NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG CHẤP HÀNH CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN PHẠM THÀNH LONG PHẠM THÀNH LONG NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG CHẤP HÀNH CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG CHẤP HÀNH CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: MÃ SỐ: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 2.01.09 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS-TS TRẦN VỆ QUỐC THÁI NGUYÊN - 2009 THÁI NGUYÊN - 2009 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam MỤC LỤC Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc Mục Nội dung LỜI CAM ĐOAN Tôi là: Phạm Thành Long Nơi công tác: Bộ môn Cơ điện tử, khoa Cơ khí, ĐHKT CN Thái Nguyên Tên đề tài: Nghiên cứu, khảo sát thông số làm việc hệ thống chấp Trang phụ bìa luận án Lời cam đoan Mục lục Danh mục thuật ngữ, kí hiệu, từ viết tắt Danh mục bảng biểu 11 Danh mục hình vẽ đồ thị 12 MỞ ĐẦU 15 CHƢƠNG - TỔNG QUAN VỀ CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC hành robot công nghiệp CỦA HỆ THỐNG CHẤP HÀNH TRÊN ROBOT CÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Mã số: Trang Robot đặc tính làm việc hệ thống chấp hành 19 1.1.1 Hệ thống chấp hành robot công nghiệp 19 1.1.2 Tổng quan cổ tay cầu truyền động song song dư 25 1.1.3 Robot đặc tính làm việc hệ thống chấp hành 28 1.1.4 Khởi tạo, đo đếm truyền thông số 29 Robot toán học cấu chấp hành 31 Động học 31 1.1 2.01.09 Tôi xin cam đoan, luận án riêng Các kết trình bày luận án phát triển, chưa công bố tài liệu 1.2 Thái Nguyên, ngày 27 tháng 11 năm 2008 1.2.1 Ngƣời viết PHẠM THÀNH LONG Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 1.2.1.1 Bài toán giải tích động học 32 1.2.1.2 Bài toán tổng hợp động học 32 1.2.2 Tĩnh học 32 1.2.3 Động lực học 33 1.2.3.1 Giải tích động lực học 33 1.2.3.2 Tổng hợp động lực học 34 1.3 Một số nghiên cứu tổng hợp thông số làm việc hệ thống 34 1.4 Hƣớng nghiên cứu đề tài 37 1.5 Kết luận chƣơng 38 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG - GIẢI BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC NGƢỢC 68 CHƢƠNG - ỨNG DỤNG MÁY TÍNH GIẢI BÀI TOÁN NGƢỢC 2.1 Chất lƣợng trình làm việc robot công nghiệp 40 2.2 Dữ liệu toán động học ngƣợc robot 41 2.2.1 Dữ liệu động học vị trí toán ngược điều khiển 41 2.2.2 Các phương pháp xây dựng liệu động học 42 Bài toán động học quan điểm điều khiển thời gian thực 43 2.3.1 Một số vấn đề động học robot 43 2.3.2 Hiệu giải thuật quan điểm điều khiển thời gian thực 45 2.3 Kết luận chƣơng 2.8 TRONG ĐIỀU KHIỂN ROBOT VÀ XÂY DỰNG CÁC ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC CỦA BIẾN KHỚP Các tiêu đánh giá 70 3.1.1 Tính vạn 70 3.1.2 Tốc độ hình thành lời giải 70 3.1.3 Tính xác 70 3.1.4 Tính thực dụng, khả lồng ghép yêu cầu riêng 71 So sánh kết với phƣơng pháp khác 72 3.1 3.2 Quan hệ toán động học toán tối ƣu 46 3.2.1 Cơ cấu ba khâu phẳng (Toàn khớp quay) 72 2.4.1 Cơ sở việc thay đổi kiểu toán 46 3.2.2 Robot Adept-One (Bốn bậc tự do, q3 tịnh tiến) 75 2.4.2 Số bậc tự robot dạng toán tối ưu 49 3.2.3 Robot Scorbot (Năm bậc tự toàn khớp quay) 77 2.4.3 Bài toán di chuyển tối thiểu 50 3.2.4 Robot Stanford (Sáu bậc tự do, q3 tịnh tiến) 79 2.4 Tự động hoá xác định biến điều khiển động học robot 51 3.2.5 Robot Elbow (Sáu bậc tự toàn khớp quay) 82 2.5.1 Giải thuật sở toán tối ưu 51 3.2.6 Robot Puma (Sáu bậc tự toàn khớp quay) 85 2.5.2 Khả ứng dụng giải thuật máy tính 52 3.2.7 Robot Fanuc (Sáu bậc tự toàn khớp quay) 88 2.5 Bài toán quy hoạch phi tuyến với ràng buộc dạng chuẩn 53 2.6.1 Bài toán quy hoạch phi tuyến nghiệm tối ưu 53 3.3.1 Mô tả toán 2.6.2 Các phương pháp triển vọng với dạng hàm mục tiêu Banana 2.6 Xây dựng đặc tính động học khớp 3.3 54 3.3.2 Xây dựng ma trận Pi 2.6.2.1 Phương pháp cầu phương (SQP) 54 3.3.3 Tính toán chiều dài đường hàn, thời gian hàn 2.6.2.2 Phương pháp Giảm Gradient tổng quát (GRG) 55 3.3.4 Hệ phương trình động học thuận robot VR-006CII 2.6.2.3 Phương pháp di truyền (GA) 56 3.3.5 Giải toán ngược điểm chốt 57 3.3.6 Xây dựng đặc tính chuyển động không gian khớp 2.6.3 Môi trường lập trình lựa chọn hàm chức 2.6.3.1 Nhận định chung 57 3.3.6.1 Biến khớp q6 2.6.3.2 Kết toán mẫu 58 3.3.6.2 Biến khớp q5 2.6.3.3 Kết chạy chương trình 59 3.3.6.3 Biến khớp q4 2.6.3.4 Lựa chọn phương pháp tối ưu 60 3.3.6.4 Biến khớp q3 Giải toán ngƣợc với công cụ Solver MS – OFFICE 61 3.3.6.5 Biến khớp q2 2.7.1 Giới thiệu chung giải thuật phương pháp 61 3.3.6.6 Biến khớp q1 2.7.2 Minh hoạ thao tác với công cụ Solver 65 2.7 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 3.4 Mô robot Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 90 http://www.Lrc-tnu.edu.vn Phần mềm điều khiển Robot thí nghiệm 92 dung đề tài luận án) 3.5.1 Mô tả cấu trúc thí nghiệm 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 3.5.2 Chương trình máy tính 92 CÁC PHỤ LỤC CỦA LUẬN ÁN Kết luận chƣơng 93 Phụ lục 1: Các vẽ thiết kế Robot thí nghiệm 3.5 3.6 Phụ lục 2: Sơ đồ cấu trúc điều khiển robot CHƢƠNG - TỔNG HỢP ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CỔ TAY ROBOT Phụ lục 3: Sơ đồ nguyên lý mô đun điều khiển động bước BA BẬC TỰ DO Các cấu cổ tay cầu dùng truyền động bánh nón điển 4.1 143 hình 125 Phụ lục 4: Chương trình mô robot AutoLisp Phụ lục 5: Mã nguồn chương trình điều khiển robot thí nghiệm 4.1.1 Các cấu điển hình 125 Phụ lục 6: Mã nguồn chương trình mô động học robot 4.1.2 Phân loại theo số khâu hợp thành 125 Phụ lục 7: Phương trình đặc tính chuyển động biến khớp 4.1.2.1 Cổ tay bảy khâu 126 Phụ lục 8: Khai triển sơ đồ cổ tay cầu truyền động song song 4.1.2.2 Các cổ tay tám khâu sở cổ tay bảy khâu 126 4.1.2.3 Các cổ tay tám khâu 126 4.1.2.4 Cổ tay chín khâu 126 Động học cấu bánh nón vi sai 127 4.2.1 Phương trình mạch sở 127 4.2.2 Điều kiện đồng trục 128 4.2 Tổng hợp cấu trúc động học cổ tay robot cầu ba bậc tự 128 4.3.1 Giới thiệu cổ tay robot cầu có phần đóng mạch 128 4.3.2 Đề xuất cấu trúc phần chấp hành 129 4.3.3 Tổng hợp cấu trúc phần đóng mạch 130 4.3 4.4 4.3.3.1 Điều kiện hoạt động mạch vòng kín 130 4.3.3.2 Tính chất lát cắt 131 4.3.3.3 Các quan hệ động học cổ tay cầu 133 4.3.3.4 Tổng hợp cấu trúc đóng mạch 135 4.3.3.5 Kiểm nghiệm kết 137 Kết luận chƣơng 139 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 140 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ (Các báo, công trình công bố tác giả nội Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 142 http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn TT DANH MỤC 26 CÁC THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT 27 qi ĐƠN 28 qi’ Vận tốc (dài/góc) khớp thứ (i) VỊ 29 qi” Gia tốc (dài/góc) khớp (i) KÍ DIỄN GIẢI NỘI DUNG ĐẦY ĐỦ HIỆU a( ) Approach (Véc tơ hướng tiếp cận vật thể bàn kẹp) Lượng tịnh tiến dọc theo trục ox Ai Ma trận truyền khâu (i-1) khâu (i) aij AT Transpose (A) i (mm) Hệ số thứ (i) đa thức nội suy thứ (j) 31 (rad) 32  33 Sijk Sin(qi + qj + qk) 35 36 Hệ số phục vụ robot 10 CNC Computer Numerical Control 12 DH Denavit-Hartenbeg Tn Phương trình động học thuận i 1 Ti Biểu diễn hệ quy chiếu (i) hệ quy chiếu (i-1) j (sec) 38  j 1 Thời gian thực ứng với điểm đầu đoạn quỹ đạo thứ (j) (sec) 39 Miền thỏa mãn ràng buộc vật lí khớp Thời gian thực ứng với điểm cuối đoạn quỹ đạo thứ (j) 37 Cijk Cos(qi + qj + qk) D s( ) Sliding (Véc tơ hướng đóng mở bàn kẹp) 34 SQP Sequential quadratic programming Góc quay quanh trục ox CAM Computer Aided Manufacturing 11 Biến khớp thứ (i) 30 RPY Roll-Pitch-Yaw CAD Computer Aided Design NC Numerical Control Ui Upper bound (i) 40 X Jacobian 41 i Góc tiếp cận có khả định hướng bàn kẹp (rad) 13 di Lượng tịnh tiến dọc theo trục oz 14 E Véctơ mô tả mũi dụng cụ (hoặc tâm bàn kẹp) hệ quy chiếu chung 42 (i ) Độ dài bước theo hướng (f ) toán tối ưu vòng lặp (i) 15  Sai lệch tuyệt đối cho phép hàm mục tiêu 43 i Góc quay quanh trục oz 44  Véctơ gradien (mm) 16 EUL Euler (rad) 17 GA Genetic algorithms 18 GRG Generalized Reduced Gradient 19 IR Industrial Robot 20 J Véctơ định vị điểm đặt robot so với hệ quy chiếu chung 21 Li Lower bound (i) 22 m Độ động tay máy 23 MRO Minimal Represent Orient 24 n( ) Normal (Véc tơ pháp tuyến mặt phẳng chứa s, a) 25 n Số bậc tự robot Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 10 11 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU KÍ HIỆU NỘI DUNG BẢNG BIỂU TRANG 2.1 Lời giải mẫu 59 2.2 Kết phương pháp 69 2.3 So sánh nghiệm điểm E5 60 2.4 Ý nghĩa thuật ngữ Solver giao diện chương trình 62 2.5 Ý nghĩa tùy chọn Option công cụ Solver 63 3.1 Bảng kết toán ngược cấu ba khâu phẳng 74 3.2 So sánh kết hàm mục tiêu cấu ba khâu phẳng 74 3.3 Bảng DH robot Adept-One 75 3.4 Bảng kết toán ngược robot Adept-One 76 3.5 So sánh kết hàm mục tiêu robot Adept-One 76 3.6 Bảng DH robot Scorbot 77 3.7 Bảng kết toán ngược robot Scorbot 78 3.8 So sánh kết hàm mục tiêu robot Scorbot 79 3.9 Bảng DH robot Stanford 80 3.10 Bảng kết toán ngược robot Stanford 81 3.11 So sánh kết hàm mục tiêu robot Stanford 82 3.12 Bảng DH robot Elbow 82 3.13 Bảng kết toán ngược robot Elbow 84 3.14 So sánh kết hàm mục tiêu robot Elbow 84 3.15 Bảng DH robot Puma 85 3.16 Bảng kết toán ngược robot Puma 87 3.17 So sánh kết hàm mục tiêu robot Puma 87 3.18 Bảng DH robot Fanuc 88 3.19 Bảng kết toán ngược robot Fanuc 89 3.20 So sánh kết hàm mục tiêu robot Fanuc 90 3.21 Giới hạn làm việc khớp 3.22 Bảng DH robot VR-006CII Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 3.23 Bảng toạ độ điểm chốt Pi quỹ đạo không gian Oc 3.24 Bảng toạ độ điểm chốt Pi quỹ đạo không gian OB 3.25 Kết toán ngược điểm chốt quỹ đạo Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 12 13 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ KÍ HIỆU NỘI DUNG HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 3.1 Sơ đồ động học cấu ba khâu phẳng 73 TRANG 3.2 Sơ đồ động học robot Adept-One 75 1.1 Cấu trúc robot công nghiệp 19 3.3 Sơ đồ cấu trúc robot Scorbot 77 1.2 Robot, dạy học điều khiển 20 3.4 Sơ đồ cấu trúc robot Standford 80 1.3 Một robot song song 20 3.5 Sơ đồ cấu trúc robot Elbow 82 1.4 Bàn tay sử dụng bắp bàn tay truyền động khí 20 3.6 Sơ đồ cấu trúc robot Puma 85 1.5 Bàn tay sử dụng giác hút chân không 21 3.7 Sơ đồ cấu trúc robot Fanuc 88 1.6 Bàn tay sử dụng truyền động đai 21 3.8 Sơ đồ động robot VR-006CII 1.7 Cổ tay cầu truyền động song song dư 21 3.9 Vùng làm việc robot VR-006CII 1.8 Ứng dụng HGT bánh sóng quay thân quay cánh tay 22 3.10 Mối ghép hàn giữ mặt nón mặt trụ vận tải đường ống 1.9 Đối trọng cho robot 22 3.11 Đường cong ghềnh không gian 1.10 Cổ tay robot Scorbot hai bậc tự 26 3.12 Sơ đồ bố trí vật hàn không gian làm việc robot 1.11 Mobile robot 29 3.13 Hiển thị List sau dùng Divide 1.12 Kết cấu nguyên lí hoạt động Encorder 30 3.14 Sơ đồ định hướng mỏ hàn vật thể 1.13 Hai kiểu khoá chuyển mạch thông dụng 31 3.15 Đồ thị chuyển vị q6 1,5 chu kỳ 2.1 Các dạng sai số lặp lại 40 3.16 Đồ thị vận tốc q6 1,5 chu kỳ 2.2 Trễ truyền động nhiều trục 40 3.17 Đồ thị chuyển vị q5 1,5 chu kỳ 2.3 Sơ đồ điều khiển không gian khớp 41 3.18 Đồ thị vận tốc q5 1,5 chu kỳ 2.4 Sơ đồ điều khiển không gian công tác 41 3.19 Đồ thị chuyển vị q4 1,5 chu kỳ 2.5 Giao diện robot 43 3.20 Đồ thị vận tốc q4 1,5 chu kỳ 2.6 Sơ đồ thuật toán giải toán ngược động học 51 3.21 Đồ thị chuyển vị q3 1,5 chu kỳ 2.7 Hộp thoại Solver Parameter 55 3.22 Đồ thị vận tốc q3 1,5 chu kỳ 2.8 Giao diện chạy phương pháp SQP 57 3.23 Đồ thị chuyển vị q2 1,5 chu kỳ 2.9 Giá trị hàm mục tiêu theo phương tìm kiếm 57 3.24 Đồ thị vận tốc q2 1,5 chu kỳ 2.10 Hộp thoại Add-in tuỳ chọn cài Solver 61 3.25 Đồ thị chuyển vị q1 1,5 chu kỳ 2.11 Khởi tạo toán tối ưu cho robot Puma 65 3.26 Đồ thị vận tốc q1 1,5 chu kỳ 2.12 Xây dựng mục tiêu toán 67 3.27 Chuyển vị không gian khớp 2.13 Hộp thoại Solver parameter 67 3.28 Quỹ đạo mỏ hàn không gian công tác 2.14 Hộp thoại nhập ràng buộc 67 3.29 Giao diện chương trình mô robot Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 91 http://www.Lrc-tnu.edu.vn 14 15 MỞ ĐẦU 3.30 Bố trí thí nghiệm 92 3.31 Điều khiển robot tay 92 Con người từ lâu muốn chế tạo cỗ máy bắt chước kỹ lao động 3.32 Thiết lập chương trình giao diện 93 đôi tay, thay làm việc nặng nguy hiểm Robot đối tượng 3.33 Xác lập trạng thái chuyển động cho động 93 người gửi gắm nhiều tri thức y khoa, khí, điện-điện tử, công nghệ thông 125 tin điều khiển học Từ chỗ vô tri vô giác, chuyên đảm nhiệm công việc lao 4.1 Cơ cấu cổ tay T 4.2 Cơ cấu cổ tay Bendix 125 động bắp đơn Robot ngày có khả quan sát, cảm nhận thân 4.3 Cơ cấu cổ tay khâu 126 môi trường xung quanh Việc thành công bước đầu nghiên cứu 4.4 Cơ cấu cổ tay khâu sở dẫn xuất 126 trí tuệ nhân tạo, hứa hẹn robot tương lai có hành xử giống 4.5 Cơ cấu cổ tay tám khâu 126 người 4.6 Cơ cấu cổ tay khâu 127 Vào năm 1920 khái niệm robot xuất hiện, đến cuối năm 1940 có 4.7 Cặp bánh ăn khớp 127 robot thực Đến năm 1980, kỹ thuật điều khiển số tự 4.8 Cấu trúc cổ tay cầu ba bậc tự 129 động hóa làm cho thiết bị điều khiển nhiều trục robot máy CNC có 4.9 Sơ đồ nguyên tắc truyền động song song dư 129 4.10 Truyền dẫn hở truyền dẫn kín 130 4.11 Mạch vòng kín với khâu vi sai 130 4.12 Sơ đồ tạo lát cắt cấu trúc 132 4.13 Cơ cấu vi sai hai bậc tự phẳng 133 4.14 Cơ cấu vi sai ba bậc tự phẳng 134 4.15 Sơ đồ động cổ tay ba bậc tự có phần đóng mạch 137 4.16 Truyền động trục Roll 138 4.17 Truyền động trục Yaw 138 4.18 Truyền động trục Pitch 138 chuyển biến đáng kể mặt công nghệ Những năm gần thành tựu cơtin-điện tử, hệ chuyên gia, mạng nouron công nghệ nano, làm cho lĩnh vực robot có bước tiến dài, mở rộng phạm vi ứng dụng nhiều mặt trở thành chuyên ngành hấp dẫn kỹ thuật 1-Tính cấp thiết đề tài Ngành công nghiệp giới trải qua nhiều cách mạng khứ, cách mạng làm thay đổi giới sống Robot tự động hóa cách mạng vĩ đại, mục đích giải phóng người khỏi lao động nặng nhọc Do đó, thấy người mong đợi xuất robot hoàn hảo đến Mặc dù robot robot công nghiệp đã, sử dụng rộng rãi song thân giao thoa nhiều lĩnh vực kỹ thuật mũi nhọn, không ngừng phát triển nên có giới hạn bị đẩy lên cao Bên cạnh động học, động lực học robot coi nhiều yếu tố chưa rõ phân tích khảo sát theo phương pháp giải tích Điều thể ứng xử cấu trúc trình làm việc, chưa hiểu biết đầy đủ Để ứng dụng robot vào công việc đòi hỏi thao tác tinh vi nhất, cần có thêm nhiều nỗ lực nhằm làm chủ trình động học động lực học Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 16 17 Ngày robot sử dụng phổ biến giới chưa khai thác mức Việt Nam Ngoài nguyên nhân đầu tư ban đầu lớn, thực hiện, độ xác liệu khả ứng dụng máy tính phương pháp nguyên nhân khác chưa có đầu tư nghiên cứu đầy đủ nước, Trọng tâm đề tài xây dựng thuật toán giải toán động học khiến kiến thức chuyên nghành lĩnh vực chưa phổ cập cho lực ngược tất robot dạng chuỗi động học hở không giới hạn số bậc tự lượng sử dụng thiết bị cán nghiên cứu, ứng dụng kỹ thuật Mặt Thuật toán áp dụng với cấu trúc robot khác theo trình tự chung có khác có kỹ thuật sử dụng phức tạp, việc tiếp cận vấn thời gian thực ngắn hơn, dễ sử dụng so với phương pháp đề có nhiều trở ngại, thay kỹ thuật đơn giản tạo thuận lợi đáng kể Trên sở giải thuật đề xuất, xây dựng chương trình máy tính hỗ trợ chuẩn bị liệu điều khiển động học robot Thực phép thử cần thiết đối Các thông số điều khiển robot quỹ đạo, vận tốc, gia tốc, lực…trên robot nhập ngoại hãng sản xuất tích hợp cài đặt sẵn thiết bị Trong tượng khác để kiểm tra tính đắn giải thuật 3-Đối tƣợng phƣơng pháp nghiên cứu để thực công việc phức tạp, liệu cần can thiệp điều chỉnh Đối tượng nghiên cứu đề tài đặc tính động học robot, có cấu trúc theo ý đồ Điều gây khó khăn cho người sử dụng chuẩn bị liệu chuỗi động học hở Chủ yếu tập trung vào phương pháp giải toán động học Chẳng hạn lí giá thành, nhà sản xuất trang bị nội suy cung tròn ngược, xác định thông số tọa độ suy rộng phục vụ điều khiển chuyển động nội suy đường thẳng cho robot hàn Việc gia công đường cong ghềnh không Các thông số động học xác định qua mô hình toán, việc xác định thông gian nằm khả cấu trúc chấp hành, song vượt khả số đường lí thuyết, sau kiểm chứng lại kết với cách làm truyền hệ điều khiển trang bị thống, kết mô phỏng, đảm bảo tính khách quan vấn đề Các thông số động học, động lực học nghiên cứu nhiều, chưa thực trọng đến tính thực dụng điều khiển thời gian thực Trong thông số động học, chủ yếu nhận thông qua giải hệ phương trình ràng buộc, chưa kể đến giới hạn học khớp Do việc chọn nghiệm điều khiển từ nghiệm toán học thường làm kéo dài thời gian vô ích 4-Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Ý nghĩa khoa học: + Đánh giá tính hiệu thời gian, tính vạn năng, độ xác phương pháp truyền thống giải toán động học ngược robot + Đề xuất phương pháp giải toán ngược có tính tổng quát cao, có Nhằm đáp ứng phần đòi hỏi đây, tác giả tập trung nghiên cứu giải vấn đề: khả áp dụng cho tất robot có cấu trúc chuỗi động học hở Có thời gian chạy ngắn, đáp ứng yêu cầu điều khiển thời gian thực “Nghiên cứu, khảo sát đặc tính làm việc hệ thống chấp hành robot + Sử dụng máy tính giải toán động học ngược, làm sở cho việc tự động công nghiệp” hóa chuẩn bị liệu điều khiển động học robot Xây dựng đặc tính làm 2-Mục đích nghiên cứu việc biến khớp, gồm đặc tính chuyển vị, vận tốc gia tốc Đề tài tập trung nghiên cứu đặc tính làm việc robot công nghiệp Cũng + Kết nghiên cứu đề tài sở cho hướng nghiên cứu mở rộng, phương pháp xây dựng đặc tính này, chuẩn bị cho lập trình điều khiển nâng cao nhằm tối ưu hóa hoạt động cấu trúc chấp hành Từ toán có Đánh giá tính hiệu phương pháp số phương diện thời gian thể nghiên cứu việc giữ ổn định cho cấu trúc thông qua hạ thấp trọng tâm cấu, tránh va đập, dịch chuyển tối thiểu, xác định vùng làm việc… Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn ci s Aii 1 (qi )  Aii'1 Aii '   i 0  0  si ci ci ci si si si  ci si ci 0 ci  si  di    18 18 -Ý nghĩa thực tiễn: CHƢƠNG - TỔNG QUAN VỀ CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC + Các kết nghiên cứu đề tài sử dụng giảng dạy, nghiên cứu robot ứng dụng vào trình chuẩn bị sản xuất thực tế + Rút ngắn thời gian chuẩn bị liệu, việc xác định nghiệm toán học chọn nghiệm điều khiển nhập vào toán tối ưu CỦA HỆ THỐNG CHẤP HÀNH TRÊN ROBOT CÔNG NGHIỆP 1.1 Robot công nghiệp đặc tính làm việc hệ thống chấp hành Hệ thống chấp hành robot công nghiệp bao gồm khâu cánh tay như: - Bệ đỡ (Waist); - Vai (Shoulder); cận với lĩnh vực robot dễ dàng với tất người - Khuỷu tay (Elbow); 5-Cấu trúc luận án - Cẳng tay (Fore arm); - Cổ tay (Wrist); nghiên cứu tiếp theo, cụ thể gồm: - Các khớp (joint); Phần mở đầu - Bàn kẹp ngón kẹp (Hand); + Thuật toán dễ sử dụng so với thuật toán truyền thống nên việc tiếp Nội dung luận án chia thành chương, cuối luận án kiến nghị cho hướng Chương 1: Tổng quan đặc tính làm việc hệ thống chấp hành robot Mỗi tư robot mô tả thông số gọi toạ độ suy rộng, công nghiệp thường giá trị biến khớp Tập hợp giá trị thông số trình Chương 2: Giải toán động học ngược điều khiển robot làm việc biến thiên theo luật xác định gọi đặc tính Chương 3: Ứng dụng máy tính giải toán ngược xây dựng đặc tính động Chương 4: Các đặc tính làm việc hệ thống chấp hành gồm chuyển vị, vận tốc gia tốc học biến khớp khâu nói không gian công tác không gian khớp Để lập trình Tổng hợp động học cấu cổ tay robot ba bậc tự chuyển động cho robot, đặc tính chuyển vị, vận tốc, gia tốc cần mô tả dạng Kết luận chung, kiến nghị hướng nghiên cứu biểu thức giải tích hàm thời gian thực Danh mục công trình công bố tác giả có liên quan đến đề tài luận án 1.1.1 Hệ thống chấp hành Robot công nghiệp Tài liệu tham khảo Khảo sát hầu hết định nghĩa robot công nghiệp nay, thấy Phần phụ lục luận án điểm chung cho “robot công nghiệp gồm phần chấp hành dạng tay máy có số bậc tự công tác hệ thống điều khiển có khả tái lập trình để thực công việc khác nhau.” Thực tế cấu trúc robot công nghiệp mô tả sau: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 111 112 mot chu ki ruoi Mot Chu Ki Ruoi 0.5 -1 Chuyen Vi q (Rad) bien q1 (Rad) -0.5 -1.5 -2 -2.5 -3 -2 -4 10 20 30 40 50 60 time (sec) 70 80 90 100 -6 Hình 3.25: Đồ thị chuyển vị biến q1 1.5 chu kỳ -8 bien q1 10 20 30 40 van toc 0.8 50 60 Time(sec) 80 90 100 Hình 3.27: Các chuyển vị không gian khớp 0.6 Chuyển vị q1 : ──── 0.4 Chuyển vị q2 : ──── 0.2 Chuyển vị q3 : ──── Chuyển vị q4 : ──── -0.2 Chuyển vị q5 : ──── Chuyển vị q6 : ──── -0.4 Dưới đường cong thực không gian công tác (quỹ đạo phần công -0.6 -0.8 70 tác): 10 20 30 40 50 60 time (sec) 70 80 90 100 quy dao phan cong tac cua robot Hình 3.26: Đồ thị vận tốc biến q1 1.5 chu kỳ 100 Trong thao tác nhận thấy, khớp cổ tay hoạt động nhiều thay đổi vị trí thao tác 90 z khớp cánh tay, điều cho thấy thay đổi hướng diễn nhanh 95 85 80 75 Để thấy thay đổi tương đối biến xem đồ thị biểu diễn chung 70 100 50 đường đặc tính đây: 100 50 0 -50 y -50 -100 -100 x Hình 3.28: Quỹ đạo mỏ hàn không gian công tác Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 113 114 Khi xây dựng đồ thị gia tốc theo quan hệ đạo hàm, gia tốc bị gián đoạn Mô tả phím chức năng: điểm chốt Đây điểm không tránh khỏi, song nội suy với tính toán vận tốc Nhập liệu: Chỉ đường dẫn tới vị trí đặt file liệu; điểm chốt có ưu điểm gia tốc thay đổi nhỏ Phù hợp so với kiểu nội Start: Bắt đầu thực mô phỏng; suy khác trường hợp quỹ đạo chuyển động nhiều điểm chốt Chọn robot: Chọn loại robot cần mô 3.4 Mô robot Tạm dừng: Dừng mô tư thời để quan sát; Restart: Chạy tiếp sau tạm dừng chương trình; Exit: Thoát khỏi chương trình Đối chứng lại giá trị hàm mục tiêu Excel tính Matlab trên, để thấy tính đắn phương pháp Trong phần thiết kế chương trình mô động học robot, chứng minh khả dùng kết toán động học theo phương pháp tối ưu để điều khiển cấu trúc Dữ liệu ô có tên liệu biến khớp kết toán ngược, liệu ô ma trận ma trận tọa độ thực Phần mềm Easyrob dùng phổ biến song chế hoạt động sử Mục đích việc mô minh hoạ khả dùng kết toán dụng chương trình giải toán ngược thiết kế riêng Lấy ma trận tọa độ thực ngược giao tiếp điều khiển robot thực làm đầu vào nên không thích hợp để thực ý đồ nêu 3.5 Phần mềm điều khiển robot thí nghiệm Chương trình mô sau viết Matlab dịch sang C ++ thành 3.5.1 Mô tả cấu trúc thí nghiệm gói độc lập chạy môi trường Matlab Ma trận tọa độ thực kết hợp Quan hệ toạ độ điểm không gian công tác không gian khớp với phương trình động học dùng để giải toán động học ngược chế vô phức tạp, để trực quan hoá vấn đề luận án có sử dụng robot phương pháp tối ưu, kết biến khớp xuất file text để thực thí nghiệm bậc tự sử dụng toàn khớp quay, truyền động cổ tay cầu mô Ma trận tọa độ thực, kết toán ngược hoạt động robot hiển thị đồng Mã nguồn chương trình cho thấy phần phụ lục Hình 3.30: Bố trí thí nghiệm Gói thí nghiệm gồm robot mô đun điều khiển, phần mềm điều khiển Robot chạy tự động online theo lập trình, chạy chế độ sử dụng điều khiển tay Việc lập trình cần gốc thời gian trạng thái làm việc động vận tốc, chiều quay, thời điểm bắt đầu kết thúc làm việc Hình 3.29: Giao diện chương trình mô robot Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 115 116 Có thể đồng thời lưu trữ số chương trình dạy học thực gọi lại để thực cần Hình 3.31: Điều khiển robot tay 3.5.2 Chƣơng trình máy tính Chương trình thiết kế giống phần mềm thương mại thông thường, sau install thành công, kích hoạt biểu tương chương trình để vào hình làm việc Hình 3.33: Xác lập trạng thái chuyển động cho động Toàn mã nguồn chương trình cho thấy phần phụ lục luận án 3.6 Kết luận chƣơng Ứng dụng máy tính giải toán ngược bước để tiến tới tự động hóa chuẩn bị liệu Thông qua kết toán ngược giải cho số robot điển hình mà giáo trình robot thường hay dẫn ví dụ minh họa, thấy: - Các cấu trúc robot sử dụng khớp quay, khớp tịnh tiến tổ hợp ngẫu nhiên, giới hạn làm việc khớp khác nhau, số bậc tự khác dễ dàng mô tả toán tối ưu - Đối chiếu với kết mục tiêu xây dựng Matlab cho thấy kết giải toán ngược theo phương pháp tối ưu trình bày luận án hoàn toàn đắn mặt toán học, nghiệm tìm phù hợp với đáp ứng vật lí cấu trúc Hình 3.32: Thiết lập chương trình giao diện Trên đồ thị việc thiết lập chương trình quan sát chuyển vị chấp hành Kết thực tế phù hợp với kết phương pháp truyền thống - Cách giải toán ngược theo phương pháp tối ưu rõ ràng không cần nhiều trực động cơ, quan sát trạng thái hệ thống giác toán học phương pháp truyền thống đòi hỏi Song nghiệm nhận nghiệm lập trình điều khiển trực tiếp - Các phép thử có kết đồng cho thấy nghiệm nhận từ toán tối ưu thỏa mãn điều kiện dừng, kết trung gian số vòng lặp đạt đến giới Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn ci s Aii 1 (qi )  Aii'1 Aii '   i 0  0  si ci ci ci si si si  ci si ci 0 ci  si  di    117 118 hạn đặt trước Điều chứng tỏ thuật toán tối ưu toán ngược thích hợp CHƢƠNG - KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CỔ TAY ROBOT với dạng hàm banana BA BẬC TỰ DO - Thuật toán tối ưu giải toán ngược cho cấu trúc robot khác theo 4.1 Các cấu cổ tay cầu dùng truyền động bánh nón điển hình trình tự, toán không đòi hỏi kỹ đặc biệt Điều cho thấy 4.1.1 Các cấu điển hình người không đào tạo chuyên sâu lí thuyết dễ dàng sử Với đặc điểm kết cấu đơn giản, khả định hướng góc lớn, làm việc tin dụng phương pháp cậy, khả nhận truyền động từ xa để giảm trọng lượng Các cấu cổ tay sử - Dữ liệu toán ngược đạt sử dụng để xây dựng đặc tính chuyển động dụng truyền động bánh nón phổ biến Bên cạnh cấu bánh cho không gian khớp, thông tin dùng để lập trình chuyển động cho robot phép cổ tay thao tác với môi trường nhiệt độ cao, dầu mỡ, phóng xạ cách - Cuối chương trình bày chương trình máy tính hỗ trợ xây dựng đa thức nội suy, tin cậy Bộ truyền bánh đặt hộp bảo vệ kim loại có độ bền lớn bôi trơn sử dụng kết toán ngược làm đầu vào Các chương trình máy tính trình đầy đủ Có nhiều nghiên cứu phát triển loại cổ tay kiểu này, giới thiệu bày chương đóng góp cho việc chuẩn bị liệu lập trình công cụ tin số kết cấu điển hình (bản quyền hình ảnh thuộc [10]): học, mục đích nâng cao tính xác liệu, rút ngắn thời gian chuẩn bị lập trình, công cụ ứng dụng cho robot dạng xích động hở nói chung - Việc chạy thông hai lập trình hỗ trợ nói trên, thực hóa quan điểm toán động học ngược để điều khiển thời gian thực đề xuất chương Hình 5.1: Cơ cấu cổ tay T3 Cơ cấu cổ tay T có chuyển động quay toàn vòng quanh trục z1 đến z3 nên vùng làm việc mặt cầu lí tưởng, nhiên loại chế tạo lắp ráp khó Kiểu cổ tay thứ hai cổ tay Bendix, bị hạn chế chuyển động pitch nên vùng làm việc cổ tay kiểu phần mặt cầu Hình 5.2: Cổ tay Bendix 4.1.2 Phân loại theo số khâu hợp thành Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 119 120 b 4.1.2.1 Cổ tay bảy khâu b a c a c 1 b b Hình 5.6: Cổ tay chín khâu Hình 5.3: Cổ tay bảy khâu 4.2 Động học cấu bánh nón vi sai 4.1.2.2 Các cổ tay tám khâu sở cổ tay bảy khâu Ngoài bánh lắp trục khớp, đưa thêm bánh trung gian vào điểm trục khớp hình thành cấu dẫn xuất Bằng cách b b c a a hệ phương trình giải Nghiệm hệ vận tốc góc khâu b m c Để tổng hợp cấu trúc cần có mô hình mạch sở làm cứ, mạch sở có phương trình động học kết hợp với điều kiện đồng trục tạo nên cấu trúc cổ tay tám khâu sở cổ tay bảy khâu sau: m 4.2.1 Phƣơng trình mạch sở thuộc hệ m3 Xét hệ hai bánh ăn khớp với khâu (k) hình vẽ: c a i b b b k Hình 5.4: Các cổ tay tám khâu sở cổ tay bảy khâu j 4.1.2.3 Các cổ tay tám khâu Các cổ tay tám khâu theo định nghĩa cổ tay bánh trung gian trục khớp quay cấu a c Phương trình mạch sở liên hệ với độ dịch chuyển góc bánh là: b b b b a Hình 5.7: Cặp bánh ăn khớp c i ,k   N ji jk a Trong  ik  jk dịch chuyển góc bánh i j tương ứng so với giá c đỡ k Tỉ số truyền cặp bánh N  b (5.1) b Tj Ti ; Với T kí hiệu số (Teeth) Từ rút ra: Hình 5.5: Các cổ tay tám khâu  ik   jk N ij  4.1.2.4 Cổ tay chín khâu N ji Đạo hàm hai vế phương trình (5.1) theo thời gian có quan hệ vận tốc góc khâu: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 121 ik   N ji jk 122 (5.2) Một phiền phức việc cấu trúc đường dẫn song song dư số khâu tăng lên, cấu trúc xuất chuyển động theo Việc xác định cấu trúc tỉ số truyền 4.2.2 Điều kiện đồng trục Nếu i, j, k ba khâu đồng trục, dịch chuyển góc tương đối dọc theo khâu 4.3.2 Đề xuất cấu trúc phần chấp hành đồng trục quan hệ với theo quy luật chuỗi:  ij  ik   jk khâu thuộc phần đóng mạch trở nên khó khăn (5.3) Tập hợp phương trình (5.1) đến (5.3) mô hình động học cho phép xác định vận tốc góc khâu Trong truyền động khí, để liên kết chuyển động quay ba trục quay có đường tâm vuông góc với sử dụng bánh nón Có thể đề xuất sơ đồ sau sở kế thừa thiết kế công bố 4.3 Tổng hợp cấu trúc động học cổ tay robot cầu ba bậc tự Có nhiều phương pháp để tổng hợp cấu trúc động học: - Phương pháp bảng; - Phương pháp vận tốc; - Phương pháp lượng; - 3' 2' 3" B B' Hình 5.8: Cấu trúc cổ tay cầu ba bậc tự Phương pháp vòng véc tơ vận tốc Trong mục tiến hành tổng hợp cấu trúc phần đóng mạch cho cấu cổ Nhận thấy kích thước bao nhỏ đạt cấu trúc có đỉnh nón tay cầu theo phương pháp lượng, sau xác định kết cấu cụ thể cổ tay côn gặp điểm, kích thước cổ tay phần chấp hành nhỏ gọn dễ dàng thao tác không gian hẹp, hạn chế va chạm với đối tượng khác 4.3.1 Giới thiệu chung cổ tay cầu có phần đóng mạch vùng làm việc Đối với cấu cổ tay cầu phân loại trên, trình chế tạo lắp ráp Khác với cổ tay Bendix có khâu nền, cấu trúc bao gồm bốn khâu 1, cụm bánh nón khó tránh khỏi khe hở, khử hết khe hở ban đầu 2, 3, B để hình thành ba mạch vòng kín với mục đích hình thành xích khử rơ, trình làm việc tượng xuất khâu ma sát với bị cấu phần trực tiếp tạo chuyển động quay quanh ba trục mòn theo thời gian vuông góc với Hậu tượng khe hở mặt bên truyền bánh làm ảnh hưởng đến độ trễ khâu điều khiển Nếu điều khiển mạch kín, tín hiệu phản hồi lấy điều khiển từ khâu tác động cuối khắc phục tượng này, nhiên khí độ cứng học cấu trúc không cao Trong điều khiển mạch hở để phần khí tự bù khe hở mặt bên truyền bánh răng, thường sử dụng đường dẫn song song dư Cấu trúc khử khe hở mặt bên, tăng cường khả tải cân động tốt Hình 5.9: Sơ đồ nguyên tắc truyền động song song dư Khi cấu chấp hành quay thuận, hai truyền dẫn song song dư đóng vai trò xích động lực, xích lại đóng vai trò xích khử rơ Khi cấu chấp hành đảo chiều quay, hai xích đổi vai trò cho Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 123 124 Cấu trúc phần đóng mạch chưa xác định, mục trình bày Trong H (5.11.a) giả sử cố định đầu vào 1, đầu vào chủ động, cấu vấn đề liên quan đến tổng hợp động học cấu bậc tự do, gọi i2-3 tỉ số truyền từ chân sang chân cấu cộng Gọi i z tỉ 4.3.3 Tổng hợp cấu trúc phần đóng mạch số truyền xích khép kín mạch Lúc theo điều kiện làm việc mạch vòng 4.3.3.1 Điều kiện động học mạch vòng kín kín: Mạch vòng kín thực chất truyền động song song dư, với xích động học kín xuất phát từ điểm xích theo hướng truyền lực trở lại điểm ban đầu Tương tự có: i2-3.iz = hay iz  i2  i1-3.iz’ = hay iz '  i13 Tại giao điểm hai xích động tốc độ khó cân nên phải đưa cấu vi sai thứ hai vào cấu trúc H(5.11.b), lúc điều kiện làm việc hai vòng kín độc lập là: a c b Hình 5.10: Truyền dẫn hở truyền dẫn kín i23 i36 i65 i52   i13 i36 i64 i4 1  Đây đặc điểm làm sở cho việc tổng hợp cấu trúc có nhiều bậc tự Số bậc tự cấu trúc H (5.11) xác định theo công thức Trêbưsep là: H (5.10.a) truyền dẫn hở, truyền có khe hở mặt bên đảo chiều từ khâu chủ động, khâu bị động nhận tín hiệu đảo chiều trễ khoảng thời gian khử hết khe hở mặt bên w  n0  K m    Trong n0 số lượng trục chấp hành cấu trúc, Km số cấu vi sai cấu trúc Kết tính toán không phù hợp với thực tế, điều giải thích Trên H (5.10.c) cắt hai phần tử đồng trục liên kết lại khâu đàn hồi, sơ đồ phân tích chiều quay cho thấy hai nửa phần tử bị chia cắt tham gia vào hai xích truyền động tới có chiều quay phù hợp song mô men xoắn hai nửa bị cấu trúc có tồn mạch vòng kín Vì xác định số bậc tự cho cấu vi sai kín người ta thường sử dụng công thức sau đây, có tính tới có mặt mạch vòng kín i = chia cắt hướng ngược có tác dụng khử khe hở xích w  n0  K m  Đối với cấu vi sai hai bậc tự do, có truyền dẫn với dòng lượng khép kín, lúc cấu trúc xích động cần có hai mạch vòng khép kín thoả mãn i = Kí hiệu cấu vi sai gồm ba khâu (2 đầu vào, khâu tổng) 1, chủ động bị động hình vẽ i2-3 Công thức sử dụng để xác định số cấu vi sai cần thiết tham gia vào 4.3.3.2 Tính chất lát cắt Xét hệ vi sai kín H (5.12) gồm tổ hợp nhiều cấu vi sai, hệ thoả mãn điều kiện làm việc (i = 1) Sử dụng lát cắt để tách cấu trúc làm hai phần, H.a Trong p số mạch kín độc lập có i = cấu trúc tiến hành tổng hợp i1-3 p w phần chứa không cấu vi sai, phần chứa tất cấu vi sai H.b Hình 5.11: Mạch vòng kín với khâu vi sai Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 125 126 d  i1 1  d  i2 ' 2 '   i   d 3" 3" lại, lát cắt không ngang qua cấu vi sai mà vị trí truyền khác liên kết chúng 3c a b a c b 6c 5c Trong i2'  i2 i22' ; i3"  i3 i33" i1, i2, i3 tỉ số truyền trục động khâu chủ yếu để tạo bậc tự chuyển động cấu trúc 6d 5d d c 3a Hệ phương trình thiết lập cho cấu ba bậc tự chuyển động, quan hệ động học suy từ mô hình có số bậc tự hai sau chia d cắt thành cấu trúc có hai bậc tự Hình 5.12: Sơ đồ tạo lát cắt cấu trúc Để biến đổi tiếp hệ phương trình này, xét cấu trúc sau: Mỗi khâu số khâu tách tham gia vào mạch kín độc 2' lập có i=1 đó: i3a 5d i5c 3c  i5d  d i6 c 5c  Hay viết dạng: i3a 5d i5d 6d  1 i3c 5c i5c 6c Từ có quan hệ tỉ số truyền hai nửa cấu trúc: Hình 5.13: Cơ cấu vi sai hai bậc tự phẳng i3a 5d  i3c 5c ; i5d  d  i5c  c Phương trình liên kết động học khâu có dạng: (2  1 )  i2 a (a  1 ) Quan hệ nói lên rằng, chân có số nối với có quan hệ tỉ số truyền tương ứng, sơ đồ chân nối với phải thành cặp: 3a 3c; 5d 5c; a Tỉ số truyền liên kết khâu với khâu a là: i2 a  6d 6c, Khi tổng hợp cấu trúc đóng mạch cho khớp cổ tay robot, phần đóng mạch coi bị cắt từ cấu trúc đầy đủ có mạch vòng kín với i=1 Bài toán