Nghiên cứu và xây dựng các giải pháp tạo chuyển động công nghệ của quỹ đạo có dạng đường cong phẳng cho robot hàn

Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ VĂN ĐỊNH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG CÁC GIẢI PHÁP TẠO CHUYỂN ĐỘNG CÔNG NGHỆ CỦA QUỸ ĐẠO CÓ DẠNG ĐƯỜNG CONG PHẲNG CHO ROBOT HÀN Chuyên ngành: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Mã số ngành: 2.01.00 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2007 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA , Ngày Tháng Năm 2007 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC Tp.HCM, ngày tháng năm 200 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Lê văn Định Phái Nam Ngày, tháng, năm sinh: 01/10/1979 Nơi sinh: Quảng Ngãi Chuyên ngành: Chế Tạo Máy MSHV: 00404072 I TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG CÁC GIẢI PHÁP TẠO CHUYỂN ĐỘNG CÔNG NGHỆ CỦA QUỸ ĐẠO CÓ DẠNG ĐƯỜNG CONG PHẲNG CHO ROBOT HÀN" II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: + Nghiên cứu thiết lập quỹ đạo lấy mẫu đường cong phẳng dựa vào thiết bị hỗ trợ teach pendant + Xây dựng quỹ đạo công nghệ dựa quỹ đạo lấy mẫu với số pattern cụ thể + Xây dựng phần mềm trợ giúp thiết lập quỹ đạo công nghệ sỡ quỹ đạo lấy mẫu nhờ Teach pendant III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS LÊ HOÀI QUỐC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thơng qua TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH Ngày tháng năm 2006-11-26 TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LUẬN VĂN THẠC SĨ LỜI CẢM ƠN Sau hai năm học tập nghiên cứu chương trình đào tạo sau đại học trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh tơi đúc kết nhiều kiến thức bổ ích cho chun mơn Và với cơng trình nghiên cứu hình thức luận văn thạc sĩ tơi mang kiến thức trang bị để cố gắng thực luận văn mang tính Nghiên cứu Vì đề tài luận văn nghiên cứu giải vấn đề khoa học mẻ tương đối khó khăn có lúc tưởng chừng phải dừng lại tơi nhận hướng dẫn tận tình đầy nhiệt huyết thầy hướng dẫn PGS.TS Lê Hồi Quốc, hỗ trợ từ phía gia đình, bạn bè, thầy Khoa Cơ Khí học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Cho đến nay, luận văn đạt kết mong muốn Đến cho phép gởi lời cảm ơn chân thành đến: - PGS.TS Lê Hồi Quốc – Phó giám đốc Sở Khoa Học Công Nghệ TP.HCM Người giúp đỡ tận tâm, luận văn mà nhiều lĩnh vực khác đời sống Xin dâng lên thầy lòng biết ơn sâu sắc - Q thầy khoa Cơ Khí học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh - Q thầy môn Kỹ thuật Điều khiển Tự động – Khoa Cơ Khí – trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia Hồ Chí Minh - Cha mẹ người thân - Bạn bè đồng nghiệp bạn bè khố học đặc biệt em Trần Đức Trọng hỗ trợ nhiệt tình cho Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, hỗ trợ động viên báu tất người Xin chân thành cảm ơn Tp.HCM, tháng năm 2007 Học viên thực luận văn Lê Văn Định LỜI CÁM ƠN LỜI NÓI ĐẦU Cơng nghệ hàn tự động với robot ứng dụng từ lâu ngành công nghiệp sản xuất ô-tô nước cơng nghiệp phát triển, tiêu biểu số Hoa Kỳ, Nhật Bản, CHLB Ðức, Pháp, Ý, Hàn Quốc, Trung Quốc,… gần nước khu vực Ðơng Nam Á Sau đó, cơng nghệ hàn tự động với robot áp dụng ngành đóng tàu biển, chế tạo máy Những lợi ích lớn hàn tự động sử dụng robot có độ xác suất cao, nâng cao độ tin cậy mối hàn Một lập trình hợp lý, robot tạo mối hàn y vật hàn kích thước quy cách Chuyển động que hàn tự động hóa giảm nguy mắc lỗi thao tác, giảm phế phẩm khối lượng công việc phải làm lại Robot làm việc nhanh mà cịn hoạt động liên tục suốt ngày đêm, hiệu nhiều so với hệ thống hàn tay Nói tóm lại mục đích ứng dụng robot hàn nhằm: - Thực trình hàn ổn định suốt thời gian làm việc để nâng cao chất lượng mối hàn - Giảm giá thành sản phẩm giảm đáng kể chi phí cho người sử dụng lao động - Cải thiện điều kiện làm việc - Tăng suất Luận văn thực nhằm NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG CÁC GIẢI PHÁP TẠO CHUYỂN ĐỘNG CƠNG NGHỆ CỦA QUỸ ĐẠO CĨ DẠNG ĐƯỜNG CONG PHẲNG CHO ROBOT HÀN, góp phần vào việc nghiên cứu phát triển robot hàn tạiViệt Nam Dù cố gắng điều kiện thực tế khoa học công nghiệp nước nhà điều kiện đời sống chi phối nên luận văn hẳn nhiều sai sót hạn chế, kính mong thông cảm góp ý Q Thầy Cô, bạn đề tài hoàn thiện Tác giả Lê Văn Định TĨM TẮT LUẬN VĂN Luận văn có tên gọi là: “Nghiên cứu xây dựng giải pháp tạo chuyển động công nghệ quỹ đạo có dạng đường cong phẳng cho robot hàn”.Vì luận văn mang nặng tính nghiên cứu robot hàn Luận văn gồm chương, nhằm giải vấn đề sau: Nghiên cứu sở động học robot Nghiên cứu phương pháp toán số, phương pháp xử lí ma trận, cơng cụ symbolic MATLAB Nghiên cứu xây dựng mơ hình tốn cho rãnh hàn theo quỹ đạo phẳng Nghiên cứu đưa phương pháp xây dựng quỹ đạo cơng nghệ Giải tốn ngược toán vận tốc vi phân điều khiển robot hàn Xây dựng phần mềm tính tốn đưa thông số rãnh hàn quỹ đạo công nghệ dạng pattern MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Nhu cầu thực tế cơng đoạn hàn kim loại…………………………………1 1.2 Tính cần thiết việc tự động hóa cơng đoạn hàn cơng nghiệp…………2 1.3 Tình hình nghiên cứu robot hàn Việt Nam giới…………… 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước ngồi………………………………………3 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước…………………………………… 10 1.4 Quỹ đạo công nghệ trình hàn ………………………………… 13 Chương 2: CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG QUỸ ĐẠO CÔNG NGHỆ CHO ROBOT HÀN ĐƯỜNG CONG PHẲNG 2.1 Giải pháp xây dựng quỹ đạo lấy mẫu………………………………… … 15 2.1.1 Dùng sensor để nhận diện biên dạng đường hàn……………………… 15 2.1.2 Lập trình trước quỹ đạo hàn…………………………………………… 18 2.2 Các pattern bản…………………………………………………………….20 2.3 Giải pháp xây dựng quỹ đạo công nghệ cho robot hàn mục tiêu đề tài 21 2.3.1 Giải pháp xây dựng quỹ đạo công nghệ weaver………………… 21 2.3.2 Giải pháp xây dựng quỹ đạo công nghệ cách phối hợp chuyển động khâu robot………………………………………………….22 2.3.3 Mục tiêu đề tài …………………………………………………….23 Chương 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN 3.1 Thơng số robot hàn……………………………………………………………26 3.2 Bài tốn động học thuận……………………………… ……………… ….28 3.3 Bài toán xây dựng quỹ đạo lý thuyết…………………………… …………30 3.4 Bài toán xây dựng rãnh hàn……………………………………… ……… 34 3.4.1 Dựng mặt phẳng trung trực xử lí thơng số rãnh…………………… 34 3.4.2 Dựng rãnh hàn………………………………………………………… 35 3.5 Bài tốn xây dựng quỹ đạo cơng nghệ… ………………………………….39 3.6 Bài toán chuyển động thẳng End_effector……… ……………………46 3.6.1 Bài toán động học ngược……………………………………………… 47 3.6.2 Cách chọn nghiệm sáu biến di chuyển nhất……………………….53 3.7 Bài toán động vận tốc vi phân…… ……………………………………… 54 Chương 4: XÂY DỰNG PHẦN MỀM TÍNH TỐN QUỸ ĐẠO CƠNG NGHỆ 4.1 Xây dựng giải thuật ………………….…………….………………… …….57 4.2 Xây dựng phần mềm ……………………………………………………… 59 4.2.1 Cấu trúc phần mềm……… …………………………………………… 59 4.2.2 Giao diện ……… ……………………………………………………… 60 4.3 Thử nghiệm phần mềm……………………………………………………….65 4.3.1 Trường hợp đường cong phẳng ……………………………………….….65 4.3.2 Trường hợp đường cong 3D… …………………………………… ….84 4.3.3 Trường hợp đường thẳng ………………………………………….….….99 4.3.4 Mô kết quả…… ……………………………………………… 109 4.6 Đánh giá ưu điểm nhược điểm chương trình……………… …….110 4.6.1 Ưu điểm…………………………………………………………………110 4.6.2 Nhược điểm…………………………………………………………… 110 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận……………………………………………………………………….111 5.1.1 Những thành quả……………………………………………………… 111 5.1.2 Những hạn chế…………………………………………………………111 5.2 Hướng phát triển…………………………………………………………….111 MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 1.12 Hình 1.13 Hình 1.14 Hình 1.15 Tỉ lệ cơng việc q trình sản xuất ơtơ tàu thuỷ…………………1 Robot hàn TIG hãng KUKA………………………………………… Robot hàn TIG hãng Motoman………………………………………4 Robot hàn Bấm hãng Kawasaki…………………………………… Robot hàn hãng ABB……………………………………………… Robot hàn di động hãng Bug-O…………………………………… Robot hàn hãng FANUC…………………………………………… Robot hàn hãng PANASONIC……………………………………… Robot hàn Rower………………………………………………………….7 Robot giàn treo hãng KVERNER……………………………………… Robot tự hành dùng để hàn đường thẳng……………………………… Mobile robot…………………………………………………………… Mobile robot cuûa NCS ĐHBK TP HCM Hàn Quốc chế tạo ………….12 Minh họa trình hàn đường cong phẳng với robot………………….13 Mơ tả quỹ đạo cơng nghệ zigzag……………………………………… 14 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý sử dụng sensor robot………………………….15 Sơ đồ nguyên lý sử dụng camera robot……………………… 16 Sơ đồ nguyên lý sử dụng camera tia laser robot……………17 Tập điểm Si lấy từ teach pendant…………………………………18 Quỹ đạo thực end_ effector……………………………………… 18 Tập điểm Si nội suy qua thuật toán……………………………… 19 Các Teach pendant hỗ trợ lập trình robot……………………… 19 Một số pattern bản………………………………………………… 20 Mô tả weaver…………………………………………………………….21 Mô quỹ đạo công nghệ hàn tạo kết hợp ………………22 Quỹ đạo công nghệ hàn tạo kết hợp khớp……………………23 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Tập điểm via-point lấy t teach-pendant………………………………24 Biểu diễn thông số rãnh hàn…………………………………………….25 Thông số pattern……………………………………………………… 25 Cấu trúc robot………………………………………………………… 25 Mơ hình rãnh hàn……………………………………………………… 26 Lược đồ cấu tay máy Panasonic AW7000………………………… 26 Tay máy Panasonic AW7000………………………………………… 27 Cấu tạo thông số tay máy Panasonic AW7000………………………27 Biểu diễn hệ toạ độ L với trường hợp quỹ đạo thẳng………………… 31 Biểu diễn hệ toạ độ L với trường hợp quỹ đạo cong phẳng…………….32 Biểu diễn đường cong sau nội suy………………………………….33 Biểu diễn thông số rãnh hàn………………………………………….…35 Biểu diễn thông số rãnh hàn thẳng…………………………………… 35 Sơ đồ biểu diễn hệ toạ độ Ti…………………………………………… 36 Sơ đồ biểu diễn thông số rãnh hệ toạ độ Ti……………………….37 Sơ đồ biểu diễn thông số rãnh hệ toạ độ Ti……………………….38 Hình 3.17 Hình 3.18 Hình 3.19 Hình 3.20 Hình 3.21 Hình 3.22 Sơ đồ biểu diễn hình dạng kích thước mẫu pattern kiểu zigzag…39 Sơ đồ biểu diễn hình dạng kích thước pattern kiểu zigzag rút gọn… 40 Sơ đồ biểu diễn phương pháp chia lại điểm…………………………….41 Sơ đồ biểu diễn hình góc ϕi…………………………………………… 43 Lược đồ biểu diễn tay máy hai bậc tự .46 Lược đồ biểu diễn quỹ đạo End Effector……………………………47 Hình 4.1 Hình 4.2 Hình 4.3 Hình 4.4 Hình 4.5 Hệ thống điều khiển robot ………………………………………….… 62 Cửa sổ giao diện điều khiển ………………………………………… 65 Cửa sổ giao diện xuất, nhập tập tin ………………………………… 66 Cửa sổ giao diện tính tốn …………………………………………… 67 Cửa sổ giao diện mô ……………… ………………………… 68 Chương 4: Xây dựng phần mềm 4.3.3 Trường hợp đường thẳng Mơ hình đường hàn Ma trận toạ độ: [0 50 100 50 0 50 50 50]; Chọn pattern dạng zizag BE RONG MOI HAN & MOT NUA MOI HAN w1 & 1/2 w1 la mm & 2.5 mm -TAP DIEM THUOC HAI DUONG OFFSET & DICH DAC gom 21 diem (Fig.2 & Fig.3) stt x_phai y_phai z_phai || x_trai y_trai z_trai || x y z -Columns through 1.0000 2.0000 3.0000 4.0000 5.0000 6.0000 7.0000 8.0000 9.0000 10.0000 11.0000 12.0000 13.0000 14.0000 15.0000 52.5000 50.0000 5.0000 52.5000 50.0000 10.0000 52.5000 50.0000 15.0000 52.5000 50.0000 20.0000 52.5000 50.0000 25.0000 52.5000 50.0000 30.0000 52.5000 50.0000 35.0000 52.5000 50.0000 40.0000 52.5000 50.0000 45.0000 52.5000 50.0000 50.0000 52.5000 50.0000 55.0000 52.5000 50.0000 60.0000 52.5000 50.0000 65.0000 52.5000 50.0000 70.0000 52.5000 50.0000 GVHD: PGS-TS Leâ Hoài Quốc 47.5000 50.0000 5.0000 47.5000 50.0000 10.0000 47.5000 50.0000 15.0000 47.5000 50.0000 20.0000 47.5000 50.0000 25.0000 47.5000 50.0000 30.0000 47.5000 50.0000 35.0000 47.5000 50.0000 40.0000 47.5000 50.0000 45.0000 47.5000 50.0000 50.0000 47.5000 50.0000 55.0000 47.5000 50.0000 60.0000 47.5000 50.0000 65.0000 47.5000 50.0000 70.0000 47.5000 50.0000 104 Chương 4: Xây dựng phần mềm 16.0000 17.0000 18.0000 19.0000 20.0000 21.0000 [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ 75.0000 80.0000 85.0000 90.0000 95.0000 100.0000 52.5000 52.5000 52.5000 52.5000 52.5000 52.5000 50.0000 50.0000 50.0000 50.0000 50.0000 50.0000 75.0000 47.5000 50.0000 80.0000 47.5000 50.0000 85.0000 47.5000 50.0000 90.0000 47.5000 50.0000 95.0000 47.5000 50.0000 100.0000 47.5000 50.0000 TAP NGHIEM 1: GIAI BAI TOAN DONG HOC NGUOC q = (theta_1, ,6) (Fig 4) STT theta theta theta theta theta theta 1, -.5893330, -1.570712, -1.564794, 3.615498, -1.341293, 1.247265] 2, -.5769889, -1.570704, -1.564823, 3.620321, -1.346578, 1.234033] 3, -.5649092, -1.570696, -1.564852, 3.624898, -1.352097, 1.221272] 4, -.5861031, -1.570700, -1.564840, 3.639205, -1.340474, 1.230056] 5, -.6070160, -1.570704, -1.564829, 3.653529, -1.328950, 1.239099] 6, -.5965645, -1.570696, -1.564858, 3.657468, -1.333905, 1.227830] 7, -.5863704, -1.570686, -1.564887, 3.661166, -1.339032, 1.216969] 8, -.6083075, -1.570692, -1.564874, 3.675126, -1.326797, 1.227259] 9, -.6299233, -1.570698, -1.564860, 3.689090, -1.314635, 1.237770] 10, -.6212685, -1.570689, -1.564889, 3.692204, -1.319087, 1.228267] 11, -.6128614, -1.570680, -1.564918, 3.695088, -1.323661, 1.219126] 12, -.6353868, -1.570687, -1.564904, 3.708725, -1.310717, 1.230789] 13, -.6575543, -1.570693, -1.564888, 3.722350, -1.297829, 1.242646] 14, -.6506039, -1.570685, -1.564916, 3.724717, -1.301641, 1.234773] 15, -.6438915, -1.570676, -1.564945, 3.726870, -1.305535, 1.227230] 16, -.6668643, -1.570684, -1.564928, 3.740209, -1.291814, 1.240179] 17, -.6894460, -1.570692, -1.564909, 3.753520, -1.278137, 1.253304] 18, -.6841156, -1.570684, -1.564938, 3.755231, -1.281195, 1.246974] 19, -.6790156, -1.570676, -1.564966, 3.756747, -1.284297, 1.240949] 20, -.7023076, -1.570685, -1.564946, 3.769813, -1.269748, 1.255131] 21, -.7251777, -1.570694, -1.564925, 3.782833, -1.255238, 1.269475] 22, -.7213931, -1.570687, -1.564952, 3.783986, -1.257437, 1.264634] 23, -.7178345, -1.570680, -1.564980, 3.784964, -1.259644, 1.260084] 24, -.7413275, -1.570690, -1.564956, 3.797779, -1.244229, 1.275469] 25, -.7643705, -1.570698, -1.564931, 3.810527, -1.228851, 1.291001] 26, -.7620683, -1.570693, -1.564958, 3.811221, -1.230091, 1.287627] 27, -.7599915, -1.570687, -1.564984, 3.811764, -1.231302, 1.284536] 28, -.7835755, -1.570697, -1.564957, 3.824344, -1.214995, 1.301105] 29, -.8066836, -1.570704, -1.564929, 3.836837, -1.198728, 1.317809] 30, -.8058107, -1.570701, -1.564954, 3.837174, -1.198911, 1.315903] 31, -.8051665, -1.570697, -1.564979, 3.837383, -1.199025, 1.314282] 32, -.8287378, -1.570705, -1.564948, 3.849743, -1.181812, 1.332024] 33, -.8518096, -1.570712, -1.564915, 3.862000, -1.164649, 1.349886] 34, -.8523219, -1.570710, -1.564938, 3.862080, -1.163675, 1.349473] 35, -.8530703, -1.570707, -1.564961, 3.862058, -1.162591, 1.349350] 36, -.8765297, -1.570714, -1.564925, 3.874217, -1.144475, 1.368257] 37, -.8994683, -1.570721, -1.564889, 3.886260, -1.126423, 1.387268] 38, -.9013292, -1.570719, -1.564909, 3.886186, -1.124195, 1.388387] 39, -.9034375, -1.570718, -1.564930, 3.886037, -1.121813, 1.389811] 40, -.9266892, -1.570724, -1.564889, 3.898024, -1.102816, 1.409873] 41, -.9494013, -1.570729, -1.564848, 3.909889, -1.083900, 1.430022] GVHD: PGS-TS Lê Hoài Quốc 105 Chương 4: Xây dựng phần mềm [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ TAP NGHIEM 2: GIAI BAI TOAN DONG HOC NGUOC q = (theta_1, ,6) (Fig 5) STT theta theta theta theta theta theta 1, 2.552260, 1.570772, -1.568616, 3.619429, -.2465729, -.4349149] 2, 2.564604, 1.570773, -1.568707, 3.624320, -.1942068, -.4015632] 3, 2.576683, 1.570774, -1.568805, 3.628974, -.1386399, -.3645059] 4, 2.555490, 1.570776, -1.568789, 3.643271, -.1518140, -.3674485] 5, 2.534577, 1.570777, -1.568776, 3.657588, -.1639518, -.3697470] 6, 2.545028, 1.570778, -1.568870, 3.661599, -.1108414, -.3331911] 7, 2.555222, 1.570779, -1.568971, 3.665378, -.5504400e-1, -.2934561] 8, 2.533285, 1.570780, -1.568947, 3.679321, -.7155443e-1, -.2991369] 9, 2.511669, 1.570780, -1.568927, 3.693271, -.8665880e-1, -.3038442] 10, 2.520324, 1.570781, -1.569021, 3.696458, -.3420839e-1, -.2656203] 11, 2.528731, 1.570782, -1.569120, 3.699422, 2024024e-1, -.2249251] 12, 2.506206, 1.570782, -1.569090, 3.713035, 9723677e-3, -.2329432] 13, 2.484038, 1.570783, -1.569065, 3.726643, -.1660070e-1, -.2397328] 14, 2.490989, 1.570783, -1.569155, 3.729079, 3380766e-1, -.2013609] 15, 2.497701, 1.570784, -1.569247, 3.731305, 8549368e-1, -.1612593] 16, 2.474728, 1.570784, -1.569213, 3.744619, 6416822e-1, -.1710754] 17, 2.452147, 1.570785, -1.569184, 3.757910, 4473637e-1, -.1794913] 18, 2.457477, 1.570785, -1.569267, 3.759683, 9197694e-1, -.1422335] 19, 2.462577, 1.570785, -1.569351, 3.761262, 1398518, -.1039103] 20, 2.439285, 1.570786, -1.569315, 3.774304, 1172059, -.1149300] 21, 2.416415, 1.570786, -1.569283, 3.787305, 9656451e-1, -.1244596] 22, 2.420200, 1.570786, -1.569357, 3.788510, 1398706, -.8921348e-1] 23, 2.423758, 1.570786, -1.569431, 3.789541, 1832991, -.5343317e-1] 24, 2.400265, 1.570787, -1.569394, 3.802333, 1600226, -.6509321e-1] 25, 2.377222, 1.570787, -1.569362, 3.815065, 1387858, -.7524272e-1] 26, 2.379524, 1.570787, -1.569426, 3.815802, 1777419, -.4254746e-1] 27, 2.381601, 1.570787, -1.569489, 3.816386, 2164478, -.9707741e-2] 28, 2.358017, 1.570787, -1.569454, 3.828949, 1931293, -.2153103e-1] 29, 2.334909, 1.570788, -1.569423, 3.841432, 1718261, -.3187719e-1] 30, 2.335782, 1.570788, -1.569477, 3.841802, 2062991, -.1982377e-2] 31, 2.336426, 1.570788, -1.569529, 3.842042, 2402696, 2778994e-1] 32, 2.312855, 1.570788, -1.569496, 3.854391, 2173742, 1617020e-1] 33, 2.289783, 1.570788, -1.569467, 3.866644, 1964262, 5955687e-2] 34, 2.289271, 1.570788, -1.569512, 3.866749, 2264798, 3300325e-1] 35, 2.288522, 1.570789, -1.569555, 3.866749, 2558708, 5975582e-1] 36, 2.265063, 1.570789, -1.569525, 3.878906, 2337404, 4859377e-1] 37, 2.242124, 1.570789, -1.569499, 3.890953, 2134585, 3873840e-1] 38, 2.240263, 1.570789, -1.569535, 3.890896, 2392762, 6301554e-1] 39, 2.238155, 1.570789, -1.569569, 3.890763, 2643363, 8689178e-1] 40, 2.214903, 1.570789, -1.569543, 3.902757, 2432002, 7633602e-1] 41, 2.192191, 1.570789, -1.569520, 3.914635, 2237917, 6696973e-1] -HIEU SO CAC BIEN KHOP (delta_theta_1, , _6) STT del_th del_th del_th del_th del_th del_th -[ 1, 0., 0., 0., 0., 0., 0.] GVHD: PGS-TS Lê Hoài Quốc 106 Chương 4: Xây dựng phần mềm [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ 2, 123441e-1, 751110e-5, -.288638e-4, 482285e-2, -.528486e-2, -.132314e-1] 3, 120796e-1, 854350e-5, -.288357e-4, 457698e-2, -.551861e-2, -.127620e-1] 4, -.211939e-1, -.422969e-5, 110158e-4, 143074e-1, 116229e-1, 878480e-2] 5, -.209129e-1, -.415457e-5, 119773e-4, 143237e-1, 115237e-1, 904312e-2] 6, 104515e-1, 817429e-5, -.291260e-4, 393882e-2, -.495526e-2, -.112696e-1] 7, 101941e-1, 927080e-5, -.290715e-4, 369879e-2, -.512698e-2, -.108613e-1] 8, -.219371e-1, -.567401e-5, 127465e-4, 139600e-1, 122348e-1, 102908e-1] 9, -.216158e-1, -.541825e-5, 137874e-4, 139633e-1, 121622e-1, 105111e-1] 10, 865477e-2, 846446e-5, -.291368e-4, 311388e-2, -.445126e-2, -.950363e-2] 11, 840709e-2, 952720e-5, -.290687e-4, 288475e-2, -.457446e-2, -.914080e-2] 12, -.225253e-1, -.714886e-5, 148477e-4, 136362e-1, 129437e-1, 116627e-1] 13, -.221675e-1, -.664979e-5, 159629e-4, 136249e-1, 128882e-1, 118571e-1] 14, 695044e-2, 826308e-5, -.289006e-4, 236724e-2, -.381189e-2, -.787250e-2] 15, 671231e-2, 918150e-5, -.288239e-4, 215315e-2, -.389392e-2, -.754305e-2] 16, -.229728e-1, -.840166e-5, 173274e-4, 133391e-1, 137212e-1, 129489e-1] 17, -.225817e-1, -.764028e-5, 185103e-4, 133109e-1, 136764e-1, 131248e-1] 18, 533045e-2, 755343e-5, -.284036e-4, 171127e-2, -.305789e-2, -.633030e-2] 