BO GIAO DUC VA ĐẠO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
PHAM DANG PHUGC
UNG DUNG KY THUAT MAY TINH
(CAE) TRONG KY THUAT
NGUOL MAY CONG NGHIEP
Chuyên ngành : Công n
Mãsế : 2( ) 1.09 hệ chế to máy
Trang 2
CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - ĐẠI HỌC ĐÁ NẴNG Người hướng dân khoa học :
GS.TSKH NGUYÊN THIỆN PHÚC Truong Bui hac Bach Khoa He Noi
PGS.TS PHAM PHU LY
Trường Đại học KỸ thuật - Đại học Đa Vũng
Phản biện | : PGS.TS Tang Huy
Tiong Dat hoe Bach Khoa Ha Nev
Phan biến 3: PGS.TS Phùng Ran
Priming Bet hoe Sit plan KY tut TP fle Chi Mùnh
Phan bign 3: PGS.TS Dang Van Nehin
Prong OE KS dinate - ĐHQG Thị Họ Của Vhnh
Luàn án sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án cấp nhà nước, Hop tai: Dai hoe Ba Nẵng (17-Lê Duận TP Đà Nẵng)
Vào lúc : Ủ8 giờ00 ngày 26 tháng 1Ô năm 2000,
Có thủ tì hiện lHộu úN tài
- Thư tiêu Quốc giá
- Pring rau thong vane hen al tar laa Nie
- Thư vien tưng Đại học KỸ thu ‡ Đạt bọc Du Nina
Trang 3MO DAU
A Tính cấp thiết của đề tài :
Kỹ thuật robot (người máy) ra đời cách nay khoảng 40 năm, nhiều nước trên thế giới đã sớm áp dụng mạnh mẽ kỹ
thuật robot vào sản xuất và nó đã mang lại những hiệu quả to
lớn về mặt kinh tế và kỹ thuật Các hệ thống sản xuất tự động
linh hoạt robot hoá (FMS : Flexible Manufacturing System),
các hệ thống sản xuất tự động tích hợp điều khiển bằng máy
tinh (CIM : Computer Integrated Manufacturing) da va đang
phat triển mạnh mẽ mà trong đó robot công nghiệp có một vai
trò rất quan trọng Việc nghiên cứu robot ngày càng đi vào
chiều sâu nhằm tạo ra các người mấy có nhiều khả năng đặc biệt, tiếp tục nghiên cứu đề ra các phương pháp mới để phục vụ
cơng việc tính tốn thiết kế, điều khiển roboi làm cho quá trình ứng dụng kỹ thuật robot ngày càng dễ dàng và hiệu quả
Ở Việt Nam, để có thể tiến hành thành công sự nghiệp
cơng nghiệp hố - hiện đại hoá, chúng ta không thể không ứng dụng robot công nghiệp trong các lĩnh vực sản xuất Từ khoảng
đầu những năm 1980 đến nay, các nhà khoa học ở Việt Nam đã
cố những nghiên cứu tiếp cận vấn để nầy nhằm có thể làm chủ
các phương tiện kỹ thuật, công aghệ mới có ứng dụng người
máy: từ đó mới có thể phát huy hết khả năng của các thiết bị và dây chuyền công nghệ
Trong thời đại mà khoa học về công nghệ thông tin phát
triển mạnh mẽ, việc áp dụng máy tính vào quá trình tính toán
Trang 4tam phan mục đích làm đơn gran va tang tĩnh hiệu qua của quá trình nấy Việc khai thác Khả năng to lớn của máy tính điều tứ, ấp dụng vo RỸ thuật robol cũng cập cho các KỸ sự, các
di hố Học mọi công cụ hiểu qua de gaat quyet eae Var ch
thuật phức tạp trong nghiên cứu và ứng dụng robot
Trước những veu cau pial vie của công nghiệp Viet
Năm, đồng thời qua phân tích ở trên, đề tài được chọn nghiên
cứu là : "Ứng dụng máy tính (CAE : Computer Aided
Ingineering) trong kỹ thuật người máy công nghiệp” A1tc đích và nội (HƯU nghien cu :
ado Mu dich nelueén cit
+ Nghiên cứu tự động họa việc thiết lập hệ phương trình
động học robot và mã trận Jacobian trén máy tính (bảng
phương pháp KÝ hiệu? niâm giúp cho các quá trình tình toàn
nấy được thuận lợi, nhanh chàng vú dể đàng hơn
+ Nghiên cứu phương phái lập trình để nàng ca khi Đang tiếu khiến các reBöL Khole có ngọn ngữ meng và Khoan co
thiết bị dạy học thông qua máy tĩnh cá nhàn, Thường đáy là
cục robot duoc che tuo vor se lượng dùng cae be dieu khien có cong dụng chung
+ Nghiên cửu mò phòng dòng học và Kết cầu chú robot
tiền may tính, dòng thời có thể lạp trình thiết Kẻ quý dạo và
điệu khiển hoạt động của robot Mục đích nghiên cứu nhàm
giúp cho người thiết kể có cơ sở dễ đăng chọn lựa phương an
động học và kết cầu của robot, rủi ngàn thor gh Vũ nàng cao hiệu qua khảo nghiệm Ứng dụng robot phục vụ cae der lange
Trang 5công nghệ khác nhau
b Nội dưng nghiên Cứu :
1/ Trên cơ sở mô hình động học thuận robot của Denavit-
Hartenberg, tiến hành thiết kế các thuật toán để viết các
chương trình máy tính (bằng ngôn ngữ Visual Basic và Turbo Pascal) thực hiện việc tính toán tự động động học thuận robot ở dạng ký hiệu Kết quả tạo ra một phần mềm có thể chạy trên các máy tính cá nhân (Hệ điều hành Windows hoặc NT)
2/ Nghiên cứu phương pháp lập trình điều khiển robot
bằng phần mềm Procomm Plus và ngôn ngữ Aspect nhằm
nâng cao khả năng điều khiển các robot không có ngôn ngữ riêng và không có thiết bị dạy học Chương trình có thể thực hiện được các phương pháp điều khiển khác nhau như: "dạy - học”, điều khiển động học thuận, động học ngược cũng như cung cấp các tiện ích khác trong quá
trình điều khiển áp dụng cụ thể cho robot Tergane-45
3/ Nghiên cứu mô phỏng động học và kết cấu của robot, đồng thời có thể lập trình thiết kế quỹ đạo và điều khiển hoạt động của robot trên máy tính nhờ phần mềm EasyRob Áp dụng cho robot TG-45 va RSP-406
c BO cue cia ludn dn: Ludn dn duoc trink bay trong 117 trang thuyết mình và phần phụ lục 105 trang Gồm:
+ Mở đầu
+ Chương 1: Tổng quan về nội dung nghiên cứu
+ Chương 2:Tóm tắt cơ sở lý thuyết động học thuận robot + Chương 3 : Tính toán tự động động học thuận robot
Trang 6bằng ký hiệu + Chương 4 : Chương trình nâng cao khả năng điều khiển robot Tergane - 45 + Chượng 5 : Mộ phỏng robot trên máy tính + Kết luận + Tài liệu tham khảo + Phần phụ lục
C Ý nghĩa khoa học và thực tiễn :
Với mục đích và nội dưng nghiên cứu như đã trình bày,
đề tài có những ý nghĩa về mặt khoa học và thực tiễn như sau : 1/ Bản thân robot là một thiết bị gắn liền với quá trình tự
động hoá sản xuất, do đó cẩn đặt vấn để tự động hoá các quá trình tính toán và thiết kế nó
Trong thực tế, việc thiết lập hệ phương trình động học của robot hay cách lựa chọn nơ hình tính tốn động học thích hợp
đối với mỗi robot, đồi hỏi nhiều phép tính toán phức tạp, nếu thực hiện bằng tay sẽ mất nhiều thời gian và cũng rất đễ nhầm lẫn Một phần nhiệm vụ của luận án nhằm giải quyết vấn đề nầy Kết quả nghiên cứu cung cấp một phương tiện hữu hiệu
cho các bước nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực kỹ thuật
robot, giúp người thiết kế nhanh chóng có kết quả tính toán
chính xác, các kết quả đưa ra giống như khi thực hiện tính toán
bằng tay Nó cũng rất có ích trong công tấc giảng dạy môn
robot công nghiệp Ở các trường Đại học kỹ thuật
2/ Trong thực tế nhiều robot được thiết kế chế tạo với số
Trang 7trường hợp nảy thường sử dụng các bó điệu khiến có công
dụng chung, Việc điều khiển hay lập vhương trình điều khién
các robot nảy thường phải làm băng tay, mất nhiều thời gian, đồi hỏi người lập trình phải có những hiểu biết vụ trình độ nhất định vẻ các nh vực liên quan như điện tứ, tin học Văn đề
dat ra trong mục đích của luận ún nhằm to re Aled nng thiết kế các chương trùnh điều khiển robot thudn lot va dé sir lung Đó là một chuong trinh chung dé diéu khién robui Chương
trình nảy giúp cho người thao tác có thể lap được các chương
trình chuyển động cụ thể của robot một cách dễ dàng theo nhiều kiểu điều khiển khác nhau, không yêu cầu cao vẻ kiến thức tin học hoặc các kiến thức chuyên môn khác
Vain dé nay có ý nghĩa thực tiền lớn trong vice áp dụng để lập trình điều khiến các robot cong nghiệp chẻ tạo đơn chiếc
3/ AlộI vấn đề Khác mà luận án giải quyết là mô phỏng hoạt động của robol trên máy tính Thực hiện dược điều này giúp cho các nhà thiết kế nhành chóng lựa chọn dược phương án hình-động học của robot, đồng thời có thể kiểm tra khả năng hoạt động của robol khi thực hiện một nhiệm vụ tông,
nghệ cụ thể nào đó
Việc thiết Kế mỏ phỏng càng có ý nghĩa dối với trường hợp thiết kế chế Lao các robot đơn lẻ Qua mô phòng người thiết Kế có thể đánh giá tương đối đẩy đủ khả hàng làm việc của phương án thiết kế (mà không cần chế thử) Nó cũng được
xem là phương tiện đối thoại, hiệu chỉnh thiết kẻ theo yêu cầu
đá dạng của người sử dụng
Trang 8Phuong phdp lap trình mo phong cũng giúp người thiết kế chọn được quỹ đạo công nghệ hợp lý của robot trong quá trình làm việc với một đốt lượng cụ thẻ hay phốt hợp với các thiết bị Khác trong một công đoạn được tự động hoá nào dó
Nói chung, những mục tiêu nghiên cứu của luận dn hướng vào một lĩnh vực kỹ thuật tiến tiến mà trong mội lương lại gần
ngành công nghiệp Việt Nam sẽ úp dụng để hiện đại hố đất
nước
Ð ĐƠI TƯỢNG VÀ PHAM VÌ NGHIÊN CỨC :
Căn cứ vào mục đích và nội dung của dễ tái, các aghiên
cửu dược thực hiện lấy robot công nghiệp làm doi tượng chính, Phương pháp nghiên cứu, như tên eta dé tai: Ung dung CAD thiết kế với sự trợ giúp của máy tính) để giải quyết các vấn đề
kỹ thuật trong tính toán, mó phỏng và lập trình điều khiển robot
Phần thiết kế chương trình tính toán tự động hạn chế trong phạm vị tính toán dòng học thuận robol, tự động thiết lập các phương tình dộng học của robol, xác định độ phức tạp tính
toán của các phương pháp tính khác nhau Chương trình được thiết kế dùng chủ các robot vó kiểu động học DH (Denavi -
Hartenbcrg) là kiểu động học dùng phố biến nhất Chương
irình cũng cho phép tỉnh toán mái trận Tacobian ở dạng ký hiệu
dùng để xúc định vận te, gia tốc và tính toán động lực học
robot trong vác buốc nghiên cứu tiếp theo,
Nội dụng thứ hai vẻ lập trình điều khién robot, chúng tôi
Trang 9nghiên cứu Để có thể đạt được các yêu cầu như đã dat ra, chúng tôi sử dụng phần mềm Procomm Plus Eor Windows để thiết kế giao điện và điều khiến, những phẩn tính toán phúc tạp dược viết bằng ngôn ngữ Turbo Pascal
Vấn đề mô phỏng roboL được hạn chế trong phạm vị mộ phỏng động học và - kết cấu robot, nghiên cứu lập trình mô phỏng để xác định quỹ đạo điều khiển và mối quan hệ của robot với các đối tượng làm việc khác
CHƯỢNG 1: TỔNG QUAN VỀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU :
1.1 Robot công nghiệp và ứng dụng
1.2 Tổng quan các công trình liên quan đến nội dung đề tài dã được công bố :
1.2.1 Các nghiên cứu nhằm tự động hoá cúc tính toán
thiết kế robor: Đã có một số công trình nghiên cứu nhằm tự động hoá các tính toán thiết kế động học robot như của các tác
giả C.Y Ho và len (1994), của Said M M (1993).v,v Tuy
nhiên các chương trình máy tính đã công bố cồn một số yếu
điểm như : Việc nhập đữ liệu khá phức tạp, thiểu các tiện ích
khác của chương trình (như rút gọn các biểu thức, lưu trử kết quả tính toán, xem lại kết quả, in ấn .); chương trình sử dụng các ngôn ngữ ít phổ biến như Turbo Prolos hay PL/1
1.2.2 Các nghiên cứu về lập trình diêu khiển robot : Phần
tổng quan về lập trình điều khiển robot nêu lên các phương
Trang 10khiển robot Tuy nhiền đối với các robot được sản xuất với số lượng ít, thường không có ngôn ngữ lập trình riêng, việc
nghiên cứu một phương pháp lập trình để điều khiển các robot nẩy là rất cần thiết
1.23 Các nghiên cứu về mô phỏng và lập trùnh mô phỏng chuyển động của robot trên máy tính : Kỹ thuật mô phòng Tà
một bước phất triển quan trọng trong nhiều lĩnh vực khoa học -
công nehé Luận án trình bày một số công trình nghiên cứu về mo phỏng robot đã được công bố trong các tạp chí Những kết quả nghiên cứu nầy phụ thuộc nhiều vào trình độ phát triển in học của từng giai đoạn
Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của Công nehệ thóng tin, các công ty sản xuất phần mềm đã quan tâm đến vấn đề mê phỏng robot và hệ thống sản xuất tự động Nhiều sản phẩm phần mềm lớn dùng để mô phỏng roboL đã dược bần trên thị trường, tuy giá cả tương đối cao nhưng chúng cũng được các nhà sản xuất mua để sử dụng vì hiệu quả kinh tế cao
Trong nghiên cứu khoa học, các phần mềm mô phỏng là một công cụ không thể thiếu Khai thác và sử dụng các phần mềm mô phỏng roobot giúp các nhà khoa học và các Kỹ sư một phương tiện làm việc hiệu quả để có thể nhanh chóng, đạt được vác kết quả mong muốn
1.3 Kết luận chương Ï :
Trang 11nhiều lĩnh vực khác, do đó việc nghiên cứu robot công nghiệp
có những phạm vi chuyên sâu riêng biệt như : Nghiên cứu về cấu trúc cơ khí, hệ truyền động, hệ thống điều khiển các cảm biến, các nghiên cứu ứng dụng, lập trình điều khiển, mô phỏng trên máy tính, các nghiên cứu mang tính lý thuyết về tính toán động học và động lực học Riêng nội dung luận ấn, đặt vấn để nghiên cứu một số ứng dụng của mấy tính trong việc: tính toán động học, mộ phỏng và lập trình điều khiển robot là
những nội dung đã và đang được nhiều nhà khoa hoc quan tam
giải quyết
CHƯƠNG 2 : TÓM TẮT CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỘNG HỌC
THUAN ROBOT
2.1 Ma tran biến đổi đồng nhái và biến đổi hệ toa độ
của robot : Bất kỳ một roboL nào cũng có thể xem là tập hợp
của các khâu được gắn liển với nhau thông qua các khớp Để khảo sát mối quan hệ giữa chúng, 1a sắn các hệ toa độ lên mỗi
khảu Biến đổi không sian giữa hệ toa độ của hai khâu liên tiếp là một hàm của biến khớp dùng để nối hai khâu với nhau
Trong nghiên cứu về robot, ma trận biến đổi đồng nhất
4x4 được đưa ra bởi J Denavit va R.S Hartenberg, sau nầy
được tiếp tục phát triển bởi R Pau]l và D.L Pieper, đã trở thành
cách thức chung nhất để mô tả những biến đối không gian nầy
Khảo sát hai toa độ bất kỳ như hình l Nếu ma trận biến đổi đồng nhất C xắc định biến đối không gian từ hệ toa đệ L thành hệ toạ độ 2, thì các vectơ chỉ phương don vi a, ð và c xác
Trang 12định hướng của các trục X;, Y; và 2; tương ứng của hệ toa độ 2 theo hệ toa độ I còn vectơø xác định vị trí của gốc hệ Loạ độ 2 so với hệ toa độ | Hệ toạ do | Hệ toa độ 2 Hình J : Quan hệ giữa hai hệ toa độ bất kỳ Ma trận Biến đổi đồng nhất ag be Ce Pe | ay Dy Cy Py az Dy Cy De o00 1 j
sẽ mô tả mối quan hệ về vị trí và hướng giữa hai hệ Loa độ nầy 2.2 Mô hình động học của Denavi-Hartenberg (Kiểu dộng
hoe DH) : M6 hinh dong hoc Denavil -Hartenberg :
T, = A\Ay Ay = "
đã trở nên một kiểu động học tiêu chuẩn của robot (có n khâu
động) Ma trận T„ xác định vị trí và hướng của hệ toạ độ pắn
lên khâu cuối của robot đối với hệ toa độ cơ sở MIỗi ma trận A; mô tả mối quan hệ giữa hai khâu liển kể nhau (khâu thứ i-l và khâu thir i) Cac ma tan A; được xác định bởi tích của các
Trang 13Ái = A¡@) = Rot(z,9, ) Trans(0,0,d;) Trans(a;,0,0) Rol(x,a,)
Trong đó q; là toa dO suy rong cla kh6p tht i
6, dy a, va ơ, là các thông số DH của robot
Việc xấu định các phần tử của ma trận T, theo các thông số DH tức thiết lập được hệ phương Lĩnh động học của robot
32.3: Các quan hệ ví phản và na trận Jacobian cia robot
Việc xác định mối quan hệ vi phản của các phép biến đổi là rất quan trọng khi nghiên cứu về động học và động lực học robot như khi xác định vận tốc, gia tốc của các khâu, lực suy rộng Đối với robot có 6 khảu, biến đổi vi phân vẻ vị trí và hướng của Tạ được coi như một hầm của 6 biến khớp (cde toa độ suy rộng) và được viết đưới đạng một ma trận 6x6 bao gồm các phần tử của vectơ tịnh tiến và quay vị phân Ma trận nảy được gợi là ma trận JACOBLAN Mỗi cột của ma tran Jacobian
Trang 14CHUONG 3: TINH TOAN TU DONG DONG HOC THUAN
ROBOT BANG KY HIRU:
3.1 Giới thiệu : Việc thiết lập hệ phương trình động học của robot đòi hỏi nhiều phép tính phức tạp, nếu thực hiện bằng lay sẽ mất rất nhiều thời giờ và cũng rất đê nhầm lân Phần nầy của luận án nhằm giải quyết vấn đề ¿fnÌ: tốn tự động động học thuận của robot bằng Kế liệu, Điểm mấu chốt ở đây là
phải thiết lập được các biểu thức giải tích biểu điễn mối quan hệ động học của các khâu ở dạng kệ hiệu
Kết quá nghiên cứu đưa ra các phương pháp tính toán
khác nhan, từ đó có thể so sánh độ phúc tạp tính toán của từng cách tính nhằm giúp người thiết Kế có thể chọn lựa phương pháp thích hợp dùng trong điều khiến robot
3.2 Các phương pháp tính toán động học thuận robot dùng
trong chương trừnh
Trong chương trình thiết kế, đùng hai cách tính sau :
1) Dùng đấu ngoặc và rút gọn các biểu thức lượng giác : Thông thường khi tính các ma trận T ta hay Đập các biểu thức lượng giác có thể rút gọn được, sử dụng cách viết tắt và rút gọn các biểu thức lượng giác làm cho kết quả tính toán trở nên sáng
sủa và ngắn gọn hơn
2) Dùng các phương trình phụ Các phần tử của các ma trận T được tính thông qua các phương trình phụ D
Mỗi cách tính có những ưu nhược điểm riêng tuỳ mục tiêu
Trang 153.3 Thuật toán của chương trình tính toán tự động động học thuận robot
Thuật toán cần đám bảo độ tin cậy khi tính toán, Cho phép người sử dụng thực hiện nhiều cách tính khác nhau để thiết lập hệ phương trình động học của robot từ đó có thể chọn
lựa phương pháp thích hợp Việc nhập dữ liệu đơn giản, Các thông tin và kết quả được thể hiện bằng tiếng Việt có dấu, các thao tác khi chạy chương trình dễ đàng Có thể lưu giữ kết quả tính Loán trên đĩa, in ra giấy và truy cập khi cần thiết Nhập dữ liệu : Tên Robot, Số khâu động n, Các thông số DLL, Kiểu khớp Mũ File Kết quả cũ
Xác đỉnh cae ma tran A f—*|_ Ghi kết quả ra man hình |
Tinh todn cdc ma wan T,, va > in ket qua ra may an ma tran Facobian
Xử lý Kết quả > Ghi kết quả lên dia
Hành 2 : Lưu đồ thuật taán của chương trình chính
3.4 Chay chương trình : Ví dụ thiết lập hệ phương trình
Trang 16HHP CAC THONG So a
Hình 3 : Cửa sổ nhập dữ liệa ( Các thông xố DH)
Trang 173.5 Kếi luận chương 3 : Nội dụng chương 3 trình bày phương
pháp lập trình tính toán tự động động học thuận roboL Hé phương trình động học robot được thiết lập theo nhiều cách khác nhau giúp người sử dụng có thể chọn lựa phương phấp thích hợp Các tính toán thực hiện ở dạng ký hiệu Nhờ chương trình tính toán tự động nầy, ta nhanh chóng có được những kết quả cần thiết, độ tin cậy cao mà khi tính tay phải
mất nhiều thời gian, công sức và đễ nhầm lẫn Đây là một kết
quả mới
CHƯƠNG 4 : CHƯƠNG TRÌNH NÂNG CAO KHẢ NÀNG DIEU KHIEN ROBOT TERGANE-45 :
4.1 Các mức lập trình điều khiến robof: Người sử dụng có
thể có nhiều kiểu lập trình điều khiển robot Ta có thể tạm chia
thành các mức lập trình điều khiển robot như sau :
1 Lập trùnh kiểu "Dạy - Học”,
2 Đăng ngôn ngữ lập trình chuyên dụng, Hgồn ngữ cấp cao 3 Ngôn ngữ lập trình theo nhiệm vụ,
4.2 Phin mém Procomm Plus For Windows va ngan ngữ Aspect : Procomm Plus là phần mềm đa dụng Với Procomm
Plus ta có thể sử dụng máy tính như một Terminal hoặc thực
hiện các Scrip files viet bằng ngôn ngữ lập trình Aspect để điều
khiển thiết bị hoác truyền đữ liệu Luan an tng dung Procomm Plus để tạo ra một chương trình chung điều khiển gác robot không có ngôn ngữ lập trình riêng và thiết bi day
học
4.3 Giới thiệu robot TERGAN +45 (TGŒ-45) :
Trang 18TERGAN 45 là một loại robot dùng để dạy học do Pháp sản xuất Đây là loại robot toàn khớp quay, cố 4 bậc tự do
Môđun điều khiển của TG-45 cho phép diều khiển robot trên
các Terminal hoặc máy tính có giao diện kiểu RS-232 Sơ đồ động, của robot như hình 6
Cánh tay
Bàn tay lQ Cổ tay
we
HS: Robot Tergane-45 H6 : So dé déng Robot TG-45
Môdun điều khiển robot TG-45 được thiết kế giao điện với
máy tinh chi bảng Ø7 lệnh cơ bẩn để điều khiển các khớp quay, đóng mở các ngón fay.và kiểm soát các cổng vào - ra Sử
dụng Proconm tu có thể nâng cao được khả năng điều khiển robơt TƠ-45, làm cho việc lập trình điều khiển robot này dé
dàng và thuận lợi hơn
4.4 Chạy chương trình điều khiển robot TG-45 :
„ Chay ai
Theat kndl CTOK Robot
Hinh 7 > Menu diéu khién robot TG-4S
Trang 19Nội dung điều khiến Gai 214 eae doe ok robot TG-45 thé hiện trên các Menu ROBOTTG-45 và TroginpROBOT (Hình 7) Chương trình cho phép người sử dụng lập trình _ cà š CANH TAY điểu khién robot bằng aoe BAN TAY VE'VE TRI dune] : soare- | THAY LAI F phương pháp dạy-học (Ding hộp điều khiến dạy- học như hình 8), điều khiển
động học thuận hoặc điều
khiển động học ngược Hinh 8: Hép diéu
khiển dạy học trên
(Minh 9) cũng như mội ee”
máy tính
số Liện ích khác
Hộp điều khiến kiểu đạy học được thiết kế có chức
năng như một ” Teaching box” của các robot công nghiệp
|fEƯMHIEN RHEO TOM5 DOEWHVERE NNEMPTIG) :
Am
VITAE SO Boc hương
Phan nay dung die khien Robot thea rac toa [a]
do và hương cua ban tay robot da biel truac
Toa'do Py: ho : = khien Ban tay nhap so thu lu cac vi tican diew
Toa debe: [TH Nhap hyong cua ban tay : do la goc tao boi
LIE TENE huang cua ban lay va phuong nyang link bang| % wa do; dau "-" neu ban Lay huony xướng:
ke & Rep 1 O Thao © “0 do <= Goe huang <= 99 rie
Px Py Pz fa tea de cua tam ban tay THDAT}
Tình 9 : Cửa sổ điều khiển động học n gược robot TG-45
Trang 204.5 Kết luận chương + : Việc nghiên cứu ứng dụng phần mềm
Procomm Plus để điều khiển và lập trình điều khiển robot là
một ý tướng mới Thông thường đối với các robot không có
ngôn ngữ riêng, có thể được lập trình điều khiển bằng các ngôn
ngữ lập trình cấp cao C++ hoặc Turbo Pascal Những ngôn ngữ nầy đủ mạnh để viết các chương trình điều khiển cụ thể nhưng thường khá phức tạp Ỏ đây, chúng ta khai thác thế mạnh của Procomm Plus va ASPECT ở phần siao diện, còn các phần tính toán lại dùng đến Turbo Pascal For Windows Nhờ cách phối hợp nấy, việc thiết kế chương trình điều khiển trở nên dé dàng hơn Phương pháp nay ứng dụng tốt cho các robot chế tạo đơn chiếc, sử dụng các hệ thống điểu khiển có công dụng
CHƯƠNG V; MÔ PHỎNG ROBOT TRÊN MÁY TÍNH
Việc điều khiển robot có thể phân thành : Điều khiển trực tiếp và điều khiển mô phỏng
Điều khiển mô phỏng là dùng các mơ hình tính tốn động học, động lực học của robot kết hợp với các phương pháp đồ hoạ trên máy vi tính để mô tả về kết cấu và hoạt động của cánh tay robot Nghiên cứu về mô phỏng của robot trên máy tính giúp cho các nhà thiết kế nhanh chóng lựa chọn được phương ấn hình - động học của robot, có thể kiểm tra khả năng công nghệ của robot trên màn hình, điểu nầy rất có ý nghĩa đối với trường hợp thiết kế chế tạo các robot đơn lẻ Qua mô phỏng người thiết kế có thể đánh giá tương đối đẩy đủ khả năng làm việc của phương ấn thiết kế mà không cần chế thử Nó cũng
Trang 21được xem là phương tiên đối thoại, hiệu chỉnh thiết kế theo yêu cầu đa dạng của người sử dụng
Phương pháp lập trình mô phỏng cũng giúp người thiết kế
chọn được quỹ đạo công nghệ hợp lý của robot trong quá trình
làm việc với một đối tượng cụ thể hay phối hợp với các thiết bị
khác trong một công đoạn sản xuất được tự động hoá
Trong phần nảy chúng tôi trình bày phương pháp mô phỏng robot ứng dụng phần mềm EASY-ROB cho hai tobot TG-45 và RSP-406 (RSP-406 là robot do Trung tâm Nghiên
Trang 22
Hinh (1: M6 phong két cấu và quỹ dạo chuyển động của robot RSP-406 dé phun men lên bê mặt bệ xí,
Kết luận chương 5 : Nghiên cứu ứng dụng phần mềm
EasyRob để mô phỏng robot TG-45 và robot RSP-406 trên
máy tính chứng minh sự hiệu quả của một công cụ kỹ thuật
hiện đại, rất cẩn thiết trong nghiên cứu, thiết kế các robot công
nghiệp cũng như ứng dụng trong giảng dạy môn robot công nghiệp ở các trường Đại học Kỹ thuật
KẾT LUẬN :
A Những kãt quả dại được của luận án :
Qua nội dung để tài đã trình bày ở trên, luận án dã đạt
dược những kết quả chính như sau :
1 Đã thực hiện dược việc tự động thiết lập hệ phương
trình dộng học của robot ở dụng ký hiệu :
Trang 23Việc thiết lập hệ phương trình động học của robot hay tính toán động học thuận robot đòi hỏi nhiều phép tính toán phức tạp, nếu (ực hiện bằng tay phải mất rất nhiều thời giờ và cũng rất dễ nhầm lần, nhất là khi số khâu của robot lớn, Giải quyết vấn đề at toán tự động động học thuận của robot bằng Ký hiệu cho tạ kết quả nhanh chóng và chính xác Các tính toán thực hiện theo vác phương pháp khác nhau, từ đó có thể so sánh độ phức tạp tính toán của từng cách tính nhằm giúp người thiết kế có thể chọn lựa phương pháp thích hợp dùng trong điều khiển robot nhằm đảm bảo thời gian thực của quá
trình điều khiển
Chương trình được thiết Kế với nhiều tiện ích, giúp người sử dụng dễ đàng trong thao tác và xử lý kết quả
2 Đã vây dựng được một chương trình để nâng cao khả năng điều khiển và lập trình điêu khiển robot :
Chương trình điều khiển robot Tergane-45 viết bằng ngôn ngtt Aspect trong phan mém Procomm Plus For Windows da giúp cho việc lập trình điều khién robot TG-45 td nén dé dàng và thuận tiện hơn
Thông thường, khi chế tạo các robot ở dạng đơn chiếc sử dụng các hệ điều khiển có công dụng chung thường không có ngôn ngữ lập trình riêng cho nó Do đó, việc lập trình điều khiển robot thường phức tạp, đòi hỏi người sử dụng phải có những hiểu biết về chuyên môn khá sâu và phải thông thạo tin học Cách thông dụng lâu nay vẫn hay làm là điều khiển trực
tiếp dựa trên hệ lệnh cơ bản của hệ thống điều khiển hoặc ding
Trang 24các ngôn ngữ lập trình cấp cao có sẵn (như Pascal, C++ ), viết các chương trình điều khiển theo các nhiệm vụ cụ thể
Việc sử dụng phần mềm Procomm Plus For Windows để viết chương trình nâng cao khả năng điều khiển robot đã giúp người sử dụng có thể lập trình điều khiển robot một cách dễ đàng và linh hoạt hơn Chương trình cung cấp cho người sử dụng nhiều cách lập trình khác nhau như : Dạy-học, Điều khiển động học thuận, điều khiển động học ngược, Tuy
theo robot, có thể lập trình để điều khiển quỹ đạo, xử lý các
thông tin của các thiết bị liên quan khác trong hệ thống được
nối kết với card điều khiển
3 Nghiên cứu mô phẳng robot trên máy tính :
Mô phỏng là kỹ thuật hiện đại được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực Luận án nghiên cứu phương pháp mô phỏng tobot thông qua phần mềm Easy-Rob Đây là phần mềm hoạt hình nhỏ gọn nhưng hiệu quả trong việc nghiên cứu lý thuyết, thiết kế và giảng đạy về robot công nghiệp
Trang 25Luận ấn đã ứng dụng phẩn mẻm EASY-ROB để mô phỏng robot Tergane-45 Việc mô phỏng robot TG-45 trên máy tính đã hể trợ một phương pháp trực quan khi nghiên cứu về động học robot, vì có thể xem được sự biến đổi của các hệ toa độ khi robot hoạt động Luận án cũng đã dùng EASY-ROB để
mô phỏng robot RSP-406 có 6 bậc tự do, dùng phun phủ mecn sứ lén bề mặt các bệ xí, đây là một nội dung nghiên cứu của nhánh đề tài KHCN cấp nhà nước mã số 04-06-04
Các kết qua dạt được ở mục 1, 2 là những đóng góp mới
của luận án Phần nghiên cứu ứng dụng mô phỏng robot áp dụng cho các robot cụ thể gốp phần tạo điều kiện thuận lợi trong việc nghiên cứu động - hình học robot,
Những kết quả đạt được nêu trên cũng đã được áp dụng trong việc nghiên cứu và giảng day mon Robot cong nghiệp B Khả năng ứng dụng của để tài :
Như đã trình bày ở trên, các kết quả đạt được của luận án có thể ứng dụng khi nghiên cứu và sử dụng robot, cụ thể là :
+ Sử dụng phần mềm tính toán tự động động học thuận robot trong nghiên cứu, giảng dạy và học lập môn robot công nghiệp Sử dụng kết quả so sánh độ phức tạp của các phương pháp tính toán để chọn phương pháp tính toán hợp lý nhất khi thiết kế chương trình điều khiển robot đảm bảo thời gian thực
+ Chương trình nâng cao khả năng điểu khiến robot Tergane-45 là một điển hình về ứng dụng phần mềm Procomm Plus trong việc lập trình điều khiển các robot không có ngôn
Trang 26ngữ riêng và thiết bị dạy học Áp dụng thích hợp cho các robot sản xuất đơn chiếc
+ Ứng dụng các phương pháp mô phỏng cho phép thiết kế động học và kết cấu của robot một cách hợp lý căn cứ vào nhiệm vụ cụ thể của nó Phương pháp mô phỏng robot trên máy tính là rất cần thiết và hiệu quả khi cần thiết kế một robot mới, vì có thể kiểm tra được động học, kết cấu cũng như quỹ đạo chuyển động của robot mà không cẩn phải chế thử, tốn nhiều tiền của và cơng sứ ư
+ Sử dụng các kết quả nghiên cứu trên trong việc giảng đạy môn học Robot công nghiệp ở các trường Đại học Kỹ thuật
€ Một số hướng phát triển của đề tài :
+ Nghiên cứu lập trình nhằm tự động hoá một phần hoặc toàn bộ việc giải hệ phương trình động học cuả robot ở dạng
ký hiệu (phương trình động học ngược) Tự động thiết lập
các phương trình động lực học của robot
+ Tiếp tục phát triển phương pháp lập trình điểu khiến
robot dùng phần mềm Procomm Plus, ứng dụng cho các robot sản xuất trong nước
+ Nghiên cứu nhúng kết giữa các chương trình điều
khiển robot thực và điều khiển mô phỏng trên máy tinh
Trang 27NHUNG CONG TRINH
CO LIEN QUAN DEN LUAN AN DA CONG BO
1 PHAM DANG PHUGC Gido trinh "Robot cong nghiép" Truong Đại học Kỹ thuật - Đại học Da Ning 100 trang Luu hanh ndi bd,
1999
2 Thành viên nhánh dé tài NCKH cấp nhà nước : KHCN-01-06- 04 Nội dung : "Nghién cứu lập trình mô phỏng Robot RSP-406 trên máy tính” Nghiệm thu năm 1999
3 NGUYEN THIEN PLIUC PHAM PHÚ LÝ, PHAM ĐĂNG PHUỚC
Tiết lập hệ phương trừnh dong hoc cua robot voi sự trợ ghip của máy tính”, Tuyển tập các báo cáo khoa học, Hội nghị Cơ học máy Việt Nam - Hà Nội, Tr 103-108, 1990,
4 PHAM PHÚ LÝ, LÊ HUY PHIẾU PHAM ĐĂNG PHUỐC "Lập trình
điều khiển robot TERGANE - 45“ Tuyển tập các báo cáo khoa học, Hội nghị Cơ học máy Việt Nam - Ha Noi, tr 164-169, 1999
5 NGUYEN THIEN PHUC, PHAM PHU LY PIIAM DANG PHUOC
“Automatic establishment of kinematic modelling and simulation of
robot" Proceeding of the 2™ Vietnam - Japan symposium on
advances in applied electromagnetics and mechanics (VJ'SEAM) -
Ha Noi, 01-2000
6 NGUYEN THIỆN PHÚC NGUYÊN VĂN MINH PHAM ĐĂNG PHUGC, TRAN NGỌC TOÁN “AWghiên cứu thiết kế chế” tạo robot
RSP - 406” Tuyển tập các báo cáo khoa hoc, Hội nghị Tự động hoá