Nghiên cứu, Thiết kế và Chế tạo Robot Thông minh cho các Ứng dụng Quan trọng

Phương pháp mô tả các mặt cong trên máy tính 1. Giới thiệu chung về mặt cong

Trong thời gian gần đây nhờ sự xuất hiện của đồ họa máy tính và sự phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực hình học số, ta có thể biểu diễn các mô hình mặt cong thực trong không gian 3 chiều. Như ta đã thấy ở trên, các mặt cong tham số bậc 3 là công cụ thiết kế khá hiệu quả, tuy nhiên chúng vẫn có khuyết điểm là các giá trị tiếp tuyến và các véctơ xoắn không mang tính trực giác.

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT RE THEO KIỂU PCMM CƠ CẤU CHUỖI

Phân tích kết cấu các thiết bị PCMM cơ cấu chuỗi và phương án chế thử Robot RE - 01

Nhiệm vụ tổng hợp chuyển động bao gồm việc xác định bộ lời giải qi(t), (i = 1,…n) sao cho điểm cuối của robot thực hiện được các chuyển dịch trước. Các bài toán tổng hợp này rất đa dạng, tuỳ thuộc các yếu tố sau đây:. - Sự chuyển dịch trước đó ở dạng nào: dạng quỹ đạo hay phương trình nào đó; biết điểm đầu, điểm cuối hay biết một số điểm trung gian trên đường đi v.v. - Chỉ định trước các vị trí liên tiếp của bàn kẹp hay là cả định hướng của nó. - Có những hạn chế gì trong quá trình chuyển động của robot. Thông thường có 2 loại hạn chế: 1) Do kết cấu của robot mà có thể hạn chế phạm vi thay đổi về giá trị của biến khớp hoặc của vận tốc và gia tốc chuyển động. 2) Do môi trường hoạt động có yêu cầu không va chạm vào các vật xung quanh. Chương trình máy tính đã xây dựng trên cơ sở trình tự giải nói trên và sau khi nạp vào các số liệu theo bảng sau đây ứng với tr−ờng hợp robot RE (hình 3.1) :. Tuy nhiên do các hạn chế về kỹ thuật như vật liệu, độ chính xác chế tạo, cân bằng, mức ma sát cần thiết của khớp động v.v. mà thiết bị chưa thể vận hành theo yêu cầu được. Qua tìm hiểu về các nguyên nhân dẫn đến sự hạn chế đó, có thể đi đến các nhận xét sau. Hình chụp Robot RE-01. 1) Khi thiết kế cơ cấu cũng đã lưu ý đến vấn đề vật liệu, tuy nhiên với điều kiện cụ thể của thực tế nên không thể có được loại vật liệu titan như mẫu của nước ngoài. Thiết bị lại có yêu cầu cao về tính cứng vững và gia công chính xác nên chất liệu được sử dụng ở đây vẫn chỉ là các hợp kim thông dụng của nhôm và thép. Chính vì vậy làm cho khối lượng của thiết bị. lớn, đặc biệt là các cánh tay có chiều dài khá lớn. Đây là một nguyên nhân làm cho tính ổn định của cơ cấu rất khó có thể đạt được yêu cầu. 2) Do các hạn chế về việc lựa chọn vật liệu như đã trình bày ở phần trên nên vấn đề cân bằng của cơ cấu rất khó khăn. Các cánh tay có chiều đài lớn vì vậy trọng tâm có tay đòn dài, nếu ta sử dụng các đối trọng để cân bằng thì khối lượng đòi hỏi cũng rất lớn, làm cho khối lượng của cả cơ cấu càng lớn hơn. Trong một giới hạn nào đó thì điều này là không thể chấp nhận được. Các phương án cân bằng khác như dùng lực căng của lò xo tại các khớp lại cũng khó có thể hiện thực được chính xác. 3) Như đã biết các khớp động được gắn với các encoder đo góc quay tương đối giữa các khâu. Các encoder này thường có độ nhạy rất lớn nên đòi hỏi các khớp quay cũng không thể quá nhạy, hay nói cách khác các khớp động cần phải có một mức độ ma sát cần thiết để chuyển động tương đối giữa các khâu khi làm việc không quá lớn thì thiết bị mới ghi được chính xác góc quay tương đối này.

Trong những cơ cấu robot công nghiệp, cơ cấu tay máy, người máy tùy theo quan hệ kích thước hình học giữa các khâu và giá trị tọa độ suy rộng qimin, qimax cuả các khớp động mà không gian hoạt động của chúng chiếm những vùng nhỏ khác nhau. Do vậy miền làm việc xét trong mặt phẳng yz của robot RE (P’Q’V’R’) sẽ là miền làm việc của cơ cấu pantograph (PQVR) nh−ng đ−ợc mở rộng thêm ra một khoảng bằng với chiều dài của đầu đo theo ph−ơng pháp tuyến (hình 3.3.12). robot RE xét trong mặt phẳng yz chứa cơ cấu pantograph. Bên cạnh đó mặt phẳng này lại đ−ợc quay quanh một khớp bản lề của th©n robot cã ®−êng trôc Oz0 thẳng đứng. Do vậy miền làm. Để thiết kế robot RE ta lựa chọn sơ bộ miền làm việc của nó nh− sau:. nn ph−ơng pháp tuyến đ−ờng biên n. a) Vị trí xuất phát (vị trí không). Người thiết kế sẽ quyết định vị trí không này tuỳ thuộc vào kết cấu và các điều kiện khác của robot nh− tính ổn định vị trí, dễ dàng xác định các quan hệ hình học, … Chính vì vậy trong tr−ờng hợp này tác giả đ−a ra một lựa chọn vị trí không là khi hai con tr−ợt ở vị trí biên thấp nhất và đầu dò hướng thẳng đứng xuống dưới (hình 3.11). Với kết cấu bình hành của robot thì đây sẽ là một vị trí cân bằng bền của nó do vậy rất dễ dàng cho việc ổn định của vị trí không này. Sau khi khởi động máy nếu ta di chuyển đầu dò sẽ làm cho các khớp quay và tịnh tiến của cơ cấu dịch chuyển, dẫn đến làm quay trục của các. được xác định trước khi các encoder đếm số xung để đo góc, do đó sẽ không thể tính ra đ−ợc chính xác vị trí của đầu dò khi làm việc. Vì vậy một điều. đặc biệt cần phải lưu ý khi thao tác máy là luôn phải để máy ở vị trí không quy định trước khi khởi động cho máy làm việc. b) Hệ toạ độ của chi tiết.

XÂY DỰNG CÁC CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM TÁI HIỆN BỀ MẶT CONG KHÔNG GIAN

Thuật toán quả bóng rơi và phương pháp nội suy Thuật toán quả bóng rơi (Ball Fall)

Việc phủ tam giác nh− vậy rõ ràng nó có −u điểm là giúp ng−ời đo tiết kiệm đ−ợc thời gian đo, xong đôi khi gây ra những nhầm lẫn rất khó phát hiện khi tiến hành thuật toán. Š Để tránh nhầm lẫn : không biết điểm đ−ợc chiếu lên mặt phẳng toạ độ là thuộc tam giác nào ta không nên xét nhiều lớp liền một lúc hoặc nhiều tam giác liền một lúc, mà nên xét từng tam giác trong từng lớp một. Tại những vị trí mà tiết diện không thay đổi hoặc ít thay đổi thì ta lấy ∆zi lớn, còn những vị trí mà tiết diện thay đổi nhiều thì ta lấy ∆zi nhỏ đến mức có thể.

Do vậy nên để có thể dựng đ−ợc vật thể một cách chính xác buộc ta phải quan tâm tới sai số lớn nhất và nhỏ nhất nh− là một nguyên tắc để tiến hành nội suy cho các biên dạng khác nhau.

Xây dựng chương trình máy tính

Trên đây ta thực hiện nội suy cho hệ trục xOy, một cách t−ơng tự ta cũng tiến hành nội suy cho các hệ trục yOz và xOz. Nhập User name và Serial number, ch−ơng trình chỉ tiếp tục khi có chính xác cả 2 thông tin này. Tại đây cần chọn số điểm cần lấy trong mỗi tam giác, và chọn mặt phẳng chiếu.

Bài toán RPT đ−ợc thực hiện tại vùng 6, tại đó ta có thể cắt vật thể theo mặt cắt vuông góc với trục x, y hay z, hoặc cắt đồng thời theo hai trong ba trục tọa độ đó.