Nghiên cứu xây dựng thuật toán và chương trình mô phỏng không gian hoạt động một số rô bốt phỏng sinh sáu bậc tự do ứng dụng vào các quá trình sản xuất cơ khí

Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI **************************** NGUYỄN BÁ ÂN NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG THUẬT TỐN VÀ CHƢƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG KHƠNG GIAN HOẠT ĐỘNG MỘT SỐ RÔ BỐT PHỎNG SINH SÁU BẬC TỰ DO ỨNG DỤNG VÀO CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CƠ KHÍ Chun ngành: CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GVC TS NGUYỄN NGỌC THÀNH MỤC LỤC HÀ NỘI 09/2012 Học viên: Nguyễn Bá Ân Trang Page Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ……………………………………………………………………04 LỜI CẢM ƠN ……………………………………………………………………… 05 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT …………………………….…06 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ………………………………………………… 07 DANH MỤC HÌNH VẼ …………………………………………………………… 08 MỞ ĐẦU …………………………………………………………………………….10 CHƢƠNG 1- TỔNG QUAN ……………………………………………………… 12 1.1- Lịch sử phát triển ứng dụng robot ………………………………………12 1.1.1- Lịch sử phát triển …………………………………………………………12 1.1.2- Ứng dụng ………………………………………………………………….14 1.2- Phân loại ……………………………………………………………………… 16 1.2.1- Phƣơng pháp (tiêu chí) phân loại …………………………………………16 1.2.2- Phân loại robot ……………………………………………………………16 1.3- Tổng quan mô không gian hoạt động roboot ……………………… 19 1.3.1- Vấn đề đặt …………………………………………………………… 19 1.3.2- Một số chƣơng trình mơ ………………………………………… 20 1.4- Các q trình sản xuất khí khả ứng dụng robot ……………….20 1.4.1- Q trình gia cơng cắt gọt ……………………………………………… 20 1.4.2- Quá trình lắp ráp 21 1.4.3- Quá trình hàn …………………………………………………………… 23 1.4.4- Quá trình đúc …………………………………………………………… 24 1.4.5- Q trình gia cơng áp lực …………………………………………………26 1.5- Vấn đề đặt kết luận ……………………………………………………….26 CHƢƠNG 2- MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA, KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VÙNG HOẠT ĐỘNG CỦA ROBOT ……………………………………… 27 2.1- Khái niệm, định nghĩa bàn tay kẹp robot ……………………………………27 Học viên: Nguyễn Bá Ân Page Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội 2.1.1- Khái niệm, định nghĩa …………………………………………………….27 2.1.2- Vị trí định hƣớng bàn tay kẹp 29 2.1.3- Độ động hệ số phục vụ 30 2.2- Vùng hoạt động robot …………………………………………………… 32 2.2.1- Một số định nghĩa …………………………………………………………32 2.2.2- Vùng hoạt động số robot sinh sáu bậc tự …………… 36 2.3- Ý nghĩa ứng dụng thực tế ……………………………………………………38 2.4- Kết luận Chƣơng …………………………………………………………… 39 CHƢƠNG 3- NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG KGHĐ MỘT SỐ ROBOT PHỎNG SINH SÁU BẬC TỰ DO ………………………………………………….39 3.1- Thuật toán, chƣơng trình xác định vùng hoạt động cực đại robot …………39 3.1.1- Cơ sở liệu …………………………………………………………… 39 3.1.2- Mô tả phân tích dạng hình học vùng hoạt động cực đại ………………47 3.1.3- Xây dựng thuật toán xác định mô vùng hoạt động ……… .50 