Nâng cao độ chính xác kết quả bài toán động học ngược trong robot công nghiệp ( Luận văn thạc sĩ)

Nâng cao độ chính xác kết quả bài toán động học ngược trong robot công nghiệp ( Luận văn thạc sĩ)Nâng cao độ chính xác kết quả bài toán động học ngược trong robot công nghiệp ( Luận văn thạc sĩ)Nâng cao độ chính xác kết quả bài toán động học ngược trong robot công nghiệp ( Luận văn thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP VŨ ĐỨC VƯƠNG NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC KẾT QUẢ BÀI TỐN ĐỘNG HỌC NGƯỢC TRONG ROBOT CƠNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN- 2012 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP VŨ ĐỨC VƯƠNG NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC KẾT QUẢ BÀI TỐN ĐỘNG HỌC NGƯỢC TRONG ROBOT CƠNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN- 2012 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC KẾT QUẢ BÀI TỐN ĐỘNG HỌC NGƯỢC TRONG ROBOT CƠNG NGHIỆP HỌC VIÊN Hướng dẫn Khoa học: TS Phạm Thành Long Học Viên: Vũ Đức Vương Lớp: K13 CNCTM Chuyên Ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy Mã số: 60520103 BAN GIÁM HIỆU KHOA SAU ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN-2012 HD KHOA HỌC ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan, luận văn “Nâng cao độ xác kết tốn động học ngược robot cơng nghiệp” cơng trình nghiên cứu thân Các số liệu, kết trình bày luận văn trung thực Các thông tin thứ cấp sử dụng luận văn trích dẫn rõ ràng Những đóng góp luận văn kết nghiên cứu tôi công bố báo khoa học chưa công bố cơng trình khoa học khác Thái nguyên, ngày 12 tháng 12 năm 2012 Tác giả luận văn iii LỜI CẢM ƠN Qua thời gian học tập nghiên cứu trường Đại học kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái nguyên, đến hồn thành luận văn tốt nghiệp “Nâng cao độ xác kết toán động học ngược robot cơng nghiệp” Luận văn hồn chỉnh nhờ giúp đỡ quý thầy cô, quý quan, gia đình, bạn bè đồng nghiệp i l ng k nh trọng biết ơn u c in bày t lời cảm ơn ch n thành t i: Quý thầy cô tham gia giảng dạy l p cao học khóa 13 chun ngành Cơng nghệ chế tạo máy đặc biệt tiến ĩ Phạm Thành Long, người thầy k nh mến hết l ng giúp đỡ, ạy bảo, đ ng viên cho uốt trình học tập hồn thành luận văn Trường Đại học kỹ thuật Công nghiệp, Khoa Cơ kh tạo điều kiện thuận lợi cho học tập công tác trường Bạn bè đồng nghiệp hỗ trợ chuyên môn cơng việc Đặc biệt, tơi xin bày t lòng biết ơn sâu s c t i gia đình, người bên cạnh, không ngừng hỗ trợ đ ng viên để tơi vượt qua khó khăn hồn thành tốt luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn ! Vũ Đức Vương iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG xi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH xiii GIỚI THIỆU .1 TÓM TẮT CHƯƠNG 01 TỔNG QUAN VỀ BÀI TỐN ĐỘNG HỌC NGƯỢC TRONG ROBOT CƠNG NGHIỆP Mở đầu 1.1 Vai trò tốn đ ng học ngược robot công nghiệp 1.2 Yêu cầu v i thuật toán giải toán đ ng học ngược 1.3 Tổng hợp phương pháp giải toán đ ng học ngược 1.3.1 Phương pháp Pieper 1.3.2 Phương pháp Lee an Liang 1.3.3 Phương pháp loại trừ thẩm tách Sylvester 1.3.4 Phương pháp Raghavan Roth 10 1.3.5 Phương pháp T Morgan 14 1.3.6 Phương pháp chuyển đổi