DANH MUC TU VIET TAT
1.2 Các nghiên cứu trong nước và ngoài nước
1.2.1 Các nghiên cứu rong trúc
Hiện nay trong nước bắt đầu có một số nhóm tác giả nghiên cứu về cơ cấu cân bằng trọng
lực.
Nghiên cứu của tác giả Nguyễn và cộng sự [4] đã trình bày một phương pháp mới để rút ra
các điều kiện cân bằng của các cơ cấu phẳng với nhiều bậc tự do. Phương pháp này có lợi thế làphù hợp cho việc áp dụng các hệ thống đại số máy tính có thể truy cập rộng rãi như MAPLE.
Hình 1.3 giới thiệu về cơ cấu phẳng 5 khâu sử dụng 4 cặp bánh răng bổ sung để cân bằng
mômen rung, các hệ thức cân bằng lực quán tính và mômen lực quán tính của cơ cấu phẳng Š khâu đã được trình bay trong nghiên cứu.
Hình 1.3 Liên kết năm thanh phẳng với bốn cặp bánh răng bổ sung để cân bing momen rung
Một nghiên cứu khác cũng của tác giả Nguyễn và cộng sự [5] đã đề xuất một phương pháp dé đưa ra các điều kiện cân bằng đại số cho lực rung và mômen rung của các cơ cầu không
gian một bậc tự do. Chúng bao gềm các công thức để loại bỏ hoàn toàn lực rung và mômen
rung gây ra bởi tắt cả các liên kết chuyển động. Hình 1.4 mô tả cơ cấu tay quay trượt không gian đã được sử dụng trong nghiên cứu này.
Hình 1.4 Cơ cần tay quay trượt không gian 7
Nghiên cứu của tác giả Châu và cộng sự [6] đã trình bày về một thiết kế tối ưu hóa đa mục tiêu mới cho một lò xo phẳng mềm được sử dụng cho chỉ trên thiết bị hỗ trợ vận động cho người khuyết tật. Cấu trúc của lò xo được thiết kế bằng cách sắp xếp các lá lò xo theo hình zíc sắc để cho phép một biến dạng lớn. Lò xo là một yếu tố chính của cơ cấu cân bằng trọng
lực (GBM) trong thiết bị trợ giúp chỉ trên và rôbốt hỗ trợ chỉ trên. Cân bằng tĩnh của GBM:
được sử dụng để loại bỏ nỗ lực làm việc của cẳng tay bị hạn chế vận động hoặc sau đột quy.
Hình 1.5 trình bày một cơ cấu cân bằng trọng lực sử dụng lò xo phẳng.
Ròng rọc
ấ Dây cấp, Cánh tay Vat thé
Giá đỡ s
Lò xo phẳng mêm
24212121/12221/121120/12022 Hình 1.5 Cơ cấu cân bằng trọng lực sử dụng lò xo phẳng
Hình 1.6 trình bày về mô hình lò xo phẳng mềm được sử dụng trong nghiên cứu này với một
vài tham số thiết kế
Hình 1.6 Mô hình lò xo phẳng mềm
Qua việc tham khảo tài liệu của các nhóm tác giả khác nhan đã trình bảy ở trên, các nghiên
cứu trong nước hiện nay đã đạt những kết quả chủ yếu về việc đưa ra điều kiện cân bằng đối với các cơ cầu khác nhau như cơ cấu phẳng năm khâu, hay cơ cấu không gian một bậc tự đo.
Đối với nghiên cứu về cơ câu cân bằng trọng lực sử dụng một lò xo với các lá lò xo được sắp xếp theo hình zíc zắc. Tuy nhiên, các nghi ên cứu trước đây của các nhóm tác giả trong nước
chưa tiến hành nghiên cứu cơ cấu cân bằng trọng lực sử dụng cơ câu mềm hai lò xo. Do đó, tác giả quyết định chọn để tải nghiên cứu vẻ cơ cầu cân bằng trọng lực sử dung cơ cấu mềm.
hai lồ xo
1.2.2 Các nghiên Cửa ngoài HƯỚC
Các nghiên cứu về cơ cấu cân bằng trọng lực cũng đã được thực hiện nhiéu ở ngoài nước.
Nghiên cứu của tác giả Cheng và cộng sự [7] đã trình bày về một cơ cấu cân bằng trọng lực hỗ trợ người khuyết tật chỉ đưới, cơ cầu này tích hợp hai loại cơ cấu cân bằng trọng lực thông thường và không cần bất kỳ nguồn năng lượng đầu vào nào khác ngoài cánh tay của người dùng. Cơ cấu này đễ đàng áp dung cho ghế, nạng hay bất cứ thiết bị hỗ trợ khác. Nghiên cứu đã tiến hành mô hình toán học cho cơ câu để có thể điểu chỉnh các thông số cơ câu phù hợp
với người sử dụng.
Nghiên cứu của tác giả Cho và cộng sự [S] đã trình bày về một phương pháp thi ết kế cơ cấu cân bằng tĩnh học sử dụng bộ bù đơn vị trọng lực. Các kết quả mô phỏng cho thấy cơ cấu cân
bang, tĩnh học được đề xuất có thể đối trọng hoàn toàn đối với lực hấp dẫn. Nghiên cứu của tac gia Lee và cộng sự [3] đã nghiên cứu một phương pháp thiết kế để xác định hình đạng lò xo trên bộ điều khiến khớp nối phẳng cân bằng tĩnh. Từ góc độ năng lượng, tổng năng lượng thé năng không đổi ở bất kỳ hình đạng nào. Năng lượng thế năng hấp dẫn thay đối do sự chuyển động của các mối liên kết và năng lượng thế năng đàn hồi tương ứng với hình đạng, lò xo.
Nghiên cứu của tác giã Yang và cộng sự [1] đã xây đựng về một cơ cấu cân bằng trọng lực một bậc tự do, cơ cấu. yêu cầu hai lò xo tuyến tính: một lò xo kéo và một lò xo nén. Lò xo được thiết kế phẳng dé không gây nhiễu, kích thước của lò xo đã được giảm thiểu dé cơ cấu cân bằng trọng lực nhỏ gọn hơn và không có bộ phận nào bị mòn, mỏi. Cơ cầu cân bằng trọng, lực có thể được điều chỉnh trực tiếp để đáp ứng các khả năng cân bằng khác nhau. Hình 1.7(a) trình bày về mô hình cơ cấu cân bằng trọng lực sử dụng hai lò xo tuyến tính, hình 1.7(b) trình bày về các thành phần bên trong của cơ cầu cân bằng trọng lực.
85mm 1. Base link
2. Linear guide 3. Preload slider 4, Rigid link 5, Long rod
6. Extension spring 7. Compression spring 8. Fixture
9. Linear guide 10. Preload screw (M3) Hình 1.7 Mê hình cơ cấu cân bằng trọng lực với các thành phần bên trong: a) Mô hình
CAD của cơ cấu, b) Các thành phần bên trong cơ cầu
Nghiên cứu của tác giả Lamers và cộng sự [9] đã nghiên cứu một thiết kế kẹp phẫu thuật thể hiện độ cứng bằng không và lực hoạt động bằng không. Vấn đề thiết kế được giải quyết bằng cách thực hiện một cach tiếp cận khối xây dựng, trong đó một kẹp phẫu thuật tuân thủ độ cứng dương có sẵn được bủ bằng bộ cân bằng độ cứng âm. Thiết kế của bộ cân bằng được hình thành từ một liên kết 4 thanh và xác định phương pháp thiết kế theo hướng cân bằng tĩnh. Nghiên cứu của tác giả Arakelian [10] đề xuất một cái nhìn tổng quan về các phương pháp bủ trọng lực được áp dụng trong công nghệ rôbốt. Các tính chất được kiếm tra của bù
10
trọng lực được tiết lộ và minh họa thông qua các sơ đồ động hoc. Đề phân loại các phương án cân bằng được xem xét, ba nhóm chính được phân biệt đo bản chất của lực lượng bồi thường: đối trọng, lò xe hoặc lực hoạt động được phát triển bởi một bộ truyền động phụ trợ.
Nghiên cứu cũa tác giã Chen và cộng sự [11] đã đề xuất một cơ cấu cân bằng trọng lực cho.
thao tác robot không gian. Trong thiết kế này, một cơ cầu liên kết hình bình hành, ròng roc và lò xo được sử dụng để thực hiện sự cân bằng. Là một cấu trúc thụ động, nó không cần động cơ hoặc cơ cấu chấp hành, vàrất an toàn. Cơ cầu cân bằng có thể giải quyết vấn đề cân.
bằng của cã cơ cấu 2 khâu phẳng và cơ cấu không gian 2 khâu bằng cách thêm một bậc tự do.
quay. Hình 1.8 trình bày về cơ cầu cần bằng không gian 2 khâu.
Hình 1.8 MB hình cơ cấu cần bằng không gian 2 khâu.
Nghiên cứu cũa tác giã Machekposhti và cộng sự [12] trình bày một cơ cấu truyền năng lượng nguyên khối, mềm hoàn toàn, có thể điều chỉnh một phần bù bên lớn giữa hai trục quay song
song.
Những nghiên cứu ở ngoài nước trước đây đã đạt được kết quả là ứng dụng cơ cầu cân bằng trong lực vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Cơ cấu cân bằng trọng lực sử dụng hai lò xo tuyến.
tính đã được thực hiện, tuy nhiên vẫn còn một số hạn chế như góc cân bằng vẫn còn thấp, các
11
lò xo sử dụng chưa được tối ưu. Do đó, tác giả quyết định chọn dé tài nghiên cứu về cơ cầu cân bằng trọng lực sử dụng cơ cầu mềm hai lò xo.