nghiên cứu, mô phỏng sự tương tác của robot với môi trường làm việc thông qua một mẫu robot tự thiết kế, chế tạo và tích hợp

1 1  1.1  1.1.1 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng trong và ngoài nước Ngoài nước: KRobot   vision  Robot    Robot  .  Robot   .   lên Robot  Robot. Trong công Robot    v  Robot  iên ngành   Robot      Robot   Robot. Trong nước: , Robot    Robot . Robot  Robot   Robot       1.1.2 Ý nghĩa của việc phân tích sự tương tác giữa Robot với môi trường                  RobotRobot  2 Robot   o Robot    Robot. Các Robot   Robot   Robot .   . 1.2    Robot   Robot   ,  Robot tay máy   Robot  1.3 N dung nghiên c     :  Robot tay máy nói riêng và Robot   Robot trong  Robot      Robot  Robot Robot  ,  và  -          Robot            Robot:  Robot  Robot  trúc  3 Robot    Robot tay máy Robot, Phân tích Jacobian cho Robot Robot tay     Robot Robot             Robot           Matlab/Simulink mà          c  , phân tích Robot   Robot tay máy - eRobot:         Robot        có    Robot (education Robot    Robot Robot  Robot  Robot khâu thao tác Robot   Robot       ;  m file)                   ;   eRobot     3--     :    Robot  1.4  4 2  Robot 2.1 Robot 2.2     2.2.1 Cơ sở động học 2.2.2 Phân tích Jacobian cho Robot tay máy 2.2.3 Cơ sở động lực học 2.2.3.1 Phương trình Lagrange 2.2.3.2 Tọa độ suy rộng 2.2.3.3 Động năng 2.2.3.4 Thế năng 2.2.3.5 Lực suy rộng 2.2.3.6 Phương trình Lagrange loại 2 cho Robot tay máy 2.2.3.7 Động lực học của Robot tay máy có tương tác tiếp xúc với môi trường khâu thao tác Robot môi ttheo     q0   /    Jq    c    τ Mq V G τ (2.56)  0  J q J q   ,0  0 J q  (2.57)  c τ là   nên ta có:   er c k     τ q q J (2.58)    q qRobot tay     T  J . Và T c  τ J λ  λ   Lúc này Robot  T     τ Mq V G J λ (2.59)  mãn  (2.57) 2.59) :   . . 0 c      τ q τ Mq V G q (2.60)  5     . . 0 er c k          τ q τ Mq V G q qJ (2.61) 2.58), các     c  τq 2.61      .0 erk         Mq V G τq qJ (62)    erk   qJ , theo  p , p q  p  q C q (2.63) 2.632.62), ta có:   .0 T T T T p p p T T T T            C Mq C V C G C τq q C τ C Mq C V C G (2.64)  p q Cq và pp q Cq Cq 2.64       , p p p p p p   τ M q q V q q G q (2.65)        , T p TT p p p T p T p     M q C MC V q q C V C MCq G q C G τ C τ (2.66) 2.60 2.58) là s  Gauss  2.56   . . 0 c      τ q τ Mq V G q (2.67) Khi , g  q , là    0  q và 0  q  (2.57) ta có: 6   0       J q J q J q (2.68) 2.68   erk   qJ 2.67      . . 0 er c k          τ q τ Mq V G q qJ (2.69) 2.58) ta có:   er c k     τ q q J (2.70)  c  τq 2.69     .0 erk         Mq V G τq qJ (2.71) 2.57).  , G   ( ) ( ) ** 1 2 T q q M q q && && && && @ G (2.72)  * q &&   ( ) 1 * qMτ V G - = - - && (2.73)  G  q &&  ( ) * M q q Mq V G τ q ¶ = - = + + - ¶ && && && && G (2.74) 2.74) vào (2.71 ( ) . 0 erkq q J q f dd ¶ = " Î ¶ && && && G (2.75) cho th  Robot   G  ( ) 0 | erkqJ f d d d= " Î && G (2.76) T2.57.  q &&  Gauss, G  G toàn M   q &&  G  7   Robot tay  và c  hàm Gauss, G    Robot tay máy có ràng 2.732.57) và (2.59 ( ) * 0 M q q J λ J q J q f ff -= += && && & && & (2.77) 2.77 (2.78)    *** ,,qqq    J f (cách tính toán J f   ,,qqq   λ . 2.3 Robot  2.3.1 Điều khiển chuyển động và điều khiển tương tác c Robot  Robot  Robot Robot  Robot    - Robot   Robot Robot . Robot  Robot             ( ) ( ) ( ) ( ) 1 11 ** 1 1 * TT T q M J J M J J q J q q λ J M J J q J q f f f f f f f f f - - - = - + + = - + & && && & && & && & 8     Robot khâu thao tác   thRobot Robot  Robot - Robot Robot   2.3.2 Điều khiển lực bị động Robot i trên Robot  Robot RobotRobot   - Robot . Hình 2.10      9        2.3.3 Điều khiển lực chủ động  Robot (minh   Robot      c Hình 2.11          2.3.4 Các dạng mô hình tương tác   10 - Robot Robot   - Robot        2.3.4.1 Môi trường cứng tuyệt đối   khâu thao tác      q0  (2.87)     1m  nm n Robot Robot  n = 62.87 i     ,t q0  ,  2.87khâu thao tác   (2.87 2, m  2.87   0qqJ   (2.88)    /    J q q       q   6m        khâu thao tác này     λqJτ T e   (2.89)  λ là   1m . Các  khâu thao tác   e τ      λqSτqJh fe T e   (2.90)  [...]