1
M C L CỤ Ụ
2
DANH M C CÁC KÝ HI U VÀ CH VI T T TỤ Ệ Ữ Ế Ắ
Ký hi uệDi n gi i n i dungễ ả ộ Đn vơ ị
ĐKCT Đi u khi n ch ng trìnhề ể ươ
ĐCĐng cộ ơ
BPC B ph n cộ ậ ơ
PH Ph n h iả ồ
ĐCBS Đng c b sungộ ơ ổ
CCCH C c u ch p hànhơ ấ ấ
CCVS C c u vi saiơ ấ
CVM Công vi c máyệ
CAD Computer Aided Design
CAM Computer Aided Manufacturing
PD Proportional Derivative
RRR Revolute Revolute Revolute
RRP Revolute Revolute Prismatic
PT Ph ng trìnhươ
ISO International Standards Organization
L ng t nh ti n d c theo tr c ượ ị ế ọ ụ ox mm
Góc quay quanh tr c ụox rad
Ph n t hàng th ầ ử ứ i c t th ộ ứ j c a ma tr nủ ậ
cos(qi)
cos(qi + qj)
sin(qi)
sin(qi + qj)
D-H Denavit-Hartenberg
pVéc t v trí và h ng c a khâu thao tácơ ị ướ ủ
qVéc t tham s đng h cơ ố ộ ọ
Bi n kh p th ế ớ ứ irad
V n t c bi n kh p th ậ ố ế ớ ứ irad/s
Gia t c bi n kh p th ố ế ớ ứ irad/s2
tTh i gianờ
3
Ma tr n truy n gi khâu ậ ề ữ i-1 và khâu i
Ma tr n ngh ch đo c a ma tr n ậ ị ả ủ ậ T
Ma tr n chuy n v c a ma tr n ậ ể ị ủ ậ T
L ng t nh ti n d c theo tr c ượ ị ế ọ ụ oz mm
Véc t sai l ch v trí và h ng khâu thao tácơ ệ ị ướ
Véc t sai s trong các khâu, kh p trung gianơ ố ớ
Véc t sai s đng h cơ ố ộ ọ
Véc t sai s hình h cơ ố ọ
Vi phân c a ma tr n ủ ậ Ti
DANH M C HÌNHỤ
4
M ĐUỞ Ầ
* Lý do ch n đ tàiọ ề
Đ nâng cao năng su t, ch t l ng, tính c nh tranh c a s n ph m, đng ể ấ ấ ượ ạ ủ ả ẩ ồ
th i thay th s c lao đng c a con ng i, đc bi t là làm vi c trong nh ng đi u ờ ế ứ ộ ủ ườ ặ ệ ệ ữ ề
ki n kh c nghi t, nh ng công vi c n ng nh c, đc h i, nguy hi m…thì robot ệ ắ ệ ữ ệ ặ ọ ộ ạ ể
ngày càng đc s d ng r ng rãi. Robot là m t thi t b có c u t o ph c t p đcượ ử ụ ộ ộ ế ị ấ ạ ứ ạ ượ
t o nên t nhi u ph n t thu c nhi u lĩnh v c khác nhau nên các nghiên c u v ạ ừ ề ầ ử ộ ề ự ứ ề
robot cũng r t đa d ng, các nghiên c u liên quan đn c c u ch p hành nh ấ ạ ứ ế ơ ấ ấ ư
nghiên c u v ứ ề đng h c, đng l c h c, các nghiên c u v đi u khi n robot... ộ ọ ộ ự ọ ứ ề ề ể
Trong h n 40 năm qua, robot công nghi p đã có nh ng b c phát tri n và ơ ệ ữ ướ ể
ti n hóa m nh m , các h ng nghiên c u robot chuy n t robot công nghi p ế ạ ẽ ướ ứ ể ừ ệ
sang phát tri n các robot d ch v và đa robot hòa nh p vào nhu c u xã h i c a ể ị ụ ư ậ ầ ộ ủ
loài ng i. Theo d báo thì trong vòng 20 năm t i, m i ng i s có nhu c u s ườ ự ớ ỗ ườ ẽ ầ ử
d ng m t robot cá nhân nh c n m t máy tính hi n nay và robot v i trí tu nhân ụ ộ ư ầ ộ ệ ớ ệ
t o đc xem là m t trong nh ng tr c t c a n n công nghi p 4.0 v i nh ng nhà ạ ượ ộ ữ ụ ộ ủ ề ệ ớ ữ
máy thông minh và doanh nghi p thông minh, cũng nh nhi u ng d ng trong cácệ ư ề ứ ụ
lĩnh v c khác nhau c a đi s ng.ự ủ ờ ố
Tuy nhiên, cho đn nay, m c dù Chính ph đã có nhi u c ch , chính sáchế ặ ủ ề ơ ế
khuy n khích, song t i Vi t Nam, vi c t ch nghiên c u, ng d ng, c i ti n và ế ạ ệ ệ ự ủ ứ ứ ụ ả ế
phát tri n các tay máy công nghi p phù h p v i ph ng th c s n xu t, đáp ng ể ệ ợ ớ ươ ứ ả ấ ứ
các yêu c u phát sinh trong quá trình s n xu t ch a nhi u, đc bi t r t ít các ầ ả ấ ư ề ặ ệ ấ
nghiên c u khoa h c c b n v đng l c, s t ng tác đng l c v i môi tr ng ứ ọ ơ ả ề ộ ự ự ươ ộ ự ớ ườ
nh m gi i quy t các bài toán t i u trong thi t k và đi u khi n, giúp nâng cao đằ ả ế ố ư ế ế ề ể ộ
chính xác đi u khi n, đ tin c y và đ b n các tay máy công nghi p.ề ể ộ ậ ộ ề ệ
Do đó nghiên c u sinh ch n đ tài ứ ọ ề “Nghiên c u đng l c các tay máy ứ ộ ự
công nghi p ch u t ng tác l c t môi tr ng”ệ ị ươ ự ừ ườ nh m nghiên c u nh h ng ằ ứ ả ưở
c a các y u t đng l c do t ng tác v i môi tr ng, nh h ng c a khe h ủ ế ố ộ ự ươ ớ ườ ả ưở ủ ở
kh p đng đn sai s làm vi c, t đó đ xu t các gi i pháp c i thi n thi t k , ớ ộ ế ố ệ ừ ề ấ ả ả ệ ế ế
đi u khi n giúp nâng cao đ tin c y, đ b n và đ chính xác c a tay máy công ề ể ộ ậ ộ ề ộ ủ
nghi p đem l i hi u qu cao nh t.ệ ạ ệ ả ấ
* M c tiêu nghiên c u c a đ tàiụ ứ ủ ề
Xây d ng c s khoa h c đ kh o sátự ơ ở ọ ể ả chuy n đng c a các tay máy robot ể ộ ủ
công nghi p, ệnghiên c u các tính ch t đng h c, đng l c h c và đi u khi n c a ứ ấ ộ ọ ộ ự ọ ề ể ủ
cánh tay robot công nghi p. Thi t l p các bi u th c xác đnh các sai s , kh o sát ệ ế ậ ể ứ ị ố ả
nh h ng c a các sai s chuy n đng đn đ chính xác c a tay máy, thi t l p ả ưở ủ ố ể ộ ế ộ ủ ế ậ
các ph ng trình đng l c h c đ đi u khi n tay máy robot công nghi p theo yêuươ ộ ự ọ ể ề ể ệ
c u.ầ
* Đi t ng và ph m vi nghiên c uố ượ ạ ứ
- Đi t ng nghiên c u:ố ượ ứ Robot công nghi p: Robot b c x p, robot hàn, ệ ố ế
robot v n chuy n trong các dây chuy n s n xu t có c u trúc chu i đng h c h ậ ể ề ả ấ ấ ỗ ộ ọ ở
và n a h n a kín.ử ở ử
- Ph m vi nghiên c u: ạ ứ
+ Nghiên c u v đng h c, các v n đ đng l c h c nh ph n l c kh p ứ ề ộ ọ ấ ề ộ ự ọ ư ả ự ớ
đng, v n đ đàn h i tay máy, v n đ v khe h kh p đng.ộ ấ ề ồ ấ ề ề ở ớ ộ
+ Kh o sát bài toán đi u khi n chuy n đng ch ng trình c a tay máy ả ề ể ể ộ ươ ủ
robot công nghi p khi không có tác đng c a môi tr ng và khi có tác đng c a ệ ộ ủ ườ ộ ủ
5
môi tr ng, xây d ng hai ph ng án: L c t ng tác vuông góc v i di chuy n c a ườ ự ươ ự ươ ớ ể ủ
đi m ti p xúc và l c t ng tác theo ph ng di chuy n (ng c v i v n t c đi m ể ế ự ươ ươ ể ượ ớ ậ ố ể
ti p xúc (không ph thu c vào thành ph n ph n l c pháp tuy n theo gi thi t v ế ụ ộ ầ ả ự ế ả ế ề
ma sát c a Coulomb).ủ
* Ph ng pháp nghiên c uươ ứ
Ph ng pháp nghiên c u lý thuy t k t h p v i ki m ch ng qua mô ph ng.ươ ứ ế ế ợ ớ ể ứ ỏ
Trên c s đi t ng nghiên c u, xây d ng mô hình tay máy công nghi p, ơ ở ố ượ ứ ự ệ
t đó xây d ng mô hình tính toán c a c h , s d ng ph ng pháp ma tr n ừ ự ủ ơ ệ ử ụ ươ ậ
truy n và ph ng trình Lagrange d ng ma tr n d a trên Nguyên lý Phù h p đ ề ươ ạ ậ ự ợ ể
thành l p các ph ng trình đi u khi n. Các tính toán đc th c hi n nh ch ng ậ ươ ề ể ượ ự ệ ờ ươ
trình máy tính l p trình trên ph n m m Matlab, Maple. Do đi u ki n v kinh phí vàậ ầ ề ề ệ ề
th i gian, lu n án gi i h n vi c xây d ng mô hình t ng ng v i tay máy nghiênờ ậ ớ ạ ở ệ ự ươ ứ ớ
c u và th c hi n mô ph ng.ứ ự ệ ỏ
* Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a đ tàiọ ự ễ ủ ề
- Ý nghĩa khoa h c: ọ
+ Xây d ng đc mô hình kh o sát c h ch u liên k t c a các tayự ượ ả ơ ệ ị ế ủ
máy công nghi p;ệ
+ Thi t l p h ph ng trình chuy n đng c a các tay máy côngế ậ ệ ươ ể ộ ủ
nghi p khi t n t i khe h kh p;ệ ồ ạ ở ớ
+ Thi t l p h ph ng trình tính toán sai l ch chuy n đng ch ngế ậ ệ ươ ệ ể ộ ươ
trình và kh o sát nh h ng c a chúng đn đ chính xác ho t đng th cả ả ưở ủ ế ộ ạ ộ ự
c a tay máy khi ch u tác đng t môi tr ng.ủ ị ộ ừ ườ
- Ý nghĩa th c ti n:ự ễ
+ Qua vi c mô hình hóa đng l c h c tay máy, mô ph ng quá trình làm ệ ộ ự ọ ỏ
vi c, đ xu t ph ng pháp “tích phân đu c a h ” đ t i gi n các bài toán đng ệ ề ấ ươ ầ ủ ệ ể ố ả ộ
l c h c c h ;ự ọ ơ ệ
+ K t qu mô ph ng, vi c gi i bài toán đng l c h c c h đc ng d ngế ả ỏ ệ ả ộ ự ọ ơ ệ ượ ứ ụ
trong vi c nâng cao đ chính xác, đ b n tay máy ngoài th c t .ệ ộ ộ ề ự ế
* Nh ng đóng góp m i c a lu n ánữ ớ ủ ậ
- Đ xu t ph ng án mô hình hóa tay máy v i kh p quay có khe h ;ề ấ ươ ớ ớ ở
- Đ xu t ph ng án mô hình hóa tay máy có khâu đàn h i b ngề ấ ươ ồ ằ
ph ng pháp kh i l ng thu g n và đ c ng t ng đng;ươ ố ượ ọ ộ ứ ươ ươ
- Thi t l p các bi u th c xác đnh sai s đng h c do khe h kh p,ế ậ ể ứ ị ố ộ ọ ở ớ
do bi n d ng đàn h i;ế ạ ồ
- Thi t l p ph ng trình đng h c c a tay n m đàn h i khi tay n mế ậ ươ ộ ọ ủ ắ ồ ắ
có kh i l ng và khi không có kh i l ng.ố ượ ố ượ V v n đ đng h c robot,ề ấ ề ộ ọ
