Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I Ộ
Ạ Ọ
VI N C KHÍ Ệ Ơ Đ ÁN THI T K H TH NG C ĐI N T Ế Ệ Ố Ế
Ơ Ệ Ử
Ồ
Đ tàiề
Ế
Ế Ệ Ố
THI T K H TH NG C ĐI N T Ơ Ệ Ử CHO ROBOT HAI B C T DO RR
Ậ Ự
Giáo viên h
ng d n
ướ
ẫ
Ths M C TH THOA
Ạ
Ị
Đinh Đ c Anh ứ
L p : CĐT2 K55
Sinh viên th c ự hi nệ ớ
Hà N i 12/2013
ộ
Ộ
N I DUNG TRÌNH BÀY
1.
Gi
i thi u chung v robot công nghi p
ớ
ề
ệ
ệ
2.
Thi
t k mô hình 3D c a robot RR
ế ế
ủ
3.
Tính toán đ ng h c thu n, ng
c robot
ộ
ọ
ậ
ượ
RR
4. Bài toán tĩnh h c robot RR
ọ
5. Bài toán đ ng l c h c Robt RR
ự ọ
ộ
6.
Thi
t k qu đ o chuy n đ ng
ế ế
ể ộ
ỹ ạ
7.
Đi u khi n và mô ph ng robot
ỏ
ề
ể
1. GI
I THI U CHUNG V ROBOT
Ớ
Ệ
Ề
ü Trên th gi
i:
ế ớ
Ø Năm 1921, thu t ng “Robot” xu t phát t
ậ
ế
ấ ệ ầ
ấ
ầ
ộ
ừ ữ ti ng CH Séc(Czech), nó xu t hi n l n đ u tiên trong m t v k ch Rossum’s Universal Robot ở ị c a Karel Capek cùng năm đó. ủ
i đã có nh ng b
ế
ướ
ữ
ự ệ
ướ
ụ
ậ
ỹ
c phát Cho đ n nay, th gi ế ớ tri n vô cùng m nh m trong lĩnh v c Robot.đ c ể ặ ẽ ạ c có n n công nghi p phát tri n bi t là các n ể ề ệ : Anh, Th y Đi n,Nh t,M , CHLB nh ể ư Đ c,Pháp, Ý……. ứ
ü Trong n
c:ướ
Ø Tháng 4/1998 Nhà máy Rorze/Robotech ch t o
ế ạ
và l p ráp đ t
H i Phòng v i v n 46 tri u
ặ ở ả
ớ ố
ệ
ắ
đôla, đi vào ho t đ ng.
ạ ộ
Ø Năm 2002, công ty TOSY c a Vi
t Nam thành
ủ
ệ
l p, nghiên c u ch t o Robot gi
i trí, t
i nay
ế ạ
ứ
ậ
ả
ớ
đã có h n 800 thành viên.
ơ
Ø Tháng 10/2003, H i khoa h c và công ngh
ệ
ộ
ọ
Robot Vi
t Nam đ
c thành l p.
ệ
ượ
ậ
2. THI T K MÔ HÌNH 3D C A ROBOT RR
Ủ
Ế
Ế
ế ế
t k mô hình 3D c a robot có d ng nh ư
ủ
ạ
Ta thi sau
3. TÍNH TOÁN Đ NG H C THU N VÀ NG
C
Ọ
Ộ
Ậ
ƯỢ
ơ ồ ặ ệ ọ ộ
ắ
:
Ta có s đ đ t h t a đ cho robot theo quy t c Denavit-Hatenberg nh sau
ư
B NG DH VÀ KHÔNG GIAN LÀM VI C
Ả
Ệ
Sau khi ch n tr c t a đ nh trên ta có b ng DH:
ụ ọ ộ ư
ả
ọ
Không gian làm vi c c a robot
ệ ủ
ớ
i h n góc xoay các bi n kh p nh trên thì ta có không ớ
ị ớ ạ
ư
V i giá tr gi gian làm vi c (hay vùng làm vi c ) c a robot có th v nh sau: ệ ệ
ể ẽ ư
ế ủ
CÁC MA TR N TRUY N DH
Ậ
Ề
ổ
ủ
ạ
D ng t ng quát c a ma trân Denavit-Havtenberg cho các khâu có d ng nh ư ạ sau :
Ma tr n Denavit-Hatenberg c a khâu 1: ủ ậ ủ
Ma tr n Denavit-Hatenberg c a ậ khâu 2
t l p các ph
ng trình đ ng
ế ậ
ươ
ộ
Thi h c ọ
c ma tr n bi n đ i t a đ thu n ừ ượ ậ ị ổ ọ ế ậ ầ ộ
ng c a khâu
ậ
ủ
ướ
t v trí và h ộ ố ị ộ
ủ ộ ộ
ị ệ ọ ố
