Báo cáo bài tập lớn kỹ thuật robot

Báo cáo bài tập lớn kỹ thuật robot

BÀI 1

a Xây dựng hệ tọa độ cho các thanh nối

Ta có sơ đồ cánh tay Robot như sau:

Hình 1.1 Ký hiệu mô hình Robot

Robot hình 1.1 là robot có cơ cấu tay dạng cầu với 2 khớp quay và 1 khớp tịnh

tiến Hệ tọa độ các thanh nối được xây dựng theo phương pháp biểu diễn D-H

Từ sơ đồ cánh tay,ta gắn các hệ trục tọa độ như sau:

-Khâu số 0 thân robot là khâu cố định có gốc tọa độ O được đặt tạikhớp 1

-Khung tọa độ số 0 có trục Z0 trùng với trục của khớp 1,trục X0 đượcđặt theo phương pháp tuyến chung của trục 1 và trục 2

đặt đặt theo phương pháp tuyến chung của trục 2 và trục 3

đặt theo phương pháp tuyến chung của trục 3 và trục 4

Từ đó ta xây dựng được hệ trục tọa độ như sau:

Hình 1.2 Vị trí và hướng của các khung tọa độ

b Xác định ma trận T biểu diễn hệ tọa độ tay Robot

Các khung tọa độ các thanh nối của Robot đã được thiết kế ở hình 1.2 Từ

đó, ta xác định được các tham số theo biểu diễn D – H trong bảng sau :



lại với nhau

Ma trận biểu diễn quan hệ giữa hai khung tọa độ i-1 và i

0 0

−1 0

s θ1

−c θ1

0 0

0 0 0

=[c θ2

s θ2

0 0

0 0

−1 0

−s θ2

c θ2

0 0

0 1 0 0

0 0 1 0

0 0

0 1 0 0

0 0 1 0

0 0

 3 cột đầu tiên biểu diễn hướng của tay Robot, cột thứ tư biểu diễn vị trícủa tay Robot.

bàn tay nắm vào nhau khi cần nắm đối tượng, gọi là vectơ o(occupation)

cận với đối tượng, gọi là vectơ a ( approach )

khiển cho Robot

động học ngược:

+ Động học thuận: khi biết giá trị của biến khớp thay đổi theo thờigian thì vị trí và hướng của tay Rotbot sẽ hoàn toàn xác định tạimọi thời điểm

+ Động học ngược: khi biết vị trí và hướng của điểm tác động cuối

ta hoàn toàn có thể xác định được giá trị của các biến khớp từviệc giải hệ phương trình động học T trên

d Vị trí của tay Robot trong hệ tọa độ gốc khi

= [0,5√3 ∙ 0,5√3

0,5∙ 0,5√3 0,5 0

−0.5 0,5√3 0 0

−0,5 ∙ 0,5√3

−0,5 ∙0,5 0,5√3 0

0,3−0,075√3

−0,075+ 0,1√3 0,2+0,15√3

=[0,250,75√3

0,5 0

−0,5 0,5√3 0 0

−0,25√3

−0,25 0,86 0

0,17 0,1 0,46

1 ]

Bài 2

a, Xác định góc θ của robot ở cuối hành trình chuyển động

Hình 2.1 Mô hình Robot θ-rTính toán với các số liệu sau:

trục qua tâm khối của thanh nối thứ i và khớp quay của thanh nốithứ i.

Ta lần lượt xác định các giá trị Ki và Pi với các bước sau:

1 Xác định động năng và thế năng của thanh nối thứ 1.

 Động năng của thanh nối thứ nhất là :

(2.1)2

2 Xác định động năng và thế năng của thanh nối thứ 2

 Động năng của thanh nối thứ 2 là :

K2 = m2∙ v2

2

2Tương tự thanh nối thứ 1:

v22=√ ˙x22+ ˙y22

3 Xác định momen ở khớp quay của Robot θ - r

Theo phương trình động lực học tổng quát :

=33.47(N.m)

4 Xác định lực tổng ở khớp tịnh tiến của Robot θ - r

Theo phương trình động lực học tổng quát :

Vậy momen ở khớp quay và lực tổng ở khớp tịnh tiến khi Robot ở cuối hành trìnhchuyển động là:

M = 33.47 N.m

F = 20.29 N

c, Xác định bộ điều khiển “ Momen tính toán” cho Robot.

