Tính toán và mô phỏng robot song song cao tốc 3 bậc tự do

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM THỊ HẠNH TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG ROBOT SONG SONG CAO TỐC BA BẬC TỰ DO NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM THỊ HẠNH TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG ROBOT SONG SONG CAO TỐC BA BẬC TỰ DO Chuyên ngành : Cơ khí chế tạo máy Mã ngành Học viên : 605204 : KS PHẠM THỊ HẠNH Hướng dẫn : PGS TS ĐẶNG VĂN NGHÌN TP HỒ CHÍ MINH – THÁNG NĂM 2006 LỜI CẢM ƠN Xin cảm ơn Đảng ủy, ban giám hiệu trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ chí minh tạo điều kiện cho theo học lớp Cao học chuyên ngành Cơ Khí Chế Tạo Máy ™ ™ Xin cảm ơn qúy thầy, cô giảng dạy lớp cao học Cơ Khí khóa 2004 – 2006 tận tình giảng dạy cung cấp kiến thức tảng giúp hoàn thành luận văn ™ Xin cảm ơn thầy hướng dẫn PGS.TS Đặng Văn Nghìn nhiệt tình trình hướng dẫn thực luận văn ™ Xin cảm ơn giảng viên phản biện bỏ thời gian công sức để đọc tập luận văn đóng góp ý kiến qúy báu giúp hoàn thiện luận nội dung luận văn ™ Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cha mẹ tôi, người luôn ủng hộ tạo điều kiện cho học tập hoàn thiện luận văn ™ Xin cảm ơn đồng nghiệp, bạn bè giúp đỡ thời gian thực luận văn PHẠM THỊ HẠNH TÓM TẮT Cách hai thập kỷ, giới, lónh vực robot song song nghiên cứu phổ biến Quả thật robot tỏ bật so với robot nối tiếp số lónh vực Cụ thể là, chúng đạt tốc độ cao (do quán tính hệ thống dòch chuyển thấp) độ xác cao (do sai số khớp dồn lại) Cho đến nay, đặc điểm quan tâm công nghệ sản xuất, việc lắp ráp chế tạo sản phẩm với độ xác cao tốc độ nhanh Một lónh vực ứng dụng thích hợp cho loại robot công nghệ điện tử, robot ứng dụng rộng rãi Vì thế, đối tượng nghiên cứu luận văn Robot song song cao tốc ba bậc tự SUMMARIZE Two decade ago, in the world, the field of parallel robot has been popularly researched Really these robots have proved more remarkable than these serial counterparts in some fields Namely, they can achieve higher speeds (due to low moving inertia of the system) and higher precision (due to non – cumulative joint errors) Nowadays, these properties are very considerrable in the manufacturing industrial; such as manufacturing and assembling of products with higher accuracy and faster pace A pertinent application area for this kind is the electronics industry, where by such robot can be extensively untilized As a result, the object of study in this thesis is a three – degree of freedom parallel robot for high speed LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, công nghệ Robot trở thành phận quan trọng môi trường sản xuất linh hoạt Hệ thống dây chuyền sản xuất tự động hóa động lực thúc đẩy việc ứng dụng Robot để thay cho cho người làm việc môi trường độc hại, nguy hiểm, đặc biệt thay người thực thi công việc mang tính đơn điệu, nhàm chán đòi hỏi cường độ làm việc cao độ xác phải lớn, điển hình công việc lắp ráp linh kiện điện tử board mạch, vận chuyển vật liệu, … Trước đây, hầu hết Robot ứng dụng sản xuất công nghiệp Robot nối tiếp Tuy nhiên, nhược điểm loại Robot khó đạt tốc độ độ xác cao, chòu tải lớn độ cứng vững kém, gia tốc tác động cuối bò hạn chế quán tính dòch chuyển cao tồn sai số khâu nối tiếp Bên cạnh đó, việc phân tích động học khó khăn Thế nhưng, theo nghiên cứu Robot song song lại có nhiều ưu điểm so với Robot nối tiếp số lónh vực Các ưu điểm điển hình Robot song song : khả tải lớn, độ cứng vững cao quán tính dòch chuyển thấp Chính thế, người ta đưa nhiều giải pháp để tận dụng ưu điểm Robot song song thay robot nối tiếp số lónh vực Do thế, đối tượng nghiên cứu luận văn Robot song song cao tốc ba bậc tự Loại robot đơn giản phổ biến gia đình Robot song song cao tốc Nó nhiên cứu thêm để thực số công việc như: dùng máy công cụ, lắp ráp sản phẩm, vận chuyển hàng hoá, … Và tương lai nghiên cứu để ứng dụng nhiều lónh vực khác MỤC LỤC Quyết đònh Lời cảm ơn Tóm tắt Lời nói đầu NỘI DUNG TRANG CHƯƠNG : TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu 1.2 Nhu cầu sử dụng Robot song song cao tốc 1.3 Tình hình nghiên cứu nước 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.4 Đối tượng nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.5.1 Phương pháp tiếp cận hệ thống 1.5.2 Phương pháp mô 1.6 Nội dung đề tài 1.7 Đònh nghóa số thuật ngữ CHƯƠNG : GIỚI THIỆU VỀ ROBOT 2.1 Giới thiệu 11 2.2 Robot nối tiếp 13 2.3 Robot song song 14 2.4 Robot song song hướng nghiên cứu 16 2.5 Giới thiệu Robot song song cao tốc 19 CHƯƠNG THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC 3.1 Giới thiệu 21 3.2 Mô tả cấu trúc Robot 21 3.3 Hình học của Robot 24 3.4 Động học nghòch 26 3.5 Động học thuận 29 3.6 Phân tích ma trận Jacobi 35 3.6.1 Giới thiệu 35 3.6.2 Ma trận Jacobi 35 3.6.3 Các điều kiện đặc biệt 36 3.7 Phân tích ma trận Jacobi cấu 37 3.7.1 Trạng thái đặc biệt động học đảo 40 3.7.2 Trạng thái đặc biệt động học thuận 40 3.7.3 Trạng thái đặc biệt hỗn hợp 41 CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU 4.1 Giới thiệu 44 4.2 Phương pháp Lagrăng 44 4.3 Động lực học cấu phương pháp lagrăng 46 TỔNG KẾT 53 Tài liệu tham khảo 55 PHỤ LỤC Phụ lục : Sơ đồ cấu robot song song cao tốc 56 Phụ lục : Cấu hình robot mô 57 Phụ lục : Giao diện chương trình tính toán động học nghòch 58 Phụ lục : Giao diện chương trình tính toán động học thuận 68 Phụ lục : Giao diện chương trình tính toán ma trận Jacobi 78 Phụ lục : Giao diện chương trình tính toán động lực học 90 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KS : PHẠM THỊ HẠNH CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU Từ trước thập niên 90, thuật ngữ Robot xa lạ người dân Việt Nam Nhưng kể từ nhà nước thực sách công nghiệp hóa đại hóa tên gọi Robot trở nên quen thuộc với người Mặc dù đất nước nghiên cứu Robot muộn (sau nước giới gần nửa kỷ) Việt Nam có sân chơi sôi động hấp dẫn bạn học sinh – sinh viên khối kỹ thuật nhiệt tình hưởng ứng, thi “Robocon” tổ chức hàng năm Thế nhưng, biết rằng, thuật ngữ Robot lại xuất lần tác phẩm khoa học viễn tưởng “Rosum’s Universal Robot” nhà soạn kòch người Tiệp Karen Kapek Theo tiếng Sec Robot có nghóa người tạp vụ Và tác phẩm này, nhân vật Rosum với trai ông ta chế tạo máy gần giống người để phụ vụ người Vậy mà, 20 năm sau, ước mơ viễn tưởng Karen Kapek trở thành thực Giờ đây, kế thừa thiết kế ban đầu, Robot ngày nâng cao khả hoạt động, linh hoạt hơn, xác hơn, thông minh hơn, cấu trúc hình học đa dạng phạm vi ứng dụng rộng rãi Thật vậy, ngành chế tạo máy máy công cụ bước khí hóa tự động hóa, riêng công việc cấp phôi cho máy công cụ thực robot Đặc biệt, việc ứng dụng Robot làm việc môi trường độc hại, không an toàn đem lại hiệu cao - Trang 1- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KS : PHẠM THỊ HẠNH Cho đến năm gần đây, nhà sản xuất ứng dụng cấu chấp hành Robot để nâng cao tính linh động việc chế tạo Ưu điểm phương pháp này, Robot thực nhiều nguyên công : chuyển tải vật tư, hàn điểm, sơn phu, lắp ráp, … mà không tốn thêm chi phí thiết kế lại hệ thống Hiện nay, công nghệ đại phát triển theo hướng chất lượng cao đem lại hiệu kinh tế lớn Tự động hóa robot động lực việc cải tiến sản xuất đại Phạm vi ứng dụng Robot ngày mở rộng nhiều lónh vực khác nhau, luận văn trình bày số ứng dụng Robot song song : Làm việc nơi nguy hiểm nơi mà người trực tiếp làm : hoả, miệng núi lửa, lò hạt nhân … Hình 1.1 : Robot song song dùng hệ thống thu tín hiệu Ứng dụng việc đóng gói sản phẩm Hình 1.2 : Robot song song cao tốc dùng để đóng gói sản phẩm - Trang 2- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KS : PHẠM THỊ HẠNH Dùng máy công cụ Hình 1.3 : Máy cưa CNC dùng Robot song song cao tốc Delta bậc tự Hình 1.4 : Robot Tornado dùng máy phay trục ứng dụng Sản xuất tự động Dùng lónh vực y học Hình 1.6 : Robot phẫu thuật dùng y học Dùng để thay người thực công việc môi trường khắc nghiệt xưởng hàn Hình 1.7 : Robot song song cao tốc ứng dụng công nghệ hàn điểm hay hàn đường - Trang 3- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KS : PHẠM THỊ HẠNH Dùng công nghệ chế biến thực phẩm Hình 1.8 : Robot song song dùng công việc ướp thòt gà Dùng môi trường đảm bảo yêu cầu vệ sinh cao Hình 1.9 : Ứng dụng Robot song song cao tốc Delta dây chuyền sản xuất bánh kẹo công ty Demaure Dùng để vận chuyển hàng hóa Hình 1.10 : Robot song song cao tốc vận chuyển thùng phuy - Trang 4- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KS : PHẠM THỊ HẠNH Mặc dù mục đích ban đầu Robot tự động hóa cấp phôi ngành khí Nhưng nay, Robot ứng dụng nhiều lónh vực khác : công tác cứu hộ, an ninh quốc phòng, phá mìn, rà bom, thăm dò khoáng sản, … 1.2 NHU CẦU SỬ DỤNG ROBOT SONG SONG CAO TỐC Kể từ bùng nổ cách mạng công nghệ thông tin với phát triển vũ bão ngành công nghiệp điện tử thúc đẩy nhà sản xuất phát triển dây chuyền sản xuất đại dùng nhiều loại Robot song song cao tốc Vì Robot song song cao tốc có ưu điểm sau : Có khả thực công việc mang tính đơn điệu với tốc độ cao, độ xác cao, khả tải lớn, độ cứng vững cao, … Do vậy, việc ứng dụng Robot để thực công việc đơn điệu dễ gây nhàm chám cho người lao động đòi hỏi cường độ làm việc cao độ xác cao đón nhận nhiều lónh vực công nghệ Robot có ưu điểm bật người không bò mệt mỏi nhàm chán thực công việc lặp lặp lại Các công việc điển : đóng gói, lắp ráp phân loại sản phẩm 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ROBOT TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước ƒ Robot công nghiệp bắt đầu phát triển vào năm 1940 Ban đầu dùng để chuyển tải loại vật liệu nguy hiểm, dùng thám hiểm không gian sau dùng công nghệ tự động hóa linh hoạt ƒ Vào năm 90, có nhiều công ty Nhật, Bắc Mỹ, Châu Âu ứng dụng Robot rộng rãi nhiều lónh vực công nghiệp ƒ Trong năm gần đây, Robot công nghiệp chủ yếu dùng cho thao tác lặp lại nhiều lần : chuyển tải vật tư, xếp dỡ chi tiết máy, lắp ráp phận thành cụm máy làm việc môi trường nguy hiểm : - Trang 5- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KS : PHẠM THỊ HẠNH chuyển tải vật liệu phóng xạ, thám hiểm không gian đáy biển, hàn điểm, sơn phun, … Đặc biệt Robot ứng dụng lónh vực y khoa để giải phẫu cho người Ngoài ra, nhà sản xuất quan tâm đến loại robot thân thiện với người : Robot giúp việc nhà, giúp người tàn tật, Robot làm hướng dẫn viên du lòch, … 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước Với mục tiêu tiếp cận kỹ thuật Robot, nước triển khai nhiều đề tài cấp nhà nước, : Đề tài 58.01.03 giai đoạn 81 – 85 đề tài 52B.03.01 giai đoạn 86 – 89 Kết nghiên cứu đề tài đáp ứng yêu cầu tiếp cận mà có ứng dụng ban đầu kỹ thuật bảo hộ lao động phục vụ cán kỹ thuật nước ta 1.3.2.1 Về Robot nối tiếp Trong năn gần đây, có nhiều loại Robot nghiên cứu : ƒ Trung tâm nghiên cứu Kỹ thuật Đại học Bách Khoa Hà Nội nghiên cứu tính toán thiết kế Robot RP Loại Robot bắt chước cấu tay người ƒ Trung tâm nghiên cứu Kỹ thuật Đại học Bách Khoa Hà Nội thiết kế chế tạo Robot SCA mini, dùng để giảng dạy, học tập, đồng thời sử dụng để lắp ráp xắp xếp vật nhỏ có khối lượng Kg ƒ Ngoài ra, Trung tâm nghiên cứu Kỹ thuật Đại học Bách Khoa Hà Nội thành công việc nghiên cứu xây dựng chương trình tính toán điều khiển Robot phần mềm Matlab 1.3.2.2 Về Robot song song ƒ Khoa khí Đại học Bách Khoa TP.HCM, thực đề tài cấp nhà nước KC0312 Robot Hexapod dùng máy phay trục ảo TS Thái Thò Thu Hà thực - Trang 6- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KS : PHẠM THỊ HẠNH ƒ Ngoài ra, có nghiên cứu khoa khí ĐHBK Hà Nội Viện Cơ học Quốc gia, … Tuy nhiên, tình hình nghiên cứu nước chưa đề cập Robot song song cao tốc Hiện nay, hướng phát triển ngành công nghiệp đại ứng dụng Robot thay người làm công việc đơn điệu với cường độ độ xác cao Và Việt Nam bước công nghiệp hóa, đại hóa để hòa vào phát triển chung giới Do đó, nhu cầu ứng dụng Robot song song cao tốc tương lai Việt Nam có tiềm lớn Song, để thiết kế chế tạo Robot bước cần phải tiến hành tính toán mô để khảo sát hoạt động Robot Đó lý chọn đề tài chọn đề tài : “TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG ROBOT SONG SONG CAO TỐC BẬC TỰ DO” 1.4 ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU Trong loại Robot song song cao tốc loại ba bậc tự thông dụng, đối tượng nghiên cứu luận văn Robot song song cao tốc ba bậc tự 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.5.1 Phương pháp tiếp cận hệ thống Giống ngành khoa học khác, công nghệ Robot phát triển dựa tảng ban đầu Do đó, cần kế thừa kết nghiên cứu để rút ngắn thời gian tiếp cận đối tượng cần nghiên cứu Cho nên dùng phương pháp tiếp cận hệ thống để đạt kết nhanh 1.5.2 Phương pháp mô - Trang 7- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KS : PHẠM THỊ HẠNH Trước đây, Việt Nam, hệ thống máy tính phần mềm chưa ứng dụng rộng rãi công việc từ tính toán đến chế tạo thường phải dùng phương pháp “thử sai” nên nhiều thời gian tốn Còn nay, với hỗ trợ máy tính phần mềm tính toán, mô ứng dụng phổ biến, luận văn này, ứng dụng phần mềm : Matlab, Autocad, Inventer Visual Natrans để tính toán mô Robot nhằm khảo sát hoạt động Robot 1.6 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI Để đạt đề mục trên, thực nghiên cứu nội dung : ‰ Tóm lược lại sở lý thuyết nhà nghiên cứu nước xây dựng ‰ Phân tích động học thuận ‰ Phân tích động học nghòch ‰ Phân tích ma trận Jacobi ‰ Phân tích động lực học ‰ Vẽ mô cấu dựa vào phần mền : Autocad, Inventer, Solidword ‰ Tính toán, thiết kế giao diện Matlab 1.7 ĐỊNH NGHĨA MỘT SỐ THUẬT NGỮ - Về kỹ thuật, Robot đònh nghóa sau : “Robot cấu chấp hành đa tái lập trình thiết kế để chuyển tải vật tư, công cụ thiết bò chuyên biệt thông qua chuyển động lập trình để thực tác vụ khác nhau” - Theo Viện nghiên cứu Hoa Kỳ, Robot đònh nghóa sau : “ Robot tay máy nhiều chức năng, thay đổi chương trình hoạt động, dùng để - Trang 8- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KS : PHẠM THỊ HẠNH di chuyển vật liệu, chi tiết máy, dụng cụ dùng cho công việc đặc biệt thông qua chuyển động khác lập trình nhằm mục đích hoàn thành nhiệm vụ đa dạng” ( Schlussel, 1985) - Đònh nghóa Robot Mikell P Groover, nhà nghiên cứu hàng đầu lónh vực Robot, mở rộng sau : “ Robot công nghiệp máy, thiết bò tổng hợp hoạt động theo chương trình có đặc điểm đònh tương tự người” - Theo Artobolevski I I., Vorobiov M V nhà nghiên cứu thuộc trường phái khối SEV trước phát biểu : “Robot công nghiệp máy họat động tự động điều khiển theo chương trình để thực việc thay đổi vò trí đối tượng thao tác khác với mục đích tự động hoá trình sản xuất” - Theo quan điểm người Nhật Bản : “ Robot thiết bò thay cho lao động người” - Các thuật ngữ tương đồng với Robot song song : ƒ Manupulator : tay máy ƒ Parallel Manupulator : tay máy song song ƒ Close – loop mechanism ƒ Parallel Kinematic Machine ƒ Fully Parallel Machanism ƒ - Hexapod Các thuật ngữ thường dùng để diễn tả Robot ƒ Chuỗi động học : toàn khâu nối với khớp ƒ Máy : hệ thống gồm nhiều cấu với phần tử : điện, thủy lực hay khí nén dùng để biến đổi lượng thành dạng lượng khác - Trang 9- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KS : PHẠM THỊ HẠNH ƒ Cơ cấu : chuỗi động học có khâu cố đònh với ƒ Moving Platform : động ƒ Fixed base : đế ƒ Prismatic actuator : Cơ cấu tác động lăng trụ ƒ Spherrical joint (S) : khớp cầu ƒ Revolute joint (R) : khớp quay ƒ Prismatic joint (P) : khớp lăng trụ ƒ Degree – of – Freedom (DOF) : bậc tự - Trang 10- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KS : PHẠM THỊ HẠNH CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ ROBOT 2.1 GIỚI THIỆU Hiện nay, giới Robot công nghệ đa dạng cấu trúc hình học lẫn khả thực công việc Tuy nhiên, theo cầu trúc hình học, chúng phân loại theo ba kiểu sau : Robot song song, Robot nối tiếp Robot lai (Hình 2.1.) Bộ tác động cuối (End - Effector) Khớp (Joint) Khâu (Rigid Body) Đế (Fixed Base) (a) (b) (c) Hình 2.1 : Ví dụ a) Robot nối tiếp ; b) Robot song song c) Robot lai Trong đó, Robot nối tiếp Robot song song tổ chức nhà sản suất quan tâm nghiên cứu nhiều nhất, chúng có ưu nhược điểm bảng 2.1 : Bảng 2.1 CẤU TRÚC Robot ƯU ĐIỂM NHƯC ĐIỂM • Không gian làm việc lớn • Khả tải thấp • Khớp thấp việc dòch • Gia tốc tác động cuối - Trang 11- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ nối tiếp KS : PHẠM THỊ HẠNH chuyển chuỗi động học • Dễ dàng thiết lập kiểu động học nghòch thấp khối lượng vận chuyển lớn • Độ xác vò trí thấp sai số khớp dòch chuyển cao • Khả tải cao Robot song song • Độ cứng vững cấu cao • Cấu trúc hình học đơn giản • Độ xác cao sai số khớp thấp • Bộ phát động đặt • Không gian làm việc bò giới hạn • Việc thiết lập động học nghòch khó khăn • Không gian làm việc phạm vi cố đònh • Khớp cao chuỗi đế • Tần số tự nhiên cao động học dòch chuyển • Gia tốc đạt mức • Vò trí phương hướng cao quán tính dòch chuyển động thường kết hệ thống thấp hợp Hình 2.2 Ví dụ hình ảnh loại robot thương mại hóa Robot nối tiếp Robot song song cao tốc - Trang 12- Robot lai LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KS : PHẠM THỊ HẠNH Tuy nhiên, theo cấu trúc hình học, loại Robot lại phân chia theo không gian làm việc chúng Sơ đồ phân biệt Robot theo cấu trúc hình học : ROBOT ROBOT NỐI TIẾP Được mô tả cấu hình động học hở ROBOT SONG SONG Được mô tả cấu hình động học kín ROBOT LAI Bao gồm cấu hình động học kín hở Cơ cấu song song đầy đủ Số lượng chuỗi phải số bậc tự tác động cuối Spatial Planar Spatial Spatial Planar Planar 2.2 ROBOT NỐI TIẾP Robot nối tiếp gồm nhiều khâu nối tiếp nhiều kiểu khớp, thường khớp quay khớp lăng trụ Một đầu Robot gắn với đầu chuyển động tự không gian Do đó, Robot nối tiếp thường gọi cấu hở Khâu cố đònh gọi đế, đầu tự có gắn phận kẹp tay máy gọi tác động cuối Robot nối tiếp thường thiết kế giống cánh tay người Hiện nay, Robot nối tiếp ứng dụng rộng rãi ngành công nghệ chế tạo máy Dưới vài ứng dụng Robot nối tiếp lónh vực khí - Trang 13- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KS : PHẠM THỊ HẠNH Hình Robot nối tiếp dùng để xếp hàng hóa Hình 2.3 : Robot nối tiếp hàn khung xe 2.3 ROBOT SONG SONG Cấu tạo Robot song song gồm bệ chuyển động kết nối với đế cố đònh nhiều nhánh song song, số nhánh số bậc tự do, nghóa nhánh điều khiển cấu tác động Các cấu tác động gắn vào gần với đế cố đònh Cơ cấu chấp hành song song ứng dụng phổ biến : mô hình máy bay, máy khai thác mỏ, … Hơn nữa, chúng kết hợp thành cụm gia công khí có nhiều bậc tự đểø đạt độ xác tốc độ cao Đặc điểm Robot song song độ cứng vững cao, quán tính thấp khả tải trọng lớn nhược điểm chúng không gian làm việc nhỏ khó thiết kế Có thể nói tay máy song song tiếng Stewart platform (Hình 2.4), chế tạo Stewart vào năm 1965 dùng công việc mô máy bay Sau này, phiên dùng mục đích Ngoài ra, Stewart platform có ứng dụng khác : Máy nghiền (được Aronson chế tạo vào năm 1996); Thiết bò đào đất (được Arai chế tạo vào năm 1991); … - Trang 14- [...]... kế và chế tạo Robot thì bước đầu tiên cần phải tiến hành tính toán và mô phỏng để khảo sát hoạt động của Robot Đó là lý do tôi chọn đề tài chọn đề tài : “TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG ROBOT SONG SONG CAO TỐC 3 BẬC TỰ DO 1.4 ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU Trong các loại Robot song song cao tốc thì loại ba bậc tự do là khá cơ bản và thông dụng, cho nên đối tượng nghiên cứu của luận văn này Robot song song cao tốc ba bậc. .. nghệ chế tạo máy Dưới đây là một vài ứng dụng của Robot nối tiếp trong lónh vực cơ khí - Trang 13- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KS : PHẠM THỊ HẠNH Hình 2 Robot nối tiếp dùng để xếp hàng hóa Hình 2 .3 : Robot nối tiếp hàn khung xe 2 .3 ROBOT SONG SONG Cấu tạo của Robot song song gồm một bệ chuyển động kết nối với đế cố đònh bằng nhiều nhánh song song, số nhánh bằng số bậc tự do, nghóa là mỗi nhánh được điều... 1.8 : Robot song song dùng trong công việc ướp thòt gà 7 Dùng trong môi trường đảm bảo yêu cầu vệ sinh cao Hình 1.9 : Ứng dụng Robot song song cao tốc Delta trong dây chuyền sản xuất bánh kẹo của công ty Demaure 8 Dùng để vận chuyển hàng hóa Hình 1.10 : Robot song song cao tốc vận chuyển thùng phuy - Trang 4- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KS : PHẠM THỊ HẠNH Mặc dù mục đích ban đầu của Robot là tự động... đồ cây dưới đây là sự phân biệt Robot theo cấu trúc hình học : ROBOT ROBOT NỐI TIẾP Được mô tả bởi cấu hình động học hở ROBOT SONG SONG Được mô tả bởi cấu hình động học kín ROBOT LAI Bao gồm cả cấu hình động học kín và hở Cơ cấu song song đầy đủ Số lượng của chuỗi phải bằng số bậc tự do của bộ tác động cuối Spatial Planar Spatial Spatial Planar Planar 2.2 ROBOT NỐI TIẾP Robot nối tiếp gồm nhiều khâu... cập về Robot song song cao tốc Hiện nay, hướng phát triển của ngành công nghiệp hiện đại là ứng dụng Robot thay thế con người làm các công việc đơn điệu với cường độ và độ chính xác cao Và Việt Nam cũng đang từng bước công nghiệp hóa, hiện đại hóa để hòa mình vào sự phát triển chung của thế giới Do đó, nhu cầu ứng dụng Robot song song cao tốc trong tương lai của Việt Nam có tiềm năng rất lớn Song, để... cao tốc Vì Robot song song cao tốc có các ưu điểm sau : Có khả năng thực hiện công việc mang tính đơn điệu với tốc độ cao, độ chính xác cao, khả năng tải lớn, độ cứng vững cao, … Do vậy, việc ứng dụng Robot để thực hiện các công việc đơn điệu dễ gây nhàm chám cho người lao động nhưng đòi hỏi cường độ làm việc cao cũng như độ chính xác cao đang được đón nhận ở nhiều lónh vực công nghệ do Robot có ưu... cấu tác động Các cơ cấu tác động được gắn vào hoặc gần với đế cố đònh Cơ cấu chấp hành song song được ứng dụng khá phổ biến như là : các bộ mô hình máy bay, các máy khai thác mỏ, … Hơn nữa, chúng còn được kết hợp thành cụm gia công cơ khí có nhiều bậc tự do đểø đạt được độ chính xác và tốc độ cao Đặc điểm của Robot song song là độ cứng vững cao, quán tính thấp và khả năng tải trọng lớn nhưng nhược điểm... Gia tốc có thể đạt được mức • Vò trí và phương hướng của cao do quán tính dòch chuyển tấm động thường được kết của hệ thống thấp hợp Hình 2.2 Ví dụ hình ảnh các loại robot đã được thương mại hóa Robot nối tiếp Robot song song cao tốc - Trang 12- Robot lai LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KS : PHẠM THỊ HẠNH Tuy nhiên, theo cấu trúc hình học, mỗi loại Robot lại được phân chia theo không gian làm việc và của... Hình 2.1 : Ví dụ về a) Robot nối tiếp ; b) Robot song song và c) Robot lai Trong đó, Robot nối tiếp và Robot song song đã được các tổ chức cũng như các nhà sản suất quan tâm nghiên cứu nhiều nhất, do chúng có những ưu và nhược điểm trong bảng 2.1 dưới đây : Bảng 2.1 CẤU TRÚC Robot ƯU ĐIỂM NHƯC ĐIỂM • Không gian làm việc lớn • Khả năng tải thấp • Khớp thấp giữa việc dòch • Gia tốc bộ tác động cuối -... lăng trụ ƒ Degree – of – Freedom (DOF) : bậc tự do - Trang 10- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KS : PHẠM THỊ HẠNH CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ ROBOT 2.1 GIỚI THIỆU Hiện nay, thế giới Robot công nghệ rất đa dạng cả về cấu trúc hình học lẫn khả năng thực hiện công việc Tuy nhiên, theo cầu trúc hình học, chúng có thể được phân loại theo ba kiểu sau : Robot song song, Robot nối tiếp và Robot lai (Hình 2.1.) Bộ tác ... sát hoạt động Robot Đó lý chọn đề tài chọn đề tài : “TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG ROBOT SONG SONG CAO TỐC BẬC TỰ DO 1.4 ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU Trong loại Robot song song cao tốc loại ba bậc tự thông dụng,... ưu điểm Robot song song thay robot nối tiếp số lónh vực Do thế, đối tượng nghiên cứu luận văn Robot song song cao tốc ba bậc tự Loại robot đơn giản phổ biến gia đình Robot song song cao tốc Nó... Robot song song cao tốc Vì Robot song song cao tốc có ưu điểm sau : Có khả thực công việc mang tính đơn điệu với tốc độ cao, độ xác cao, khả tải lớn, độ cứng vững cao, … Do vậy, việc ứng dụng Robot