Phân tích và đề xuất phương pháp điều khiển tay máy công nghiệp trong tình trạng tổn thất cơ chế chấp hành TT

M U Tính c p thi t c a đ tài Robot m t nh ng n n t ng c a cu c cách m ng công nghi p l n th t S phát tri n t ng ngày c a robot nh vào nh ng ti n b c a công ngh k thu t s , công ngh v t li u, h t công ngh thông tin Robot cơng nghi p có đ n đ nh cao, an tồn, linh ho t, có th hồn thành nhi m v m t cách thông minh Trong t ng lai, khó có th hình dung m t quy trình s n xu t mà khơng có s tham gia c a robot Nhà máy thông minh (smart factory) hồn tồn t đ ng hóa đ c robot hóa s t ng lai Tay máy cơng nghi p (hay robot công nghi p) đ c ng d ng r t r ng rãi nhi u l nh v c nhi u n c Trong q trình tay máy cơng nghi p ho t đ ng, lý v n x y tr ng h p b l i, h ng c ch ch p hành th c hi n nhi m v Khi tay máy s không th th c hi n công vi c làm m t cách bình th ng làm nh h ng t i ch t l ng s n ph m ho c gây nguy hi m cho ng i v n hành x lý v n đ trên, tay máy th ng đ c cài đ t t đ ng d ng ho t đ ng có l i x y Tr ng h p tay máy không ch th c hi n m t công vi c đ c l p mà cịn liên quan đ n cơng đo n khác c dây chuy n s n xu t, d n đ n c dây chuy n c ng ph i d ng ho t đ ng gây nh ng thi t h i nh t đ nh th i gian ch s a ch a, thay th V i nh ng tay máy làm vi c mơi tr ng có tính ch t đ c bi t nh : đ c h i, nóng, q l nh, d i n c, ngồi khơng gian, có phóng x , vi c s a ch a thay th l i khó kh n Xu t phát t th c t đó, nghiên c u sinh l a ch n h ng đ tài “Phân tích đ xu t sách l c u n tay máy công nghi p tình tr ng t n th t c ch ch p hành” Ph ng h ng nghiên c u d a vào m t d ng tay máy đó, xây d ng mơ hình tay máy bình th ng b t n th t c ch ch p hành, ti n hành phân tích, sau đ xu t ph ng pháp u n phù h p nh m c g ng trì cho tay máy có kh n ng ti p t c th c thi tác v cho đ n c ch ch p hành b l i/h ng đ c s a ch a, thay th Làm đ c u s góp ph n h n ch thi t h i gây b i s c t n th t c ch ch p hành M c tiêu nghiên c u Nghiên c u xây d ng mơ hình tốn h c mơ hình bán v t lý cho tay máy cơng nghi p có xét đ n t n th t c ch ch p hành Trên c s ti n hành phân tích kh n ng u n tay máy b t n th t c ch ch p hành xu t ph ng pháp u n tay máy ch đ t n th t c ch ch p hành, c g ng trì ho t đ ng c a tay máy đ m b o yêu c u ch t l ng i t ng ph m vi nghiên c u c a lu n án i t ng nghiên c u: M t tay máy robot d ng chu i có nhi u b c t Ph m vi nghiên c u: Các c ch ch p hành c a tay máy robot dùng đ ng c n AC servomotor Các kh p c a tay máy robot kh p quay theo ki u b n l (revolute joint) Các khâu c a tay máy robot đ c gi thi t có đ c ng lý t ng S d ng c u trúc u n t ng v i vòng vịng u n mơ men c a đ ng c , vịng ngồi vịng u n v trí t c đ kh p Th i gian đ c a vòng đ c đ m b o nhanh bé h n so v i th i gian trích m u c a vịng ngồi Do đ c tính đ ng h c c a vòng (bao g m c đ ng c ) đ c gi thi t b qua thi t k u n cho vịng ngồi Th c nghi m robot có đ ng c motor-drives s d ng m ch u n vòng đ c tích h p s n c a nhà s n xu t Nên thu t toán u n vịng s khơng đ c xét đ n, lu n án t p trung mơ hình hóa thi t k u n cho vịng ngồi Ph ng pháp nghiên c u K t h p nghiên c u lý thuy t th c nghi m Nghiên c u lý thuy t mơ hình hóa u n cho tay máy Nghiên c u ki m nghi m tính tốn lý thuy t b ng mô ph ng Nghiên c u ki m ch ng k t qu lý thuy t b ng th c nghi m Ý ngh a khoa h c th c ti n c a đ tài Ý ngh a khoa h c: Lu n án nghiên c u v s c t n th t c ch ch p hành x y tay máy robot Các k t qu nghiên c u bao g m vi c phân tích kh n ng u n, phân tích nh h ng, t đ xu t thu t tốn u n cho tr ng h p t n th t c ch ch p hành d ng suy gi m mô men theo t l nh m nâng cao ch t l ng h th ng robot Các đóng góp v xây d ng mơ hình tay máy robot v i d ng ma tr n centrifugal/Coriolis m i, phân tích v d ng t n th t c ch ch p hành, thu t toán u n, s làm c s tham kh o cho nghiên c u ti p theo vi c ti p t c nâng cao ch t l ng c a h th ng robot tình tr ng t n th t c ch ch p hành Ph ng pháp s d ng mơ hình bán v t lý không ch làm t ng đ tin c y cho mơ hình tay máy robot mà cịn h tr vi c k t n i, mơ ph ng thi t b mô ph ng th i gian th c (Hardware-In-the-Loop: HIL) cho h th ng robot Mơ hình s t o thu n l i cho nghiên c u có s d ng thi t b mô ph ng HIL Ý ngh a th c ti n: Ch t l ng c a thu t toán u n đ c ki m ch ng thông qua k t qu th c nghi m m t s n ph m robot công nghi p Khi áp d ng vào th c ti n, nh ng nh h ng c a s c t n th t c ch ch p hành d ng suy gi m mô men theo t l s ph n đ c h n ch i u giúp gi m thi t h i cho doanh nghi p s n xu t c ng nh doanh nghi p s d ng tay máy robot Nh ng đóng góp c a lu n án Lu n án c a tác gi đóng góp k t qu m i nh sau: - Ch kh n ng u n đ c c a tay máy robot tình tr ng t n th t CCCH d ng suy gi m mô men (suy gi m mô men theo t l , suy gi m ng ng ch n giá tr mô men, suy gi m t c đ bi n thiên mô men) Cho phép robot ti p t c v n hành dây chuy n s n xu t thay ph i d ng l i ch s a ch a và/ho c thay th xu t minh ch ng kh n ng s d ng ph ng pháp u n tr t thích nghi tr ng h p x y t n th t CCCH d ng suy gi m mô men theo t l - Xây d ng đ xu t s d ng mơ hình bán v t lý c a tay máy robot d a theo ph ng pháp dùng m ng v t lý n n cơng c Simscape Multibody Mơ hình có th ph n ánh nh h ng c a thu c tính v t lý t ng t nh nh h ng c a chúng robot th t Trong giai đo n mô ph ng ki m ch ng thu t toán u n, vi c s d ng mơ hình bán v t lý thay th cho mơ hình tốn h c thơng th ng s làm t ng đ tin c y c a mơ hình đ i t ng c ng nh đ tin c y c a thu t toán u n B c c lu n án: G m ch ng ph n k t lu n chung Ch ng T ng quan Ch ng Mơ hình đ ng l c h c c a tay máy robot Ch ng T n th t CCCH ph ng pháp u n Ch ng K t qu mô ph ng th c nghi m Ph n k t lu n ki n ngh T NG QUAN 1.1 Gi i thi u v robot công nghi p Robot công nghi p (hay tay máy công nghi p) m t h th ng c n ph c t p, ho t đ ng d i s u n c a ch ng trình máy tính Robot cơng nghi p có th th c hi n yêu c u chuy n đ ng đ c l u s n b nh ch ng trình ho c đ c t o m t cách tr c n Ph n khung c khí t o lên c u hình tay máy robot bao g m khâu đ c liên k t v i b i kh p Các kh p có th kh p quay ho c kh p t nh ti n Các khâu đ c u n chuy n đ ng b i mô men l c (hay l c) sinh t c ch ch p hành g n v i kh p t ng ng, t t o chuy n đ ng c a c cánh tay robot 1.2 Phân lo i robot công nghi p Robot cơng nghi p có nhi u kích c , hình d ng, c u hình, s l ng tr c ho c b c t khác Nh ng y u t nh h ng đ n không gian làm vi c c a robot Theo báo cáo th ng niên c a Liên đoàn th gi i v robot (IFR), k t n m 2004, ch nên d a theo c u trúc c khí đ phân lo i robot công nghi p nh m phù h p v i nhà cung c p Robot công nghi p đ c chia thành lo i sau: - Cartesian (linear/gantry) robot: lo i robot có ba kh p t nh ti n, tr c kh p t ng ng song song v i tr c c a m t h t a đ -các; - Cylindrical robot: lo i robot có nh t m t kh p quay nh t m t kh p t nh ti n Các tr c kh p t o thành m t h t a đ tr ; - Articulated robot: lo i robot có nh t ba kh p quay; - SCARA robot: lo i robot có hai kh p quay song song đ t o chuy n đ ng đ nh v m t cách phù h p m t m t ph ng; - Parallel/Delta robot: lo i robot có nhóm khâu song song, k t n i t i m t đ m t khâu ch p hành cu i Các khâu t o thành chu i đ ng h c kín 1.3 Các thành ph n c a robot cơng nghi p Robot cơng nghi p bao g m thành ph n nh : (i) cánh tay robot; (ii) c m bi n; (iii) c ch ch p hành; (iv) b u n; (v) máy tính thi t b l p trình b ng tay 1.4 C ch ch p hành C ch ch p hành c a robot đ c đ nh ngh a c c u có ch c n ng bi n đ i n ng l ng t ngu n n, th y l c, ho c khí nén thành chuy n đ ng c a robot có th ho t đ ng c ch ch p hành c n đ c c p m t ngu n n ng l ng m t tín hi u u n Tín hi u u n có th tín hi u n áp ho c dịng n, tín hi u áp su t th y l c ho c khí nén Ngu n c p n ng l ng có th dịng n, áp su t th y l c ho c áp su t khí nén Khi nh n đ c tín hi u u n, c ch ch p hành s chuy n đ i n ng l ng c a ngu n c p thành chuy n đ ng c h c kh p t o chuy n đ ng c a robot theo yêu c u u n Các d ng c ch ch p hành: c ch ch p hành khí nén, c ch ch p hành th y l c, c ch ch p hành n Thi t b u n đ ng c Servomotor, h p s , b truy n Kh p th i C ch ch p hành th i Hình 1.1 Mơ hình truy n đ ng cho kh p b ng c ch ch p hành n dùng AC servomotor 1.5 V n đ t n th t c ch ch p hành kh n ng u n 1.5.1 Các d ng t n th t c ch ch p hành 1) T n th t c ch ch p hành d ng bó c ng kh p Tr ng h p