CHƯƠNG 4 : TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC TAY MÁY
4.3. Kiểm tra bài toán động học
4.3.2. Kiểm tra bài tập động toán ngược
Kiểm tra bài toán động học ngược theo lưu đồ hình 4.7 b, bằng cách nhập tọa độ mà bộ phận công tác muốn tới và hướng của bộ phận công tác vào các ô x, y, z và Theta4 tương ứng ở mục “End Effector Position”. Sau đó nhấn nút “Inverse Calculate”, các giá trị θ1, θ2, θ3, θ4 trong các phương trình (4.13), (4.22) và (4.25) sẽ được tính tốn. Nếu một trong các giá trị θ1, θ2, θ3, θ4 nằm ngoài giới hạn biến khớp được quy định trong bảng 4.3, thơng báo lỗi (hình 4.6) sẽ xuất hiện, u cầu nhập lại x, y, z và Theta4. Nếu các giá trị θ1, θ2, θ3, θ4 đều thỏa thì hiển thị kết quả trong các ô Theta1, Theta2, Theta3, Theta4 ở mục “Input Joint Angles”. Sau khi đã tính tốn xong các giá trị góc quay của các khâu bằng bài toán động học ngược, ấn “Simulink”
81
để tiến hành mô phỏng và kiểm tra tọa độ của bộ phận công tác trong cụm khối hiển thị trong hình 4.4. Nếu giá trị x, y, z ở mục “End Effector Position” trùng với toạ độ của bộ phận công tác trong cụm khối hiển thị, chứng tỏ các phương trình động học ngược và q trình mơ phỏng động học ngược đúng. Các số liệu tính tốn động học ngược bằng Matlab thơng qua giao diện GUI như trong hình 4.5 được thể hiện trong bảng 4.3. Trong đó:
- Trường hợp N1: nhập giá trị x, y, z giống như giá trị tính tốn được ở trường hợp T2.
- Giá trị nhập vào của trường hợp N2, N3, N4 tương ứng với tọa độ các điểm cao nhất S (725, 1000, 730), gần nhất T (500, 0, 200) và xa nhất U (1300, -400, 200) đã được đề cập ở mục 1.5 chương 1.
Bảng 4.3 Các số liệu tính tốn động học ngược bằng Matlab. Trường Trường
hợp
Giá trị nhập (mm) Giá trị tính tốn được (độ)
x y z Theta4 Theta1 Theta2 Theta3 Theta4
N1 830 25 993 90 0 90 -90 90
N2 725 1000 730 90 52,8981 53,5079 -63,8575 90
N3 500 0 200 0 -2,86598 60,0803 -148,425 0
82
Hình 4.11 Kết quả mơ phỏng tay máy ứng với trường hợp N1
Nhận xét: ở trường hợp N1 (hình 4.11) sau nhập giá trị x, y, z giống như giá trị tính
tốn được ở trường hợp T2 thì sau q trình tính tốn động học ngược thu được các giá trị góc Theta1, Theta2, Theta3 và Theta4 tương tự như các giá trị nhập vào ở trường hợp T2. Như vậy, khi lấy kết quả tính được ở bài tốn động học thuận làm giá trị đầu vào của bài tốn động học ngược thì kết quả tính được ở bài tốn động học ngược giống hoàn toàn với giá trị đầu vào của bài toán động học thuận. Điều này chứng tỏ các phương trình của bài tốn động học nghịch đúng.
83
Hình 4.12 Kết quả mơ phỏng tay máy ứng với trường hợp N
84
Hình 4.14 Kết quả mô phỏng tay máy ứng với trường hợp N4
Nhận xét: từ các hình 4.11 đến 4.14 có thể nhận thấy từ vị trí mong muốn của bộ
phận cơng tác, bài tốn động học nghịch đã tính ra các giá trị biến khớp và với các giá trị biến khớp này, bộ phận công tác của tay máy đã đến được các vị trí mong muốn một cách chính xác như kết quả mơ phỏng đã thể hiện. Ngồi ra từ hình 4.12 đến hình 4.14 cũng cho thấy với thiết kế cơ khí ở chương 3, bộ phận công tác của tay máy hồn tồn có thể đi tới các điểm cao nhất S, gần nhất T và xa nhất U theo yêu cầu thiết kế.
Kết luận: với hai nhận xét trên trong mục 4.3.2, có thể kết luận các phương trình
động học nghịch và q trình mơ phỏng động học nghịch đúng, ngồi ra cũng chứng tỏ được thiết kế cơ khí của tay máy ở chương 3 đảm bảo được yêu cầu thiết kế đặt ra ban đầu trong mục 1.5.
85