Mô hình hóa động lực học và điều khiển robot gia công phay

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Hà Thanh Hải MƠ HÌNH HĨA ĐỘNG LỰC HỌC VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT GIA CÔNG PHAY LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội – 2020 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Hà Thanh Hải MƠ HÌNH HĨA ĐỘNG LỰC HỌC VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT GIA CƠNG PHAY Ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Phan Bùi Khôi PGS.TS Hoàng Vĩnh Sinh Hà Nội – 2020 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất nội dung luận án “Mơ hình hóa động lực học điều khiển robot gia công phay” thực hướng dẫn tập thể cán hướng dẫn: PGS.TS Phan Bùi Khơi PGS.TS Hồng Vĩnh Sinh Các kết nêu luận án trung thực chưa tác giả khác công bố cơng trình nghiên cứu nào! Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Người hướng dẫn Khoa học Người hướng dẫn Khoa học Nghiên cứu sinh PGS.TS Phan Bùi Khơi PGS.TS Hồng Vĩnh Sinh Hà Thanh Hải i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn bảo, tạo điều kiện giúp đỡ q báu q thầy Bộ mơn Gia công vật liệu Dụng cụ công nghiệp, Bộ mơn Cơ học ứng dụng, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, nơi nghiên cứu sinh học tập nghiên cứu q trình hồn thành luận án Nghiên cứu sinh xin cảm ơn nhà khoa học, bạn, đồng nghiệp giúp đỡ, đóng góp ý kiến cho nghiên cứu sinh để nghiên cứu sinh hồn thành luận án Luận án khơng thể hồn thành khơng có dạy, hướng dẫn tận tình, quý giá thầy Sự tận tâm thầy hướng dẫn giúp nghiên cứu sinh vượt qua nhiều khó khăn, giới hạn để hồn thành luận án Nghiên cứu sinh xin bày tỏ cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Phan Bùi Khôi, PGS.TS Hồng Vĩnh Sinh dành nhiều cơng sức hướng dẫn nghiên cứu sinh suốt trình nghiên cứu Nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn bè, đồng nghiệp Trường Cao đẳng cơng trình đô thị, động viên, hỗ trợ, tạo điều kiện giúp đỡ trình nghiên cứu Cuối cùng, nghiên cứu sinh xin dành biết ơn tới người thân gia đình động viên, chia sẻ, hi sinh lớn lao để nghiên cứu sinh hoàn thành luận án Hà Nội, ngày tháng năm 2020 NGHIÊN CỨU SINH Hà Thanh Hải ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .xi MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan gia công khí robot cơng nghiệp 1.1.1 Sự phát triển gia cơng khí robot công nghiệp 1.1.2 Ưu việc gia cơng khí robot 1.1.3 Những vấn đề gia cơng khí robot cơng nghiệp 1.2 Cơ sở động học, động lực học tạo hình gia cơng phay 10 1.2.1 Cơ sở động học phay tạo hình bề mặt chi tiết 10 1.2.2 Các thông số động học trình cắt phay 10 1.2.3 Tổng quan lực cắt phương pháp xác định lực cắt phay 14 1.2.3.1 Tổng quan mơ hình xác định lực cắt phay 15 1.2.3.2 Các thành phần lực cắt gia công phay 15 1.3 Cơ sở động lực học gia công phay robot 20 1.3.1 Sự cần thiết khảo sát động lực học robot gia công 20 1.3.2 Phương trình động lực học tổng quát robot 20 1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến động lực học robot gia công 21 1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước mơ hình hóa động lực học điều khiển robot gia công phay 21 1.5 Các vấn đề nghiên cứu luận án 23 Kết luận chương 24 CHƯƠNG ĐỘNG HỌC TẠO HÌNH CỦA ROBOT TRONG GIA CƠNG CƠ KHÍ 25 2.1 Cơ sở động học gia cơng tạo hình bề mặt 25 2.1.1 Cơ sở động học tạo hình bề mặt tự dụng cụ 25 2.1.2 Phương pháp tạo hình bề mặt tự 27 2.2 Cơ sở thực động học tạo hình robot gia cơng 27 2.2.1 Đặc trưng hình học dụng cụ 27 2.2.2 Đặc trưng hình học bề mặt gia công 28 2.2.3 Phương pháp tam diện trùng theo 28 2.3 Động học thiết kế quỹ đạo chuyển động robot 28 2.3.1 Động học robot gia cơng khí 28 2.3.2 Giải toán động học 32 iii 16 Thông số động lực học robot thiết kế theo mẫu robot IRB 7600-500/2.55 a Khâu robot: Hình 22 Các thơng số động lực học khâu robot b Khâu robot: Hình 23 Các thơng số động lực học khâu robot c Khâu robot: Hình 24 Các thơng số động lực học khâu robot 17 d Khâu robot: Hình 25 Các thông số động lực học khâu robot e Khâu robot: Hình 26 Các thơng số động lực học khâu robot Thông số động lực học bàn máy a Bàn máy B (Khâu hệ robot - bàn máy) Hình 27 Các thông số động lực học bàn máy B 18 b Bàn máy d (Khâu hệ robot - bàn máy) Hình 28 Các thơng số động lực học bàn máy D PL3 Bản vẽ chi tiết gia cơng Hình 29 Thân bơm thủy lực 19 Hình 30 Cánh tuabin Hình 31 Mẫu khn đúc 20 Hình 32 Mẫu khn đúc Hình 33 Thân bơm thủy lực 21 Hình 34 Mẫu đúc trượt Hình 35 Thân đế 22 Hình 36 Mẫu đúc thân bơm thủy lực 23 ... CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN ROBOT TRONG GIA CÔNG 100 4.1 Điều khiển hệ robot – bàn máy gia công 101 4.1.1 Điều khiển bám quỹ đạo cho robot gia công phay 101 4.1.2 Điều khiển động lực học ngược... thiết kế điều khiển để điều khiển robot thực xác thao tác cơng nghệ Các điều khiển áp dụng cho robot điều khiển truyền thống điều khiển PD, PID, điều khiển động học ngược, điều khiển đại điều khiển. .. ứng dụng robot gia công cơ, khảo sát động lực học robot gia công cơ, phương pháp thiết kế quỹ đạo chuyển động cho robot gia cơng tạo hình bề mặt phay, thuật tốn điều khiển robot gia cơng phay -