Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ TÍNH TỐN MƠ PHỎNG BƯỚC ĐI ROBOT HAI CHÂN GVHD: PGS TS NGUYỄN TRƯỜNG THỊNH SVTH: PHẠM SƠN TÙNG MSSV: 11146140 SKL 0 7 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TỐN MƠ PHỎNG BƢỚC ĐI ROBOT HAI CHÂN Giảng viên hƣớng dẫn: PGS TS NGUYỄN TRƢỜNG THỊNH Sinh viên thực hiện: PHẠM SƠN TÙNG MSSV: Lớp: Khoá: 11146140 111461A 2011 - 2105 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 ii an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn Cơ Điện Tử NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: NGUYỄN TRƢỜNG THỊNH Sinh viên thực hiện: PHẠM SƠN TÙNG MSSV: 11146140 Tên đề tài: THIẾT KẾ TÍNH TỐN MƠ PHỎNG BƢỚC ĐI ROBOT HAI CHÂN Các số liệu, tài liệu ban đầu: Robot hai chân 10 bậc tự Chiều cao 20 – 50cm Nội dung đồ án: Thiết kế chế tạo robot hai chân sinh ngƣời Phân tích khảo sát động học, động lực học nhằm thiết kế quỹ đạo chuyển, nhằm tạo bƣớc theo mong muốn cho robot hai chân Thực mô môi trƣờng đồ họa nhƣ điều khiển mơ hình robot Các sản phẩm dự kiến Mơ hình robot Chƣơng trình mơ phỏng, điều khiển Báo cáo 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) i an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn Cơ Điện Tử PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hƣớng dẫn) Họ tên sinh viên: Phạm Sơn Tùng MSSV: 11146140 Tên đề tài: Thiết Kế Tính Tốn Mơ Phỏng Bƣớc Đi Robot Hai Chân Ngành đào tạo: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ - Điện Tử Họ tên GV hƣớng dẫn: Nguyễn Trƣờng Thịnh Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên: Nhóm làm việc nghiên cứu có tinh thần trách nhiệm, chủ động cơng việc , hoàn thành tốt nhiệm vụ đề tài đặt Nhận xét kết thực ĐATN: 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: Đồ án tốt nghiệp trình bày phù hợp với yêu cầu đồ án tốt nghiệp chuyên nghành Cô – Điện Từ.Cách thức trình bày với yêu cầu khoa môn đề 2.2 Nội dung đồ án: Nghiên cứu tổng quan Robot hai chân Thiết kế khí robot hai chân Phân tích bái tốn động học Giải thuật điều khiển robot 2.3.Kết đạt được: Hoàn thành tốt nhiệm vụ đặt Báo cáo hồn thành nội dung đảm bào Mơ hình hoạt động đáp ứng tốt yêu cầu 2.4 Những tồn (nếu có): ii an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đánh giá: Điểm tối đa Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu ĐATN Điểm đạt đƣợc 30 Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận: Đƣợc phép bảo vệ Không đƣợc phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 20… Giảng viên hƣớng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên) Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn iii an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn Cơ Điện Tử PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên: MSSV: MSSV: Tên đề tài: Ngành đào tạo: Họ tên GV phản biện: Ý KIẾN NHẬN XÉT 1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 3.Kết đạt được: Những thiếu sót tồn ĐATN: Câu hỏi: Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn iv an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đánh giá: Điểm tối đa Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu ĐATN Điểm đạt đƣợc 30 Đúng format với đầ y đủ cả hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế, chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận: Đƣợc phép bảo vệ Không đƣợc phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 20 Giảng viên phản biện ((Ký, ghi rõ họ tên) Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn v an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn Cơ Điện Tử PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Tên sinh viên: …………………………………………………… MSSV: …………………… A ĐÁNH GIÁ TT Mục đánh giá Hình thức kết cấu ĐATN Điểm tối đa Điểm chấm 20 Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nội dung của các mục Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 15 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Kỹ thuyết trình 30 Thuyết trình hiệu quả, tự tin, trình bày rõ ràng, mạch lạc, truyền cảm hứng cho người nghe,có khả làm việc nhóm,… Trả lời câu hỏi phản biện với ki ến thức vấn đề liên quan, hiểu ảnh hưởng giải pháp Hiểu trách nhiệm nghề nghiệp đạo đức nghề nghiệp 10 15 Trang phục chỉnh tề và nghiêm túc TỔNG ĐIỂM 100 B CÁC Ý KIẾN NHẬN XÉT KHÁC (Nếu có) C KẾT LUẬN (Ghi rõ cần phải bổ sung, chỉnh sửa mục ĐATN) Ngày tháng năm 20… Ngƣời nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn vi an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Thiết kế tính tốn mơ bƣớc robot hai chân GVHD: Nguyễn Trƣờng Thịnh Họ tên sinh viên: Phạm Sơn Tùng MSSV: 11146140 Lớp: 111461A Địa sinh viên: 33/4A, đƣờng 20, phƣờng Hiệp Bình Chánh, Thủ Đức, HCM Số điện thoại liên lạc: 01694148077 Email: phamtung.eng@gmail.com Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 27/07/2015 Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình tơi nghiên cứu thực Tôi không chép từ viết đã cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20… Ký tên Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn vii an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em nhận đƣợc nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Trƣờng Thịnh, giảng viên Bộ môn Cơ-Điện Tử - trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh ngƣời tận tình hƣớng dẫn, bảo em suốt q trình làm khố luận Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh nói chung, thầy Bộ mơn Cơ Điện Tử nói riêng dạy dỗ cho em kiến thức môn đại cƣơng nhƣ mơn chun ngành, giúp em có đƣợc sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em suốt trình học tập hồn thành khố luận tốt nghiệp Phạm Sơn Tùng Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn viii an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 0 l sin l (1 cos ) b af b an xar la max Ds lan sin f lab (1 cos f ) lan lan zal lan l sin q l cosq b an b af lan laf sin qb lan cosq b zar H a max l sin q l cosq f an f ab 5.1.1.3 : t Tstart : t Tstart Td : t Tstart Tup max : t Tstart Tc Td : t Tstart : t Tstart Td : t Tstart Tup max : t Tstart Tc Td : t Tstart : t Tstart Td : t Tstart Tup max : t Tstart Tc Td (5.12) (5.13) (5.14) Quỹ đạo bàn chân giai đoạn kết thúc: Tƣơng tự nhƣ giai đoạn bắt đầu, nhiên giai đoạn kết thúc quỹ đạo từ vị trí ổn định vị trí cân Hình 5.6 Các vị trí đặc trƣng giai đoạn kết thúc Ràng buộc góc hai bàn chân giai đoạn kết thúc: 0 al b 0 f ar 0 0 : t kTc : t kTc Td : t kTc Tstop : t kTc : t kTc Td : t kTc Tstop Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 30 an (5.15) (5.16) C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Ràng buộc cổ bàn chân trái phải giai đoạn kết thúc: k Ds k D l sin q l (1 cosq ) b af b s an xal k Ds la max (k 1) Ds : t kTc : t kTc Td : t kTc Tupstop : k Ds lan sin q f lab (1 cosq f ) : : k Ds xar : k Ds kD : s lan l sin l cos af b an b zal H a max lan : : : : lab sin f lan cos f lan zar lan l an 5.1.2 (5.17) t kTc Tstop t kTc t kTc Td t kTc Tupstop (5.18) t kTc Tstop t kTc t kTc Td t kTc Tupstop t kTc Tstop : t kTc : t kTc Td : t kTc Tupstop : t kTc Tstop (5.19) (5.20) Quỹ đạo hông Quỹ đạo hông đƣợc xây dựng từ ràng buộc nội suy Spline bậc ba Tƣơng tự quỹ đạo cổ chân, quỹ đạo hông đƣợc chia thành ba giai đoạn: bắt đầu, ỗn định kết thúc Thành phần vị trí theo trục z quỹ đạo hông Z h(t) số ảnh hƣởng đến quỹ đạo ZMP nên thay đổi khoảng giá trị Quỹ đạo hông (xh, zh, θh) đƣợc xem xét mặt phẳng dọc mặt phẳng ngang 5.1.2.1 Quỹ đạo hông giai đoạn ổn định Các ràng buộc hông theo phƣơng z: H h zh H h max H h t kTc t kTc Tm t (k 1)Tc (5.21) Trong đó: Hhmin: chiều cao thấp hông giai đoạn DSP Hhmax : chiều cao lớn hông giai đoạn SSP Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 31 an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Hình 5.7 Các điểm đặc trƣng chân robot Các ràng buộc theo phƣơng x[2]: kDs xhae xh (k 1) Ds xhas (k 1) D x s hae t kTc t kTc Td t (k 1)Tc (5.22) Trong đó: Xhas: khoảng cách theo phƣơng x từ hơng đến cổ chân chân trụ bắt đầu pha SSP Xhae: khoảng cách theo phƣơng x từ hông đến cổ chân chân trụ kết thúc pha SSP Ràng buộc quỹ đạo hông mặt phẳng trƣớc- phƣơng y: ymid ym z x y (a) (b) Hình 5.8 Quỹ đạo hông mặt phẳng trƣớc y yh (t ) mid ym t kTc t kTc Tm (5.23) Trong đó: ymid: khoảng cách theo phƣơng y từ cổ chân đến điểm hơng thân robot hai chân pha DSP ym khoảng cách từ cổ chân chân trụ đến đƣờng trục thân Tm: thời điểm chân robot vị trí cao chu kỳ Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 32 an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Quỹ đạo hông giai đoạn bắt đầu: 5.1.2.2 Các ràng buộc giai đoạn bắt đầu: 0 xh xhas t Tstart H zh H t Tstart (5.24) t (5.25) t Quỹ đạo hông giai đoạn kết thúc: 5.1.2.3 Các ràng buộc giai đoạn kết thúc: t kTc kDs xhae xh (k 1) Ds xhas t kTc Td (k 1) D t kTc Tstop s H h zh H t kTc t kTc Tstop (5.26) (5.27) Các công thức từ 5.1 đến 5.27 đƣợc tham khảo tài liệu [2] 5.2 Xây dựng quỹ đạo góc khớp Sau xây dựng quỹ đạo tâm khớp cổ chân hông, ta xây dựng quỹ đạo bƣớc toàn robot Việc xây dựng quỹ đạo toàn bƣớc đƣợc đặc trƣng bởi: Quỹ đạo góc quay khớp Quỹ đạo điểm tâm khớp đầu mơ hình Mơ hình robot đƣợc chia làm hai nhánh, ta biết đƣợc quỹ đạo cổ chân, góc xoay bàn chân, quỹ đạo hơng góc xoay hơng Do ta hồn tồn xác định đƣợc quỹ đạo tất góc xoay, quỹ đạo góc khớp, đồng thời cịn xác định đƣợc vận tốc , gia tốc chúng Tất tính tốn mô đƣợc thực môi trƣờng matlab Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 33 an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Chƣơng MÔ PHỎNG VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT Chƣơng bào gồm kết tính tốn quỹ đạo tâm khớp robot mơi trƣờng Matlab trình bày giải thuật điều khiển robot mơ hình robot nhằm kiểm nghiệm lý thuyết 6.1 Giải thuật mô điều khiển Để điều khiển cách hiệu mơ hình robot hai chân, cần xác định điều khiển thích hợp Dƣới số phƣơng pháp thƣờng đƣợc dùng: Phƣơng pháp thứ nhất, điều khiển offline, sử dụng hệ quỹ đạo đƣợc xây dựng từ trƣớc trƣờng hợp tĩnh Bộ điều khiển đảm bảo cho robot bám theo quỹ đạo biết trƣớc Ƣu điểm phƣơng pháp dễ dàng thuật điều khiển, nhiên u cầu robot cần có độ xác hoạt động ỗn định Sơ đồ khối phƣơng pháp đƣợc trình bày nhƣ hình 5.9 Joint Tracjectories Inverse Kinematic Controller Unit RC Servo Hình 6.1 Phƣơng pháp điều khiển Offline Để điều khiển xác cần kết hợp xử lý nhiễu trƣớc chúng ảnh hƣởng khơng tốt tới q trình robot Nhƣ cần phải xây dựng điều khiển phản hồi online Hình 6.2 để trì cân robot Bộ điều khiển dựa vào điểm cân moment ZMP hay điểm tâm áp lực CoP ZMP đƣợc xác định cảm biến lực đặt phía dƣới bàn chân robot giá