BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Hoàng Thăng Long
ĐIỀU KHIỂN ROBOT 2 BẬC TỰ DO
Chuyên ngành : Điều khiển và ự động hóaT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
GS.TS. PHAN XUÂN MINH
HÀ NỘI – 4201
1
M C L C Ụ Ụ
L I CAM OAN ......................................................................................... 3Ờ Đ
M U ....................................................................................................... 4Ở ĐẦ
DANH M C CÁC T VI T T T VÀ KÝ HI U ..................................... 9Ụ Ừ Ế Ắ Ệ
CH NG I: T NG QUAN V ROBOT CÔNG NGHI P .................... 12ƯƠ Ổ Ề Ệ
VÀ PH NG PHÁP I U KHI N ......................................................... 12ƯƠ Đ Ề Ể
1.1 S l c v s phát tri n Robot công nghi p ....................................... 12ơ ượ ề ự ể ệ
1.2 nh ngh a v robot và m t s khái niĐị ĩ ề ộ ố ệm ............................................ 12
1.2.1 Các nh ngh a v Robot công nghi p ........................................... 12đị ĩ ề ệ
1.2.2 M t s khái ni m ........................................................................... 13ộ ố ệ
1.2.3 M t s thông s c tr ng c a h th ng Robot .............................. 14ộ ố ố đặ ư ủ ệ ố
1.3 M c tiêu và ng d ng c a Robot công nghi p ..................................... 14ụ ứ ụ ủ ệ
1.3.1 M c tiêu ng d ng c a Robot công nghi p ................................... 14ụ ứ ụ ủ ệ
1.3.2 ng d ng và mô hình hóa Robot công nghi p ............................... 14Ứ ụ ệ
1.4 C u trúc c a m t h th ng Robot công nghi p .................................... 16ấ ủ ộ ệ ố ệ
1.4.1 Các thành ph n chính c a Robot công nghi p ............................... 16ầ ủ ệ
1.4.2 Các d ng c c u hình h c c a Robot ............................................. 17ạ ơ ấ ọ ủ
1.4.3 Mô hình ng l c h c .................................................................... 18độ ự ọ
1.5 Các ph ng pháp i u khi n Robot công nghi p ................................. 29ươ đ ề ể ệ
1.5.1 Các ph ng pháp i u khi n truyươ đ ề ể ề ốn th ng ..................................... 29
1.5.2 Ph ng pháp i u khi n thông minh ............................................. 35ươ đ ề ể
1.6 Lý thuyế ổ địt n nh Lyapunov ................................................................ 40
CH NG II: I U KHI N TR T ...................................................... 42ƯƠ Đ Ề Ể ƯỢ
2.1 c i m i u khi n tr t ................................................................... 42Đặ đ ể đ ề ể ượ
2.2. i u khi n tr t ................................................................................. 43Đ ề ể ượ
2.3. T ng h p i u khi n tr t .................................................................. 45ổ ợ đ ề ể ượ
2.4. Ví d minh h a ................................................................................... 46ụ ọ
CH NG III: THI T K B I U KHI N TR T .......................... 49ƯƠ Ế Ế Ộ Đ Ề Ể ƯỢ
2
CHO ROBOT 2 B C T DO.................................................................... 49Ậ Ự
3.1 Mô hình Robot Planar 2 b c t do ....................................................... 49ậ ự
3.2. Thi t k b i u khi n tr t cho robot 2 b c t do mô hình xác nh . 50ế ế ộ đ ề ể ượ ậ ự đị
3.3 Mô ph ng ki m ch ng trên n n Matlab-Simulink ............................... 51ỏ ể ứ ề
3.3.1. Xây d ng các s mô ph ng...................................................... 51ự ơ đồ ỏ
3.3.2. K t qu mô ph ng ........................................................................ 52ế ả ỏ
3.3.3. Nh n xét, ánh giá k t qu mô phậ đ ế ả ỏng ........................................... 56
K T LU N VÀ PH NG H NG PHÁT TRI N ............................... 57Ế Ậ ƯƠ ƯỚ Ể
PH L C .................................................................................................... 61Ụ Ụ
3
L I CAM OAN Ờ Đ
Tôi xin cam oan lu n v n th c s v i tài đ ậ ă ạ ĩ ớ đề “ i u khi n tr t cho robot hai Đ ề ể ượ
b c t do” ậ ự do tôi t th c hi n d i s h ng d n c a cô giáo GS.TS. Phan Xuân ự ự ệ ướ ự ướ ẫ ủ
Minh. Các s li u và k t qu hoàn toàn trung th c. ố ệ ế ả ự
Ngoài các tài li u tham kh o ã d n ra cu i lu n v n, tôi m b o r ng ệ ả đ ẫ ở ố ậ ă đả ả ằ
không sao chép các công trình ho c k t qu c a ng i khác. N u phát hi n có s sai ặ ế ả ủ ườ ế ệ ự
ph m v i i u cam oan trên, tôi xin hoàn toàn ch u trách nhi m. ạ ớ đ ề đ ị ệ
H c viên ọ
Hoàng Th ng Long ă
4
M U Ở ĐẦ
Theo quá trình phát tri n c a xã h i, nhu c u nâng cao s n xu t và ch t l ng ể ủ ộ ầ ả ấ ấ ượ
s n ph m ngày càng òi h i ng d ng r ng rãi các ph ng ti n t ng hóa s n ả ẩ đ ỏ ứ ụ ộ ươ ệ ự độ ả
xu t. Xu h ng t o ra nh ng dây chuy n và thi t b t ng có tính linh ho t cao ã ấ ướ ạ ữ ề ế ị ự độ ạ đ
hình thành và phát tri n m nh m … Vì th ngày càng t ng nhanh nhu c u ng d ng ể ạ ẽ ế ă ầ ứ ụ
ng i máy t o ra các h s n xu t t ng linh ho t. ườ để ạ ệ ả ấ ự độ ạ
Robot ng d ng r ng rãi và óng vai trò quan tr ng s n xu t c ng nh trong ứ ụ ộ đ ọ ả ấ ũ ư
đờ ố ơ ấ đ ứ ă ả ă ậ đượ đểi s ng. Robot là c c u a ch c n ng có kh n ng l p trình c dùng di
chuy n nguyên v t li u, các chi ti t, các d ng c thông qua các truy n ng c ể ậ ệ ế ụ ụ ề độ đượ
l p trình tr c. Khoa h c robot ch y u d a vào các phép toán v i s ma tr n. ậ ướ ọ ủ ế ự ề đạ ố ậ
* Robot có th thao tác nh con ng i và có th h p tác v i nhau m t cách ể ư ườ ể ợ ớ ộ
thông minh.
* Robot có cánh tay v i nhi u b c t do và có th th c hi n c các chuy n ớ ề ậ ự ể ự ệ đượ ể
độ ư ườ đ ề ể đượ ằ ặ ể đ ề ể ằng nh tay ng i và i u khi n c b ng máy tính ho c có th i u khi n b ng
ch ng trình c n p s n trong chip trên bo m ch i u khi n robot. ươ đượ ạ ẵ ạ đ ề ể
Càng ngày ngành robot càng phát tri n, nó em l i nh ng thay i quan tr ng ể đ ạ ữ đổ ọ
trong ch t o s n ph m và nâng cao n ng su t ch t l ng r t nhi u ngành công ế ạ ả ẩ ă ấ ấ ượ ở ấ ề
nghi p. S d ng Robot công nghi p (RBCN), các xí nghi p công nghi p thu c ệ ử ụ ệ ệ ệ đượ
nhi u l i ích nh : t ng th i gian ho t ng c a máy móc, t ng linh ho t, có kh ề ợ ư ă ờ ạ độ ủ ă độ ạ ả
n ng nh tr c c công vi c s n xu t và t ng s n l ng nh làm n nh quá ă đị ướ đượ ệ ả ấ ă ả ượ ờ ổ đị
trình. Vi c t ng hóa nh robot c ng kh c ph c c tình tr ng thi u nhân công, ệ ự độ ờ ũ ắ ụ đượ ạ ế
đồ ờ ă đượ độ ườ ế ị ệ ế ệ đng th i t ng c an toàn cho ng i và thi t b . Vi c ti t ki m nhân công ã
h c giá thành s n ph m, m t u i m quy t nh kh n ng c nh tranh. Giá ạ đượ ả ẩ ộ ư đ ể ế đị ả ă ạ
thành c a robot ang gi m i trong khi tính n ng c a nó c gia t ng và công ủ đ ả đ ă ủ đượ ă
ngh ngày càng d s d ng. RBCN và máy CNC có th k t h p v i nhau thành m t ệ ễ ử ụ ể ế ợ ớ ộ
h th ng và có th l p trình i u khi n b ng máy tính cho chúng ho t ng theo ệ ố ể ậ đ ề ể ằ để ạ độ
công ngh ã t ra. ệ đ đặ
Robot óng vai trò quan tr ng trong t ng hóa linh ho t nh công tác v n đ ọ ự độ ạ ư ậ
chuy n b tr cho máy CNC, trong dây chuy n l p ráp, s n hàn t ng, trong các ể ổ ợ ề ắ ơ ự độ
thao tác l p i l p l i, trong các vùng nguy hi m. M t robot có th chuy n ng t ặ đ ặ ạ ể ộ ể ể độ ừ
v trí này sáng v trí khác cung c p chi ti t ng th i v n giao ti p v i các thi t ị ị để ấ ế đồ ờ ẫ ế ớ ế
