NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH DUNG SAI CHO ROBOT CHUỖI THEO NHÓM CẤU TRÚC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LÊ THỊ THU THỦY NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH DUNG SAI CHO ROBOT CHUỖI THEO NHÓM CẤU TRÚC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ THÁI NGUYÊN – 2021 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP LÊ THỊ THU THỦY NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH DUNG SAI CHO ROBOT CHUỖI THEO NHĨM CẤU TRÚC Ngành: K t uật C Mã số: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Người ướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Thành Long THÁI NGUYÊN – 2021 i LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập hồn thành luận án, tác giả ln nhận quan tâm, bảo, tạo điều kiện thầy cô giáo Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên giúp đỡ, động viên gia đình, người thân, đồng nghiệp Đặc biệt, tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc PGS.TS Phạm Thành Long tận tình bảo hướng dẫn tác giả suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án Tác giả xin cảm ơn thầy cô giáo Khoa Cơ khí - Trường Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp, thầy mơn Cơ điện tử đóng góp ý kiến tạo điều kiện giúp đỡ tác giả nhiều Cuối cùng, xin cảm ơn tất người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, hỗ trợ, tạo điều kiện giúp đỡ tác giả suốt khoá học NGHIÊN CỨU SINH Lê Thị Thu Thủy ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận án ―Nghiên cứu tính tốn xác định dung sai cho robot chuỗi theo nhóm cấu trúc‖ tơi tự thực đồng thực hướng dẫn PGS TS Phạm Thành Long Để hồn thành luận án này, tơi sử dụng tài liệu ghi mục tài liệu tham khảo mà không dùng tài liệu khác Khơng có chép, gian lận kết cơng trình nghiên cứu khác Các số liệu kết nghiên cứu luận án trung thực Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm với lời cam đoan Thái Nguyên, ngày 20 tháng năm 2021 Tác giả Lê Thị Thu Thủy iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ DUNG SAI CHO ROBOT 1.1 Sai số nguồn gây sai số 1.2 Các cơng trình nghiên cứu nước .16 1.2.1 Các cơng trình nghiên cứu nước .16 1.2.2.1 Những nghiên cứu thiết kế dung sai phương diện định tính………………………………………………………………………………… 18 1.2.2.2 Những nghiên cứu thiết kế dung sai phương diện định lượng 19 1.2.2.3 Thiết kế dung sai theo kinh nghiệm ……………………………… 21 1.2.2 Các cơng trình nghiên cứu ngồi nước 17 1.3 Những vấn đề tồn 21 1.4 Hướng nghiên cứu luận án 23 1.4.1 Giả thuyết khoa học luận án 25 1.4.2 Nội dung luận án 26 1.4.3 Kết nghiên cứu luận án 31 C ng 2: XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN HỌC BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ GIỮA DUNG SAI KHÂU, KHE HỞ KHỚP VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA ROBOT .34 2.1 Xây dựng mơ hình tốn thiết kế dung sai cho robot độc lập 34 2.1.1 Cơ sở xây dựng mơ hình tốn 34 2.1.1.1 Phương pháp mơ tả độ xác khâu cuối - Hình cầu giới hạn sai số cho phép ……………………………………………………………… ……………34 2.1.1.2 Mơ hình tốn tổng qt …………………………………………… 35 2.1.1.3 Giải toán động học theo phương pháp số Giảm Gradient tổng quát (Generalized Reduced Gradient - GRG) …………………………………………… 42 2.1.2 Xây dựng mơ hình tốn cho robot 6DOF 47 2.1.3 Xây dựng mơ hình toán cho robot chuỗi 5DOF .55 2.1.4 Xây dựng mơ hình tốn cho robot SCARA 4DOF 60 2.2 Xây dựng mơ hình toán thiết kế dung sai cho robot nhóm cấu trúc động học 65 2.2.1 Một số khái niệm 65 2.2.1.1 Hai robot đồng dạng ……………………………………………… 66 2.2.1.2 Tỉ số đồng dạng kích thước ……………………………………….…67 2.2.1.3 Tỉ số độ xác ……………………………………………… … 67 2.2.2 Bài toán số (trường hợp 2): Hai robot đồng dạng kích thước 69 iv 2.2.3 Bài toán số (trường hợp 3): Hai robot dạng cấu trúc không đồng dạng 72 CHƯƠNG 3: KIỂM TRA, HIỆU CHỈNH DUNG SAI – HỒN THIỆN Q TRÌNH THIẾT KẾ 77 3.1 Phần mềm kiểm tra, hiệu chỉnh dung sai 78 3.2 Các chức phần mềm 83 3.2.1 Kiểm tra 83 3.2.2 Hiệu chỉnh 84 3.3 Các thao tác kết hiển thị phần mềm 87 3.3.1 Nhập liệu .87 3.3.2 Kết hiển thị 89 CHƯƠNG 4: PHÂN VÙNG ĐỘ CHÍNH XÁC TRONG KHƠNG GIAN CƠNG TÁC .93 4.1 Tổng quan 93 4.1.1 Lý thực toán 93 4.1.2 Các phương pháp nghiên cứu giới 94 4.1.3 Nội dung tổng quát thực việc phân vùng độ xác 96 4.2 Quy trình thực 97 4.2.1 Xác định vùng không gian khảo sát 97 4.2.2 Đo sai số số điểm mẫu không gian khảo sát 98 4.2.3 Xử lý số liệu 100 4.2.4 Xây dựng hàm dạng 101 4.2.5 Phân vùng độ xác 102 CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH DUNG SAI CHO MỘT SỐ ROBOT ĐIỂN HÌNH 104 5.1 Thiết kế dung sai cho robot độc lập 105 5.1.1 Thiết kế dung sai cho robot chuỗi hai bậc tự 105 5.1.1.1 Xác định xấp xỉ đầu dung sai ………………………………… 105 5.1.1.2 Kiểm tra, hiệu chỉnh dung sai …………………………………… 106 5.1.2 Thiết kế dung sai cho robot chuỗi sáu bậc tự 108 5.1.2.1 Xác định giá trị dung sai làm xấp xỉ đầu ………………………… 108 5.1.2.2 Kiểm tra hiệu chỉnh dung sai ………………………………… 110 5.2 Thiết kế dung sai dựa quan hệ nhóm cấu trúc 112 5.2.1 Trường hợp 1: Tính tốn robot B đồng dạng với A k=kr 112 5.2.2 Trường hợp 2: Tính tốn dung sai robot B‘ với B‘ A có k ≠ kr 113 5.3 Hiệu chỉnh dung sai kiểm tra phối hợp .123 5.4 Thực nghiệm phân vùng độ xác khơng gian cơng tác 127 5.4.1 Máy đo độ xác sơ đồ thí nghiệm .127 5.4.2 Nội suy sai số khâu cuối không gian công tác 129 5.4.3 Khảo sát kiểm chứng 133 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 137 TÀI LIỆU THAM KHẢO .139 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 146 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải nội dung Đơn vị Lượng tịnh tiến dọc theo trục Ox mm αi Góc quay quanh trục Ox rad CIM Computer Intergrated Manufacturing - Hệ thống sản xuất tích hợp CMM Coordinate Measuring Machine - Máy đo tọa độ CNC Computerized Numerical Control - điều khiển máy tính D-H Quy tắc Denavit-Hartenberg di Lượng tịnh tiến dọc theo trục oz DOE Design of Experiment - thiết kế theo thực nghiệm DOF Degree of freedom – Bậc tự mm δdi Sai số kích thước dài khâu i mm δqi Sai số kích thước góc khớp i rad k Tỉ số đồng dạng kích thước kr Tỉ số độ xác GA GRG Genetic Algorithm - thuật tốn di truyền Generalized Reduced Gradient - phương pháp Giảm Gradient tổng quát L Hàm tối ưu n Số bậc tự robot P Véc tơ vị trí hướng khâu thao tác q Véc tơ tham số động học qi Biến khớp thứ i rad r Bán kính hình cầu sai số cho phép mm vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Bảng thông số D-H robot 6DOF 50 Bảng 2: Bảng thông số D-H robot 5DOF 56 Bảng 3: Bảng thông số D-H robot SCARA 4DOF 61 Bảng 1: Bảng thống kê liệu chi tiết điểm rơi khảo sát lắp lẫn 90 Bảng 1: Bảng DH robot hai khâu 105 Bảng 2: Sự phân bổ dung sai biến khớp độ phân giải encoder tương ứng 106 Bảng 3: Kết tính dung sai kích thước khâu khớp robot hai bậc tự 108 Bảng 4: Thống kê bán kính sai số robot (C) cho 10 điểm khảo sát 120 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Robot chuỗi robot song song Hình 2: Một số ứng dụng điển hình robot cơng nghiệp Hình 1: Một số ứng dụng robot công nghiệp Hình 2: Một số robot cơng nghiệp điển hình Hình 3: Robot chuỗi (a) robot song song (b) 10 Hình 4: Ví dụ độ xác độ xác lặp 11 Hình 5: Các yếu tố động học gây sai số 13 Hình 6: Sai số khe hở mặt 14 Hình 7: Đường cong dung sai – chi phí 19 Hình 8: Bản vẽ chế tạo phận tay máy 22 Hình 9: Quy trình tổng quát thiết kế dung sai robot 27 Hình 10: Sơ đồ giải toán xác định dung sai cho robot 29 Hình 11: Sơ đồ giải tốn xác định dung sai cho nhóm robot 29 Hình 12: Robot khơng gian làm việc robot 31 Hình 1: Mơ tả độ xác định vị khâu cuối cho phép 34 Hình 2: Di chuyển cho phép khâu cuối mặt cầu sai số cho phép 37 Hình 3: Sơ đồ thuật toán tổng quát xác định dung sai sơ 41 Hình 4: Robot chuỗi sáu bậc tự dùng công nghiệp 48 Hình 5: Mơ hình động học robot sáu bậc tự điển hình 6DOF 49 Hình 6: Khảo sát số điểm mặt cầu sai số cho phép 52 Hình 7: Sơ đồ thuật tốn xác định dung sai sơ cho robot 6DOF 54 Hình 8: Robot SCORBOT 5DOF 55 Hình 9: Mơ hình động học robot chuỗi 5DOF 56 Hình 10: Sơ đồ thuật toán xác định dung sai sơ cho robot 5DOF 60 Hình 11: Robot SCARA 4DOF 61 Hình 12: Mơ hình động học robot SCARA 4DOF 61 Hình 13: Sơ đồ thuật toán xác định dung sai sơ cho robot SCARA 64 Hình 14: Sơ đồ động học robot chuỗi bậc tự 66 Hình 15: Minh họa hai robot đồng dạng 67 Hình 16: Mơ tả sai số cho phép robot A robot B 68 Hình 17: Mối quan hệ tương quan tỉ số độ xác tỉ số kích thước 69 Hình 18: Sử dụng robot trung gian trường hợp k ≠ kr 70 Hình 19: Hai robot dạng kết cấu 73 Hình 20: Sử dụng robot trung gian C trường hợp hai robot dạng kết cấu không đồng dạng 73 viii Hình 1: Minh họa 3D với tất điểm nằm giới hạn cầu cho phép 84 Hình 2: Minh họa 3D với lượng điểm nằm giới hạn cầu cho phépCần hiệu chỉnh 85 Hình 3: Sơ đồ kiểm tra hiệu chỉnh dung sai kiểm tra phối hợp 85 Hình 4: Số lượng điểm tỉ lệ phần trăm khơng đạt u cầu độ xác kiểm tra lắp lẫn 89 Hình 5: Mô kết kiểm tra lắp lẫn vị trí với bán kính cầu r = 0,5mm 91 Hình 1: Minh họa hệ thống theo dõi laser sử dụng để đo sai số vị trí robot 96 Hình 2: Khơng gian khảo sát dạng lăng trụ tam giác với sáu nút 98 Hình 3: Ảnh hưởng điểm lấy mẫu đến điểm khảo sát qua hàm dạng 99 Hình 1: Sơ đồ động robot chuỗi hai bậc tự 105 Hình 2: Giao diện phần mềm kiểm tra thuận cho robot bậc tự 107 Hình 3: Chạy chương trình lắp lẫn robot hai bậc tự 107 Hình 4: Mô 14 641 trường hợp lắp lẫn nằm hình trịn sai số cho phép 108 Hình 5: Robot chuỗi sáu bậc tự 109 Hình 6: Giải tốn tìm dung sai cho robot 6DOF 110 Hình 7: Kết kiểm tra dung sai khâu cuối phần mềm tính tốn 111 Hình 8: Kết kiểm tra điểm rơi với hình cầu khống chế sai số bán kính 1mm 111 Hình 9: Kết kiểm tra độ xác khâu cuối B 113 Hình 10: Kết mô kiểm tra robot B 113 Hình 11: Kiểm tra độ xác lắp lẫn 115 Hình 12: Các điểm cuối biểu diễn mặt cầu sai số (B’) 115 Hình 13: Kết kiểm tra độ xác lắp lẫn hồn tồn 117 Hình 14: Điểm chạm khâu cuối biểu diễn mặt cầu sai số 117 Hình 15: Kết khảo sát bán kính sai số điểm robot (C) 119 Hình 16: Kiểm tra dung sai thiết kế robot D vị trí 122 Hình 17: Kiểm tra dung sai thiết kế robot D vị trí 122 Hình 18: Đáp ứng vị trí D lấy A làm mẫu 123 Hình 19: Kết tính chưa sử dụng Autofix 124 135 c Sai số theo phương Z Hìn 28: Sai lệch vị trí khâu cuối từ kết đo trực tiếp từ nội suy hàm dạng theo hướng Từ biểu đồ nhận thấy, sai lệch khâu cuối nội suy từ hàm dạng có giá trị sai lệch so với đo thực nghiệm nằm khoảng từ đến 0,035mm Như vậy, kết nội suy hồn tồn dùng để thay kết đo trực tiếp So với việc phải thực bước tính toán, kiểm tra hiệu chỉnh sai số nhiều vị trí khác tồn khơng gian làm việc robot, mơ hình nội suy hàm dạng giúp tiết kiệm đáng kể thời gian chi phí cho q trình thiết kế, hiệu chỉnh xác định sai số robot Kết luận c ng Với mục đích giảm khối lượng tính tốn kiểm sốt hết khả khơng mong muốn, tác giả phân vùng độ xác khâu cuối không gian làm việc hàm dạng, sử dụng thuật toán xác định xấp xỉ đầu dung sai, kiểm tra, hiệu chỉnh dung sai hợp lý theo nguyên tắc thống kê lắp lẫn phần mềm tự xây dựng Đây quy trình đầy đủ, chặt chẽ hiệu việc xây dựng, tính tốn dung sai tham số động học robot công nghiệp, giúp nhà thiết kế tiết tiệm thời gian, 136 giảm chi phí khâu thiết kế Các kết mô số thực nghiệm sở áp dụng lý thuyết đạt mong muốn Các bước tiến hành dễ hiểu, dễ thực 137 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận án thực đầy đủ nội dung nghiên cứu để đạt mục đích đặt Những kết đạt đóng góp luận án nghiên cứu, thiết kế dung sai tham số động học robot là: Xây dựng mơ hình tốn thể mối liên hệ độ xác khâu cuối robot với dung sai tham số khâu, khớp thành phần Mơ hình toán cụ thể xây dựng cho cấu robot chuỗi SCARA bốn bậc tự do, robot năm bậc tự robot chuỗi sáu bậc tự Bài toán xác định dung sai chia làm hai toán nhỏ riêng rẽ xác định dung sai khâu xác định dung sai khớp (tọa độ suy rộng) giúp đơn giản hóa cơng thức tính tốn Phương pháp số GRG phát triển áp dụng tốn xác định dung sai Quy trình tính dựa thuật tốn tối ưu đảm bảo tính xác kết quả, nhanh chóng thuận tiện thực Việc tính tốn dung sai thực từ đầu, không gán hay giả thiết giá trị cho trước Các kết tính tốn thể tính hợp lí tối ưu phản ứng động học tự nhiên cấu tơn trọng Kỹ thuật tính tốn dung sai dựa quan hệ dạng cấu trúc robot giúp rút ngắn giai đoạn tính tốn thiết kế Kỹ thuật đặc biệt hữu ích robot cơng nghiệp dù có số lượng lớn lại có vài kết cấu điển hình Cả hai thông số dung sai (của khâu khớp) sau tính tốn riêng rẽ đưa vào kiểm tra phối hợp hiệu chỉnh điều kiện thống kê lắp lẫn, đảm bảo tính đắn kết dung sai thiết kế khâu, khớp sản xuất lắp ráp theo vẽ chế tạo đề 138 Quá trình hiệu chỉnh dung sai thực nhanh chóng xác phần mềm chuyên biệt dựa sở toán động học thuận thống kê lắp lẫn Việc diễn hồn tồn tự động nhờ chức Autofix chủ động điều chỉnh biên dung sai tham số thành phần theo chủ ý nhà thiết kế nhằm đảm bảo tính hợp lí kinh tế kỹ thuật Một mơ hình nội suy, dự đoán sai số hàm dạng thực Khi khâu thao tác di chuyển đến vị trí khơng gian cơng tác độ xác ban đầu robot ln nằm phạm vi cho phép q trình tính tốn dung sai sơ kiểm tra, hiệu chỉnh dung sai tiến hành vị trí mà đó, sai lệch khâu cuối lớn Theo nhìn nhận tác giả, kết nghiên cứu luận án có giá trị thiết kế, chế tạo robot công nghiệp, giúp nhà thiết kế tính tốn xác dung sai tham số khâu, khớp theo yêu cầu độ xác mong muốn, đồng thời giúp giảm khối lượng tính tốn áp dụng phương pháp số GRG tính tốn theo nhóm kết cấu Kiến nghị ướng phát triển đề tài Tiếp tục nghiên cứu, khảo sát ứng dụng mô hình tốn sang lĩnh vực tính tốn hệ đo lường gián tiếp nhiều thứ nguyên khác, thành phần sai số có chất khác Ví dụ, cho sai số y =f (x1, x2,…, xn) Trong đó, x1: thứ nguyên (mm) x2: thứ nguyên (kg) x3: thứ nguyên (kcal)… Yêu cầu xác định dung sai thành phần xi 139 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Việt Phạm Thành Long (2009), Nghiên cứu, khảo sát đặc tính làm việc hệ thống chấp hành robot công nghiệp, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên Đỗ Anh Tuấn (2013), Mơ hình hóa khảo sát sai số robot công nghiệp, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Bách Khoa, Hà Nội I Tiếng Anh Abderrahim Mohamed & Whittaker A.R "Kinematic model identification of industrial manipulators" Robotics and ComputerIntegrated Manufacturing, 16(1), p 1–8 Abderrahim Mohamed, Khamis Alla, Garrido Santiago Moreno Luis (2008) "Accuracy and Calibration Issues of Industrial Manipulators" Industrial Robotics: Programming, Simulation and Application Abdul Wahid Khan Chen Wuyi (2010) "Systematic Geometric Error Modeling for Workspace Volumetric Calibration of a 5-axis Turbine Balde grinding machine" Chinese Journal of Aeronautics, 23, p 604– 615 Andrew Liou Y.H., Lin Paul P., Lindeke Richard R., Chiang, Hsiang Din (1993) "Tolerance specification of robot kinematic parameters using an experimental design technique-the Taguchi method" Robotics and Computer Integrated Manufacturing, 10(3), p 199–207 Bai Ying and Wang Dali (2006) "Fuzzy logic for robots calibration — using fuzzy interpolation technique in modeless robot calibration" Advances in Industrial Control Springer-Verlag London Limited, p 299–313 Bai Ying and Wang Dali (2016) "On the comparison of an interval Type-2 Fuzzy interpolation system and other interpolation methods used in industrial modeless robotic calibrations" 2016 IEEE International Conference on Computational Intelligence and Virtual Environments for Measurement Systems and Applications, CIVEMSA 2016 Proceedings Bai Ying, Zhuang H., and Wang Dali (2008) "Calibration of parallel machine tools using fuzzy interpolation method" 2008 IEEE International Conference on Technologies for Practical Robot Applications, TePRA 140 10 Ballu A and Matheu L (1993) "Analysis of dimensional and geometrical specifications: Standards and models." In Proceedings of 3rd CIRP Seminars on Computer Aided Tolerancing, p 157–170 11 Bishop Robert H (2002), The Mechatronics Handbook, CRC Press 12 Carlson B and Looney C (2001) "A new method of image interpolation" Proceedings of the ISCA 16th International Conference on Computers and their Applications, Seattle Washington, March, p 28–30 13 Cho B.R., Kim Y.J., Kimbler D.L., et al (2010) "An integrated joint optimization procedure for robust and tolerance design" International Journal of Production Research, 38(Compendex), p 2309–2325 14 Choi D.H and Yoo H.H (2006) "Reliability Analysis of a Robot Manipulator Operation Employing Single Monte-Carlo Simulation" Key Engineering Materials, 321–323, p 1568–1571 15 Choi H.