Mô phỏng cảm biến lực dùng trong điều khiển cánh tay máy chuyển động có tiếp xúc môi trường

Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM ĐÌNH HẢI PHƢƠNG MƠ PHỎNG CẢM BIẾN LỰC DÙNG TRONG ĐIỀU KHIỂN CÁNH TAY MÁY CHUYỂN ĐỘNG CĨ TIẾP XƯC MƠI TRƢỜNG Chun ngành: Khoa Học Máy Tính LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07, năm 2010 Trang CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hƣớng dẫn khoa học: Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ĐHQG Tp.HCM, ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn đã đƣợc sƣ̉a chƣ̃a (nế u có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bô ̣ môn quản lý chuyên ngành Trang TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÕNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÖC Tp HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: PHẠM ĐÌNH HẢI PHƢƠNG Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 29-11-1983 Nơi sinh: Tp.HCM Chuyên ngành: Khoa Học Máy Tính MSHV: 00706143 I – TÊN ĐỀ TÀI: Mô cảm biến lực dùng điều khiển cánh tay máy chuyển động có tiếp xúc môi trƣờng II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm hiểu mơi trƣờng mơ Ptolemy II - Mô thiết bị cảm biến lực cho cánh tay máy - Mô điều khiển cánh tay máy tiếp xúc với môi trƣờng sử dụng thiết bị cảm biến lực III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 22-06-2009 IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02-07-2010 V – CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS LÊ NGỌC MINH CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cƣơng luận văn thạc sĩ đã đƣợc Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày tháng năm TRƢỞNG PHÕNG ĐT – SĐH TRƢỞNG KHOA QL NGÀNH Trang LỜI CÁM ƠN Luận văn khó hồn thành đƣợc khơng nhận đƣợc hỗ trợ, giúp đỡ từ nhiều ngƣời Xin gởi lời cám ơn đến thầy Lê Ngọc Minh, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn luận văn, đã giúp định hƣớng cung cấp kiến thức cần thiết trình thực Xin gởi lời cám ơn đến thầy Nguyễn Thanh Tùng, bạn Nguyễn Hải Điệp Trần Minh Tâm ngƣời trƣớc hƣớng nghiên cứu này, kết nghiên cứu trƣớc của họ vô quý báu có nhiều đóng góp cho luận văn Xin gởi lời cám ơn đến gia đình, đã hỗ trợ nhiều, tạo điều kiện để tơi tập trung thực luận văn Xin gởi lời cám ơn đến bạn bè đồng nghiệp công ty đã không ngừng động viên nhƣ chia sẻ công việc thời gian thực luận văn Trang TÓM TẮT LUẬN VĂN Ngày này, cánh tay máy đƣợc sử dụng phổ biến sản xuất công nghiệp để thực tự động công việc sản xuất phức tạp Với sức mạnh tính tốn khả biểu diễn hình ảnh đồ họa ngày tăng của máy tính đại, ta sử dụng chúng cho thiết kế mơ hình thử cánh tay máy mô điều khiển chuyển động của chúng thông qua công cụ phần mềm mơ Với mục đích tìm hiểu lĩnh vực điều khiển cánh tay máy, kỹ thuật mơ hình mơ hệ thống, mà cụ thể môi trƣờng mô Ptolemy II, luận văn tiến hành nghiên cứu, thực mô điều khiển chuyển động cánh tay máy tiếp xúc môi trƣờng sử dụng cảm biến lực phần mềm mô Ptolemy II ABSTRACT Nowadays, robot arms are used very popularly in industrial production to automatically perform sophisticated manipulating tasks With increasing power to perform computations and ability to display graphical images, modern computers can be used for designing and modeling robot arms and simulating their motion control through software tools that aid with design, model and simulation For the purpose of understanding robot control field, techniques for modeling and simulating systems, particularly in a simulation software Ptolemy II, the thesis will design and implement an executable model for controlling the motion of a robot arm equipped with a force sensor in contact with a work environment in Ptolemy II software Trang MỤC LỤC GIỚI THIỆU 10 1.1 Lý thực 10 1.2 Vấn đề nghiên cứu 11 CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 12 2.1 Mô điều khiển cánh tay máy 12 2.1.1 Công cụ phần mềm hỗ trợ mô điều khiển cánh tay máy 12 2.1.2 Phần mềm mô Ptolemy II 16 2.1.3 Hai nghiên cứu trƣớc có liên quan 18 2.2 Mơ hình tiếp xúc cho mơ cảm biến lực 22 2.2.1 Mơ hình tiếp xúc dựa ràng buộc 22 2.2.2 Mơ hình tiếp xúc sử dụng phƣơng pháp dựa xung lực 26 2.2.3 Kỹ thuật bƣớc thời gian cho hệ thống tựa tĩnh nhiều khối thân cứng sử dụng mơ hình tiếp xúc dựa ràng buộc 27 CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN 29 3.1 Các kiến thức cánh tay máy 29 3.1.1 Biểu diễn toán học cho vị trí hƣớng khơng gian 29 3.1.2 Mơ hình cánh tay máy 30 3.1.3 Động học cho cánh tay máy 30 3.1.4 Động học ngƣợc cho cánh tay máy 34 3.1.5 Jacobian, vận tốc lực tĩnh của cánh tay máy 36 3.1.6 Động lực học cho cánh tay máy 39 3.1.7 Điều khiển chuyển động cho cánh tay máy 43 3.1.8 Điều khiển lực cho cánh tay máy 46 3.2 Thiết bị cảm biến lực 49 3.2.1 Giới thiệu thiết bị cảm biến lực 49 3.2.2 Cảm biến lực điều khiển cánh tay máy 50 3.2.3 Kỹ thuật bƣớc thời gian cho hệ thống tựa tĩnh nhiều khối thân cứng 52 3.2.4 Bài tốn bù tuyến tính 59 3.2.5 Giải thuật Lemke 60 3.2.6 Bài tốn bù tuyến tính hỗn hợp 65 3.3 Môi trƣờng mô Ptolemy II 66 3.3.1 Ptolemy II 66 3.3.2 Các mơ hình tính tốn hỗ trợ Ptolemy II 67 3.3.3 Kiến trúc của Ptolemy II 68 3.3.4 Môi trƣờng thiết kế trực quan Vergil 69 3.4 Tạo tác tử Ptolemy II 70 Trang HIỆN THỰC HỆ THỐNG 74 4.1 Các lớp tác tử đã thực 74 4.1.1 Tác tử Link3DGraph 74 4.1.2 Lớp KinematicLink 75 4.1.3 Tác tử KinRobotLink 76 4.1.4 Tác tử Matrix6xNComposer 78 4.1.5 Lớp PUMA560InvKinSolver 79 4.1.6 Tác tử PUMA560InvKinematic 79 4.1.7 Tác tử JointPathInterpolator 81 4.1.8 Lớp PUMA560IterFrmInvDynSolver 82 4.1.9 Tác tử PUMA560InvDynamics 82 4.1.10 Tác tử PUMA560FwdDynamics 84 4.1.11 Lớp LemkeSolver 85 4.1.12 Lớp LemkeMLCPSolver 85 4.1.13 Lớp MLCPPathSolverJNI 86 4.1.14 Lớp MLCPPathSolver 86 4.1.15 Tác tử mô tiếp xúc ContactSimulator 87 4.2 Thiết kế hệ thống mô 91 4.2.1 Khối điều khiển trung tâm CentralController 93 4.2.2 Khối sinh quỹ đạo chuyển động không gian khớp JointPathPlanner 94 4.2.3 Khối mô tay máy PUMA560-Simulator 98 4.2.4 Khối hiển thị trực quan tay máy không gian chiều 99 ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN 102 5.1 Đánh giá 102 5.1.1 Đóng góp 102 5.1.2 Hạn chế 102 5.1.3 Những khó khăn 103 5.1.4 Sai lầ m thực hiê ̣n 103 5.2 Kết luận 104 HƢỚNG PHÁT TRIỂN 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 PHỤ LỤC 108 Trang DANH MỤC HÌNH Hình 2-1: Sơ đồ khối cho mơ hình động lực của tay máy Siemens Manutec r3 SimMechanics 13 Hình 2-2: Kết mô động lực tay máy Siemens Manutec r3 SimMechanics 14 Hình 2-3: Ví dụ mô điều khiển tay máy PUMA560 hộp công cụ robotics 15 Hình 2-4: Ví dụ mơ hình thiết kế RoboWorks [2] 16 Hình 2-5: Hiển thị trực quan mô hệ động lực gồm lắc đơn dao động va chạm Ptolemy II 17 Hình 2-6: Bên mơ hình cho hệ động lực gồm lắc đơn dao động va chạm Ptolemy II 18 Hình 2-7: Hình ảnh mô Ptolemy II tay máy Scorbot phát va chạm với vật thể xung quanh [3] 21 Hình 3-1: Minh họa chuyển đổi tọa độ vector hệ tọa độ {A} {B} [1] 30 Hình 3-2: Hệ tọa độ {i-1} đƣợc gắn vào liên kết i-1 [1] 32 Hình 3-3: Tay máy PUMA560 với hệ tọa độ gắn lên liên kết đến [1] 33 Hình 3-4: Tay máy PUMA560 với hệ tọa độ gắn lên liên kết đến [1] 33 Hình 3-5: Bảng trình bày tham số động học cho tay máy PUMA560 34 Hình 3-6: Vận tốc thẳng vận tốc quay của liên kết kế cận [1] 37 Hình 3-7: Sơ đồ khối trừu tƣợng hệ thống điều khiển vịng đóng 44 Hình 3-8: Hệ thống điều khiển phi tuyến cho tay máy 46 Hình 3-9: Hệ thống điều khiển lai điều khiển vị trí điều khiển lực 48 Hình 3-10: Cấu trúc bên của cảm biến lực cổ tay với đo lực căng gắn bên [1] 51 Hình 3-11: Các hệ tọa độ trƣờng hợp cảm biến lực đặt cổ tay [1] 52 Hình 3-12: Nón ma sát Coulomb đƣợc xấp xỉ tuyến tính thành chóp ma sát 57 Hình 3-13: Kiến trúc tổng thể Ptolemy II 68 Hình 3-14: Cửa sổ Vergil thực mơ hình tính tốn [12] 69 Hình 3-15: Tác tử Adder với cổng nhập xuất mơ hình 70 Hình 4-1: Các liên kết tay máy đƣợc thiết kế Maya 2010 75 Hình 4-2: Mơ hình tiếp xúc cho cơng cụ đầu cuối của tay máy với tƣờng 90 Hình 4-3: Cấp ngồi của mơ hình mơ điều khiển tay máy PUMA560 92 Hình 4-4: Bên khối điều khiển trung tâm 93 Hình 4-5: Bên khối JointPathPlanner 94 Hình 4-6: Bên trạng thái rotateElbowFwd 95 Hình 4-7: Bên khối JointPathInterpolator 96 Hình 4-8: Bên khối rotateElbowFwdTraj 97 Hình 4-9: Bên khối ElbowJointTrajCompToFindWall 97 Hình 4-10: Khối mơ tay máy PUMA560-Simulator 98 Trang Hình 4-11: Bên khối DynEquDiffSolver 99 Hình 4-12: Bên khối PUMA560Animation 100 Hình 4-13: Kết hiển thị trực quan tay máy PUMA560 không quan chiều khối PUMA560Animation 101 Trang 10 GIỚI THIỆU 1.1 Lý thực Trong sản xuất công nghiệp, cánh tay máy đƣợc sử dụng phổ biến để thực tự động công việc sản xuất phức tạp Độ phức tạp ngày tăng của cơng việc thƣờng địi hỏi cánh tay máy phải tiếp xúc, tƣơng tác với môi trƣờng vật lý xung quanh (chẳng hạn nhƣ lắp ráp, lau chùi, cạo sơn hay hàn bề mặt …) Các loại cơng việc địi hỏi sử dụng mơ hình điều khiển lai điều khiển chuyển động điều khiển lực (hybrid motion/force control), mà kết hợp điều khiển vị trí điều khiển lực cho cánh tay máy nhằm trì lực tiếp xúc cần thiết lên bề mặt Trong điều khiển lực cho tay máy chuyển động tiếp xúc mơi trƣờng thơng tin phản lực tác dụng lên công cụ đầu cuối của tay máy cần thiết Nhờ thông tin lực mà hệ thống điều khiển của tay máy điều chỉnh lại lực tác dụng lên mơi trƣờng nhằm trì tiếp xúc của công cụ với môi trƣờng đồng thời không làm hỏng môi trƣờng hay làm rơi công cụ Thơng tin lực thƣờng có đƣợc cách gắn cảm biến lực cổ tay của tay máy Trƣớc đây, để tạo đƣợc cánh tay máy nhƣ hệ thống điều khiển phức tạp cho cánh tay máy đáp ứng yêu cầu thực tế công nghiệp, kỹ sƣ thƣờng phải đầu tƣ nhiều thời gian, tiền bạc công sức để tạo nhiều mẫu thử nghiệm trƣớc đến sản phẩm hồn chỉnh Với sức mạnh tính tốn khả biểu diễn hình ảnh đồ họa ngày tăng của máy tính đại, ta sử dụng chúng cho thiết kế mơ hình thử hệ thống thực phức tạp, nhƣ dự báo hành vi của hệ thống thông qua chạy thử mơ Đã có khơng công cụ phần mềm đƣợc phát triển hỗ trợ cho thiết kế, mơ hình mơ hệ thống, số có phần mềm Ptolemy II mã nguồn mở, miễn phí, q trình phát triển thử nghiệm nhóm nhà nghiên cứu đại học Berkeley, California Trang 100 Các khối WaistKinematic, ShoulderKinematic, … tác tử KinRobotLink, thực phép biến đổi hình học khơng gian chiều scenegraph sinh khối Waist, Shoulder, … ứng với biến đổi động học liên kết của tay máy Hình 4-12: Bên khối PUMA560Animation Hình 4-13 cho thấy kết hiển thị trực quan tay máy PUMA560 không gian chiều cha ̣y mô phỏng Trang 101 Hình 4-13: Kết hiển thị trực quan tay máy PUMA560 không quan chiều khối PUMA560Animation Trang 102 ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN 5.1 Đánh giá 5.1.1 Đóng góp Luận văn đóng góp phần nhỏ vào phát triển của Ptolemy II Việc mô thành công điều khiển chuyển động cánh tay máy sử dụng cảm biến lực có tiếp xúc với môi trƣờng nhƣ minh chứng khả mơ hình, mơ hệ thống đồng thời, khơng th̀n nhất, phức tạp, kết hợp nhiều miền tính toán khác của Ptolemy II Luâ ̣n văn đã - xây dựng đƣợc tác tử cho việc tính tốn động học, động lực học cho mơ điều khiển cánh tay máy; tác tử cho việc hiển thị trực quan cánh tay máy chuyển động không gian chiều - xây dƣ̣ng đƣơ ̣c các lớp cho việc giải tốn bù tuyến tính hỡn hơ ̣p (cần cho việc tính lực tiếp xúc sau va chạm ) dùng giải thuật khác nhau: giải thuật Lemke và phƣơng pháp xấ p xỉ tuyế n tin ́ h Newton - hiê ̣n thƣ̣c tác tử cho tính tốn lực tiếp xúc sau va chạm sử dụng mơ hình bƣớc thời gian cho hệ thống tựa tĩnh gồm nhiều khối thân cứng của Trinkle dùng cho mơ cảm biến lực nhƣng chƣa tích hợp đƣợc vào mô hình - thực mô điều khiển chuyể n đô ̣ng vi ̣trí cho tay máy PUMA560 Ptolemy II 5.1.2 Hạn chế Tuy luận văn đã đạt đƣợc số kết định nhƣng số hạn chế sau: Trang 103 - Một số tác tử cho tính tốn động lực học của cánh tay máy chƣa thực tổng quát giới hạn cánh tay máy mà khớp nối quay, cụ thể tay máy PUMA560 với khớp quay - Khi chọn thiết kế mô cánh tay máy PUMA560, luận văn đã không chọn tay máy PUMA560 với thiết kế khí chuẩn (có số đo kích thƣớc, khối lƣợng, tensor qn tính,… chuẩn) thƣờng dùng cho việc học tập, nghiên cứu, phân tích động học, động lực học số phần mểm mô khác, mà đã chọn tay máy PUMA560 chung chung, khơng có thiết kế khí chuẩn Từ đó, dẫn đến việc khó thực phân tích, nhƣ đánh giá, so sánh kết mô động học, động lực học thu đƣợc của luận văn với kết mô của phần mềm mô khác 5.1.3 Nhƣ̃ng khó khăn - Lĩnh vực mơ hình mơ khó , chƣa biế t trƣớc thƣ̣c hiê ̣n luâ ̣n văn nên mấ t nhiề u thời gian tìm hiể u - Lĩnh vực tay máy điều khiển tay máy liên quan nhiều đến khí nên phải nhiều thời gian để nắm bắt đƣợc - Bài tốn mơ hình mơ tiếp xúc khó v đƣợc tiếp tục nghiên cƣ́u bởi các nhà khoa ho ̣c - Trong mô hình tiế p xúc , phát sinh vấn đề giải tốn bù tuyến tính hỗn hơ ̣p Đây là bài toán khó , cầ n nhiề u kiế n thƣ́c về toán và đã mấ t khá nhiề u thời gian để nắm bắt kiến thức tốn cao cấp cịn nhiều hạn chế 5.1.4 Sai lầ m thƣ̣c hiêṇ - Không bám sát nô ̣i dung cầ n thƣ̣c hiê ̣n của đề tài - Chọn tay máy PUMA 560 khớp quay khá phƣ́c ta ̣p để mô phỏng là không thƣ̣c sƣ̣ cầ n thiế t dẫn đế n khố i lƣơ ̣ng công viê ̣c phát sinh lớn, đó có thể cho ̣n tay máy đơn giản để mô phỏng Trang 104 - Dành nhiều thời gian cho phần mô điều khiển tay máy hiển thị trực quan tay máy không gian chiề u, tƣ̀ đó dẫn đến việc không dành nhiều thời gian cho phần mô cảm biến lƣ̣c - Khi hiê ̣n thƣ̣c phầ n hiể n thi ̣trƣ̣c quan tay máy không gian chiề u, đã thƣ̉ hiê ̣n thƣ̣c tay máy bằ ng các thành phầ n đồ ho ̣a bản đồ ho ̣a cho scenegraph ) tác tử biến đổi đồ họa (các tác tử chiề u (trên scenegraph) cung cấ p bởi Ptolemy II để hiể n thi ̣nhƣng điề u này là không khả thi tác tử biến đổi nhiều hạn chế 5.2 Kết luận Luận văn đã thực cơng việc sau: - Trình bày mơi trƣờng mơ phỏng Ptolemy II , lĩnh vực điều khiển , mô tay máy, mô hin ̀ h toán cho mô phỏng tiế p xúc - Xây dựng tác tử tính tốn động học, động lực học cho việc mơ cánh tay máy Ptolemy II - Xây dựng tác tử cho việc hiển thị trực quan (trong không gian chiều) cánh tay máy Ptolemy II - Đã xây dƣ̣ng đƣơ ̣c các lớp để giải bài toán bù tuyế n tin ́ h hỗn hơ ̣p - Đã viế t tác tử tính tốn lực tiếp xúc sau va chạm cho việc mô cảm biến lực nhƣng chƣa thành công - Mô điều khiển chuyển động vi ̣trí cho tay máy PUMA Ptolemy II 560 Trang 105 HƢỚNG PHÁT TRIỂN Luâ ̣n văn chƣa thành công viê ̣c tính lƣ̣c tiế p xúc áp du ̣ng mô hình tiế p xúc dƣ̣a ràng buô ̣c cho mô phỏng thiế t bi ̣ cảm biến lực , vâ ̣y mô ̣t số hƣớng phát triển đề nghị là: - Tiế p tu ̣c nghiên cƣ́u thêm mô hình tiế p xúc dƣ̣a ràng buô ̣c cũng nhƣ phƣơng pháp phân tić h để áp du ̣ng tin ́ h lƣ̣c tiế p xúc cho mô phỏng cảm biế n lƣ̣c - Có thể áp dụ ng cách tiế p câ ̣n khác cho tính lƣ̣c tiế p xúc , đó là dùng phƣơng pháp dƣ̣a xung lƣ̣c đƣơ ̣c đề bởi Mirtich [18] - Hoàn chỉnh mơ điều khiển chuyển động tay máy có tiếp xúc môi trƣờng với viê ̣c thêm phầ n mô phỏng điề u khiể n lƣ̣c cho tay máy - Luâ ̣n văn đã xây dƣ̣ng các tác tƣ̉ đô ̣ng ho ̣c và đô ̣ng lƣ̣c ho ̣c cũng nhƣ thƣ̣c hiê ̣n mô phỏng điề u khiể n chuyể n đô ̣ng cho tay máy PUMA 560, phát triển thêm luận văn cho tay máy tổng quát với quay và khớp tinh ̣ tiế n bấ t kỳ số lƣơ ṇ g khớp Trang 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] John J Craig, “Introduction to Robotics – Mechanics and Control”, 3rd Edition, Pearson Education, Inc., 2005 [2] Nguyễn Thanh Tùng, “Cơng cụ mơ hình thiết kế hệ thống robot”, luận văn thạc sĩ, khoa Khoa ho ̣c Máy tính, Đa ̣i ho ̣c Bách Khoa TP.HCM, 2005 [3] Nguyễn Hải Điệp, Trần Minh Tâm, “Xây dựng mơ đun tính tốn hình học cho Ptolemy, mơi trường mơ hình thiết kế mô hệ thống nhúng”, luận văn tốt nghiệp kỹ sƣ, khoa Công nghê ̣ Thông tin , Đa ̣i ho ̣c Bách Khoa TP.HCM, 2006 [4] Dimitry M.Gorinevsky, Alexander M.Forma lsky, Anatoly Yu.Schneider, “Force Control of Robotics Systems” CRC Press, English edition, 1997 [5] Peter I Corke, “Robotics Toolbox for Matlab”, release 8, 2008 [6] Tài liệu demo cung cấp phần mềm Matlab, Simulink, SimMechanics [7] Giới thiệu demo cung cấp phần mềm Roboworks (www.newtonium.com) [8] Tài liệu demo cung cấp phần mềm Ptolemy II 7.0.1 [9] Christopher Brooks, Edward A Lee, Xiaojun Liu, Stephen Neuendorffer, Yang Zhao, Haiyang Zheng, “Heterogenous Concurrent Modeling and Design in Java (Volume 1: Introduction to Ptolemy II)”, 2008 [10] Christopher Brooks, Edward A Lee, Xiaojun Liu, Stephen Neuendorffer, Yang Zhao, Haiyang Zheng, “Heterogenous Concurrent Modeling and Design in Java (Volume 2: Ptolemy II Software Architecture)”, 2008 [11] Christopher Brooks, Edward A Lee, Xiaojun Liu, Stephen Neuendorffer, Yang Zhao, Haiyang Zheng, “Heterogenous Concurrent Modeling and Design in Java (Volume 3: Ptolemy II Domains)”, 2008 [12] Edward A Lee, Stephen Neuendorffer, “Tutorial: Building Ptolemy II Models Graphically”, 2007 Trang 107 [13] Edward A Lee, Haiyang Zheng, “Operational Semantics of Hybrid Systems”, 2005 [14] Christopher Brooks, Adam Cataldo, Edward A.Lee, “HyVisual: A Hybrid System Visual Modeler”, 2005 [15] Edward A Lee, “Finite State Machines and Modal Models in Ptolemy II”, 2009 [16] Katta G Mutty, “Linear Complementarity, Linear and Nonlinear Programming”, Internet edition, 1997 [17] Paul Fackler, Mario Miranda, hộp công cụ CompEcon choMatlab, www4.ncsu.edu/~pfackler/compecon, 2002 [18] Brian Vincent Mirtich, “Impulse-based Dynamic Simulation of Rigid Body Systems”, Doctor of Philosophy in Computer Science, University Of California at Berkeley, 1996 [19] J.C.Trinkle, Stephen Berard, J.S.Pang “A Time-stepping Scheme for Quasistatic Multibody Systems”, IEEE International Symposuim on Assembly and Task Planning, 2005 [20] J.C.Trinkle, “A Quasi-static Analysis of Dexterous Manipulation with Sliding and Rolling Contacts”, 1989, IEEE International Conference on Robots and Automation, 1989 [21] David Baraff, “Fast Contact Force