19, 509993e-2, 824351e-5, -.283167e-4, 151547e-2, -.310226e-2, -.602442e-2] 20, -.232919e-1, -.919233e-5, 201930e-4, 130668e-1, 145494e-1, 141823e-1] 21, -.228702e-1, -.821344e-5, 214344e-4, 130197e-1, 145105e-1, 143434e-1] 22, 378461e-2, 644404e-5, -.276168e-4, 115280e-2, -.219940e-2, -.484075e-2] 23, 355858e-2, 687862e-5, -.275123e-4, 977722e-3, -.220711e-2, -.454988e-2] 24, -.234930e-1, -.939547e-5, 234484e-4, 128150e-1, 154155e-1, 153844e-1] 25, -.230430e-1, -.829601e-5, 247368e-4, 127481e-1, 153779e-1, 155324e-1] 26, 230217e-2, 512885e-5, -.264992e-4, 694612e-3, -.124055e-2, -.337408e-2] 27, 207687e-2, 533842e-5, -.263644e-4, 542089e-3, -.121100e-2, -.309038e-2] 28, -.235840e-1, -.904374e-5, 270921e-4, 125800e-1, 163075e-1, 165687e-1] 29, -.231082e-1, -.793539e-5, 284126e-4, 124936e-1, 162667e-1, 167034e-1] 30, 872891e-3, 380999e-5, -.250007e-4, 337178e-3, -.182550e-3, -.190538e-2] 31, 644233e-3, 385771e-5, -.248176e-4, 208725e-3, -.114078e-3, -.162147e-2] 32, -.235713e-1, -.828699e-5, 311132e-4, 123602e-1, 172126e-1, 177421e-1] 33, -.230718e-1, -.725953e-5, 324470e-4, 122567e-1, 171635e-1, 178624e-1] 34, -.512308e-3, 263467e-5, -.230642e-4, 805002e-4, 974152e-3, -.413732e-3] 35, -.748421e-3, 258692e-5, -.228104e-4, -.223488e-4, 108377e-2, -.122484e-3] 36, -.234594e-1, -.731097e-5, 354873e-4, 121590e-1, 181155e-1, 189069e-1] 37, -.229386e-1, -.641563e-5, 368106e-4, 120430e-1, 180526e-1, 190110e-1] 38, -.186088e-2, 167481e-5, -.206307e-4, -.738241e-4, 222809e-2, 111857e-2] 39, -.210836e-2, 158335e-5, -.202797e-4, -.149064e-3, 238121e-2, 142410e-2] 40, -.232517e-1, -.627303e-5, 401717e-4, 119864e-1, 189978e-1, 200621e-1] 41, -.227120e-1, -.552569e-5, 414552e-4, 118652e-1, 189154e-1, 201491e-1] -KET QUA CHUYEN DONG VI PHAN (Xem Fig 6) STT D_theta D_theta D_theta D_theta D_theta D_theta -1, 0., 149.623, 400880e-3, -149.623, 424103, 0.] 2, 124118e-1, 53.9709, 513050e-2, -53.9910, 434032, -.147013e-1] 3, 121449e-1, 50.8000, 491991e-2, -50.8199, 447878, -.143254e-1] 4, -.208602e-1, 144.722, 140062e-2, -144.735, 456815, 177057e-2] 5, -.205807e-1, 157.217, 123311e-2, -157.229, 465543, 184143e-2] 6, 105117e-1, 58.4832, 467317e-2, -58.5030, 479167, -.137647e-1] GVHD: PGS-TS Lê Hoài Quốc 107 Chương 4: Xây dựng phần mềm [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ 7, 102528e-1, 54.8648, 445515e-2, -54.8843, 492663, -.133770e-1] 8, -.215939e-1, 143.472, 946037e-3, -143.484, 501049, 325353e-2] 9, -.212748e-1, 156.349, 716452e-3, -156.361, 509225, 330367e-2] 10, 870828e-2, 62.4607, 408470e-2, -62.4799, 522429, -.127381e-1] 11, 845962e-2, 58.7564, 386414e-2, -58.7753, 535479, -.123479e-1] 12, -.221750e-1, 144.660, 351310e-3, -144.671, 543277, 464399e-2] 13, -.218198e-1, 158.177, 453309e-4, -158.188, 550870, 467345e-2] 14, 699713e-2, 66.8879, 334955e-2, -66.9063, 563572, -.116476e-1] 15, 675825e-2, 63.3810, 312906e-2, -63.3991, 576101, -.112610e-1] 16, -.226170e-1, 149.219, -.410812e-3, -149.229, 583294, 593965e-2] 17, -.222289e-1, 163.585, -.812157e-3, -163.595, 590291, 594955e-2] 18, 536952e-2, 72.5224, 243925e-2, -72.5398, 602430, -.105101e-1] 19, 513821e-2, 69.4591, 221877e-2, -69.4762, 614383, -.101305e-1] 20, -.229319e-1, 157.926, -.138303e-2, -157.934, 620972, 714429e-2] 21, -.225137e-1, 173.324, -.190454e-2, -173.332, 627383, 713661e-2] 22, 381484e-2, 79.9922, 130907e-2, -80.0083, 638916, -.933511e-2] 23, 358779e-2, 77.6119, 108525e-2, -77.6277, 650253, -.896339e-2] 24, -.231295e-1, 171.522, -.262781e-2, -171.528, 656263, 826602e-2] 25, -.226837e-1, 188.135, -.330154e-2, -188.141, 662121, 824351e-2] 26, 232214e-2, 89.8901, -.106480e-3, -89.9046, 673020, -.812544e-2] 27, 209541e-2, 88.4497, -.341371e-3, -88.4639, 683719, -.776076e-2] 28, -.232178e-1, 190.838, -.423301e-2, -190.842, 689199, 931646e-2] 29, -.227469e-1, 208.894, -.509991e-2, -208.898, 694562, 928292e-2] 30, 881059e-3, 102.894, -.189997e-2, -102.907, 704818, -.687806e-2] 31, 650444e-3, 102.693, -.215965e-2, -102.705, 714873, -.651785e-2] 32, -.232030e-1, 216.963, -.631895e-2, -216.964, 719900, 103111e-1] 33, -.227092e-1, 236.805, -.743088e-2, -236.805, 724853, 102720e-1] 34, -.517445e-3, 119.947, -.419935e-2, -119.956, 734477, -.558306e-2] 35, -.756154e-3, 121.363, -.450591e-2, -121.372, 743903, -.522297e-2] 36, -.230897e-1, 251.484, -.904751e-2, -251.482, 748586, 112714e-1] 37, -.225753e-1, 273.670, -.104695e-1, -273.667, 753244, 112361e-1] 38, -.188072e-2, 142.526, -.717892e-2, -142.532, 762270, -.422000e-2] 39, -.213152e-2, 146.074, -.756619e-2, -146.079, 771105, -.385329e-2] 40, -.228813e-1, 296.839, -.126336e-1, -296.833, 775582, 122321e-1] 41, -.223489e-1, 322.271, -.144469e-1, -322.263, 780093, 122196e-1] GVHD: PGS-TS Lê Hoài Quốc 108 Chương 4: Xây dựng phần mềm Kết mơ hàn đường thẳng chương trình Matlab LAY MAU DIEM Diem a0 n0 52 o0 51 Diem a end n end o end Diem z 50 49 48 60 100 40 50 20 0 y -50 x Figure DUONG HAN DI QUA 25 DIEM CHAN & 26 DIEM LE Diem goc Duong goc Diem ben phai Duong offset phai Diem ben trai Duong offset trai Duong han 50 z 50 50 50 50 54 52 100 50 50 48 y 46 GVHD: PGS-TS Lê Hoài Quốc x Figure 109 Chương 4: Xây dựng phần mềm HUONG cua DAU HAN tai cac DIEM HAN PHAI & GIUA & TRAI Diem han a: Dau han Phuong n Phuong o 51.5 51 50.5 z 50 49.5 49 48.5 48 65 60 100 55 80 50 60 40 45 20 40 35 -20 y x Figure TAP HUONG cua DAU HAN quy ve mot diem GOC O[0 0] Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y z 0.5 X X X X X X X X X X -0.5 ZZZZZ ZZZZZZ ZZZZZZ ZZZZ -1 0.5 0.5 0 -0.5 y GVHD: PGS-TS Lê Hoài Quốc -0.5 -1 -1 x 110 Chương 4: Xây dựng phần mềm Tap nghiem 1: Cac goc khop θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6 θ4 θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6 θ6 θ1 θ5θ3 -1 -2 θ2 20 40 60 80 100 120 So diem trung gian Figure (w = 20) Chuyen dong vi phan (tap nghiem 1) dθ1, dθ2, dθ3, dθ4, dθ5, dθ dθ1, dθ2, dθ3, dθ4, dθ5, dθ6 400 300 200 100 dθ2 dθ4 -100 -200 -300 -400 20 40 60 So diem trung gian GVHD: PGS-TS Lê Hoài Quốc 80 100 120 Figure (w = 20) 111 Chương 4: Xây dựng phần mềm Chọn pattern dạng circle GVHD: PGS-TS Lê Hoài Quốc 112 Chương 4: Xây dựng phần mềm Hình 4.37: Quỹ đạo công nghệ với pattern dạng circle GVHD: PGS-TS Lê Hoài Quốc 113 Chương 4: Xây dựng phần mềm 4.3.4 Mơ liệu tính tốn Đồ thị góc quay GVHD: PGS-TS Lê Hoài Quốc 114 Chương 4: Xây dựng phần mềm 4.4 Đánh giá ưu điểm nhược điểm chương trình 4.4.1 Ưu điểm Thực q trình tính tốn chi tiết nhằm ứng dụng cơng nghệ tự động vào q trình hàn Từ mở hướng ứng dụng xây dựng cho trình chế tạo robot hàn Việt Nam Giao diện có mơ đồ họa chi tiết việc tính toán kết lý thuyết, cho nhìn trực quan sinh động để đánh giá thành trình nghiên cứu lý thuyết Từ mở rộng ứng dụng cụ thể vào mơ hình thực tế Có thể kết hợp việc đồng hóa liệu với giao diện điều khiển robot có sẵn để áp dụng trực tiếp kết đạt mơ hình thực tế 4.4.2 Nhược điểm Chưa thể rõ chi tiết thông số kỹ thuật so với thực tế nhằm giảm bớt khối lượng cơng việc tính tốn lý thuyết Vì modul phần mềm viết hai ngôn ngữ khác mạnh riêng ngôn ngữ nên làm tăng độ phức tạp phần mềm Có thể nói modul chưa liên kết với nhau, cần phải nghiên cứu thêm để phần mềm có tính khả thi thực tế GVHD: PGS-TS Lê Hoài Quốc 115 Chương 4: Kết luận hướng phát triển Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận 5.1.1 Những thành Qua trình bày cho thấy đề tài đạt kết sau: ¾ Nghiên cứu sở động học robot học bao gồm lý thuyết toán động học thuận, nghịch, phương pháp biểu diễn DH, toán chuyển động vi phân, phương pháp Jacobi ¾ Giải tốn xây dựng quỹ đạo cơng nghệ có dạng ZiZag cho quỹ đạo phẳng Mở phương pháp để nghiên cứu xây dưng giải pháp tạo chuyển động cơng nghệ cho đường cong 3D ¾ Xây dựng giải thuật hợp lý để ứng dụng vào robot hàn ¾ Xây dựng tương