ứng dụng tin học tính toán và thiết kế tay máy dr -4000

ỏn t t nghi p Tay mỏy h n DR-4000 Trng i hc bỏch khoa h ni Khoa c khớ Ngnh c khớ -c tin ************ ỏn tt nghip ti : ng dng tin hc tớnh toỏn v thit k tay mỏy dr -4000 Giỏo viờn hng dn : Nguyn Ngc Thnh Sinh viờn thc hin :Nguyn Th Minh Thao Nguyn Phng Hoa Lờ Th Thnh Lp, CK4B : C Tin H Ni -2003 Li núi u Cỏch mng khoa hc k thut trờn th gii ang phỏt trin vi tc rt nhanh, khụng ngng lờn nhng nh cao mi, cuc cỏch mng khoa hc k thut ny vi ni dung quan trng l t ng hoỏ cỏc quỏ trỡnh sn xut C khớ hoỏ v t ng hoỏ cỏc quỏ trỡnh sn xut cú mt v trớ c bit quan trng cuc cỏch mng khoa hc k thut, nhm tng nng sut lao ng cng nh cht lng v gim giỏ thnh sn phm tng hiu qu kinh t, ngnh c khớ nc ta hin cn phi nhanh chúng a tin b khoa hc k thut mi vo sn xut nhm gii phúng ngi nhng ni c hi,nguy him v nhng ni ngi khụng t lm vic c Bi vy nhng nm gn õy k thut ngi mỏy v ngnh ch to ngi mỏy rt phỏt trin Vy Tay mỏy chim mt v trớ rt quan trng ngnh c khớ nc ta, v nú thỳc y nn kinh t quc dõn Hin nc ta ó v ang ỏp dng khoa hc k thut tiờn tin vo ngnh cụng nghip, ó mang li hiu qu kinh t cao Vi ti tt nghip ng dng tin hc nghiờn cu v thit k lm vic v ng hc Tay mỏy DR-4000 Theo mu ca Nht bn vi ni dung sau : Chng 1- Tng quan v Tay mỏy Chng 2- Bc t v lm vic ca Tay mỏy Chng 3- Gii bi toỏn ng hc Tay mỏy Nguy n Th Minh Thao - Lờ Th Th nh - Nguy n Ph ng Hoa Trong thi gian lm ỏn chỳng em khụng trỏnh nhng sai xút, chỳng em xin kớnh mong nhn c s gúp ý v giỳp ca cỏc thy Chỳng em xin chõn thnh cm n thy giỏo hng dn TS Nguyn Ngc Thnh ó tn tỡnh giỳp chỳng em thi gian lm ỏn v hon thnh ỏn tt nghip ny Chỳng em xin chõn thnh cm n cỏc thy cụ giỏo hi ng ó ký duyt v ghúp ý cho chỳng em H ni, ngy 15 thỏng 09 nm 2003 Nhúm thit k Nguyn Th Minh Thao Lờ Th Thnh Nguyn Phng Hoa Nguy n Th Minh Thao - Lờ Th Th nh - Nguy n Ph ng Hoa CHNG I - TNG QUAN V TAY MỏY 1.1 Mt s nh ngha, s lc v s phỏt trin ca tay mỏy v ng dng 1.1.1 Mt s nh ngha Robot l thit b t ng lm vic theo mt chng trỡnh cú suy ngh theo t ca ngi thc hin mt s cụng vic khụng cú s tham gia ca ngi Robot (ngi mỏy) l nhng mỏy t ng cú th thc hin mt s chc nng ca ngi Hay nh ngha khỏc : Ngi mỏy l tay mỏy chc nng, vi chng trỡnh lm vic thay i c, dựng thc hin mt s thao tỏc sn xut, tay mỏy t ng iu khin theo chng trỡnh c gi l ngi mỏy cụng nghip Ngi mỏy nh mt mỏy t ng nng, nú khụng ch lm mt hoc vi cụng vic sn xut nht nh no ú m cú th lỳc lm vic ny, lỳc lm vic tu theo chng trỡnh t Nguy n Th Minh Thao - Lờ Th Th nh - Nguy n Ph ng Hoa Ngi mỏy (Tay mỏy) cụng nghip l mt mỏy t ng linh hot thay th cho tng b phn hoc ton b cỏc hot ng c bp cng nh hot ng trớ tu ca ngi nhiu kh nng thớch nghi khỏc Xột v mt c khớ v iu khin in t, ngi mỏy cụng nghip l t hp nhiu kh nng hot ng linh hot ca cỏc c cu iu khin t xa