zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Tự động hoá

Xác định đặc tính của các tham số phụ trong bài toán động học robot song song

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Báo xấu

13
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết này giới thiệu một phương pháp xác định quy luật biến thiên của các tham số phụ trong bài toán động học của robot song song, tham số phụ tuy không phải là tham số trực tiếp được điều khiển song nó có vai trò quan trọng trong việc xác lập cấu hình đã chọn của cơ cấu chấp hành nhằm phân biệt với các cấu hình khả dĩ khác có thể có do tính đa nghiệm của bài toán động học robot.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Xác định đặc tính của các tham số phụ trong bài toán động học robot song song

XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH CỦA CÁC THAM SỐ PHỤ TRONG BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT SONG SONG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ DETERMINATION OF THE CHARACTERISTICS OF AUX PARAMETERS IN THE PROBLEM PARALLEL ROBOT KINEMATICS Vũ Đức Bình*, Nguyễn Hữu Hải Khoa Cơ khí - Ôtô - Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì Tóm tắt: Bài báo này giới thiệu một phương pháp xác định quy luật biến thiên của các tham số phụ trong bài toán động học của robot song song, tham số phụ tuy không phải là tham số trực tiếp được điều khiển song nó có vai trò quan trọng trong việc xác lập cấu hình đã chọn của cơ cấu chấp hành nhằm phân biệt với các cấu hình khả dĩ khác có thể có do tính đa nghiệm của bài toán động học robot. Một phương pháp số trên cơ sở phương pháp tối ưu sẽ cho phép xác định cả tham số chính và tham số phụ, bài báo là cơ sở để xây dựng giải thuật điều khiển các hệ cơ điện tử thiếu dẫn động. Từ khóa: Tham số phụ, robot song song, phương pháp số. Abstract: This paper introduces a method to determine the variation law of auxiliary parameters in the kinematics problem of parallel robots, Although the auxiliary parameter is not a directly controlled parameter, it plays an important role in establishing the selected configuration of the actuator to distinguish it from other possible configurations due to its versatility. solution of the robot kinematics problem. A numerical method on the basis of the optimal method will allow to determine both main and minor parameters, The paper is the basis for building control algorithms for mechatronic systems lacking drive. Keywords: Sub-parameters, parallel robots, numerical methods. 1. GIỚI THIỆU 2. CƠ SỞ PHÂN BIỆT CÁC CẤU HÌNH NGHIỆM Nếu robot chuỗi chỉ có nhiều nghiệm ở Gọi p4’ là cấu hình công tác mong muốn bài toán ngược còn bài toán thuận luôn có và các cấu hình khác ở cùng cột với nó nghiệm duy nhất thì cả hai bài toán này ở không đáp ứng yêu cầu công nghệ trong robot song song đều có nhiều nghiệm. Một trường hợp này. Do hai bài toán thuận và cấu hình công tác của cơ cấu chấp hành có ngược cùng có nhiều nghiệm nên tạo ra sự nhiều phương án ngõ vào, cũng như một bộ chồng chéo trong quan hệ giữa hai tập tham tham số tọa độ suy rộng ở ngõ vào có thể cho ra nhiều cấu hình khác nhau của phần số minh họa như hình 1. Khi xuất nghiệm P2 chấp hành. Do cấu hình được lựa chọn của điều khiển trong bài toán thuận, cấu hình phần chấp hành phải phù hợp với các yêu mong muốn có thể bị nhầm lẫn với các cầu công nghệ đã được xác định từ trước, nó phương án không mong muốn dẫn đến không phải là một phương án ngẫu nhiên không hoàn thành nhiệm vụ công nghệ đặt trong số các phương án có thể có, một biện ra. pháp phân biệt chính xác phương án đã chọn với các phương án không mong muốn là cần *Email: vubinh@vui.edu.vn thiết. ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ 2 NĂM 2021 86
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Giả sử giữ nguyên ba tham số (1 , 2 , 3 ) như hình vẽ, nếu thay đổi các tham số phụ sẽ nhận được vị trí và hướng khác nhau của tấm di động, đó chính là hệ quả của tính đa nghiệm trong bài toán thuận. Vậy vị trí và hướng của tấm di động xác định duy nhất bằng một bộ tham số phụ và một bộ tham số Hình 1: Quan hệ giữa hai tập tham số qua tọa độ suy rộng, điều đó có nghĩa là nếu giải bài toán động học bài toán động học chỉ tìm tọa độ suy rộng là chưa đủ, dù các tham số phụ không tham gia Để phân biệt được các phương án với trực tiếp vào điều khiển hệ. nhau cần căn cứ vào các thông tin hay các 3.2. Cơ sở toán học xác định tham số phụ đặc điểm động học làm cho phương án này không giống phương án kia, ta gọi các thông Có nhiều phương pháp giải bài toán động tin này là tham số phụ. học chỉ xác định tham số điều khiển mà không xác định tham số phụ. Nếu quan sát 3. CƠ SỞ TOÁN HỌC CỦA VIỆC XÁC hệ phương trình động học thành lập được ĐỊNH THAM SỐ PHỤ cho một robot bất kỳ có thể nhận thấy số 3.1. Các loại tham số của bài toán động phương trình liên kết luôn bằng tổng số học tham số phụ và tham số tọa độ suy rộng. Bên cạnh đó phương trình liên kết còn chứa các tham số mô tả vị trí và hướng của khâu cuối, nên số lượng phương trình luôn nhỏ hơn tổng số tham số của mô hình. Trong bài toán ngược cho trước các tham số vị trí và hướng của khâu cuối, số phương trình còn lại bằng số tham số, bài toán đủ điều kiện để tìm cả tham số tọa độ suy rộng và tham số phụ, cần ghi nhận giá trị của tham số phụ trong bước này. Trong bài toán thuận, đã biết trước các Hình 2: Minh họa các tham số của robot tọa độ suy rộng, muốn tìm chính xác cấu song song hình nào chỉ cần gán thêm bộ tham số phụ của phương án đó tìm được ở bước giải bài Trong hình 2, mỗi chân đế có hai bậc tự toán ngược vào phương trình liên kết, bài do dưới dạng hai khớp bản lề song chỉ có toán thuận khi đó luôn cho ra chính xác cấu một khớp là chủ động, như vậy robot có ba hình chấp hành đã chọn. bậc tự do bằng với số khâu dẫn. Giả sử khớp chủ động nối giá, vậy các tham số tọa độ Điểm mấu chốt của phương pháp này là suy rộng trên mô hình gồm ba tham số cần gán lại giá trị của tham số phụ đã biết ở bài toán ngược vào mô hình toán của bài (1 , 2 , 3 ) . Nếu để ý rằng trong hệ phương toán thuận để giảm quy mô của bài toán trình liên kết động học của robot nói trên thuận bé hơn quy mô của bài toán ngược. Ví gồm 6 phương trình, chứa 6 tham số là dụ dưới đây ứng dụng phương pháp giải bài ngoài ba góc đóng vai trò tham số tọa độ suy toán ngược trình bày ở [2] với robot stewart rộng còn ba tham số góc mô tả cosin chỉ ghoch làm rõ hơn điều đó. hướng của các đoạn b1, b2, b3 so với các đoạn a1, a2, a3 chính là các góc tạo bởi đoạn 4. TÍNH TOÁN MINH HỌA VỚI ai và bi của mỗi một chân. Ba góc này có vai ROBOT STEWART GHOCH trò xác định hướng của các đốt chân b1, b2, Điều khiển robot stewart ghoch bám theo b3 và được gọi là tham số phụ. quỹ đạo là đường cong ghềnh dưới dạng ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ 2 NĂM 2021 87
