Tinh toan chuyen dong va thiet ke robot mmr hldtl8ya3i 20130206084359 4

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I TÍNH TỐN CHUYỂN ĐỘNG VÀ MƠ PHỎNG ROBOT MMR CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC ROBOT 1.1.Cấu trúc động học robot 1.1.1 Khái quát robot 1.1.2 Cấu trúc động học robot 1.2 Bậc tự robot 1.3 Phương pháp khảo sát toán động học 1.3.1 Tọa độ ma trận biến đổi tọa độ a) Vector điểm tọa độ b) Quay hệ tọa độ dùng ma trận 3x3 c) Biến đổi tọa độ dùng ma trận d) Các phép biến đổi 1.3.2 Ma trận Denavit-Hartenberg 1.4 Chuỗi động học robot CHƯƠNG 27 BÀITOÁNĐỘNGHỌCROBOT 6 11 13 13 13 14 15 17 18 22 MMR 2.1 Hệ phương trình động học MMR 2.2 Bài tốn vị trí 2.2.1 Bài tốn thuận 2.2.2 Bài tốn ngược 2.3 Bài toán vận tốc 2.3.1 Bài toán thuận 2.2.2 Bài toán ngược 2.3Bài toán gia tốc 2.3.1 Bài toán thuận 2.3.2 Bài toán ngược 2.4 Chuyển động chương trình robot MMR 2.4.1 Robot thao tác trình đóng gói sản phẩm 2.4.2 Robot thực công việc bề mặt chi tiết 27 32 32 33 34 34 35 37 37 38 38 38 42 CHƯƠNG 3XÂY DỰNG PHẦN MỀM TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG 455 3.1 Phần mềm ứng dụng tính tốn 3.1.1 Giới thiệu Maple a) Một số lệnh b) Các kiểu liệu c) Lập trình Maple 3.1.2 Giải toán thuận toán ngược 3.1.3 Các ví dụ a) Bài tốn thuận b)Bài tốn ngược 3.1.3 Giới thiệu thư viện OpenGL 3.1.4 Mô phng chuyn ng ca robot MMR Đỗ Viết Hng - Cơ điện tử 455 455 47 49 50 53 61 61 62 64 65 - 1- Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí PHẦN 72 II THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẪU ROBOT MMR CHƯƠNG ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Giới thiệu phần mềm Solid Works 1.2.1 Bản vẽ chi tiết (Part) 1.2.2 Bản vẽ lắp(Assembly) CHƯƠNG 80 THIẾT KẾ 74 74 75 78 CƠ KHÍ ROBOT MMR 2.1.Đặt vấn đề 2.2 Thiết kế xe 2.2.1 Khung xe 2.2.2 Vỏ bọc xe 80 81 81 83 KTLUN 90 TI 91 Đỗ Viết Hng - Cơ điện tử LIU THAM KHO - 2- Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí LỜI MỞ ĐẦU N gày với phát triển không ngừng lĩnh vực khí, điện tử, tin học tích hợp lĩnh vực điện tử phát triển coi ngành mũi nhọn trình đại hóa cơng nghiệp hóa đất nước Sản phẩm điện tử nhiều robot thể tất lĩnh vực khí, điện tử, tin học Khả làm việc robot có nhiều ưu điểm: Chất lượng độ xác cao, hiệu kinh tế cao, làm việc môi trường độc hại mà người làm được, cơng việc mà địi hỏi phải cận thận không nhầm lẫn, thao tác nhẹ nhàng, tinh tế xác nên cần có thợ tay nghề cao phải làm việc căng thẳng suốt ngày robot có khả thay hồn tồn … Là sinh viên Đại Học Bách Khoa Hà Nội đào tạo chuyên ngành Cơ Điện Tử bước đầu nắm bắt kiến thức sở nghiên cứu khảo sát, tính tốn robot: Về cấu trúc động học robot, sở lý thuyết tính tốn, thiết kế, lập trình mơ hoạt động robot, điều khiển động học, động lực học… Trong trình làm đồ án thầy Phan Bùi Khôi giao nhiệm vụ: tính tốn động học, mơ chuyển động robot MMR ( Mini Mobile Robot ) thiết kế, chế tạo mẫu robot MMR Với đồ án em bước đầu tiếp cận tìm hiểu, làm quen với việc nghiên cứu khoa học áp dụng kiến thức trang bị vào thực tế Ngoài cịn góp phần nâng cao kiến thức, tiếp