vi mc tri thc ngy cng c nõng cao h thng iu khin s cng nh k thut ch to cỏc u cm bin, u o phn hi, cụng ngh lp trỡnh v.v Ngi mỏy cụng nghip cú kh nng chng trỡnh hoỏ linh hot nhiu trc chuyn ng c biu th cho s bc t ca chỳng Ngi mỏy c trang b nhng bn tay mỏy hoc c cu chp hnh gii quyt cỏc nhim v xỏc nh quỏ trỡnh cụng ngh hoc trc tip tham gia vo cỏc nguyờn cụng (sn, hn, phun ph , rút kim loi vo khuụn ỳc, lp rỏp cm thit b hoc lp rỏp tay mỏy ) Theo tiờu chun ca Phỏp: Ngi mỏy cụng nghip l mt c cu chuyn i ng t ng cú th chng trỡnh hoỏ, lp li cỏc chng trỡnh tng hp, cỏc chng trỡnh ci t trờn trc to cú kh nng nh v, hng i, di chuyn cỏc i tng nh : Chi tit,dao, cỏc cụng c, gỏ lp theo nhng hnh trỡnh thay i ó chng trỡnh hoỏ nhm mc ớch thc hin cỏc nhim v cụng ngh khỏc Ngi mỏy cụng nghip l mt thit b nhiu trc, thc hin cỏc chuyn ng nhiu trc cú kh nng chng trỡnh hoỏ v ni ghộp cỏc chuyn ng ca chỳng nhng khong cỏch tuyn tớnh hay khụng tuyn tớnh ca hnh trỡnh Chỳng c iu khin bi cỏc b hp nht ghộp ni vi nhau, cú kh nng hc v nh chng trỡnh 1.1.2 S lc v s phỏt trin ca Tay mỏy ,Ngi mỏy Nguy n Th Minh Thao - Lờ Th Th nh - Nguy n Ph ng Hoa Sn phm cú tờn gi Ngi mỏy cụng nghip c xut hin u tiờn ú l Vesatran ca cụng ty AMF ca M, cng vo thi gian ny M xut hin loi ngi mỏy Unimate-1990 c dựng u tiờn k ngh ụ tụ Trc chin tranh th gii th hai nm 1945, vi s i ca c cu iu khin t xa (Teleparator) to iu kin cho Tay mỏy v ngi mỏy cụng nghip bt u bc vo thi k phỏt trin sau ny Ban u Tay mỏy v ngi mỏy l nhng c cu phng sinh hc, bao gm cỏc khõu khp, cỏc dõy chng gn lin vi h iu hnh l cỏc cỏnh tay ca ngi, thao tỏc thụng qua cỏc c cu khuych i c khớ, thc hin cm nm,nõng h dch chuyn, o lt, buụng th cỏc i tng khụng gian nht nh T thp k 50 cựng vi s phỏt trin ca k thut iu khin theo chng trỡnh s da trờn c cu iu khin vụ cp v mỏy in toỏn ó to mt th h mỏy múc t ng linh hot gi l Ngi mỏy cụng nghip T nm 1960 vi s i ca ngi mỏy cụng nghip Unimate ca M ln u tiờn c bn trờn th trng ó to mt hng mi ngnh cụng nghip ny n nm 1969 M ó ch to c 100 Ngi mỏy cụng nghip,cng vo nm ny trng i hc tng hp Stanford (M )ó hon thnh vic to mu Ngi mỏy hot ng theo mụ hỡnh mt,tay ,cú kh nng nhn bit v nh hng bn tay kp theo v trớ vt kp Cui thp k 60 u thp k 70 mt s nc cng ch to thnh cụng Ngi mỏy cụng nghip nh Anh(1967),Thu in v Nht (1968),CHLB c (1971), Phỏp (1972), Italia (1973) Cỏc Ngi mỏy, Tay mỏy th h ny c gn thờm cỏc cm bin ngoi tớn hiu lm vic mụi trng lm vic c gn thờm cỏc thit b in t Nguy n Th Minh Thao - Lờ Th Th nh - Nguy n Ph ng Hoa thc hin cỏc chc nng n gin nh giỏc quan ca ngi,cú th ghi nh mt lng thụng tin nht nh H iu khin ca ngi mỏy cú s dng mỏy tớnh v kt hp cỏc chng trỡnh ca nú T nm 1975 Ngi mỏy cng c ng dng rng rói quỏ trỡnh t ng hoỏ sn xut v cụng vic nghiờn cu khoa hc, dn n mt lnh vc chuyờn nghiờn cu v ch to cỏc loi ngi mỏy Ngy ngi mỏy ó xõm nhp vo hu khp cỏc lnh vc hot ng ca ngi Vic ng dng ngi mỏy cụng nghip ti cỏc nc cụng nghip phỏt trin c th hin bng 1.1 sau: Bng1.1 Nc sn xut 1984 1987 S lng 30.000 15.000 Tl 40% 22% S lng 106.000 30.000 CHLB c 6.000 9% 14.900 Anh 5.000 7.5% Phỏp 2.000 3% 4.300 Italia 2.000 3% 6.600 Nht Bn M Nguy n Th Minh Thao - Lờ Th Th nh - Nguy n Ph ng Hoa Cỏc khu vc 1.500 2% 6.600 khỏc Hỡnh 1.1 l biu mụ t s lng Robot cụng nghip c s dng nm 1984 v 1987 mt s nc cụng nghip phỏt trin Qua biu cho thy Nht bn l nc s dng Robot cụng nghp nhiu nht th gii Số lượng 120.000 100.000 Năm 1984 80.000 Năm 1987 60.000 40.000 20000 Nhật Bản Mỹ Đức Thụy Anh Điển Pháp Italia Các khu vực khác Nướcsản xuất Nguy n Th Minh Thao - Lờ Th Th nh - Nguy n Ph ng Hoa Hỡnh 1.1- Biu mụ t s lng Robot cụng nghip mt s nc Vic ng dng ngi mỏy vo sn xut lm gim giỏ thnh sn phm,gim c nhiu nhõn lc cỏc xớ nghip nh mỏy Ngi mỏy c ng dng vo nhiu lnh vc khỏc Cỏc lnh vc ny cng thay i theo s phỏt trin ca ngi mỏy cụng nghip, M tỡnh hỡnh ng dng Robot th hin bng 1.2 Bng 1.2 Lnh vc Hn Phc v Ngi mỏy NC v h thng t ng 1985 35% 20% 1990 5% 25% linh hot ỳc Phun ph Sn Cỏc lnh vc khỏc 10% 10% 5% 10% 35% 10% 15% 10% Hỡnh 1.2 l biu mụ t ng dng Robot cụng nghip mt s Nguy n Th Minh Thao - Lờ Th Th nh - Nguy n Ph ng Hoa ngnh v lnh vc cụng nghip khỏc Qua biu cho thy Robot cụng nghip ngy cng c s dng rng rói nht l lnh vc cụng nghip, in hỡnh nh : hn,phc v mỏy NC-HTTLH,ỳc ,lp rỏp Năm 1985 Năm 1990 Hàn Phục vụ máy NC-HTTĐLH Đúc Phun Phủ Sơn Lắp ráp Các ứng dụng khác Các lĩnh vực ứng dụng Hỡnh 1.2-Biu ng dng Robot cụng nghip v cỏc nghnh khỏc 1.1.3- ng dng Robot Mc tiờu ng dng Robot cụng nghip nhm gúp phn nõng cao nng sut dõy chuyn cụng ngh, gim giỏ thnh nõng cao cht lng v kh nng cnh tranh ca sn phm ng thi ci thin iu kin lao ng iu ú xut phỏt t nhng u im c bn ca Robot, ó ỳc kt li qua bao nhiờu nm c ng dng nhiu nc Robot cú th thc hin mt quy trỡnh thao tỏc hp lý, bng hoc hn ngi th lnh ngh mt cỏch n nh sut thi gian lm vic Kh nng gim giỏ thnh ng dng Robot l vỡ gim c ỏng k chi phớ cho ngi lao ng Robot cú th lm tng nng sut dõy truyn cụng ngh Theo s liu ca hóng Fanuc, Nht Bn thỡ nng Nguy n Th Minh Thao - Lờ Th Th nh - Nguy n Ph ng Hoa 10 T bng thụng s DH ta xỏc nh c cỏc ma trn chuyn i to i- A i bng cỏch thay cỏc thụng s ca cỏc khõu vo cụng thc (3.1) , cho gn ta t : C i =cos i ; S i =sin i ;i =1 ữ C i j =cos( i + j ) ;S i j =sin( i + j ) ; j = ữ Ta cú cỏc phng trỡnh sau : 0 T6 = 0A11A2 2A3 3A4 4A5 5A6 A1= C1 S1 n x n y = n z 0 S1 a1C1 C1 a1C1 0 0 S2 a2C2 A2= C S C2 a2 S 0 0 S3 a3 C A3= C S 0 C3 a3 C 0 0 S4 A4= C S 0 C4 0 0 0x ax 0y ay 0z az 0 Mx M y Mz ( 3.7) (3.8) (3.9) (3.10) (3.11) Nguyễn Thị Minh Thao - Lê Thị Thịnh - Nguyễn Ph ơng Hoa 52 A5 = C S A6 = C S 0 S5 0 C5 0 0 S5 C6 0 (3.12) (3.13) Tớnh cỏc ma trn chuyn v A i vi tay mỏy DR -4000 t khõu chuyn v dn v gc tc to ta cú : C S T6 = 5A6 = T6 = C S A55A6 S5 C6 0 0 S5 0 C5 0 0 C S = C S C S S 5C6 S S S C6 0 S5 C5 0 0 (3.14) S5 0 C6 0 0 0 (3.15) Nguyễn Thị Minh Thao - Lê Thị Thịnh - Nguyễn Ph ơng Hoa 53 T6 = C S 4 A A A = C S C S S 5C6 S S S C6 0 S5 C5 0 S4 0 C4 0 0 0 C C C S S S C5C6 + C S = S 5C6 C C5C6 S4 S6 C4 S S C5C6 C4C6 S4 S5 S5S C5 0 (3.16) T6=2A3.3A4.4A5 5A6= C C C C C S S + S S C S C C C S S S +C S C 6 S S 5C6 C 3C C S C S C + S S S C 3C S + S C S 3C C5 S S S C6 + C3 S S S 3C S C3C5 S C5 S C C6 S4 S5 a3 S a3C (3.17) T6 = 0A11A2 2A33A44A5 = Nguyễn Thị Minh Thao - Lê Thị Thịnh - Nguyễn Ph ơng Hoa 54 C 23 C C C C 23 S S + S 23 S S S 23 C C C S 23 S S + C S C S C5C6 + C S C 23 C C S C 23 S C + S 23 S S S 23C C S S 23 S C + C 23 S S S C5 S C C6 C 23 C S + S 23C a3 C 23 + a C S 23 C S + C 23 C a S 23 + a C S4 S5 (3.18) T6=0A11A22A33A44A55A6 C1 ( C 23C C C C 23 S S + S 23 S C ) S1 ( S C5 C + C S ) C1 (C 23C C5 S C 23 S C + S 23 S S ) + S1 ( S C S S (C C C C C S S + S S C ) C ( S C C + C S ) S (C C C S C S C + S S S ) C ( S C S 23 23 6 23 23 23 23 S 23C C5 C + S 23 S S + C 23 S C S 23 C C5 S + S 23 S C + C 23 S S 0 C1 (C23C4C5 S 23C5 ) S1S S5 S1 (C23C4C5 S 23C5 ) C1S S5 S 23C4C5 C23C5 a3C1C23 + a2C1C2 + a1C1 a3 S1C23 + a2 S1C2 + a1S1 a3 S 23 a2 S (3.19) T (3.7) v (3.19) cõn bng cỏc phn t phng trỡnh (3.19) ta cú giỏ tr hỡnh chiu ca cỏc trc nh hng ca bn tay kp so vi h to *Phng phỏp tuyn N x =C (C C C C -C S S +S S S )-S (S C S +C S ) (3.20) N y =S (C C C C -C S S +S S C )+C (S C S +C S ) (3.21) N z =-S C C C +S S S +C S C (3.22) *Phng kp nh i tng O x =C (-C C C S -C S C +S S S ) + S (S C S +C S ) (3.23) O y =S (-C C C C -C S C + S S S ) - C (S C S +C S ) (3.24) O Z =S C C S + S S C + C S S (2.25) *Phng tip cn i tng A x = C (C C C - S S ) - S S S (3.26) A y = S (C C C - S C ) + C S S (3.27) Nguyễn Thị Minh Thao - Lê Thị Thịnh - Nguyễn Ph ơng Hoa 55 Az = - S23C4C5 - C23C5 (3.28) V trớ ca bn tay kp so vi h to gc chun Oxyz Mx = a3C1C23 + a2C1C2 + a1C1 My = a3S1C23 + a2S1C2 + a1S1 M z = -a S + a S Cỏc phng trỡnh (3.20) ữ (3.31) l kt qu ca bi toỏn thun xỏc nh v trớ v hng ca bn tay kp so vi gc to chun ban u 3.2.3 Gii bi toỏn ng hc ngc Tay mỏy DR-4000 Ni dung bi toỏn ngc : cho trc v trớ v hng ca bn tay kp so vi gc to chun ban u cho kớch thc cỏc khõu Tỡm quy lut chuyn ng ca cỏc to suy rng i = i (t) vi i= ti cỏc khp quay ca tay mỏy iu kin thit yu gii bi toỏn ng hc ngc +iu kin tn ti nghim :iu kin ny nhm khng nh Cú hay khụng cú ớt nht mt nghim ca , cho Robot cú hỡnh th cho trc.Cỏc s liu cho trc thit k Tay mỏy DR-4000: -Gii hn cỏc gúc quay: =-170 ữ +170 =-180 ữ +180 =-150 ữ +90 =-50 ữ +230 =-120 ữ +150 =-320 ữ +320 -Kớch thc Tay mỏy: l =490(mm) l =500(mm) l =100(mm) l = 700(mm) l =100(mm) l ph thuc kớch thc bn tay kp ngi thit k quyt nh l =100(mm) Nguyễn Thị Minh Thao - Lê Thị Thịnh - Nguyễn Ph ơng Hoa 56 +iu kin nht ca nghim : Trong xỏc nh cỏc nghim, cn phõn bit rừ hai loi nghim : -Nghim toỏn: nghim ny tho cỏc phng trỡnh cho trc ca T -Ngim vt lý:L cỏc ca toỏn, ph thuc vo cỏc gii hn vt lý +iu kin chn phng phỏp gii -Phng phỏp gii tớch:Tỡm cỏc cụng thc hay cỏc phng trỡnh toỏn gii tớch, biu th quan h gia cỏc giỏ tr ca khụng gian bin trc v b thụng s DH -Phng phỏp s:Tỡm cỏc giỏ tri ca nghim bng kt qu ca mt quỏ trỡnh lp.Ta nhn thy hm T th hin rừ hai c tớnh rừ nột ú l tớnh phi tuyn vtớnh liờn kt Tớnh phi tuyn tr hin cỏc hm lng giỏccú cu trỳc thớch hp cú th a cỏc phng phỏp gii tng quỏt ng dng vo mt lot cỏc Robot thụng dng *Gii bi toỏn ng hc ngc : i vi tay mỏy DR-4000 , T l tớch ca ma trn trỡnh by trờn toỏn 3.4 A1 A2 A3 A4 A5 A6 T6 T6 T6 T6 T6 T6 Nguyễn Thị Minh Thao - Lê Thị Thịnh - Nguyễn Ph ơng Hoa 57 Hỡnh 3.4-Toỏn ma trn bin i ca Tay mỏy DR-4000 T6= A01 A12 A A3 4A4 5A (3.32) Nhõn liờn tc (3.32) vi ma trn nghch o ta c A-11 0A6 = 1T6 A-12 0A-11 0T6 A-13 1A-12 0A-11 0T6 A-14 2A-1 1A-12 0A-11 0T6 A-15 3A-14 2A-1 1A-12 0A-11 0T6 =2T6 =3T6 =4T6 =5T6 Cỏc phn t ma trn v phi ca phng trỡnh ny l hm s ca cỏc phn t T v cỏc bin s ca khp (n-1) *Tỡm : T phng trỡnh (3.29) v (3.30) ta cú : M x =C (a C +a C +a ) M y =C (a C +a C +a ) Mx tg = M y Mx =arctg M (3.33) y *Tỡm Nhõn(3.32) vi A - 1 ta c S1 C1 0 -1 A T = S C 1 0 0 0 n x n y n z 0x ax 0y ay 0z az 0 Mx M y Mz Nguyễn Thị Minh Thao - Lê Thị Thịnh - Nguyễn Ph ơng Hoa 58 = f 11 ( n) f 11 (o) f 11 (a) f11 ( M ) f 12 (n) f 12 (o) f 12 ( a) f12 ( M ) f 13 (n) f 13 (0) f 13 (a ) f 13 ( M ) 0 Trong ú : F 1 =C X+S y F =-Z F =-S x+C y V phi l: T6= C 23 C C C C 23 S S + S 23 S S S 23 C C C S 23 S S + C S C S 4C5C6 + C S C 23 C C S C 23 S C + S 23 S S C 23 C S + S 23 C a C 23 + a C S 23 C C S S 23 S C + C 23 S S S 23 C S + C 23 C a S 23 + a C S C5 S C 4C6 S S5 0 Cõn bng cỏc phn t hng ,hng ,ct ta c : A C + a C =C M x +S M y (a) A S +a S =-M Z (b) Bỡnh phng hai v (a ) v (b)ri cng li ta c : A -a 2 + C = (C M x +S M y ) +M z C =(C M x +S M y ) +M z - a -a 2 S = C3 Cp nghim phự hp vi cu trỳc ng hc ca Robot cỏnh tay trờn nõng lờn v h xung [ 2 2 ( C1 M x + S1 M y ) + M Z a3 a tg = (C1 M x + S1 M y ) + M Z a3 a2 ] Nguyễn Thị Minh Thao - Lê Thị Thịnh - Nguyễn Ph ơng Hoa 59 =arctg [ ( C1 M x + S1 M y ) + M z a3 [( C M ] 2 + S1 M y ) + M z a a 2 x 2 2 ] (3.34) *Tỡm : Nhõn (3.32) vi A - A - ta c : A2-1 0A-11.