thực tập robot tính toán động học

1.6 Xác định không gian làm việc của robot:Không gian làm việc: có nghĩa là các điểm tham chiếu và nội suy nằm trên hệ trục tọa độ Descartes vị trí và hướng của một vị trí cụ thể trên cá

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ

MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

- ∆ - ⸙ ⸙

THỰC TẬP ROBOT

ĐỀ TÀI:

SVTH: Lê Thành Đạt MSSV: 20151067

Tp Hồ Chí Minh tháng 11 năm 2023

i

Mục lục

Lời cảm ơn i

Mục lục ii

Danh sách hình ảnh iii

Danh sách bảng iv

Chương 1 Tính toán động học 1

1.1 Đặt trục: 1

1.2 Bảng D-H: 1

1.3 Tính động học thuận: 1

1.4 Động học nghịch: 2

1.4.1 Tính góc : 3

1.4.2 Tính góc : 3

1.4.3 Tính góc : 3

1.5 Kiểm chứng động học bằng matlab: 4

1.5.1 Tính động học thuận trên matlab 4

1.5.2 Kiểm chứng động học: 5

1.6 Xác định vùng hoạt động của robot: 6

1.6.1 Vùng hoạt động tổng: 6

1.6.2 Bộ nghiệm 1: 6

1.6.3 Bộ nghiệm 2: 7

1.7 Quy hoạch quỹ đạo: 8

1.7.1 Quy hoạch quỹ đạo qua hai điểm: 8

1.7.2 Quỹ đạo qua ba điểm: 11

Hình 1 1 Đặt trục 1

Hình 1 2 Kết quả động học thuận trên matlab 4

Hình 1 3 Dạng cánh tay robot 5

Hình 1 4 Kết quả kiểm chứng động học nghịch 5

Hình 1 5 Vùng hoạt động tổng 6

Hình 1 6 Vùng hoạt động của bộ nghiệm 1 7

Hình 1 7 Vùng hoạt động của bộ nghiệm 2 7

Hình 1 8 Lưu đồ giải thuật vẽ 2 điểm 8

Hình 1 9 Mô hình simulink di chuyển qua 2 điểm 9

Hình 1 10 Quỹ đạo trục X 10

Hình 1 11 Quỹ đạo trục Y 11

Hình 1 12 Lưu đồ vẽ quỹ đạo qua 3 điểm 11

Hình 1 13 Mô hình simulink đi qua 3 điểm 12

Hình 1 14 Quỹ đạo đi qua ba điểm của trục X 13

Hình 1 15 Quỹ đạo đi qua ba điểm của trục Y 14

iii

Danh sách bảng

Bảng 1 1 Bảng D-H 1

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trong đó:

919\* MERGEFORMAT (.)

Từ (1.5) ta xác định được vị trí điểm đầu cuối so với hệ trục 0:

10110\*MERGEFORMAT (.)

12112\*MERGEFORMAT (.)

Từ (1.8) và (1.9) ta tính được :

13113\* MERGEFORMAT (.)1.4.2 Tính góc :

Từ (1.7), (1.8), (1.9) ta tính được và :

14114\*MERGEFORMAT (.)

15115\*MERGEFORMAT (.)

Từ (1.11) và (1.12) ta tính được :

16116\* MERGEFORMAT (.)1.4.3 Tính góc :

17117\* MERGEFORMAT (.)

3

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Từ (1.12), (1.14), (1.16) ta có tổng cộng hai bộ nghiệm như sau:

18118\

* MERGEFORMAT (.)

1.5 Kiểm chứng động học bằng matlab:

1.5.1 Tính động học thuận trên matlab

Chương trình của hàm Transmatrix:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

the1 = simplify(atan2d(s1,c1))

%%Tinh theta3

the3 = the123- the1-the2

1.6 Xác định không gian làm việc của robot:

Không gian làm việc: có nghĩa là các điểm tham chiếu và nội suy nằm trên hệ trụctọa độ Descartes (vị trí và hướng) của một vị trí cụ thể trên cánh tay robot - thường là khâucuối

Với các giới hạn góc lần lượt là:

20120\* MERGEFORMAT (.)

