Thông tin tài liệu
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 0 103 19.952 Khâu 1: m1 4.248, rC 0.054 , I1 0 0.169 35.942 Khâu 2: m2 5.412, rC , I 83.522 103 0 57.569 10 1.993 0.012 17.562 , I3 0 103 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 3.919 103 0 5.551 0 0 1.120 Khâu 5: m5 0.755, rC , I5 1.227 103 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 M1 (Cq g F ) M1 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
Ngày đăng: 27/10/2021, 09:32
Xem thêm:
