Tổng hợp chuỗi động học phẳng kín trong bài toán thiết kế cấu trúc cơ cấu máy và rô bốt bằng lý thuyết đô thị

MẪU BÌA LUẬN VĂN CĨ IN CHỮ NHŨ VÀNG Khổ 210 x 297 mm BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ CHÍ HIỆP Lê Chí Hiệp KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ TỔNG HỢP CHUỖI ĐỘNG HỌC PHẲNG, KÍN TRONG BÀI TỐN THIẾT KẾ CẤU TRÚC CƠ CẤU MÁY VÀ RÔ BỐT BẰNG LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ 2017B Hà Nội – Năm 2019 MẪU TRANG PHỤ BÌA LUẬN VĂN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Lê Chí Hiệp TỔNG HỢP CHUỖI ĐỘNG HỌC PHẲNG, KÍN TRONG BÀI TỐN THIẾT KẾ CẤU TRÚC CƠ CẤU MÁY VÀ RƠ BỐT BẰNG LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN HỒNG THÁI Hà Nội – Năm 2019     CỘNG HÒA XàHỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM  Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn :   Lê Chí Hiệp Đề tài luận văn: Tổng hợp chuỗi động học phẳng, kín trong bài tốn thiết kế  cấu trúc cơ cấu máy và rơ bốt bằng lý thuyết đồ thị  Chun ngành: Kỹ thuật cơ điện tử  Mã số SV:    CB170296 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác  giả  đã  sửa  chữa,  bổ  sung  luận  văn  theo  biên  bản  họp  Hội  đồng  ngày… 09/05/2019 với các nội dung sau:     Ý kiến hội đồng: Sửa lại đầy đủ và chính xác tên đề tài luận văn theo quyết  định giao đề tài * Tác giả luận văn chỉnh sửa: đã  sửa  tên  đề  tài  đúng  với  tên  trong  quyết  định giao đề tài.  Ý kiến hội đồng: Sửa lại  nội  dung về  “Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận văn” trong phần “Lời mở đầu” để làm nổi bật nội dung khoa học của  luận văn.  * Tác giả luận văn chỉnh sửa: đã sửa nội dung này ở trang vii phần “Lời mở đầu” của luận văn.  Ý kiến hội đồng: Viết lại dịng 9 – 11 (dưới lên) ở trang 2 khi nói về vai trị  của cấu trúc cơ cấu máy trong thiết kế máy và rơ bốt.  * Tác giả luận văn chỉnh sửa: đã sửa nội dung này ở trang 2 của luận văn  cho chính xác.  Ý kiến hội đồng: Thay từ “tổng hợp” bằng từ “xác định” ở chương 2.  * Tác giả luận văn chỉnh sửa:  đã  kiểm  tra  và  thay  từ  “tổng hợp”  bằng  từ  “xác định” trong luận văn để chính xác hơn về mặt thuật ngữ.  Ý kiến hội đồng: Bổ sung các khái niệm “Bộ thơng số khâu” ở mục 2.2.2 và  “Bộ thơng số mạch vịng” ở mục 2.3.2.  * Tác giả luận văn chỉnh sửa: đã chỉnh sửa theo ý kiến của hội đồng.  Ý kiến hội đồng: Bổ sung cơng thức tính số phần tử của chuỗi nhị phân ở  mục 4.1.1b.  * Tác giả luận văn chỉnh sửa: luận văn bổ sung công thức theo ý kiến của  hội đồng.           Ý kiến hội đồng: Bổ sung nguồn gốc cơng thức tính số khâu của chuỗi động  học từ kích thước của chuỗi nhị phân ở “Thuật tốn 3”, mục 4.1.2.  * Tác giả luận văn chỉnh sửa:  luận  văn  đã  bổ  sung  nguồn  gốc  công  thức  theo ý kiến của hội đồng.  Ý kiến hội đồng: Sửa lại đồng nhất thuật ngữ “đồng cấu”.  * Tác giả luận văn chỉnh sửa: sau khi thảo luận với người hướng dẫn, thuật  ngữ “đồng cấu” là thuật ngữ của chun ngành hẹp mà luận văn nghiên cứu,  nếu sửa sẽ mất tính học thuật của chun ngành vì vậy luận văn bảo lưu cụm  từ “đồng cấu” và khơng sửa.  Ý kiến hội đồng: Chính xác hóa kết luận chương 2.  * Tác giả luận văn chỉnh sửa: ở  kết  luận  chương  2,  trang  27,  bổ  sung  ý  “…theo số bậc tự do, số khâu và/hoặc số khớp cho trước”.  10 Ý kiến hội đồng: Đồ thị bên phải ở hình 3.6 chưa chính xác.  * Tác giả luận văn chỉnh sửa: đã đổi lại vị trí hai đỉnh 2 và 5 ở đồ thị bên  phải hình 3.6 cho chính xác.  11 Ý kiến hội đồng: Sửa lại một số lỗi chính tả và chế bản.  * Tác giả luận văn chỉnh sửa:  đã  chỉnh  sửa  các  lỗi  chính  tả  và chế  bản  ở  trang 5, 10, 21…  Hà Nội, Ngày 10 tháng năm 2019 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG            LỜI CAM ĐOAN   Tên  tơi  là LÊ CHÍ HIỆP,  học  viên  cao  học  lớp  17BCĐT.KH.  Sau  thời  gian  học tập, nghiên cứu tại trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, được sự giúp đỡ của các  thầy cơ giáo đặc biệt là TS NGUYỄN HỒNG THÁI, tơi đã hồn thành luận văn  tốt nghiệp thạc sĩ.  Tơi  xin  cam  đoan  các  nội  dung  được  trình  bày  trong  luận  văn  này  là  kết  quả  nghiên cứu của bản thân tơi, khơng có sự sao chép hay copy của bất cứ tác giả nào.  Tơi xin chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình.                                                                    Hà Nội, Ngày 10 tháng 05 năm 2019                                                                                       Tác giả      LÊ CHÍ HIỆP          MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT   IVV  DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ   IVV  DANH MỤC CÁC BẢNG  . VIII  LỜI MỞ ĐẦU   IXX  CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC CƠ CẤU  1  1.1 VAI TRỊ CỦA CẤU TRÚC CƠ CẤU TRONG CHẾ TẠO MÁY                                                  VÀ RƠ BỐT  1  1.1.1 Cấu trúc cơ cấu trong thiết kế máy  2  1.1.2 Cấu trúc cơ cấu trong thiết kế rô bốt  .3  1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC  4  KẾT LUẬN CHƯƠNG 1  5  CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH BỘ THƠNG SỐ KHÂU KHỚP MẠCH VỊNG TRONG  BÀI TỐN TỔNG HỢP CHUỖI ĐỘNG HỌC PHẲNG, KÍN, TỒN KHỚP  THẤP KHI BIẾT TRƯỚC SỐ BẬC TỰ DO VÀ SỐ KHÂU  7  2.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN  7  2.2 HỆ PHƯƠNG TRÌNH KHÂU KHỚP   12  2.2.1 Cơng thức tính bậc tự do của cơ cấu  . 12  2.2.2 Mối quan hệ giữa khâu, khớp và số bậc tự do  . 13  2.3 HỆ PHƯƠNG TRÌNH MẠCH VỊNG   14  2.3.1 Khái niệm mạch vòng   14  2.3.2 Các phương trình cơ bản về mạch vịng   16  2.4 CÁC TÍNH CHẤT KHÂU, KHỚP, MẠCH VỊNG   16  2.4.1 Tính chất của khâu, khớp   16  2.4.2 Tính chất của mạch vịng   18  2.5 VÍ DỤ ÁP DỤNG  . 19  2.6 XÂY DỰNG THUẬT TỐN TỔNG HỢP BỘ THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA  CHUỖI ĐỘNG DỰA VÀO SỐ BẬC TỰ DO CHO TRƯỚC   21  2.6.1 Thuật tốn tổng hợp bộ thơng số khâu khớp   21  2.6.2 Thuật tốn tổng hợp bộ thơng số mạch vịng   25  i      KÊT ́  LUÂN ̣  CHƯƠNG 2   27  CHƯƠNG 3: LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ   28  3.1 TÔN ̉ G QUAN VỀ LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ   28  3.1.1 Định nghĩa   28  3.1.2 Bậc của một đỉnh   28  3.1.3 Đường đi và chu trình   28  3.1.4 Đồ thị liên thông   29  3.1.4 Đồ thị phân đoạn   29  3.1.5 Cạnh song song, slings, đa đồ thị   30  3.1.6 Đồ thị đồng cấu   30  3.1.7 Cây  . 31  3.1.8 Đồ thị phẳng   31  3.1.9 Cây khung và chu trình cơ bản  . 32  3.1.10 Phương trình  Euler   33  3.1.11 Đặc tính Topo của đồ thị phẳng   33  ̣  BIỂU DIỄN ĐỒ THI ̣  34  3.2 CÁC MA TRÂN 3.2.1 Ma trận kề đỉnh-đỉnh   34  3.2.2 Ma trận liên thuộc   36  3.2.3 Ma trận kề cạnh-cạnh   36  3.2.4 Ma trận chu trình   37  3.2.5. Mối quan hệ giữa các ma trận kề và ma trận liên thuộc   37  3.2.6 Xây dựng ma trận liên thuộc và ma trận kề cạnh – cạnh từ ma trận kề đỉnh  – đỉnh   38   3.3 BIỄU DIỄN CHUỖI ĐÔN ̣ G HOC ̣  DƯỚI DAN ̣ G ĐỒ THI ̣  41  3.3.1 Biểu diễn chuỗi động dưới dạng đồ thị   41  3.3.2 Sự tương quan giữa chuỗi động và đồ thị   42  KẾT LUẬN CHƯƠNG 3   43  CHƯƠNG 4: MƠ HÌNH HĨA VÀ ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ TRONG  TỔNG HỢP CHUỖI ĐỘNG HỌC   44  4.1 MƠ HÌNH HĨA CHUỖI ĐỘNG HỌC  44  4.1.1 Biểu diễn chuỗi động dưới dạng số nhị phân   44  ii      4.1.2 Các thuật toán tổng hợp chuỗi nhị phân   46  4.2 ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ TRONG TỔNG HỢP CHUỖI ĐỘNG  HỌC   53  4.2.1 Chu trình của đồ thị   54  4.2.2 Thuật tốn tìm tất cả chu trình trong một đồ thị   55  4.2.3 Chu trình bao và chuỗi bậc bao tiêu chuẩn   59  4.2.4 Đồ thị bao  . 63  4.2.5 Nhãn tiêu chuẩn cho đồ thị bao  . 64  4.2.6 Ma trận đặc trưng của đồ thị   67  4.2.7 Ứng dụng lý thuyết đồ thị để lọc bỏ các chuỗi nhị phân đồng cấu   68  KẾT LUẬN CHƯƠNG 4   71  KẾT LUẬN CỦA LUẬN VĂN   72  PHỤ LỤC A: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PHÂN TÍCH VÀ TỔNG HỢP CHUỖI  ĐỘNG HỌC   73  PHỤ LỤC B: VÍ DỤ MINH HỌA VỀ ỨNG DỤNG CỦA PHẦN MỀM TRONG  TỔNG HỢP CÁC CHUỖI ĐỘNG HỌC  . 81  PHỤ LỤC C: LÝ THUYẾT BỔ SUNG  . 87  TÀI LIỆU THAM KHẢO   88                      iii      DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Nội dung, ý nghĩa F  Bậc tự do của cơ cấu / chuỗi động.  n  Số khâu của chuỗi động.  J  Số khớp của cơ cấu.  hi   Số khâu hạng  i   L  Số mạch vòng độc lập của chuỗi động / đồ thị.  L  Tổng số mạch vòng của chuỗi động / đồ thị.    Số mạch vòng loại  i   rmax   Hạng lớn nhất của các khâu trong chuỗi động.  eij   Biểu diễn cạnh nối giữa 2 đỉnh  i  và  j trong đồ thị.  v    Số đỉnh trong đồ thị  e    Số cạnh trong đồ thị  i   di   Bậc của đỉnh  i   vk   Số đỉnh có bậc  k   Avv   Ma trận kề đỉnh – đỉnh của đồ thị.  Aee   Ma trận kề cạnh – cạnh của đồ thị.  Ave   Ma trận liên thuộc của đồ thị.  N    Độ dài chuỗi nhị phân biểu diễn chuỗi động.  TN    Tổng số chu trình của đồ thị.  DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ STT Hình 1.1  Nội dung Q trình chế tạo ra thiết bị máy và rơ bốt  iv    Trang 1    Hình 2.1  Thanh truyền trong động cơ đốt trong  7  Hình 2.2  Biểu diễn các bậc tự do tương đối giữa hai khâu trong khơng  8  gian  Hình 2.3  Hai khâu được nối với nhau bởi khớp bản lề  8  Hình 2.4  Minh họa về thành phần khớp động  9  Hình 2.5  Khớp cao trong cơ cấu Cam  9  Hình 2.6  Khớp trụ loại 4  10  Hình 2.7  Minh họa về bậc của khớp  10  Hình 2.8  Một số chuỗi động học hở  10  Hình 2.9  Một số chuỗi động học kín  11  Hình 2.10  Chuỗi động phân đoạn  11  Hình 2.11  Các cơ cấu được hình thành từ các chuỗi động học  12  Hình 2.12  Cơ cấu có 3 bậc tự do  12  Hình 2.13  Chuỗi động 9 khâu, 11 khớp  15  Hình 2.14  Chuỗi động 5 khâu, 5 khớp  15  Hình 2.15  Chuỗi động học của cơ cấu Watt  20  Hình 2.16  Thuật tốn xác định số khâu, số khớp theo số bậc tự do  21  Hình 2.17  Thuật tốn xác định các chuỗi thơng số khâu  23  Hình 2.18  Thuật tốn xác định các bộ thơng số khâu  24  Hình 2.19  Thuật tốn xác định các chuỗi mạch vịng  25  Hình 2.20  Thuật tốn xác định bộ thơng số mạch vịng  26  Hình 3.1  Đồ thị (11,10)  28  Hình 3.2  Đồ thị (5,6)  29  Hình 3.3  Đồ thị phân đoạn theo cạnh  30  Hình 3.4  Đồ thị phân đoạn điểm  30  Hình 3.5  (a) Đa đồ thị (b) Đồ thị có sling  30  Hình 3.6  Hai đồ thị đồng cấu  31  Hình 3.7  Hai cây có 6 đỉnh    31  Hình 3.8  Đồ thị (a) và một biểu diễn phẳng của nó (b)  31  v              Hình A4 Giao diện module tổng hợp chuỗi nhị phân   Với số khâu là 7 và số bậc tự do là 2. Ta được file .txt có chứa các chuỗi nhị  phân sau:  Hình A5 File liệu chuỗi nhị phân cho chuỗi động có khâu bậc tự Module tiêu chuẩn hóa đồ thị   Cuối cùng là module tiêu chuẩn hóa đồ thị (Standardize Graph). Module này  được xây dựng dựa trên cơ sở lý thuyết và các thuật tốn đã trình bày ở chương 4.    Giao diện của module được mơ tả như hình A6.    Module tiêu chuẩn hóa đồ thị bao gồm hai phân vùng: Tiêu chuẩn hóa đồ thị  (Standardize Graph) và Phát đồng cấu (Isomorphism Detection).  75        Trong phân vùng tiêu chuẩn hóa đồ thị, cho phép người dùng tải lên từ một file  dạng .txt có chứa chuỗi nhị phân biểu diễn đồ thị.                                                                      Hình A6 Giao diện module tiêu chuẩn hóa đồ thị Từ chuỗi nhị phân này, module tiêu chuẩn hóa đồ thị sẽ phân tích và đưa ra các  thơng tin về đồ thị như sau:    - Number of Vertices: Số đỉnh của đồ thị.    - Adjacent Lists(Before): Mảng danh sách kề đỉnh trong đồ thị ban đầu.    76        - All Circuits: Danh sách các chu trình của đồ thị ban đầu.    - The Canonical Perimeter Circuit: Chu trình bao tiêu chuẩn của đồ thị ban đầu.    - The Canonical Perimeter Sequence: Chuỗi bậc bao tiêu chuẩn của đồ thị.    - Sub Chains: Danh sách các chuỗi con của đồ thị.    - Relabel Vertices: Danh sách q trình đánh lại nhãn cho các đỉnh của đồ thị.    - Adjacent Lists(After): Mảng danh sách kề đỉnh trong đồ thị sau khi tiêu chuẩn  hóa                                   HìnhA7 Tiêu chuẩn hóa đồ thị có 15 đỉnh     Sau q trình tiêu chuẩn hóa, dựa vào danh sách kề các đỉnh của đồ thị, ta có  thể phân tích xem các đồ thị có đồng cấu hay khơng. Nếu danh sách kề các đỉnh của  chúng giống nhau, thì chúng đồng cấu.    Hình A7 mơ tả việc tiêu chuẩn hóa một đồ thị với 15 đỉnh.    Ngồi  ra,  module  tiêu  chuẩn  hóa  đồ  thị  cũng  cho  ta  biết  được  một  đồ  thị  có  phải là đồ thị phân đoạn hay khơng, bằng cách dựa vào nhận xét sau:    “Nếu tồn chuỗi đồ thị mà đỉnh đầu cuối chuỗi khơng kề với hai đỉnh khác nằm chu trình bao tiêu chuẩn (của đồ thị chuẩn hóa) đồ thị phân đoạn”   Hình A8, biểu diễn q trình tiêu chuẩn hóa một đồ thị để biết được nó có phân  đoạn hay khơng.      77                                        Hình A8 Tiêu chuẩn hóa đồ thị phân đoạn       Với đồ thị ở hình A8, đồ thị này có các chuỗi con   sC[1,1]  [5 6 7]    Hình A9 Chuỗi đồ thị hình A8 Đỉnh  đầu  và  cuối  của  chuỗi  con  này  kề  với  cùng  một  đỉnh  thuộc  đồ  thị  bao  (đỉnh  1).  Cho  nên  ta  có  thể  kết  luận  đây  là  một  đồ  thị  phân  đoạn  (This  is  an  fractionated Graph).  Tiếp theo là phân vùng phát hiện đồng cấu. Phân vùng này có giao diện như  hình A10:    Hình A10 Giao diện phân vùng phát đồng cấu 78      Phân vùng này có đầu vào là file dạng .txt có chưa các chuỗi nhị phân, với cấu  trúc có dạng như hình A11.    Hình A11 Cấu trúc file txt có chứa chuỗi nhị phân Trong phân vùng này, có các chức năng:    - Kiểm tra đồng cấu giữa hai chuỗi (Check Isomorphism): Bằng cách nhập vào  số thứ tự của các chuỗi nhị phân, ta có thể kiểm tra xem hai chuỗi này có đồng cấu  hay  khơng.  Nếu  chúng  đồng  cấu,  phần  mềm  sẽ  báo  “Two  Binary  String  are  Isomorphic!”, ngược lại sẽ thơng báo “Two Binary String are not Isomorphic!”.    - Xóa các chuỗi đồng cấu (Remove Iso-BStrings): Chức năng này sẽ qt tồn  bộ file chuỗi nhị phân đầu vào, kiểm tra tính đồng cấu của các chuỗi nhị phân để lọc  bỏ. Các thơng số về số chuỗi nhị phân trước và sau khi lọc bỏ cũng được hiển thị.    Chức  năng  này,  xuất  ra  một  file  txt  mới  có  chứa  các  chuỗi  nhị  phân  khơng  đồng cấu với nhau.    Hình  A10,  cũng  minh  họa  các  chức  năng  trên.  Với  đầu  vào  là  file  chứa  360  chuỗi nhị phân (được tổng hợp từ module chuỗi nhị phân với số khâu 6 và số bậc tự  do 1), sau q trình thực hiện, ta thu được file mới chỉ chứa 2 chuỗi nhị phân.     Cuối cùng, để cho người dùng có thể dễ dàng phân tích và theo dõi, phần mềm  cịn đưa ra tính năng cho phép người dùng chọn một chuỗi nhị phân bất kỳ, sau đó  tiêu  chuẩn  hóa  đồ  thị  ứng  với  chuỗi  nhị  phân  này.  Hình  A12  minh  họa  cho  chức  năng này.      79            Hình A12 Giao diện module tiêu chuẩn hóa đồ thị Người dùng chỉ cần việc chọn một chuỗi ở danh sách chuỗi nhị phân, sau đó ấn  vào nút (Here), thì phần mềm tiến hành tiêu chuẩn hóa cho chuỗi nhị phân đã chọn 80      PHỤ LỤC B VÍ DỤ MINH HỌA VỀ ỨNG DỤNG CỦA PHẦN MỀM TRONG TỔNG HỢP CÁC CHUỖI ĐỘNG HỌC Đặt vấn đề   Hãy tổng hợp các chuỗi động học có chứa 7 khâu và 2 bậc tự do Các bước thực Bước 1: Xác định các bộ thơng số khâu, khớp mạch vịng của chuỗi động.     Với chuỗi động học có chứa 7 khâu và 2 bậc tự do. Đưa vào tổng hợp bộ thơng  số khâu và mạch vịng (Synthesize Parameters) của phần mềm hỉnh B1.  Hình B1 Tổng hợp thơng số chuỗi động có khâu bậc tự   Ta thu được các thơng số khâu khớp mạch vịng ở hình B2:      81      1  a4    a5    a6    a7   a8    h2   h3   h4   0  2  1  0  0  5  2  0  1  0  2  0  0  6  0  1  1  1  0  1  0  2    0  0  0  1    Hình B2 Bộ thơng số khâu, khớp chuỗi động có khâu bậc tự Bước 2: Tổng hợp các chuỗi nhị phân biểu diễn cho chuỗi động học.  Hình B3 Tổng hợp chuỗi nhị phân chuỗi động có khâu bậc tự     Hình B4 Các chuỗi nhị phân chuỗi động có khâu bậc tự 82        Nhập các thông số đầu vào  cho  module tổng hợp chuỗi nhị phân  (Synthesize  Binary  Strings)  như  hình  B3.  Ta  thu  được  file  txt  tại  địa  chỉ    “C:\\ Links_8 Joins_2 DOF.txt ”chứa 5670 chuỗi nhị phân như hình B4.  Bước Lọc để loại bỏ các chuỗi nhị phân đồng cấu.    Sử dụng module tiêu chuẩn hóa đồ thị (Standardize Graph), tải file .txt đã tạo  được ở bước 3 tại địa chỉ  “C:\\ Links_8 Joins_2 DOF.txt ” Tiến hành lọc bỏ các  chuỗi nhị phân như hình B5. Sau q trình này ta thu được một file .txt có chứa 6  chuỗi nhị phân ở hình B6.  Hình B5 Lọc bỏ chuỗi nhị phân chuỗi động có khâu bậc tự Hình B6 Các chuỗi cịn lại chuỗi động có khâu bậc tự Bước Vẽ các chuỗi động học từ các số liệu đã thu được    Sử dụng phần mềm để phân tích, các chuỗi thứ 1, 3 và 4 trong 6 chuỗi cịn lại  thu được là các chuỗi biểu diễn cho các chuỗi động học phân đoạn. Các chuỗi này  thực chất là đồng cấu, ta chưa lọc bỏ được những chuỗi này vì việc tiêu chuẩn hóa  đồ thị chưa áp dụng cho các đồ thị phân đoạn.     Các chuỗi phân đoạn này cùng biểu diễn cho chuỗi động sau:  83      Hình B7 Chuỗi động phân đoạn có khâu bậc tự   Chuỗi  động  ở  hình  B7  có  bộ  thơng  số  khâu   h2 h3 h4    1   và   a4 a8    1  .  Hình B8 Phân tích chuỗi nhị phân ứng với chuỗi động khâu, bậc tự   Với các chuỗi cịn lại, kết hợp với các bộ thơng số khâu, khớp, mạch vịng, ta  vẽ được các chuỗi động sau:    - Với chuỗi số 2: 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0    Chuỗi này có bộ thơng số khâu:   h2 h3 h4   5 0       Đồ thị bao tương ứng của  chuỗi này được vẽ ở hình B9a.  84        (a) (b) Hình B9 Các đồ thị bao chuỗi động ứng với chuỗi số   Kết hợp với bộ thơng số mạch vịng:   a4 a6   1 2 , ta vẽ được chuỗi động  như hình B9b.    - Với chuỗi số 5: 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0      Chuỗi này có bộ thơng số khâu:   h2 h3 h4   5 0     Đồ thị bao tương ứng của  chuỗi này được vẽ ở hình B10a.    (a) (b) Hình B10 Các đồ thị bao chuỗi động ứng với chuỗi số Kết hợp với bộ thơng số mạch vịng:   a5 a6    1 , ta vẽ được chuỗi động  như hình B10b.    - Với chuỗi số 6: 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0      Chuỗi này có bộ thơng số khâu:   h2 h3 h4   5 0     Đồ thị bao tương ứng của  chuỗi này được vẽ ở hình B11a.    (a) (b) Hình B11 Các đồ thị bao chuỗi động ứng với chuỗi số 85      Kết hợp với bộ thơng số mạch vịng:   a4 a5 a   1 1 , ta vẽ được chuỗi  động như hình B11b.    Kết luận Qua ví dụ trên, ta nhận thấy cơng việc thiết kế một chuỗi động được thực hiện  một cách dễ dàng hơn nhiều nhờ những lý thuyết đã phân tích trong luận văn, cũng  như sự trợ giúp của phần mềm phân tích và tổng hợp chuỗi động học. Cũng qua đó,  đã thể hiện được khả năng ứng dụng thực tiễn hiệu quả của phần mềm phân tích và  tổng hợp chuỗi động.    86      PHỤ LỤC C LÝ THUYẾT BỔ SUNG Ma trận hốn vị Ma trận hốn vị là ma trận thu được bằng cách hốn vị các hàng của một ma  trận đơn vị kích thước  n  n  Do đó, mỗi hàng và cột của ma trận hốn vị chỉ có duy  nhất một phần tử bằng 1, các phần tử cịn lại bằng 0.    Có  n !  ma trận hốn vị có kích thước  n  n     Ví dụ, có 2 ma trận hốn vị có kích thước   :  1    0  ,  1          Có 6 ma trận hốn vị có kích thước   :  1 0  1 0       0   0    ,    0  ,   1 0  ,    0  ,    0  ,                   0  0  0  1 0    1 0    Một ma trận đơn vị ln có định thức là  1 , và thỏa mãn tính chất:  P.PT  I   (với  P   là ma trận hốn vị và  I   là ma trận đơn vị kích thước  n  n )  Chuỗi động học đồng cấu Theo  tài  liệu  [4],  hai  chuỗi  động  học  hoặc  cơ  cấu  được  gọi  là  đồng cấu  nếu  chúng cùng có chung cấu trúc topo. Nghĩa là, nếu biểu diễn dưới graph, thì sẽ tồn  tại một sự tương quan một – một giữa các cạnh và các đỉnh mà duy trì được sự liên  thuộc.  87      TÀI LIỆU THAM KHẢO Đinh Gia Tường, Tạ Khánh Lâm (2003), Nguyên lý máy, Nhà xuất bản giáo  dục.  Nguyễn  Hồng  Thái  (2009),  “Phân  tích  tổng  hợp  chuỗi  động  học  khi  biết  khâu,  khớp  và  hạng  của  khâu  tham  gia  chuỗi  động  học  bằng  phương  pháp  chuỗi  nhị  phân”,  Tạp chí Khoa học Cơng nghệ trường đại học kỹ thuật, số 69-2009.  Nguyễn Hồng Thái, Nguyễn Thùy Dương, “Tổng hợp chuỗi động học phẳng  gốc nhiều bậc tự do dựa trên mối quan hệ khâu, khớp và mạch vịng”, Tuyển tập cơng trình Hội nghị Cơ học tồn quốc lần thứ VII.  Lung-Wen  Tsai  (2001),  Enumeration of kinematic structures according to function, CRC Press.  Robin J.Wilson (2010), Introduction to graph theory, LONGMAN.  Huafeng  Ding,  Zhen  Huang  (2009),  “Isomorphism  identification  of  graphs:  Especially  for  the  graphs  of  kinematic  chains”,  Mechanism and Machine Theory, pp. 122-139.  Huafeng Ding, Zhen Huang (2009), “Loop theory and applications to some  key  problems  of  kinematic  structure  of  kinematic  chains”,  Frontiers of Mechanical Engineering in China, pp. 276-283.  N.P.Belfiore,  E.Pennestri  (1994),  “Automatic  setching  of  planar  kinematic  chains”, Mech Mach Theory, Vol 29, pp. 177-193.  T.S.Mruthyunjaya  (2003),  “Kinematic    structure  of  mechanisms  revisited”,  Mechanism and Machine Theory, Vol 38, pp. 279-320.  10 Lung-Wen  Tsai  (1986),  “An  application  of  the  linkage  characteristic  polynomial  to  the  topological  synthesis  of  epicyclic  gear  trains”,  Transactions of the ASME, Vol 3, pp. 329-336.  11 S.Molian (1970), “Kinematics of compound differential mechanisms”, Proc Instn Mech Engrs, Vol 185, pp. 733-745.  12 Zoltán  Lévai  (1970),  “Structure  and  analysis  of  planetary  gear  trains”,  Jnl Mechanisms, Vol 3, pp. 131-148.  13 F.Buchsbaum,  F.Freudenstein  (1970),  “Synthesis  of  kinematic  structure  of  geared  kinematic  chains  and  other  mechanisms”,  Jnl Mechanisms, Vol 5,  pp. 357-392.  14 R.Ravisankar,  T.S.Mruthyunjaya  (1985),  “Computerized  synthesis  of  the  structure  of  geared kinematic chains”,  Mechanism and machine theory Vol 20, No 5, pp. 367-387.  88      15 Lung-Wen  Tsai,  Chen-Chou  Lin  (1989),  “The  creation  of  nonfractionated  two-degree-of-freedom  epicyclic  gear  trains”,  Transactions of the ASME, Vol 111, pp. 524-529.  16 Jae  Uk  Kim,  Byung  Man  Kwak  (1990),  “Application  of  edge  permutation  group to structural synthesis of epicyclic gear trains”, Mech Mach Theory, Vol 25, No 5, pp. 563-574.  17 Cheng-Ho  Hsu,  Kin-Tak  Lam  (1992),  “A  new  graph  representation  for  the  automatic kinematic analysis of planetary spur-gear trains”, Transactions of the ASME, Vol 114, pp. 196-200.  18 M.  Gruebler,  “Allgemeine  Eigenschaften  der  zwanglaufigen  ebenen  inematischen Ketten Part I”, Civilingenieur 29(1883) 167–200; Part II, Verh Ver.Bef Gew 64 (1885) 179-223.  19 H.  Alt  (1921),  “Zur synthese  der  ebenen  mechanismen”  ,  Z Angew Math Mech 1(5).  20 F.R.E. Crossley (1966), “On an unpublished work of Alt”, J Mechanisms 1,  pp. 165-170.  21 W.M. Hwang, Y.W. Hwang (1992), “Computer aided structural synthesis of  planar  kinematic  chains  with  simple  joints”,  Mech Mach Theory 27,  pp.  189-199.  22 G.  Kiper,  D.  Schian  (1975),  “The  twelve-link  Gruebler-type  kinematic  chains”, Z VDI 117, pp. 283-288.                89    ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Lê Chí Hiệp TỔNG HỢP CHUỖI ĐỘNG HỌC PHẲNG, KÍN TRONG BÀI TỐN THIẾT KẾ CẤU TRÚC CƠ CẤU MÁY VÀ RƠ BỐT BẰNG LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ Chuyên...   Lê Chí Hiệp Đề tài luận văn: Tổng? ?hợp? ?chuỗi? ?động? ?học? ?phẳng, ? ?kín? ?trong? ?bài? ?tốn? ?thiết? ?kế? ? cấu? ?trúc? ?cơ? ?cấu? ?máy? ?và? ?rơ? ?bốt? ?bằng? ?lý? ?thuyết? ?đồ? ?thị? ? Chun ngành: Kỹ thuật? ?cơ? ?điện tử  Mã số SV:    CB170296... 1.1 VAI TRỊ CỦA CẤU TRÚC CƠ CẤU? ?TRONG? ?CHẾ TẠO MÁY                                                  VÀ RƠ BỐT  1  1.1.1? ?Cấu? ?trúc? ?cơ? ?cấu? ?trong? ?thiết? ?kế? ?máy? ? 2  1.1.2? ?Cấu? ?trúc? ?cơ? ?cấu? ?trong? ?thiết? ?kế? ?rô? ?bốt? ?