Tính toán động lự họ robot hàn almega aii

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHAM VAN TRUONG TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT HÀN ALMEGA AI Chuyên ngành: Công nghệ điện tử LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CƠ ĐIỆN TỪ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHAN BÙI KHÔI Ha Noi — 2014 17080940587767956c7ab-8 9e6-458e-a35d-e9fa44ab6lcel 17080940587 76b5c£b756-9649-4b6c-9297-0719cb64e663e LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi chưa cơng bổ cơng trình khác Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực Tác giả luận văn Phạm Văn Trưởng LOI CAM DOAN ND DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TÁT ĐƯỢC SỬ DỤNG - 90-8 /00i90.100:79cô Ð)0)2010/909.108:00/:01/2020000 0087 0909010115 CHUONG |: GIOI THIEU VE ROBOT HAN ALMEGA AII 10 1.1 Tông quan T0bot - 5c SE 2E 211 10712111 1121111121 111121210 va 10 1.2 Cầu trúc — hoạt động robot hànAlmega AII .-252s cxở 15 1.2.1 Robot hàn hồ quang 2-5 S32 9S 2211871 1211712111 1101171121210 12 xe 15 1.2.2 Robot hàn Almega À ÏÏ .0 cess cesecensceesteeieeeteeeceeeeatesneeeeseeettes 17 1.3 Xây dựng mô Minh o.oo CHƯNG 2: ĐỘNG "8g eee cece ccc cessaaecseecneeceeecceeeueeseeseeeseeeseecseaeeaaeess 19 HỌC ROBOT HÀN ALMEGA 52 AII .22 22222 23 aaaaaaa 23 2.1.1 Thiết lập hệ trục tọa độ . S2 HH HH xxx rở 23 2.1.2 Lập bảng D - H SS.QSỀ2 S111 1103111 111011 111 1101110111 v1 gu nho 24 2.2 Lập phương trình động học - cece n2 nh HH Hy hy Hư ưu 24 2.2.1 Thiết lập ma trận trạng thái khâu thao tác . -c- s6 55: cc2cc cán 24 2.2.2 Thiết lập ma trận trạng thái khâu thao tác theo câu trúc động học 25 2.2.3 Phương trình đệng học . -cece 2211112221182 1211221122 y 2y ng 26 2.3 Bài toán động học thuận - - - Đ 257 2212132121111 115321 211822 11111221 ca 26 2.4 Bài toán động học ngược -CS cv cv 212 11 11111511 1101110 khu 34 2.4.1 Nội dung toán TIgược - SG TH HT x12 112 11 th rau 34 2.4.2 Cải fOán ngưỢC cà: nành yerraeeeresseeccoo CHƯƠNG 3: ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT HÀN ALMEGA AII 43 3.1 Cơ sở lý thuUyẾT - on TS T1 E2 HH H121 1x xi 43 3.2 Thiết lập phương trình vi phân chuyên động Robot hàn Almega AII 45 3.2.1 Tính tốn đại lượng động lực - 2 222212251 111522 111222222 45 3.2.2 Thiết lập phương trình vi phân chuyên động S5sSx ve ca 57 3.3 Giải toán động lực học KE I LUAN Oe eee ee ee eee ere ee ee - era TAI LIEU THAM KHẢO PHU LUC PE ee hh aa coi Đo n đo in đo cv n6 tin nề in nề TT du n9 n4 TT TT Ha HH Eee eee KH kho etter nthe eters 220222202 nha Eee OEE EH EHH EH HEHEHE EEE HE RHEE EH HEE H EE EHH EHH EEE HEE EH HEHEHE HEHEHE HEHEHE ngợi EH HEHEHE DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TÁT ĐƯỢC SỬ DỤNG STT | Ký hiệu Diễn giải ] C; cOS(đ,) Cy — | COSŒ; Ð địt đị) S; sin(g;) Diik 04 sin(g; + q+ qx) Ma trận Denavit — Hartenberg khâu thứ ¡ so với hệ tọa độ cô định TA Ma tran Denavit — Hartenberg cua khau thứ ¡ so với khâu 1-1 OR; Ma trận côsin hướng khâu so với hệ tọa độ cô định R Ma tran cosin hướng hệ trục tọa độ găn vào khôi tâm C; cua khau i so với hệ tọa độ định Q Vr, Vị trí khâu thứ ¡ hệ tọa độ cô định 10 Yej Vi tri tam khau I toa định 11 0, Vận tốc góc khâu I hệ tọa độ định 12 to, Vận tộc góc khâu I hệ tọa độ động 13 Mm; Khối lượng khâu thir i 14 M(q) 15 @' Tenxơ quán tính khối khâu đơi với khơi tâm l6 1” hệ tọa động Tenxơ qn tính khôi khâu hệ quy chiêu quán tinh R; 17 J,, Ma tran Jacobian tinh tiên cua khau i 18 J, Ma tran Jacobian quay cua khau i 19 | | Ma trận khôi lượng suy rộng C(q.