Bài tập lớn Robotisc

Bài tập lớn Robotics đại học bách khoa hà nội, tổng hợp kiến thức từ đầu đến giữa kì về cách chọn trục, lập bảng DH, tính vận tốc gia, gia tốc điểm cuối. Tính vận tốc và gia tốc góc khâu cuối, bài toán tĩnh học, động lực học

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Học phần Robotics Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Huy MSSV: 20131782 MỤC LỤC ĐỀ BÀI BÀI LÀM BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT 1.1 Vẽ hệ trục tọa độ theo quy tắc D-H lập bảng thông số D-H 1.2 Tính ma trận D-H: 1.3 Xác định vị trí điểm tác động cuối khâu thao tác, hướng khâu thao tác: 1.4 Vận tốc, gia tốc điểm tác động cuối 1.5 Vận tốc góc, gia tốc góc khâu cuối 1.6 Bài toán động học ngược 10 TĨNH HỌC ROBOT 11 2.1 Lực dẫn động khâu 3: 12 2.2 Lực dẫn động khâu 2: 14 2.3 Lực dẫn động khâu 1: 15 ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT 16 3.1 Động 17 3.1.1 Ma trận Jacobi tịnh tiến trọng tâm khâu 17 3.1.2 Ma trận Ten-xơ quán tính 18 3.1.3 Ma trận khối lượng 18 3.2 Thế 18 3.3 Lực suy rộng 18 3.4 Tính tốn phần mềm MAPLE 19 THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO 26 ĐIỀU KHIỂN ROBOT 28 ĐỀ BÀI Chọn mơ hình robot nghiên cứu theo nội dung đây: Tính số bậc tự robot Vẽ hệ trục tọa độ gắn liền với khâu theo quy tắc Denavit – Hartenberg (DH) Lập bảng D-H Tính ma trận D-H: i-1Ai, i=1,2… Tìm vị trí điểm thao tác biểu diễn theo tọa độ khớp Xác định hướng khâu thao tác Tính vận tốc điểm tác động cuối E Tính vận tốc góc khâu Tính vận tốc điểm tác động cuối Tính gia tốc góc khâu thao tác Cho vị trí, vận tốc, gia tốc điểm tác động cuối, hướng, vận tốc góc, gia tốc góc khâu thao tác Tính tọa độ khớp Tính vận tốc, gia tốc dài khâu tương ứng với khớp tịnh tiến 10 Tính vận tốc góc, gia tốc góc khâu tương ứng với khớp quay 11 Khảo sát toán tĩnh học robot theo câu: 13, 14, 15 12 Thiết kế quỹ đạo chuyển động câu 16 13 Khảo sát động lực học theo nội dung câu 17, 18 14 Thiết kế mô hình điều khiển robot theo câu 19, 20, 21 15 Lập trình tính tốn, vẽ đồ thị phần mềm MAPLE, MATLAB, mô điều khiển robot MATLAB, SIMULINK BÀI LÀM Robot có bậc tự Có thơng số sau: L2=0.6 ; a3 = 0.4; d1 = 0.6 (m) m1 = 16; m2 = 12; m3 = (kg) BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT 1.1 Vẽ hệ trục tọa độ theo quy tắc D-H lập bảng thông số D-H Bảng thông số D-H tay máy robot: Joint θi θ1 di d1  d2 θ3 a3 αi   1.2 Tính ma trận D-H: ci  s i 1 Ai   i 0  0 c i si s i si c i ci s i ci s i c i 0 c1  s A1   0  0  s1 c1 1 0 c3  s A3       s3 c3  s1s3  c s A3    c3   0 ci  si  di    0  1 A2    1  0 0  d1   1 0 0  d2   1 a3c3  a3 s3     s1c3 c1 c1c3 s1  s3 0 a3 s1s3  d s1  a3c1s3  d 2c1   a3c3  d1   1.3 Xác định vị trí điểm tác động cuối khâu thao tác, hướng khâu thao tác: Vị trí điểm tác động khâu thao tác E:  a3 s1s3  d s1  rE  r3   a3c1s3  d 2c1    a3c3  d1 Hướng khâu thao tác: s1c3 c1   s1s3  RE  R3   c1s3 c1c3 s1   c3  s3  So sánh với ma trận Cardan RCD c c     s s  c  c s  c s c  s s c s  s s  s  c c c s s  s c s   s c  ta c c  có hệ phương trình:  f1  c c   tìm góc Cardan  f  s  c1   f  c s  s c   1.4 Vận tốc, gia tốc điểm tác động cuối Vận tốc điểm tác động cuối: vE  rE 0 r3  J TE q JTE ma trận Jacobi tịnh tiến khâu cuối E JTE  a3c1s3  d 2c1   a3 s1s3  d s1   s1 c1 a3 s1c3  a3c1c3  ; a3 s3   1    q  d2       a3c1s31  d c11  s1d  a3 s1c33    vE   a3 s1s31  d s11  c1d  a3c1c33    a3 s33   Gia tốc điểm cuối E: Với JTE J TE  J11   J 21  J 31 J12 J 22 J 32 aE  vE  rE  J TE q  JTE q  J11 J13    J 23  J TE   J 21  J 31 J 33   J12 J 22 J 32  a3 s 1s31  d s11  c1d  a3c1c33    a3c1s31  d c11  s1d  a3 s1c33   J13   J 23  J 33  c11  s11 a3c1c31  a3 s1s33   a3c1c31  a3c1s33   a3c33   1    Và q   d  thay vào ta gia tốc aE:     1.5 Vận tốc góc, gia tốc góc khâu cuối - Vận tốc góc khâu cuối: s1c3 c1   s1s3  RE  R3   c1s3 c1c3 s1  ;  c3  s3  c1s31  s1c33 c1c31  s1s33  RE   s1s31  c1c33 s1c31  c1s33  s33 c31   s1s3 R   s1c3  c1  s11   c11   T E c1s3 c3   s3   c1c3 s1 Vận tốc góc khâu cuối biểu diễn hệ tọa độ khâu cuối: c1s31  s1c33 c1c31  s1s33  s11   s1s3 c1s3 c3    E 0 RE RET   s1s31  c1c33 s1c31  c1s33 c11   s1c3 c1c3 s3   s33 c31   c1 s1        1   s13  c13  s13     c13   E   s13  ; E  c13  1  c13    0 c3  Ma trận Jacobi quay khâu cuối: J RE  0  s3  1 0  Gia tốc     J RE q  J RE q 1 Trong đó: J RE   s33      c33   T s13 1   J RE q   s33    c33   0  0 0  0   1   c3   0   d     s3 0  3   0   1    s313  1c3      0   d    c313  1s3    3   3   Cho quy luật chuyển động khâu sau: Ta vẽ có đồ thị biểu diễn vị trí, vận tốc, gia tốc điểm thao tác E: Vị trí: Vận tốc: Gia tốc: Và đồ thị vận tốc góc, gia tốc góc khâu 3: Vận tốc góc: Gia tốc góc: 1.6 Bài tốn động học ngược  xE  0.5  xE  0.3  xE  0.1         Cho rE   yE   0.8  m  ; vE   yE   0.2  m / s  ; aE   yE   0   m / s   zE  0.6  zE  0.2  zE  0.1 Ta có phương trình  xE  a3 s1s3  d s1  xE   a3 s1s3  d s1   y   r   a c s  d c    y  a c s  d c  E 1 3  E E  3  z  a c  d  zE    a3c3  d1 3  E (*) Sử dụng hỗ trợ phần mềm MAPLE: > > > 10 ...MỤC LỤC ĐỀ BÀI BÀI LÀM BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT 1.1 Vẽ hệ trục tọa độ theo quy tắc D-H lập... MATLAB, mô điều khiển robot MATLAB, SIMULINK BÀI LÀM Robot có bậc tự Có thơng số sau: L2=0.6 ; a3 = 0.4; d1 = 0.6 (m) m1 = 16; m2 = 12; m3 = (kg) BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT 1.1 Vẽ hệ trục tọa độ... Tính tốn phần mềm MAPLE 19 THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO 26 ĐIỀU KHIỂN ROBOT 28 ĐỀ BÀI Chọn mơ hình robot nghiên cứu theo nội dung đây: Tính số bậc tự robot Vẽ hệ trục tọa độ gắn