Ma tr n trên cho ta bi ế ị thao tác trong h t a đ c đ nh hay nói cách ệ ọ khác là v trí c a đi m tác đ ng cu i và h ng ố ướ ể i đi m tác c a h t a đ đ ng g n vào khâu t ể ạ ắ ủ đ ng cu i trong h t a đ c đ nh,nên có th ể ộ ố ị ộ bi u di n qua các bi n kh p qi ớ ể
ệ ọ ế
ễ
T các ma tr n trên ta xác đ nh đ nhât c a khâu 2 so v i khâu c đ nh là: ố ị ủ ớ
ng trình đ ng
ươ
ộ
Thi t l p các ph ế ậ h c(ti p) ế ọ Ta có ma tr n Cacdan bi u di n h ậ khâu đế
ể ễ ướ ng c a h t a đ đ ng cu i đ i v i ố ố ớ ộ ộ ệ ọ ủ
ế ợ ậ ớ ươ ng trình đ ng h c ộ ọ
Thì ta có các ph Robot T ma tr n trên k t h p v i ma ừ tr nậ
Đ ng h c thu n ọ
ậ
ộ
ọ
ể
ộ
Ch n quy lu t chuy n đ ng ậ b t kì nh sau :
ư
ấ
Đ ng h c thu n (ti p)
ế
ậ
ọ
ộ
Do thi xE,yE,zE
150
100
50
]
m c [
0
E z ,
E y ,
E x
-50
-100
xE yE zE
-150
0
1
2
3
4
6
7
8
9
10
5 t [s]
Và c ượ đ đ th ồ ị nh ư hình v ẽ
Thay các giá tr trên vào ph ng trình ta đ c : ị ươ ượ
ồ ị ậ ố
ể
ố
ộ
Đ th v n t c và gia t c đi m tác đ ng cu i ố
ẽ ượ
c đ th v n ồ ị ậ
V i các thông s đã ch n nh trên thì khi đó ta v đ ọ ớ t c và gia t c c a đi m tác đ ng cu i nh sau: ố
ư ộ
ố ủ
ư
ể
ố
ố
Đ th gia t c
ồ ị
ố
V n t c góc các khâu
ậ ố
V n t c góc khâu 2 , khâu cu i ố ậ ố
V n t c góc các khâu ậ ố (ti p) ế
ồ ị ậ ố
Đ th v n t c góc khâu cu i ố
c bi u th c v n t c góc khâu cu i thì ta v đ ượ ậ ố ẽ ượ ứ ể ố c đ th v n ồ ị ậ
Sau khi có đ t c góc ố
Đ ng h c ng
ọ
ộ
c ượ
D dàng gi i ra ta đ ễ ả c ượ
ế
ộ
c
Đ th các bi n kh p trong bài đ ng ớ ồ ị h c ng ọ
ượ
ộ
Đ th các bi n kh p trong bài đ ng ớ ồ ị h c ng ọ
ế c (ti p) ế
ượ
Đ th thu đ
c
ồ ị
ượ
4. Bài toán tĩnh h cọ
Mô hình
4. Bài toán tĩnh h c (ti p)
ế
ọ
Ph ng pháp: ươ
4. Bài toán tĩnh h c (ti p)
ế
ọ
K t quế
ả
5. Tính toán đ ng l c h c ọ
ự
ộ
Mô hình
ự
ọ
ộ
ng suy
ố ượ
5. Tính toán đ ng l c h c (ti p)ế Ma tr n kh i l ậ r ngộ
ự
ọ
c
ượ
ể
ộ
5. Tính toán đ ng l c h c ộ (ti p)ếSau khi thay các thông s vào ta thu đ ố ng trình vi phân chuy n đ ng các ph ươ c a robot ủ
t k qu đ o chuy n
ế ế
ỹ ạ
ể
t k qu đ o theo không gian
ỹ ạ
6. thi đ ngộ ế ế
6.1 thi kh pớ
t k qu đ o chuy n đ ng
ế ế
ỹ ạ
ể
ộ
6. thi (ti p)ế
t k qu đ o chuy n đ ng
ế ế
ỹ ạ
ể
ộ
6. thi (ti p)ế
Kh p 1ớ
Kh p 2 ớ
t k qu đ o chuy n đ ng
ế ế
ỹ ạ
ể
ộ
c các đ th t
ng ng c a v trí, v n t c và gia t c c a
ồ ị ươ
ố ủ
ậ ố
ứ
ủ
ị
6. thi (ti p)ế ượ
Ta thu đ kh pớ Kh p ớ 1
t k qu đ o chuy n đ ng
ế ế
ỹ ạ
ể
ộ
6. thi (ti p)ế Kh p 2ớ
t k qu đ o chuy n đ ng
ế ế
ỹ ạ
ể
ộ
6. thi (ti p)ế
t k qu đ o chuy n đ ng
ế ế
ỹ ạ
ể
ộ
6.2 Thi
