TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ROBOT
Page 1
Mục lục
Phần 1: Phân tích và lựa chọn cấu trúc. ..................................................................................... 1
1.Giới thiệu chung về Robot và nhu cầu thực tế hiện nay .................................................. 1
2.Phân tích đề bài và lựa chọn phương án thiết kế. ............................................................. 3
2.1.Phân tích đề bài.............................................................................................................. 3
2.2. Phân tích các phương án thiết kế................................................................................ 3
2.3.Mô hình nhóm thiết kế.................................................................................................. 5
Phần 2 : Giải bài toán động học. ................................................................................................. 8
1.Hệ tọa độ trục và bảng DH .................................................................................................. 8
1.1.Thiết lập hệ tọa độ trục. ................................................................................................ 8
1.2. Bảng Denavit – Hartenberg. ....................................................................................... 9
2.Tính toán các ma trận thuần nhất. ..................................................................................... 10
3.Giải bài toán động học thuận. ............................................................................................ 12
3.1 Xác định vận tốc điểm tác động cuối và vận tốc khâu thao tác............................. 12
3.2. Xây dựng quy luật chuyển động từng khâu từ đó vẽ quỹ đạo điểm E, vận tốc
điểm E và vận tốc góc. ...................................................................................................... 13
4.Giải bài toán động học ngược............................................................................................ 20
Phần 3: Tính toán lực ................................................................................................................. 25
1.Tính toán tĩnh . .................................................................................................................... 25
2. Tính toán lực momen lớn nhất ở trạng thái tĩnh............................................................. 29
Phần 4: Tính toán dẫn động cho robot ..................................................................................... 34
1.Thiết kế hệ dẫn động cho một khớp. ................................................................................ 35
Thiết kế hệ dẫn động cho khâu thứ nhất ......................................................................... 36
2.Chọn động cơ....................................................................................................................... 36
3.Tính toán tỉ số truyền của hộp giảm tốc. .......................................................................... 38
Phần 5 : Tính toán động lực học. .............................................................................................. 38
1.Xây dựng cấu trúc động lực học và các thành phần cần thiết để viết phương trình
động lực học............................................................................................................................ 38
2. Tính động năng, thế năng của robot ............................................................................... 40
2.1 Động năng, ma trân khối lượng M(q). ...................................................................... 40
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ROBOT
Page 2
2.2 Biểu thức thế năng của hệ. ........................................................................................ 40
3. Thiết lập phương trình vi phân chuyển động của robot ................................................ 41
Phần 6 :Luật điều khiển ............................................................................................................. 47
1. Hệ thống điều khiển trong không gian khớp. ................................................................ 47
Hệ thống điều khiển phản hồi không bù G(q) ............................................................... 47
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ROBOT
Page 1
Phần 1: Phân tích và lựa chọn cấu trúc.
1.Giới thiệu chung về Robot và nhu cầu thực tế hiện nay
Robot là máy, thiết bị tự động linh hoạt phục vụ con người :
- Có hình dạng giống người hoặc cánh tay người.
- Có khả năng thao tác tự động.
- Có khả năng bắt chước thao tác giống người.
Cuộc sống ngày càng văn minh hiện đại, mức sống của người dân ngày càng được
nâng cao, đòi hỏi phải nâng cao năng suất và chất lượng của sản phẩm. Vì vậy càng phải
ứng dụng rộng rãi các phương tiện tự động hoá vào sản xuất nên càng tăng nhanh nhu cầu
về ứng dụng Robot để tạo ra các hệ thống sản xuất tự động và linh hoạt.
Robot là máy, thiết bị cố định hoặc di động, được tích hợp từ nhiều bộ phận
trong đó các bộ phận chính bao gồm:
- Cơ cấu chấp hành.
- Hệ thống dẫn động.
- Hệ thống điều khiển theo chương trình có khả năng lập trình linh hoạt.
- Hệ thống thông tin giám sát.
Trong những năm gần đây thì việc áp dụng các loại Robot vào các dây chuyền sản xuất
ngày càng được sử dụng rộng rãi ở các doanh nghiệp. Ví dụ như các loại Robot: Robot
hàn, Robot phun sơn ở các công ty sản xuất và lắp ráp ô tô. Đặc biệt là ở các công ty sản
xuất và lắp ráp các linh kiện điện tử. Đây là công việc đòi hỏi chính xác cao, và thường
lặp lại nên dễ gây mệt mỏi cho người làm vì vậy sử dụng Robot ở các công ty này là rất
phổ biến. Ngoài ra hiện nay ở các phân xưởng sản xuất sử dụng rất nhiều loại xe Robocar
hoặc ở các công việc trong môi trường độc hại, thường xuyên tiếp xúc với hoá chất độc
hại thì cũng sử dụng Robot làm thay con người.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ROBOT
Page 2
Hình 1.1 Một số hình ảnh về robot trong công nghiệp
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ROBOT
Page 3
2.Phân tích đề bài và lựa chọn phương án thiết kế.
2.1.Phân tích đề bài
Yêu cầu đặt ra của để bài là thiết kế tính toán robot hàn hồ quang với quỹ đạo đường
cong bất kỳ và có kích thước mối hàn là 40cm x 40 cm x 40cm
- Để đảm bảo robot có khả năng đưa đầu hàn được tới mọi vị trí trong không gian làm
việc thì robot cần từ 3 bậc tự do trở lên.
- Để tiếp cận bề mặt chi tiết theo hướng cụ thể thì cần thêm ít nhất 2 bậc tự do, nếu chi
tiết hàn có thể chuyển động theo các phương, hoặc chuyển động quay thì robot chỉ
cần 4 bậc tự do.
Từ những phân tích trên và dựa vào thực tế , do khả năng còn có hạn nên nhóm
chúng em đã quyết định chọn thiết kế robot 3 bậc tự do. Với yêu cầu thêm là chi tiết cần
hàn chỉ bị khống chế 4 bậc tự do, sẽ thực hiện 2 chuyển động quay hoặc tịnh tiến.
2.2. Phân tích các phương án thiết kế.
Phương án 1 Phương án 2