... học, thiết kế quỹ đạo và điều khiển của loại Robot này -Robot này là Robot tay máy phục vụ mô hình hóa động học và động lực học Robot cho nghiên cứu sự tương tác của Robot với môi trường Tiếp theo, tác giả tiến hành tự xây dựng mô hình Robot tay máy được tham số hoá, xây dựng các thuật toán và thư viện hàm giải quyết các vấn đề hình học và động học, động lực học tương tác của Robot với môi trường và điều... thống Robot bao gồm: các vấn đề của một hệ thống Robot, các cơ sở cho việc nghiên cứu, mô phỏng và điểu khiển lực tương tác giữa Robot và môi trương Trong cơ sở này luận án tập trung chính vào cơ 23 sở động học, phân tích Jacobian, và cơ sở động lực học, cơ sở về điều khiển lực tương tác của Robot tay máy với môi trường Luận án đã chọn một dạng cấu trúc Robot có trong thực tế và tiến hành đi sâu thêm vào... các vấn đề cơ học của Robot này ở dạng m file chạy trên môi trường MATLAB/SIMULINK phục vụ việc tính toán, mô phỏng và phân tích hiện tượng Robot tay máy có tương tác tiếp xúc với môi trường (các đối tượng khác Robot trong môi trường xung quanh Robot) Đây cũng chính là mục đích của tác giả mong muốn xây dựng và phát triển thư viện các hàm liên quan tới Robot tay máy phục vụ mục đích nghiên cứu chuyên... sở cho nghiên cứu và phát triển hệ thống Robot, luận án đã giới thiệu về các vấn đề liên quan tới một hệ thống Robot, trình bày và phát triển cơ sở động học, phân tích Jacobian, cơ sở động lực học cho Robot dạng tay máy, cơ sở điều khiển lực tương tác của Robot với môi trường, giới thiệu công cụ Matlab/Simulink Luận án đã đi sâu nghiên cứu, tìm hiểu vấn đề tương tác của Robot với môi trường và xây... cho loại Robot này ở dạng các m file chạy trên môi trường MATLAB/SIMULINK Sử dụng mô hình Robot và thư viện hàm giải quyết các vấn đề hình học, động học, động lực học, điều khiển trong phần Robot tay máy 6 bậc tự do-eRobot cho phép xây dựng và viết một chương trình mô phỏng eMRobot, mô phỏng sự hoạt động của Robot tham gia cùng hai nhiệm vụ: nhiệm vụ chuyển động và nhiệm vụ tương tác lực với môi trương,... lực học của Robot để phục vụ điều khiển nâng cao một hệ thống Robot và thiết kế cơ khí Robot; vấn đề mô hình giải số và giải tích của Robot hay mô hình h n hợp giữa giải số và giải tích của Robot, các thuật toán giải số cơ hệ nhiều vật (có thể vật r n và vật biến dạng), tốc độ thuật giải cũng như độ chính xác của mô hình toán với mô hình Robot thật; vấn đề về xây dựng, thiết lập quỹ đạo cho Robot, …... học và mô phỏng quá trình hoạt động của Robot và hiển thị kết quả, quản lý kết quả, lưu trữ kết quả mô phỏng Simulation Module (hình 3.35) 3.6.4.5 Hiển thị kết quả 3.6.4.6 Mô đun điều khiển 4 Kết quả chính đạt được Bám sát mục tiêu của luận án, tác giả đã tự tổng hợp có chọn lọc tình hình nghiên cứu, phát triển Robot trên thế giới và ở Việt Nam, vấn đề tương tác giữa Robot và môi trường ở phần Tổng quan... ở trường hợp này là số điểm trung gian giữa các điểm nút là 15 và thời gian mô phỏng là 100s 22 Sau quá trình mô phỏng sự hoạt động của eRobot, chương trình eMRobot truyền mảng lưu trữ vị trí, vận tốc, gia tốc của các khớp xuống bộ điều khiển chuyển động cho Robot Hình 4.11 Mômen sinh ra tại khớp và hệ lực xo n khâu thao tác tác dụng vào môi trường khi có tương tác Hình 4.12 Mômen sinh ra tại khớp và. .. kỳ dị cho Robot, thuật giải tránh vật cản cho Robot; xây dựng các thuật giải cơ bản về động lực học: tính toán ma trận quán tính cho từng khâu của Robot và cả Robot, giải phương trình vi phân chuyển động của Robot khi có tương tác với môi trường để tìm nghiệm của vấn đề động lực học tương tác của Robot với môi trường, …; xây dựng thuật giải nâng cao về động lực học: tính toán hệ lực xo n và mômen sinh... khâu thao tác tác dụng vào môi trường khi có tương tác 5 Kết luận chung và hướng phát triển Phần kết luận tổng kết lại các nội dung chính mà luận văn đã thực hiện được theo mục đích đề ra ban đầu Phần Tổng quan giới thiệu tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước, nêu ra được ý nghĩa của việc phân tích lực tương tác giữa Robot với môi trường Tiếp theo luận án trình bày phần Cơ sở cho nghiên cứu và phát . trận quán tính 3.4.3 Xây dựng và thiết kế nhiệm vụ tương tác lực với môi trường   : Robot và môi trường là cứng hoàn toàn, đồng thời môi trường đặt lên Robot các ràng buộc thuần độc. Lagrange loại 2 cho Robot tay máy 2.2.3.7 Động lực học của Robot tay máy có tương tác tiếp xúc với môi trường khâu thao tác  Robot  môi ttheo   .      1.1.2 Ý nghĩa của việc phân tích sự tương tác giữa Robot với môi trường                  Robot Robot