t k qu đ o theo không gian làm vi c ệ
ỹ ạ
6. thi (ti p)ế ế ế
t k qu đ o chuy n đ ng
ế ế
ỹ ạ
ể
ộ
Ta đ
6. thi (ti p)ế ượ
c đ th ồ ị
t k qu đ o chuy n đ ng
ế ế
ỹ ạ
ể
ộ
Hình v mô ph ng v trí c c u theo t khi đó
ơ ấ
ỏ
ị
6. thi (ti p)ế ẽ
t k qu đ o chuy n đ ng
ế ế
ỹ ạ
ể
ộ
6. thi (ti p)ế t k qu đ o chuy n đ ng đi m cu i di chuy n theo đ ỹ ạ ế ế
ng tròn đ ng ườ ể ể ể ố ộ ườ
6.3 thi kính AB
i h ph ng trình ta thu ả ệ ươ
Ti n hành gi đ ế cượ
t k qu đ o chuy n đ ng
ế ế
ỹ ạ
ể
ộ
6. thi (ti p)ế
t k qu đ o chuy n đ ng
ế ế
ỹ ạ
ể
ộ
6. thi (ti p)ế
V trí c ơ ị c u ấ ng t ươ ng theo ứ th i gian ờ t
ớ
ề ể
ệ ố
ề
ể
S đ đi u khi n
7 Đi u khi n và mô ể ề ph ngỏ 7.1 H th ng đi u khi n theo không gian kh p ể ệ ố 7.1.1 Đi u khi n theo h th ng đi u khi n ph n ả ề h iồ ơ ồ ề
ể
ể
ỏ
ơ ồ ề Các thông s đi u khi n và s đ đi u khi n ể ố ề ể
7 Đi u khi n và mô ph ng ề (ti p)ế
ọ ề ậ ớ
Ta ch n lu t đi u khi n là PD v i các h s ệ ố ể nh bên ư
ể
ỏ
Các kh i con nh sau ư ố
7 Đi u khi n và mô ph ng ề (ti p)ế
7 Đi u khi n và mô ph ng
ể
ỏ
ề (ti p)ếKh i Robot
ố
ể
ỏ
c các k t qu ả ế ượ
7 Đi u khi n và mô ph ng ề (ti p)ếTa thu đ
ể
ỏ
7 Đi u khi n và mô ph ng ề (ti p)ế
ể
ỏ
7 Đi u khi n và mô ph ng ề (ti p)ế
ề
ể
ỏ
7 Đi u khi n và mô ph ng (ti p)ế7.2 S d ng mô hình xu t ra t
SolidWorks
ử ụ
ừ
ấ
ẽ ư
Đ mô ph ng ỏ ể t mô hình ừ SolidWork ta dung mô hình nh hình v , v i các thông ớ số a1=650 mm a2=550 mm m1=3kg m2-=2.5 kg
7 Đi u khi n và mô ph ng
ể
ỏ
ẽ ừ ạ
ề (ti p)ếXu t b n v mô hình t
.xml r i sau đó import sang môi tr SolidWork và chuy n sang file có d ng ể ng matlab ta đ ấ ả ồ c ượ ườ
ề
ể
ỏ
ề ể ố
7 Đi u khi n và mô ph ng (ti p)ếThêm các kh i đi u khi n vào
ể
ỏ
ng trình và ta thi đ c k t qu ế ươ ượ ả ạ
7 Đi u khi n và mô ph ng ề (ti p)ếCh y ch
ể
ỏ
7 Đi u khi n và mô ph ng ề (ti p)ế
K t lu n
ế
ậ
Ế
Ồ
ẫ
ể
Ơ Ệ Ử giúp ề ố
ơ
ả
ấ ề
ượ
ể ế
ơ ẫ
ọ
ờ
ế
ế
ấ
ồ
ả
c các th y cô trong Vi n ch ỉ
ể ư ầ
- Đ ÁN THI T K H TH NG C ĐI N T Ế Ệ Ố em làm quen và tìm hi u kĩ h n các v n đ c t lõi ơ và b n ch t v robot và có ích h n cho em sau này. Qua đó chúng em có th tìm hi u sâu h n , hi u ể ể c cách ti p c n và gi quy t các v n đ c a đ ề ủ ả ế ậ môn h c. Đ ng th i qua đó hình thành thêm các kĩ ồ t báo cáo…r t có năng làm vi c,l p k ho ch, vi ạ ệ ậ ích cho sau này. - Trong quá trình làm đ án cũng có nhi u v n đ ề ẫ ề i quy t mà trong kh năng c a em có th ch a gi ủ ả ế c, em r t mong đ đ ệ ượ ấ b o thêm.
ượ ả