ngược 15 1.3.7 Phương pháp Newton Raph on 17 1.3.8 Phương pháp giải toán tối ưu .18 1.4 Hư ng nghiên cứu đề tài 19 Kết luận 20 CHƯƠNG 02 NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC LỜI GIẢI BÀI TỐN ĐỘNG HỌC NGƯỢC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU Mở đầu 21 v 2.1 Mơ hình toán tối ưu giải toán đ ng học ngược 21 2.2 Xây dựng mơ hình m i giải tốn đ ng học ngược 22 2.3 Thuật toán toàn phương .25 2.3.1 Cơ toán tối ưu 25 2.3.2 Cơ thuật tốn tồn phương 26 2.3.3 Bài tốn phụ tồn phương 27 2.3.4 Cập nhật ma trận Hessian 28 2.3.5 Lời giải cho tốn tồn phương .29 2.3.6 Thiết lập giải thuật 32 2.3.7 Tìm kiếm theo đường hàm Merit 33 2.3.8 Thuật toán tổng hợp 33 Kết luận 35 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ Mở đầu 36 3.1 Thiết lập mơ hình tính tốn mơ ph ng .36 3.1.1 Đối tượng khảo sát 36 3.1.2 Sơ đồ gia công 38 3.2 Thiết lập hệ phương trình đ ng học robot 40 3.3 Xây dựng số liệu vị trí .44 3.4 Xây dựng số liệu hư ng 46 3.4.1 Xác định góc quay quanh trục 48 3.4.2 Xác định góc quay quanh trục 49 3.4.3 Xác định góc quay quanh trục 49 3.5 Tổng hợp thông số mô tả vị tr hư ng 49 3.6 Xây dựng toán tối ưu 54 3.7 Phân tích kết đạt .55 3.8 So ánh phương pháp giải toán đ ng học ngược 61 Kết luận 62 KẾT LUẬN CHUNG 63 vi HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .64 KIẾN NGHỊ 64 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC A: CHƯƠNG TRÌNH EXCEL 69 PHỤ LỤC B: MATLAB CODE 72 calculatesqp.m 72 insertdatasqp.m 74 loaddatasqp.m 77 PHỤ LỤC C: BẢNG SỐ LIỆU TÍNH TỐN 81 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT TT Ký hiệu Diễn giải nội dung đầy đủ 6R 5R-P Robot có bậc tự quay với bậc tự tịnh tiến 6R-P Robot có bậc tự quay với bậc tự tịnh tiến 7R Robot có bậc tự quay Robot có bậc tự quay Vector thể hướng tiếp cận bàn kẹp Lượng tịnh tiến theo phương Ma trận Denavit Hartenberg bảng DH ABB Asea Brown Boveri (hãng sản xuất robot Thụy sĩ) BFGS Phương pháp Broyden–Fletcher–Goldfarb–Shanno 10 Cardan 11 12 mm Phương pháp mô tả tối thiểu hướng Cardan Ma trận ly tâm Coriolis robot C 13 14 Đơn vị Ma trận số thực mơ tả vị trí hướng mục tiêu bàn kẹp cần đạt tới Các phần tử tương ứng ma trận số thực C DH 15 Denavit Hartenberg Lượng tịnh tiến theo phương 16 DOF 17 E 18 Euler 19 FANUC bảng DH mm Bậc tự Ma trận mơ tả vị trí hướng hệ tọa độ gắn với vật thể không gian hệ quy chiếu sở Phương pháp mô tả tối thiểu hướng Cardan Hãng sản xuất robot Nhật 20 Hàm mục tiêu toán tối ưu 21 Vector gradient viii ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC KẾT QUẢ BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC NGƯỢC TRONG ROBOT CÔNG NGHIỆP HỌC VIÊN Hướng dẫn Khoa học: TS Phạm Thành Long Học Viên:... HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP VŨ ĐỨC VƯƠNG NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC KẾT QUẢ BÀI TỐN ĐỘNG HỌC NGƯỢC TRONG ROBOT CƠNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN- 2012 ĐẠI HỌC... luận văn iii LỜI CẢM ƠN Qua thời gian học tập nghiên cứu trường Đại học kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái nguyên, đến hoàn thành luận văn tốt nghiệp Nâng cao độ xác kết tốn động học ngược robot