Mô hình hóa và điều khiển robot có khâu đàn hồi dẫn động bằng động cơ điện

Mô hình hóa và điều khiển robot có khâu đàn hồi dẫn động bằng động cơ điện Tổng quan về quá trình phát triển của robot, robot đàn hồi; cơ sở lý thuyết phương pháp phần tử hữu h ạn và xây dựng mô hình động lực học cho robot có khâu đàn hồi; xây dựng mô hình động lực học cho một số tay máy robot phẳng có khâu đàn hồi; thiết kế bộ điều khiển cho robot có khâu đàn hồi dẫn động bằng động cơ điện.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - THÂN VĂN NGỌC MƠ HÌNH HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT CÓ KHÂU ĐÀN HỒI DẪN ĐỘNG BẰNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Hà Nội – 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - THÂN VĂN NGỌC MƠ HÌNH HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT CÓ KHÂU ĐÀN HỒI DẪN ĐỘNG BẰNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN QUANG HOÀNG Hà Nội - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung trình bày luận văn kết nghiên cứu thân tơi, khơng có chép hay copy tác giả Tôi xin tự chịu trách nhiệm lời cam đoan Tác giả Thân Văn Ngọc i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập rèn luyện Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, biết ơn kính trọng, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu, Viện chuyên ngành, Bộ môn Cơ học ứng dụng thuộc Trường Đại học Bách khoa Hà Nội thầy, nhiệt tình hướng dẫn, giảng dạy môn học tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu Đặc biệt, xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Quang Hồng người thầy trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện, động viên để tơi hồn thành luận văn Mặc dù cố gắng nhiều luận văn nghiên cứu chắn không tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp để nghiên cứu tơi hồn thiện Tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, Ngày 20 tháng 08 năm 2019 Tác giả Thân Văn Ngọc ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU vi DANH MỤC HÌNH viii DANH MỤC BẢNG x LỜI NÓI ĐẦU xi CHƯƠNG TỔNG QUAN VÀ ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Sơ lược trình phát triển robot 1.2 Robot ứng dụng robot công nghiệp 4.0 1.3 Robot đàn hồi, phát triển ứng dụng 1.3.1 Các cơng trình khoa học, báo robot đàn hồi 1.3.2 Tình hình nghiên cứu robot đàn hồi Việt Nam 1.4 Phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Xây dựng mơ hình động lực học 1.4.2 Thiết kế điều khiển 1.4.3 Mô robot 1.5 Kết luận chương CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CHO ROBOT CĨ KHÂU ĐÀN HỒI 2.1 Tổng quan robot có khâu đàn hồi 2.2 Cơ sở lý thuyết phương pháp phần tử hữu hạn [5],[35] 2.2.1 Giới thiệu phương pháp phần tử hữu hạn 2.2.2 Ứng suất biến dạng môi trường liên tục 10 2.2.3 Thế biến dạng đàn hồi 13 2.2.4 Phương trình hệ đàn hồi 15 2.2.5 Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) 16 2.2.6 Xấp xỉ phần tử hữu hạn 20 2.2.7 Định nghĩa hình học phần tử hữu hạn 20 2.2.8 Hàm xấp xỉ - đa thức xấp xỉ - phép nội suy 23 2.2.9 Ma trận hàm dạng 27 2.3 Mơ hình động lực học robot có khâu đàn hồi 31 2.3.1 Xây dựng ma trận khối lượng phần tử dầm đàn hồi 31 2.3.2 Thế năng, ma trận độ cứng phần tử dầm đàn hồi 39 iii 2.3.3 Phương trình vi phân chuyển động tay máy có khâu đàn hồi 41 2.4 Kết luận chương 43 CHƯƠNG 44 XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CHO MỘT SỐ TAY MÁY ROBOT PHẲNG CÓ KHÂU ĐÀN HỒI 44 3.1 Mô hình động lực học tay máy robot phẳng hai khâu đàn hồi tịnh tiến quay (T-R) 44 3.1.1 Sử dụng số phần tử cho mỗi khâu đàn hồi là 45 3.1.2 Sử dụng số phần tử cho mỗi khâu đàn hồi là 51 3.2 Mơ hình động lực học tay máy robot phẳng hai khâu đàn hồi quay (R-R) 59 3.2.1 Sử dụng số phần tử cho mỗi khâu đàn hồi là 60 3.2.2 Sử dụng số phần tử cho mỗi khâu đàn hồi là 64 3.3 Mơ hình động lực học tay máy robot cứng từ mơ hình động lực học tay máy robot đàn hồi 70 3.3.1 Mơ hình động lực học tay máy robot cứng T-R 71 3.3.2 Mơ hình động lực học tay máy robot cứng R-R 72 3.4 Mơ hình động lực học tay máy robot hai khâu cứng phương trình Lagrange loại 75 3.4.1 Mơ hình động lực học tay máy robot cứng T-R 75 3.4.2 Mơ hình động lực học tay máy robot cứng R-R 77 3.5 Mơ hình động lực học robot có khâu đàn hồi dẫn động động điện 80 3.5.1 Mô hình động lực học động điện hộp giảm tớc 80 3.5.2 Mơ hình động lực hệ thống - điện 81 3.5.3 Đơn giản hóa mơ hình động lực học 82 3.5.4 Mơ hình động lực học robot đàn hồi T-R dẫn động động điện 83 3.5.5 Mơ hình động lực học tay máy đàn hồi R-R dẫn động động điện 87 3.5.6 Mơ hình động lực học tay máy robot cứng dẫn động động điện 90 3.6 Kết luận chương 95 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO ROBOT CÓ KHÂU ĐÀN HỒI DẪN ĐỘNG BẰNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN 96 4.1 Cơ sở lý thuyết điều khiển PID [19] 96 4.1.1 Tổng quan điều khiển PID 96 4.1.2 Lý thuyết điều khiển PID 97 4.1.3 Xây dựng luật điều khiển PD 101 iv 4.2 Áp dụng điều khiển cho robot hai khâu đàn hồi 101 4.2.1 Thông số đầu vào hệ thống 101 4.2.2 Điều khiển vị trí 103 a Áp dụng cho tay máy robot hai khâu T-R 103 b Áp dụng cho tay máy robot hai khâu R-R 111 4.2.3 Điều khiển bám quỹ đạo không gian thao tác 116 a Áp dụng cho tay máy robot hai khâu T-R 117 b Áp dụng cho tay máy robot hai khâu R-R 121 4.3 Kết luận chương 123 KẾT LUẬN 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO 127 PHỤ LỤC MAPLE v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Nội dung, ý nghĩa Ký hiệu AI Trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence) CNCN Cách mạng cơng nghiệp KH CN Khoa học Công nghệ FMs Hệ thống tay máy đàn hồi (Flexible Manipulator system) MIMO Hệ thống nhiều vào nhiều (Multi input multi output) SIMO Hệ thống vào nhiều (Single input multi output) FEM Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method) AMM Phương pháp mơ hình giả định (Assumed modes method) LPM Phương pháp gộp tham số (Lumped parameter method) FDM Phương pháp sai phân hữu hạn (Finite difference method) RFEM Phương pháp phần tử hữu hạn rắn (Rigid finite element method) MBS Phương pháp hệ nhiều vật rắn (Multibody System) PID Bộ điều khiển tỷ lệ - tích phân - đạo hàm (Proportional – Integral Derivative) PD Bộ điều khiển tỷ lệ - đạo hàm (Proportional – Derivative) PTVPCĐ Phương trình vi phân chuyển động CAD Thiết kế với trợ giúp máy tính (Computer Aided Design) T-R Mơ hình tay máy robot phẳng hai khâu tịnh tiến quay R-R Mơ hình tay máy robot phẳng hai khâu quay quay Mj(q) Ma trận khối lượng phần tử dầm thứ j MO Ma trận khối lượng tập trung đầu dầm O MA Ma trận khối lượng tập trung đầu dầm A M Ma trận khối lượng tổng thể khâu C(q, q) Ma trận Coriolis li tâm khâu D Ma trận cản Kj , K Ma trận độ cứng phần tử dầm thứ j, ma trận độ cứng tổng thể Gj, G Ma trận trọng lực phần tử ma trận trọng lực tổng thể B Ma trận số ứng với lực kích động τ Ma trận lực/mơ men dẫn động u Ma trận lực/mơ men dẫn động có động điện Z Ma trận chuyển đổi Jacobian qe Ma trận tọa độ suy rộng phần tử vi qj Ma trận tọa độ suy rộng phần tử thứ j qR, qr Ma trận tọa độ suy rộng dầm so với hệ quy chiếu cố định vii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Biểu diễn biến dạng ứng suất hệ tọa độ Đề-các 11 Hình 2.2: Biến dạng ảo ứng suất phân tố 12 Hình 2.3: Biến dạng phân tố 15 Hình 2.4: Các dạng biên chung phần tử 21 Hình 2.5: Phần tử chiều 21 Hình 2.6: Phần tử hai chiều 21 Hình 2.7: Phần tử tứ diện 21 Hình 2.8: Phần tử quy chiếu phần tử thực tam giác 22 Hình 2.9: Phần tử quy chiếu chiều 22 Hình 2.10: Phần tử quy chiếu hai chiều 22 Hình 2.11: Các phép nội suy 23 Hình 2.12: Xấp xỉ bậc theo giá trị đạo hàm cấp điểm sở 24 Hình 2.13: Xấp xỉ tuyến tính với nội suy Lagrange 24 Hình 2.14: Tam giác Pascal phần tử hai chiều 26 Hình 2.15: Tháp Pascal phần tử ba chiều 27 Hình 2.16: Mơ hình phần tử dầm đàn hồi 32 Hình 3.1: Mơ hình tay máy robot phẳng hai khâu đàn hồi tịnh tiến quay (T-R) khâu phần tử 45 Hình 2: Mơ hình tay máy robot phẳng hai khâu đàn hồi tịnh tiến quay (T-R) khâu phần tử 52 Hình 3.3: Mơ hình tay máy robot phẳng hai khâu đàn hồi quay (R-R) – khâu phần tử 59 Hình 3.4: Mơ hình tay máy robot phẳng hai khâu đàn hồi quay (R-R) khâu phần tử 65 Hình 3.5: Mơ hình tay máy robot phẳng hai khâu cứng T-R 75 Hình 3.6: Mơ hình tay máy robot phẳng hai khâu cứng R-R 77 Hình 7: Mơ hình động lực học động điện hộp giảm tốc 80 Hình 3.8: Mơ hình robot hai khâu đàn hồi T-R dẫn động động điện 83 Hình 3.9: Mơ hình robot hai khâu đàn hồi T-R phần tử dẫn động động điện 86 Hình 3.10: Mơ hình robot hai khâu đàn hồi R-R-1 phần tử dẫn động động điện 87 Hình 3.11: Mơ hình robot hai khâu đàn hồi R-R-2 phần tử dẫn động động điện 89 Hình 3.12: Mơ hình robot hai khâu cứng T-R dẫn động động điện 91 Hình 3.13: Mơ hình robot hai khâu cứng R-R dẫn động động điện 93 Hình 4.1: Thành phần điều khiển PID 96 Hình 4.2: Sơ đồ điều khiển PID 96 Hình 4.3: Đồ thị tín hiệu điều khiển với KP, KI KD số 98 Hình 4.4: Đồ thị tín hiệu điều khiển với KI , Kp KD số 99 Hình 4.5: Đồ thị tín hiệu điều khiển với KD, Kp KI số 100 Hình 4.6: Sơ đồ điều khiển PD + bù trọng lực 103 Hình 4.7: Sơ đồ khối điều khiển PD vị trí robot hai khâu T-R 104 Hình 4.8: Đồ thị lực điều khiển PD tay máy T-R 105 Hình 4.9: Đồ thị tọa độ khớp tay máy T-R 106 Hình 4.10: Đồ thị vận tốc vận tốc góc khớp tay máy T-R 107 Hình 4.11: Đồ thị biến dạng uốn góc xoay cuối khâu tay máy đàn hồi T-R 108 Hình 4.12: Đồ thị biến dạng uốn góc xoay cuối khâu tay máy đàn hồi T-R 108 Hình 4.13: Đồ thị vận tốc vận tốc góc cuối khâu tay máy đàn hồi T-R 109 viii Hình 4.26: Tọa độ điểm cuối theo thời gian tay máy đàn hồi R-R Hình 4.24 4.25 cho ta kết mô tọa độ vị trí điểm cuối rE theo thời gian Với tay máy rắn (hình 4.24) điểm cuối đến vị trí đặt sau khoảng thời gian 1(s) đồ thị trơn tru Cịn tay máy khâu phần tử (hình 4.25) dao động đến vị trí đặt sau thời gian 1(s), tay máy tiếp tục dao động nhỏ ổn định sau thời gian 3(s) Từ kết mô phỏng, ta thấy dùng điều khiển PD đáp ứng hệ phụ thuộc vào việc ta chọn thông số KP, KD cho kết hội tụ nhanh chóng Thơng số KP, KD chọn áp dụng cho hệ tay máy chuỗi hai khâu R-R đáp ứng Khi khâu chuyển động, biên độ dao động lớn điểm cuối khâu hệ tay máy đàn hồi Sau hệ đạt vị trí đặt mong muốn dao động cuối khâu giảm dần Do khơng có cản mơi trường nên cuối khâu có dao động với biên độ nhỏ 4.2.3 Điều khiển bám quỹ đạo không gian thao tác Giả sử biến dạng khâu nhỏ, ta sử dụng mơ hình động lực ngược tay máy rắn sở để tính lực/mơ men dẫn động Theo ứng với chuyển động cho trước khớp qdr (t ) ta xác định lực/mô men sau: udr (t )  Mr (qrd )qrd  Cr (qrd , qrd )qrd  Drqrd  Gr (qrd ) Để khâu dẫn tay máy đàn hồi chuyển động bám theo luật chuyển động đề làm giảm dao động tay máy, đề xuất thêm mô men điều khiển tăng cường dạng PD sau: uC  KPer  KDer với er  qrd  qr Như mô men tác dụng lên cấu đàn hồi là: ua  urd (t )  uC  urd (t )  K Per  K Der với KP , KD ma trận xác định dương cỡ nxn Sơ đồ khối điều khiển dựa động lực học ngược tay máy rắn thể hình 4.26 Theo sơ đồ điều khiển này, ta đo chuyển động biến dạng 116 Hình 4.27: Sơ đồ khối điều khiển bám quỹ đạo dựa vào động lực học ngược + PD tăng cường Hình 4.28: Sơ đồ điều khiển bám quỹ đạo dựa vào động lực học ngược + PD tăng cường Matlab/simulink a Áp dụng cho tay máy robot hai khâu T-R Thực triển khai sơ đồ điều khiển dựa động lực học ngược tay máy rắn + PD tăng cường (hình 4.26) Matlab/simulink Mục tiêu muốn tọa độ khớp chủ động qr chuyển động theo qui luật mong muốn cho hàm liên tục theo thời gian: qr (t )  [0.2sin(4t   / 2), 0.2sin(2t )]T Các thông số điều khiển chọn: KP = 1000xdiag([1,1]), KD = 400xdiag([1,1]) Điều kiện đầu tọa độ suy rộng chọn q r (0)  0 0.2 T q f (0)  0 0 0 Thực mô phần mềm Matlab, kết mô T số trường hợp đưa hình 117 Hình 4.29: Đồ thị tọa độ khớp rắn khâu - phần tử tay máy T-R Hình 4.30: Đồ thị tọa độ khớp rắn khâu - phần tử tay máy T-R Hình 4.31: Đồ thị tọa độ khớp rắn khâu - phần tử tay máy T-R 118 Hình 4.32: Đồ thị tọa độ khớp rắn khâu - phần tử tay máy T-R Các đồ thị qr1(t) qr2(t) hình 4.28 - 4.31 cho thấy chuyển động cho trước khớp dẫn hai trường hợp khâu phần tử phần tử điều khiển bám theo chuyển động mong muốn (quỹ đạo đặt) sau thời gian khoảng 1.5(s) Hình 4.33: Đồ thị biến dạng uốn góc điểm cuối khâu – phần tử tay máy T-R 119 Hình 4.34: Đồ thị biến dạng uốn góc điểm cuối khâu – phần tử tay máy T-R Hình 4.35: Đồ thị biến dạng uốn góc điểm cuối khâu – phần tử tay máy T-R 120 Hình 4.36: Đồ thị biến dạng uốn góc điểm cuối khâu – phần tử tay máy T-R Khi chuyển động khớp dẫn bám theo chuyển động mong muốn sau khoảng thời gian 1.5(s) chuyển động đàn hồi (hình 4.32 – 4.35) xuất dao động bình ổn Hiện tượng chuyển động đặt cho khớp chuyển động tuần hoàn Ta nhận thấy tọa độ khớp rắn qr(t) bám theo quỹ đạo đặt sau khoảng thời gian 1.5(s) quỹ đạo điểm cuối rE(t) tay máy đàn hồi bám theo quỹ đạo điểm cuối khâu rắn sau khoảng thời gian 1.5(s) Từ đồ thị hình 4.36 tay máy có khâu phần tử bám quỹ đạo khâu rắn sát tay máy có khâu phần tử b Áp dụng cho tay máy robot hai khâu R-R Tương tự, thực triển khai sơ đồ điều khiển dựa động lực học ngược tay máy rắn + PD tăng cường cho mơ hình tay máy hai khâu quay R-R (hình 4.26) Matlab/simulink Mục tiêu muốn tọa độ khớp chủ động qr chuyển động theo qui luật mong muốn cho hàm liên tục theo thời gian: qr (t )  [0.2sin(4t   / 2), 0.2sin(2t )]T Các thông số điều khiển chọn: KP = 1000xdiag([1,1]), KD = 400xdiag([1,1]) Điều kiện đầu tọa độ suy rộng chọn qr (0)  0 0,2 T q f (0)  0 0 0 Thực mô phần mềm Matlab, kết mô số T trường hợp đưa hình 121 Hình 4.37: Đồ thị tọa độ khớp rắn khâu phần tử tay máy R-R 122 Hình 4.38: Đồ thị biến dạng uốn góc điểm cuối khâu phần tử tay máy R-R Các đồ thị qr1(t) qr2(t) hình 4.37 cho thấy chuyển động cho trước khớp dẫn hai trường hợp khâu phần tử điều khiển bám theo chuyển động mong muốn (quỹ đạo đặt) sau thời gian khoảng 1.5(s) Khi chuyển động khớp dẫn bám theo chuyển động mong muốn chuyển động đàn hồi (hình 4.38) xuất dao động bình ổn Hiện tượng chuyển động đặt cho khớp chuyển động tuần hoàn Từ kết mô phỏng, ta thấy dùng điều khiển PD đáp ứng hệ phụ thuộc vào việc ta chọn thông số KP, KD cho kết hội tụ nhanh chóng Thơng số KP, KD chọn áp dụng cho hệ tay máy chuỗi hai khâu R-R đáp ứng 4.3 Kết luận chương Chương trình bày tổng quan điều khiển PID xây dựng điều khiển PD cho hệ Đã giải hai toán điều khiển vị trí tay máy tốn điều khiển bám quỹ đạo không gian thao tác Các kết thực phần mềm Matlab - Simulink Hàm điều khiển PD với thộng số KP KD ta chọn cho hai toán điều khiển vị trí điều khiển bám quỹ đạo không gian thao tác đạt kết mong muốn Nhưng việc dập tắt dao động khâu đàn hồi chậm tay máy dừng chuyển động, hàm điều khiển PD hàm điều khiển đơn giản không phụ thuộc vào mô hình động lực học hệ 123 Khi kết thúc mơ ta có nhiều kết đánh giá, so sánh mơ hình tay máy với Đối với tay máy hai khâu tịnh tiến quay T-R, có khác biệt mơ hình khâu cứng, khâu phần tử phần tử Đối với tay hai khâu quay RR, có khác biệt mơ hình khâu cứng khâu phần tử Ta nhận thấy số phần tử khâu tăng lên, hệ bắt đầu dao động thời gian chạy chương trình tăng lên Tương tự, việc tính toán ma trận khối lượng, độ cứng, trọng lực, Coriolit li tâm lớn ảnh hưởng đến q trình mơ 124 KẾT LUẬN Các kết luận văn Luận văn tập trung vào việc mơ hình hóa điều khiển hai loại tay máy chuỗi T-R R-R có khâu đàn hồi Phương pháp sử dụng mơ hình hóa khâu đàn hồi phương pháp phần tử hữu hạn, sử dụng phần tử hữu hạn dạng dầm không chịu kéo nén để mô tả khâu đàn hồi Các phương trình động lực mơ tả hệ nhận việc sử dụng phương trình Lagrange loại Ở ma trận khối lượng tổng thể nhận cách ghép nối ma trận khối lượng phần tử ma trận Coriolis ly tâm tính từ ma trận khối lượng tổng thể Khi mơ hình động lực học hệ có thành phần động điện dẫn động, ta coi khối lượng động điện tương đương khối lượng tập trung đầu dầm Ta xây dựng mơ hình động lực học cho hệ cơ-điện, qua cho thấy mối quan hệ đầu vào (điện áp u) đầu (chuyển động q) Các mơ hình động lực học xây dựng với dạng khâu rắn, khâu đàn hồi sử dụng phần tử để so sánh Bỏ qua biến dạng dọc trục, kết mô số cho thấy biên độ dao động khối lượng đầu dầm sử dụng 1, tử giống Tuy nhiên thời gian chạy chương trình khơng giống nhau, số phần tử dầm tăng lên thời gian chạy chương trình lâu, điều độ phức tạp tính tốn tăng lên số phần tử sử dụng cho khâu đàn hồi tăng Ngoài ra, tính cứng hệ phương trình vi phân chuyển động mô tả hệ khảo sát ảnh hưởng đến thời gian tính tốn mơ số Với luật điều khiển PD truyền thống, toán điều khiển vị trí giải cách đơn giản tốc độ hội tụ tương đối chậm dao động khó dập tắt Với toán bám quỹ đạo, luật điều khiển PD tăng cường mang lại kết tốt với trường hợp biết trước chuyển động khâu dẫn Luận văn tài liệu tham khảo cho hữu ích cho độc giả tìm hiều nghiên cứu mơ hình robot có khâu đàn hồi đóng góp vào phát nghiên cứu robot có khâu đàn hồi Việt Nam Hướng nghiên cứu Xây dựng phương trình vi phân chuyển động tay máy đàn hồi phức tạp ma trận khối lượng phần tử đơn giản hóa số phần tử hữu hạn cho khâu đàn hồi khơng lớn Trong cịn có nhiều toán mà ta chưa giải thiết kế quĩ đạo chuyển động, thiết kế bám quỹ đạo điểm thao tác cuối toán động lực 125 học ngược, hay tốn tay máy có khâu rắn khâu đàn hồi Một vấn đề thực tế khâu đàn hồi không chịu uốn, mà cịn chịu kéo-nén, xoắn nhiều tác động khác Bài toán dập tắt dao động uốn, dao động kéo nén dao động xoắn đồng thời chuyển động hướng nghiên cứu Việc nghiên cứu phương pháp điều khác khiển thích nghi, thơng minh dựa logic mờ, mạng nơ ron, … việc tối ưu thông số điều khiển hướng nghiên cứu luận văn 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ahmed A Shabana (1997), “Flexible Multibody Dynamics, Review of Past and Recent Developments”, Department of Mechanical Engineering, University of Illinois at Chicago, Chicago, IL 60607-7022, U.S.A [2] Benosman M., Le Vey G (2002), Joint trajectory tracking for planar multi-link flexible manipulator, IEEE Int, Conference on Robotics and Automation, Washington D.C., pp 2461–2466 [3] Benosman M., Le Vey G., Lanari L., De Luca A (2001), Rest-to-Rest Motion for Planar Multi-Link Flexible Manipulator Through Backward Recursion, Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 126(1), pp 115-123 [4] Chang Tai Kiang, Spowage Chan, Kuan Yoong (2014), “Review of Control and Sensor System of Flexible Manipulator”, Journal of Intelligent & Robotic Systems, January 2015, Volume 77, Issue 1, pp 187–213 [5] Chu Quốc Thắng (1997), Phương pháp phần tử hữu hạn, NXB khoa học kĩ thuật [6] Dadfarnia, M., Jalili N., Xian B., Dawson D M (2004), Lyapunov-Based Vibration Control of Translational Euler-Bernoulli Beams Using the Stabilizing Effect of Beam Damping Mechanisms, Journal of Vibration and Control, 10, pp 933–961 [7] Dương Minh Hải (2016), "Tính tốn dao động hệ nhiều vật phẳng đàn hồi", Đại học Bách Khoa Hà Nội [8] Dwivedy SK, Eberhard P (2006), "Dynamic analysis of flexible manipulators, aliterature review", Mech Mach Theory Article, July 2006 with 321 Re [9] Đặng Việt Cương, Nguyễn Nhật Thăng, Nhữ Phương Mai (2002), Giáo trình sức bền vật liệu, NXB khoa học kĩ thuật [10] Esmail Ali Alandoli, Marizan Sulaiman, M.Z.A Rashid, H.N.M Shah, Z Ismail (2016), “A Review Study on Flexible Link Manipulators”, ISSN, 2180 – 1843eISSN, 2289-8131 Vol No [11] H.N Rahimi & M Nazemizadeh (2013), Dynamic analysis and intelligent control techniques for flexible manipulators, a review, Journal Advanced Robotics Volume 28, 2014 - Issue [12] Hà Anh Sơn, luận văn thạc sĩ kỹ thuật – Cơ điện tử (2017), “Xây dựng mơ hình điều khiển robot có khâu đàn hồi”, Đại học Bách Khoa Hà Nội 127 [13] Hussein, MT (2015), A review on vision-based control of flexible manipulator, Journal Advanced Robotics Volume 29, 2015 - Issue 24,Pages 1575-1585 [14] Javier García de Jalón, Eduardo Bayo (1994), Kinematic and Dynamic Simulation of Multibody Systems, The Real-Time Challenge Springer-Verlag NewYork, Inc [15] K Lochan, B.K Roy, B Subudhi (2016), A review on two-link flexible manipulators Annual Reviews in Control, Volume 42, Pages 346-367 [16] L Sciavicco and B Siciliano(2012) Modelling and control of robot manipulators Springer Science & Business Media, 2012 [17] Lammerts, I M M (1993) Adaptive computed reference computed torque control of flexible manipulators Eindhoven, Technische Universiteit Eindhoven, DOI, 10.6100/IR402510 [18] Mostafa Sayahkarajy, Z Mohamed, Ahmad Athif Mohd Faudzi (2016), “Review of modelling and control of flexible-link manipulators”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I, Journal of Systems and Control Engineering [19] Nguồn internet, trang Wikipedia, địa chỉ, “https://vi.wikipedia.org/wiki/Bộ_điều_khiển_PID” [20] Nguyen Quang Hoang, Nguyen Van Quyen (2014), “Modeling and Simulation of Translational Single Flexible Manipulator”, Proceedings of the 3rd International conference on Engineering Mechanics and Automation-ICEMA3 [21] Nguyen Van Khang (2011), "Kronecker product and a new matrix form of Lagrangian equations with multipliers for constrained multibody systems", Mechanics Research Communications 38, 294-29 [22] Nguyen Van Khang, Nguyen Sy Nam (2017), “Dynamics and Control of a FourBar Mechanism with RelativeLongitudinal Vibration of the Coupler Link”, Journal of Science & Technology 119 (2017) 006-010 [23] Nguyễn Doãn Phước (2009), Lý thuyết điều khiển tuyến tính, NXB