Từ ý tưởng đó ta có cấu trúc bộ điều khiển:

Hình 2.2 Cấu trúc bộ điều khiển

Để làm được điều đó, ta chọn phương trình mô tả bộ điều khiển mô men tính toán như sau:

Cân bằng phương trình (2-5) và (2-6) thu được :

Kdi=2 ξωn=2 ξ 4

ξ tqd=tqd8

Kpi=ωn2=¿)2

Hình 2.3 : Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển mô men tính toán

được tham số bộ điều khiển của khớp i như sau:

K D=[8 00 8]

d, Mô phỏng hệ thống

Thiết kế quỹ đạo chuyển động cho hai khớp dạng 2-1-2

B(xc,yc) trong khoảng thời gian tc (s) ta có thể tính toán quỹ đạo như sau:

Hình 2.4 : Dạng quỹ đạo 2-1-2Khi đó Robot di chuyển từ A tới B xảy ra 3 quá trình:

- Đầu tiên là quá trình khởi động có dạng bậc 2

- Quá trình chuyển động đuêỳ có dạng là đường thẳng bậc 1

- Quá trình hãm có dạng đường cong bậc 2

Ta giả thuyết

0 00

c

q q

m m

Biếtq1, tc, qc, q0 ta tính được t1 theo (*).

Khi đó quĩ đạo trong các khoảng thời gian như sau:

- Biết q1,tc,qc,q0 ta tính được t1 theo (*)

Kết quả mô phỏng

Hình 2.5: Các tín hiệu thu được từ mô phỏng

Nhận xét: Góc quay của các biến khớp là θ và r bám sát quỹ đạo 2-1-2 cho trước với sai số nhỏ và các khớp thực hiện tới đúng điểm dùng cuối của mình.

% ve mo men va luc cua robot tren cung do thi

text(4,11,'luc khop 2')

grid

% ve sai so goc quay va tinh tien tren cung do thi

text (2.5,-0.11,' khop 2 quay')

text(2,-0.036,'khop 1 tinh tien')

m2 = 3.5 ;%Khoi luong thanh 2

%=== Vi tri cua tay ban dau` va` cuoi ==

%Tinh toan gia toc hai khop tinh tien va quay

%Xac dinh cac khoang thoi gian chuyen dong tang toc, deu va giam toc cho%cac khop

t21 = tc - t11; %t21 - t11/2 se la thoi gian chuyen dong deu, tc-t21 se la

%thoi gian giam toc ve 0 Tuc la thoi gian tang va giam toc

% deu bang t11/2

t22 = tc - t12;

%Dieu kien ban dau (So kien)

q = q0; dq = [0 ;0];

file1 = fopen('RobotThetaR.txt','w');

%Tinh toan gia tri dat cho cac khop trong tung khoang thoi gian chuyen

%dong

cua khop 1, ddq1 la gia tockhop 1

[qd2, dqd2] = quiDaoKhopThetaR(q0(2),qc(2),ddq2,t12,t22,tc,t);qd = [qd1; qd2];dqd = [dqd1; dqd2];

G11 = (m1*r1 + m2*X0(3))*9.81*cos(X0(1));

%Lay thong so qui dao thuc robot chuyen dong duoc qua M

Aer(i) = qd(2) - q(2);%Sai lech chuyen dong tinh tien

% -%Cac thong so cua Robot

r1 = 0.4;%Chieu dai thanh noi 1

%Tinh toan gia toc khop tu phuong trinh dong luc hoc dang nguoc

dX = -Hinv * (V+G) + Hinv*[M01;F02];

%Phuong trinh trang thai

%Tinh gan dung phuong trinh vi phan