cận vi nhng thc t Đỗ Viết Hng - Cơ điện tử - 3- Ket-noi.com kho ti liu miễn phí Để thực đề tài em nhóm sinh viên lớp Cơ Điện Tử K47 tiến hành nghiên cứu chức hoạt động khả ứng dụng thực tế robot MMR, đưa cấu trúc hợp lý để có khả chế tạo Đồ án chia thành phần :  Phần I: Tính tốn động học mơ chuyển động robot MMR -Chương 1: Cơ sở lý thuyết khảo sát toán động học robot -Chương 2: Áp dụng tính động học cho robot MMR -Chương 3: Phần mềm tính tốn mơ  Phần I : Thiết kế chế tạo mẫu robot MMR -Chương 1: Lựa chọn cấu trúc robot MMR -Chương : Thiết kế khí robot MMR Em xin chân thành cảm ơn T.S Phan Bùi Khơi tồn thể thầy mơn học ứng dụng tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án Mặc dù cố gắng kiến thức thời gian có hạn nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận bảo thầy, cô môn bạn sinh viên, người quan tâm đến robot Đại Học Bách Khoa H Ni Ngi thc hin Vit Hng Đỗ Viết Hng - Cơ điện tử - 4- Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí PHẦN I TÍNH TỐN ĐỘNG HC V Mễ PHNG CHUYN NG ROBOT MMR Đỗ Viết Hng - Cơ điện tử - 5- Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC ROBOT 1.1.Cấu trúc động học robot 1.1.1 Khái quát robot Cùng với phát triển không ngừng nghành khoa học kỹ thuật đặc biệt lĩnh vực khí, điện tử điều khiển tin học làm cho robot ngày có chức gần giống người nhiều hơn, robot có phận cấu chấp hành, hệ dẫn động hệ thống điều khiển Cơ cấu chấp hành cánh tay chân người, hệ dẫn động bắp trái tim người tương ứng với động đặt robot vận hành, hệ thống điều khiển não điểu khiển hoạt động robot Mắt, mũi, tai (Các senser cảm ứng) Não ( hệ thống điều khiển) Trái tim( Động cơ) Tay (Bàn kẹp, mang dụng cụ gia công) Bắp thịt, huyết quản (Các truyền chuyển động) Da (Vỏ bọc robot) Khớp (Các khớp động robot) Xương ( Khung robot) Hình 1.1 Người robot Đỗ Viết Hng - Cơ điện tử - 6- Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Cuộc sống ngày văn minh đại, mức sống người dân ngày nâng cao, đòi hỏi phải nâng cao suất chất lượng sản phẩm Vì phải ứng dụng rộng rãi phương tiện tự động hoá vào sản xuất nên tăng nhanh nhu cầu ứng dụng robot để tạo hệ thống sản xuất tự động linh hoạt Robot có đặc điểm trội là:  Có thể thực công việc cách bền bỉ, mệt mỏi nên chất lượng sản phẩm giữ ổn định Giá thành sản phẩm hạ giảm chi phí cho người lao động Ở nước ta năm gần nhiều doanh nghiệp, khoản chi phí lương bổng chiếm tỷ lệ cao giá thành sản phẩm, cần phải ứng dụng công nghệ robot vào dây chuyền sản xuất  Nhất nhiều nơi cần ứng dụng công nghệ robot để cải thiện điều kiện lao động thực tế sản xuất người lao động phải làm việc suốt buổi môi trường bụi bặm, ẩm ướt, ồn ào… mức cho phép nhiều lần Thậm chí phải làm việc môi trường độc hại, nguy hiểm đến sức khoẻ người  Mặt khác, áp dụng công nghệ robot vào sản xuất ta cần lưu ý phân tích kỹ tồn hệ thống sản xuất cho phù hợp với nguyên công phù hợp với tình hình sản xuất nhà máy Cần xét đến đầy đủ chi phí phụ hiệu mang lại cho toàn hệ thống Khi xác định đưa robot vào hệ thống sản xuất cần phải xét xem khả liệu robot có thay hay khơng có hiệu khơng Vì