bài tập lớn môn học kỹ thuật robot robot vertical articulated tv800

YÊU CẦU BÀI TẬP LỚN VÀ GIỚI THIỆU VỀ ROBOTTV800 1.1 Yêu cầu bài toán Giới thiệu về Robot nhóm nghiên cứu, các ứng dụng trong công nghiệp,kết cấu cơ khí, các thông số kỹ thuật cơ bản.. Tí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC

Kỹ thuật Robot: Robot Vertical Articulated

TV800 Ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Chuyên ngành Tự động hóa công nghiệp

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Phạm Thục Anh

Sinh viên: Nguyễn Thành Long

Mã số sinh viên: 20202440

HÀ NỘI, 1/2024

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 YÊU CẦU BÀI T VÀ ROBOT TV800 3

1.1 Yêu cầu bài toán 3

1.2 Robot Vertical Articulated TV800 3

1.3 Ứng dụng trong công nghiệp 4

1.4 Thông số kĩ thuật 4

1.5 Một số video giới thiệu về robot TV800……… 7

CHƯƠNG 2 ĐỘNG HỌC THUẬN VỊ TRÍ 8

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN MA TRẬN JACOBY……….12

CHƯƠNG 4 ĐỘNG HỌC NGƯỢC VỊ TRÍ 14

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC KHỚP THEO QUỸ ĐẠO DẠNG BẬC 3 20

CHƯƠNG 6 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CHO ĐỐI TƯỢNG TRÊN TOOLBOX SIMSCAPE MULTIBODY/MATLAB 21

CHƯƠNG 1 YÊU CẦU BÀI TẬP LỚN VÀ GIỚI THIỆU VỀ ROBOT TV800

1.1 Yêu cầu bài toán

Giới thiệu về Robot nhóm nghiên cứu, các ứng dụng trong công nghiệp, kết cấu cơ khí, các thông số kỹ thuật cơ bản Yêu cầu có hình ảnh hoặc clip hoạt động Tính toán động học thuận vị trí Robot Xây dựng chương trình phần mềm trên MatLab để nhập dữ liệu, hiển thị kết quả

- Tính toán ma trận Jacoby (thông qua JH) và viêt chương trình trên MatLab

- Tính toán động học đảo vị trí Robot

- Thiết kế quỹ đạo chuyển động cho các khớp của Robot theo quỹ đạo dạng bậc

- Xây dựng mô hình động lực học cho đối tượng trên ToolBox Simscape/MatLab

1.2 Giới thiệu về Robot Vertical Articulated TV800

Robot được chọn của báo cáo này là robot TV800 của hãng Toshiba

Robot TV800 là Robot tác động nhanh, linh hoạt, nhỏ gọn và đáng tin cậy Đây là một loại Robot hoạt động với nhiều cài đặt Nó cũng cung

cấp rất nhiều ứng dụng, với hiệu suất sử dụng cao, đảm bảo những yêu

cầu về chất lượng, thời gian hoàn vốn ngắn

TV800 là một robot tác động tốc độ cao với 6 trục sử dụng hệ thống

phát hiện vị trí tuyệt đối, với động cơ AC mạnh mẽ ở trung tâm, mang

lại hiệu suất cao và độ tin cậy cho việc xử lý thực phẩm, chọn, đóng

gói và các ứng dụng xử lý vật liệu tốc độ cao khác

TV800 có tổng chiều dài cánh tay là 800mm, tầm với là 892mm và tốc độ tối

đa tổng hợp là 8,06 mét / giây

Robot có thời gian chu kỳ tối đa từ 0,4 đến 0,5 giây, độ lặp lại ± 0,02mm và trọng tải tối đa là 5 kg

Hình 1 Robot TV800 ngoài thực tế

TV800 được thiết kế cứng và thẳng, điều này dẫn đến tiếng ồn khi làm việc thấp, thời gian bảo trì lâu Ngoài ra nó còn được thiết kế nhỏ gọn,

cổ tay mỏng, hiệu suất hoạt động cao ngay cả trong những vị trí khó

1.3 Ứng dụng trong công nghiệp

Robot TV800 được ứng dụng cho các dây chuyền sản xuất tự động, hiện nay các lĩnh vực phổ biến nhất là:

- Gắp và vận chuyển từ khuôn/dụng cụ matchine

- Tự động hóa việc loại bỏ các bộ phận khỏi Máy ép phun, vận chuyển chúng đến các quy trình sau sản xuất và đóng gói

-

1.4 Thông số kĩ thuật

Ta có bảng thông số của robot

Chiều dài cánh tay

Tổng chiều dài 800mm Cánh tay thứ nhất 380mm Cánh tay thứ 2 420mm

Phạm vi làm việc

Trục 1 (J1) ±170°

Trục 2 (J2) -100 +150° ∼ Trục 3 (J3) -127 +167° ∼ Trục 4 (J4) ±190°

Trục 5 (J5) ±120°

Trục 6 (J6) ±360°

Tốc độ tối đa

Trục 1 (J1) 237°/giây Trục 2 (J2) 240°/giây Trục 3 (J3) 288°/s Trục 4 (J4) 350,5°/s Trục 5 (J5) 484°/s Trục 6 (J6) 576°/giây Tổng hợp tối đa 8058mm/giây Thời gian chu kỳ tiêu chuẩn Ngang: 300mm 0,4 giây

Dọc: 25 mm

Momen quán tính cho phép Trục 4, 5 0,3kg·m2

Momen quán tính cho phép Trục 6 0,05kg·m2

Độ lặp lại X, Y, Z ±0,02 (mm)

Thời gian chu kỳ 0.4 (giây) /đơn vị

Hệ thống truyền động động cơ Động cơ servo AC Tất cả các trục có phanh Tín hiệu đầu vào cho tay 8 đầu vào, 8 đầu ra

Ống dẫn khí cho tay φ6×3 chiếc

Phương pháp phát hiện vị trí Chế độ mã hóa tuyệt đối

Hình 2 Không gian làm việc của robot TV800

Hình 3.Cơ cấu các khớp quay của Robot

1.5 Một số video giới thiệu về robot TV800

https://www.youtube.com/watch?v=8p8Buqzax3w

https://www.youtube.com/watch?v=rSf2_1NMg0Y

https://www.youtube.com/watch?v=QMvFtZJktec

https://www.youtube.com/watch?v=lzuXvk1lyXE

https://www.youtube.com/watch?v=J4N9QXEVUzM

https://www.youtube.com/watch?v=LBGEGilB3iU

CHƯƠNG 2 ĐỘNG HỌC THUẬN VỊ TRÍ

Hình 4 Mô hình robot

Đây là bước cơ sở cho việc thiết kế sơ bộ robot, từ đó có thể giải bài toán điều khiển robot theo các quỹ đạo Từ đây ta mới có đủ các thông

số để điều khiển robot theo một quỹ đạo cho trước hoặc với lực cho trước ta thu được một quỹ đạo chuyển động nhất định Dưới đây là phần tính toán động học cho Robot TV800

Áp dụng phương pháp Denavit-Hartenberg (D-H), bước đầu xác định robot TV800 có 6 bậc tự do với 6 khớp quay, 6 thanh nối Trên mỗi thanh nối, các hệ trục toạ độ được khai báo như trong hình sau:

Khâu 𝜃𝑖(°) 𝑑𝑖(mm) 𝑎𝑖(mm) 𝛼𝑖(°) Khớp

Ở đây, khớp nối 2 có xảy ra phép quay 90 độ quanh trục Z

Từ bảng D-H, ta xác định ma trận Ai, với công thức:

Các ma trận A được xác định bằng ma trận biến đổi tọa độ thuần nhất tổng quát:

(s viết tắt của hàm sin, c viết tắt của hàm cos)

Cuối cùng, ta có ma trận mô tả động học thuận vị trí của robot:

Sử dụng công cụ matlab để nhập và nhân các ma trận Sau khi dùng hàm simplify để rút gọn, ta sẽ được thành phần của ma trận như sau :

Với các giá trị tính qua matlab: