Bài tập lớn robot công nghiệp kuka robot (6r)

Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) LỜI NÓI ĐẦU Ngày robot áp dụng rộng rãi hầu hết lĩnh vực sản xuất, công nghiệp, công nghệ cao vũ trụ, hàng không, giao thông vận tải… Các nước phát triển xuất xu hướng tạo dây chuyền thiết bị tự động có tính linh hoạt cao xu hướng đạt nhiều kết khả quan Chính việc nghiên, ứng dụng phát triển hệ thống sản xuất tự động linh hoạt ngày trở nên cấp thiết, loại robot Robot cơng nghiệp có cấu trúc động học nối tiếp nghiên cứu phát triển mạnh song tính tốn ứng dụng ln lĩnh vực phong phú, đa dạng loại robot thông dụng Trong có KUKA KR - loại tay máy bậc tự hoạt động linh hoạt, ứng dụng nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp Trong đồ án nghiên cứu loại robot phần động học, động lực học, miền làm việc phần mơ lập trình sử dụng phần mềm hỗ trợ Hà Nội, 5/2011 Vũ Ngọc Trọng Cơ điện tử – K52 Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) CHƯƠNG TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ ROBOT CHUỖI HỞ 1.1 Sự đời robot Thuật ngữ “robot” lần xuất năm 1922 tác phẩm “Rossum’s Universal Robot” Karel Capek Theo tiếng Séc robot người làm tạp dịch Trong tác phẩm này, nhân vật Rossum trai ông tạo máy gần giống người để hầu hạ người Hơn 20 năm sau, sau chiến tranh giới lần thứ 2, Hoa Kì xuất tay máy chép hình điều khiển từ xa phịng thí nghiệm vật liệu phóng xạ Chiếc robot cơng nghiệp đưa vào ứng dụng đầu tiên, năm 1961 nhà máy ô tô General Motors Trenton, New Jersey Hoa Kì Năm 1967 Nhật Bản nhập robot công nghiệp từ công ty AMF Hoa Kì (American Machine and Foundry Company) Đến năm 1990 có 40 cơng ty Nhật Bản, có cơng ty khổng lồ Hitachi Mitsubishi đưa thị trường nhiều loại robot tiếng Cho đến nay, công nghệ chế tạo robot phát triển mạnh ứng dụng nhiều đời sống sản xuất 1.2 Phân loại robot 1.2.1 Phân loại theo số bậc tự (BTD) trường công tác Robot có loại chuyển động làm chuẩn : - Chuyển động thẳng theo trục X, Y, Z không gian Đề-các với khớp lăng trụ hay khớp trượt, kí hiệu P T - Chuyển động quay quanh trục X, Y, Z kí hiệu R Tùy số BTD và cách tổ hợp T-R, robot hoạt động trường công tác với hình khối khác Ví dụ: Robot có trường làm việc hình trụ RRT, RTT… 1.2.2 Phân loại theo cấu trúc động học Một phương pháp phân loại Robot phân loại theo câu trúc hình học chúng Một robot gọi robot chuỗi hở (robot - serial robot) cấu trục động học chúng có dạng chuỗi động hở; gọi robot song song Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) (parallel robot) cấu trúc động học chúng có dạng chuỗi đóng; gọi robot hỗn hợp bao gồm loại 1) Robot chuỗi hở (robot nối tiếp – Serial Manipulators) Đây dạng phổ biến robot công nghiệp Thường có dạng cấu trúc giống cánh tay người, chuỗi khâu rắn liên kết với khớp (joints) có dạng vai, khuỷu tay cổ tay Robot có ưu điểm vùng làm việc (workspace) rộng linh động Dưới ta đưa phận robot cơng nghiệp: - Cấu trúc khí gồm khâu (links) khớp (joints), - Cơ cấu chấp hành (actuators) tác động khớp làm tay máy chuyển động, - Cảm biến (sensors) dùng để đo lường trạng thái tay máy (cảm biến trong) trạng thái môi trường (cảm biến ngoài) cần, - Một hệ thống điều khiển (có Hình 1.1 IRB660-palletiser hãng máy tính) để điều khiển giám ABB Robotics sát chuyển động tay máy Nhược điểm: - Đặc điểm cố hữu độ cứng vững thấp để tạo cấu trúc động học - Sai số tích lũy khuếch đại từ khâu trước sang khâu sau - Do phải mang chuyển động dẫn động (thường động cơ) có khối lượng lớn nên tốc độ nên tốc độ làm việc không cao - Khả mang tải không cao Robot loại yêu cầu phải có BTD khơng gian (ứng với BTD đối tượng làm việc) để tiếp cận đối tượng vị trí với khả định hướng miền làm việc Chính chủ yếu robot có khớp, loại robot Stanford (RRTRRR), KUKA (6R), Elbow (6R), Puma (6R) …với ứng dụng cơng nghiệp lắp ráp, vận chuyển phôi sản phẩm trình sản xuất Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) 2) Robot song song (Parallel Manipulator) Loại robot song song điển hình thường có bàn chân di chuyển nối với giá cố định số nhánh hay chân Do vậy, khâu chịu lực kéo lực nén, khơng phải chịu uốn Thường số chân số BTD, chân điều khiển nguồn phát động đặt giá cố định thân chân Ưu điểm: - Khả chịu tải lớn tải trọng chia cho chân, - Tốc độ cao xác hơn, cấu trúc gọn nhẹ hơn, - Do tốc độ cao xác cao nên hoạt động máy phay, ngày áp dụng vào việc phay bề mặt gia cơng cần độ xác cao, suất - Nhiều ứng dụng: Mô tạo song, Hình 1.2 ABB’s IRB340 palletising robot ghế lái máy bay (Steward, 1965), bàn khung lắp ráp (Reinholtz Gokhale, 1987), bàn điều khiển dao, gá máy phay (Arai, 1991), thiết bị định điểm (Gosselin Hamel, 1994), máy chuyển động có chân bước (Waldron, 1984) Tuy nhiên có số nhược điểm gặp phải số trở ngại không gian làm việc nhỏ, chân va chạm lẫn việc thiết kế khó khăn 3) Robot di chuyển (Mobile Robot) Đơn giản loại ôtô, xe đạp với bánh lái có BTD Hiện dùng chuyên chở vật liệu nhà may rộng, bệnh viện, văn phòng … 4) Robot giống người (Humanoid Robot) Nói cách đơn giản, robot có dạng hình dáng người, chân, tay, đầu, dung cấu với chuyển động phận người Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) Các kiểu phân loại khác phân loại theo Hệ thống truyền động, theo Phương pháp điều khiển, theo Đặc điểm hoạt động… tùy tiêu chí đặt mà robot phân loại nhằm nêu bật tiêu chí 1.3 Tay máy (Manipulator) Thuật ngữ “tay máy” robot quan niệm nhiều nhà chuyên môn lĩnh vực khơng có khác biệt Để thuận tiện trình bày, ta hiểu: Tay máy dạng robot có cấu tạo mơ theo đặc điểm cấu tạo cánh tay người Cũng hiểu tay máy tập hợp phận cấu khí thiết kế để hình thành khối có chuyển động tương đối nhau, gọi khâu động Trong phần liên kết khâu động gọi khớp động hay gọi phần tử thực thực chuyển động để vận hành tay máy động điện, xylanh dầu ép, xylanh khí nén ,… Phần quan trọng khác tay máy phận hay khâu tác động cuối để thao tác đối tượng làm việc – thường tay gắp đầu công cụ chuyên dùng Tay máy hay gọi cánh tay khí robot công nghiệp thông thường chuỗi động hở tạo thành từ nhiều khâu kết nối với nhờ khớp động Khâu cuối tay máy thường có dạng tay gắp gắn dụng cụ cơng tác Mỗi khâu động tay máy có nguồn dẫn động riêng, lượng chuyển động truyền đến cho chung điều khiển sở tín hiệu nhận từ phận phản hồi cảm biến nhằm thông báo trạng thái hoạt động khâu chấp hành, vấn đề đặc biệt quan tâm vị trí vận tốc dịch chuyển khâu cuối – khâu thể kết tổng hợp chuyển đông khâu thành phần 1.4 Một số robot chuỗi hở thường gặp 1.4.1 Tay máy tọa độ vng góc (Cartesian robot/ Gantry robot) Robot hoạt động hệ tọa độ minh họa hình vẽ gồm ba chuyển động định vị X,Y,Z theo trục tọa độ vng góc: Loại robot thích hợp với công việc gắp vật thể đặt chúng vào vị trí khác Các ứng dụng đóng gói, lắp ráp máy móc, cầm nắm máy cơng cụ hàn theo hình cung Đối với loại robot này, cánh tay tạo thành từ khớp trượt mà trục chúng trùng với hệ trục tọa độ Đê-các Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) Ưu điểm: - Khơng gian làm việc lớn, dài đến 20m, - Đối với loại gắn trần dành diện tích sàn lớn cho cơng việc khác, - Hệ thống điều khiển đơn giản Hạn chế: Việc thêm vào loại cần trục hay loại thiết bị vận chuyển vật liệu khác không gian làm việc Hình 1.3 Tay máy tọa độ vng góc robot khơng thích hợp (Cartesian Robot) lắm.Việc trì vị trí cấu dẫn động thiết bị dẫn động điện loại gặp nhiều trở ngại 1.4.2 Tay máy tọa độ trụ (Cylindrical robot) Trong ba chuyển động , robot trang bị hai chuyển động tịnh tiến chuyển động quay Sử dụng công nghệ lắp ráp, cầm nắm máy công cụ, hàn điểm Loại robot này, trục có dạng hệ tọa độ trụ Ưu điểm : - Có khả chuyển động ngang sâu vào máy sản xuất, - Cấu trúc theo chiều dọc máy Hình 1.4 Tay máy tọa độ trụ (Cylinderical để lại nhiều khoảng trống cho sàn, Robot) - Kết cấu vững chắc, có khả mang tải lớn, - Khả lặp lại tốt Nhược điểm giới hạn tiến phía trái phía phải kết cấu khí giới hạn kích cỡ cấu tác động theo chiều ngang Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) 1.4.3 Tay máy tọa độ cầu (Spherical/Polar robot) Robot loại bố trí có hai chuyển động quay ba chuyển động định vị Dạng robot dạng sử dụng điều khiển servo sớm Được sử dụng để cầm nắm dụng cụ, hàn điểm, đánh bóng, hàn hàn theo cung Trục robot tạo thành hệ tọa độ cầu 1.4.4 Tay máy tồn khớp lề Hình 1.5 Tay máy tọa độ cầu (Polar Loại cấu hình dễ thực Robot) ứng dụng cho robot dạng khớp nối lề kế dạng ba trục thẳng, gọi tắt dạng SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) Dạng dạng tọa độ trụ phổ cập ứng dụng cơng nghiệp chúng cho phép nhà sản xuất robot sử dụng cách trực tiếp dễ dàng cấu tác động quay động điện, động dầu ép, khí nén Được sử dụng để gắp nhả vật, đóng gói, lắp ráp hay cầm nắm máy cơng cụ Robot có khớp xoay song song với cho phép thao tác mặt phẳng Ưu điểm : - Mặc dù chiếm diện tích làm việc song tầm vươn lớn, tỉ lệ kích thước - tầm vươn đánh giá cao - Về mặt hình học, cấu hình dạng khớp nối lề với ba trục quay bố trí theo phương thẳng Hình 1.6 Robot SCARA đứng dạng đơn giản có hiệu trường hợp yêu cầu gắp đặt đặt chi tiết theo phương thẳng Trong trường hợp toán tọa độ quỹ đạo chuyển động robot cần giải hai phương x y lại cách phối hợp ba chuyển động quay quanh ba trục song song với trục z Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) 1.4.5 Về KUKA Robotics Hình 1.7 Robot KUKA KR 6/2 15/2 KUKA Robotics Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) KUKA thành lập vào năm 1898 Augsburg, Đức, tên Keller und Knappich Augsburg Có cơng ty mẹ KUKA Roboter GmbH, đặt Augsburg - Đức, KUKA Robotics nhà sản xuất hàng đầu giới robot công nghiệp với khối lượng hàng năm đạt gần 10.000 Dải robot trục có tải trọng từ 3kg đến 570 kg tầm với từ 635mm đến 3700mm, điều khiển từ tảng điều khiển dựa PC; riêng KUKA KR 1000 – robot khỏe Hình 1.8 KUKA KR 1000 – robot khỏe giới KUKA giới KUKA, loại robot có trục làm titan Khả nâng lên đến 1000 kg tầm với 3200 mm Và thiết kế nhắm tới ứng dụng đặc biệt nặng Do vậy, lý tưởng cho ngành công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng, ôtô giặt Robot KUKA sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp, gồm sản xuất thiết bị gia dụng, sản xuất ô tô, không gian, sản xuất hàng tiêu dùng, chế biến thực phẩm, dược, y, đúc khuôn, nhựa, nhiều ứng dụng phức hợp khác vận chuyển vật, lắp ráp, đóng gói, xếp-dỡ pallet, hàn, uốn, đánh bóng bề mặt Thơng tin chi tiết tập đồn có trang web www.kukarobotics.com Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) Vài hình ảnh khác robot hãng KUKA : Hình 1.9 Zepnick Solutions chọn KUKA Robotics cung cấp Robot thép không gỉ KUKA KR 15 SL cho hệ thống xử lý đóng gói thực phẩm cơng ty Hình 1.11 Một khoang làm việc robot bỏ bánh mì nhặt từ băng chuyền vào hộp Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 Hình 1.10 Một khoang làm việc robot hãng KUKA thao tác với thùng đồ uống Hình 1.12 Hệ thống robot tự động phục vụ cho quầy bar hãng Motoman dùng kẹp để lấy cốc 10 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) phù hợp với thao tác thực tế Thao tác robot đưa bàn kẹp đến gần vị trí làm việc Có thể gọi tên thao tác “thơ” Sau bàn kẹp xê dịch nhỏ xoay hướng cho phù hợp với công việc, gọi thao tác “tinh” Vậy nhóm 3+3 tương ứng với thao tác “thô + tinh” Việc giải toán động học ngược trở nên đơn giản phải lưu ý đến vấn đề sau: - Đối với nhóm thực thao tác “thơ” thường quan tâm đến vị trí, mà khơng quan tâm đến định hướng nên thành phần vectơ n, s, a - Đối với nhóm thực thao tác “tinh” ngược lại, cho thành phần vectơ p Nhược điểm phương pháp này, nói trên, gốc tọa độ nhóm 3, kể từ nhóm thứ trở vị trí cần xác định cho trước Thông thường người ta cho trước chúng điểm tựa công nghệ Mặc dù dùng hệ 12 PT phần tính toán động học thuận để giải toán động học ngược chúng phương trình phi tuyến nên khó giải Tuy vậy, KUKA loại robot có đặc điểm khớp khớp quay, tâm trục quay khớp cuối giao điểm, thông thường với cấu trúc điểm khơng gian robot có khả để đạt đến điểm này, hay nói cách khác, với điểm xác định tốn động học ngược có nghiệm Vì vậy, để giải tốn động học ngược ta chia làm bước, bước dựa vào phương pháp hình học giải tích để tìm góc liên quan đến vị trí khâu chấp hành cuối (θ1, θ2, θ3) – “Phương trình động học ngược – Vị trí” sau bước có nhiệm vụ tính nốt góc cịn lại từ góc tìm – “Phương trình động học ngược – Hướng” Từ thành phần phương trình (2.6) 12 phương trình thành phần ta biết vị trí điểm tâm quay cổ tay (điểm P hình 1.15):  p x  d x  d 6a x   p   d  d a  y  y  y  p z   d z  d 6a z  Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 (2.7) 19 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) 1) Phương trình động học ngược - Vị trí (Position) Trên hình vẽ 2.4 hình chiếu cánh tay robot trường hợp góc θ1 Hình 2.4 Hình chiếu cánh tay - Góc θ1 tính từ Py Px: (2.8) θ1 = atan2(Py, Px); Theo hình vẽ, θ1 có nghiệm θ1 (θ1 + 180 ), thỏa mãn nghiệm phương trình (2.8) Trường hợp Px = Py = 0, phương trình (2.8) có vô số nghiệm, hàm atan2 chọn nghiệm θ1 = - Góc θ3 tính dựa vào hình 2.5: Hình 2.5 Hình chiếu vng góc với mặt phẳng cánh tay Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 20 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) Sử dụng định lí hàm số cos, ta có: với q + r = a 22  a 32  d 42  2a a 32  d 42 cos(180  3 ) (2.9)  3  atan2(  D32 , D3 )  atan2(d ,a ); (2.10) D3  q  r  a 22  a 32  d 24 2a a 32  d 42 ; (2.11) - Góc θ2 tính dựa vào góc ψ γ hình vẽ 2.5 Ta có: a 32  d 24 = a 22  q + r  2a q + r cos (2.12)    atan2(  D 22 , D ); với D2  a 32  d 24  a 22  q  r 2a q  r 2 (2.13) ; (2.14) Từ đó: θ2 = γ  ψ = atan2(r,q) – atan2(  D 22 ,D ); (2.15) Như vậy, góc (θ1, θ2, θ3) tính tổ hợp chúng cho nghiệm (θ1, θ2, θ3) 2) Phương trình động học ngược - Hướng (Orientation) Hướng khâu chấp hành cuối (gắn dụng cụ) giải sau biết góc vị trí (θ1, θ2, θ3) Trong cơng thức (2.6), xét đến thành phần định hướng (ma trận R3x3), ta có: R 0 R 3 R 3 R  (0 R )T R (2.16) R6 giải từ phần động học thuận, cịn 0R3 có giải góc (θ1,θ2,θ3) theo PT động học ngược – vị trí Còn 3R6 bao gồm thành phần ma trận quay (θ4,θ5,θ6) theo (2.5) giá trị cần xác định:  C4C5C6  S4S6 R  S4C5C6  C4S6   S5C6 Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 C 4C5S6  S4C6 S4C5S6  C4C6 S5S6 C 4S5  S4S5   C5  (2.17) 21 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) Giả sử thành phần tích ma trận vế phải (2.16) sau tính ma trận [bij]3x3 :  C1C23 S1C23 S23   n x s x a x   b11 b12 b13  (0R3)T.0R6 =  S1 C1   n y s y a y  =  b 21 b 22 b 23  (2.18)       C1S23 S1S23 C23   n z s z a z   b31 b32 b33  Từ đó, sau nhân vế phải theo (2.18) giá trị bij đồng với phần tử (2.17) ta có nghiệm (θ4,θ5,θ6): Có nghiệm (θ4, θ5, θ6): θ4 = atan2(b23, b13) + 1800; θ4 = atan2(b23, b13); θ5 = atan2    b33 ,b33 ; θ6 = atan2(b32, -b31); Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52   θ5 = atan2   b33 ,b33 ; θ6 = atan2(b32, -b31) + 1800; 22 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG KẾT QUẢ TÍNH TỐN 3.1 Mơ sử dụng thư viện OpenGL với MFC – Công cụ để mơ : + Ngơn ngữ lập trình C++ : Xây dựng giao diện MFC + Tìm hiểu lập trình đồ họa OpenGL để mơ qua khối đồ họa – Phần mềm sử dụng: + Visual Studio 2008 + SolidWorks 2010 + Matlab R2010b với Robotics Toolbox for Matlab (release 8) Copyright Peter Corke 1992-2008 http://www.petercorke.com 3.1.1 Giới thiệu OpenGL OpenGL (Open Graphics Library) thư viện đồ họa tốc độ cao độc lập với hệ thống giao diện hệ điều hành Tiền thân OpenGL IRIS GL hãng Silicon Graphic Library Inc phát triển cho WorkStation đồ họa tốc độ cao từ năm 1982.Sau từ năm 1992 OpenGL trở thành chuẩn cơng nghiệp đắc tính kỹ thuật OpenGL ủy ban kỹ thuật ARB (Architectural Review Board ) phê chuẩn Hình 3.1 Khối lập phương rỗng đặc vẽ OpenGL OpenGL tiêu chuẩn kỹ thuật đồ họa có mục đích định giao diện lập trình ứng dụng (tiếng Anh: API) đồ họa chiều OpenGL Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 23 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) dùng ứng dụng đồ họa chiều Giao diện lập trình chứa khoảng 250 hàm để vẽ cảnh phức tạp từ hàm đơn giản Nó dùng rộng rãi trị chơi điện tử Ngồi dùng ứng dụng CAD, thực tế ảo, mô khoa học, mô thông tin, phát triển trị chơi OpenGL cịn có đối thủ cạnh tranh DirectX Microsoft 3.1.2 Giới thiệu ngôn ngữ lập trình Visual C++ Visual C++ ngơn ngữ lập trình thuộc dịng Visual Studio hãng Microsoft, phát triển dựa tảng ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng C++ Visual C++ đời khoảng năm 1990 ngày sử dụng rộng rãi ứng dụng kỹ thuật lập trình nhúng, lập trình điều khiển lập trình mơ Việc tạo giao diện phức tạp trình bày đẹp Visual C++ đơn giản, mạnh Visual C++ việc trợ giúp đắc lực cho người lập trình xây dựng dự án lớn kỹ thuật lập trình hệ thống Hình 3.2 Giao diện VC++ tạo Project MFC Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 24 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) MFC lớp tảng Microsoft (Microsoft Foundation Classes), cơng cụ mạnh lập trình ứng dụng cho hầu hết lĩnh vực có giao diện đáp ứng nhu cầu người sử dụng việc thiết kế giao diện chương trình mơ 3.1.3 Giới thiệu phần mềm đồ họa SolidWorks Phần mềm SolidWorks phần mềm hỗ trợ thiết kế khí (CAD) cho phép ta vẽ thể đối tượng không gian chiều (3D) cách trực quan với giao diện thân thiện dễ sử dụng với hệ thống Help chi tiết dễ hiểu ; cịn cho phép lưu mở file nhiều dạng khác giúp liên kết đến nhiều phần mềm khác Ở ta lựa chọn định dạng file STL(Standard Template Library) để chuẩn bị cho việc mơ Hình 3.3 Tạo file STL từ Solidwork (2010) Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 25 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) 3.1.4 Kết lập trình mơ Bài tốn động học mô sử dụng giao diện MFC lập trình với phần mềm VS9.0 kết hợp với thư viện đồ họa OpenGL Các khớp robot vẽ SolidWorks 2010 xuất sang file STL để tạo models cho việc mơ tốn động học ngược trực quan 1) Các khâu robot KUKA KR6/2 Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 26 Bài tập lớn Robot Cơng nghiệp KuKa Robot (6R) 2) Các phần chương trình lập trình MFC Chương trình mơ sử dụng thư viện OpenGL gồm lớp vectơ, lớp để đặt màu cho khâu (material), lớp điều khiển bàn phím chuột, lớp vẽ quỹ đạo, lớp có hàm tịnh tiến quay khâu (models),… Khi tạo Project theo MFC, có lớp tạo sẵn Wizard : Lớp CFormdata, CKUKAView, CMainFrame,… Ta đặt phần tính tốn lớp được, cho thuận tiện truy nhập liệu lớp Ở đây, ta lấy lớp CKUKAView để đặt lệnh vẽ hiển thị hàm Calculate() để tính tốn mơ toán động học ngược ; lớp CFormdata nhận kiện xảy lớp nhập liệu, chương trình làm nút radio, button để điều khiển robot theo quỹ đạo định Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 27 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) 3) Kết mơ robot KUKA bậc tự Hình 3.11 Mơ Bài tốn động học ngược theo quỹ đạo tròn Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 28 Bài tập lớn Robot Cơng nghiệp KuKa Robot (6R) Hình 3.12 Mơ BT động học ngược theo quỹ đạo thẳng 3.2 MATLAB MATLAB viết tắt Matrix Laboratory – phần mềm hãng MathWorks, Inc Chỉ riêng tên gọi mách bảo đối tượng ma trận Vectơ đại lượng vô hướng biểu diễn ma trận nx1 1x1 tương ứng Các xâu kí tự sử dụng MATLAB Matlab tích hợp phương pháp tính tốn, hiển thị với ngơn ngữ lập trình mạnh để cung cấp cho người dùng môi trường làm việc tiện lợi để giải vấn đề tính tốn khoa học Với khả tính tốn mạnh ma trận, ta lập chương trình tính tốn kết toán động học thuận động học ngược dựa thông số đầu vào Trong phạm vi tập lớn, em thiết kế hai chương trình GUI matlab cho phép tính tốn động học thuận ngược cho robot KuKa Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 29 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) Thực kiểm tra lại kết tính tốn hình vẽ, ta thấy có sai số chương trình tính tốn động học thuận động học ngược Ngun nhân dẫn Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 30 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) tới sai số việc nạp giá trị đầu vào góc quay theta tốn động học thuận chưa với góc theta tính tốn tốn động học ngược Tuy nhiên, sai số nhỏ 10% ( tính tốn với tọa độ điểm cuối ) chấp nhận Mã nguồn chương trình mơ tính tốn gửi kèm theo báo cáo Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 31 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thiện Phúc Robot Công nghiệp NXB KHKT Hà Nội, 2006 [2] Ngô Mạnh Hiến Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu động học động lực học điều khiển robot, ứng dụng robot KUKA KR 6/2 ĐHBK Hà Nội, 2004 [3] Nguyễn Đức Nghĩa Nhập mơn MATLAB – BM Khoa học máy tính Hà Nội, 2002 [4] Websites: - KUKA Robotics: www.kukarobotics.com/ - The MathWorks, Inc www.mathworks.com/ - A Practical Guide to STL: http://www.codeproject.com/KB/stl/PracticalGuideStl.aspx - OpenGL page: http://www.opengl.org/documentation/red_book/ - Wikipedia.org: http://en.wikipedia.org/wiki/KUKA – Wikipedia - OpenGL: http://en.wikipedia.org/wiki/OpenGL – C++ tutorial http://cplusplus.com/doc/tutorial/ – Micosoft Visual Studio 2008 Documentation http://msdn.microsoft.com/enus/library/ms177549(VS.90).aspx Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 32 Bài tập lớn Robot Cơng nghiệp KuKa Robot (6R) MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU 1  CHƯƠNG 2  TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ ROBOT CHUỖI HỞ 2  1.1 Sự đời robot 2  1.2 Phân loại robot 2  1.2.1 Phân loại theo số bậc tự (BTD) trường công tác 2  1.2.2 Phân loại theo cấu trúc động học 2  1.3 Tay máy (Manipulator) 5  1.4 Một số robot chuỗi hở thường gặp 5  1.4.1 Tay máy tọa độ vng góc (Cartesian robot/ Gantry robot) 5  1.4.2 Tay máy tọa độ trụ (Cylindrical robot) 6  1.4.3 Tay máy tọa độ cầu (Spherical/Polar robot) 7  1.4.4 Tay máy toàn khớp lề 7  1.4.5 Về KUKA Robotics 8  1.5 Ứng dụng robot 11  CHƯƠNG 12  TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT KUKA BẬC TỰ DO 12  2.1 Tính tốn động học robot KUKA bậc tự 12  2.1.1 Phương trình động học thuận 13  2.1.2 Phương trình động học ngược 18  CHƯƠNG 23  CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG KẾT QUẢ TÍNH TỐN 23  3.1 Mơ sử dụng thư viện OpenGL với MFC 23  3.1.1 Giới thiệu OpenGL 23  3.1.2 Giới thiệu ngơn ngữ lập trình Visual C++ 24  3.1.3 Giới thiệu phần mềm đồ họa SolidWorks 25  3.1.4 Kết lập trình mơ 26  3.2 MATLAB 29  TÀI LIỆU THAM KHẢO 32  Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 33 ... CDT2_K52 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) 1.4.5 Về KUKA Robotics Hình 1.7 Robot KUKA KR 6/2 15/2 KUKA Robotics Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R) KUKA. .. tiết tập đồn có trang web www.kukarobotics.com Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 Bài tập lớn Robot Cơng nghiệp KuKa Robot (6R) Vài hình ảnh khác robot hãng KUKA : Hình 1.9 Zepnick Solutions chọn KUKA Robotics... chúng Một robot gọi robot chuỗi hở (robot - serial robot) cấu trục động học chúng có dạng chuỗi động hở; gọi robot song song Vũ Ngọc Trọng – CDT2_K52 Bài tập lớn Robot Công nghiệp KuKa Robot (6R)