƣơng tự truyền lực, mô men chuyển động nhƣng nhờ vào biến dạng đàn hồi khớp mềm Tuy nhiên, cấu mềm có ƣu điểm là: khơng có khớp nối, khơng có độ hở khớp, khơng có ma sát, độ xác cao, kết cấu nguyên khối, giá thành thấp tốn thời gian lắp ráp Hình 1: Kẹp Hold-Down - thiết kế sử Hình 2: Kẹp Hold-Down - thiết kế sử dụng cấu truyền thống [3] dụng cấu mềm [3] Luan van CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Tám biến thiết kế đƣợc chia vào mức nhƣ Bảng Dữ liệu thực nghiệm đƣợc tập hợp việc sữ dụng dãy trực giao L27 , đƣợc trình bày nhƣ Bảng Bảng Tham số mức Hệ số Chiều dài l1 Chiều dài l2 Chiều dài l3 Chiều dài l4 Chiều dày t1 Chiều dài t2 Chiều dài t3 Chiều dài t4 STT 10 11 12 13 14 Ký hiệu Đơn vị A B C D E F G H mm mm mm mm mm mm mm mm 10 20 11 0.5 0.8 0.4 0.5 Mức 12 22 13 0.6 1.0 0.6 0.7 Bảng Kết thực nghiệm chuyển vị tần số Chuyển vị (µm) Tần số (Hz) STT Chuyển vị (µm) 2599.6 42.786 15 1147.2 2743.8 45.622 16 2147.2 1633.5 57.927 17 1002.8 1513.9 42.161 18 1220.6 2396.3 45.954 19 1232.6 1731.3 55.492 20 1167.4 3625.0 32.043 21 1401.1 2641.3 41.827 22 1201.8 1769.9 54.414 23 1119.6 1601.7 47.321 24 1076.8 1369.5 46.979 25 1029.6 1072.0 55.162 26 1148.0 1587.2 53.803 27 1444.8 1507.5 51.598 14 24 15 10 0.7 1.2 0.8 0.9 Tần số (Hz) 40.659 43.659 49.186 49.322 57.942 57.233 48.485 56.782 59.709 36.497 28.044 52.343 48.129 Dữ liệu thực nghiệm sau đƣợc chuyển sang hệ số nhiễu S/N sử dụng phƣơng trình (6), nhƣ trình bày Bảng Tiếp theo, hệ số nhiễu S/N đƣợc chuẩn hóa sử dụng phƣơng trình (7), nhƣ Bảng Trong bảng này, giá trị chuẩn hóa chuyển vị (1) Z1 giá trị chuẩn hóa tần số (2) Z2 Sử dụng phƣơng trình (9) (10), 27 Luan van giá trị trọng số (WF) cho chuyển vị tần số đƣợc xác định nhƣ Bảng Bảng Giá trị trọng số cho chuyển vị 0.5202 trọng số cho tần số 0.4789 Và tổng giá trị trọng số Tóm lại, giá trị trọng số cho đáp ứng thƣờng đƣợc chọn 0.5 nhƣng giá trị khơng xác Nó dẫn đến lời giải tối ƣu sai Do đó, nghiên cứu đề xuất phƣơng pháp để tính xác giá trị trọng số STT 10 11 12 13 14 Chuyển vị (dB) 68.29813 68.76705 64.26238 63.60194 67.59082 64.76745 71.18616 68.43635 64.95897 64.09162 62.73124 60.6039 64.01263 63.56515 STT 10 11 12 13 14 Z1 0.7413 0.7833 0.3797 0.3205 0.6779 0.4249 1.0000 0.7536 0.4421 0.3644 0.2425 0.0519 0.3573 0.3172 Bảng Giá trị hệ số nhiễu S/N Tần số (dB) STT Chuyển vị (dB) 32.62603 15 61.19278 33.18349 16 66.63745 35.25762 17 60.02429 32.49822 18 61.73147 33.24647 19 61.81644 34.88461 20 61.34439 30.11466 21 62.92938 32.42913 22 61.59664 34.71421 23 60.98126 33.50108 24 60.64270 33.43808 25 60.25337 34.8328 26 61.19278 34.61613 27 66.63745 34.25266 Bảng Chuẩn hóa hệ số nhiễu S/N Z2 STT Z1 0.5590 15 0.1047 0.6439 16 0.5925 0.9599 17 0.0000 0.5395 18 0.1529 0.6535 19 0.1606 0.9031 20 0.1183 0.1764 21 0.2603 0.5290 22 0.1409 0.8771 23 0.0857 0.6923 24 0.0554 0.6827 25 0.0205 0.8952 26 0.1052 0.8622 27 0.2842 0.8068 28 Luan van Tần số (dB) 32.18313 32.80148 33.83683 33.86081 35.25987 35.15293 33.71215 35.08421 35.5208 31.24514 28.9568 32.18313 32.80148 Z2 0.4915 0.5857 0.7435 0.7471 0.9602 0.9440 0.7245 0.9335 1.0000 0.3486 0.0000 0.8258 0.7147 Bảng Trọng số cho chuyển vị Mức Giá trị có nghĩa hệ số nhiễu S/N mức A B C D E F G H 0.6137 0.3447 0.3257 0.3437 0.4109 0.2978 0.3579 0.3371 0.2426 0.2761 0.2769 0.3009 0.3426 0.4588 0.3163 0.3158 0.1368 0.3723 0.3905 0.3485 0.2396 0.2365 0.3189 0.3762 Phạm vi rij 0.4769 0.0963 0.1136 0.0476 0.1713 0.2223 0.0417 0.0604 Trọng số cho chuyển vị (WF): w1 = 0.5202 Bảng Trọng số cho tần số Giá trị có nghĩa hệ số nhiễu S/N mức Mức A B C D E F G H 0.6490 0.7846 0.7246 0.6515 0.5899 0.6865 0.5884 0.6539 0.7230 0.7265 0.6563 0.7557 0.7588 0.6394 0.6504 0.7716 0.7168 0.5777 0.7080 0.6816 0.7402 0.7630 0.8500 0.6447 Phạm vi rij 0.0739 0.2069 0.0683 0.1041 0.1689 0.1236 0.2616 0.1270 Trọng số cho tần số: w2 = 0.4798 ANFIS tƣơng tự nhƣ hộp đen, nơi tạo mối quan hệ đầu vào đầu Trong nghiên cứu này, tám biến thiết kế đóng góp vào chuyển vị tần số mối quan hệ chúng khó khăn để thành lập Nếu mơ hình tốn học đƣợc tạo thành, kết dẫn đến khơng xác Vì vậy, ANFIS cơng cụ xấp xỉ cho trƣờng hợp Tham số ANFIS đƣợc tao tự động, nhƣ Bảng Theo Bảng 7, số lƣợng tham số tuyến tính 2304 số lƣợng tham số phi tuyến 48 Có nhiều tham số mà khơng thể định nghĩa xác mơ hình hồi qui đƣợc sử dụng Tóm lại, ANFIS phƣơng pháp tốt cho CMG đƣợc đề xuất Sau thu đƣợc giá trị trọng số hàm chi phí, Jaya đƣợc sử dụng để tối ƣu hóa CMG Chƣơng trình tối ƣu đƣợc thực sử dụng phầm mềm Matlab Tham số Jay đƣợc sử dụng ban đầu nhƣ kích thƣớc dân số 30, dung sai phân tích 10-6 Kết tối ƣu thu đƣợc lần tạo thứ 44 Biến thiết kế tối ƣu đƣợc tìm thấy xval = 29 Luan van [10.0 20.6 11.2 6.0 0.5 0.8 0.4 0.9] Lời giải tối ƣu tƣơng ứng l1 = 10.0 mm, l2 = 20.6 mm, l3 = 11.2 mm, l4 = 6.0 mm, t1 = 0.5 mm, t2 = 0.8 mm, t3 = 0.4 mm, t4 = 0.9 mm Tóm lại, chuyển vị tối ƣu tần số tối ƣu 3260 µm 61.9 Hz Để chứng minh tốc độ hội tụ giải thuật tối ƣu tốt phƣơng pháp Các thuật toán tối ƣu nhƣ TLBO[51] NGSA-II [52] đƣợc sử dụng để so sánh Kết Bảng cho thấy lời giải tối ƣu tƣơng tự nhƣng thời gian tính phƣơng pháp đề xuất (Jaya-ANFIS) tốt phƣơng pháp khác Do đó, Jaya-ANFIS đƣợc cho điểm nghiên cứu Thực tối ƣu thỏa mãn yêu cầu thực tế Bảng Tham số ANFIS Tham số ANFIS Số nút (Number of nodes) Số tham số tuyến tính (Number of linear parameters) Số tham số phi tuyến (Number of nonlinear parameters) Tổng số tham số (Total number of parameters) Số cặp liệu huấn luyện (Number of training data pairs) Số cặp liệu kiễm tra (Number of tesing data pairs) Số qui luật mờ (Number of fuzzy rules) 555 2304 48 2352 27 15 256 Bảng So sánh với phƣơng pháp tiếp cận khác Phƣơng pháp NGSA-IIANFIS TLBO-ANFIS Jaya-ANFIS Thời gian hội tụ (Giây) 787.3 Số lần phát Chuyển vị (µm) Tần số (Hz) 1000 3260 61.9 660 30.0 500 44 3260 3260 61.9 61.9 30 Luan van CHƢƠNG : THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG Để đánh giá kết tối ƣu CMG đề xuất, phƣơng pháp phân tích phần tử hữu hạn (FEA) kiểm tra thực nghiệm đƣợc tổ chức Để làm đƣợc điều này, tham số thiết kế tối ƣu nhƣ l1 = 10.0 mm, l2 = 20.6 mm, l3 = 11.2 mm, l4 = 6.0 mm, t1 = 0.5 mm, t2 = 0.8 mm, t3 = 0.4 mm, t4 = 0.9 mm, đƣợc chọn để xây dựng mơ hình 3D chế tạo Để có kết phân tích thử nghiệm phù hợp với thực tế, biến dạng dọc theo trục dập ảnh hƣởng lực F1 nên đƣợc hạn chế Dựa thiết kế thực nghiệm, chiều rộng CMG thƣờng đƣợc tối ƣu hóa để giảm khối lƣợng, trọng lƣợng khơng gian vận hành Nói chung, chiều rộng tay gắp đƣợc định phạm vi từ 10 mm 15 mm để tránh độ võng mặt phẳng [13], [21], [53], [54] Để đảm bảo điều kiện làm việc, CMG với chiều rộng 10 mm đƣợc chọn để kiểm tra Do dó, CMG có độ cứng cao tránh đƣợc biến dạng dọc trục dập Thiết kế sau đƣợc tạo thành có kích thƣớc tổng thể 129x104x10 mm FEA đƣợc thực ANSYS Mơ hình 3D CMG đƣợc dựng phần mềm Solodworks xuất sang ANSYS đề mô Để đạt đƣợc độ xác phân tích, chất lƣợng lƣới nên đƣợc quan tâm Trong nghiên cứu này, Skewness đƣợc sử dụng nhƣ khái niệm đo lƣờng chất lƣợng lƣới phổ biến [55] Dựa theo tiêu chuẩn này, nghiên cứu chủ động điều chỉnh chất lƣợng lƣới cho giá trị Skewness nằm khoảng từ 0,25 đến 0,5 tƣơng ứng với chất lƣợng lƣới tốt Điều có nghĩa hội tụ q trình phân tích mức độ tốt Hơn nữa, để cải thiện độ xác, khớp mềm đƣợc tinh chỉnh nhƣ Hình 18 31 Luan van Hình 18 Chia lƣới cho CMG Sau FEA đƣợc phân tích, q trình thực nghiệm đƣợc tiến hành để xác nhận kết Để làm đƣợc điều này, trƣớc tiên CMG mẫu phải đƣợc chế tạo Trong nghiên cứu này, CMG đƣợc chế tạo máy cắt dây (WEDM) Bởi vì, WEDM kỹ thuật có độ xác cao, với đƣờng kính dây cắt Ø20 m, dung sai cắt đạt đƣợc ± m tƣơng ứng với độ nhám bề mặt khoảng 0,20 µmRa Sau nguyên mẫu tay gắp đƣợc chế tạo, thí nghiệm đƣợc thực nhƣ sau: đầu tiên, CMG đƣợc gắng vào bàn chống rung nhƣ Hình 19 Để đo đƣợc giá trị chuyển vị, băng phản chiếu (Ono Sokki Company) đƣợc dán vào bề mặt mỏ kẹp trái Dƣới tác dụng lực từ PEA (Model 150/5/40 VS10, Piezomechanik GmbH) khuếch đại lƣỡng cực tốc độ cao (Model HAS 4011, NF Corporation), mỏ kẹp trái phải di chuyển theo hƣớng đóng mở tay gắp Di chuyển mỏ kẹp đƣợc ghi lại phần tử quang học Sau đó, tính hiệu đƣợc chuyển đến máy đo động laser (Model LV-170, Ono Sokki Company) cáp kỹ thuật Cùng thời điểm này, tín hiệu chuyển vị mỏ kẹp đƣợc chuyển đến phân tích tần số (Model FRA 5097, NF Corporation) cáp kỹ thuật khác Tiếp theo, tín hiệu nạy đƣợc mã hóa thành giá trị chuyển vị (µm) tần số (Hz) Những giá trị đƣợc hiển thị hình Thực nghiệm đƣợc lập lại lần để nhận giá trị trung bình Kết thực nghiệm thu đƣợc trình bày Bảng 32 Luan van Nhƣ thấy Bảng 9, chênh lệch kết tối ƣu FEA thực nghiệm lần lƣợt 4.16% 6.39% Những sai số yếu tố khác nhƣ chất lƣợng lƣới, sai số chế tạo, vật liệu Tuy nhiên,những sai số nhỏ Hình 19 Lắp đặt thực nghiệm Tóm lại, sau tiến hành thiết kế, phân tích, tối ƣu hóa xác nhận thực tế Kết nghiên cứu thu đƣợc bao gồm nhƣ: CMG cho phép thực hành trình làm việc rộng (3260 µm) với đáp ứng tần số 61.9 Hz Hệ số khuếch đại chuyển vị tính đƣợc 12 lần Lực gắp mỏ kẹp trái mỏ kẹp phải tƣơng đƣơng So với nghiên trƣớc đó, CMG đề xuất nghiên cứu có hành trình làm việc tốt