x y c ch ch p hành b bó, k t m t v trí khơng th quay đ c Ho c m t v n đ làm kích ho t b ph n phanh an toàn d n đ n kh p b bó c ng 2) T n th t c ch ch p hành d ng chuy n đ ng t Tình tr ng x y c ch ch p hành không t o đ c mơ men h th ng khơng có phanh bó c ng kh p Các h s , , mô men sinh b ng không (1.1) ai  3) T n th t c ch ch p hành d ng mô men b ngh n m t giá tr Tr ng h p này, mô men c a c ch ch p hành s b ngh n m t giá tr c đ nh nh ng b t đ nh (h s ) mà không ph thu c vào s thay đ i c a tín hi u u n (1.2) ai  i 4) T n th t c ch ch p hành d ng suy gi m mô men a) Suy gi m mô men theo t l (PDT: Proportional Degradation of Torque) Theo th i gian ho t đ ng, mô men đ c t o b i c ch ch p hành có th b suy gi m theo t l Tình tr ng đ c ph n ánh b i h s , (1.3) ai  i ci b) Suy gi m ng ng ch n giá tr mô men (BDT: Boundary Degradation of Torque) c) Suy gi m ng ng ch n t c đ bi n thiên mô men (BDTR: Boundary Degradation of Torque Rate) 1.5.2 Tình hình nghiên c u v t n th t c ch ch p hành tay máy robot Hi n nay, v n đ t n th t c ch ch p hành robot nói chung đ c nhi u nhà khoa h c quan tâm nghiên c u có nh ng k t qu nh t đ nh đ c cơng b v phân tích đ ng h c ho c v ph ng pháp u n 1.5.3 Phân tích kh n ng u n tay máy cơng nghi p tình tr ng t n th t c ch ch p hành Trong tr ng h p t n th t c ch ch p hành, d ng suy gi m mô men không làm thay đ i đ ng h c c a tay máy robot, cịn d ng bó c ng kh p s gây thay đ i đ ng h c nh h ng đáng k đ n không gian làm vi c c a tay máy robot Do đó, ta s ti n hành phân tích đ ng h c cho m t ki u tay máy cơng nghi p thơng d ng có kh p quay b bó c ng m t kh p b t k đ phác th o vùng không gian làm vi c b h n ch Sau có th m r ng k t qu phân tích cho tr ng h p t n th t c ch ch p hành d ng chuy n đ ng t MỌ HỊNH NG L C H C C A TAY MÁY ROBOT 2.1 V n t c t nh ti n v n t c quay c a khâu   S( i )   iz  iy  iz ix iy   ix  ,    S( i0 )   iz0   iy iz0 iy0   ix0  ,   ix0 i i ix   iy   iz  (2.1) ix0     iy0   0  iz  (2.2) S( i)  (R i0 )T R i0 (2.3) S( i)  Ri0 (Ri0 )T (2.4) Nh v y, ho c hoàn toàn có th đ c tìm t đ c ho c 2.2 Ph ng trình Euler-Lagrange Mơ hình đ ng l c h c c a tay máy robot có th đ c xây d ng t ph ng trình Euler-Lagrange có d ng T T d  L   L       dt  q   q  P  (2.5) n  m (g ) T i i 1 pCi (2.6) 1  (2.7)   i 1 ma tr n quán tính t ng quát c a tay Trong máy robot, có tính ch t đ i x ng xác đ nh d ng: K n   m ( v ) M T i i   m (J vi0  ( n i i 1 T Ti ) J Ti T i ) Ii  J TRi I i J Ri i  (2.8) 2.3 Mơ hình đ ng l c h c d ng tốn h c Mơ hình đ ng l c h c c a tay máy robot c ng d ng ma tr n c a ph ng trình đ ng l c h c (ch a xét đ n ma sát): (2.9)  Mq  Cq  g Trong vector thành ph n tr ng l c vector thành ph n Coriolis/ly tâm T  P  g   q  (2.10) T  M  M Cq  1n  q  q    q  1n   q q  q  (2.11) B đ Xét m t vector ma tr n đ n v Các phép toán hai bi u th c s th c hi n đ c n u Và ph ng trình sau đ c th a mãn: (2.12) 1m  x  x   x  1m  x M t d ng công th c cho ma tr n Coriolis/ly tâm th a mãn tính ch t đ i x ng l ch c a mơ hình đ ng l c h c đ c trích xu t  M  M  M C   1n  q    q  1n     q  1n   q  q  q   Áp d ng cho tay máy robot nhi u b c t T   (2.13)  x3 d6 d4 z3 x6 a3 z6 x5 x2 a2 z5 y2 x1 y1 x4 y4 d1 z0 x0 Hình 2.1 C u hình robot IRB 120 có g n h t a đ kh p K t qu cho ma tr n nh sau: T60 (1,1)  c1  c4 c5c6  s4 s6  s23  s5c23c1c6  s1  c5c6 s4  c4 s6  T60 (2,1)  s1  c4 c5c6  s4 s6  s23  s1s5c23c6  c1  c5c6 s4  c4 s6  T60 (3,1)  c4c5c6c23  c6 s5 s23  c23s4 s6 T60 (1, 2)  c1  c4 c5 s6  c6 s4  s23  s5c23c1s6  s1  c5 s4 s6  c4 c6  T60 (2, 2)   s1  c4 c5 s6  c6 s4  s23  s1s5 c23 s6  c1  c5 s4 s6  c4 c6  T60 (3,2)  c4c5c23 s6  c6c23 s4  s5 s6 s23 T60 (1,3)  c1c4 s5 s23  c1c5c23  s1s4 s5 T60 (2,3)  c4 s1s5 s23  c1s4 s5  c5c23 s1 T60 (3,3)  c4c23 s5  c5 s23 T60 (1, 4)  c1  c5 d  d  c23  c1  c4 d s5  a  s23  s1s4 s5 d  c1a s2 T60 (2, 4)  s1  c5 d  d  c23  s1  c4 d s5  a  s23  s4 s5c1d  s1a s2 T60 (3, 4)   c4 d s5  a  c23   c5 d  d  s23  a c2  d1 (2.14) Ma tr n quán tính t ng qt M d a vào tính đ tr n C theo d ng th c M   m (J i i 1 T Ti ) J Ti  J TRi I i J Ri  c ma (2.15) T  M   M  M C   q q q      6    6     (2.16) q q  q     2.4 Mơ hình bán v t lý cho tay máy robot Mơ hình CAD 3D c a tay máy robot Hình 2.2 Mơ hình l p ráp CAD 3D c a robot IRB 120 Các giá tr v kh i l ng (kg) đ c cung c p b i hãng ABB, cịn giá tr v v trí m tr ng tâm (m) ma tr n tensor quán tính (kgm2 ) đ c x p x nh sau: Khâu đ : m0  8.659   0  19.699 14.484 0 103  19.952  Khâu 1: m1  4.248, rC  0.054 , I1        0   0.169  35.942 Khâu 2: m2  5.412, rC    , I   83.522  103       0 57.569  10 1.993  0.012  17.562    , I3   0 103 23.140  0.023   1.993 11.589  Khâu 3: m3  4.077, rC    0    7.247    Khâu 4: m4  1.832, rC4  0.007 , I  3.919 103       0 5.551 0  0 1.120    Khâu 5: m5  0.755, rC  , I5  1.227 103    0  0.559    0   2.347    , I6   2.347  10 6 (2.17)  0.007   4.123 Khâu 6: m6  0.019, rC    2.4.1 Ph ng pháp dùng m ng v t lỦ đ mô hình hóa h th ng M t s ph n m m mơ ph ng, có MATLAB/ Simscape, s d ng ph ng pháp dùng m ng v t lý nh m t o môi tr ng đ có th xây d ng mơ hình bán v t lý cho h th ng th c Ph ng pháp dùng Simulink truy n th ng Mơ hình tốn h c c a robot (Mathematical Model) Identification stage Thi t k u n B u n (Control Design) (Controller) Control design stage Mơ hình tốn c a robot d ng s đ kh i (Mathematical Model) Simulation stage Hình 2.3 Vai trị c a mơ hình tốn h c c a robot giai đo n mô ph ng h th ng Ph ng pháp dùng m ng v t lý Mơ hình tốn h c c a robot (Mathematical Model) Identification stage Thi t k u n B u n (Control Design) (Controller) Control design stage Mơ hình v t lý o c a robot (Quasi-Physical Model) Simulation stage Hình 2.4 Vai trị c a mơ hình bán v t lý c a robot giai đo n mô ph ng h th ng 11 2.4.2 Mơ hình bán v t lỦ ch a xét t i ma sát kh p Hình 2.5 Mơ hình bán v t lý c a robot IRB 120 n n Simscape Multibody 2.4.3 Mơ hình bán v t lý có ma sát kh p Mơ men ma sát hàm c a t c đ quay có th đ c tính g n theo ph ng trình sau    2       Fi  2e (brki  Ci )exp    i   i  Ci  i   Vi (2.18)   Si   Si  Ci     Fi  brki Coulomb  Ci Stribeck friction  Si Viscous friction  Vi friction i Hình 2.6 Mơ men ma sát quay 12 Mơ hình bán v t lý c a robot IRB 120 v i t t c kh p quay đ c b sung thành ph n ma sát quay Hình 2.7 Kh p quay có b sung ma sát Hình 2.8 Mơ hình bán v t lý c a robot IRB 120 có ma sát quay kh p 13 Hình 2.9 So sánh đáp ng gi a mơ hình tốn h c (MM) mơ hình bán v t lý có ma sát kh p (PM) d i tác đ ng c a m t mô men T N TH T C 3.1 nh h 3.1.1 nh h nh h CH CH P HÀNH VÀ PH I U KHI N NG PHÁP ng c a t n th t CCCH d ng suy gi m mô men ng xét theo qu đ o kh p ng c a t n th t m t c ch ch p hành d ng PDT Hình 3.1 (a) Các m c t n th t CCCH d ng PDT nh h (b) đáp ng kh p q1 14 ng đ n nh h ng c a t n th t m t c ch ch p hành d ng BDT Hình 3.2 (a) Các m c t n th t CCCH d ng BDT nh h ng đ n (b) đáp ng kh p q1 nh h ng c a t n th t m t c ch ch p hành d ng BDTR Hình 3.3 (a) Các m c t n th t CCCH d ng BDTR nh h (b) đáp ng kh p q1 3.1.2 nh h ng xét theo qu đ o m cơng tác Hình 3.4 (a) Qu đ o mong mu n (b) h h t a đ c s nh h ng đ n ng c a End-Effector ng c a t n th t m t c ch ch p hành d ng PDT 15 Hình 3.5 nh h ng c a m c t n th t CCCH d ng PDT lên qu đ o End-Effector đ c chi u ba m t ph ng h t a đ c s nh h ng c a t n th t m t c ch ch p hành d ng BDT Hình 3.6 nh h ng c a m c t n th t CCCH d ng BDT lên qu đ o End-Effector đ c chi u ba m t ph ng h t a đ c s 16 nh h ng c a t n th t m t c ch ch p hành d ng BDTR Hình 3.7 nh h ng c a m c t n th t CCCH d ng BDTR lên qu đ o End-Effector đ c chi u ba m t ph ng h t a đ c s 3.2 Ph ng pháp u n có t n th t c ch ch p hành 3.2.1 Mơ hình h th ng có t n th t CCCH d ng PDT (3.1) Mq  Cq  g  a  F Trong vector mơ men ph ng trình đ c thay th b i mô men th c t c ch ch p hành t o tr c kh p, mô men ma sát quay kh p C ch ch p hành c a robot đ c coi b t n th t d ng suy gi m mô men theo t l (PDT), mơ men có th đ c tính b i (3.2) a  c Do ma tr n quán tính t ng qt M có tính ch t xác đ nh d ng kh ngh ch, ph ng trình đ ng l c h c đ c bi n đ i nh sau Ph q  M1 (Cq  g  F )  M1 ng trình (3.3) có th đ c vi t g n q f B c 17 c (3.3) (3.4) 3.2.3 Thi t k b u n tr t thích nghi có t n th t c ch ch p hành d ng PDT Bi n tr t s đ c ch n nh sau (3.5) s  