Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Robot công nghiệp: Chương 3 - Động học Robot được biên soạn với các nội dung chính sau: Hệ toạ độ thuần nhất; Các phép biến đổi đồng nhất; Phương trình động học; Cấu trúc chương trình điều khiển robot;... Mời quý thầy cô và các em sinh viên cùng tham khảo bài giảng!
CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT 3.1 Hệ toạ độ Để biểu diễn điểm không gian chiều, người ta dùng vector điểm ( Point Vector) Tuỳ thuộc hệ qui chiếu chọn mà điểm khơng gian biểu diễn vector điểm khác CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Nếu gọi vector định vị hệ toạ độ vector điểm Với a,b,c toạ độ vị trí điểm v Nếu đồng thời quan tâm đến vị trí định hướng ta phải biểu diễn không gian chiều CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Chuyển động vật rắn Xét vật rắn với hệ tọa độ B(oxyz) di chuyển so với hệ tọa độ gốc G(OXYZ) Vật rắn quay hệ tọa độ gốc, điểm o khung B dịch chuyển tương đối so với điểm gốc O G hình: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Gọi tọa độ P hệ tọa độ vật B vị trí tương đối điểm gốc di động o so với điểm gốc cố định O Tọa độ P hệ tọa độ gốc tính theo cơng thức sau: Với: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT 3.2 Các phép biến đổi đồng Xét vật rắn B(oxyz) chuyển động hệ tọa độ cố định G(OXYZ) Sử dụng ma trận biến đổi đồng nhất, ta biểu diễn chuyển động vật thể sau: ma trận biến đổi đồng CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Các Vectơ định vị đồng CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT 3.2.1 Phép tịnh tiến: Giả sử cần tịnh tiến điểm hay vật thể theo vectơ biến đổi Ma trận chuyển đổi định nghĩa 1 0 H Trans ( a , b , c ) 0 0 0 0 a b c 1 Điểm đầu U = [x,y,z,w]t điểm tới Do đó, chất phép biến đổi tịnh tiến phép cộng vectơ vectơ biểu diễn điểm cần chuyển đổi vectơ dẫn CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT 3.2.2 Phép quay:Giả sử ta cần quay điểm vật thể xung quanh trục toạ độ với góc quay α, ta có ma trận chuyển đổi sau : 1 0 Rot ( X , ) 0 0 cos sin cos sin Rot ( Z , ) cos Rot (Y , ) sin 0 sin cos sin cos 0 0 0 0 1 0 0 0 1 sin cos 0 0 1 Xoay hệ tọa độ vật thể B hệ tọa độ cố định G quanh điểm gốc tọa độ cố định O CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Vị trí điểm P biểu diễn hệ tọa độ khác nhau: Biểu diễn theo dạng vector: Conditional Branch Syntax: IF execution condition THEN Instruction ELSE Instruction ENDIF Example: IF $IN[22]==TRUE THEN PTP P1 ELSE PTP P2 $OUT[18]=TRUE PTP P3 ENDIF no Condition TRUE? yes Instruction Instruction KUKA Roboter GmbH, Blücherstr 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 21/7 97-16 16, http://www.kuka-roboter.de Counting loop Syntax: FOR Counter = Start TO End STEP Instructions ENDFOR Increment Example: E6POS POSITION[4,4] INT X, Y FOR X=1 TO STEP FOR Y=4 TO STEP -1 POSITION[X,Y]=P1 POSITION[X,Y].X=P1.X+50 POSITION[X,Y].Y=P1.Y+50 ENDFOR ENDFOR Instruction end value reached? yes no KUKA Roboter GmbH, Blücherstr 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 21/7 97-16 16, http://www.kuka-roboter.de Lokal subprograms MAINPR.SRC DEF MAINPR ( ) LOKAL1 ( ) LOKAL2 ( ) END DEF LOKAL1 ( ) LOKAL2 ( ) END DEF LOKAL2 ( ) END KUKA Roboter GmbH, Blücherstr 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 21/7 97-16 16, http://www.kuka-roboter.de Global subprograms MAINPR.SRC DEF MAINPR ( ) EXT GLOBAL1 ( ) EXT GLOBAL2 ( ) GLOBAL1 ( ) GLOBAL2 ( ) END GLOBAL1.SRC DEF GLOBAL1 ( ) GLOBAL2 ( ) END GLOBAL1.SRC DEF