Tính toán bù sai số điểm cuối trên robot công nghiệp

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TÍNH TOÁN BÙ SAI SỐ ĐIỂM CUỐI TRÊN ROBOT CÔNG NGHIỆP Nghành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã số: 60.52.01.03 Học viên: PHẠM THÀNH ĐỨC Người HD khoa học: TS PHẠM THÀNH LONG THÁI NGUYÊN - 2012 Xác nhận sở đào tạo LỜI CAM ĐOAN Tôi là: Phạm Thành Đức Nơi công tác: Công ty TNHH MTV Cơ điện vật liệu nổ 31-TCCNQP-BQP Tên đề tài: Tính toán bù sai số điểm cuối robot công nghiệp Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Mã số: 62 52 04 01 Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu cá nhân Các số liệu, kết có luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Thái Nguyên, ngày tháng Học viên Phạm Thành Đức năm 2012 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực đề tài, tác giả nhận quan tâm lớn nhà trường, khoa khí, thầy cô giáo trường Đại Học Kỹ thuật Công Nghiệp Thái Nguyên bạn lớp Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, khoa đào tạo Sau đại học, thầy cô giáo tham gia giảng dạy tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến TS Phạm Thành Long tập thể cán giảng viên Bộ môn Cơ điện tử cho dẫn quý báu để hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn ý kiến đóng góp thày giáo thuộc khoa khí đồng nghiệp Công ty Cơ điện vật liệu nổ 31 tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả tháo gỡ khó khăn thời gian làm luận văn Mặc dù cố gắng song kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên chắn luận văn không tránh khỏi thiếu sót, tác giả mong muốn nhận dẫn từ thầy cô giáo bạn đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện có ý nghĩa thực tiễn Xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC Mục Nội dung Trang - Trang phụ bìa luận văn - Xác nhận sở đào tạo - Lời cam đoan - Lời cảm ơn - Mục lục - Danh mục thuật ngữ, kí hiệu, từ viết tắt - Danh mục bảng biểu 10 - Danh mục hình vẽ đồ thị 11 MỞ ĐẦU 13 1- Tính cấp thiết đề tài 13 2- Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu 13 3- Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 14 4- Phương pháp công cụ nghiên cứu 15 5- Nội dung luận văn 15 CHƯƠNG - CÁC SAI SỐ THƯỜNG GẶP TRÊN ROBOT CÔNG NGHIỆP Sai số ảnh hưởng đến trình làm việc robot 16 1.1.1 Các nguyên nhân gây sai số điểm cuối thường gặp robot 16 1.1.2 Phát đánh giá sai số robot công nghiệp 17 Những phương pháp loại trừ ảnh hưởng sai số 17 1.2.1 Các phương pháp thụ động 17 1.2.2 Các phương pháp chủ động 19 1.1 1.2 1.2.2.1 Các phương pháp học 19 1.2.2.2 Các phương pháp sở điều khiển 21 1.3 So sánh tính hiệu phương pháp 21 1.4 Một số nghiên cứu liên quan đến bù sai số robot giới 22 1.5 Hướng nghiên cứu đề tài 25 Kết luận chương 25 CHƯƠNG – BÙ SAI SỐ TRÊN ROBOT CÔNG NGHIỆP 2.1 Giới thiệu toán 27 2.2 Mô hình tính toán thành phần sai số khâu cuối 28 Mô hình lý thuyết FEM 28 2.2.1.1 Mô hình robot mềm khâu 29 2.2.1.2 Mô hình tay máy tổng quát 35 2.2.1 Mô hình thí nghiệm xử lí ảnh 35 Phương pháp điểm sinh bù sai lệch điểm cuối 35 2.3.1 Xây dựng mô hình toán từ hệ thực 36 2.3.2 Giải thuật bù sai số Online 37 Những hạn chế phương pháp 38 Kết luận chương 39 2.2.2 2.3 2.4 CHƯƠNG – TÍNH TOÁN BÙ SAI SỐ ĐIỂM CUỐI Hệ phương trình động học đặc trưng robot 40 3.1.1 Phân tích toán 40 3.1.2 Quy tắc DH 41 Phương trình vòng kín toán động học ngược thứ 42 3.2.1 Sơ lược giải toán động học ngược robot 42 3.2.2 Phương pháp tối ưu giải toán động học ngược 44 Giải toán ngược với công cụ Solver MS office 47 3.3.1 Giới thiệu chung giải thuật phương pháp 47 3.3.2 Minh họa thao tác với công cụ Solver 50 Tính toán biến dạng cấu trúc với phần mềm FEM 53 3.4.1 Xây dựng mô hình liên tục với CAD 53 3.4.2 Giới thiệu phần mềm Cosmos Design Star 54 3.5 Điểm sinh toán động học ngược thứ hai 58 3.6 Kiểm tra liệu vòng tròn 58 3.7 Ví dụ tính toán bù sai số biến dạng cho robot ba khâu phẳng 60 3.8 Tính toán bù tinh sở lượt bù thô 63 Sự giới hạn lần bù thứ 63 3.1 3.2 3.3 3.4 3.8.1 3.8.2 Nguyên tắc tính toán điểm sinh lần bù thứ hai 64 3.8.3 Ví dụ bù sai số hai bước cho robot ba khâu phẳng 65 - KẾT LUẬN CHƯƠNG 74 - KẾT LUẬN CỦA LUẬN VĂN 75 - DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC 76 GIẢ - TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, KÍ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT TT KÍ DIỄN GIẢI NỘI DUNG ĐẦY ĐỦ HIỆU a( ) Lượng tịnh tiến dọc theo trục ox Ai Ma trận truyền khâu (i-1) khâu (i) AT Transpose (A) αi Góc quay quanh trục ox Cijk Cos(qi + qj + qk) C Ma trận hệ số cản cấu trúc D Miền thỏa mãn ràng buộc vật lí khớp DH 10 di Lượng tịnh tiến dọc theo trục oz 11 E Mô đun đàn hồi vật liệu 12 F Ma trận lực nút Approach (Véc tơ hướng tiếp cận vật thể bàn kẹp) 14 IR Industrial Robot 15 J Mô men quán tính mặt cắt ngang 16 K Ma trận độ cứng cấu trúc 17 M Ma trận khối lượng cấu trúc 18 n( ) Normal (Véc tơ pháp tuyến mặt phẳng chứa s, a) 19 n Số bậc tự robot 20 PCx Chuyển vị điểm C theo phương trục x 21 PCy Chuyển vị điểm C theo phương trục y 22 qi Biến khớp thứ (i) 23 qi’ Vận tốc (dài/góc) khớp thứ (i) 24 qi” Gia tốc (dài/góc) khớp (i) 25 RPY Roll-Pitch-Yaw s( ) (mm) (rad) Denavit-Hartenbeg 13 FEM Phương pháp phần tử hữu hạn 26 ĐƠN VỊ Sliding (Véc tơ hướng đóng mở bàn kẹp) (mm) 27 S ijk Sin(qi + qj + qk) 28 Phương trình động học thuận 29 Tn i −1 Ti 30 U” 31 u Biểu diễn hệ quy chiếu (i) hệ quy chiếu (i-1) Véc tơ gia tốc nút Véc tơ chuyển vị nút 10 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU KÍ HIỆU 3.1 NỘI DUNG BẢNG BIỂU Ý nghĩa thuật ngữ công cụ Solver giao diện TRANG 48 chương trình 3.2 Ý nghĩa tùy chọn Option công cụ Solver 49 3.3 So sánh kết bù sai số bước sai số không bù 73 data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... THƯỜNG GẶP TRÊN ROBOT CÔNG NGHIỆP Sai số ảnh hưởng đến trình làm việc robot 16 1.1.1 Các nguyên nhân gây sai số điểm cuối thường gặp robot 16 1.1.2 Phát đánh giá sai số robot công nghiệp 17 Những... Một số nghiên cứu liên quan đến bù sai số robot giới 22 1.5 Hướng nghiên cứu đề tài 25 Kết luận chương 25 CHƯƠNG – BÙ SAI SỐ TRÊN ROBOT CÔNG NGHIỆP 2.1 Giới thiệu toán 27 2.2 Mô hình tính toán. .. Phạm Thành Đức Nơi công tác: Công ty TNHH MTV Cơ điện vật liệu nổ 31-TCCNQP-BQP Tên đề tài: Tính toán bù sai số điểm cuối robot công nghiệp Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Mã số: 62 52 04 01