đối hoàn chỉnh modul phần mềm tính tốn, xây dưng quỹ đạo cơng nghệ điều khiển chuyển động cho robot hàn 5.1.2 Những hạn chế Qua trình bày ta thấy cịn số vấn đề chưa giải triệt để sau: ¾ Xây dựng mơ hình tốn cho rãnh hàn quỹ đạo lấy mẫu đường cong tổng quát (đường cong 3D) Từ xây dựng quỹ đạo cơng nghệ theo dạng pattern ¾ Chưa đưa sở tính tốn hợp lý nhằm hạn chế bớt bậc tự robot hàn, để đảm bảo q trình tính tốn đơn giản nhanh xây dựng quỹ đạo công nghệ mà không ảnh hưởng đến quỹ đạo cơng nghệ ¾ Chưa đưa giải pháp tính tốn sai số q trình xây dựng quỹ đạo cơng nghệ ¾ tính tốn Chưa thử nghiệm robot hàn thực tế để đánh giá kết 5.2 Hướng phát triển ¾ Nghiên cứu liên kết hai ngôn ngư Mathlab Visual Basic nhằm hồn thiện phần mềm ¾ Hồn thiện việc xây dựng quỹ đạo công nghệ với pattern cho đường cong không gian Test robot để chỉnh sửa sai sót khác biệt lý thuyết thực tế Cuối đưa chương trình hồn chỉnh áp dụng loại robot hàn thực tế sản xuất ¾ GVHD: PGS-TS Lê Hoài Quốc 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO „ [1] PGS_TS Lê Hoài Quốc, Kỹ thuật người máy, NXB ĐHQG TP.HCM, „ [2] Nguyễn Phùng Quang, MATLAB & SIMULINK t, NXB KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT „ [3] GS.TSKH Nguyễn Thiện Phúc , Robot Công nhiệp „ [4] Saeed B Niku, Introduction to Robotics, Analysis, Systems, Application, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, USA „ [5] Buøi Quý Lực, Hệ thống điều khiển số công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, 06/2004 „ [6] Chiew-Lan Tai (1), Shi-Min Hu (2), Qi-Xing Huang (2), Approximate Merging of B-spline Curves via Knot Adjustment and Constrained Optimization, p1-7 (1) Dep of Computer Science (CSc), The H.Kong Uni of Science and Technology (Sc & Tech.), H.Kong & (2) Dep of CSc and Tech., Tsinghua Uni., Beijing, China, 30/09/2002 „ [7] Đoàn Thị Minh Trinh, Công nghệ CAD/CAM, phần CAD, NXB Khoa học kỹ thuật, 12/1998 „ [8] Elke Laubwald, Servo Control System 1: DC servomechanisms, p1-7 Control-systemprinciples.co.uk 25/09/2002 „ [9] Francis N Nagy, Andras Siegler, Engineering Foundations of Robotics, Chapter 7: Servo-system for Robot Control, p219-256 Uni of Salford, U.K & Hungarian Academy of Sciences, Budapest, Hungary Prentice Hall International, 1987 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên học viên: Ngày, tháng , năm , sinh: Địa liên lạc: Lê Văn Định Phái Nam 01/10/1979 Nơi sinh: Quảng ngãi 69C Nguyễn Văn Hưởng, Phường Thảo điền, Quận 2, Tp.HCM QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: - Từ năm 1997 – 2002 sinh viên trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh - Từ năm 2002 – 2004 Theo học lớp chuyên môn vể quản lý, thiết kế gia cơng khí - Từ năm 2004 – 2007 học viên cao học trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Q TRÌNH LÀM VIÊC: - Từ năm 2002 –2003 nghiên cưú boä môn kỹ thuật ĐKTĐ-khoa khítrường ĐH bách khoa TP.HCM - Từ năm 2003 –2004 làm việc công ty Estec-Vina – khu CN Viship - Từ năm 2004 –2005 làm việc công ty Mppl – khu CN tân tạo - Từ năm 2005 –2006 nghiên cưú môn kỹ thuật ĐKTĐ-khoa khítrường ĐH bách khoa TP.HCM - Từ năm 2006 –nay làm việc TT thiết kế chế tạo thiết bị – SKH CN - TP.HCM ... Luận văn thực nhằm NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG CÁC GIẢI PHÁP TẠO CHUYỂN ĐỘNG CÔNG NGHỆ CỦA QUỸ ĐẠO CÓ DẠNG ĐƯỜNG CONG PHẲNG CHO ROBOT HÀN, góp phần vào việc nghiên cứu phát triển robot hàn tạiViệt Nam... 2.3 Giải pháp xây dựng quỹ đạo công nghệ cho robot hàn mục tiêu đề tài 21 2.3.1 Giải pháp xây dựng quỹ đạo công nghệ weaver………………… 21 2.3.2 Giải pháp xây dựng quỹ đạo công nghệ cách phối hợp chuyển. .. Chế Tạo Máy MSHV: 00404072 I TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG CÁC GIẢI PHÁP TẠO CHUYỂN ĐỘNG CÔNG NGHỆ CỦA QUỸ ĐẠO CÓ DẠNG ĐƯỜNG CONG PHẲNG CHO ROBOT HÀN" II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: + Nghiên cứu