Những thành đạt đƣợc đáp ứng cách đầy đủ yêu cầu cho hệ thống lắp ráp mô tơ rung điện thoại di động Kết nghiên cứu cung cấp phƣơng pháp hiệu để ứng dụng tối ƣu hóa CMG thực Kết viết cung cấp phƣơng pháp hiệu thiết kế tối ƣu cho ứng dụng thực cho CMG Nó giúp chuyển kết học tập dựa điện toán mềm sang ngành công nghiệp điện thoại di động 33 Luan van Bảng So sánh kết tối ƣu, FEA, kết thực nghiệm Đặc tính Kết tối ƣu FEA Thực nghiệm Sai số Sai số kết tới kết tới ƣu FEA ƣu thực nghiệm Chuyển vị (µm) 3260 3097 3064 5.26% 6.39 Tần số (Hz) 61.9 59.42 58.18 4.16% 6.38 34 Luan van CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ Nghiên cứu trình bày thiết kế tối ƣu cùa CMG cho hệ thống lắp ráp mô tơ rung điện thoại di động Cụ thể, CMG sử dụng để gắp định vị trục mô tơ lõi từ mơ tơ rung CMG đƣợc kế có độ khuếch đại chuyển vị 11 lần so với chuyển vị đầu vào Ngoài ra, để đảm bảo CMG đáp ứng đƣợc mục tiêu thiết kế, giải thuật kết hợp ANFIS JAYA đƣợc đề xuất sử dụng tối tƣu hóa đa mục tiêu Hai thuộc tính quan trọng CMG đƣợc coi hàm mục tiêu, bao gồm chuyển vị tần số Chiều dài chiều rộng khớp mềm đƣợc xem nhƣ biến thiết kế Hơn nữa, để cân mục tiêu thiết kế, phƣơng pháp xác định trọng số đƣợc đề xuất Quá trình tối ƣu đƣợc thực theo trình tự sau: đầu tiên, liệu đƣợc tập hợp việc sử dụng phƣơng pháp Taguchi Sau đó, hệ số nhiễu đƣợc tính tốn WF thuộc tính đƣợc xác định xác Tiếp theo đó, ANFIS đƣợc phá triển để kết nối tham số điều khiển thuộc tính Cuối cùng, JAYA đƣợc sữ dụng để tối ƣu hóa đa mục tiêu Kết cho thấy tham số tối ƣu đƣợc tìm thấy l1 = 10.0 mm, l2 = 20.6 mm, l3 = 11.2 mm, l4 = 6.0 mm, t1 = 0.5 mm, t2 = 0.8 mm, t3 = 0.4 mm and t4 = 0.9 mm Ngoài ra, chuyển vị tối ƣu tần số tối ƣu 3260 µm 61.9 Hz Trọng số chuyển vị tần số 0.5202 0.4789 Kết cho thấy tốc độ hội tụ phƣơng pháp đề xuất tốt phƣơng pháp khác Hơn nữa, so với kết thực nghiệm, sai số nằm khoảng 4.16% 6.39% Nghĩa phƣơng pháp đề xuất thiết thực hiệu Mặc dù, kết nghiên cứu đƣợc kiểm chứng xác nhận qua thực nghiệm Tuy nhiên, việc thực nghiệm kiểm chứng dừng lại việc đo thơng số phịng thí nghiệm mà chƣa có điều kiện ứng dụng kiểm chứng mơi trƣờng sản xuất thực tế Vì vậy, để phát triển định hƣớng ứng dụng mơi trƣờng sản xuất thực tế cách an toàn hiệu Nhóm nghiên cứu có vài kiến nghị nhƣ sau: 35 Luan van  Nên tổ chức thực nghiệm kiểm chứng điều kiện sản xuất thực tế tƣơng đƣơng  Nghiên cứu kiểm chứng độ bền mõi thiết kế STT Nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu thực Tự đánh giá Giới thiệu Tổng quan tay kẹp sử dụng cấu mềm hệ thống định vị Đạt yêu cầu Thiết kế Đạt yêu cầu Mô tả vấn đề tối ƣu hóa Giải thuật tối ƣu hóa lai tạo Kết thảo luận Bộ khuếch đại chuyển vị Mơ hình tay kẹp sóng vng - Hệ thống lắp ráp mô tơ rung điện thoại - Xác định biến thiết kế - Xác định hàm mục tiêu - Nghiên cứu ứng dụng giải thuật ANFIS - Nghiên cứu ứng dụng giải thuật Jaya - Phát triển phƣơng pháp xác định trọng số Thực phân tích tối ƣu thông qua sữ dụng phần mềm thƣơng mạ ( Ansys, Minitab,…) Thực nghiệm kiểm chứng Chế tạo mẫu, tiến hành thực nghiệm để kiểm chứng với kết phân tích tối ƣu Đạt yêu cầu Kết luận Tổng kết kết nghiên cứu Đạt yêu cầu - 36 Luan van Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Lộc, “Cơ sở thiết kế máy.” NXB, ĐHQG, Tp.Hồ Chi Minh, 2013 [2] N Lobontiu, Compliant mechanisms : design of flexure hinges 2003 [3] D Stokols, I Altman, and J Wiley, HANDBOOK OF Edited by 1987 [4] W Ai and Q Xu, “New structural design of a compliant gripper based on the Scott-Russell mechanism,” Int J Adv Robot Syst., vol 11, no December, pp 1623–1628, 2014 [5] “https://www.precisionmicrodrives.com/vibration-motors/,” 2019 [6] sensorwiki, “Eccentric Rotating Mass (ERM) Motor,” pp 1–8, 2016 [7] A Dameitry and H Tsukagoshi, “Lightweight pneumatic semi-universal hand with two fingers aimed for a wide range of grasping,” Adv Robot., no i, pp 1– 14, 2017 [8] K Han, S H Lee, W Moon, J S Park, and C W Moon, “Design and fabrication of the micro-gripper for manipulating the cell,” Integr Ferroelectr., vol 89, no 1, pp 77–86, 2007 [9] L L Howell, “Compliant Mechanisms.” John Wiley & Sons, Ltd, 2011 [10] M Power, C A Seneci, A J Thompson, and G Z Yang, “Modelling & characterization of a compliant tethered microgripper for microsurgical applications,” Int Conf Manip Autom Robot Small Scales, MARSS 2017 Proc., 2017 [11] E Gaafar and M Zarog, “A low-stress and low temperature gradient microgripper for biomedical applications,” Microsyst Technol., vol 23, no 12, pp 5415–5422, 2017 [12] M H Niaki and A Nikoobin, “Design and Fabrication a Long-Gripping-Range Microgripper with Active and Passive Actuators,” Iran J Sci Technol Trans Mech Eng., 2017 [13] C Liang et al., “Design and control of a novel asymmetrical piezoelectric actuated microgripper for micromanipulation,” Sensors Actuators, A Phys., vol 269, pp 227–237, 2018 [14] A Somà, S Iamoni, R Voicu, and R Müller, “Design and experimental testing of an electro ‑ thermal microgripper for cell manipulation,” Microsyst Technol., 2017 [15] R C Voicu, M Al Zandi, R Müller, and C Wang, “Nonlinear numerical analysis and experimental testing for an electrothermal SU-8 microgripper with 37 Luan van reduced out-of-plane displacement,” J Phys Conf Ser., vol 922, no 1, pp 1–6, 2017 [16] F Wang, C Liang, Y Tian, X Zhao, and D Zhang, “Design and Control of a Compliant Microgripper With a Large Amplification Ratio for High-Speed Micro Manipulation,” vol 4435, no c, 2016 [17] C Liang, F Wang, Y Tian, X Zhao, and H Zhang, “A novel monolithic piezoelectric actuated flexure-mechanism based wire clamp for microelectronic device packaging,” vol 045106, pp 1–11, 2015 [18] C Liang, F Wang, Y Tian, X Zhao, and D Zhang, “Grasping force hysteresis compensation of a piezoelectric-actuated wire clamp with a modified inverse Prandtl-Ishlinskii model,” vol 115101, pp 1–10, 2017 [19] R K Jain, S Majumder, B Ghosh, and S Saha, “Analysis of multiple robotic assemblies by cooperation of multimobile micromanipulation systems (M4S),” Int J Adv Manuf Technol., vol 91, no 9–12, pp 3033–3050, 2017 [20] T Deaconescu and A Deaconescu, “Pneumatic muscle-Actuated adjustable compliant gripper system for assembly operations,” Stroj Vestnik/Journal Mech Eng., vol 63, no 4, pp 225–234, 2017 [21] M Helal, A A Alshennawy, and A Alogla, “Optimal Design of a Positioning Flexible Hinge Compliant Micro-Gripper Mechanism with Parallel Movement Arms,” vol 10, no 2, pp 105–128, 2017 [22] F Wang, C Liang, Y Tian, X Zhao, and D Zhang, “Design of a PiezoelectricActuated Microgripper With a Three-Stage Flexure-Based Amplification,” vol 20, no 5, pp 2205–2213, 2015 [23] T P C, N Linh, H Tan, T Nguyen, and H G Le, “Analysis and optimization of a micro ‑ displacement sensor for compliant microgripper,” Microsyst Technol., 2017 [24] N L Ho, T Dao, S Huang, and H G Le, “Design and Optimization for a Compliant Gripper with Force Regulation Mechanism,” vol 10, no 12, pp 1913–1919, 2016 [25] S.-C Huang and C.-M Lee, “Optimal Design of Microgripper,” Innov Comput Inf Control 2006 ICICIC ’06 First Int Conf., vol 3, pp 153–156, 2006 [26] R Datta, S Pradhan, and B Bhattacharya, “Analysis and Design Optimization of a Robotic Gripper Using Multiobjective Genetic Algorithm,” vol 46, no 1, pp 16–26, 2016 [27] D Ruiz and O Sigmund, “Optimal design of robust piezoelectric microgrippers undergoing large displacements,” Struct Multidiscip Optim., vol 57, no 1, pp 71–82, 2018 [28] T Dao, “Robust parameter design for a compliant microgripper based on hybrid 38 Luan van Taguchi-differential evolution algorithm,” Microsyst Technol., 2017 [29] Z Wu and Y Li, “Optimal design and comparative analysis of a novel microgripper based on matrix method,” 2014 IEEE/ASME Conf Intell Mechatronics, pp 955–960, 2014 [30] S Xiao, Y Li, and X Zhao, “Optimal design of a novel micro-gripper with completely parallel movement of gripping arms,” IEEE Conf Robot Autom Mechatronics, RAM - Proc., pp 35–40, 2011 [31] M T and et Al, “The Use of Genetic Algorithms in Response Surface Methodology,” Qual Technol Quant Manag., vol 6, pp 295–307, 2009 [32] B Riadh, A Henia, and B Hedi, “Application of Response Surface Analysis and Genetic Algorithm for the Optimization of Single Point Incremental Forming Process,” vol 557, pp 1265–1272, 2013 [33] Suraj, R K Sinha, and S Ghosh, “Jaya Based ANFIS for Monitoring of Two Class Motor Imagery Task,” IEEE Access, vol 4, no c, pp 9273–9282, 2016 [34] C Array and P Synthesis, “A Hybrid Optimization Algorithm and Its Application for,” vol 58, no 10, pp 3401–3406, 2010 [35] Z Zukhri and I V Paputungan, “A hybrid optimization algorithm based on genetic algorithm and ant colony optimization,” vol 4, no 5, pp 63–75, 2013 [36] R V Rao and G G Waghmare, “A new optimization algorithm for solving complex constrained design optimization problems,” no Goldberg 1989, 2016 [37] R V Rao and A Saroj, “A self-adaptive multi-population based Jaya algorithm for engineering optimization,” Swarm Evol Comput [38] R V Rao and D P Rai, “Optimization of submerged arc welding process parameters using quasi-oppositional based Jaya