Bài tập lớn robotics đề 2

Các robot công nghiệp, robot song song, robot dáng người,mobile robot, cánh tay….có một vị trí quan trọng trong tự động hóa các quá trình sản xuất cũng như trong dịch vụ và giải trí.. Tr

Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển của khoa học và kĩ thuật, ngành điều khiển học và tự động hóa

đã có những bước tiến quan trọng Các robot công nghiệp, robot song song, robot dáng người,mobile robot, cánh tay….có một vị trí quan trọng trong tự động hóa các quá trình sản xuất cũng như trong dịch vụ và giải trí Góp phầnkhông nhỏ vào quá trình tăng năng suất lao động,giảm giá thành, tăng chất lượng, đồng thời tạo điều kiện cải thiện môi trường làm việc, đặc biệt trong các môi trường làm việc nguy hiểm và có tinh độc hại cao

Vì vậy nhu cầu chế tạo và sử dụng robot trong công nghiệp ngày càng tăng, các loại robot ngày càng đa dạng, chính xác cao, linh hoạt hơn, giá cả phù hợp hơn, năng suất và tuổi thọ ngày càng cao

Nhằm giúp sinh viên tìm hiểu và làm quen với nó, trường ĐH Bách Khoa đã đưa vào giảng dạy môn học : Robotics cho sinh viên ngành cơ khí

Được sự giảng dạy của PGS.Phan Bùi Khôi ,chúng em được học và tiếp thu thêm nhiều kiến thức về robot Công Nghiệp.Trong quá trình thực hiện tiểu luận,em có sử dụng phần mềm Maple , matlap hỗ trợ Trong quá trình làm tiểu luận, do kiến thức còn hạn chếnên không tránh khỏi những thiếu sót, em mong nhận được sự đóng góp, chỉ bảo của thầy

cô và các bạn để bài làm của em được hoàn thiện hơn

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo đã giảng dạy, hướng dẫn em hoàn thànhbài tiểu luận này

Chương I Xây dựng cấu trúc, thiết lập hệ phương trình động học của

a Thiết lập hệ tọa độ theo quy tắc Denavit Hartenberg

Từ việc chọn hệ tọa độ ta có bảng DH sau:

Thiết lập phương trình động học robot theo phương pháp Danavit- hartenbeg:

a).Với các hệ trục tọa độ đã chọn, các tham số động học D-H được xác định như trong bảng sau:

os( ) sin( ) 0 os( )

sin( ) os( ) 0 sin( )

cos(q )cos( ) cos( )sin( ) sin( ) cos ( cos( ) cos( ) )

A ta xác

định được điểm tác động cuối P của khâu 2 so với hệ cố định, và ma trận cosin chỉ

hướng khâu 3 so với XoYoZo

cos(q )cos( ) cos( )sin( ) sin( )

sin( ) cos( ) sin( )sin( ) cos( )

cos ( cos( ) cos( ) )

sin ( cos( ) cos( ))

Chú ý: Ta có robot phẳng ba bậc tự do khi tính toán hay điều khiển ta quan tâm đến điểm tác động cuối trong phẳng không quan tâm đến hướng khấu cuối vì khi ta tìm được các biến khớp từ điểm tác động cuối và từ đó tìm được ma trận

cosin chỉ hướng 0R2từ đó xác định được các góc Cardan hay Eule

Quỹ đạo chuyển động của diểm P

2 Động học ngược

Khi giải bài toán động học thuận người ta xác định được quan hệ dước dạng

ma trận như sau: x=f(q) Từ quan hệ đó ta suy ra một cách hình thức q=f -1 (x) trong đó x = [x1,x2,…,xm]T ,q = [q1,q2,…,qn]T

Như vậy ta có hai chiều hướng để giải đó là phương pháp số và phương pháp giải tích với bài toán RobotRRR đơn giản ta dùng phương pháp giải tích là đơn giản và dễ giải nhất nhưng với những bài toán robot nhiều bậc phương pháp số là phương pháp hữu hiệu

từ hệ

cos ( cos( ) cos( ) )

sin ( cos( ) cos( ))

Kí hiệu C1 = cos(q1), S1 = sin(q1), C2 = cos(q2), S2 = sin(q2),C12 = cos(q1+q2),

p p

S S

Chương 2 Qũy đạo trong không gian khớp

Quỹ đạo trong không gian khớp

Từ hai cặp góc khớp đã tìm được đó ta đi thiết kế quỹ đạp qi (i=1:2) biến thiên

từ q ia đến q ib theo quỹ đạo bậc 3 ( đáp ứng về mặt tốc độ góc khớp ) trong vòng

ib ia i

c

ib ia i

0 1 2 3

30 0 3.6 0.48

i i i i

a a a a

2 Quỹ đạo trong không gian làm việc

Để phục vụ cho tín hiệu vào cho bộ điều khiển trong không gian làm việc nên

chỉ xét quỹ đạo di chuyển của robot RR giữa hai điểm A(x0,y0), B(xc,yc) là đường thẳng và đường tròn ( ta thiết kế ở đây đó là đường tròn nhận AB làm đường kính)

Ta có phương trình đường thẳng trong không gian làm là mặt phẳng giữa hai

 mà quan hệ y=kx+b; z=ux+v => x=x(t) cũng

có điều kiện như quỹ đạo

Vậy

0 0 0

3.1.Tính toán các ma trận sóng trong hệ tọa độ cơ sở:

Ma trận sóng của vecto r[ i] trong hệ tọa độ cơ sở

-Tính momen ở các khớp RB

Chương 4 khảo sát động lực học

Động năng của robot có dạng:

2.1 Tính toán động năng:

2.1.1.Tính toán vc i

a.Tính toán vận tốc góc trong hệ tọa độ gắn với khâu [i]:

Vận tốc góc các khâu:

a.Tính toán vận tốc góc trong hệ tọa độ gắn với khâu [i]:

b.Biểu thức động năng của robot:

Thế năng của robot

1 c1 2 ( 1 c2 2) 3 ( 1 2 2 c3 23)

Từ đó suy ra :

Tính toán chương trình con thiết lập đạo hàm của biểu thức theo biến

Thiết lập hệ phương trình động lực học:

V q q là vecto n chiều của

các thành phần Coriolis và ly tâm, G(q) là véc tơ n chiều của các thành phần lực suy rộngcủa các lực có thế Mỗi phần từ M và G là một hàm của q- vị trí của tất cả các khớp của robot Mỗi thành phần của V là hàm của

.

q và q.

Giả sử ma sát tại các khớp là hàm của vị trí và vận tốc :

.(q, )

Hệ điều khiển tay máy phi tuyến (theo phương pháp tách luật điều khiển ).

Từ công thức trên ta có hệ điều khiển kín tay máy:

2 Giáo trình Cơ Sở Robot công nghiệp GS.TSKH.Nguyễn Văn Khang và TS Chu

Anh Mỹ

3.Nguồn tham khảo trên cộng đồng mạng.