Đề bài cánh tay robot bốn bậc tự do

UBND TỈNH BÌNH DƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT VIỆN KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ ĐỀ BÀI : CÁNH TAY ROBOT BỐN BẬC TỰ DO Học phần: kỹ thuật Robot Lớp/Nhóm môn học: KTCN.

UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

VIỆN KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ

ĐỀ BÀI : CÁNH TAY ROBOT BỐN BẬC TỰ DO

Học phần: kỹ thuật Robot

Lớp/Nhóm môn học: KTCN.CQ.02

Giảng viên HD: Nguyễn Hồ Quang

Bình Dương, ngày 12 tháng 10 năm 2023

TIỂU LUẬN KẾT THÚC MÔN HỌC

Tiêu chí Trọng số % 100% Tốt Khá 75% Trung bình 50% Kém 0%

Thái độ tham

gia tích cực

Nêu ý

tưởng 15

Tích cực tìm kiếm và chủ động đưa ra

ý tưởng mang tính mới

Tìm kiếm

và đưa ra được ý tưởng khá tốt

Chọn ý tưởng trong

số được đề nghị

Không quan tâm lựa chọn ý tưởng

Lập kế

hoạch

thực hiện 10

Hoàn toàn hợp lý, không cần điều chỉnh

Khá hợp lý, điều chỉnh chút ít theo góp ý

Chưa hợp

lý, có điều chỉnh theo góp ý

Không hợp lý và không điều chỉnh theo góp ý

Quá trình

thực hiện

project

nghiêm túc

Giai đoạn thực hiện

15 Triển khaiđúng kế hoạch

Triển khai khá đúng

kế hoạch,

có chậm trễ nhưng không gây ảnh hưởng

Triển khai tương đối đúng kế hoạch, có chậm trễ gây ảnh hưởng nhưng khắc phục được

Triển khai chậm trễ, gây ảnh hưởng không khắc phục được

Báo cáo kết

quả bằng văn

bản rõ ràng

Nội dung báo cáo

đầy đủ

10 hơn yêu cầuPhong phú Đầy đủ theoyêu cầu

Khá đầy đủ, còn thiếu 1 nội dung quan trọng

Thiếu nhiều nội dung quan trọng

Cấu trúc

của bài

thuyết

trình hợp

lý

10 phần nội dungCấu trúc các cân đối

Cấu trúc các phần nội dung khá cân đối, còn

1 phần chưa cân đối

Cấu trúc các phần nội dung tương đối cân đối, còn vài phần chưa cân đối

Cấu trúc tất

cả các phần nội dung đều chưa cân đối

Tư duy

lập luận 20 Lập luận vữngchắc, có minh

chứng đầy đủ

Lập luận vững chắc, còn thiếu vài minh chứng không quan trọng

Lập luận đa

số chặt chẽ nhưng có phạm 1 lỗi tư duy quan trọng, minh chứng tương đối

Lập luận phạm nhiều lỗi tư duy quan trọng, thiếu chứng cứ

Chất lượng

sản phẩm đáp

ứng các tiêu

chí đề ra

20 Các tiêu chí chẩm điểm sản phẩm và thang điểm chi tiếtcho từng tiêu chí ( tùy theo project)

PROJECT

NHÓM

ĐIỂM CỦA NHÓM:

GÓP Ý LĨNH VỰC CẦN CẢI TIẾN:

- Về phương pháp học tập, suy nghĩ, xử lý vấn đề:

- Về kiến thức, kỹ năng, thái độ:

- Khác:

- Phương pháp cải tiến:

- Nơi có thể cung cấp sự hỗ trợ:

TÊN HỌ VÀ CHỮ KÝ XÁC NHẬN CỦA GV:

Phần 2: Đánh giá cá nhân làm việc nhóm Làm việc nhóm

Hướng dẫn:

Nhóm họp thảo luận đánh giá lẫn nhau Kết quả này sẽ được sử dụng để qui đổi từ điểm của nhóm thành điểm của mỗi cá nhân, tuỳ theo % mỗi cá nhân đạt được

1)Thành viên có tham gia họp đầy đủ: 40%

Đầy đủ: 40%

Vắng họp dưới 2 lần: 20%

Vắng họp hơn 2 lần: 0%

2) Thành viên nộp sản phẩm được giao đúng hạn: 40%

Đúng hạn: 40%

Trễ dưới 2 ngày: 20%

Trễ trên 2 ngày: 0%

3) Thành viên có tham gia giải quyết vấn đề, đóng góp ý kiến cải tiến: 20%

Đóng góp đạt hiệu quả: 20%

Có quan tâm đóng góp: 10%

Không quan tâm: 0%

ĐIỂM THÀNH VIÊN NHÓM

Danh sách thành viên của Nhóm:

Phạm Quốc Huy

Điểm:

Phạm Bùi Minh Khoa

Điểm:

Nguyễn Văn Huynh

Điểm:

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

MỤC LỤC

PHẦN 1: GIỚI THIỆU VỀ CÁNH TAY ROBOT 1

1.1 Chi tiết cánh tay robot: 1

1.1.1 Đế robot: 1

1.1.2.Link1: 1

1.1.3.Link2: 2

1.1.4.Link3: 2

1.1.5.Link4: 2

1.2 Cánh tay robot: 3

PHẦN 2: LẬP TRÌNH GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN TRONG MATLAB 4

2.1 CÁC LỆNH DÙNG TRONG BÀI BÁO CÁO 4

2.2 GIAO DIỆN NGƯỜI DÙNG 4

PHẦN 3: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CHO CÁNH TAY ROBOT 5

3.1 ĐỘNG HỌC THUẬN 5

3.2 ĐỘNG HỌC NGHỊCH 7

3.3 Link google drive bài matlab của nhóm 8

PHẦN 1

GIỚI THIỆU VỀ CÁNH TAY ROBOT 1.1 Chi tiết cánh tay robot:

1.1.1 Đế robot:

1.1.2.Link1:

1.1.3.Link2:

1

1.1.5.Link4:

2

1.2 Cánh tay robot:

PHẦN 2

3

LẬP TRÌNH GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN TRONG MATLAB 2.1 CÁC LỆNH DÙNG TRONG BÀI BÁO CÁO.

- Lệnh get: Lấy giá trị

+ Cú pháp: get (biến,’thuộc tính của biến’);

+ Dùng để lấy giá trị từ biến có thuộc tính bất kì

+Ví dụ: get(handles.a,’String’);

+Giải thích lệnh: Lấy giá trị từ TAG “a” đặt ở miền TAG nằm trong GUI Giá trị được nhập từ bàn phím nên Matlab sẽ hiểu nó là một chuỗi kí tự

- Lệnh Str2num: là lệnh dùng để chuyển chuỗi ký tự thành số để tính logic.

- Lệnh set: đặt giá trị

+ Cú pháp: set (biến, ‘ thuộc tính của biến’ , giá trị gán cho biến);

+ Ví dụ: set(handles.Px, ‘string’, num2str(X) : dùng để đặt giá trị X đã được chuyển từ số sang ký tự sang biến Px hiển thị trên giao diện người dùng

- Lệnh set_param: đặt giá trị

+ Cú pháp: set_param([Tên file ‘/Tên khối’],’Gain’ , giá trị);

+ Ví dụ: set_param([ModelName’/ Slider Gain1’], ‘Gain’, num2str(round(val))) +Giải thích lệnh: dùng để đặt giá trị “val” đã được làm tròn vào khối “Slider Gain1” trong file có tên ModelName, rồi hiển thị ra giao diện GUI

2.2 GIAO DIỆN NGƯỜI DÙNG

4

PHẦN 3:

TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CHO CÁNH TAY ROBOT 3.1 ĐỘNG HỌC THUẬN.

Tính toán động học thuận.

Số bậc tự do của cánh tay robot: 4 bậc tự do

Gắn hệ tọa độ cho cánh tay robot:

5

Lập bảng D-H:

Trong đó:

- a là khoảng cách giữa 2 trục Z

- α là góc giữa 2 trục Z

- d là khoảng cách giữa 2 trục X

- θ là góc giữa 2 trục X

- L1 = 50 (mm)

- L2 = 90 (mm)

- L3 = 108 (mm)

- L4 = 62.5 (mm)

- d1 = 145 (mm)

Ta có ma trận chuyển đổi tổng quát giữa link i và i+1:

6

T =[cos θi −sinθicos αisinθisinαi aicos

sinθi cos θicos αi−cos θisin αi aisin

0 sin αicos αi di

i+1

T = T1

4 ∗ T2 ∗ T3 ∗ T4

T =[cosθ1 0−sin θ1 50cosθ

sinθ1 0 cos θ1 50 sinθ1

0 −10 145

1 0

T =¿ ¿

T =[cos θ3 −sin θ30 108 cos θ

sinθ3 cos θ30 108 sinθ3

0 01 0

3 2

T =[cos θ4 −si nθ40 62,5 cos θ

sin θ4 cos θ40 62,5 sin θ4

0 0 1 0

4 3

=> 4T= [r 11 r 12

r 21 r 22

r 13 px

r 23 py

r 31 r 32

r 33 pz

0 1]

Đặt θ1=t 1, θ2=t 2, θ3 = t3, θ4 = t4 trong matlab

Tìm px, py, pz bằng matlab, ta có:

px = (cos(t1)*(125*cos(t2 + t3 + t4) + 216*cos(t2 + t3) + 180*cos(t2) + 100))/2

py = (sin(t1)*(125*cos(t2 + t3 + t4) + 216*cos(t2 + t3) + 180*cos(t2) + 100))/2

7

pz= 145 - 108*sin(t2 + t3) - 90*sin(t2) - (125*sin(t2 + t3 + t4))/2

3.2 ĐỘNG HỌC NGHỊCH.

Tính toán động học nghịch.

T = T1

4 ∗ T2 ∗ T3 ∗ T4 = [r 11 r 12

r 21 r 22

r 13 px

r 23 py

r 31 r 32

r 33 pz

0 1]

Với:

¿

Nhân 2 vế cho T−1

1 , ta được:

T−1

1 ∗T = T1−1∗¿ ¿ )

<=> [¿ ¿

¿ ¿ ¿¿ n2n1

¿ ¿

0 0

¿ n 3

0 1]=[¿ ¿

¿ ¿ ¿¿ m2m1

¿ ¿

0 0

¿ m 3

0 1]

Bằng matlab, ta tính được:

n1 = px*cos(t1) + L1 + py*sin(t1)

n2 = d1 - pz

n3 = py*cos(t1) - px*sin(t1)

m1 = L3*cos(t2 + t3) + L2*cos(t2) + L4*cos(t2 + t3 + t4) m2 = L3*sin(t2 + t3) + L2*sin(t2) + L4*sin(t2 + t3 + t4) m3 = 0

Tính góc theta 1:

m3 = n3

=> py*cos(t1) - px*sin(t1) = 0

=> tan(t1) = sin(t 1)

cos(t 1)=

py px

=> t1 = atan2(py,px)

Tính góc theta 3:

8

{n 1=m 1

{px∗cos(t 1)+ L 1+ py∗sin(t 1)=L ∗3 cos(t 2+t )+ L2∗cos (t 2)+3 L 4 cos 2∗ (t + t 3+t 4)

d 1−pz =L3∗sin 2(t + t 3)+ L2∗sin(t 2)+ L 4∗sin(t 2+t 3+t )4

<=>{px∗cos 1(t )−L1+ py∗sin (t 1)−L 4 cos (t 2∗ +t + t 4 )=3 L3 cos (t 2+t 3)+ L 2∗cos (t 2)∗

d 1− pz−L ∗4 sin(t 2+t3+ 4 )=L3∗sin (t 2t +t )+3 L2 sin(t 2)∗

Đặt:

nx px= ∗cos (t 1)+ L1+ py∗sin(t 1)−L 4 cos t 2+∗ ( t 3 t 4 )+

ny=d 1−pz −L 4∗sin(t 2+t 3+t )4

=> {nx=L 3∗cos (t 2+t )+ L 2∗cos(t 2)3

ny=L 3∗sin(t 2+ t 3)+L 2 sin(t 2)∗

=>¿

⇒¿

=>(n¿ ¿x )2+(n¿¿y)2=L3∗¿ ¿ ¿

=>(n¿ ¿x )2+(n¿¿ y −L)2 3−L2 =2∗L3∗L2∗cos (t¿¿3 )¿ ¿ ¿ ¿

=>cos (t¿ ¿3)=nx+ ny−L3 −L2

2∗L3∗L2 ¿

Mà θ2 + θ3 + θ4 = 0

=>sin(t¿¿3)=√1−cos(t¿¿3)2¿ ¿

Đặt M= cos (t¿ ¿3)=nx+ ny−L3 −L2

2∗L3∗L2 ¿

N= sin(t¿¿3)=√1 cos− (t¿¿3)2¿ ¿

=>tan(θ¿¿3)=sin (t¿¿3)

cos (t¿¿3)=¿θ3=a tan2 ¿ ¿ ¿ ¿= a tan 2(N,M)

Tính góc theta 2:

=>¿

=>¿

=>¿

=>¿

9

=>cos (t¿¿2)=n

x+ L3∗sin (t¿ ¿3)∗ny−L3∗cos

(t¿¿2 sin( t) ¿¿3)

L3∗cos(t¿¿3)+ L2

L3∗cos(t¿¿3)+ L2¿¿ ¿ ¿ ¿¿

=>cos (t¿ ¿2)=¿ x∗¿ ¿¿ ¿

=>cos (t¿ ¿2)=¿ x∗¿ ¿¿ ¿

=>cos (t¿ ¿2)=¿ x∗¿ ¿¿ ¿

=>cos (t¿¿2)∗¿ ¿

=>cos (t¿¿2)∗¿ ¿

=>cos (t¿ ¿2)=nx∗¿ ¿ ¿

Tương tự cho sin(t2):

=>¿

=>

sin(t¿¿2)=¿ y−L3∗sin ( t¿¿3)∗nx+ L3∗sin

( t¿¿2)sin (t¿ ¿3)

L3∗cos (t¿¿3)+ L2

L3∗cos (t¿¿3)+ L2¿ ¿ ¿¿ ¿ ¿ ¿

=>sin(t¿¿2)=¿ y∗¿ ¿ ¿ ¿ ¿

=>tan(θ¿¿2)=sin ( t¿¿2)

cos( t¿¿2)= ∗ny ¿ ¿ ¿¿ ¿ ¿

=>θ2=a tan 2¿

Đặt:

A = ny∗¿

B = nx∗¿

10

=> θ2=a tan 2(A , B)

Tính góc theta 4:

θ2 + θ3 + θ4 = 0

=> θ4=−θ2−θ3

3.3 Link google drive bài matlab, solidwork của nhóm:

https://drive.google.com/drive/folders/

1sBl01774IiwH2J8JXuqWO91FCMlqqyXj?usp=sharing

11