trị đầu vào điều khiển ZMP đƣợc xây dựng ofline với quỹ đạo khớp Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 34 an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an ZMP Caculator + ZMP trajectories Force sensor Motor Controller Hình 6.2 Bộ điều khiển điểm cân mômen Bằng cách kết hợp hai điều khiển lại với giải đƣợc toán cân cho robot hai chân dạng ngƣời mà không chịu ảnh hƣởng nhiễu bên Sơ đồ khối điều khiển kết hợp đƣợc trình bày (Hình 5.11) Joint Tracjectories Inverse Kinematic ∑ ZMP Error - + Joint Trajectories ZMP Calculator Controller Unit Motors Force Sensor Hình 6.3 Bộ điều khiển online dựa vào quỹ đạo kết hợp với điều khiển ZMP Trong giới hạn đề tài này, tác giả sử dụng phƣơng pháp điều khiển offline để điều khiển phƣơng pháp tỏ phù hợp với phần cứng mơ hình robot thực tế đƣợc chế tạo Bên dƣới chi tiết vế thuật tốn điều khiển mơ Việc hoạch định quỹ đạo đƣợc thực xong, kết thu đƣợc quỹ đạo chuyển động hông cổ chân không gian Castense Từ hệ thống quỹ đạo này, đƣa vào phép biến đổi động học nghịch thuận nhằm tìm quỹ đạo góc khớp quỹ đạo tâm tất khớp không gian Các thơng số liệu liệu đƣợc dùng để thực mơ cho mơ hình Solidwork cho mơ hình thực nghiệm Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 35 an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Để điều khiển mơ hình thực nghiệm, tác giả sử dụng board MCU điều khiển 10 động RC servo theo phƣơng pháp điều biến độ rộng xung (phần 3.1) thực việc giao tiếp với giao diện ngƣời dùng, đƣợc xây dựng Matlab thông qua giao thức UART Computer Walk Parameter input MATLAB Gui Inverse Kinematic Trajectories Generate Solidwork Model UART Protocol MCU Board RC Servo motors Robot Model Hình 6.4 Lƣu đồ mơ điều khiển mơ hình robot Matlab cho phép sử dụng mơ hình 3D đƣợc thiết kế từ Solidworks nhờ công cụ SimMechanics Bộ công cụ cho phép chuyển đổi thiết kế đồ họa thành đối tƣợng có thể tƣơng tác đƣợc với kết tính tốn 6.2 Mơ Matlab điều khiển Sau hình thành thuật tốn công thức nhằm xác định quỹ đạo hông cổ chân Các công thức đƣợc chuyển vào Matlab để tính tốn, sử dụng thơng số kích thƣớc mơ hình thơng số đặc tả dáng nhƣ số bƣớc, tốc độ bƣớc, chiều cao lớn hơng cổ chân q trình bƣớc Các thông số chân thông số chuyển động robot đƣợc thể nhƣ bên dƣới Bảng 6.1 Các thơng số hình học robot sử dụng mơ Matlab Ký hiệu Giá trị (m) Chiều dài bắp đùi lth 0.05111 Chiều dài bắp chân lsh 0.06538 Chiều dài từ bàn chân đến cổ chân lan 0.01320 Khoảng cách từ cổ chân đến gót chân lab 0.03 Tên Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 36 an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Khoảng cách từ cổ chân đến mũi bàn laf 0.055 Chiều rộng bàn chân lfw 0.065 Khoảng cách cổ chân đến khớp thứ hai la1 0.015 Khoảng cách khớp thứ tƣ đến hông lh1 0.015 chân Bảng 6.2 Các thông số di chuyển robot Ký hiệu Tên Giá trị Thời gian bƣớc Tc 0.4(s) Tỉ lệ thời gian pha SSP DSP prc 0.04(m) Chiều dài bƣớc robot Ds 0.08(m) Chiều cao chân cao pha SSP Ha0 0.035(m) Góc bàn chân so với đất trƣớc rời mặt đất θb 0.1(rad) Góc bàn chân so với đất trƣớc tiếp θf mặt đất 0.1(rad) Sau tính tốn mơ Matlab không gian 2D 3D với thơng số nhƣ bảng thu đƣợc quỹ đạo hơng cổ chân nhƣ hình dƣới Hình 6.5 Quỹ đạo hông cổ chân mặt phẳng ngang (Oxy) Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 37 an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Hình 6.6 Quỹ đạo hông cổ chân mặt phẳng bên (Oxz) Hình 6.7 Quỹ đạo hơng cổ chân mặt phẳng trƣớc (Oyz) Hình 6.8 Quỹ đạo hơng cổ chân không gian 