Ta khảo sát đối với trường hợp

Sử dụng matlab, ta vẽ được không gian làm việc của robot như sau:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.7 Quy hoạch quỹ đạo:

1.7.1 Khái niệm và các bước quy hoạch quỹ đạo:

- Xây dựng các hàm đa thức theo thời gian liên quan tới vị trí, vận tốc và gia tốcchorobot từ điểm bắt đầu để đích đến

- Các bước quy hoạch quỹ đạo:

1 Xác định công việc robot sẽ thực hiện

2 Xác định không gian làm việc của robot dựa vào các điều kiện ràng buộc chotrước

3 Xác định các điểm đi qua trong không gian làm việc

4 Áp dụng phương pháp quy hoạch quỹ đạo phù hợp

Hình 1 8 Các bước quy hoạch quỹ đạo1.7.2 Quy hoạch quỹ đạo chuyển động từ điểm tới điểm:

Các điều kiện ràng buộc:

1 Tại điểm bắt đầu:

2 Tại điểm đích:

Đa thức bậc ba (the 3 order polynomial)rd

Từ các điều kiện ràng buộc ta có:

Các phương trình ràng buộc được trình bày ở dạng ma trận

Đặt

Ta có = 𝑌 𝐴𝑋

Do đó các tham số của đa thực bậc 3 có thể được tính bằng công thức sau:

Các nghiệm có thể đươc tính như sau:

1.7.3 Quy hoạch quỹ đạo qua hai điểm:

Lập quỹ đạo chuyển động cho robot giữa 2 điểm A và B Với tọa độ và thời gian đi qua cácđiểm A và B là như sau: A (10, 10) với = 0 và B (-20, -20) với = 2 Vận tốc khi di𝑡A 𝑠 𝑡b 𝑠chuyển qua A và B lần lượt là 𝑣A= và 𝑣B=

- Lưu đồ giải thuật:

Hình 1 9 Lưu đồ giải thuật vẽ 2 điểm

11

TÀI LIỆU THAM KHẢO

- Mô hình Simulink:

Hình 1 10 Mô hình simulink di chuyển qua 2 điểm

- Chương trình trong khối Matlab Function:

function [x,y] =TrajectoryPlanning(t,Pa,va,Pb,vb,Pc,vc, t_cycle, numCycles)

current_cycle = floor(t / (t_cycle)) ;

- Quy hoạch quỹ đạo qua hai điểm:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Hình 1 12 Quỹ đạo trục Y1.7.4 Quỹ đạo qua ba điểm:

Lập quỹ đạo chuyển động cho robot giữa 3 điểm A, B và C Với tọa độ và thời gian đi quacác điểm A, B và C là như sau: A (10,10) với , B (-20,-20) với , C(10,-20)với và A(10,10) với Vận tốc khi di chuyển qua A, B và C lần lượt là

- Lưu đồ giải thuật:

Hình 1 13 Lưu đồ vẽ quỹ đạo qua 3 điểm

- Mô hình simulink:

Hình 1 14 Mô hình simulink đi qua 3 điểm

- Chương trình trong khổi Matlab Function:

function [x,y] =TrajectoryPlanning(t,Pa,va,Pb,vb,Pc,vc, t_cycle, numCycles)current_cycle = floor(t / (t_cycle)) ;

- Quy hoạch quỹ đạo qua hai điểm:

Hình 1 15 Quỹ đạo đi qua ba điểm của trục X

Chương 2 Kết luận

Thông qua việc áp dụng lý thuyết đã học ta áp dụng phương pháp đặt trục củaJ.Craid ta xác định được các thông số của bảng D-H và thực hiện tính toán động học thuận,nghịch của robot Sau đó, ta tiến hành kiểm chứng động học thuận, nghịch thông qua môphỏng simulink và được kết quả khớp với tính toán lý thuyết Từ những kết quả động học,

ta mô phỏng vẽ không gian làm việc cho ta biết được phạm vi, giới hạn hoạt động của cánhtay robot Sau đó, Quy hoạch quỹ đạo làm việc của cánh tay robot lần lượt qua 2 điểm, 3điểm

17