-G.R., Park M., and Salisbury E (2000) "Optimal tolerance allocation with loss functions" Journal of manufacturing Science and Engineering, 122, p 529–535 16 Chun-yi Z and Guang-chen B.A.I (2012) "Extremum response surface method of reliability analysis on two-link flexible robot manipulator" p 101–107 17 Conrad K.L and Yih T.C (2000) "Robotic Calibration Issues: Accuracy, Repeatability and Calibration" 8th Mediterranean Conference on Control & Automation 18 Corrado A and Polini W (2017) "Robotics and Computer – Integrated Manufacturing Manufacturing signature in jacobian and torsor models for tolerance analysis of rigid parts" Robotics and Computer Integrated Manufacturing, 46(November 2016), p 15–24 19 Cutive E.X.E and Ary S Robot Accuracy, NIKON METROLOGY Nottingham EMA, Argosy Road Castle Donington, Derby, DE74 2SA, UK 20 Damak M., Grosbois J., and Smet P De (2004) "Vision robot based absolute accuracy measurement, calibration and uncertainty" The 35th Interna- tional Symposium on Robotics Paris-NordVillepinte 21 Dao Duy Son and Abhary K (2012) "Determination of the Significance of Tolerance Parameters on Robot Performance Using Taguchi‘s Tolerance Design Experiment" Applied Mechanics and Materials, 229– 141 231, p 2100–2105 22 Dupinet E., Balazinski M., and Czogala E (1996) "Tolerance allocation based on fuzzy logic and simulated annealing" Journal of Intelligent manufacturing, 7(6), p 487–497 23 ElMaraghy H.A., ElMaraghy W.H., and Knoll L (1988) "Design specification of parts dimensional tolerance for robotic assembly" Computers in Industry, 10(1), p 47–59 24 Fixel P "Absolute Accuracy Marketing Presentation, ABB Automation Technologies AB" peter.fixell@se.abb.com 25 Fruin M., Kenney M., and Florida R (1994) "Robot Dynamics and Control" Contemporary Sociology, 23(1), 26 Goldsztejn A., Caro S., and Chabert G (2016) "A three-step methodology for dimensional tolerance synthesis of parallel manipulators" MAMT, 105, p 213–234 27 Gong C., Yuan J., and Ni J (2000) "Nogeometric error identification and compensation for robotic system by inverse calibration" International Journal of Machine Tools and Manufacture, 40(14), p 2119–2137 28 Haq A.Noorul, Sivakumar K., Saravanan R., Muthiah V (2005) "Tolerance design optimization of machine elements using genetic algorithm" The international journal of advanced manufacturing technology, 25(3–4), p 385–391 29 Hayati S., Tso K., and Roston G (1988) "Robot geometry calibration" Robotics and Automation, 1988 Proceedings., 1988 IEEE International Conference on 30 He Ruibo, Zhao Yingjun, Yang Shunian, Yang Shuzi (2010) "Kinematic-Parameter Identification for Serial-Robot Calibration Based on POE Formula" 26(3), p 411–423 31 Hefele J and Brenner C (2001) "Robot pose correction using photogrammetric tracking" Proceedings of SPIE -: Machine Vision and Three-Dimensional Imaging Systems for Inspection and Metrology, 4189, p 170–178 32 Ji, Shuping ; LI X (2000) "Tolerance synthesis using second-order fuzzy comprehensive evaluation and genetic algorithm" International Journal of Production Research, 38(15), p 3471–3483 142 33 Ji S., Li X., and Cai H (2000) "Optimal Tolerance Allocation Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation and Genetic Algorithm" International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 16, p 461–468 34 Kathleen English, Hayes Matthew John D., Leitner Markus, Sallinger Chritian "Kinematic Calibration of Six-Axis Robots" 35 Kim Jeong, Song Woo Jin, and Kang Beom Soo (2010) "Stochastic approach to kinematic reliability of open-loop mechanism with dimensional tolerance" Applied Mathematical Modelling, 34(5), p 1225–1237 36 Kim Sun-Ho (2001) "The Optimal Tolerance Design for Kinematic Parameters of a Robot" Journal of Design and Manufacturing Automation, 1(4), p 269–282 37 Lee Woo-Jong and Woo T.C (1990) "Tolerances : Their Analysis and Synthesis" Journal of Engineering for Industry, 112, p 113–121 38 Lewis C.L And Maciejewski A.A (1994) "Dexterity optimization of kinematically redundant manipulators in the presence of joint failures" Computers Elect Engn, 20(3), p 273–288 39 Liu B., Zhang F., and Qu X (2015) "A Method for Improving the Pose Accuracy of a Robot Manipulator Based on Multi-Sensor Combined Measurement and Data Fusion" p 7933–7952 40 McCarthy J.M (2000) "Mechanism synthesis theory and the design of robots" Proceedings 2000 ICRA Millennium Conference IEEE International Conference on Robotics and Automation Symposia Proceedings (Cat No00CH37065), 1(April), p 55–60 41 Monteverde V and Tosunoglu S (1997) "Effect of kinematic structure and dual actuation on fault tolerance of robot manipulators" Robotics and Automation, 1997 Proceedings, 1997 IEEE International Conference on, 4(April), p 2902–2907 42 Mooring B., Roth Z., and Driels M (1991) "Fundamentals of manipulator calibration" John Wiley & Sons, New York 43 Mu Zonggao, Han Liang, Xu Wenfu, Li Bing and Liang Bin (2016) "Kinematic analysis and fault-tolerant trajectory planning of space manipulator under a single joint failure" Robotics and Biomimetics, 3(1), 16 44 Ni Y., Shao C., Zhang B and Guo W (2016) "Error modeling and 143 tolerance design of a parallel manipulator with full-circle rotation" Advances in Mechanical Engineering, 8(5), p 1–16 45 Olabi Adel, Damak Mohamed, Bearee Richard, Gibaru Oliver and Leleu Stephane (2012) "Improving the accuracy of industrial robots by offline compensation of joints errors" 2012 IEEE International Conference on Industrial Technology, ICIT 2012, Proceedings, p 492– 497 46 Parkinson D.B (2000) "The Application of a Robust Design Method to Tolerancing" Journal of Mechanical Design, 122(2), p 149–154 47 Pettersson M (2008), Design Optimization in Industrial Robotics Methods and Algorithms for Drive Train Design, Linköping Studies in Science and Technology, Linköping, Sweden 48 Proctor F., Michaloski J., and Franaszek M (2017) "Tolerances And Uncertainty In Robotic Systems" Proceedings of the ASME 2017 International Mechanical Engineering Congress and Exposition IMECE2017-70404, p 1–11 49 Rao S.S and Bhatti P.K (2001) "Probabilistic approach to manipulator kinematics and dynamics" Reliability Engineering and System Safety, 72, p 47–58 50 Rausch Christopher, Nahangi Mohammad, Haas Carl and West Jeffrey (2017) "Automation in Construction Kinematics chain based dimensional variation analysis of construction assemblies using building information models and 3D point clouds" Automation in Construction, 75, p 33–44 51 Riemer R and Edan Y (2000) "Evaluation of influence of target location on robot repeatability" Robotics, 18, p 443–449 52 Rout B.K and Mittal R.K (2008) "Optimal manipulator parameter tolerance selection using evolutionary optimization technique" Engineering Applications of Artificial Intelligence, 21(4), p 509–524 53 Rout B.K and Mittal R.K (2010) "Simultaneous selection of optimal parameters and tolerance of manipulator using evolutionary optimization technique" Structural and Multidisciplinary Optimization, 40, p 513–528 54 Rout B.K and Mittal R.K (2007) "Tolerance design of manipulator parameters using design of experiment approach" Structural and Multidisciplinary Optimization, 34(5), p 445–462 144 55 Rout B.K and Mittal R.K (2006) "Tolerance design of robot parameters using Taguchi method" Mechanical Systems and Signal Processing, 20(8), p 1832–1852 56 Sahani A.K., Jain P.K., and Sharma S.C (2014) "Tolerance stack up analysis for angularity of components and their assembly" Procedia Engineering, 69, p 952–961 57 Sheikhha F.H and Akbarzadeh A (2015) "Effect of Link Tolerance and Joint Clearance on End-Effector Positioning of the 3-PSP Manipulator using Taguchi Method" Applied Mechanics and Materials, 798, p 20–24 58 Song F., Smith S.M., and Rizk C.G "A fuzzy logic controller design methodology for 4D system with optimal global performance using enhanced cell state space based best estimate directed search method" IEEE Int Conf On Systems, Man and Cybernetics, Tokyo, Japan, p 138–143 59 Tanner W.R (1977) "Basics of Robotics." Technical Paper - Society of Manufacturing Engineers MS 60 Ting K., Zhu J., and Watkins D (2000) "The effects of joint clearance on position and orientation deviation of linkages and manipulators" Mechanism and Machine Theory, 35, p 391–401 61 Trang Thanh Trung, Li Wei Guang, and Pham Thanh Long (2016) "A new method to solve the kinematic problems of parallel robots using generalized reduced gradient algorithm" Journal of Robotics and Mechatronics 62 Trang Thanh Trung, Li Wei Guang, and Pham Thanh Long (2016) "A New Method to Solve the Kinematic Problem of Parallel Robots Using General reduce Gradient algorithm" Journal of Robotic and Mechatronics, 28-N03 63 Trang Thanh Trung, Li Wei Guang, and Pham Thanh Long (2015) "Tolerance design of manipulator parameters based on the kinematic response of robots" 2015 3rd asian pacific conference on machatronics and control engineering, ISBN: 97 -81 06-595 82-7-1, p 245–251 64 Trung Trang Thanh (2018), Optimization Analysis Method of Parallel manipulator Kinematic model, Thesis, South China University of Technology, China 65 Trung Trang Thanh, Li Wei Guang, and Long Pham Thanh (2017) 145 "Tolerance Design of Robot Parameters Using Generalized Reduced Gradient Algorithm" International Journal of Materials, Mechanics and Manufacturing, ISSN 1793 - 8198, 5(2), p 96–105 66 Vukobratovic M and Borovac B (1995) "Accuracy of the robot positioning and orientation assessed via its manufaturing tolerances" Mechanism and Machine Theory, 30(1), p 11–32 67 Weill R and Shani B (1991) "Assessment of Accuracy of Robots in Relation with Geometrical Tolerances in Robot Links" Annals of the CIRP, 40(Vei 88), p 395–399 68 Wu F., Dantan J.-Y., Etienne A., et al (2009) "Improved algorithm for tolerance allocation based on Monte Carlo simulation and discrete optimization" Computers & Industrial Engineering, 56(4), p 1402– 1413 69 Ying Bai and Dali Wang (2003) "On the comparison of interpolation techniques for robotic position compensation" IEEE, p 3384–3389 70 Zacharia P.T and Aspragathos N.A (2005) "Optimal robot task scheduling based on genetic algorithms" 21, p 67–79 71 Zeng Y., Tian W., and Liao W (2016) "Robotics and ComputerIntegrated Manufacturing Positional error similarity analysis for error compensation of industrial robots" Robotics and Computer Integrated Manufacturing, 42, p 113–120 72 Zhu J and Ting K (2000) "Uncertainty analysis of planar and spatial robots with joint clearances" Mechanism and Machine Theory, 35, p.1239–1256 73 Zhuang H and Roth Z.S (2018), Camera-Aided Robot Calibration, CRC Press, Boca Raton 74 Zhuang H and Wu X (2001) "Membership function modification of fuzzy logic controllers with histogram equalization" IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B: Cybernetics 75 Absolute Accuracy industrial robot option (2011), Copyright ABB Robotics, PR10072EN_P5, ABB Inc 146 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN I Sách Sách chuyên khảo: PGS TS Phạm Thành Long, PGS TS Nguyễn Hữu Công, Th.s Lê Thị Thu Thủy, Ứng dụng phương pháp giảm gradient tổng quát kỹ thuật robot, ISBN: 978-604-67-0985-5, NXB Khoa học Kỹ thuật, 12/2017 II Các báo đăng quốc tế Pham Thanh Long (Corresponding Author), Le Thi Thu Thuy (Corresponding Author) and Nguyen Huu Thang, Determining the parameter area at the request of a physical field based on shape function technique, International Conference on Engineering Research and Applications ICERA 2018, SCOPUS, p 270-277, doi.org/10.1007/978-3-030-04792-4_36 Thuy Le Thi Thu (Corresponding Author), Long Pham Thanh, Tolerance Calculation for Robot Kinematic Parameters to Ensure EndEffector Errors within a Predetermined Limit Area, International Journal of Engineering Research and Technology ISSN 0974-3154, Volume 12, Number (2019), © International Research Publication House http://www.irphouse.com, Q3 SCOPUS, p.1460-1473, 9/2019 Thang Nguyen Huu, Khanh Duong Quoc, Thuy Le Thi Thu (Corresponding Author) and Long Pham Thanh, Manufacturing cost of robot structures with tolerance calculated on the view of kinetic response and that of technology, International Conference on Engineering Research and Applications ICERA 2019, ISSN: 23673370; SCOPUS, p.462-470, 12/2019 Thang Nguyen Huu, Khanh Duong Quoc, Thuy Le Thi Thu (Corresponding Author) and Long Pham Thanh, A solution to adjust 147 kinetic of industrial robots based on alternative trajectories, International Conference on Engineering Research and Applications ICERA 2019, ISSN: 2367-3370, SCOPUS, p.55-65, 12/2019 Thuy Le Thi Thu (Corresponding Author), Khanh Duong Quoc and Long Pham Thanh, Calibration of Industrial Robot Kinematics Based on Results of Interpolating Error by Shape Function, Journal of Engineering and Applied Sciences, ISSN: 1816-949X, © Medwell Journals, Vol 15 (6), p.1451-1461, 2020 Thuy Le Thi Thu (Corresponding Author), Trung Trang Thanh, Huu Thang (Corresponding Author) and Long Pham Thanh, About a Viewpoint of Calculating Spatial Dimensional Tolerance Chains According to Structure Group of a Parallel Robot, International Conference on Engineering Research and Applications ICERA 2020, SCOPUS, 12/2020 Thanh-Trung Trang, Thi-Thu-Thuy Le (Corresponding Author), Thanh-Long Pham, Suggestion on Using the Hexapod Robot as A Coordinate Measuring Machine in Digitizing Data and Measuring Space Surfaces, 2020 International Conference on Physics, Mechanics and Mathematical Science, SCOPUS, EI, 11/2020 III Các báo đăng nước Phạm Thành Long Lê Thị Thu Thủy, Tính tốn dung sai chuỗi dẫn động chốt khóa két sắt phương pháp số, Tạp chí khoa học cơng nghệ đại học Thái Ngun, ISSN 1859-2171, tập 176, số 16/2017, tr.11-18, 12/2017 Phạm Thành Long, Lê Thị Thu Thủy Phạm Đức Dương, Tính tốn đồ gá ổn định động học có cấu trúc robot, Tạp chí khoa học cơng nghệ đại học Thái Nguyên, ISSN 1859-2171, tập 185, số 9/2018, tr.71-76, 8/2018 148 Lê Thị Thu Thủy Phạm Thành Long, Determining reasonable dimesion in robot structure design, Tạp chí nghiên cứu khoa học công nghệ quân sự, ISSN 1859 – 1043, tr.189-194, 8/2018 Phạm Thành Long, Lê Thị Thu Thủy Dương Quốc Khánh, Solving the kinematics problem for assymetrical parallel manipulator base on GRG method, Tạp chí nghiên cứu khoa học công nghệ quân sự, ISSN 1859 – 1043, tr.195-204, 8/2018 Phạm Thành Long, Lê Thị Thu Thủy, Dương Quốc Khánh, Điều khiển robot mềm sở nội suy hàm dạng kết hợp bù kép, Tạp chí nghiên cứu khoa học cơng nghệ qn sự, ISSN 1859 – 1043, tr 219-225, 8/2018 Phạm Thành Long, Lê Thị Thu Thủy, Nguyễn Hữu Thắng, Lê Đức Độ, So sánh lựa chọn hàm dạng phù hợp nội suy trường nhiệt độ, Tạp chí khoa học công nghệ đại học Thái Nguyên, ISSN 1859-2171, tập 189, số 13/2018 Tr 73-78, 12/2018 Phạm Thành Long, Lê Thị Thu Thủy, Mơ hình lời giải số cho toán động học robot song song bất đối xứng nhóm 3URS, Tạp chí khoa học cơng nghệ đại học Thái Nguyên, ISSN 1859-2171, tập 200, số 7/2019, tr 113-117, 5/2019 Phạm Thành Long, Lê Thị Thu Thủy, Vũ Thu Hà, Ảnh hưởng phương pháp tính đạo hàm đến độ xác kết tốn động học robot giải phương pháp GRG robot chuỗi robot song song, Tạp chí khoa học cơng nghệ đại học Thái Nguyên, ISSN 18592171, tập 200, số 7/2019, tr.169-174, 5/2019 Phạm Thành Long, Dương Quốc Khánh, Lê Thị Thu Thủy, Một giải pháp tính tốn đảm bảo sai số khâu cuối robot nằm miền giới hạn định trước, Tạp chí khoa học cơng nghệ đại học Thái Nguyên, ISSN 1859-2171, tập 204, số 11/2019, tr 205-210, 8/2019 149 10 Vũ Thu Hà, Lê Thị Thu Thủy, Dương Quốc Khánh, Phạm Thành Long, Giá thành lựa chọn khâu, khớp hợp lý sở điều chỉnh dung sai thiết kế cấu robot, Tạp chí nghiên cứu khoa học cơng nghệ qn sự, ISSN 1859 – 1043, tr 30 – 36, 10/2019 11 Phạm Thành Long, Dương Quốc Khánh, Lê Thị Thu Thủy, A problem of tolerance calculation of serial manipulators based on processing technology, Tạp chí nghiên cứu khoa học cơng nghệ quân sự, ISSN 1859 – 1043, tr 180 – 185, 10/2019 12 Phạm Thành Long, Lê Thị Thu Thủy, Về phương pháp phân vùng độ xác khơng gian cơng tác robot, Tạp chí nghiên cứu khoa học công nghệ quân sự, ISSN 1859 – 1043, tr 216 – 222, 10/2019 13 Phạm Thành Long, Nguyễn Văn Thịnh, Lê Thị Thu Thủy, Mơ hình hóa mô trường nhiệt độ buồng dưỡng hộ ngói xi măng cát, cốt sợi polymer, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 5, 2020 ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THU? ??T CÔNG NGHIỆP LÊ THỊ THU THỦY NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH DUNG SAI CHO ROBOT CHUỖI THEO NHÓM CẤU TRÚC Ngành: K t uật C Mã số: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THU? ??T CƠ KHÍ Người... CỨU SINH Lê Thị Thu Thủy ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận án ―Nghiên cứu tính tốn xác định dung sai cho robot chuỗi theo nhóm cấu trúc‖ tự thực đồng thực hướng dẫn PGS TS Phạm Thành... 21 1.4 Hướng nghiên cứu luận án 23 1.4.1 Giả thuyết khoa học luận án 25 1.4.2 Nội dung luận án 26 1.4.3 Kết nghiên cứu luận án 31 C ng 2: XÂY DỰNG MƠ HÌNH