algorithm †,” vol 31, no 5, pp 2513–2522, 2017 [39] X Sun et al., “A novel flexure-based microgripper with double amplification mechanisms for micro / nano manipulation,” vol 085002, pp 1–10, 2013 [40] G Hao and M Riza, “applied sciences Feasibility Study of a Gripper with Thermally Controlled Stiffness of Compliant Jaws,” 2016 [41] Q Shi et al., “Development of a Highly Compact Microgripper Capable of Online Calibration for Multi - Sized Microobject Manipulation,” no c, 2018 [42] S Zhang and G Chen, “Design of Compliant Bistable Mechanism for Rear Trunk Lid of Cars,” pp 291–292, 2011 [43] T Dao and S Huang, “Design Optimization and Fatigue Life Predictive Model for a Flexible Mechanism,” 2015 [44] S.-C Huang and T.-P Dao, “Design and computational optimization of a 39 Luan van flexure-based XY positioning platform using FEA-based response surface methodology,” Int J Precis Eng Manuf., vol 17, no 8, pp 1035–1048, 2016 [45] J R Jang, “ANFIS : Adap tive-Ne twork-Based Fuzzy Inference System,” vol 23, no 3, 1993 [46] A M Zaki and A M Soliman, “High Performance Robotic Gripper Based on Choice of Feedback Variables,” pp 54–59, 2010 [47] T Dao, “Multiresponse Optimization of a Compliant Guiding Mechanism Using Hybrid Taguchi-Grey Based Fuzzy Logic Approach,” vol 2016, 2016 [48] T Dao and S Huang, “Design and multi-objective optimization for a broad selfamplified 2-DOF monolithic mechanism,” Sadhana, 2017 [49] S D Nguyen, Q H Nguyen, and T Il Seo, “ANFIS deriving from jointed input-output data space and applying in smart-damper identification,” Appl Soft Comput J., vol 53, no 1, pp 45–60, 2017 [50] S D Nguyen and T.-I Seo, “Establishing ANFIS and the use for predicting sliding control of active railway suspension systems subjected to uncertainties and disturbances,” Int J Mach Learn Cybern., 2016 [51] D Yu, J Hong, J Zhang, and Q Niu, “Multi-Objective IndividualizedInstruction Teaching-Learning-Based Optimization Algorithm,” Appl Soft Comput J., no 28, pp 1–73 [52] Y Zhu, J Liang, J Chen, and Z Ming, “PT US CR,” Knowledge-Based Syst [53] N L Ho, T Dao, S Huang, and H G Le, “Design and Optimization for a Compliant Gripper with Force Regulation Mechanism,” vol 10, no 12, pp 1969–1975, 2016 [54] Y Jia, X Zhang, and Q Xu, “Design and Optimization of a Dual-Axis PZT Actuation Gripper,” no 1, pp 321–325, 2014 [55] ANSYS, “ANSYS Workbench,” vol Release 16 40 Luan van S K L 0 Luan van ... MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM THIẾT KẾ TỐI ƯU CHO TAY KẸP SỬ DỤNG CƠ CẤU MỀM ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ MÔ TƠ RUNG ĐIỆN THOẠI DÙNG ANFIS VÀ JAYA Mã số: T2018-16TÐ... cứu nghiên cứu khả ứng dụng tay gắp mềm lĩnh vực lắp ráp mô tơ điện thoại di động Mục tiêu Đầu tiên, tay gắp dựa cấu mềm cho hệ thống định vị mô tơ rung điện thoại đƣợc thiết kế Tiếp theo, nhóm... trọng dùng để gắp định vị trục vào tâm lỗ lõi từ mô tơ rung, thiết bị đƣợc ứng dụng cho chức tạo rung điện thoại di động Nghiên cứu đề xuất thiết kế tối ƣu cho tay gắp dựa cấu mềm Chuyển vị tần