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ giao tuyến của hai mặt trụ có đường kính 50 định theo phân tích ở trên. Toàn bộ mô hình như hình 3, robot có tham số như sau: gồm 18 đường đặc tính cần xây dựng, bài - Tấm di dộng là một hình lục giác nội toán thuộc dạng thiếu dẫn động vì chỉ sử tiếp trong đường tròn  400 ; dụng 6 động cơ tịnh tiến điều khiển 18 biến số. - Tấm cố định là một hình lục giác nội tiếp trong đường tròn  400 ; - Cấu hình thay thế [2] chọn hai đốt chân có độ dài như nhau và bằng 80. Hình 3: Đường cong quỹ đạo trong không gian công tác của robot Theo nội dung của [2] cần thay thế cấu hình để hạ bậc bài toán về dạng bậc 2 nhằm giải bằng phương pháp GRG. Theo hình 4, vì robot có 6 chân nên mỗi chân ngoài các tham số tọa độ suy rộng  2i với i = 1-6 còn a có hai tham số cosin chỉ hướng là 1i , 3i với b i = 1-6 tức là toàn bộ mô hình có 6 tham số Hình 4: Sơ đồ vòng kín một chân cấu hình tọa độ suy rộng và 12 tham số phụ cần xác gốc (a), sơ đồ vòng kín cấu hình thay thế (b) Hình 5: Giao diện bài toán động học ngược robot stewart ghocg giải bằng phương pháp GRG ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ 2 NĂM 2021 88
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Hình 6: Đồ thị biến thiên các tham số phụ t11 – t16 ứng với quỹ đạo cho trước Hình 7: Đồ thị biến thiên các tham số phụ t31 – t36 ứng với quỹ đạo cho trước Hình 8: Đồ thị biến thiên các tọa độ suy rộng L1 – L6 của robot ứng với quỹ đạo cho trước ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ 2 NĂM 2021 89
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 5. KẾT LUẬN dụng cấu hình thay thế trong bài toán động học Robot”, Tạp chí KH & CN các Trường Đại học kỹ thuật, Hà Nội, số 65, tr. 81-85. Bài báo đã trình bày một phương pháp số cho phép tìm được các tham số tọa độ suy rộng song song với việc xác định các tham 3. Lung-Wen Tsai (1999), Robot Analysis: số phụ. Khi thực hiện bài toán ngược có sự The Mechanics of Serial and Parallel tham gia của các tham số phụ bên cạnh các Manipulators, John Wiley & Sons, New tham số tọa độ suy rộng, ta luôn xác lập York. được quan hệ duy nhất giữa hai điểm ở hai 4. L. S. Lasdon, A. D. Warren, A. Jain, and M. Ratner (1978), “Design and Testing of a không gian khác nhau. Đây là điểm mà nhiều phương pháp khác không quan tâm. generalized reduced gradient code for nonlinear Programming”, ACM Trans. Việc phân biệt các cấu hình nghiệm căn cứ Math. SoftWare 4, (1), 34-50. trên các tham số phụ là hoàn toàn hợp lý và logic về mặt toán học, hiểu biết sâu về động học là căn cứ tin cậy để kiểm soát được quá 5. Domagoj Jagobovic (2001), Ocjena trình làm việc của robot một cách chắc chắn. ucinkovitosti postupaka za rjesavanje kinematike Stewartowih paralelnih Tài liệu tham khảo mehanizama, MAGISTARSKI RAD, 81. 1. Biên dịch Trần Thế San (2002), Cơ sở 6. Phạm Thành Long (2012), A New Method nghiên cứu và sáng tạo robot, Nhà xuất bản to Solve the Reverse Kinematic Robot Thống kê, Hà Nội. Problem, 43 - 46. ISTS. 2. Phạm Thành Long, Nguyễn Thị Hồng Cẩm, Nguyễn Thành Chung (2012), “Sử ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ 2 NĂM 2021 90

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.