Đang tải... (xem toàn văn)
Tính toán thiết kế robotic,xây dựng mô hình và tính động học thuận nghịch,mô phỏng qỹ đạo,luật điều khiển.Tính toán thiết kế robotic,xây dựng mô hình và tính động học thuận nghịch,mô phỏng qỹ đạo,luật điều khiển.Tính toán thiết kế robotic,xây dựng mô hình và tính động học thuận nghịch,mô phỏng qỹ đạo,luật điều khiển.Tính toán thiết kế robotic,xây dựng mô hình và tính động học thuận nghịch,mô phỏng qỹ đạo,luật điều khiển.Tính toán thiết kế robotic,xây dựng mô hình và tính động học thuận nghịch,mô phỏng qỹ đạo,luật điều khiển.Tính toán thiết kế robotic,xây dựng mô hình và tính động học thuận nghịch,mô phỏng qỹ đạo,luật điều khiển
BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ROBOTICS BÀI TẬP LỚN MÔN ROBOTICS Họ tên: Đàm Công Trưởng Lớp : CĐT 03 Mssv : 20144820 Mã lớp học: 95966 GVHD: PGS-TS Phan Bùi Khơi BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC ROBOTICS MỤC LỤC I II III IV V VI XÂY DỰNG MƠ HÌNH VÀ THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH Phân tích mơ hình robot xây dựng cấu trúc động học robot Thiết lập phương trình động học Tính vị trí,vận tốc,gia tốc,vận tốc góc gia tốc góc BÀI TỐN ĐỘNG HỌC Bài tốn thuận Bài toán nghịch THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO ROBOT Thiết lập quỹ đạo cung tròn Lập trình mơ với matlab ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT Xây dựng cấu trúc động lực Tính động năng,thế Phương trình vi phân chuyển động robot TĨNH HỌC ROBOT Xác định ma trận hướng Xác định vector iri irci,các ma trận song Tính lực momen khớp LUẬT ĐIỀU KHIỂN BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ROBOTICS I XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC Phân tích mơ hình robot xây dựng cấu trúc động học robot Mơ hình robot vời hệ tọa độ DH Tư mơ hình ta có robot có khâu Tính số bậc tự Tính tốn số bậc tự ,ta có cơng thức tổng qt : Trong đó: + f : số bậc tự cấu tay máy + : Bậc tự khơng gian tay máy thực chuyển động ( = ứng với không gian làm việc mặt phẳng, không gian làm việc không gian) + n: số khâu động tay máy + fi : số bậc tự chuyển động cho phép khớp i = ứng với BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ROBOTICS + k : số khớp tay máy + fc : Số ràng buộc thừa + fp : Số bậc tự thừa Với tập em nghiên cứu số bậc tự là: - Vậy Robot co bậc tự Gắn hệ trục tọa độ Khâu đế : chọn hệ tọa độ X0Y0Z0 có Z0 trùng với khớp 1, Xo chọn phù hợp - theo hnhf vẽ, Y0 theo tam diện thuận Khâu : chọn X1Y1Z1 có Z1 trùng với khớp khâu 2, X1 dọc theo khâu - vng góc với Z1, Y1 chọn theo quy tắc tam diện thuận Khau : chọn X2Y2Z2 có Z2 song song với Z0 Z1, X2 dọc theo khâu 2, Y2 theo quy tắc tam diện thuận Các biến khớp: Với mơ hình ta có kích thước khâu sau: - Khâu đế: cao 180mm - Khâu 1:a1=150mm - Khâu 2:a2=120mm Thiết lập phương trình động học a) Cơ sở lý thuyết Ma trận biến đổi tọa độ ma trận biến đổi hệ tọa độ thứ i-1 thành hệ trục thư i hay vị trí tương quan khâu i-1 Ai b) Thiết lập ma trận biến đổi tọa độ cho khâu theo DenavitHartenberg Từ việc phân tích cấu trúc động học robot gắn vào robot hệ tọa độ hình vẽ ban đầu,ta xây dựng bảng DH: Joint Θi di αi BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ROBOTICS Θ1 a1 Θ2 a2 Các ma trận biến đổi tọa độ theo Denavit-Hartenberg: A1 = A2 = Ma trận biến đổi tọa độ khâu cuối theo Denavit-Hartenberg: A2 = A1 A2 A2 = Ta có: AE(p)= BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC ROBOTICS Từ phương trình : E E A (p)= A (q) XE = YE = ZE =0 Tính vị trí,vận tốc,gia tốc,vận tốc góc,gia tốc góc Vị trí điểm cuối E: Tính vận tốc gia tốc điểm cuối +vận tốc cuối E: => +gia tốc cuối aE: => Tính vận tốc góc,gia tốc góc điểm thao tác cuối E Ma trận cosin hướng điểm tác động cuối: BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ROBOTICS Ma trận chuyển vị ma trận cosin hướng: Ta có ma trận sóng : Vậy ta có vận tốc góc khâu 2: Ta có : => Vận tốc góc: Gia tốc góc : II BÀI TỐN ĐỘNG HỌC ROBOT Bài tốn thuận BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC ROBOTICS Bài tốn nghịch Giải phương pháp giải tích Vậy ta : Từ kết hệ phương trình ta xác định dạng giải tích biến khớp liên hệ với điểm tác động cuối, mặc khác xác định biến khớp ngược lại ta tìm góc cardan III THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO ROBOT Thiết kế quỹ đạo điểm tác độn cuối E di chuyển theo cung tròn tâm A(XA,YA), bán kính R (x-xA)2+(y-yA)2=R2 Với mong muốn cho khoảng dịch chuyển la đường tròn đa thức bậc theo thời gian t: S(t)=as0+as1t+as2t2+as3t3 Ta có: s(t)=Rφ(t) Thay việc xác định chuyển động s(t) ta xác định góc φ(t) bán kính nối điểm E với tâm đường tròn: (t)= + t + t2 + t3 = a0+a1t+a2t2+a3t3 Cho vị trí đầu,vị trí cuối vận tốc đầu cuối theo góc φ BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC ROBOTICS => Vì quỹ đạo đường tròn nên: Quỹ đạo robot từ điểm M(x0,y0) tới điểm N(xe,ye) khoảng thời gian t : t0>te Vậy: (t)= a0+a1t+a2t2+a3t3 Từ sở lý thuyết ta xây dựng mơ matlab: Chương trình viết guide matlab simulink: function pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, handles) global var; var.t=0; var.tmr_d1=timer('TimerFcn', {@TimerCallback,hObject,handles},'Period',0.05,'ExecutionMode','fixedRate'); start(var.tmr_d1); function TimerCallback(obj, event,hObject, handles) ModelName='Assem1'; global var; %quy dao la cung tron if(var.t => 12 BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ROBOTICS => Ma trận tenxơ quán tính hai khâu 1, với trục gắn vào khối tâm song song với hệ trục khâu tương ứng hệ quán tính chính: 4.2 Tính động năng,thế robot Động năng, ma trân khối lượng M(q): Trong : Biểu thức năng: 13 BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ROBOTICS với 4.3 Thiết lập phương trình vi phân chuyển động robot Phương trình lagrang loại 2: Viết dạng khai triển: Trong đó: -Thế tính theo biểu thức -Lực suy rộng ứng với tọa độ suy rộng - Lực/moomen điều khiển Tính thành phần biểu thức: 14 , tính theo biểu thức: BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC ROBOTICS Từ : V TĨNH HỌC ROBOT Ta có: Từ hệ phương trình cân lực he tọa độ khâu i: i Fi,i-1= iFi+1,I - iPi i Mi,i-1= iMi+1,I - ir i-1 iFi,i-1 – irci,i iPi xét hệ tọa độ 0x0y0z0 Fi,i-1 =[Fx;Fy;Fz] lực khâu thư i-1 tác đụg lên khâu thư I hệ tọa độ Mi,i-1=[Mx;My;Mz] mô men khâu thứ i-1 tác dụng lên khâu thứ I tai khớp thứ I hệ tọa độn Pi.=[Px;Py;Pz] trọng lượng khâu thứ I hệ tọa độ i r i-1 vector có gốc tai Oi có mút Oi-1 hệ tọa độ i i rci,I vector có gốc tai Oi có mút Ci hệ tọa độ i Xét khâu thao tác (khâu 2) gi = Pi = T T Ta co: FE,2 = T T ME,2 = = 15 BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ROBOTICS = =>0F2,1 = T M2,1= Xét khâu 1: gi = Pi = = T T 16 BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ROBOTICS = =>0F1,0 = T M1,0= VI LUẬT ĐIỀU KHIỂN 17 BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ROBOTICS 18 ... ME,2 = = 15 BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ROBOTICS = =>0F2,1 = T M2,1= Xét khâu 1: gi = Pi = = T T 16 BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ROBOTICS = =>0F1,0 = T M1,0= VI LUẬT ĐIỀU KHIỂN 17 BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ROBOTICS. .. set(handles.edit3,'string',num2str(theta3)) Kết thu dược: 10 BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC ROBOTICS Quỹ đạo cung tròn theta 11 BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ROBOTICS theta VI ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT 4.1 Xây dựng cấu trúc... cuối: BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ROBOTICS Ma trận chuyển vị ma trận cosin hướng: Ta có ma trận sóng : Vậy ta có vận tốc góc khâu 2: Ta có : => Vận tốc góc: Gia tốc góc : II BÀI TỐN ĐỘNG HỌC ROBOT Bài