Tính toán động lực học robot mục đích xác định lực dẫn động cả hệ thống robot để trên cơ sở đó thiết kế hệ thống dẫn động cho cả hệ thống robot.
Với các thông số động học robot cho như bảng DH, ta khảo sát bài toán động học trước làm cơ sở tính động lực học.
Mối hàn là mối hàn nối ống, là một đường tròn thuộc mặt phẳng vuông góc với đường trục ống dẫn dầu khí.
Cho bán kính ống dẫn dầu khí r = 0.45m, khoảng cách mối hàn - đường dẫn khâu 1 là z0=0.35m.
Khâu 1 chạy trên ray dẫn bán kính r1=0.60m, từ đường dẫn khâu 1 đến gốc hệ tọa độ khâu 1 là h1=0.2m.
Khảo sát bài toán động học ngược: Cho robot di chuyển để thực hiện mối hàn đã chỉ ra với vận tốc vh=0.008m/s.
Tốc độ di chuyển góc của mỏ hàn theo mối hàn là:
= vh
r
= 0.0080.45 0.45
=0.018rad/s.
Ta có ứng với thời điểm que hàn di chuyển được sau 1 khoảng thời gian t đến điểm E, di chuyển được 1 góc t thì tọa độ điểm E lúc này sẽ được xác định thông qua hình dưới:
E 0E 0 E 0 E 0 x x r.cos t r.cos t y y r.sin t r.sin t z z 0.35m
Hình 3.11 Mô tả tọa độ điểm hàn
a. Giải bài toán động học ngược của robot ta tính được vị trí, vận tốc, gia tốc của các khâu của robot.
Trên hình 3.12 mô tả quy luật chuyển động của các khâu của robot Ứng với hình vẽ ta có:
Màu đen - Thể hiện quy luật chuyển động của mũi hàn biểu diễn theo trục x0. Màu xanh - Thể hiện quy luật chuyển động của mũi hàn biểu diễn theo trục y0.
Màu đỏ - Thể hiện quy luật chuyển động của mũi hàn biểu diễn theo trục z0.
Hình 3.13 Quy luật chuyển động của các khâu theo hàm
Trên hình 3.13.mô tả quy luật chuyển động các khâu của robot Ứng với hình vẽ ta có:
Màu đen - mô tả quy luật chuyển động của khâu 1 Màu xanh - mô tả quy luật chuyển động của khâu 2 Màu đỏ - mô tả quy luật chuyển động của khâu 3
Màu xanh lá cây - mô tả quy luật chuyển động của khâu 4
Hình 3.14 Tốc độ di chuyển của các khâu
Ứng với hình vẽ trên ta có:
Màu đen - Ứng với tốc độ di chuyển của khâu 1
Các khâu còn lại 2, 3, 4 coi như không di chuyển và trùng với trục tọa độ. Gia tốc các khâu = 0.
b. Giải bài toán động lực học ngược của robot ta tính được lực dẫn động cần thiết cho các khâu của robot.
Ở hình dưới 3.15 mô tả các lực dẫn động tác dụng tại các khớp. Ứng với hình vẽ ta có:
Màu đen – thể hiện lực dẫn động cho khâu 1 Màu đỏ – thể hiện lực dẫn động cho khâu 3
Màu xanh lá cây – thể hiện lực dẫn động cho khâu 4 Khâu 2 lực dẫn động bằng 0
Hình 3.15 Sơ đồ các lực dẫn động tác dụng tại các khớp
Theo sơ đồ ta có thể thấy Mmax=280Nm, rút ra được: F = M
r
= 470N