Ae  e o hàm theo th i gian c a (3.5), ta đ c s  Ae  e  Ae  q d  q  Ae  q d  (f  B c )  Ae  q d  (fˆ  f  (Bˆ  B) c )  Ae  q d  (fˆ  Bˆ c )  (f  B c ) (3.6) Do vector có h s , nên ma tr n , , có tính ch t kh đ o Lu t u n tr t thích nghi đ c thi t k có d ng sau  no  dis c (3.7)  Bˆ 1 ( Ae  q d  fˆ ) no  Bˆ 1 ˆ sgn(s) dis Trong thành ph n tín hi u u n h th ng tr t m t tr t, thành ph n tín hi u u n thích nghi nh m gi h th ng n m m t tr t, v i vector h s h ng thích nghi 18 q Cơng th c (2.29) q Công th c (2.53) Công th c (2.46) 19 (K t h p thông tin v t lý nh n d ng đ c c a robot) q ˆ M ˆ C e Công th c (3.9) fˆ Bˆ ˆ e s Lu t u n tr thích nghi A M t tr b c A Công th c (3.10) qd e _ Công th c (3.12) gˆ e q qd t Công th c (3.5) a Suy gi m mô men d ng PDT (ch dùng cho mô ph ng th c nghi m ki m ch ng) Tay máy robot _ q qd e t Công th c (3.15) (3.24) ˆ Khâu tích phân Lu t thích nghi Hình 3.8 S đ c u trúc h th ng u n tr CCCH d ng PDT t thích nghi cho tay máy robot tình tr ng t n th t K T QU MÔ PH NG VÀ TH C NGHI M CHO M T D NG TAY MÁY ROBOT 4.1 Gi i thi u robot Serpent Hình 4.1 Hình nh robot Serpent 4.2 Mơ hình đ ng l c h c Ma tr n quán tính t ng quát  M (1,1) M (1, 2) M (1,3)  M   M (2,1) M (2, 2) M (2,3)   M (3,1) M (3, 2) M (3,3)  (4.1) Ma tr n Coriolis/ly tâm C v i thành ph n C (1,1)  a1  m3 r3  q2  q3  c3  q2  a m3  m2 r2   s2  m3 r3  a1  q2  q3  c2  a q3  s3 C (2,1)  a1q1  c3m3r3  a m3  m2 r2  s2  s3m3r3  a1q1c2  a 2q3   C (3,1)  r3 m3  a1q1c2  a  q2  q1   s3  c3 s2 a1q1  C (1, 2)  a1  m3r3  q3  q2  q1  c3   a m3  m2 r2   q2  q1   s2  m3 r3  a1  q3  q2  q1  c2  a q3  s3 (4.2) (4.3) (4.4) (4.5) C (2,2)  a m3r3 s3q3 (4.6) C (3,2)  a m3r3s3  q2  q1  (4.7) 20 C (1,3)  r3  q3  q2  q1  m3   a1c2  a  s3  c3 s2 a1  (4.8) C (2,3)  a2 m3r3s3  q3  q2  q1  (4.9) C(3,3)  Vector thành ph n l c tr ng tr (4.10) ng g: g   0 0 T 4.3 Mơ hình bán v t lý Hình 4.2 Mơ hình CAD 3D c a robot Serpent Hình 4.3 Mơ hình bán v t lý c a robot Serpent 21 (4.11) L p qu đ o chuy n đ ng: y0 y0 Qu đ o m làm vi c AB B B Vùng làm vi c Chi u chuy n đ ng O x0 O0 a1 (a) a2 A V trí ban đ u /2 Vector n qu đ o AB ln vng góc v i AB /2 q123 = /4 O0 (b) x0 A O Vector n (ch tr c x3) v trí ban đ u Hình 4.4 Qu đ o m làm vi c (a) h ng vector n (b) c a robot 4.4 Các k t qu mô ph ng th c nghi m Nh n xét v đáp ng qu đ o v trí: Khi mơ hình xác CCCH ho t đ ng bình th ng đáp ng qu đ o v trí c a khâu l n ch p hành cu i cho ch t l ng t t v i đ l n c a sai l ch nh t 1.1 10 m tr ng h p 2, sai l ch v trí c a khâu ch p l n nh t 6.6 10 4m k t th i m ban đ u hành cu i Hình 4.5 Các thành ph n px, py, pz c a m làm vi c (a), sai l ch bám t ng ng (b) (tr ng h p 2) 22 Nh n xét v đáp ng v n t c gia t c t nh ti n: V n t c d c tr c xu t hi n sai l ch dao đ ng l n kho ng th i gian 1s t ng t c đ u tiên (dao đ ng kho ng x p x 10 3m/s tr ng h p 1, x p x 0.02m/s tr ng h p 2) Tuy nhiên, sai l ch di n th i gian ng n nhanh chóng v khơng Hình 4.6 áp ng t c đ d c theo tr c x0, y0, z0 c a khâu ch p hành cu i (a) sai l ch bám t ng ng (b) (tr ng h p 3) Hình 4.7 áp ng v góc c a vector ch h ng n, o c a khâu ch p hành cu i (a) sai l ch bám t ng ng (b) (tr ng h p 3) 23 K T LU N VÀ KI N NGH Tác gi trình bày đ y đ tr n v n tồn b q trình xây d ng mơ hình đ ng l c h c c a tay máy -DOF D a vào u m c a ph ng pháp dùng m ng v t lý vi c xây d ng mơ hình c a đ i t ng v t lý, s d ng công c Simscape Multibody, tác gi xây d ng đ c mơ hình bán v t lý cho tay máy robot nh h ng c a t n th t CCCH d ng suy gi m mô men l n l t đ c tác gi xem xét phân tích cho t ng kh p c a tay máy robot tr ng h p khác Tác gi thi t k đ xu t s d ng m t thu t tốn u n tr t thích nghi g m có hai thành ph n: thành ph n tín hi u u n h th ng tr t m t tr t, thành ph n tín hi u u n thích nghi nh m trì h th ng n m m t tr t Các k t qu mô ph ng cho tr ng h p b t n th t CCCH cho th y b u n tr t thích nghi có kh n ng đ m b o ch t l ng đáp ng c a robot t t m c đ suy gi m mô men nh v n mang t i ch t l ng ch p nh n đ c m c đ suy gi m mô men lên đ n 50% x y m t s CCCH Nh ng đóng góp c a đ tài - Ch kh n ng u n đ c c a tay máy robot tình tr ng t n th t CCCH d ng suy gi m mô men (suy gi m mô men theo t l , suy gi m ng ng ch n giá tr mô men, suy gi m t c đ bi n thiên mô men) Cho phép robot ti p t c v n hành dây chuy n s n xu t thay ph i d ng l i ch s a ch a và/ho c thay th xu t minh ch ng kh n ng s d ng ph ng pháp u n tr t thích nghi tr ng h p x y t n th t CCCH d ng suy gi m mô men theo t l - Xây d ng đ xu t s d ng mơ hình bán v t lý c a tay máy robot d a theo ph ng pháp dùng m ng v t lý n n cơng c Simscape Multibody Mơ hình có th ph n ánh nh h ng c a thu c tính v t lý t ng t nh nh h ng c a chúng robot th t Trong giai đo n mô ph ng ki m ch ng thu t toán u n, vi c s d ng mơ hình bán v t lý thay th cho mơ hình tốn h c thơng th ng s làm t ng đ tin c y c a mơ hình đ i t ng c ng nh đ tin c y c a thu t toán u n 24 ... nh đ c công b v phân tích đ ng h c ho c v ph ng pháp u n 1.5.3 Phân tích kh n ng u n tay máy công nghi p tình tr ng t n th t c ch ch p hành Trong tr ng h p t n th t c ch ch p hành, d ng suy gi... ch p hành M c tiêu nghiên c u Nghiên c u xây d ng mơ hình tốn h c mơ hình bán v t lý cho tay máy cơng nghi p có xét đ n t n th t c ch ch p hành Trên c s ti n hành phân tích kh n ng u n tay máy. .. c c a tay máy robot, cịn d ng bó c ng kh p s gây thay đ i đ ng h c nh h ng đáng k đ n không gian làm vi c c a tay máy robot Do đó, ta s ti n hành phân tích đ ng h c cho m t ki u tay máy công nghi