thực tế sản xuất cho thấy xu hướng thay hồn tồn robot nhiều khơng hiệu việc giữ lại số công đoạn mà cần phải có khéo léo người  Kỹ thuật robot có ưu điểm quan trọng tạo nên khả linh hoạt hóa sản xuất Mà kĩ thuật robot máy vi tính đóng vai trị quan trọng việc tạo cỏc dõy chuyn t ng linh Đỗ Viết Hng - Cơ điện tử -7- Ket-noi.com kho ti liu phí hoạt.Vì năm gần khơng nhà khoa học mà nhà sản xuất tập trung ý vào việc hình thành áp dụng hệ sản xuất linh hoạt So với lúc đời, ngày công nghệ robot có bước phát triển vượt bậc Đặc biệt vào năm 60 kỉ trước, với góp mặt máy tính Ở giai đoạn đầu người ta quan tâm đến việc tạo cấu tay máy nhiều bậc tự do, trang bị cảm biến để thực công việc phức tạp Ngày có cải tiến quan trọng kết cấu phận chấp hành, tăng độ tin cậy phận điều khiển, tăng mức thuận tiện dễ dàng lập trình Tăng cường khả nhận biết xử lý tín hiệu từ môi trường làm việc để mở rộng phạm vi ứng dụng cho robot Trong tương lai số lượng lao động thay ngày nhiều mặt giá thành robot ngày giảm mặt hàng vi điện tử liên tục giảm giá đồng thời chất lượng liên tục tăng Mặt khác chi phí lương khoản phụ cấp cho người lao động ngày tăng Robot ngày vạn để làm nhiều việc dây chuyền Công đoạn lắp ráp thường chiếm tỷ lệ cao so với tổng thời gian sản xuất tồn dây chuyền Cơng việc lại đòi hỏi phải cẩn thận, nhẹ nhàng tinh tế xác Nên cơng nhân cần phải thợ có tay nghề cao làm việc đơn điệu, căng thẳng Robot có mặt nhiều công đoạn lắp ráp phức tạp thừa hưởng kĩ thuật cảm biến, kĩ thuật tin học với ngơn ngữ lập trình bậc cao Robot tự hành phát triển mạnh tương lai, chân để thích hợp với địa hình ví dụ tự leo bậc thang… Việc tạo cấu chấp hành khí vừa bền vững, nhẹ nhàng xác linh hoạt chân tay người đối tượng nghiên cứu chủ yếu Kỹ thuật robot bước áp dụng kết nghiên cứu trí khơn nhân tạo đưa vào ứng dụng công nghiệp Cải tiến bổ xung Đỗ Viết Hng - Cơ điện tử - 8- Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí modul cảm biến modul phần mềm phù hợp cải tiến thơng minh hố nhiều loại robot Điều quan trọng cấu chấp hành robot phải hoạt động xác 1.1.2 Cấu trúc động học robot Ta khái quát định nghĩa robot theo cách nhìn học chuỗi động, khâu ghép với khớp nối, hoạt động linh hoạt nhờ hệ dẫn động điều khiển hệ thống điều khiển Dưới số hình robot liên tục ứng dụng nhiều lĩnh vực:  Trong gia cơng khí: thường sử dụng máy hàn tự động, máy khoan, dây truyền lắp ráp, v…v…  Trong dây truyền sản xuất: Tham gia vào số dây truyền sản xuất gia cơng, phun sơn, đóng gói bao bì, v…v…  Trong vận tải thường dùng để bốc xp hng húa Hỡnh 1.2 Robot Hipo Đỗ Viết Hng - Cơ điện tử Hỡnh 1.3 Robot Puma - 9- Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Hình 1.4 robot Kuka Hình 1.5 Laser Robotic Trong đồ án em xin chọn mơ hình robot MMR khảo sát chuỗi động hở, robot gồm khâu khớp quay thao tác khơng gian cố định (xe khơng di chuyển )(hình 1.6) Khâu cuối robot mang dụng cụ cắt, mỏ hàn,bàn kẹp, v…v… Hình 1.6 1.2 Bậc tự robot Cơ cấu tay robot phải cấu tạo cho khâu cuối phải có vị trí theo hướng định dễ dàng di chuyển dễ dng Đỗ Viết Hng - Cơ điện tử - 10 -