khoa học kĩ thuật [24] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Hán Thành Trung (2006), Lý thuyết điều khiển phi tuyến, NXB khoa học kĩ thuật [25] Nguyễn Nhật Lệ - Nguyễn Văn Quyền (2018), Giải tốn tối ưu hóa điều khiển tối ưu phần mềm Maple, NXB Giáo dục Việt Nam [26] Nguyễn Quang Hoàng (2019), Matlab Simulink cho kỹ sư, NXB Bách Khoa Hà Nội 128 [27] Nguyễn Quang Hoàng, (2017) “Ảnh hưởng luật chuyển động đến mô men dẫn động dao động tay máy có khâu đàn hồi”, Hội nghị Cơ học tồn quốc lần thứ X, Tập Động lực học điều khiển, Hà Nội [28] Nguyễn Quang Hoàng, Trương Quốc Chiến, Đinh Cơng Đạt, Thân Văn Ngọc (2018), “Mơ hình hóa điều khiển dựa động lực học ngược tay máy phẳng hai khâu đàn hồi”, Hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc khí lần thứ [29] Nguyễn Văn Khang (2005), Dao động kỹ thuật, NXB Khoa học kĩ thuật [30] Nguyễn Văn Khang (2017), Động lực học hệ nhiều vật, NXB Khoa học kĩ thuật [31] Nguyễn Văn Khang, Chu Anh Mỳ (2011), Cơ sở robot công nghiệp, NXB Giáo dục Việt Nam [32] R E Valembois, P Fisette, and J C Samin (1997), Comparison of Various Techniques for Modelling Flexible Beams in Multibody Dynamics Nonlinear Dynamics 12, 367–397 [33] Santosha Kumar Dwivedy and Peter Eberhard (2006), Dynamic analysis of flexible manipulators, a literature review Mechanism and Machine Theory 41 749–777 [34] Tamer M Wasfy and Ahmed K Noor (2003), Computational strategies for flexible multibody systems Appl Mech Rev vol 56, no 6, pp.533-613 [35] Trần Ích Thịnh, Ngơ Như Khoa (2007), Phương pháp phần tử hữu hạn, Đại học Bách Khoa Hà Nội [36] Usoro, P.B., Nadira, R., and Mahil, S.S (1986) A Finite Element/Lagrange Approach to Modeling Lightweight Flexible Manipulators ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control 108, 198-205 [37] Yanqing Gao, Fei-Yue Wang, Zhi-Quan Zhao (2012), Flexible Manipulators, Modeling, Analysis and Optimum Design, Academic Press [38] Yang H., Krishnan H., Ang Jr M (1997), A simple rest-to-rest control command for a flexible link robot IEEE Int Conference on Robotics and Automation, Albuquerque New Mexico, pp 3312–3317 [39] Yuangang Tang, Fuchun Sun, Zengqi Sun (2006), Neural network control of flexible-link manipulators using sliding mode, Neurocomputing 70, 288–295 [40] Sang-Myeong Kim (2015): Lumped Element Modeling of a Flexible Manipulator System, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, VOL 20, NO 2, 967-974 129 130 ... khâu đàn hồi T-R dẫn động động điện 83 Hình 3.9: Mơ hình robot hai khâu đàn hồi T-R phần tử dẫn động động điện 86 Hình 3.10: Mơ hình robot hai khâu đàn hồi R-R-1 phần tử dẫn động động điện 87 Hình. .. Mơ hình robot hai khâu đàn hồi R-R-2 phần tử dẫn động động điện 89 Hình 3.12: Mơ hình robot hai khâu cứng T-R dẫn động động điện 91 Hình 3.13: Mơ hình robot hai khâu cứng R-R dẫn động động điện. .. mơ hình động lực học cho robot có khâu đàn hồi Chương xây dựng mơ hình động lực học cho số tay máy robot phẳng có khâu đàn hồi Chương thiết kế điều khiển cho robot có khâu đàn hồi dẫn động động