-1T6 =2T6 = 2A3 3A4 4A5.5A6 Khi xỏc nh cỏc phn t hai v ca ma trn vi ta cú: f 21 (n) f 21 (O) f 21 (a ) f 21 ( M ) a1C a f 22 ( n) f 22 (O) f 22 (a ) f 22 ( M ) a1 S f 23 (n) f 23 (O) f 23 (a) f 23 0 C C C C C S S + S S C S C C C S S S +C S C 6 S S 5C6 C3C C5 S C3 S C6 + S S S C3C S + S 3C5 a3 C3 S 3C C5 S S S C6 + C3 S S S 3C S C3C5 a3 S S 4C5 S C 4C6 S4 S5 0 Trong ú F =C C x +S C y - S z F 2 = - C C x -S S y - C z F = - S x +C y Cõn bng phn t hng v ct ta c : A C = C C M x +S C M y -S M Z - a C -a A C - a =(C M x + S M y -a )C - S M z t (C M x +S M y -a ) =rsin M z =rcos Ta cú : 1/r (a C - a ) = cos sin - sin cos 1/r (a C - a ) = sin( - ) Vi r = M z + ( C1m x + S1m y a1 ) Nguyễn Thị Minh Thao - Lê Thị Thịnh - Nguyễn Ph ơng Hoa 60 ( C1 m x + S1 m y a1 ) mz =arctg Mt khỏc Cos( - ) = ( a3C a ) r ( a3 C a ) = r r Du (+) phự hp vi cu trỳc ng hc vai phi ca Tay mỏy Du (-) phự hp vi cu trỳc ng hc vai trỏi ca Tay mỏy sin ( ) Tg (- ) = cos( ) (- ) = arctg ( a3 C a ) r = r ( a 3C a ) r ( a 3C a ) r ( a3 C a ) a3 C a r2 ( a3 C a ) a3 C a Vy = = ( a3 C a ) r2 2 + arctg (C m x + S1 m y a1 ) mz (3.35) *Tỡm : Nhõn (3.32) vi A - A - A - ta c : A3-1.1A2-1.0A1-1.0T6 =3T6 =3A4.4A5.5A6 f 31 ( n ) f ( n) 32 f 33 ( n ) f 31 ( O ) f 31 ( a ) f 33 ( O ) f 33 ( a ) f 32 ( O ) f 32 ( a ) = f 31 ( M ) a1C 23 a C a3 f 32 ( M ) f 33 ( M ) a1 S 23 a S C C C S S S C5C6 + C S S 5C6 C C5C6 S4 S6 C4 S S C5C6 C4C6 S4 S5 S5S C5 0 Trong ú : F =C C x +S C y - S z Nguyễn Thị Minh Thao - Lê Thị Thịnh - Nguyễn Ph ơng Hoa 61 F = - S x +C y F 3 = C C x -S S y - C z Cõn bng cỏc phn t hng ,ct v ct ta cú : S S = C S n x +S S n y +C n z S S = C S O x +S S O y +C O z tg = C1 S 23 O x + S1 S 23O y + C 23O z C1 S 23 m x + S1 S 23 m y + C 23 n z = arctg C1 S 23 O x + S1 S 23O y + C 23 O z C1 S 23 m x + S1 S 23 m y + C 23 n z (3.36) *Tỡm : Cõn bng phn t hng ,hng ,ct ta c : C S = C C a x +S C a z - S a z S S =-S a x + C a y tg = S1 a x + C1 a y C1C 23 a x + S1C 23 a y S 23 a z = arctg S1 a x + C1 a y C1C 23 a x + S1C 23 a y S 23 a z (3.37) *Tỡm : Cõn bng phn t hng ,ct ta c : C = C S a x +S S a y +C a z S = C5 = ( C1 S 23 a x + S1 S 23 a y + C 23 a z ) C1 S 23 a x + S1 S 23 a y + C 23 a z = arctg C1 S 23 a x + S1 S 23 a y + C 23 a z (3.38) Cỏc biu thc t (3.33 ữ 3.38) l kt qu ca bi toỏn nghch tỡm quy lut chuyn ng ca cỏc to suy rng vi i = ữ ti mi khp quay Nguyễn Thị Minh Thao - Lê Thị Thịnh - Nguyễn Ph ơng Hoa 62 Thut toỏn gii bi toỏn ng hc ngc T c mụ t trờn hỡnh 3.5 Bắt đầu Vẽ hệ toạ độ chuẩn Vẽ hệ toạ độ khớp - Cho kích thước khâu li , i = 1,6 -Xác định thông số DH tương ứng -Thực phép tính nhân ma trận toán ngược -Cho quy luật chuyển động tay máy (dạng đường làm việc, quỹ đạo làm việc ) Tính góc i theo phương trình (3.33) -(3.39) Tiếp tục Có Không Kết thúc Nguyễn Thị Minh Thao - Lê Thị Thịnh - Nguyễn Ph ơng Hoa 63 Hỡnh 3.5 S thut toỏnT Mc lc Li núi u Chng I tng quan v tay mỏy 1.1.Mt s nh ngha v s lc v s phỏt trin ca Tay mỏy 1.1.1.Mt s nh ngha 1.1.2.S lc v s phỏt trin ca Tay mỏy 1.1.3.ng dng Tay mỏy DR-4000 1.2 H thng Tay mỏy 1.2.1 Cỏc b phn c bn ca Tay mỏy 1.2.2.H thng Tay mỏy DR-4000 1.2.3.Tớnh nng k thut caTay mỏy DR-4000 11 Chng II Bc t v lm vic ca Tay mỏy 2.1 Bc t ca Tay mỏy 12 2.1.1 Khỏi nim 12 2.1.2 Cu trỳc ng hc ca Tay mỏy 12 2.1.3.Tớnh s bc t ca Tay mỏy 13 2.2 Min lm vic 14 2.2.1 Mt s nh ngha 14 2.2.2 Xỏc nh lm vic ca Tay mỏy 15 Chng III Gii bi toỏn ng hc ca Tay mỏy 60 3.1 Gii thiu phng phỏp DH 60 3.2 ng dng cỏc phng phỏp DH gii cỏc bi toỏn ng hc Taymỏy 62 3.2.1 Bi toỏn thun 64 3.2.2Ni dung bi toỏn ng hc ngc 70 Kt lun Nguyễn Thị Minh Thao - Lê Thị Thịnh - Nguyễn Ph ơng Hoa 64 Kt lun ti nghiờn cu ng dng tin hc thit k lm vic v ng hc ca Tay mỏy DR -4000 theo mu ca Nht Bn ó gii quyt mt s sau : +Tỡm hiu v s phỏt trin v nhng ng dng ca Tay mỏy mt s lnh vc sn xut cụng nghip +Nghiờn cu v tỡm hiu cỏc khỏi nim v Tay mỏy v h thng Tay mỏy hn DR-4000 +Nghiờn cu xỏc nh miờn lm vic ca Tay mỏy Dr-4000 ng thi xõy dng c thut toỏn v lm vic ca Tay mỏy.T thut toỏn ny cú th lp c chng trỡnh mỏy tớnh v lm vic ca Tay mỏy DR-4000 +Nghiờn cu phng phỏp gii bi toỏn ng hc Tay mỏy ca Denavit-Hartenberg.ng dng phng phỏp ny gii bi toỏn ng hc cho Tay mỏy DR-4000 Qua thi gian thc hin ti, chỳng em ó hon thnh cỏc yờu cu c giao Tuy nhiờn vỡ thi gian cú hn nờn ti c giao khụng trỏnh nhng sai xút chỳng em kớnh mong cỏc thy cụ tn tỡnh ch bo Chỳng em xin chõn thnh cm n Nguyễn Thị Minh Thao - Lê Thị Thịnh - Nguyễn Ph ơng Hoa 65 Nguyễn Thị Minh Thao - Lê Thị Thịnh - Nguyễn Ph ơng Hoa 66 [...]... quanh trc B Khõu 4: Cỏnh tay trờn l b phn gia cựi tay (3) v c tay (5) Cỏnh tay ny c liờn kt vi cỏnh tay trờn (4) bng khp tr C, ti khp tr C thuc cựi tay (3) cú lp ng c dn ng cỏnh tay trờn quay gúc 4 quanh trc tõm khp tr C Khõu 5 : C tay l b phn gia cỏnh tay trờn (4) v bn kp (6) C tay c liờn kt vi cỏnh tay trờn (4) bng khp bn l P Ti khp P thuc cỏnh tay trờn cú lp ng c dn ng c tay (5) quay gúc 5 quanh... tr 5 2 1.2.H thng tay mỏy DR -4000 3 6 2 1 Nguy n Th Minh Thao - Lờ Th Th nh - Nguy n Ph ng Hoa 0 11 Hỡnh 1.3 -Kt cu c bn ca tay mỏy DR -4000 1.2.1.Cỏc b phn c bn ca tay mỏy DR -4000 (Hỡnh 1.3) Khõu 0 :Thõn b mỏy c nh mang tt c cỏc b phn cũn li ca tay mỏy Thõn b c nh s c lp mt ng c dn ng khõu 1 (thụng qua khp tr 0) l khõu b vai ca tay mỏy Khõu 1:Khõu b vai l b phn gia cỏnh tay di (2) v b( 0)... Nguy n Ph ng Hoa 12 tay di (2 ) bng khp bn l A ta gi ú l khp b vai Khp ny c lp ng c dn ng khõu (2) Khõu 2: Cỏnh tay di l b phn gia b vai v cựi tay (3) Cỏnh tay di c lp ng c dn ng v chuyn ng quay gúc 2 quanh trc khp A Khõu3: Cựi tay l b phn gia cỏnh tay di (2) v cỏnh tay trờn,cựi tay (3) liờn kt vi cỏnh tay di (2) bng khp bn l B Ti khp bn l B thuc cỏnh tay di cú lp ng c dn ng cựi tay (3) chuyn ng... lm vic ca Tay mỏy DR -4000 (hỡnh chiu cnh) 170 300 140 529 M7 M8 M9 R1 33 6 R5 06 M6 Nguyễn Thị Minh Thao - Lê Thị Thịnh - Nguyễn Ph ơng Hoa 19 Hỡnh2.4 - Min lm vic hỡnh hc ca tay Min lm vic ny c xỏc nh theo cỏc kớch thc ca Tay mỏy nh sau : B vai l 1 = 490 (mm) Cỏnh tay di l 2 = 500 (mm) Cựi tay l 3 = 100 (mm) Cỏnh Tay trờn l 4 = 700(mm) C tay l 5 =100 (mm) Bn tay l 6 ph thuc kớch thc bn tay kp (m... Hoa 14 Hỡnh 2.1- Cu trỳc ng hc ca Tay mỏy hn DR -4000 Cỏc gúc quay i (i=1 ữ 6) l cỏc to suy rng ti mi khp quay ca tay mỏy 1 : gúc quay quanh khp thõn 0 2 : gúc quay quanh khp b vai A 3 : gúc quay quanh khp cựi tay( khuu tay) B 4 : gúc quay quanh khp canh tay trờn C 5 : gúc quay ca khp c tay P 6 : gúc quay ca khp bn tay D T hỡnh 2.1 ta cú s cu trỳc ng hc tng ng ca tay mỏy D M P 6 6 5 5 4 4 C 3 3... nghi p Tay mỏy h n DR- 4000 9 9 4 9 1 15 1.2.3- Tớnh nng k thut ca Tay mỏy DR- 4000 1- Tay mỏy :Thc hin cỏc chc nng di chuyn dng c v thc hin cỏc thao tỏc k thut v cụng ngh nh (hn, lp rỏp )thay cho ngi th 2- Trung tõm iu khin: iu khin ton b cỏc hot ng ca tay mỏy , cỏc thit b i kốm (Mỏy hn,b cp dõy,lng khớ ra) 3- B dy hc:Nhn v truyn d liu ( cỏc thụng tin nh v v trớ v hng ca cỏc im thuc qu o tay mỏy i... P Khõu 6: Bn tay kp l b phn ng (khõu ng) cui cựng ca tay mỏy Bn tay liờn kt vi c tay bng khp tr D, ti khp tr D thuc bn tay cú lp ng c dn ng bng tay quay gúc 6 quanh trc khp D Trờn bn tay mỏy cú th c gỏ lp mt s dng c chng hn:m hn, m ct, dng c lp rỏp, sn v.v Do bn tay l khõu ng cui nờn nú cú th chuyn ng lc xon ( 4 ), lp gp, ( 5 ) v lc ngang ( 6 ) Ngoi cỏc b phn (khõu) c bn núi trờn ,Tay mỏy cũn cú... trỳc v chuyn ng c hc thỡ h cỏnh tay, bn tay ca tay mỏy l mt c cu khụng gian h v hn hp Cỏc khõu ca c cu khụng gian c ni vi nhau bng cỏc khp ng,thng l khp thp loi5(hn ch 5 bc t do ch cũn li chuyn ng quay hoc tnh tin) Trờn hỡnh 2.1 mụ t cu trỳc ng hc ca tay mỏy gm cú : 0:Thõn hay b ca tay mỏy 1: B vai 2: Cỏnh tay di 3: Cựi tay 4:Cỏnh tay trờn 5: C tay 6: Bn tay 7,8: Khõu ni hỡnh bỡnh hnh D M 6 6 5 P 5 4... = 6, do ú cú 6 kh nng chuyn ng c lp ca c cu Tay mỏy 2.2- Min lm vic 2.2.1-Mt s nh ngha: a- Tõm bn Tay kp ca tay mỏy l mt im hỡnh hc quy c thuc khõu cui cựng ca Tay mỏy c xỏc nh bi im cui trờn trc c tay b- Min lm vic hỡnh hc : L tp hp cỏc v trớ trong khụng gian m tõm bn tay kp cú th t ti c ng vi cỏc kớch thc hỡnh hc xỏc nh v gii hn gúc quay ca cỏc khp ca tay mỏy c- Min lm vc thc t: l min lm vic hỡnh... hỡnh bỡnh hnh, nhm tng Nguy n Th Minh Thao - Lờ Th Th nh - Nguy n Ph ng Hoa 13 cng vng cho Tay mỏy v mt kt cu,to thun li cho vic lp rỏp cỏc ng c trờn cỏc khp ti A v B 1.2.2-H thng tay mỏy hn DR- 4000 (Hỡnh 1.4) 1- Tay mỏy 2- Trung tõm iu khin 3- B dy hc 4- Hp iu khin bng tay 5- Cỏp iu khin (ni gia tay mỏy v trung tõm iu khin ) 6- Ngun hn 7- Cỏp iu khin (ni gia ngun hn v trung tõm iu khin ) 8-