3.1.4- Chƣơng trình mơ (Phụ lục) ……………………………………… 88 3.2- Xác định vùng hoạt động robot theo hệ số phục vụ ……………………….88 3.2.1- Cơ sở lý thuyết ……………………………………………………………88 3.2.2- Xác định hệ số phục vụ vùng hoạt động số robot ……………….91 3.3- Kết mô không gian hoạt động số robot sinh .99 3.3.1- Kết mô ngôn ngữ Matlab ……………………………….99 3.3.2- Kết mô ngôn ngữ Autodesk Inventor ………………….103 3.4- Kết luận ……………………………………………………………………… 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ …………………………… ………………………107 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………….109 Học viên: Nguyễn Bá Ân Page Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung mà tơi trình bày luận văn tìm hiểu nghiên cứu thân Mọi kết nghiên cứu nhƣ ý tƣởng tác giả khác có, đƣợc trích dẫn đầy đủ Luận văn này, chƣa đƣợc bảo vệ hội đồng bảo vệ luận văn thạc sĩ toàn quốc nhƣ nƣớc chƣa đƣợc công bố phƣơng tiện thơng tin đại chúng Tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm lời cam đoan Hà Nội, ngày tháng 09 năm 2012 Tác giả Nguyễn Bá Ân Học viên: Nguyễn Bá Ân Page Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới: Thầy hƣớng dẫn - GVC TS Nguyễn Ngọc Thành tận tình giúp đỡ dẫn tác giả hồn thành luận văn Bộ mơn Hàn - CNKL, Viện Cơ Khí, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào tạo Sau Đại học tạo điều kiện cho việc học tập nghiên cứu, tiến hành luận văn tác giả đƣợc hoàn thành thời hạn Gia đình tồn thể anh em bạn bè, đồng nghiệp quan tâm động viên, giúp đỡ tác giả suốt trình thực luận văn Hà Nội, ngày tháng 09 năm 2012 Tác giả Nguyễn Bá Ân Học viên: Nguyễn Bá Ân Page Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT KGHĐ – Không gian hoạt động VN – Vạn CD – Chuyên dùng TĐ – Tự động TĐH- Tự động hóa BTĐ – Bán tự động Học viên: Nguyễn Bá Ân Page Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 3.1- Giới hạn chuyển động khớp quay Robot Kuka ………………………40 Bảng 3.2- Giới hạn chuyển động khớp quay Robot Motoman ………………….43 Bảng 3.3- Giới hạn chuyển động khớp quay Robot Almega AX-MV6 …………46 Bảng 3.4- Vị trí điểm P hệ số phục vụ  j Robot Kuka ………………………… 92 Bảng 3.5- Vị trí điểm P hệ số phục vụ  j Robot Motoman MA-1400 95 Bảng 3.6- Vị trí điểm P hệ số phục vụ  j Robot Almega AX-MV6 ……… 97 Học viên: Nguyễn Bá Ân Page Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1- Tọa độ Đề ………………………………………………………… 17 Hình 1.2- Tọa độ trụ ……………………………………………………………….17 Hình 1.3- Robot Scara …………………………………………………………… 17 Hình 1.4- Tọa độ cầu ………………………………………………………………18 Hình 1.5- Tọa độ cầu ………………………………………………………………18 Hình 1.6- Robot ứng dụng gia cơng cắt gọt …………………………………21 Hình 1.7- Robot ứng dụng lắp ráp động ……………………………………… 22 Hình 1.8- Robot ứng dụng lắp ráp tơ …………………………………………… 22 Hình 1.9- Robot ứng dụng hàn khung vỏ tơ ………………………………………23 Hình 1.10- Ứng dụng ba robot vào ngun cơng sấy, lắp ráp khn v.v……….24 Hình 1.11- Robot ứng dụng công việc đúc áp lực …………………………… 25 Hình 1.12- Robot ứng dụng cấp phơi gia cơng áp lực……………………… 25 Hình 2.1- Tâm bàn tay kẹp………………………………………………………… 27 Hình 2.2a- Tâm bàn tay kẹp hàn điểm………………………………………… 28 Hình 2.2b- Tâm bàn tay kẹp hàn hồ quang…………………………………… 28 Hình 2.3- Vị trí định hƣớng mỏ hàn……………………………………….…29 Hình 2.4- Một số dạng vùng hoạt động rơ bốt………………………………………33 Hình 2.4- Một số dạng vùng hoạt động rơ bốt (tiếp)……………………………… 33 Hình 2.5- Các khả định hƣớng rơ bốt………………………………….… 34 Hình 2.6- Vùng hoạt động có hƣớng khơng đổi…………………………………… 35 Hình 2.7- Vùng hoạt động thực tế rơ bốt……………………………………… 36 Hình 2.8- Vùng hoạt động robot Almega AX-MV6…………………………….36 Hình 2.9- Robot Kuka KR6-ARC……………………………………………………37 Hình 2.10- Robot Motoman MA-1400……………………………………………….37 Hình 3.1 -Vùng hoạt động cực đại Robot Kuka KR6-ARC…………………… 39 Hình 3.2 - Sơ đồ động học Robot Kuka KR6-ARC………………………………….41 Hình 3.3- Vùng hoạt động cực đại Motoman MA1400………………………….42 Học viên: Nguyễn Bá Ân Page Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội Hình 3.4- Sơ đồ động học Motoman -MA1400………………………………….43 Hình 3.5- Vùng hoạt động cực đại robot Almega AX-MV6…………………………44 Hình 3.6- Sơ đồ động học Robot Almega AX-MV6 ……………………………….46 Hình 3.7- Dạng vùng hoạt động cực đại Robot Kuka KR6-ARC ………………… 47 Hình 3.8- Vùng hoạt động cực đại Robot Motoman MA-1400………………………48 Hình 3.9- Dạng vùng hoạt động cực đại.của Almega AX-MV6…………………… 49 Hình 3.10a- Vị trí cánh tay (l2), cánh tay dƣới (l1) duỗi thẳng 87 Hình 3.10b- Vị trí cánh tay (l2), cánh tay dƣới (l1) co lại (“thẳng”)…………87  Hình 3.11- Xác định véc tơ R j ……………………………………………………….89 Hình 3.12a- Khơng gian hoạt động Robot Kuka ……………………………………98 Hình 3.12b- Khơng gian hoạt động Robot Kuka……………………………… 99 Hình 3.13a- Khơng gian hoạt động Robot Motoman………………………… 100 Hình 3.13b- Khơng gian hoạt động Robot Motoman………………………… 100 Hình 3.14a- Khơng gian hoạt động Robot Almega AX-MV6………………….101 Hình 3.14b- Không gian hoạt động Robot Almega AX-MV6 ……………… 102 Hình 3.15a- Khơng gian hoạt động Robot Kuka KR6-ARC (hình chiếu bằng).102 Hình 3.15b- Khơng gian hoạt động Robot Kuka KR6-ARC (hình chiếu đứng).103 Hình 3.16a- Khơng gian hoạt động Robot Motoman (hình chiếu đứng)……….103 Hình 3.16b- Khơng gian hoạt động Robot Motoman (hình chiếu bằng)……….104 Hình 3.17a- Khơng gian hoạt động Robot Almega AX-MV6 …………………104 Hình 3.17b- Khơng gian hoạt động Robot Almega AX-MV6………………….105 Học viên: Nguyễn Bá Ân Page Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội MỞ ĐẦU Với xu phát triển mạnh mẽ công nghệ, thành tựu lĩnh vực khoa học, kỹ thuật ngày đƣợc ứng dụng cách rộng rãi; khơng thể kể đến kỹ thuật, công nghệ robot, đặc biệt loại robot sinh sáu bậc tự do, chúng giữ vai trò quan trọng sản xuất tự động hóa Do đó, kỹ thuật, cơng nghệ robot không đƣợc ứng dụng ngành công nghiệp tiên tiến, mà đƣợc ứng dụng phục vụ đời sông ngƣời khả ƣu điểm vƣợt trội so với loại máy móc thơng thƣờng, mà cịn hoạt động, “suy nghĩ “ bắt chƣớc giống hệt ngƣời Trong nghiệp cơng nghiệp hố, đại hố đất nƣớc, vấn đề tự động hố sản xuất có vai trị đặc biệt quan trọng Hiện nay, ngày nhiều dây chuyền sản xuất mới, đại đƣợc nhập Việt Nam, thay đổi đáng kể mặt công nghiệp nƣớc nhà Trong dây chuyền đó, robot cơng nghiệp xuất ngày nhiều, thay dần vai trò ngƣời Nó góp phần nâng cao suất dây chuyền công nghệ, nâng cao chất lƣợng khả cạnh tranh sản phẩm, đồng thời cải thiện đáng kể điều kiện lao động Ngoài ra, robot đƣợc ứng dụng làm thay ngƣời mơi trƣờng đặc biệt nhƣ mơi trƣờng có bụi bẩn, ẩm ƣớt, nóng nực, ồn độc hại mức cho phép Tuy nhiên, vấn đề khai thác hiệu sử dụng robot công nghiệp cần đƣợc đặt với nhiều sở sản xuất, nghiên cứu đào tạo Sử dụng robot không dừng lại việc vận hành, sửa chữa, mà phải quan tâm đến hiệu khai thác không gian hoạt động robot để thực đƣợc nhiều cơng việc khơng gian đó, tiết kiệm thời gian, tạo suất lao động cao, hạ giá thành sản phẩm, góp phần khai thác triệt để tính robot công nghiệp; đồng thời đƣa vấn đề vào giảng dạy nghiên cứu cách có hiệu Với ứng dụng nhƣ ƣu điểm việc khai thác không gian hoạt động loại robot sinh sáu bậc tự do, nên tác giả định chọn đề tài : “Nghiên cứu, xây dựng thuật tốn chƣơng trình mơ không gian hoạt động số robot sinh sáu bậc tự ứng dụng vào trình sản suất khí ” Học viên: Nguyễn Bá Ân Page 10 Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội Bảng 3.5- Vị trí điểm P hệ số phục vụ  j Robot Motoman MA-1400  (độ) 0 0 0 0 … 0 0 0 … 0 0 … … … 0 0 … 0 0  (độ) 0 0 0 0 … 10 10 10 10 10 10 10 … 30 30 30 30 30 … … … 60 60 60 60 60 … 90 90 90 90  (độ) 40 41 42 43 44 45 278 279 280 … 40 41 42 43 278 279 280 … 40 41 42 279 280 … … … 40 41 42 279 280 … 40 41 42 279 Học viên: Nguyễn Bá Ân Ry 1629.220 1624.619 1619.415 1614.109 1608.203 1603.198 1347.628 1355.396 1363.142 … 1564.060 1558.000 1551.361 1545.623 1413.864 1421.312 1428.715 … 1349.012 1341.609 1333.728 1478.297 1484.357 … … … 871.358 863.636 855.690 1369.611 1372.362 … 324.746 318.773 312.891 1058.460 Rz R cosγj 289.254 295.227 301.109 306.899 312.596 318.198 -445.621 -444.460 -443.163 … 461.238 466.234 471.036 475.904 -311.458 -308.965 -306.344 … 758.362 760.983 763.225 -14.216 -9.220 … … … 1024.267 1022.835 1020.836 419.837 427.194 … 1015.720 1010.619 1004.915 741.396 1654.698 1651.226 1647.171 1643.026 1638.302 1634.471 1419.394 1426.409 1433.37 … 1630.652 1626.265 1621.295 1617.23 1447.762 1454.506 1461.189 … 1547.561 1542.404 1536.666 1478.366 1484.386 … … … 1344.763 1338.678 1332.033 1432.515 1437.314 … 1066.371 1059.702 1052.5 1292.286 0.867 0.860 0.853 0.846 0.839 0.831 0.443 0.456 0.470 … 0.825 0.817 0.809 0.802 0.497 0.509 0.522 … 0.679 0.670 0.661 0.554 0.565 … … … 0.297 0.285 0.273 0.468 0.477 … -0.325 -0.342 -0.359 0.190 2 j  (1  cos j ) 0.067 0.070 0.074 0.077 0.081 0.084 0.278 0.272 0.265 … 0.088 0.091 0.095 0.099 0.252 0.245 0.239 … 0.160 0.165 0.170 0.223 0.218 … … … 0.351 0.358 0.364 0.266 0.261 … 0.662 0.671 0.679 0.405 Page 94 Luận văn Cao học  (độ) 0 0 … 0 0 … 0 0 … 0 