Động học nghiên cứu chuyển động nhưng không xét đến các lực hoặc các
mômen gây ra chuyển động. Động học xét đến vị trí, vận tốc, gia tốc và các đạo hàm cấp cao của các biến vị trí theo thời gian hoặc theo các biến khác. Do đó động học chỉ đề cập các tính chất hình học và thời gian của chuyển động. Vì vậy để dẫn động robot đảm bảo mỏ hàn bám theo mối hàn (còn gọi là đường hàn) đúng vị trí và hướng tương đối giữa mỏ hàn và mối hàn theo yêu cầu của công nghệ hàn thì hình dạng của mối hàn và các thông số hình học phải được xác định trước. Thường mối hàn có hình dạng là một đường cong không gian, để biểu diễn hình dạng của đường cong hàn ta sử dụng một tam diện vuông của đường cong hàn là hệ tọa độ ba trục vuông góc f f f có gốc đặt tại điểm thuộc đường cong hàn. Hướng của các trục được xác định tùy theo hình dạng đường cong hàn, trong đó trục f tiếp tuyến với đường cong, trục f - pháp tuyến và trục f cùng với các trục nói trên tạo thành hệ trục tọa độ thuận. Các thông số xác định hình dạng của đường cong hàn được xác định bởi các thông số xác định vị trí gốc tam diện và hướng của các trục của nó. Nếu đường cong hàn là một đường cong được cho dưới dạng giải tích thì có thể sử dụng trực tiếp hàm giải tích đó trong việc xác định các thông số nói trên. Tuy nhiên, theo thực tế yêu cầu của kỹ thuật thì đường cong hàn thường có hình dạng bất kỳ, khi đó ta cần sử dụng phương pháp số để biểu diễn nó. Ta sử dụng một tam diện vuông để mô tả vị trí và hướng của đầu hàn, đây là một hệ tọa độ ba trục vuông góc k k k. Gốc tọa độ đặt tại đầu mỏ hàn, hướng các trục tọa độ xác định theo hình dạng kết cấu của mỏ hàn. Để mô tả vị trí
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 46 http://www.lrc-tnu.edu.vn
và hướng của mỏ hàn ta sẽ sử dụng các thông số mô tả vị trí và hướng của tam diện này.
Hình 2.10 1- Vật hàn,
2- Mối hàn,
3- Đường cong quỹ đạo hàn, 4- Đầu mỏ hàn,
k k k
: Tam diện trùng theo của đầu hàn
i i i
f f f
: Tam diện trùng theo của quỹ đạo hàn
f f f
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 47 http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trong quá trình hàn, theo yêu cầu kỹ thuật của công nghệ hàn, đầu mỏ hàn tức là gốc của tam diện k k k sẽ di chuyển cách vị trí của điểm trên đường cong hàn một khoảng xác định, hướng của mỏ hàn, tức là hướng các trục của tam diện k k k, sẽ xác định tùy theo dạng đường cong của mối hàn. Như vậy đầu mỏ hàn sẽ di chuyển trên một đường cong đồng dạng với đường cong của mối hàn và ở cách mối hàn đó một khoảng xác định. Ta gọi đường cong này là đường cong quỹ đạo hàn (Hình 2.10). Ta sử dụng
i i i
f f f
để mô
tả trạng thái (vị trí và hướng) của mỏ hàn khi thực hiện quá trình hàn. Gốc của tam diện
i i i
f f f
trùng với các điểm trên đường cong quỹ đạo hàn, hướng của nó được xác định theo hình dạng mối hàn. Từ việc xác định đường cong mối hàn kết hợp với yêu cầu kỹ thuật của công nghệ hàn sẽ xác định được vị trí các điểm thuộc đường cong quỹ đạo hàn, đồng thời xác định được các thông số về hướng của tam diện
i i i
f f f
tại các điểm của nó. Sau này, trong các tính toán, khi nói đến việc xác định mối hàn hoặc các thông số của đường hàn,… được hiểu là xác định quy luật hoặc một bảng số xác định các thông số về vị trí các điểm của đường cong quỹ đạo hàn và hướng của tam diện
i i i
f f f
tại các điểm tương ứng trong hệ tọa độ gắn với đồ gá mang vật hàn (còn gọi là hệ tọa độ vật). Điều kiện công nghệ của quá trình hàn chính là sự trùng nhau của các tam diện, được biểu diễn: