Luận văn: MÔ HÌNH HOÁ VÀ MÔ PHỎNG ROBOT SONG SONG LOẠI HEXAPOD

Chia sẻ: Orchid_1 Orchid_1 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:101

Thêm vào BST

Báo xấu

384
lượt xem 111
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn đã hoàn thành trong thời gian, mặc dù trong quá trình làm luận văn gặp r ất nhiều khó khăn trong việc tìm kiếm thông tin và tài liệu nghiên cứu nhưng được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của PGS. TSKH. Nguyễ n Phùng Quang đề tài đã đạt được một số kết quả s au: - Nghiên cứu tổng quan về Robot nói chung và Robot song song nói riêng. Đưa ra được mô hình toán học của đối tượng Hexapod (bậc tự do cơ cấu, phương trình động học ngược và một số thông số kỹ thuật của Hexapod)....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn: MÔ HÌNH HOÁ VÀ MÔ PHỎNG ROBOT SONG SONG LOẠI HEXAPOD

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - H ạnh phúc TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP *** ------------------o0o ------------------ THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: MÔ HÌNH HOÁ VÀ MÔ PHỎNG ROBOT SONG SONG LOẠI HEXAPOD Học viên: Trần Thị Thanh Hải Lớp: CHK8 Chuyên ngành: Tự động hoá Người HD khoa học: PGS. TSKH Nguyễn Phùng Quang Ngày giao đề tài: 01 / 12 / 2007 Ngày hoàn thành: KHOA SAU Đ ẠI H ỌC NG ƯỜI HƯỚNG D ẪN HỌC VIÊN PGS.TSKH Nguyễn Phùng Quang Trần T.T Hải
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN T RƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ---------------------------------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HOÁ MÔ HÌNH HOÁ VÀ MÔ PHỎNG ROBOT SONG SONG LOẠI HEXAPOD Học viên: Trần Thị Thanh Hải Người HD khoa học: PGS. TSKH. Nguyễn Phùng Quang TH ÁI N GUYÊ N 2008
TR ẦN T HỊ T HANH HẢI ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN T RƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ---------- ------------------------------------------------ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HOÁ TỰ ĐỘNG HOÁ MÔ HÌNH HOÁ VÀ MÔ PHỎNG ROBOT SONG SONG LOẠI HEXAPOD TRẦN THỊ THANH HẢI 2005 – 2008 THÁI THÁI NGUYÊN 2008 NGUYÊN 2008
MỤC LỤC Trang Mục lục Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 1 Danh m ục hình vẽ, đồ thị 2 Lời mở đầu 6 Chương 1 - Nghiên cứu tổng quan về Robot 8 1.1 Giới thiệu chung về Robot 9 1.1.1 Khái niệm về Robot 9 1.1.2 Phân loại Robot 10 1.1.2.1 Phân loại theo dạng hình học của không gian hoạt động 10 1.1.2.2 Phân loại theo thế hệ 12 1.1.2.3 Phân loại theo bộ điều khiển 15 1.1.2.4 Phân loại theo nguồn dẫn động 16 1.1.2.5 Ph ân loại theo kết cấu động học 17 1.2 Tổng quan về Robot song song loại Hexapod 20 1.2.1 Vài nét chung về Robot song song 20 1.2.2 Robot song song loại Hexapod 25 1.2.2.1 Cấu trúc hình học 26 1.2.2.2 Mô tả toán họ c của đối tượng Hexapod 26 Chương 2 - Mô hình hoá Robot song song loại Hexapod 32 bằng bộ công cụ SimMechanics 2.1 Giới thiệu chung về bộ công cụ Sim Mechanics 33 2.1.1 Simmechanics và ứng dụng của SimMechanics 33 2.1.2 Mô t ả c huyển động với SimMechanics 34 2.1.2.1 Chuyển động và trạng t hái c huyển động 34 S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc -tnu.edu.vn
2.1.2.2 Chuyển động c ủa thân trong SimMechanics 34 2.1.2.3 SimMechanics thay thế sự định hướng của t hân 36 2.1.2 Thư viện c ác khối chuẩn của SimMechanics 38 2.1.2.1 Thư viện các khối Bodies 39 2.1.2.2 Thư viện các khối hạn chế và truyền động 40 2.1.2.3 Thư viện các phần tử lực 41 2.1.2.4 Thư viện các khớp 41 2.1 .2.5 Thư viện cơ cấu chấp hành và thiết bị đo 42 2.1.2.6 Các ứng dụng khác 43 2.2 Mô hình hoá Robot song song loại Hexapod 44 2.2.1 Xây dựng mô hình khối SimMechanics 44 2.2.2 Xây dựng cấu trúc từng chân 46 2.2.2 .1 Cấu trúc chân thứ nhất 46 2.2.2.2 Cấu trúc chân hai, ba, bốn, năm, sáu 47 2.2.3 Định dạng các khối 50 2.2.3.1 Tính toán các thông số đặc trưng cần thiết của từng khối 50 2.2.3.2 Định dạng các khối trong sơ đồ SimMechanics 61 2.2.4 Hoàn chỉnh mô hình của Hexapod 65 Chương 3 - Khảo sát hoạt động của Robot song song loại Hexapod 71 3.1 Khảo sát hoạt động của Hexapod ở chế độ động học ngược 72 3.1.1 Xây dựng mô hình 72 3.1.2 Lựa chọn chế độ và kết quả 76 3.2 Khảo sát hoạt động của Hexapod ở chế độ động học thuận 79 3.3 Các sơ đồ Simulink phục vụ mô phỏng toàn bộ hệ thống Hexapod 82 3.3 .1 Cơ sở toán học 82 3.3 .2 Xây dựng các hệ thống con 84 3.3 .2 .1 Khối Plant 84 3.3 .2 .2 Khối Leg Tranjectory 85 3.3 .2 .3 Bộ điều khiển PID 88 S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc -tnu.edu.vn
3.3 .2 .4 Khối điểm đặt trước 89 Kết luận 91 Tài liệu tham kh ảo 92 S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc -tnu.edu.vn
TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn đã hoàn thành trong thời gian , mặc dù trong quá trình làm luận văn gặp rất nhiều khó khăn trong việc tìm kiếm thông tin và tài liệu nghiên cứu nhưng được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của PGS. TS KH . N guyễn Phùng Quang đề tài đã đạt được một số kết quả sau: - Nghiên cứu tổng quan về Robo t nói chung và Robot song song nói riêng. Đư a ra được mô hình to án học của đối tượng Hex apod (bậc tự do c ơ cấu, ph ương trình động học ngược và một số thông số kỹ t huật c ủa Hexapod). - Tìm hiểu bộ công c ụ Sim Mechanics trong Matlab / Simmulink với các ứng dụng của bộ công c ụ này trong việc mô hình ho á c ác cơ cấu cơ khí. Trên cơ sở đó tiến hành mô hình ho á Robot song song lo ại Hexapod b ằng SimMechanics. Khảo sát ho ạt động của Robo t song song lo ại Hexapod ở 2 chế độ động - học ng ược và động học thu ận. Xây d ựng một số sơ đồ Simulink ph ục vụ mô phỏng to àn bộ hệ thống Hex apod khi muốn hệ thống được đ iều khiển theo một qu ỹ đạo định trước. Bên cạnh những kết quả đạt được, đề tài còn tồn tại một số hạn chế, tác giả mới chỉ đưa ra thuật toán điều khiển sử dụng bộ điều khiển P ID kinh điển. Hướng phát triển của đề tài là sẽ nâng cấp thuật toán điều khiển để đạt độ chính xác cao hơ n trong qu á trình đ iều khiển. Một lần n ữa tô i xin ch ân th ành c ảm ơn PGS. TSKH . N guyễn P h ùng Q uang, ng ười thầy đã trực tiếp hướng dẫn tô i trong suốt qu á trình nghiên cứu làm luận văn. Vì l ý do thời gian, trình độ cũng như nh ững hạn chế đã kể trên, lu ận văn ch ắc chắn khô ng tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nh ận được những ý kiến nhận xét, đóng góp ý kiến của các t hầy cô và các b ạn. Xin chân th ành c ảm ơn! S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc -tnu.edu.vn
K EYWORDS Hex apod P arallel Kinematic SimMechanics Spherical P rismatic. S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc -tnu.edu.vn
-1– DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT K Ý HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT TÊN ĐẦY ĐỦ Base Platform - Mặt nền cố định . BP Center of Gravity - Điểm trọng tâm CG Coordinate system - Hệ toạ độ CS Force - Lực (N) F Lower leg - Chân dưới LL Lower Spherical - K hớp c ầu dưới LS Motion - C huyển động M P osition - Vị trí P os TP Top Platform ( mobile pl atform) - Mặt nền di động chứa điểm tác động cuối End Effector UL Upper leg - C hân trên Upper Spherical - K hớp cầu trên US Velocity - Tốc độ Vel S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc -tnu.edu.vn
-2– DANH MỤC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ Trang Nguyên lý làm việc, không gian làm việc và sơ đồ động học 11 Hình 1.1 của Robot toạ độ vuông góc. Nguyên lý làm việc, không gian làm việc và sơ đồ động học 11 Hình 1.2 của Robot toạ độ trụ. Nguyên lý làm việc, không gian làm việc và sơ đồ động học 12 Hình 1.3 của Robot toạ độ cầu. Nguyên lý làm việc, không gian làm việc và sơ đồ động học 12 Hình 1.4 của Robot liên kết bản lề. Một dạng Robot gắp đặt. 16 Hình 1.5 Một loại Robot sơn thực hiện đường dẫn liên tục. 16 Hình 1.6 Cấu trúc nối tiếp. 17 Hình 1.7 Cấu trúc song song . 18 Hình 1.8 Thiết bị mô phỏng chuyển động do James Swinnett đăng ký 20 Hình 1.9 sáng chế năm 1931 . Hình 1.10 Robot sơn với kết cấu động học song song do V. Willard, 21 V.Pollard đăng ký sáng chế năm 1942 . Hình 1.11 Mặt bàn công tác Gough nguyên bản. 21 22 Hình 1.12 Stewart Gough Platform. Hình 1.13 Thiết bị mô phỏng bay đầu tiên được thương mại hoá do 23 Klan Cappel phát triển vào giữa những năm 60. Hình 1.14 Quan sát giao thoa nhờ Hexapod. 24 Hình 1.15 Nguyên lý Hexapod ứng dụng trong thiết bị mô phỏng bay. 24 Hình 1.16 Nguyên lý Hexapod ứng dụng trong y học. 25 Hình 1.17 Sơ đồ nguyên lý Hexapod mà đề tài lựa chọn. 25 Hình 1.18 Sơ đồ khối các khớp của Hexapod. 26 S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc -tnu.edu.vn
-3– Hình 1.19 Mô hình khớp cầu và khớp trượt. 27 28 Hình 1.20 Mô hình Robot Hexapod trong không gian. Hình 1.21 P hân tích hình học các chi tiết của Hexapod. 29 Hình 1.22 Sơ đồ nguyên lý chi tiết của Hexapod. 31 Hệ toạ độ toàn thể và hệ toạ độ tương đối Hình 2.1 Thư viện các khối chuẩn của SimMechanics. 34 Hình 2.2 Thư viện các khối Bodies. 35 Hình 2.3 Thư viện các khối hạn chế và truyền động. 36 Hình 2.4 Thư viện các phần tử lực. 36 Hình 2.5 Thư viện các khớp. 37 Hình 2.6 Thư viện cơ cấu chấp hành và thiết bị đo. 38 Hình 2.7 Thư viện các ứng dụng khác. 38 Hình 2.8 39 Hình 2.9 Nguyên lý Hexapod. 40 Hình 2.10 Mô hình Hexapod trong Sim Mechanics. Hình 2.11 Nguyên l ý cấu trúc chân Leg 1. 41 Hình 2.12 Sơ đồ cấu trúc chân thứ nhất. 42 Hình 2.13 Sơ đồ cấu trúc chân thứ hai. 43 Hình 2.14 Sơ đồ cấu trúc chân thứ ba. 43 Hình 2.15 Sơ đồ cấu trúc chân thứ tư. 43 Hình 2.16 Sơ đồ cấu trúc chân thứ năm. 44 Hình 2.17 Sơ đồ cấu trúc chân thứ sáu. 44 45 Hình 2.18 Mô hình Hexapod trong không gian. Hình 2.19 Sơ đồ vị trí tâm các khớp cầu. 46 Hình 2.2 0 Sơ đồ cấu trúc chi tiết của một chân. 47 Hình 2.21 Bảng tham số khớp cầu trên. 56 Hình 2.22 Bảng tham số khớp cầu dưới. 57 Hình 2.23 Bảng tham số khớp trượt. 57 Hình 2.24 Bảng tham số khối Upper leg. 58 Hình 2.25 Bảng tham số khối Upper leg ở modul Orientation. 59 S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc -tnu.edu.vn
-4– Hình 2.26 Bảng tham số khối Lower leg. 59 Hình 2.27 Bảng tham số khối Ground. 60 Hình 2.28 Mô hình hoàn chỉnh của Leg 1 trong Sim Mechanics. 61 Hình 2.29 Bảng tham số khối Actuator. 62 Hình 2.30 Bảng tham số khối Joint Sensor. 63 Hình 2.31 Bảng tham số khối Body. 63 Hình 2.32 Bảng tham số khối Body Sensor. 64 Hình 2.33 Mô hình SimMechanics hoàn chỉnh của Hexapod. 65 Mô hình SimMechanics hoàn chỉnh của Hexapod. 67 Hình 3.1 Mô hình Sim Mechanics của Hexapod ở chế độ động học 68 Hình 3.2 ngược. Cấu trúc chân Hexapod ở chế độ động học ngược. 69 Hình 3.3 Bảng tham số khối Joint Sensor. 70 Hình 3.4 Bảng tham số khối Joint Actuator. 70 Hình 3.5 Bảng tham số khối Machine Environment. 71 Hình 3.6 Bảng tham số khối Machine Enviro nment đối với modul 72 Hình 3.7 Constraint. Bảng tham số khối Motion. 72 Hình 3.8 Vị trí chuyển động của End Effector. 73 Hình 3.9 Hình 3.10 Mô hình Sim Mechanics của Hexapod ở chế độ động học 74 thuận. Hình 3.11 Đồ thị chuyển động của End Effector. 75 Hình 3.1 2 Đồ thị vị trí chuyển động của các khớp. 76 Hình 3.13 Đồ thị tốc độ chuyển động của các khớp. 76 Hình 3.14 Mô hình Simulink phục vụ điều khiển. 77 78 Hình 3.15 Mô hình Hexapod trong không gian. Hình 3.16 Khối Plant. 79 Hình 3.17 Đầu vào và đầu ra khố i Plant. 80 Hình 3.18 Sơ đồ khối Leg Trajectory. 80 S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc -tnu.edu.vn
-5– Hình 3.19 Sơ đồ khối Compute vector of Leg lengths. 82 Hình 3.20 Sơ đồ khối Leg length 1. 83 Hình 3.21 Sơ đồ khối bộ điều khiển. 84 Hình 3.22 Sơ đồ khối điểm đặt trước. 84 Hình 3.23 Đồ thị c huyển độ ng của điểm t ác động cuối E nd Effector 85 S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc -tnu.edu.vn
-6– MỞ ĐẦU Ý tưởng về những cơ cấu với các khâu động học song song đã xuất hiện và được thực hiện bởi Gough và Steward vào những năm 50 - 60 của thế kỷ XX. Những cơ cấu loại này được gọi là nền tảng Steward - Gough. Nền tảng Steward - Gough về cơ bản được sử dụng để mô phỏng. Sau đó, vào năm 1983 Hunt đã đưa ra hệ thống nghiên cứu về cấu trúc động học song song. Kể từ đó cấu trúc động học song song được nghiên cứu trên một phạm vi rất rộng lớn. Chúng có ưu điểm là độ cứng vững cao hơn, khả năng chịu tải lớn hơn và quán tính thấp hơn cơ cấu động học nối tiếp. Thông thường một cơ cấu động học song song gồm một mặt nền di động (moving / mobile platform) và một mặt nền cố định được nối với nhau bởi các ch ân. Về cơ bản số chân của Robot bằng số bậc tự do của cơ cấu. Mỗi khâu làm việc với một bộ điều khiển. Còn ở Việt Nam, trong những năm gần đây, ở các cơ sở gia công cơ khí tại các nhà máy, xí nghiệp, trung tâm sản xuất vẫn còn sử dụng nhiều máy công cụ truyền thống. Các máy này thường chỉ có 3 chuyển động phối hợp, vì vậy không thể gia công các sản phẩm có biên dạng phức tạp thay đổi trong không gian 3 chiều như khuôn mẫu có dạng trụ tròn, biên dạng cam để điều khiển, khuôn mẫu đột, dập, khuôn ép nhựa dùng cho sản xuất các vật dụng hàng ngày … Để giải quyết tình trạng này, các nhà máy phải lựa chọn 1 trong 2 phương án: mua máy CNC hiện đại để thay thế, tuy hơi đắt tiền. Phương án thứ hai là cải tạo các máy công cụ truyền thống. Từ đây, phương pháp ứng dụng Robot song song loại Hexapod được đưa ra để nghiên cứu, chế tạo. Đáp ứng nhu cầu của thực tế này, nhiệm vụ đề ra trong đề tài luận văn mang tên “Mô hình hoá và mô phỏng Robot song song loại Hexapod ” của em là đi sâu S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc -tnu.edu.vn
-7– chi tiết, nghiên cứu và phân tích cơ cấu động học song song với 6 bậc tự do. Trên cơ sở đó xây dựng mô hình Simmechanics và khảo sát hoạt động của Robot. Bước đầu đi vào xây dựng sơ đồ Simulink phục vụ điều khiển hoạt động của Robot theo một quỹ đạo cho trước. Được sự h ướng dẫn của P GS. TSKH . N guyễn P h ùng Q uang, em đ ã tiến hành nghiên c ứu và viết bản t huyết minh lu ận văn với 3 c hươ ng: Ch ương 1: Nghiên c ứu tổng quan về Robo t. Ch ương 2: Mô hình ho á Robot song song lo ại Hex apod bằng bộ cô ng cụ SimMechanics. Ch ương 3: Khảo s át ho ạt động của Robo t song song lo ại Hexapod. Ho àn thành bản l uận văn n ày em xin ch ân th ành cảm ơn sự hướng dẫn, chỉ bảo c ủa th ầy giáo P GS. TSKH. N guyễn P hùng Q uang. Mặc dù đã rất cố gắng song b ản luận văn của em ch ắc chắn khô ng tránh khỏi sai sót. Kính mong nhận được sự c hỉ bảo của c ác thầy c ô gi áo và góp ý của c ác bạn. Thái Nguyên ngày 01 tháng 06 năm 2008 Học viên Tr ần Thị Thanh H ải S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc -tnu.edu.vn
-8– CHƢƠNG I NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ ROBOT S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc -tnu.edu.vn
-9– 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ROBOT 1.1.1 KHÁI NIỆM VỀ ROBOT Các nhà khoa họ c đã đưa ra nhiều cách định nghĩa khác nhau về Robot như: “Robot là một tay máy nhiều chức năng, thay đổi được chương trình hoạt động, được dùng để di chuyển vật liệu, chi tiết máy, dụng cụ hoặc dùng cho những công việc đặc biệt thông qua những chuyển động khác nhau đã được lập trình nhằm mục đích hoàn thành những nhiệm vụ đa dạng” (Schlussel, 1985) hay “Robot công nghiệp là những máy, thiết bị tổng hợp hoạt động theo chương trình có những đặc điểm nhất định tương tự như ở con người”; rộng hơn nữa M.P.Groover đưa ra định nghĩa về robot không dừng lại ở tay máy mà mở rộng cho nhiều đối tượng khác có những đặc tính tương tự con người như suy nghĩ, có khả năng đưa ra quy định và có thể nhìn thấy hoặc cảm nhận được đặc điểm của vật hay đối tượng mà nó phải thao tác hoặc xử lý, đó là “Robot công nghiệp là những máy hoạt động tự động được điều khiển theo chương trình để thực hiện việc thay đổi vị trí của những đối tượng thao tác khác nhau với mục đích tự động hoá các quá trình sản xuất”. Sự thống nhất trong tất c ả các định nghĩa nêu trên ở đặc điểm “điều khiển theo chương trình”. Đặc điểm này của robot được thực hiện nhờ sự ra đời của những bộ vi xử lý (microprocessors) và các vi mạch tích hợp chuyên dùng được là “chip” trong những năm 70. Không lâu sau khi xuất hiện robot được điều khiển theo chương trình, người ta đã thực hiện được những robot tự hành. Hơn nữa, với những bước phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử và tin học, hiện nay người ta đã sáng tạo nhiều robot cảm xúc và có khả năng xử lý thông tin. Do đó định nghĩa robot cũng có những thay đổi bổ sung. Những robot hay tay máy dùng các cơ cấu cam trong hệ thống điều khiển có được thừa nhận hay không là không quan trọng; điều quan trọng là chúng đã đóng vai trò đáng kể trong việc tự động hoá sản xuất ở các nhà máy. Những robot, tay máy nói trên còn được gọi một cách hình tượng là “tự động hoá cứng”, ngược lại S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc -tnu.edu.vn
- 10 – với “tự động hoá linh hoạt”, mà đại diện của chúng là những robot được điều khiển bằng chương trình, thay đổi được nhiệm vụ thao tác đặt ra một c ách nhanh chóng. Các Robot đóng góp vào sự phát triển công nghiệp dưới nhiều dạng khác nhau: tiết kiệm sức người, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng sản phẩm và an toàn lao động và giải phóng con người khỏi những công việc cực nhọc và tẻ nhạt. Tất nhiên, trong tương lai còn nhiều vấn đề nảy sinh khi Robot ngày càng thay thế các hoạt động của con người, nhưng trong việc đem lại lợi ích cho con người, khám phá vũ trụ, và khai thác các nguồn lợi đại dương, Robot đã thực sự làm cho cuộc sống của chún g ta tốt đẹp hơn. 1.1.2. PHÂN LOẠI ROBOT Trong công nghiệp người ta sử dụng những đặc điểm khác nhau cơ bản nhất của robot để giúp cho việc nhận xét được dễ dàng. Robot thường được phân lo ại theo c ác yếu tố nh ư: theo dạng hình học của không gian hoạt độn g, theo thế hệ robot, theo bộ điều khiển, theo nguồn dẫn động ho ặc theo kết cấu. 1.1.2.1. Phân loại theo dạng hình học của không gian hoạt động Để dịch chuyển khâu tác động cuối cùng của robot đến vị trí của đối tượng thao tác được cho trước trong không gi an làm việc cần phải có ba bậc chuyển động chuyển dời hay chuyển động định vị (thường dùng khớp tịnh tiến và khớp quay loại 5). Những robot công nghiệp thực tế thường không sử dụng quá bốn bậc chuyển động chuyển dời (không kể chuyển động kẹp của tay gắp) và thông thường với ba bậc chuyển động định vị là đủ, rất ít khi sử dụng đến bón bậc chuyển động định vị. Robot được phân loại theo sự phối hợp giữa ba trục chuyển động cơ bản rồi sau đó được bổ sung để mở rộng thêm bậc chuyển động nhằm tăng thêm độ linh hoạt. Vùng giới hạn tầm hoạt động của robot được gọi là không gian làm việc. * Robot toạ độ vuông góc (cartesian robot) : Robot loại này có ba bậc chuyển động cơ bản gồm ba chuyển động tịnh tiến dọc theo ba trục vuông góc S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc -tnu.edu.vn
- 11 – Hình 1.1 Nguyên lý hoạt động, không gian làm việc và sơ đồ động học của robot toạ độ vuông góc. * Robot toạ độ trụ (cylindrical robot) : Ba bậc chuyển động cơ bản gồm hai trục chuyển động tịnh tiến và một trục quay (hình 1.2) Hình 1.2 Nguyên lý hoạt động, không gian làm việc và sơ đồ động học của robot toạ độ trụ. * Robot toạ độ cầu (spherical robot) : Ba bậc chuyển động cơ bản gồm một trục tịnh tiến và hai trục quay (hình 1.3) S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc -tnu.edu.vn
- 12 – Hình 1.3 Nguyên lý hoạt động, không gian làm việc và sơ đồ động học của robot toạ độ cầu. * Robot khớp bản lề (articular robot) : Ba bậc chuyển động cơ bản gồm ba trục quay, bao gồm cả kiểu robot SCARA (hình 1.4). Hình 1.4 Nguyên lý hoạt động, không gian làm việc và sơ đồ động học của rob ot liên kết bản lề. 1.1.2.2 Phân loại theo thế hệ Theo quá trình phát triển của robot, ta có thể chia ra theo các mức độ sau đây: * Robot thế hệ thứ nhất Bao gồm các dạng robot hoạt động lặp lại theo một chu trình không thay đổi (playback robots), theo chương trình định trước. Chương trình ở đây cũng có hai dạng; chương trình “cứng” không thay đổi được như điều khiển bằng hệ thống cam S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc -tnu.edu.vn