GLOBAL2 ( ) END KUKA Roboter GmbH, Blücherstr 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 21/7 97-16 16, http://www.kuka-roboter.de Programming a PTP motion Khai báo dạng chuyển động điểm câu lệnh điều khiển PTP KUKA Roboter GmbH, Blücherstr 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 21/7 97-16 16, http://www.kuka-roboter.de Programming a LIN motion Điều khiển chuyển động theo đường thẳng điểm KUKA Roboter GmbH, Blücherstr 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 21/7 97-16 16, http://www.kuka-roboter.de Programming a CIRC motion Điều khiển chuyển động theo cung tròn qua điểm KUKA Roboter GmbH, Blücherstr 144, D-86165 Augsburg, Tel.: +49 (0) 21/7 97-40 00, Fax: +49 (0) 21/7 97-16 16, http://www.kuka-roboter.de ROBOT HARMO Robot harmo tay máy bậc tự dùng chủ yếu dây truyền ép nhựa, để gắp sản phẩm từ khuôn đúc đặt vị trí khác băng chuyền, vị trí gia cơng tiếp theo… Phục vụ dây chuyền tự ép sản phẩm nhựa tự động hoàn toàn ROBOT HARMO Thông số kỹ thuật robot Harmo Khối lượng: 200Kg Số bậc tự do: Bậc tự tịnh tiến theo trục Y0: hành Bậc tự tịnh tiến theo trục X0: hành Bậc tự tịnh tiến theo trục Z0: hành Bậc tự quay xung quanh trục 0Y0, Điều khiển PLC Nguồn động lực: Điện khí nén trình 1400mm trình 400mm trình 600mm góc giới hạn ROBOT HARMO Kết cấu trục Y0 Nhiệm vụ: Đưa toàn tay máy chuyển động tịnh tiến đảo chiều theo phương Y0 Bậc tự thực cấu bánh – răng, dẫn động động điện pha Hành trình dịch chuyển bậc tự giới hạn cảm biến hành trình đặt đầu Tốc độ dịch chuyển thay đổi nhờ biến tần Vị trí dịch chuyển robot xác định nhờ encoder quay kiểu gia số ROBOT HARMO ROBOT HARMO Kết cấu trục X0 Nhiệm vụ: Đưa cánh tay robot chuyển động tịnh tiến theo trục X0 nhờ chuyển động piston xylanh Trục piston xylanh trùng với trục X0, xylanh gắn cố định, piston dịch chuyển Hành trình giới hạn cữ hành trình 1- Xylanh khí nén - Dẫn hướng bi trụ 3- Động M3 điều chỉnh vị trí làm việc theo trục X0 4- Vít me đai ốc bi 5- Khung đỡ trục X0 6- Động M2 đặt cữ hành trình 7- Vít me điều chỉnh cữ hành trình 8- Cữ hành trình ROBOT HARMO Bậc tự tịnh tiến Z0 Đưa tay máy Robot chuyển động tịnh tiến lên xuống theo trục phương thẳng đứng Hành trình chuyển động bậc tự giới hạn cữ hình trình tương tự trục Z0 1-Nguồn động lực 2-Cơ cấu đai 3-Động điều khiển cữ 4-Cảm biến 5- Đường dẫn hướng 6-Vít me đai ốc bi 7-Cảm biến ROBOT HARMO Bậc tự quay theo trục OY0 Nhiệm vụ: Quay bàn tay kẹp quanh trục OY0 góc 90 đưa chi tiết đến vị trí theo yêu cầu , Bậc tự gọi cổ tay robot ROBOT HARMO Bộ điều khiển: Là khối xử lý trung tâm (CPU) robot, nơi tiếp nhận thông tin vào từ cảm biến, thiết bị đo Xử lý thơng tín cấp tín hiệu điều khiển cho thiếnt bị khác van, động điện để điều khiển robot Sơ đồ khối hệ thống điều khiển Robot ... III: ĐỘNG HỌC ROBOT Phương trình động học Các ma trận đặc trưng A Ma trận vector cuối CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Xác định phương trình động học Robot có cấu hình RRT CHƯƠNG... CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Cho robot RRR hình vẽ Hãy tìm vị trí đầu tay máy hệ toàn cục CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Giải: Bảng DH: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Giải:... song CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Xét robot gồm khâu phẳng hình vẽ: Xác định thông số D-H Viết PT động học CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC ROBOT Giải: Bảng tham số DH Các ma trận biến đổi: CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC