Như kết quả ở Chương 3, ta có phương trình biểu diễn mối quan hệ sai lệch vị trí và hướng với tất cả các sai số của các tham số hình học, động học như sau:
1 1 Tq Ts p M p Rq p Rs J J dr dq de Jde J J J J dp ds (3.55)
Với mơ hình robot chọn khảo sát, ta có:
1 2 ... 6T
q q q q (4.1)
1 2 ... 18 T 1 1 1 ... 6 6 6T
s s s s d a d a (4.2)
4.2.2 Kết quả khảo sát
Tiến hành khảo sát ảnh hưởng của sai số hình học, động học ở một số trường hợp khác nhau. Sử dụng tham số D-H cụ thể cho mơ hình robot khảo sát đã trình bày ở Chương 2, ta có kết quả khảo sát khi cho giá trị sai số hình học, động học như sau:
Trường hợp 1 ta khảo sát sai số ở một số tham số bất kỳ, hay khảo sát sai số tại mỗi khâu, khớp - trường hợp 2, 3 và trong trường hợp 4 là xét tất cả các sai số tổng hợp ở các khâu, khớp. Dưới đây là kết quả của từng trường hợp:
Trường hợp 1: Cho các sai số của các tham số:
0 0
1 1 0,017 , 2 0,01 , 4 0,006 , 4 1,5 0,027
d rad da mm dd mm d rad. Dữ
liệu sai số sẽ được tạo thành file dạng *.txt, chương trình sẽ tự động đọc dữ liệu để khảo sát ảnh hưởng của sai số hình học, động học tới sai lệch vị trí và hướng của khâu thao tác.
Kết quả sai lệch vị trí tổng cộng lớn nhất trong trường hợp này là: 0,0238m = 23,8mm. Kết quả chi tiết được trình bày trong phần Phụ lục.
Sử dụng kết quả tính tốn đưa vào chương trình phần mềm mà luận án tự thiết lập để để mô phỏng động được thể hiện như hình sau đây:
Hình 4-3: Mơ phỏng kiểm tra sai lệch của khâu thao tác do sai số a – khi khơng có sai số, b - khi có sai
Trường hợp 2: Khảo sát với các sai số của khâu 1:
1 0,0022 , 1 0,029 , 1 0,05 , 1 0,0005
dq rad da mm dd mm d rad
Kết quả sai lệch vị trí tổng cộng lớn nhất trong trường hợp này là: 0,00544m = 5,44mm.
Trường hợp 3: Khảo sát với các sai số của khâu 2, ta cũng giữ nguyên giá trị sai lệch
như trong khâu 1:
2 0,0022 , 2 0,029 , 2 0,05 , 2 0,0005
dq rad da mm dd mm d rad
Kết quả sai lệch vị trí tổng cộng lớn nhất trong trường hợp này là: 0,00530m = 5,3mm.
Trường hợp 4: Khảo sát với các sai số của khâu 3, ta cũng giữ nguyên giá trị sai lệch
như trong khâu 1:
3 0,0022 , 3 0,029 , 3 0,05 , 3 0,0005
dq rad da mm dd mm d rad
Kết quả sai lệch vị trí tổng cộng lớn nhất trong trường hợp này là: 0,0036m = 3,6mm.
Trường hợp 5: Khảo sát với các sai số của khâu 4, ta cũng giữ nguyên giá trị sai lệch
như trong khâu 1:
4 0,0022 , 4 0,029 , 4 0,05 , 4 0,0005
dq rad da mm dd mm d rad
Kết quả sai lệch vị trí tổng cộng lớn nhất trong trường hợp này là: 0,00141m = 1,41mm.
Trường hợp 6: Khảo sát với các sai số của khâu 5, ta cũng giữ nguyên giá trị sai lệch
như trong khâu 1:
5 0,0022 , 5 0,029 , 5 0,05 , 5 0,0005
dq rad da mm dd mm d rad
Kết quả sai lệch vị trí tổng cộng lớn nhất trong trường hợp này là: 0,00134m = 1,34mm.
Trường hợp 7: Khảo sát với các sai số của khâu 6, ta cũng giữ nguyên giá trị sai lệch
như trong khâu 1:
6 0,0022 , 6 0,029 , 6 0,05 , 6 0,0005
dq rad da mm dd mm d rad
Kết quả sai lệch vị trí tổng cộng lớn nhất trong trường hợp này là: 0,00101m = 1,01mm.
Trường hợp 8: trong trường hợp này ta xét tất cả các sai số của các tham số hình học,
Bảng 4-1: Giá trị sai số hình học, động học của robot khâu 1 2 3 4 5 6 khâu 1 2 3 4 5 6 da (mm) 0.029 -0.056 -0.008 0.002 -0.018 -0.008 dd (mm) 0.05 0.09 -0.012 -0.03 0.002 0.065 dα (rad) -0.0005 0.0001 0.0030 -0.002 0.001 0.0002 dq (rad) -0.0022 0.002 0.0031 0.005 0.0034 0.004
Kết quả sai lệch vị trí tổng cộng lớn nhất trong trường hợp này là: 0,01338m = 13,38mm.
Kết quả số liệu chi tiết và đồ thị sai lệch vị trí và hướng của khâu thao tác của từng trường hợp khảo sát được trình bày trong phần Phụ lục của luận án.
Tương tự như vậy, ta có thể khảo sát với nhiều trường hợp khác nhau để đánh giá ảnh hưởng của các loại sai số hình học, động học đến sai lệch vị trí và hướng của khâu thao tác. Từ kết quả khảo sát ảnh hưởng của sai số hình học, động học của các khâu, khớp robot đến sai lệch vị trí và hướng của khâu thao tác ta có nhận xét sau:
- Chương trình khảo sát sai số đã được thiết lập có thể thực hiện dễ dàng, kết quả dùng để mơ phỏng trực quan khẳng định thuật tốn và chương trình có độ tin cậy, có thể áp dụng vào các mơ hình robot có cấu trúc nối tiếp khác nhau để khảo sát sai số khi thiết kế chúng.
- Qua kết quả của một số ví dụ trên thấy rằng, như trong trường hợp 1, sai số của các tham số kích thước góc ảnh hưởng lớn hơn sai số kích thước dài, điều này hồn toàn phù hợp với thực tế, chỉ cần một sai lệch nhỏ về kích thước góc thì cũng gây ra sai lệch vị trí của khâu thao tác lớn.
- Như trong các trường hợp từ 2 đến 7, mặc dù giá trị sai số của các tham số khảo sát đều như nhau nhưng sai lệch của khâu thao tác giảm dần: ở những khâu, khớp càng gần với khâu “0” - giá robot thì ảnh hưởng của sai số đến sai lệch khâu thao tác càng lớn. Điều này là phù hợp với thực tế, khẳng định mơ hình sai số đã xây dựng là đúng đắn, tin cậy.
- Ta có thể tiến hành khảo sát với nhiều trường hợp khác nhau để có những kết quả đầy đủ hơn. Chương trình khảo sát sai số cũng có thể áp dụng với nhiều mơ hình cấu trúc robot nối tiếp chuỗi hở khác.
4.3 Khảo sát sai số trong robot hàn hồ quang
Với phương pháp đã trình bày, áp dụng khảo sát sai số vị trí của robot hàn hồ quang đã được chỉ ra ở chương 2.
Cho các tham số động học của robot: a1 = 209,38; d1 = 401,5; a2 = 580,3; d2 = 10, a3 = 132,89; d3 = 38,7; d4 = 61,5; d6 = 396,2 (đơn vị là mm) và qi (i=1,6) là các biến khớp.
Khảo sát bài tốn động học khi khơng kể đến sai số hình học của robot đã nhận được các kết quả biểu diễn vị trí của mũi hàn như Hình 2-14 và Hình 2-15 trong Chương 2.
Giả thiết tồn tại sai lệch kích thước hình học của các khâu của robot như sau:
1 3 ; 2 4 ; 4 0,1 ; 4 5 ; 6 3
Kết quả nhận được biểu diễn trên Hình 4-4 mơ tả sự lệch của quỹ đạo điểm tác động cuối (mũi hàn).