Computation for Nonpenetrating Rigid Bodies”, Computer Graphics Proceedings, Annual Conference Series, 1994 [22] M.W Walker and D.E Orin, “Efficient dynamic computer simulation of robotic mechanisms” ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, 1982 [23] Todd S.Munson, “Algorithms and Environments for Complementarity”, Doctor of Philosophy in Computer Science, University of Wisconsin – Madison, 2002 Trang 108 PHỤ LỤC CÁC THỬ NGHIỆM MƠ PHỎNG KHÁC Ngồi thử nghiệm hồn chỉnh thiết kế mơ điều khiển chuyển động ví trí cánh tay máy PUMA 560 phầ n 4, phầ n này trình bày thêm mô ̣t số chạy thử mô khác cho thấ y chƣ́c của tác tử đã xây dựng Chạy thử mơ động học Hình 1: Mơ hình cho chạy thử mơ động học 1-PUMA560KinematicDemo.xml Hình 2: Hiển thị không gian chiều của tay máy PUMA560 vị trí đặc biệt Trang 109 Hình 3: Góc quay khớp của tay máy cho vị trí đặc biệt hình thời điểm 3.5 s Hình 4: Vị trí Cartesian của công cụ đầu cuối của tay máy cho vị trí đặc biệt hình thời điểm 3.5 s Trang 110 Chạy thử mô ̣ng ho ̣c ngƣơ ̣c Hình 5: Mơ hình cho chạy thử mơ động học ngƣợc 2-PUMA560InvKinematicDemo.xml Hình 6: Hình ảnh hiển thị khơng gian chiều của tay máy PUMA560 chạy mô động học ngƣợc cho vị trí của cơng cụ đầu cuối (x, y, z) = (6.44, 2.11, -4.34) Trang 111 Hình 7: Mơ hình cho chạy thử mơ động học ngƣợc 2-PUMA560InvKinematicDemo-2.xml Hình 8: Hình ảnh hiển thị khơng gian chiều của tay máy PUMA560 chạy mô động học ngƣợc cho vị trí của cơng cụ đầu cuối (x, y, z) = (8.98, 2.11, 0.8) Trang 112 Chạy thử mơ động lực học ngƣợc Hình 9: Mơ hình cho mơ động lực học ngƣợc 3-PUMA560InvDynamicsDemo.xml Trang 113 Hình 10: Kết chạy mơ động lực học ngƣợc, góc quay lực quay khớp của tay máy Trang 114 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: PHẠM ĐÌNH HẢI PHƢƠNG Ngày, tháng, năm sinh: 29 – 11 – 1983 Nơi sinh: Tp.Hồ Chí Minh Địa liên lạc: 214/19/21B Nguyễn.V.Nguyễn P.Tân Định Q1 Tp.HCM QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 2001 – 2006: học tốt nghiệp Kỹ sƣ ngành Khoa học máy tính Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia Tp.HCM 2006 – nay: học chƣơng trình Thạc sĩ nghành Khoa học Máy tính Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia Tp.HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC: 2006 – nay: làm việc công ty DNTN&DV Tƣờng Minh (tên viết tắt TMA Solutions, chuyên lĩnh vực gia công phần mềm) ... sinh lực cảm biến tƣơng ứng Mô cảm biến lực đặt tốn tính tốn lực tác dụng lên cảm biến lực Cho trƣờng hợp cảm biến lực đặt cổ tay của cánh tay máy cho điều khiển chuyển động cánh tay máy có tiếp. .. Trang 43 3.1.7 Điều khiển chuyển động cho cánh tay máy Điều khiển cánh tay máy phân thành loại: điều khiển chuyển động điều khiển lực Điều khiển chuyển động giúp cho cánh tay máy di chuyển tuân... kết hợp điều khiển vị trí điều khiển lực cho cánh tay máy nhằm trì lực tiếp xúc cần thiết lên bề mặt Trong điều khiển lực cho tay máy chuyển động tiếp xúc mơi trƣờng thơng tin phản lực tác