quy Za Z2 Biểu thức vận tốc góc bánh vệ tinh 2’ phụ thuộc vào vận tốc góc ba cặp 1,2 1,a 2,a có dạng sau:  i       22' ' ia '2 '  a  1  i22'2 '  i2 a (a  2 )   i2 a xác định cấu vi sai đối tiếp với phần đề xuất ban đầu, để liên kết hai nửa lại hình thành số mạch kín có i=1 số bậc tự mà cấu trúc phải tạo ra, mạch kín phải có nguồn động số trục quay tạo chuyển động công tác 4.3.3.3 Các quan hệ động học cổ tay cầu (5.3) (5.4) Tỉ số truyền i22’ ia2’ tỉ số truyền liên kết khâu khâu a với khâu 2’ Xét cấu cổ tay ba bậc tự H 5.8, điều kiện phụ thuộc động học chuyển động chấp hành 1 ;2 ' ;3" vào chuyển động ba động dẫn động cần vi sai đứng yên Xét hệ vi sai phẳng có ba bậc tự hình vẽ: biểu diễn sau: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 127 128  2(   )     B   3   3"  i33"   2  1 2 '  i22 '  3" B' 2' 3' (5.7) Thay (5.7) vào (5.6), kể quan hệ khử rơ thân cấu trúc: 3 x  3 ; Bx   B ; B Hình 5.14: Cơ cấu vi sai ba bậc tự phẳng Các quan hệ động học mà cấu đối tiếp đóng mạch cần thoả mãn là: Xem cấu hai bậc tự gồm khâu (2’, 3’, B’) bánh vệ tinh 3”, giống cấu xét trên, phương trình liên kết động học với cấu tương tự cấu xét nên viết được: 3'  2'  i3' B ' (B '  2' )  i3'3"3"  3'  2' (5.5) d  i1 1   i (   )  d2 2     i (    d 3 3x )  21  22  3 x   Bx (5.8) Do có ba bậc tự ứng với ba khâu đầu ra, để khép kín mạch sử dụng bốn khâu Chia hệ thành hai hệ hai bậc tự nối với bao gồm: (1, 3, 3’) (1, nền, tổng số khâu cấu trúc: n0 = + = B, B’) Số bậc tự cấu w = 3, nên số mạch vòng kín tương ứng p = Như Tương tự (5.4) có: 3'  3  1 i33' ; B '  số lượng cấu vi sai tối thiểu toàn cấu trúc: B  1 iBB ' K M  n0  w  Khi đặt giá trị  3' , B ' , 2 ' từ (5.4) vào (5.5) kể đến rằng: Trong có cấu vi sai phần chấp hành, cấu trúc đóng mạch i33' i3' B '  i3B ' lại cấu, để thuận tiện cho liên kết kí hiệu chân cấu vi sai: i33' i3'3"  i33" A(3x, d3, 2); B(4, d1, d2); C(Bx, d3, 4); D(2, d1, d2) Hệ phương trình mô tả động học cấu ba bậc tự sau: (i3B 'iBB '  i22'iBB '  i3B 'i22'  i33'iBB ' )1  (i33'iBB '  i3B 'iBB ' )2  i22'iBB '3  i3B 'i22'B   i22'i33"3"  (i33'  i22' )1  i33'2  i22'3 i       22' ' Trong chân kí hiệu d1, d2, d3 chân nối nguồn chuyển động Trong hệ phương trình (5.8) mô tả cấu trúc phần đóng mạch, phương trình thứ ba từ (5.6) 4.3.3.4 Tổng hợp cấu trúc đóng mạch xuống có chứa thừa số (3x, d3, 2) giống chân cấu vi sai A, tỉ số truyền i1, i2, i3 (5.8) phép chọn trước, chọn: i3 = -2, Từ quan hệ động học cổ tay hình 5.9, viết được: d  i32  i33 x Đặt  22  5 ; có phương trình d  5  23 x i22'  i33'  iBB'  i3B' i33"  iB 3" Đây phương trình tắc mô tả cấu vi sai kí hiệu A sơ đồ cấu trúc Thay vào (5.6) tối giản hoá: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên p   31  w Đối với phương trình thứ (5.8) chọn i2 = có: http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 129 130 d  2(2  1 ) đặt i1  1 thay vào phương trình thứ (5.8) d  1 tính chất lát cắt Ba động truyền dẫn nối giá cố định (hay nối với khâu có   ) Vậy phương trình thứ hai là: d  22  21  5  2d đặt 6  d bốn đầu chờ cấu chấp hành ba bậc tự gồm: Phương trình thứ hai (5.8) sau có dạng 5  6  2d Đây phương trình tắc mô tả cấu vi sai kí hiệu D sơ đồ cấu trúc Thay tỉ số truyền i3 = - 2; i2 = 2; i1  1 vào ba phương trình đầu (5.8) để Chân (1) liên kết với cấu dẫn động phần khép mạch d1 (theo quan hệ 1  d ) ; Chân (2) nối với theo quan hệ 5  22 ; rút đại lượng 2 , 1 , 3 x thay vào phương trình cuối (5.8) nhận Chân (3) nối với 3x theo quan hệ khử rơ 3  3 x ; kết sau tối giản: Chân (B) liên kết với Bx theo quan hệ khử rơ B  Bx ; 2Bx  d  d  2d  Sơ đồ động sơ đồ nguyên lí liên kết sau: phương trình tương đương với hệ phương trình sau sau thêm bớt 4 , 2' 4  d  2Bx  4  d  2d 3" B' 3' So sánh với kí hiệu chân cấu vi sai, hai phương trình biểu B diễn quan hệ động học cấu B C Đặt d  7 với lí cấu vi 3x sai không bố trí trục, kí hiệu  khâu cố định cấu trúc Bx 3x A d3 d3   d  5  23 x     2 d1  4  8  2 Bx  4  d  2d  5  22 6  d  7  d    Bx C A Vậy hệ phương trình mà cấu đóng mạch phải thoả mãn là: C D d1 d2 d2 B d1 B D d2 d1 d3 Hình 5.15: Sơ đồ động cổ tay ba bậc tự có phần đóng mạch Có thể kiểm tra mạch vòng kín i=1 tương ứng xuất kích hoạt động tương ứng Trong bốn phương trình đầu biểu diễn bốn cấu vi sai, chân tên cấu liên kết với 4.3.3.5 Kiểm nghiệm kết Quy ước bánh màu xanh động (các bánh màu tạo thành Bốn phương trình biểu thị trục trung gian đảo chiều chuyển động cấu trúc vị trí liên kết nguồn chuyển động vào cấu trúc đường truyền) riêng bánh màu đỏ sơ đồ bánh tự hãm nối với trục bánh vít Căn vào hệ phương trình phải xác định sơ đồ liên kết cấu vi sai với Các chân tên cấu khác liên kết với theo Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 131 132 A C cho 16 15 24 25 29 19 30 31 Chú ý quan hệ động học 5  22 tạo tỉ số truyền 0.5 23 14 M2 nghiệm, vẽ lắp toàn hộp giảm tốc cổ tay có sơ đồ động học 20 M1 sơ đồ động, truyền bánh trụ ăn khớp trục 10 21 17 11 R1 13 M3 12 B hộp 28 26 27 18 D 4.4 Kết luận chƣơng 22 Trong chương trình bày số vấn đề sở liên quan đến động học cấu Hình 5.16: Truyền động trục Roll Theo sơ đồ động M1 hoạt động có R1 chuyển động quay quanh trục trung tâm cấu, chuyển động theo R2 R3 mặt A C 24 25 29 19 30 31 lớn sử dụng mục đích 23 14 M2 R3 10 21 17 11 12 B 26 27 28 18 D Trong chương đề xuất phần chấp hành cấu cổ tay ba bậc tự với bốn khâu tổng hợp động học phần đóng mạch cho cấu trúc này, để có ba mạch 13 M3 Nhằm tăng cường khả tải, khả cân động khử khe hở cấu trúc truyền dẫn cổ tay, cổ tay sử dụng truyền động song song dư với số khâu 16 15 hình cổ tay cầu 20 M1 cổ tay cầu sử dụng truyền động bánh Vai trò, vị trí kết cấu nhóm điển vòng kín ứng với ba truyền động cổ tay Trên sở sơ đồ động cấu cổ tay nói phần cuối chương tiến hành 22 Hình 5.17: Truyền động trục Yaw xác định kết cấu khí cổ tay Theo sơ đồ M2 hoạt động M1 M3 không hoạt động, số đầu vào cấu chấp hành có hai đầu có chuyển động Do có đầu định hướng cấu tự quay quanh trục nó, chuyển động theo khác không tồn Các kiểm chứng sở thực nghiệm với cổ tay thật cho thấy hoạt động hoàn toàn với mô tả chức Với đặc điểm độ cứng vững học cao, khả cân động học khử khe hở mặt bên truyền khí tốt, cấu ứng dụng cho mục đích A C 15 16 24 25 29 19 R2 30 31 Tuy nhiên số lượng khâu lớn kết cấu phức tạp, hiệu suất truyền động khối lượng thân cấu nhược điểm cần tiếp tục giải 23 14 M2 yêu cầu độ tin cậy khả tải lớn 20 M1 10 21 17 11 13 M3 B 12 D 26 27 28 18 22 Hình 5.18: Truyền động trục Pitch Khi M3 hoạt động sinh chuyển động R2 cấu chấp hành, chuyển động theo khác Các tính toán chứng minh thực Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 133 134  KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận án có đóng góp lĩnh vực động học số mô Phát triển phương pháp tối ưu hoá giải toán động học cho robot song song, theo định hướng ghép toán xác định nghiệm toán học đun thiết bị phần chấp hành robot công nghiệp, cụ thể là: nghiệm điều khiển làm toán nhằm giảm thời gian chuẩn bị Phân tích yếu tố định tốc độ hình thành lời giải toán động học ngược robot Chỉ điểm hạn chế phương pháp giải liệu  Phát triển phương pháp tối ưu giải toán động học ngược robot hở để giải toán động học ngược robot, dựa kỹ thuật biến đổi phương trình toán khác kết hợp tránh va chạm vùng làm việc, hạ véc tơ vòng kín phương pháp số thấp trọng tâm, di chuyển tối thiểu, sở điều chỉnh miền chọn nghiệm Đề xuất sử dụng phương pháp tối ưu hoá để thay cho phương pháp nói trên, đồng thời đưa sở xây dựng giải thuật cho toán động toán tối ưu, khởi tạo toán quy hoạch đa mục tiêu  Phát triển phương pháp tối ưu xác định biên vùng làm việc dựa học ngược robot Đây phương pháp có tính tổng quát cao dễ sử dụng chức gán trước giá trị mục tiêu Excel, tạo đám mây điểm đảm bảo yêu cầu điều khiển thời gian thực với robot tâm bàn kẹp nằm ranh giới phía phía biên miền Chỉ dạng thức khác toán tối ưu trường hợp robot không đủ bậc tự công tác Cần ưu tiên vị trí định hướng khâu làm việc  chấp hành Phát triển phương pháp tối ưu giải toán động học ngược robot để khảo sát di động điểm tựa công nghệ hợp lí, giải toán động So sánh lựa chọn phương pháp tối ưu hoá thích hợp với dạng hàm Banana toán, sở phương pháp có triển vọng cao tạp chí học ngược robot theo phương pháp nhóm ba [8]  Phát triển phương pháp tối ưu giải toán động học ngược robot, toán học chuyên nghành tối ưu xếp hạng, đảm bảo tính ổn định thời gian sở quy tắc chuyển vị xoắn liên tiếp thay sử dụng quy tắc DH giải toán ngắn so với phương pháp khác Sử dụng hàm Solver MS-Excel giải toán ngược cho số robot  điển hình kiểm tra kết cách đối chiếu với phương pháp đại lượng siêu việt có tần suất xuất lớn hàm mục tiêu Từ truyền thống Phương pháp cho phép khởi tạo toán ngược đến 200 biến, đáp ứng yêu cầu giải toán ngược cho robot thực tế Nội suy quỹ đạo chuyển động cho robot không gian khớp, lấy thông tin đầu vào kết toán động học ngược thời gian chuyển động hết Định nghĩa lần từ đầu chương trình, nhằm tránh việc tính toán lặp lại rút ngắn thời gian chuẩn bị liệu động học  Phát triển phương pháp tối ưu giải toán động học ngược robot thành pha 2, toán động học ngược dùng phương pháp hình học có pha sử dụng phương pháp nhóm [8] quãng đường hai điểm tựa cho trước ma trận Đề xuất cấu trúc cổ tay cầu sử dụng truyền động song song dư tăng cường khả cân động học khả tải cấu trúc Chế tạo thử nghiệm thành công mô hình dựa thiết kế Một số kiến nghị cho hướng nghiên cứu tiếp theo: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 135 136 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ TÀI LIỆU THAM KHẢO (Các báo, công trình công bố tác giả nội dung đề tài luận án) Tiếng Việt Phạm Thành Long, Trần Vệ Quốc (2004), “Điều khiển Robot hàn gia công quỹ đạo phức hợp”, Tạp chí khoa học công nghệ trường đại học kỹ thuật, (48+49), Nxb Bách Khoa Hà Nội, tr 137-141 học kỹ thuật, Nxb Giáo Dục, Hà Nội, tr 7-21 2 Phạm Thành Long, Hoàng Vị (2008), “Xác định biến điều khiển động học robot, Tạp chí khoa học công nghệ trường đại học kỹ Tạ Văn Đĩnh (2000), Phương pháp tính- giáo trình dùng cho trường đại Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Khắc Kiểm (2003), Lập trình Matlab, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, tr 114-131 Đào Văn Hiệp (2004), Kỹ thuật Robot, Nxb Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội, B Heimann, W Gerth, K Popp (2008), Cơ điện tử, Nxb Khoa học Kỹ Nguyễn Nhật Lệ (2001), Tối ưu hóa ứng dụng, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Tạ Duy Liêm (2004), Robot hệ thống công nghệ Robot hóa-Giáo trình cao Nguyễn Thiện Phúc (2002), Robot công nghiệp, Nxb Khoa học Kỹ Thuật, thuật, (65), Nxb Bách Khoa Hà Nội, tr 30-33 tr 18-55 Phạm Thành Long, Hoàng Vị (2009), “Tự động hóa chuẩn bị liệu động học Thuật, Hà Nội, tr 19-65 điều khiển robot”, Tạp chí khoa học công nghệ trường đại học kỹ thuật, (68), Nxb Bách Khoa Hà Nội, tr 53-58 Nội, tr 76-87 học ngành khí, Nxb Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội, tr 109-127 Hà Nội, tr 86-133 Nguyễn Ngọc Quỳnh, Hồ Thuần (1978), Ứng dụng ma trận kỹ thuật, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, tr 123-142 Trần Thế San (2003), Cơ sở nghiên cứu sáng tạo Robot, Nxb Thống kê, tr 27-192 10 Trần Vũ Thiệu, Bùi Thế Tâm (1998), Các phương pháp tối ưu hóa, Nxb Giao thông vận tải, Hà Nội, tr 373-389 11 Nguyễn Mạnh Tiến (2007), Điều khiển Robot công nghiệp, Nxb Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội, tr 59-99 12 Bùi Minh Trí (1995), Tối ưu hóa, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, tr 165195 13 Đoàn Thị Minh Trinh (1998), Công nghệ CAD/CAM, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, tr 23-37 14 Nguyễn Phùng Quang (2006), “Những điều cần biết điều khiển robot”, Tạp chí Tự động hóa ngày nay, (68), tr 49-52 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 137 138 15 Nguyễn Trọng Doanh (2008), “Thiết kế hệ thống đo độ xác lặp cho robot công nghiệp”, Tạp chí Khoa học Công nghệ trường đại học kỹ thuật, (64), Nxb Bách Khoa Hà Nội, tr 25-29 packages on microcomputers, Comput Oper Res 25, (10), pp 807-816 16 Phạm Thành Long (2003), “Nghiên cứu động học, động lực học tay máy hàn PANASONIC” Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, ĐHKT CN Thái Nguyên 17 Thái Thu Hà, Hồ Thanh Tâm (2005), “Ứng dụng robot song song máy đo toạ độ CMM”, Tuyển tập báo cáo khoa học vica 6, Hà Nội, tr 162-166 Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, tr 128-214 methods for constraited optimization with genetic algorithm: a statistical analysis, Proc 2nd Mexican International Conference on Artificial Intelligence, Springer-Verlag, Heidelberg, Gemany, pp 108-117 Testing of a generalized reduced gradient code for nonlinear Programming, ACM Trans Math SoftWare 4, (1), pp 34-50 29 Z Michelewicz (1995), Genetic Algorithms, Numerical Optimization and Tiếng Anh 19 J Abadie and J Carpentier (1969), Generalization of the Wolfe reduce gradient method to the case of nonlinear constraint, Optimization, Academic Press, London, pp 37-47 constraints, Proc, 6th International Conference on Genetic algorithm (L J Eshelman, ed.), Morgan Kaufmann, California, pp 151-158 30 Z Michelewicz, M Schoenauer (1996), Evolutionary algorithms for 20 P T Boggs and J W Tolle (2000), Sequential quadratic programming for largge-scale nonlinear optimization, J Comput Appl Math 124, (1-2), pp 123-137 constrained parameter optimization problems, Evolutionary Computation 4, (1), pp 1-32 31 K Miettinen, M M Makela, and J Toivanen (2003), Numerical comparison 21 K Deb (2000), An efficient constraint handling method for genetic algorithm, Comput, Methods Appl Mech Eng 186 , (2- 4), pp 311-338 22 L Yan and D Ma (2001), Global Optimization for constrained nonlinear programs using line-up competition algorithm, Compus Oper Res 25, (11-22), pp 1601-1610 of some penalty-based constraint handling techniques in genetic algorithms, J Global Optimum 27, (4), pp 427- 446 32 Parviz E Nikravesh (1988), Computer-Aided Analysis of Mechanical Systems, Printed in the USA, pp 19-250 33 Katsuhiko Ogata (2002), Modern Control Engineering; Fourth Edition; 23 M Mathur, S B Karale, S Priye, V K Jayaraman, and B D Kulkani(2000), Ant Colony approach to continuos function optimization, Ind Engng Chem Res 39, (10), pp 3814-3822 Printed in the USA, pp 1-9 34 H S Ryoo and N V Sahinidis (1995), Global optimization of nonconvex NLPs and MINLPs with applications in process design, Comput Oper 24 M Sakawa and K Yauchi (2000), Floating point genetic algorithms for non convex nonlinear programming problems: revised GENOCOP III, Res 19, (5), pp 551-566 35 L Sciavicco, B Siciliano (1996); Modeling and control of Robot Manipulator, McGraw –Hill, pp 61-85 Electron Comm Japan 83, (8), pp 1-9 25 H sarimveis and A Nikolakopoulos (2005), A A line up evolutionary Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 27 A F Kuri-Morales and J Guitiérrez-Garcia (2001), Penalty functions 28 L S Lasdon, A D Warren, A Jain, and M Ratner (1978), Design and 18 Lê Hoài Quốc, Chung Tấn Lâm (2007), Nhập môn robot công nghiệp, Nxb algorithm for solving nonlinear Comput Oper Res 32, (6), pp 1499-1514 26 C Kao (1998), Performance of Several nonlinear Programming Software constrained optimization problems, http://www.Lrc-tnu.edu.vn 36 Dean L Taylor (1992), Computer Aided Design, Copyright © by AddisonWesley Publishing Company, pp 45-60 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn ci s Aii 1 (qi )  Aii'1 Aii '   i 0  0  si ci ci ci si si si  ci si ci 0 ci  si  di    139 37 P.M Taylor (1990), Robotic Control, Printed in the London, pp 12-33 38 T Wang (2001), Global optimization for constrained nonlinear programming, Ph D thesis, Department of Computer Science, University of Illinois, Illinois, pp 1-40 39 Ozgur Yeniay (2005); A Comparative study on optimization methods for the constrained nonlinear programming problems; Mathematical Problems in Engineering 2005, pp 165-173 Tiếng Nga 40 Я.A ШИФPИHA (1982), ПPOMЫШЛEHHAЯ POБOTO-TEXHИKA, MOCKBA “MAШИHOCTPOEHИE”, 54-122C Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn [...]... cổ tay thí nghiệm trình bày trong phụ lục của luận án 1.1.3 Robot và các đặc tính làm việc của hệ thống chấp hành Theo sơ đồ cấu trúc cơ bản của robot (H 1.1), các thông số mà robot tiếp nhận trong quá trình làm việc có thể chia thành hai nhóm cơ bản: - Các thông số về trạng thái hệ thống; của nó là mặt cầu lí tưởng - Các thông số về trạng thái môi trường làm việc; Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại... số lượng các thông số làm việc của hệ thống chấp hành là rất gian lớn Việc xác định nhanh chóng, chính xác các thông số này có ý nghĩa khoa học và 1.2.3 Động lực học Động lực học nghiên cứu các lực, mômen cần thiết để gây ra chuyển động của hệ thực tiễn trong điều khiển robot các vật thể Nghiên cứu về lực quán tính là một trong những vấn đề chính Động lực Cấu trúc chấp hành của robot là một hệ có độ... đoạn thiết kế cơ cấu chấp hành của robot Về chấp hành robot với các đặc tính chuyển động động lực mong muốn Bài toán tổng nguyên tắc lực quán tính không được xem xét trong phân tích tĩnh học Các lực cân hợp động lực phức tạp hơn giải tích động học bằng phụ thuộc vào cấu hình của cơ cấu chấp hành nhưng không phụ thuộc vào thời 1.3 Một số nghiên cứu về tổng hợp thông số làm việc của hệ thống Như trình bày... định các thông số làm việc toán ngược động học khi tổng hợp quỹ đạo chuyển động của người máy” Các đặc tính động lực học có thể đạt được bằng cách khảo sát hệ thực với đầu đo - Nghiên cứu của Nguyễn Thiện Phúc, năm 1997 “Điều khiển chuyển động của gia tốc, dựa trên quan hệ tích phân giữa các đại lượng có thể xác định được các robot hàn theo quỹ đạo định trước” thông tin liên quan - Nghiên cứu của Nguyễn... Các ví dụ nêu trên phần nào phản ánh sự đa dạng của hệ thống chấp hành không 13 3 2 1 chỉ về kết cấu, hình thức dẫn động, vật liệu, mà còn cho thấy sự phức tạp trong việc 14 13 điều khiển hệ thống đó của robot công nghiệp 12 11 Hình 1.8: Hộp giảm tốc bánh răng sóng Chương 4 của luận án phát triển hình thức truyền động đặc trưng của hệ thống ứng dụng truyền động quay thân và quay cánh tay Hiện tại hệ. .. bản để điều khiển robot hoạt động Trong quá trình làm việc vị trí và định hướng của robot có thể sai lệch do các nguyên nhân khác nhau, bản thân cấu trúc có thể bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực trong quá trình làm việc Nhằm hiệu chỉnh các sai lệch này có thể sử dụng các giải thuật bù, điều này dẫn đến các thông số làm việc của robot có thể bao gồm cả các thông số bù: (6) Các thông số bù sai... phép tính trước được gọi là khớp đặc cứng vững cơ học cao và khả năng tải lớn trưng nhất của Robot 1.5 Kết luận chƣơng 1 Phương pháp này không giải thích được làm thế nào tìm khớp đặc trưng của Xác định nhanh chóng và chính xác các thông số làm việc của hệ thống chấp robot, đây cũng là một yếu tố mang tính kinh nghiệm thực hành Phương pháp này hành phục vụ điều khiển robot là một vấn đề có ý nghĩa khoa... tốc độ tính do, với thời gian chạy ngắn hơn, dễ sử dụng hơn các phương pháp truyền thống toán cần thiết) Trên cơ sở giải thuật đề xuất, xây dựng một chương trình máy tính hỗ trợ chuẩn bị dữ liệu điều khiển động học robot Các vấn đề kỹ thuật cao như robot công nghiệp vốn khó tiếp cận với tất cả mọi người nói chung, việc tạo ra những phương pháp xác định các thông số làm việc của hệ thống chấp hành đơn... hơn - Nghiên cứu của Paul R P., năm 1981 “Phương pháp biến đổi ngược các ma trận thuần nhất 4x4 giải bài toán động học ngược robot Stanford” Nhược điểm của các phương pháp này là chưa có cách chung để xác định một lời giải có thể thích hợp ngay trong số khá nhiều lời giải có thể tồn tại Các hướng nghiên cứu về cải tiến hệ truyền động cho robot, nhằm nâng cao hiệu suất và năng lực của hệ thống chấp hành, ... biến khớp của cơ cấu chấp hành liên quan đến vị trí và định hướng của đầu tác động theo các ràng buộc của các khớp đó Các quan hệ động học này là tiêu điểm nghiên cứu động học các Hình 1.13: Hai kiểu khoá chuyển mạch thông dụng Trong điều khiển thông minh, dữ liệu được hình thành dựa trên các suy luận ảo của mạng nơron Lý thuyết điều khiển mờ (Fuzzy control) sẽ tự động xây dựng thông số làm việc dựa