3.3.1Xây dựng mô hình 3D trên Solidwork
Để mô phỏng Robot hàn di động trong chế tạo vỏ tàu thủy trước tiên ta xây dựng mô hình 3D bằng phần mềm Solidwork. Dưới đây mô tả việc thiết kế mô hình 3D của Robot hàn di động trong chế tạo vỏ tàu thủy.
a) Thiết kế khâu đế
Bước 1 Bước 2
Bước 3
Bước 4
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 78
Hình 3.10. Mô hình 3D khâu đế
Bước 7 Bước 8
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 79
b) Thiết kế khâu 1
Bước 1 Bước 2
Bước 3 Bước 4
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 80 Hình 3.11. Mô hình 3D khâu 1
Bước 7 Bước 8
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 81
c) Thiết kế khâu 2
Bước 1 Bước 2
Bước 3 Bước 4
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 82 Hình 3.12 Mô hình 3D khâu 2
d) Thiết kế khâu 3
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 83
Bước 3 Bước 4
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 84 Hình 3.13 Mô hình 3D khâu 3
e) Thiết kế khâu 4
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 85
Bước 3 Bước 4
Bước 5 Bước 6
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 86 Hình 3.14 Mô hình 3D khâu 4
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 87 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
f) Hình vẽ mô hình 3D tổng thể của Robot sau khi ghép nối các khâu
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 88
3.3.2 Các bước cụ thể trong việc mô phỏng robot
a. Chọn hệ trục tọa độ trong SolidWorks
Trong môi trường phần mềm SolidWorks ta cố gắng vẽđối tượng có gốc tọa độ
trùng với gốc tọa độ vật đã được chọn theo bảng Denavit-Hartenberg
Hình 3.16. Chọn hệ trục tọa độ trong Solidwork
Ngoài ra SolidWorks cũng cung cấp cho chúng ta chức năng chuyển dịch hệ
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 89
Hình 3.17 Chức năng chuyển hệ tọa độ trong solidWorks b. Xuất đối tượng SolidWorks sang file định dạng *.STL
Sau khi hoàn thành bản vẽ chi tiết của từng khâu, đặt đúng hệ tọa độ Oxy tại các khớp của chi tiết ta sẽ save chi tiết sang file định dạng *.STL. Trong đó có một số
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 90
Hình 3.18 Tùy chọn hiệu chỉnh file định dạng *.STL
- Mục Output as phải để dạng file ASCII
- Mục Unit: để đơn vị trùng với đơn vị được thiết kế trong bản vẽ chi tiết các khâu của Robot.
- Mục Resolution: để tùy chọn Custom để chỉnh độ mịn của file *.STL.
- Kiểm tra ô “Do not translate STL output data to positive space” nếu không việc xuất định dạng file sẽ không thực hiện được.
c. Biên dịch file *.STL sang dạng file lưu trữ tọa độ các đỉnh
Trong file *.STL bên trên sau khi chuyển từ định dạng *.SLDPRT sẽ chứa cả
phần tọa độ các đỉnh cấu thành lên một điểm trong hình vẽ chi tiết và cả những phần chữđược biên dịch ra của chương trình SolidWorks, mà những phần chữđó ta không cần đến cho việc đọc file dữ liệu cần cho việc mô phỏng, thậm chí giảm hiệu năng chương trình. Để giảm bớt thời gian tính toán và bộ nhớ cho việc chạy chương trình mô phỏng ta sẽ loại bỏ phần chữđó bằng một chương trình tiện ích khác nhằm chuyển đổi file *.STL trên sang định dạng file không chứa phần chữ, chỉ chứa các
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 91
tọa độ cần thiết cho việc lấy dữ liệu. Như trong luận văn này, chương trình tiện ích chuyển đổi có tên là XConvertSTL.exe.
3.3.3 Cấu trúc chương trìnhmô phỏng hoạt động
Chương trình mô phỏng được thực hiện trong môi trường Visual C++ với ứng dụng của thư viện hàm chuẩn MFC với ứng dụng Single Document Interface – giao diện tài liệu đơn (SDI). Ứng dụng SDI là một ứng dụng tài liệu chỉ có thể làm việc với một kiểu tài liệu tại một thời điểm. Khi tạo ứng dụng SDI, các lớp được tạo cho
ứng dụng SDI gồm 4 lớp cơ bản:
¾ Lớp dẫn xuất CwinApp: Tạo tất cả các thành phần khác trong ứng dung, đây là lớp nhận mọi thông báo sự kiện và sau đó truyền thông báo tới các lớp Cview và CframeView.
¾ Lớp dẫn xuất CframeView: là lớp khung cửa sổ, chứa các thanh công cụ, menu, thanh cuộn và các đối tượng nhìn thấy trong một thời điểm bất kỳ.
¾ Lớp dẫn xuất CDocument: chứa tài liệu, tại đây có thể xây dựng những dữ
liệu cơ bản. lớp này nhận tài liệu vào từ Cview và truyền thông tin hiển thị
sang CView. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
¾ Lớp dẫn xuất Cview trình bày hiển thị của tài liệu.
Dựa vào những lớp cơ sở này ta xây dựng ứng dụng cho bài mô phỏng chuyển
động, ta xây dựng các hàm phục vụ những mục đích cụ thể.
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 92
Hình 3.19 Giao diện mô phỏng robot hàn di động
3.3.5 Mô phỏng quỹ đạo chuyển động của Robot hàn di động trong chế
tạo vỏ tàu thủy
Các thao tác thực hiện mô phỏng trên giao diện mô phỏng như sau: 1. Mở file dữ liệu về cấu trúc Robot
2. Ấn nút dử liệu cấu trúc Robot
3. Chọn file cấu trúc Robot theo cửa sổđược mở ra 4. Mở file dữ liệu mô phỏng hoạt động
5. Ấn nút dữ liệu mô phỏng Robot 6. Chạy chương trình ấn nút “Run”
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 93
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu nghiêm túc tác giả đã hoàn thành nội dung với các kết quảđạt được như sau :
1. Đã đưa ra một giải pháp công nghệ sử dụng Robot di động để hàn đấu nối tổng đoạn vỏ tàu thủy, từđó xây dựng được mô hình Robot, cấu trúc động học robot hàn di động trong chế tạo vỏ tàu thủy.
2. Tìm hiểu cơ sở lý thuyết động học để từ đó thiết lập được hệ phương trình
động học cho Robot hàn và xây dựng thuật toán để tính toán động học Robot hàn di
động trong chế tạo vỏ tàu thủy.
3. Tìm hiểu và ứng dụng được phần mềm Solidwork trong xây dựng mô hình Robot, sử dụng phần mềm và ngôn ngữ Maple để lập trình giải bài toán động học robot hàn. Sử dụng phần mềm đồ họa Visual C++ để lập trình mô phỏng chuyển
động của Robot hàn.
4. Đưa ra thuật toán và lập trình mô phỏng chuyển động của Robot hàn di động trong chế tạo vỏ tàu thủy.
5. Đề xuất hướng của đề tài cần nghiên cứu tiếp theo: Cần tiếp tục nghiên cứu mô hình Robot hàn di động với nhiều bậc tự do hơn để tăng tính linh hoạt cho Robot hàn để không chỉ có thể hàn đấu nối bên ngoài mạn tàu mà có thể hàn bên trong không gian hẹp (hàn nối các kết cấu với quỹđạo hàn phức tạp).
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 94
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
[1]. Nguyễn Thiện Phúc: Robot công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ Thuật, Hà Nội, 2002.
[2]. Phan Bùi Khôi: Bài giảng Robot công nghiệp, Đại học Bách khoa Hà Nội, 2009.
[3]. Phan Bùi Khôi, Trần Minh Thúy, Bùi Văn Hạnh: Tính toán động học robot hàn có nền di động. Tuyển tập công trình hội nghị cơ học toàn quốc lần thứ
VIII, 2007, tr. 280-293.
[4]. Phan Bùi Khôi: Tính toán động học robot mini di động. Đề tài KHCN cấp nhà nước “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo robot hàn tự hành phục vụ cho ngành đóng tàu ở Việt Nam” (TS. Bùi Văn Hạnh chủ nhiệm). 2008-2009. [5]. Nguyễn Mạnh Tiến: Điều khiển Robot công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thuật, Hà Nội, 2007.
[6]. Lê Hoài Quốc, Chung Tấn Lâm: Nhập môn Robot công nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2007.
[7]. Đào Văn Hiệp: Kỹ thuật Robot, NXB Khoa học và Kỹ Thuật, Hà Nội, 2004. [8]. Trần Thế San: Cơ sở nghiên cứu và sáng tạo Robot, NXB Thống kê, 2003. [9]. Phạm Đăng Phước: Robot công nghiệp, NXB Xây Dựng, Hà Nội, 2007. [10]. Phạm Huy Điển: Tính toán, lập trình và giảng dạy toán học trên MAPLE,
NXB Khoa học và Kỹ Thuật, Hà Nội, 2002.
[11]. Phạm Việt Hùng, Đào Hồng Bách: Hướng dẫn sử dụng Solidworks trong thiết kế 3 chiều, NXB Xây Dựng, Hà Nội, 2009
[12]. Phạm Công Ngô: Tự học lập trình Visual C++ 6.0, NXB Thống kê, 2002.
TIẾNG ANH
[13]. R. J. Schilling: Fundamentals of Robotics, Frentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1990.
Luận văn thạc sĩ khoa học –Chế tạo máy Trang 95
[14]. J. Angeles, Fundamentals of Robotic Mechanical Systems, Springer-Verlag, New York, 2003.
[15]. J. J. Craig, Introdution to Robotics/Mechanical and control, New Jersey, 2005.