III. NGHIấN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT RE THEO KIỂU PCMM CƠ CẤU CHUỖI.
3- Hệ toạ độ của robot RE-
a) Vị trí xuất phát (vị trí không).
Đây là vị trí của robot tr−ớc khi đ−ợc khởi động để làm việc, nó đ−ợc xem nh− là vị trí không của các biến khớp. Khi đó đầu đo luôn ở một vị trí cố định (X0 ,Y0 , Z0) trong hệ toạ độ Oxyz gắn liền với phần cánh tay của robot. Hệ toạ độ này có gốc O là giao hai đ−ờng tr−ợt của hai con tr−ợt E và C, trục Oy dọc theo đ−ờng tr−ợt của con tr−ợt E, trục Oz dọc theo đ−ờng tr−ợt của con tr−ợt C. ở vị trí không các encoder cũng sẽ ở vị trí gốc xuất phát, tất cả đều có trị số bằng không. Ng−ời 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 h−ớng thẳng đứng xuống d−ới (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. Ta sẽ đi xác định các quan hệ hình học và toạ độ (X0 ,Y0 , Z0) của đầu dò T ở 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
Q' R' R' P' V' F' G' H' 125 50 70 120 130 140
đ−ợc xác định tr−ớc 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 l−u ý khi thao tác máy là luôn phải để máy ở vị trí không quy định tr−ớc khi khởi động cho máy làm việc.
Hình 3.3.15
b) Hệ toạ độ của chi tiết.
Hệ toạ độ của chi tiết do ng−ời sử dụng đặt ra, nó có thể nằm trên hoặc nằm bên ngoài chi tiết, tất cả toạ độ điểm đo của chi tiết sẽ đ−ợc xác định theo hệ toạ độ này. Việc đặt hệ toạ độ chi tiết chỉ là sự chuyển đổi từ hệ toạ độ máy bằng những phép quay và tịnh tiến về hệ toạ độ mà ta định nghĩa. Tuy nhiên việc đặt hệ toạ độ chi tiết nhiều khi là rất cần thiết và không thể thiếu đ−ợc, ví dụ nh− khi đo các chi tiết quá lớn, nằm ngoài vùng làm việc của robot, ta chia chi tiết ra làm những phần nhỏ, mỗi phần sẽ quy
C q1 q1 Z E yE zc a 0 h Y x X 0 R Y T y 0 y ψ a ϕ
định một điểm làm gốc toạ độ của hệ toạ độ chi tiết của phần đó. Sau đó ta đo từng phần riêng biệt rồi ghép chúng lại nhờ các hệ toạ độ đã đặt.
Giả sử trên hình 3.3.15 là vị trí không của robot với hệ toạ độ gốc là (Ox0y0z0). Gọi vị trí không của đầu dò trong hệ toạ độ Oxyz là (X0 ,Y0 ,Z0). ở vị trí này toạ độ của các con tr−ợt E , C là yE và zC Theo quan hệ hình học của robot ta có:
X0 = 0
Y0 = a(cosϕ - cosψ) + yE (3.24) Z0 = a(sinϕ - sinψ) – h
Với cơ cấu đã đ−ợc thiết kế hoặc đã tồn tại thì các kích th−ớc động học, vị trí của cơ cấu là hoàn toàn xác định, nghĩa là các thông số hình động học công thức (3.1) là đã biết hoặc dễ dàng đo đạc, tính toán đ−ợc khi thiết kế cơ cấu.
Khi robot làm việc các encoders sẽ cho trị số các góc quay q1, q2, q3, q4. Trong đó q2 và q3 sẽ đ−ợc chuyển đổi thành chuyển động tịnh tiến của các thanh răng.
q2 ặ S2 = rL.q2 (3.25)
q3 ặ S3 = rL.q3 (3.26)
rL - bán kính vòng lăn của bánh răng trong bộ truyền bánh răng – thanh răng.
Ta tính vị trí đầu dò (X,Y,Z) trong quá trình làm việc của robot trong hệ toạ độ gốc Ox0y0z0.
R = Y0 – kyS2 + h.sinq4 (3.27) X = R.sinq1
Y = R.cosq1 (3.28)