ä) | Ma trận hệ sô C 20 H Thê 21 gj Tọa độ suy rộng thứ ¡ (biến khớp i) 22 23 Véc tơ tọa độ suy rộng G, 24 Van toc suy rộng thứ I Véc tơ vận tốc suy rộng 25 G, Gia toc suy réng thir i 26 q Véc tơ gia tốc suy rộng 27 M, Véc tơ mô men điêu khiên khâu ¡ DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Đặc điểm kỹ thuật Robot hàn Almega AlT 55 s2csc2c se ceở Bảng 2.1: Bảng D-H robot hàn Almega AII Bảng 3.1 Thông số động lực học rôbôt Almega AII RA a aa ee ee eee eee eee eee eter rete nee DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỎ THỊ Hinh 1.1 Robot trén dây truyền trung tâm sản xuất lĩnh hoạt 14 š))0l08 200i) s6 Hình 1.3 Hàn robot 0i) Á0 S02111 2: s52 2E E1 14 5225111713111 711111 110g 15 Hinh 1.4 Robot han Panasonic AW-O05CL oo cccececeeccsecceesceeeseceeeecseesseaseeenees 16 Hinh 1.5 Robot han ABB IRB 1410 5 21221 21212211222111122111151 112112 xe l6 Hình 1.6 Robot hàn Motoman SK4Š L2 2n nho Hà 17 Hình 1.7 Robot hàn ÀAlmega AÏÏ - 5c - 222 SE 1E 1511132112211 21k gà Hàn re 17 Hình I.§ Hàn dây chun tự động - S0 Sát HE 132112212 112 r2 19 Hình Hình Hình Hình Hình I.9 Hàn tiết máy 5G S12 21111011111 1201112217111101121211016 212111 19 1.10 ĐẾ 2.522 + 2924215112512211111102 87111 12 112111 1211011112111 110kg 20 I.11 Khâu l s2 +52 S S2 525511 5621E1111121211114210211112150112111111 71121212 xe 20 I.12 Khâu - s2 S22 1211552215111121E1111011211 11111011111 1.11121121011221 12a 20 1.13 Khâu -2£ s2 S2 E2 9115122587111 E2 02 1122110112111 101g re 21 Hình 1.14 Khân 22 22 S2 SE221211511 2581511 112121221112 1111 21221 x2 50 s5 Is))¡Ì10 Bo rg 21 21 0:7 x¿idđadđddadđdđaaiiỶÝỶ 22 Hình 1.17 Mơ hình hóa robot hàn Álmega AIÏ - 25+ 2+2 +22 xxx: x2 22 Hình 2.I Hệ trục tọa độ robot hàn Almega AlT - 22c +2 5225225222 23 Hình 2.2 Đồ thị quỹ đạo bàn kẹp 5ä: cá Srrrreree 22 Hình 2.3 Đồ góc Œ - c2 S2 Ự1, E871 1111071211112 11111 2120 xrrya 32 Hình 2.4 Đồ thị góc - 22 2S 2H 2n H2 222 xe r re ng 33 20819 ¡i8 s¡:HaaaaadđiiddddadadẢẢaảắảắẻắÝŸÝŸÝ 33 Hình 2.6 Sơ đồ giải thuật Newton- Raphson 5S 13 2112121121222150 1x2 x6 36 Hình Hình Hình Hình Hình 2.7 Đề thị quỹ đạo khâu l 55s SE 2E H2 11021711 1e dở 37 2.8 Đồ thị quỹ đạo khâu 22: 5622211 S321221 11111211112 1eecsxecee cv 2.9 Đồ thị quỳ đạo khâu 2212271 S5121E21171210112111121 71121 12 xe 38 2.10 Đồ thị quỹ đạo khâu -5 S22 SE c3 2E HE 21211 re 38 2.11 Đỗ thị quỹ đạo khâu S2 Ss 2E 22 1212 xexereeo 38 Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hinh Hình 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 Đỗ Đồ Đề Đô Đồ Đồ Đồ Đồ D6 Đồ thị thị thị thị thị thị thị thị thi thị quỹ vận vận vận vận vận vận gia gia gia đạo khâu 52+ E222 11212111 12g 39 tốc khâu l -2 S2 SE E2 112157211711 ekrrrree 39 tốc khâu 22 S22 2511122121112 tốc khâu -. 52 SE 921 EE1112112111121121211222 2121 rxe 40 tốc khâu S2 E911 E21 1121711111711 Etye 40 tốc khâu .+ S2 9E 2E 1171571111571 1E rrye 40 tốc khâu 22-1252 S921 E21 111171111 2112121121222 xe 40 tốc khâu 22v E2 22 2121211 te errya 4] tốc góc khâu 52 cv H22 1102171112 1E re dở 41 tốc góc khâu S222 T222 41 Hình 2.22 Đơ thị gia tốc góc khâu s56 2122111211711 11 2112121121222 4] Hình 2.23 Đồ gia tốc góc khâu 5Š 2S St 215221122111 1111 2157211731 tra 42 Hình 2.24 Đỏ thị gia tốc góc khâu + cv x11 1111011101 va 42 Hình 3.1 Sơ đồ động lực học robot hàn Almega AII 2-5262 2s222125c xe 46 Hình 3.2 Đồ thị momen dẫn động khớp l (S52 SE 9x2 E921 xxx ree ri 58 Hinh 3.3 Dé thi momen dan dong khop 2.2 cece cecccees cess ceesseseeaessesseaessesseareeeeees 58 Hinh 3.4 Bo thi momen dan déng khop 3.0 cece ceccccescceescceeseeveeeseeessvecsesseeeseesees 58 Hình 3.5 Bd thi momen dẫn động khớp .52 221122 1211 1321124212222 12212 59 Hình 3.6 Đồ thị momen dan động khớp S22 S32 125525951 2515211 22x12 12tr ca 59 Hình 3.7 Đồ thi momen dẫn động khớp .ces ceeesesceseceesseseestcseaseeeeses 59 Hình 3.8 Đồ thị momen tác đụng lên khớpp -2+ E22 S22E52221212252152 2112 x2 ó0 LOI NOI DAU Ra đời cách nửa ký, robot cơng nghiệp có bước phát triển vượt bậc Nhiều nước giới sớm áp dụng mạnh mẽ kỹ thuật robot vào sản xuất đem lại hiệu to lớn vẻ kình tế kỹ thuật, nâng cao suất lao động tăng chất lượng sản phẩm khả cạnh tranh sản phẩm, cải thiện điều kiện làm việc công nhân Ở Việt Nam năm 1990 nước ta hoàn toàn chưa đu nhập kỹ thuật robot, thâm chí cịn chưa nhận nhiều thơng tin kỹ thuật lĩnh vực Từ năm 1990 nhiều sở công nghiệp bắt đầu nhập vẻ nhiều loại robot đề phục vụ cho sản xuất tháo lắp dụng cụ cho trung tâm gia công CNC, lắp ráp linh kiện điện tử, tao tác máy ép nhựa, hàn vỏ xe ô tô, xe máy Hiện robot cơng nghiệp có mặt nhà máy khí, trung tâm gia công hay nhà máy lớn nhà máy Honda, nhà máy Yamaha, nhà máy Canon Tuy nhiên nước ta kỹ thuật robot mẻ, việc nghiên cứu robot mà cụ thể thiết lập giải phương trình động học động lực học đê từ làm sở cho việc thiết kế, chế tạo nhự điều khiển robot Xuất phát từ lý em chọn thực luận văn tốt nghiệp cao học với để tài “ Tính tốn động lực học robot hàn Atmega AIT" với mục tiêu thiết lập giải phương trình động học động lực học Em vinh dự học tập nghiên cứu khóa đào tạo thạc sĩ 2011B — Cơ điện tử trường Đại học Bách khoa Hà Nội, luận văn hoàn thành đạt u câu đề tính tốn động lực học robot hàn Almega AII Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phan Bùi Khôi, người bảo tận tình tạo điều kiện thuận lợi để luận văn em hoàn thành Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ bạn bè đồng nghiệp, thày khoa Cơ khí trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định nơi em cơng tác giúp đỡ em q trình học tập Em hy vọng đề tài ứng dụng vảo thực tế, góp phần nhỏ vào cơng nghệ hàn tự động để đại hóa ngành hàn tương lai Mặc dù găng, lực, kính nghiệm thời gian cỏ hạn nên luận văn em không tránh khỏi thiếu sót Em xin trân trọng cảm ơn ý kiến đóng góp thày bạn đồng nghiệp để luận vãn em hoàn thiện Em xm chân thành cảm ơn! NGƯỜI LÀM LUẬN VĂN Pham Van Truong