0 … 0 0 … 0 0  (độ) 120 120 120 120 120 … 150 150 150 150 150 … 180 180 180 180 … 210 210 210 210 210 … 240 240 240 240 240 … 270 270 270 270 270 Trường ĐHBK Hà Nội  (độ) 40 41 42 279 280 … 40 41 42 279 280 … 40 41 42 280 … 40 41 42 279 280 … 40 41 42 279 280 … 40 41 42 279 280 Ry Rz R cosγj -144.362 -146.983 -149.225 628.216 623.220 … -410.267 -408.835 -406.836 194.163 186.806 … -401.720 -396.619 -390.915 -135.142 … -121.012 -113.609 -105.728 -250.297 -256.357 … 356.642 364.364 372.310 -141.611 -144.362 … 903.254 909.227 915.109 169.540 170.837 735.012 727.609 719.728 864.297 870.357 … 257.358 249.636 241.690 755.611 758.362 … -289.254 -295.227 -301.109 443.163 … -758.362 -760.983 -763.225 14.216 9.220 … -1024.267 -1022.835 -1020.836 -419.837 -427.194 … -1015.720 -1010.619 -1004.915 -741.396 -749.142 807.712 801.134 795.505 1068.487 1070.479 … 484.3056 479.0244 473.2122 819.661 818.779 … 495.0223 494.4346 493.4381 463.3111 … 518.1019 517.256 516.431 377.1357 372.129 … 1084.581 1085.796 1086.61 443.077 450.9268 … 1359.248 1359.428 1359.146 844.832 852.6845 -1.095 -1.119 -1.138 -0.319 -0.314 … -0.995 -0.994 -0.994 -1.053 -1.056 … -0.997 -0.997 -0.997 -0.993 … -1.003 -1.003 -1.003 -1.006 -1.008 … -0.279 -0.276 -0.273 -0.992 -0.992 … 0.326 0.326 0.327 -0.967 -0.940 2 j  (1  cos j ) 1.048 1.060 1.069 0.660 0.657 … 0.998 0.997 0.997 1.027 1.028 … 0.999 0.999 0.999 0.996 … 1.001 1.001 1.001 1.003 1.004 … 0.640 0.638 0.636 0.996 0.996 … 0.337 0.337 0.337 0.983 0.970 Trong bảng 3.5 đánh giá mức độ phục vụ thông qua khoảng giá trị hệ số phục vụ 2j theo nhƣ bất đẳng thức (3.139), (3.140) (3.141) Học viên: Nguyễn Bá Ân Page 95 Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội c- Hệ số phục vụ Robot Almega AX-MV6 Trong (3.134), toạ độ suy rộng đƣợc tính theo kết toán ngƣợc với điều kiện giới hạn sau (theo tính kỹ thuật Robot Almega AX-MV6): -155o≤ 1j = 2j ≤ 0o , j= 1, k (k  N), quay ngƣợc chiều kim đồng hồ (3.146) 0o≤ 1j = 2j ≤ +90o , j= 1, k (k  N), quay thuận chiều kim đồng hồ (3.147) -170o≤ 2j = 3j ≤ 0o , j= 1, k (k  N), quay ngƣợc chiều kim đồng hồ (3.148) 0o≤ 2j = 3j ≤ +190o , j= 1, k (k  N), quay thuận chiều kim đồng hồ (3.149) Bảng 3.6 dƣới số kết tính giá trị hệ số phục vụ Robot Almega AXMV6, đƣợc tính phần mềm Excel (tham khảo Phụ lục) Bảng 3.6- Vị trí điểm P hệ số phục vụ  j Robot Almega AX-MV6 1 2 3 Ry Rz R cosj 0 0 0 0 … 0 0 0 … 0 0 0 0 0 0 … 10 10 10 10 10 10 10 … 30 30 30 40 41 42 43 44 45 278 279 280 … 40 41 42 43 278 279 280 … 40 41 42 1586.72 1581.62 1576.42 1571.11 1565.70 1560.20 1304.63 1312.40 1320.14 … 1521.20 1515.14 1508.99 1502.76 1371.00 1378.45 1385.85 … 1307.22 1299.81 1292.37 289.25 295.23 301.11 306.90 312.60 318.20 -445.62 -444.46 -443.16 … 459.68 464.67 469.56 474.34 -313.02 -310.53 -307.91 … 753.86 756.48 758.98 1612.870 1608.937 1604.915 1600.803 1596.603 1592.315 1378.634 1385.614 1392.540 … 1589.132 1584.790 1580.360 1575.844 1406.280 1412.992 1419.645 … 1509.015 1503.923 1498.751 0.869 0.862 0.855 0.849 0.841 0.834 0.452 0.465 0.478 … 0.829 0.821 0.814 0.806 0.504 0.516 0.529 … 0.690 0.681 0.672 Học viên: Nguyễn Bá Ân 2 j   cos j 0.066 0.069 0.072 0.076 0.079 0.083 0.274 0.268 0.261 … 0.086 0.089 0.093 0.097 0.248 0.242 0.236 … 0.155 0.160 0.164 Page 96 Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội 1 2 3 Ry Rz R cosj 0 … 0 0 … 0 0 … 0 0 … 0 0 … 0 0 … 0 0 30 30 … 60 60 60 60 60 … 90 90 90 90 90 … 120 120 120 120 120 … 150 150 150 150 150 … 180 180 180 180 … 210 210 210 210 279 280 … 40 41 42 279 280 … 40 41 42 279 280 … 40 41 42 279 280 … 40 41 42 279 280 … 40 41 42 280 … 40 41 42 279 1436.50 1442.56 … 832.86 825.14 817.44 1331.11 1333.86 … 290.75 284.77 278.89 1024.46 1023.16 … -173.86 -176.48 -178.98 598.72 593.72 … -436.47 -435.04 -433.48 167.96 160.60 … -426.72 -421.62 -416.42 -160.14 … -147.22 -139.81 -132.37 -276.50 -18.72 -13.72 … 1016.47 1015.04 1013.48 412.04 419.40 … 1006.72 1001.62 996.42 732.40 740.14 … 727.22 719.81 712.37 856.50 862.56 … 252.86 245.14 237.44 751.11 753.86 … -289.25 -295.23 -301.11 443.16 … -753.86 -756.48 -758.98 18.72 1436.625 1442.628 … 1314.104 1308.112 1302.052 1393.426 1398.243 … 1047.864 1041.315 1034.709 1259.334 1262.804 … 807.712 801.134 795.505 1045.016 1047.148 … 504.426 499.352 494.245 819.661 818.779 … 515.517 514.705 513.876 471.210 … 518.102 517.256 516.431 377.136 0.560 0.571 … 0.327 0.315 0.303 0.480 0.489 … -0.257 -0.273 -0.289 0.217 0.224 … -0.946 -0.968 -0.988 -0.264 -0.258 … -0.992 -0.990 -0.989 -0.906 -0.909 … -0.995 -0.995 -0.994 -0.985 … -0.996 -0.995 -0.995 -0.996 Học viên: Nguyễn Bá Ân 2 j   cos j 0.220 0.215 … 0.336 0.342 0.348 0.260 0.256 … 0.628 0.636 0.645 0.392 0.388 … 0.973 0.984 0.994 0.632 0.629 … 0.996 0.995 0.995 0.953 0.954 … 0.997 0.997 0.997 0.993 … 0.998 0.998 0.998 0.998 Page 97 Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội Trong bảng 3.6 đánh giá mức độ phục vụ thông qua khoảng giá trị hệ số phục vụ 2j theo nhƣ bất đẳng thức (3.139), (3.140) (3.141) 3.3- Kết mô không gian hoạt động số robot sinh Trên sở thuật toán xác định mô không gian hoạt động robot nghiên cứu mục 3.1, sử dụng phần mềm Matlab Autodesk Inventor để lập trình vẽ khơng gian hoạt động robot Dƣới kết sau chạy chƣơng trình 3.3.1- Kết mơ ngơn ngữ Matlab Hình 3.12a, b khơng gian hoạt động Robot Kuka Hình 3.12a- Không gian hoạt động Robot Kuka Học viên: Nguyễn Bá Ân Page 98 Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội Hình 3.12b- Khơng gian hoạt động Robot Kuka Hình 3.13a, b khơng gian hoạt động Robot Motoman Học viên: Nguyễn Bá Ân Page 99 Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội Hình 3.13a- Khơng gian hoạt động Robot Motoman Hình 3.13b- Khơng gian hoạt động Robot Motoman Học viên: Nguyễn Bá Ân Page 100 Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội Hình 3.14a, b khơng gian hoạt động Robot Almega AX-MV6 Hình 3.14a- Khơng gian hoạt động Robot Almega AX-MV6 Học viên: Nguyễn Bá Ân Page 101 Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội Hình 3.14b- Không gian hoạt động Robot Almega AX-MV6 3.3.2- Kết mơ ngơn ngữ Autodesk Inventor Hình 3.15a, b khơng gian hoạt động Robot Kuka Hình 3.15a- Khơng gian hoạt động Robot Kuka KR6-ARC (hình chiếu đứng) Học viên: Nguyễn Bá Ân Page 102 Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội Hình 3.15b- Khơng gian hoạt động Robot Kuka KR6-ARC (hình chiếu bằng) Hình 3.16a, b khơng gian hoạt động Robot Motoman Hình 3.16a- Khơng gian hoạt động Robot Motoman (hình chiếu đứng) Học viên: Nguyễn Bá Ân Page 103 Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội Hình 3.16b- Khơng gian hoạt động Robot Motoman (hình chiếu bằng) Hình 3.17a, b khơng gian hoạt động Robot Almega AX-MV6 Hình 3.17a- Khơng gian hoạt động Robot Almega AX-MV6 (hình chiếu đứng) Học viên: Nguyễn Bá Ân Page 104 Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội Hình 3.17b- Khơng gian hoạt động Robot Almega AX-MV6 (hình chiếu bằng) 3.4- Kết luận Trong Chƣơng nghiên cứu giải số nội dung sau:  Nghiên cứu, khảo sát số không gian (vùng) hoạt động robot: Kuka-KR6, Motoman MA-1400, Almega AX-MV6; từ xây dựng thuật tốn chƣơng trình xác định mô vùng hoạt động  Tính tốn xác định hệ số phục vụ 2j điểm vùng hoạt động ro bot  Trên sở số liệu tính tốn hệ số phục vụ 2j, từ phân tích nhận biết đƣợc vùng hoạt động vị trí vùng hoạt động robot, mà robot thực thao tác kỹ thuật, công nghệ (xác định vị trí định hƣớng) hiệu  Phân tích minh họa ứng dụng robot (làm việc vùng hoạt động thực tế) vào q trình sản xuất khí sở nghiên cứu vùng hoạt động ro bot Học viên: Nguyễn Bá Ân Page 105 Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Với đề tài: Nghiên cứu, xây dựng thuật toán chƣơng trình mơ khơng gian hoạt động số robot sinh sáu bậc tự ứng dụng vào q trình sản suất khí, tơi tập trung vào nghiên cứu giải nội dung sau đây:  Trên sở tìm hiểu lịch sử phát triển ứng dụng robot, phân loại chúng theo số tiêu chí; tiếp đến trình bày tổng quan thiết kế mơ rơ bốt  Đã đƣa phân tích ứng dụng robot vào số trình sản xuất khí bản, nhƣ: gia cơng cắt gọt, lắp ráp, hàn, đúc gia cơng áp lực, từ thấy đƣợc nhu cầu cấp thiết nội dung đề tài mà luận văn cần nghiên cứu, giải  Nghiên cứu, khảo sát số không gian (vùng) hoạt động robot: Kuka-KR6, Motoman MA-1400, Almega AX-MV6; từ xây dựng thuật tốn chƣơng trình xác định mô vùng hoạt động cho robot  Tính tốn xác định hệ số phục vụ 2j điểm vùng hoạt động ro bot  Trên sở số liệu tính tốn hệ số phục vụ 2j, từ phân tích nhận biết đƣợc vùng hoạt động vị trí vùng hoạt động robot, mà robot thực thao tác kỹ thuật, cơng nghệ (xác định vị trí định hƣớng) hiệu  Phân tích minh họa ứng dụng robot công nghiệp Kuka-KR6, Motoman MA-1400, Almega AX-MV6 (làm việc vùng hoạt động thực tế) vào q trình sản xuất khí sở nghiên cứu vùng hoạt động robot Có thể thấy rõ ứng dụng sau đây:  Bố trí lắp đặt robot làm việc hệ thống Robot – Máy gia công – Đồ gá – Phôi cho thể tích vùng hoạt động thực tế lớn  Bố trí lắp đặt đồ gá động vào hệ thống Robot – Máy gia công – Đồ gá – Phôi cho vùng hoạt động thực tế robot, bàn tay kẹp tiếp cận vị trí thao tác định hƣớng dễ dàng  Trƣờng hợp đồ gá tĩnh, bố trí lắp đặt vào vùng hoạt động robot mà hệ số phục vụ có giá trị lớn (càng gần giá trị “1” tốt), giảm đƣợc số lần gá lắp phơi gia cơng, tiết kiệm cho việc phí đầu tƣ mua đồ gá động Học viên: Nguyễn Bá Ân Page 106 Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội  Tránh bố trí đồ gá (động, tĩnh) vào vùng hoạt động robot với hệ số phục vụ có giá trị nhỏ (càng gần giá trị “0” khơng có lợi)  Đối với sở sản xuất có nhu cầu đầu tƣ robot vào sản xuất, biết chọn loại ro bot (ngoài tiêu, tính kỹ thuật thơng thƣờng, cần biết thêm thông tin tiêu dạng vùng hoạt động mà robot có đƣợc để lựa chọn) hợp lý hiệu Do thời gian trình độ cịn hạn chế, tơi thấy luận văn cần phải khắc phục, bổ sung số vấn đề Vì vậy, xin có số kiến nghị sau:  Hồn chỉnh thuật tốn chƣơng trình mơ số cho robot vẽ vùng hoạt động mặt phẳng, đặc biệt khơng gian  Hồn chỉnh thuật tốn chƣơng trình mơ số mơ đồ họa để xác định hệ số phục vụ phủ kín khơng gian hoạt động rô bốt Giải vấn đề địi hỏi khối lƣợng tính tốn cực lớn  Thử nghiệm kết tính vào ứng dụng cho rơ bốt thực tế sở đào tạo sản xuất Học viên: Nguyễn Bá Ân Page 107 Luận văn Cao học Trường ĐHBK Hà Nội DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- Nguyễn Ngọc Thành; Luận án Tiến sĩ; Trƣờng ĐHBK Hà Nội, 1998 [2]- Nguyễn Ngọc Thành; Ứng dụng phƣơng pháp toán tử giải toán động học tay máy song song tay máy nối tiếp ba bậc tự do; Tạp chí Cơng nghiệp (số 23/97), trang 25, tháng 12/1997 [3]- Lorenzo Sciavicco, Bruno Siciliano; Modeling and control of robot manipulators; McGraw - Hill International Editions 1996 [4]- PGS TS Đào Văn Hiệp, Kỹ thuật Robot, Nhà Xuất Khoa học Kỹ thuật, 2004 [5]- PGS TS Tạ Duy Liêm, Máy điều khiển theo chƣơng trình số Robot cơng nghiệp, Trƣờng ĐHBK Hà Nội, 1991 [6]- Paul R P., Modeling, Trạjectory Caculation and Servoing of a Computer Controlled Arm, Palo Alto Calif, 1972 [7]- TS Nguyễn Mạnh Tiến,Điều khiển Robot công nghiệp, Nhà Xuất Khoa học Kỹ thuật, 2007 [8]- Mair G., Industrial Robotics, Prentice Hall, 1988 ************************************** Học viên: Nguyễn Bá Ân Page 108 ... thác không gian hoạt động loại robot sinh sáu bậc tự do, nên tác giả định chọn đề tài : ? ?Nghiên cứu, xây dựng thuật toán chƣơng trình mơ khơng gian hoạt động số robot sinh sáu bậc tự ứng dụng vào. .. 2- Các định nghĩa, khái niệm thuật toán, chương trình khơng gian hoạt động số robot sinh sáu bậc tự Chƣơng 3- Nghiên cứu, xây dựng thuật tốn chương trình mơ khơng gian hoạt động số robot sinh sáu. .. 3- NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG KGHĐ MỘT SỐ RÔ BỐT PHỎNG SINH SÁU BẬC TỰ DO 3.1- Thuật tốn, chƣơng trình xác định vùng hoạt động cực đại robot 3.1.1- Cơ sở liệu a- Robot Kuka KR6-ARC Căn vào tính kỹ thuật