3D Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 38 an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Các quỹ đạo hông cổ chân đƣợc sử dụng tìm góc khớp quỹ đạo cho tồn góc khớp nhờ phân tích động học Kết thu đƣợc quỹ đạo góc khớp nhƣ hình bên dƣới Hình 6.9 Quỹ đạo góc bàn chân robot Hình 6.10 Quỹ đạo góc khớp chân phải Hình 6.11 Quỹ đạo góc khớp chân trái Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 39 an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Giao diện Gui mô Matlab dùng để thể mơ hình robot vẽ đồ thị Mơ hình robot đƣợc vẽ theo dạng khâu liên kết nhƣ hình 6.12 Hình 6.12 Mơ robot với giao diện GUI Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 40 an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Quỹ đạo Robot đƣợc thực mô mơ hình đồ họa 3D thu đƣợc nhƣ bên dƣới Hình 6.13 Mơ đồ họa 3D Matlab Đồng thời với việc điều khiển mơ hình 3D Solidwork, liệu đƣợc gởi xuống robot Hình 6.14 Hình Điều khiển mơ hình robot Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 41 an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Chƣơng Tổng Kết Đề tài đƣợc thực với mục đích hình nghiên cứu phát triển thuật toán điều khiển robot hai chân bám theo quỹ đạo, theo quỹ đạo chuyển ngƣời, đƣợc sử dụng điều khiển mơ hình robot thật Thơng qua ứng dụng kiến thức học toán động học, động lực học vào phân tích chuyển động kết cấu robot Các phân tích tính tốn mơ đƣợc thực môi trƣờng Matlab Nhờ vào đó, chất q trình robot đƣợc đặc tả dễ dàng thông qua hệ thống đồ thị quỹ đạo chuyển Kết sau thực đề tài tác giả xây dựng đƣợc thuật toán hoạch định quỹ đạo cho robot, đáp ứng đƣợc yêu cầu ban đầu, đồng thời phát triển đƣợc điều khiển cho mơ hình robot hai chân Tuy nhiên, thiết kế khí mơ hình cịn nhiều thiếu xót, chỉ đáp ứng đƣợc với yêu cầu kiểm thử Kết đề tài tiển đề cho việc chế tạo robot hai chân có khả thông minh hơn, bƣớc uyển chuyển hơn, có khả thích nghi với điều kiện mơi trƣờng bên nhƣ ngoại lực tác động, mặt phẳng chuyển nghiêng góc…, nhờ vào việc xây dựng quỹ đạo ZMP kết hợp với cảm biến lực, moment gắn chân robot Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 42 an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Trƣờng Thịnh, Kỹ Thuật Robot Cơng Nghiệp, 2014 [2] Đặng Hồng Lƣu, Hoạch Định Quỹ Đạo Di Chuyển Robot Hai Chân, 2014 [3] Nguyễn Quang Huy, Khảo sát động lực học cân robot hai chân,152tr, 2006, [4] F Gubina, H Hemami Dynamic stability of biped locomotion IEEE Trans BioMed, 1974tr [5] M.Y Zarrugh and C.W Radcliffe, Computer Generation of Human Gait Kinematics, Journal of Biomech,1979 [6] M Rostami and G Bessonnet, Impactless sagittal gait of a biped robot during the single support phase, inProc IEEE Int Conf Robotics and Automation, 1998 [7] Qiang, Huang, Kazuhito, Yokoi, Shuuji, Kajita, Kenji, Kaneko, Hirohiko, Arai, Noriho, Koyachi, and Kazuo, Tanie, Planning Walking Patterns for a Biped Robot, IEEE Transactions on Robotics and Automation, June 2001 [8] Vukobratovic, M and Jurici´c, D., Contribution to the synthesis of biped gait, Proceedings of the IFAC Symposium on Technical and Biological Problem of Control, 1969 [9] K Hirai, M.Hirose, Y.Haikawa, and T Takenake, The development of Honda humanoid robot, Proc, IEEE Int, Conf, Robotics and Automation, pp 1321 1326, 1998 [10] John J Craig , Introduction To Robotics: Mechanics And Control, 1995 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 43 an C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn
Ngày đăng: 24/07/2023, 00:15
Xem thêm:
