bai giang robot cn_2

8/9/2019 Bai Giang Robot CN_2

1/101

Khoa c kh


2/101

Ch ng 1:Cc v n c b n v robot. (3 ti t)1.1.Cc khi ni mc b n v phn loi robot:1.1.1. Robot v robotic:

Cc nh sng ch k thu t d a trn nh ng c c u my mc c kh n ng b t ch c lao c a con ng i b ng c b p, cho ra i nh ng c c u robot th c s u tin vo nh ng

tr c i chi n th gi i th hai. Vo th i k nh ng c c u nh v y c nhu c u th c ng d ng trong mi tr ng phng x cc c quan nghin c u nguyn t . Lc u rob

c g i l nh ng c c u i u khi n t xa (teleoperator), l nh ng c c u ph ng sinhg m nh ng khu, kh p v nh ng dy ch ng g n li n v i c c u i u khi n l cnh tayng i i u khi n thng qua cc c c u khuy ch i c kh. C c u tay my ny c kh c m n m, nng h , bung th , xoay l t v t th trong m t khng gian xc nh. Tuy cctc tinh vi v kho lo nh ng t c thao tc cn ch m.

T nh ng n m 1950, cng v i s pht tri n c a k thu t i u khi n theo ch ng trnhv i n n t ng l cc c c u i u ph i v c p (servo), v cc h i n ton (computation), l p t c cc t ng k t h p h i u khi n NC v i cc c c u i u khi n xa c hnh K t qu c a s ph i h p ny l m t th h my mc t ng cao c p ra i g i churobot.

S n ph m ny c c linh ho t kho lo c a c c u c kh ph ng sinh v i s nh yc a h i u khi n NC.

Ngy nay c r t nhi u nh ch t o v s d ng robot trn cc h tiu chu n khc nhau ton th gi i, do cc nh ngh a v robot c ng r t a d ng:- Theo tiu chu n AFNOR c a php:

Robot l m t c c u chuy n i t ng c th ch ng trnh ho, l p l i cc ch ng trt ng h p cc ch ng trnh t ra trn cc tr c to ; c kh n ng nh v , di chuy n ct ng v t ch t; chi ti t, dao c , g l p theo nh ng hnh trnh thay i ch ng trnh honh m th c hi n cc nhi m v cng ngh khc nhau. - Theo tiu chu n VDI 2860/BRD:

Robot l m t thi t b c nhi u tr c, th c hi n cc chuy n ng c th ch ng trnh h

n i ghp cc chuy n ng c a chng trong nh ng kho ng cch tuy n tnh hay phi tuy n cng trnh. Chng c i u khi n b i cc b ph n h p nh t ghp k t n i v i nhau, cn ng h c v nh cc ch ng trnh; chng c trang b d ng c ho c cc ph ng ti n cngh khc th c hi n cc nhi m v s n xu t tr c ti p hay gin ti p. - Theo tiu chu n GHOST 1980:


3/101

Robot l my t ng lin k t gi a m t tay my v m t c m i u khi n ch ng trnh th c hi n m t chu trnh cng ngh m t cch ch ng v i s i u khi n c th thay th nch c n ng t ng t c a con ng i.

Cc nh ngh a trn r t khc nhau gip ta th y c m t ngh a quan tr ng l ringmnh robot khng th lm nn cu c cch m ng t ng ho cng nghi p. N ph i c

h ch t ch v i my mc v cc thi t b t ng khc trong m t h th ng lin hon. Vtrong qu trnh phn tch thi t k ph i xem robot l m t n v c u trc c a H th ng t linh ho t robot ho. Theo robot ph i m b o c:- Th php c m n m chuy n i t i u.- Trnh hnh ngh khn kho linh ho t.- K t c u ph i tun theo nguyn t c m un ho.

Bn c nh khi ni m robot cn c khi ni m robotic, khi ni m ny c th hi u nh sau: Robotics l m t nghnh khoa h c c nhi m v nghin c u v thi t k , ch t o cc robong d ng chng trong cc l nh v c ho t ng khc nhau c a x h i loi ng i nh ngh

c u khoa h c - k thu t, kinh t , qu c phng v dn sinh. Robotics l m t khoa h c lin nghnh g m c kh, i n t , k thu t i u khi n v c

ngh thng tin. N l s n ph m c th c a nghnh c i n t (mechatronics).1.1.2. Robot cng nghi p:

M c d l nh v c ng d ng c a robot r t r ng v ngy cng c m r ng thm, song th ng k v cc ng d ng robot sau y chng oc s d ng ch y u trong cng nghi pv y khi nh c n robot ng i ta th ng lin t ng n robot cng nghi p.

L nh v c 1985 1990HnPh c v my NC v h th ng T LH

cL p rpPhun phS nCc ng d ng khc

35%20%10%10%10%5%10%

5%25%5%35%5%15%10%

Robot cng nghi p l m t l nh v c ring c a robot, n c c tr ng ring nh sau:

- L thi t b v n n ng oc T H theo ch ng trnh v c th l p trnh l i p ng cch linh ho t kho lo cc nhi m v khc nhau. - c ng d ng trong nh ng tr ng h p mang tnh cng nghi p c tr ng nh v n chuyv x p d nguyn v t li u, l p rp, o l ng.

Do c hai c tr ng trn nn robot cng nghi p c th nh ngh a nh sau:Theo Vi n nghin c u robot c a M xu t:


4/101

RBCN l tay my v n n ng, ho t ng theo ch ng trnh v c th l p trnh l i hthnh v nng cao hi u qu hon thnh cc nhi m v khc nhau trong cng nghi p, nh vchuy n nguyn v t li u, chi ti t, d ng c ho c cc thi t b chuyn dng khc.

Hay theo nh ngh a GHOST 25686 85 nh sau: RBCN l tay my c t c nh hay di ng, bao g m thi t b th a hnh d ng tay

c m t s b c t do ho t ng v thi t b i u khi n theo ch ng trnh, c th ti l p trhon thnh cc ch c n ng v n ng v i u khi n trong qu trnh s n xu t.

Trong mn h c ny ch i su nghin c u v robot cng nghi p trn cc kha c nh phtch l a ch n s d ng, khai thc1.2.Cc c u trc c b n c a robot cng nghi p:1.2.1.C u trc chung:

M t RBCN bao g m cc ph n c b n sau:

Tay My: (Manipulator) l c c u c kh g m cc khu, kh p. Chng hnh thnhcnh

tay(arm) t o cc chuy n ng c b n,C tay (Wrist) t o nn s kho lo, linh ho t vbn tay (Hand) ho cph n cng tc (End Effector) tr c ti p hon thnh cc thao tc trn

i t ng.C c u ch p hnh:t o chuy n ng cho cc khu c a tay my. Ngu n ng l c c a c

c c u ch p hnh l ng c cc lo i: i n, thu l c, kh nn ho c k t h p gi a chng.H th ng c m bi n: g m cc sensor v thi t b chuy n i tn hi u khc. Cc robot c n h

th ng sensor trong nh n bi t tr ng thi c a b n thn cc c c u c a robot v cc sengoi nh n bi t tr ng thi c a mi tr ng.


5/101


6/101


7/101


8/101

xc nh c v tr v nh h ng c a i m qu n l trn cnh tay (d ng c tronk p, ho c tm bn k p), i h i ph i c ph ng php m t v tr t ng i v v tr tuyc a cc khu v i nhau. N i dung bi ton ng h c thu n c a robot l c n c vo cc bkh p xc nh vng lm vi c c a ph n cng tc v m t chuy n ng c a ph n lmtrong vng cng tc.

Ng c l i khi i m tc ng ho c ng d ch chuy n c cho tr c, t ng ng v bi t tr c v tr v h ng c a khu tc ng sau cng trn cnh tay, i u khi n cc ph i h p v i nhau t o cho khu cu i cng m t qu o d ch chuy n mong mu n, ngtrnh chuy n ng c n bi t quy lu t bi n thin c a t ng t a c tr ng c a t ng kht t l bi n kh p). y chnh l n i dung c a bi ton ng h c ng c c a robot.2.1. V tr v h ng c a v t r n trong khng gian:22..11..11.. HH tt aa vv tt::

M t v t r n trong khng gian hon ton xc nh n u v tr v h ng c a n c mtrong m t h quy chi u cho tr c. Trong hnh v d i y h t a Oyxz v i cc vc tv l x, y, z c dng lm h quy chi u g c. m t v tr v nh h ng c a c a vtrong khng gian, th ng ph i g n ln n m t h t a , g i l h quy chi u a phch ng h n h t a Oxyz g c c ah t a ny i di n cho v tr c a v t trongchi u g c Oxyz, bi u th c sau y ni ln quan h gi a chng:

Trong z y x ooo ',',' l cc hnh chi u vung gc c a vc t O ln h t a Oxyz. C

th m t nh v c a i m O qua vct O(3.1) nh sau:

H ng c a v t c i di n b i cc vc t n v x, y, z c a h quy chi u Oxc m t b ng quan h sau:

Cc thnh ph n c a cc vc t n v (xx, xy, xz) l cosin ch ph ng(Cho vect trong khng gian v i h t a cac vung gc Oxy z . N u l p v i cc h ng d ng c a cc tr c t a Ox, Oy, O z l n l t cc gc a, b, g th vect v i t a ( cos a , cos b, cos ) l vect n v v cng h ng v i vect . Cc gi tr cos a, cos , cos c g i l cosin ch h ng c a vect . CCP c a m t ng th ng l cosin ch

-

!

z

y

x

ooo

o'

'

'

'

z z y z x z z

z y y y x y y

z x y x x x x

z y x

z y x

z y x

'''

'''

'''

'

'

'

!!

!

z o yo xoO z y x '''' !


9/101

c a m t vect ch ph ng c a n, t c l m t vect b t k song song v i ng th ng . ) c a cc tr c c ah t a a ph ng so v i h quy chi u chung.

Hnh v d i y m t v tr v h ng c a v t r n trong khng gian:

2.1.2. Ma tr n quay: cho g n, 3 vc t n v trn c th bi u di n d i d ng ma tr n (3.3) g i l ma

quay nh sau:

Php quay quanh m t tr c t a l tr ng h p c bi t c a php quay m t v t quanhtr c b t k trong khng gian, chi u quay c quy c l d ng n u nhn t ng n v g ctr c thu c h quy chi u ang xt th y ng c chi u kim ng h .

Gi s h Oxyz nh n c do quay h Oxyz quanh tr c z m t gcE , vc t n v c ah ny c bi u di n trong h Oxyz nh sau:

L n l t ma tr n quay quanh tr c z, tr c y, tr c x c a h quy chi u O so v i h O c d

? A

-

!

-

!!

z z z y z x y z y y y x x z x y x x

z y x z y x z y x

z y x

z z z

y y y

x x x

'''

'''

'''

'''

'''

'''

'''

-

!

-

!

-

!

100

';

0cossin

';

0sincos

' z y x EE

E

E


10/101

T cc php quay c n b n quanh cc tr c c a h quy chi u cho php thnh l p ra cc

tr n quay m t i t ng quanh m t tr c b t k.

C n l u r ng cc ma tr n ny c tnh ch t tr c giao, ta c th xc nh ngh ch o ctheo hai cch, ho c thay gc b ng gi tr i d u c a n vo ma tr n quay, ho c chuy n vtr n quay ang c.2.1.3. Quaym t vc t :

C th m t php quay m t vc t b ng cch s d ng cc ma tr n quay nu trn, hy xm t c a i m P trong hai h quy chi u trng g c nh sau:

L n l t m t i m P trong hai h t a r i ti n hnh ng nh t hai t a nh s

-

!

-

!

z

y

x

z

y

x

p p p

p p p p

p'

'

'

';

V cng m t m t i m nn c ng nh t th c:? A '''''''''''' Rp p z y x z p y p x p p p z y x !!!!

Hay c ng c th bi n i c d ng: p p

!'

N u vi t d i d ng khai tri n ma tr n quay c d ng y c a php quay nh sau:

'

1000cossin0sincos

p p

-

! EE

EE

-

! F F

F F F

cos0sin010

sin0cos)( y

-

!

1000cossin0sincos

)( EEEE

E z R

-

!

K K K K K

cossin0sincos0001

)( x R


11/101

Trong cc c t c a ma tr n quay chnh l cc cosin ch ph ng c a cc c p tr c tng gi a hai h quy chi u. V 3 tr c c a m t h quy chi u c quan h i m t vung gc

9 thnh ph n c a ma tr n quay ch c ba thnh ph n th c s c l p tuy n tnh.Tm l i ma tr n quay R c 3 ngh a t ng ng nhau:

- Bi u di n h ng gi a hai h t a trong cc c t c a ma tr n quay l cosin ch ph

gi a cc tr c t a t ng ng c a hai h m i v c .- Bi u di n s chuy n i t a c a m t vc t gi a hai h t a c g c trng nhau.- Bi u di n php quay c a m t vc t trong cng m t h quy chi u.2.2. Quaym t vc t quanhm t tr c b t k:2.2.1. T ng h p cc ma tr n quay:

Trong qu trnh bi n i h a ho c nh n di n cc i t ng trong khng gian, cc pquay c th khng th c hi n i v i tr c c s l tr c c b n c a h quy chi u, m quanhtr c quay b t k. Khi th c hi n c php quay c n bi t 2 i m c b n sau y:- Vi c quay quanh m t tr c b t k c th t ng ng v i nhi u l n quay quanh cc tr

b n c a h quy chi u, m m i php quay quanh cc tr c c b n c a h quy chi u tr ng b i ma tr n Ai t ng ng c d ng nu trn.

- Vi c bi u di n m t lo t cc thao tc bi n i quay c th c hi n b ng cch nhn lintheo ng tr t t cc ma tr n c tr ng cho t ng b c.

N u k hi u Pi l i m P bi u di n trong h quy chi u i, cn ji l bi u th ma tr n quay

c a h i so v i h j. Hy xem chu i quan h sau:

12

01

02

202

0

101

0

21

21

R R R

P R P

P R P

P R P

!!!!

2.2.2. Php quay quanh tr c b t k:y l m t tr ng h p th ng xuyn g p khi m t ng h c tay my, v cch th c th

hi n ph i n m c t ng nh sau:1- Bi n i tr c quay so v i h quy chi u( ho c bi n i h quy chi u so v i tr c quay) b ng ma tr n quay tiu chu n trnh by trn sao cho ng ng vai tr tr c quay v trng v i1 trong 3 tr c c b n c a h quy chi u, g i A1 l ma tr n c s d ng b c ny.

y c n ch r ng n u bi n i tr c quay gi nguyn h quy chi u, ma tr n A1 l matr n tiu chu n trnh by trn, cn n u bi n i h quy chi u so v i tr c quay c ph i s d ng ma tr n A1T l chuy n v (ngh ch o) c a ma tr n quay tiu chu n.


12/101

Ma tr n A1 ni trn trong tr ng h p t ng qut lun l tch c a hai ma tr n quay tiu chu nquanh 2 trong 3 tr c c b n c a h quy chi u, hy xem v d sau:

ng th ngv trn hnh v ng vai tr tr c quay, y khng bi u di n i t ng quas l y n lm c s . Vv khng trng vo tr c c b n no c a h quy chi u Oxyz ang xtnn n b coi l tr c b t k. Tuy nhin m tv ph i bi t tr c FE ; nh hnh v . a

cvv trng v i 1 trong 3 tr c c b n c th th c hi n nh sau:

G i A2 = Rot(z, -E ) l ma tr n quayv quanh tr c z gcE theo chi u kim ng h khi nhnt ng n v g c tr c z. M c ch c a b c ny l lm chov v trng v i m t ph ng xoz.

Trong m t ph ng xoz, g i A3 = Rot(y, F ) l ma tr n quayv quanh tr c y gc F theo

chi u kim ng h khi nhn t ng n v g c tr c y. Lc nyv trng v i tr c Oz, php quay

quanh tr cv trng v i Oz l php quay c b n ni trn. V y thao tc bi n ivv trngv i Oz th c ra g m hai b c nh sau:

A1 = A2A3 C th rt ra k t lu n r ng av v trng v i tr c Ox ho c Oy c ng ch g m hai thao tc

t ng t , v d li u gc m tv nh trn l d avv trng v i b t c tr c no.2- Khi tr c quay b t k trng v i m t trong ba tr c c b n c a h quy chi u ni trn c s d ng ma tr n A4 l ma tr n quay tiu chu n th c hi n php quay quanh tr c v( lc ny

l tr c c b n).

3- Tr k t qu v h quy chi u c b ng cch th c hi n ng c l i nh ng g lm b1 ,ma tr n bi n i ng c l chuy n v( ho c ngh ch o) c a ma tr n bi n i thu n.

Ch ng h n trong v d trn, tr k t qu v h quy chi u c c n:Quayvng c kim ng h quanh tr c Oy b ng ma tr n A3T.Quayvng c kim ng h quanh tr c Oz b ng ma tr n A2T.


13/101

V y ton b qu trnh m t m t php quay gcK m t i t ng no quanh tr cv b t

k, l m t ma tr n t ng h p nhi u b c bi n i m trnh t th c hi n c lin quan n ths p x p c a t ng ma tr n trong m t php nhn sau:

A Av z Rot A Av Rot 2332 ).,(.),( !K

Hy nh n xt quy t c trn v xy d ng cho nh ng tr ng h p khc cn l i.2.2.3. M t ti thi u c a h ng:Ma tr n php quay trong khng gian h t a cc ba chi u c 9 thnh ph n song

ch t c a cc c t trong ma tr n , nh ni chnh l b cosin ch ph ng c a m t tr c h quy chi u ny trong h quy chi u kia. Do trong h t a cc cc c p tr c c qua

i m t vung gc nn 9 thnh ph n ch c ba thnh ph n c l p tuy n tnh, i u ngh a l ch c n dng ba thng s cho vi c m t nh h ng thay v dng t t c 9 thtrong ma tr n quay , vi c m t nh h ng qua 3 thng s nh v y c th c nh ng

ch n khc nhau song c g i chung l m t h ng t i thi u (Minimal RepresentationOrientation MRO), sau y gi i thi u m t vi cch m t h ng t i thi u th ng s dtrong robot.2.2.3.1. Gc Euler:

Gc le hnh thnh m t h ng t i thi u b ng cch t h p cc thnh ph n c l p tutnh c a ma tr n quay trong h t a hi n th i (ba l n quay quanh ba tr c c a ba h chi u khc nhau). Ty theo cch t h p c th 3 thnh ph n c l p t 9 thnh ph n banc th t c 12 b gc le khc nhau.

(V d m t b gc le l z y z , ngh a l quay quanh tr c z , quay quanh tr c y, r i l i quayquanh tr c z , t c l trong m t b gc le c th quay quanh m t tr c t i a 2 l n, song phl 2 l n khng lin ti p.V y kh i xu t n u m t tr c quay c th c m t hai l n th ban u sc b 6 l n quay, quanh 6 tr c x, y, z , x, y, z .C ba kh n ng ch n tr c quay u tin ho c x, ho c y, ho c z .C hai kh n ng ch n tr c quay th hai, ch n 2 trong 3 tr c trn tr tr c ch n btr c, v hai tr c quay gi ng nhau khng c th c hi n lin t c.C hai kh n ng ch n tr c quay l n ba v c th ch n l p l i tr c u tin v cn m t

ch a dng l n no.V y s kh n ng c a php quay le l k = 3.2.2 =12)

V d : Php quay le ZYZ = ),,( ] .N

Quay m t gcN quanh tr c Oz u tin c h O.

Quay m t gc. quanh tr c Oy v a nh n c c h O.Quay m t gc] quanh tr c Oz v a nh n c c h O.


14/101

Ph ng trnh m t bi n i h n h p ny l tch c a ba ma tr n quay lin ti p ni tmatlab s cho ra k t qu chnh xc v v y khng trnh by y.

R EUL= Rot(z,N ).Rot(y,. ).Rot(z,] )

N u cho tr c ma tr n k t qu c a php bi n i le v i trnh t cc php quay quanhtr c cho tr c, yu c u tm gi tr gc quay y l bi tan ng c. Bi ton ny c th d dng b ng cch ng nh t cc thnh ph n t ng ng c a ma tr n thu n bi t d ngqut (ma tr n ch a cc bi n gc) v ma tr n ng c cho tr c (ch a cc h ng s ). Kho ch n cc ph ng trnh sao cho vi c gi i l n gi n nh t t o 3 ph ng trnh cn b n ba n.V d : K t qu php nhn ma tr n:

-

!] .N !

.] .] .

.N ] N ] .N ] N ] .N

.N ] N ] .N ] N ] .N

csscsssccscsscccssccssccssccc

),z(Rot).,y(Rot).,z(RotR ,,,EUL

Cho tr c ma tr n sau khi nhn b ng cc gc c th l:

-

!

333231

232221

131211

aaa

aaa

aaa

R

Nh n th y c t cu i cng c a hai ma tr n c d ng n gi n nh t, ta c th t o ra h phtrnh sau:

!!

!

33

23

13

aca s s

a sc

.

.N

.N

Chia v c a ph ng trnh th nh t cho ph ng trnh th hai, tnh c m t n.Th n v a tm c vo ph ng trnh th nh t tnh c m t n n a.S d ng ti p m t bi u th c khc c ch a] ta tnh n t c bi n ny.

2.2.3.2. Gc Roll pitch Yaw: Ng i ta th ng v y l dao ng c a m t con tu.

Trn c s hi u th no l gc Euler, chng ta c th hi u ng n g n l RPY ch ng qu b gc EULER theo trnh t (zyx) = ( ),, ] .N song i m khc bi t c n b n l ba l n quay u

th c hi n quanh ba tr c c a cng m t h quy chi u ban u.

-

!!

] .] ..

] N ] .N ] N ] .N .N

] N ] .N ] N ] .N .N

] .N

cc sc s scc s scc s s sc s s sc scc s s sccc

x R y R z R R RPY ),(),(),(


15/101

T ng t nh tr ng h p gc EULER, bi ton ng c c gi i b ng cch so snh ma k t qu ni trn v i ma tr n nh h ng cho tr c:

-

!

333231

232221

131211

r r r r r r r r r

R

B thng s gc quay c th xc nh c b ng cch ng nh t cc ph n t t ng nra m t h ba ph ng trnh ba n. Nh n xt: Php quay le v php quay R PY khc nhau ch :- Php quay le quay ba l n quanh ba tr c c a ba h quy chi u khc nhau, t th c a v

c n nh v v i h quy chi u quay i 3 l n c xc nh b ng ma tr n le. Thl v t th t t i nh h ng c a n b ng cch quay h quy chi u cn b n thn n c nh.( i t ng quay i trong php quay ny l h quy chi u)

- Php quay RPY l i nh v v t th b ng cch gi h quy chi u c nh trong khi xolin ti p ba l n quanh ba tr c c a h quy chi u ban u.( i t ng quay i trong phpquay ny l v t th )

- Php quay h quy chi u i lin ti p( le) theo cc tr c c a h quy chi u a ph ng v a sinh ra( trong i u ki n v t th c nh) cho k t qu gi ng nh php quay lin ti p v( RPY) so v i h quy chi u c nh song theo th t ng c l i.

Ch ng minh:G i A l ma tr n i m bi u di n i m mt vc t c n bi n hnh trong c hai h quy chiPhp quay v t so v i h quy chi u hi n th i lin ti p:

),"x(),'y(),z( ].N ! (1)

Hay g i A1 l nh c a A qua nh x ta c:

),"(),'(),(.1 ].N x R y R z R A A ! (2)

Sau khi quay v t i l n th nh t b i php ),( N z R th c hi n bnh th ng v tr c z lc ny l

tr c c b n. L n quay th hai quanh tr c y khng c ma tr n quay v y lc ny l tr c bta ph i lm trng n v i m t tr c c a h quy chi u r i s d ng php quay c b n quanh trc , sau tr k t qu l i nh sau:

)) (z,(y,.),(),(),(),(. 1 N .N .N N R A z R y R z R z R A ! (3)

Lc ny tr c x l i l tr c b t k, c ma tr n quay ta l i ph i lm trng tr c quay tr cquay, sau khi quay b ng ma tr n quay tiu chu n tr k t qu l i nh sau:

),(),(),(.),(),(),(),()(z,)) (z,(y,. -1-1 N .] N .] .N N . z R y R x R A z R y R x R y R A ! (4)

V y bi u th c t c cu i cng y chnh l m t trnh t ng c l i v i (2). Bi u(2) bi u thi php quay EUL cn (4) bi u th RPY.


16/101

2.3. Php bi n ithu n nh t:Trong gio trnh CAD/CAM khi h c v bi n i h a ni r r ng ma tr n (3.3) kh

ph h p cho vi c th hi n php bi n i t nh ti n, m c d th hi n php quay ma trch c n c kch th c (3.3), cc php bi n i t l u, khng u, quay, t nh ti n c th bi u th t h p trong m t ma tr n duy nh t (4.4), n u tr ng s a44 = 1 khng th hi n php t

l . Php bi n i nh ma tr n thu n nh t g i l php chuy n i thu n nh t.Quy c ma tr n i m vi t sau ma tr n bi n hnh c cc ma tr n bi n hnh nh sau:

-

!

-

!

-

!

100000000001

),(;

100000001000

),(;

100001000000

),(K K

K K

F F

F F

EE

EE

K FEc s sc

x Rot c s

sc

y Rot c s sc

z Rot

-

!

1000100

010001

),,( P

N M

P N M Trans

Nh 4 ma tr n ny c th bi u th chuy n ng c a m t v t b t k trong khng gian,tnh tr c giao c a ma tr n quay bi u di n d i d ng thu n nh t khng c m b o.2.4. Bi ton ng h c thu n c a taymy:

Nhi m v c a bi ton thu n l khi cho tr c cc bi n kh p ph i xc nh v tr vh ng c a t t c cc khu trn cnh tay, thng th ng n u khng kh ng ch qu o c akhu trn cnh tay nh m trnh va ch m v i cc i t ng khc trong vng lm vi c, ng

th ng ch xc nh v tr v nh h ng c a khu sau cng.Trn cnh tay c cc khu v cc kh p t h p v i nhau m t o thnh, cnh tay c hai hn

th c c b n, c th chu i ng hnh thnh nn n l kn, ho c h .Cc khu v cc kh p c m t qua cc thng s c chia ra hai lo i, cc thng

khng thay i (chi u di khu) g i ltham s . Cc thng s thay i (gc quay c a khu,l ng di chuy n di c a khu t nh ti n) g i l bi n kh p.

Trong k thu t robot s d ng ph bi n hai lo i kh p th p l quay v t nh ti n, kh pc t h p t ba kh p quay c ng tr c quay giao nhau t i m t i m.

Php chuy n i t a c bi u di n b ng ma tr n chuy n i thu n nh t:

-!

1000)()()()()(

00000 q pqaq sqnqT

Trong )(0 q p l vc t nh v , )(),(),( 000 qaq sqn l cc vc t nh h ng d i d ng

cosin ch ph ng c a ph n lm vi c. Ch ng h n v i ma tr n thu n nh t c th ch n nh


17/101

-

!

1

)(34

2423

141312

0

aaaaaa

qT

Cc ph n t a12; a13; a23 l cc ph n t nh h ng, cc ph n t a14; a24; a34 l cc ph n t

inh v . Nh v y ch c n 6 ph n t m t nh v v nh h ng. nh v v nh h ng t ng khu trn cnh tay c ng nh khu tc ng sau cng n

ta ph i g n cc h t a suy r ng ln t ng khu, c c c u c m t h quy chi u chung ngi c nh, h quy chi u ny c ch c n ng v a m t nh v , nh h ng khu tsau cng c a tay my, v a m t i t ng tc ng c a tay my m n c n nh n dVi c xy d ng cc h quy chi u ny c n c tnh th ng nh t cao, i h i tnh xc nhnh t. Sau y s xem xtquy t c DHl m t quy t c i n hnh.

M t cch t ng qut tay my coi l c n khu, trong khu th i lin k t kh p (i) v i kh(i+1) nh hnh v . Theo quy t c DH cc h t a c xc nh theo quy c sau:- Tr c t a z i trng v i tr c quay c a kh p( i + 1 ), g c trng v i chn c a ng vung gc chung gi a tr c quay kh p( i) v tr c quay kh p( i+1 ), tr c x c a n trng v i

ng vung gc chung v h ng t tr c( i-1 ) t i tr c( i), tr c y t xc nh theo quy t c bntay ph i.

- Tr c t a z i-1 trng v i tr c quay c a kh p( i), tr c x trng ph ng ng vung gc chung gi a tr c( i-1 ) v kh p( i), chi u d ng h ng t tr c( i-1 ) t i kh p( i). Tr c y t xc nh theo quy t c bn tay ph i.- Quy c cc gc v kho ng cch trn l c nh sau:

ia l kho ng cch gi a hai kh p theo ph ng ng vung gc chung.

d i l kho ng cch gi a giao i m c a hai ng vung gc chung v i tr c quay, tnh th ph ng c a ng vung gc chung.


18/101

iE l gc quay quanh tr c xi z i-1 n trng v i z i.

i. l gc quay quanh tr c z i-1 xi-1 n trng v i xi.

Cng vi c cn l i l bi n i sao cho h quy chi u Oi-1 trng v i h quy chi u Oi. Trnh t bi n i th c hi n nh sau:

T nh ti n Oi-1

theo tr c (Oi-1

zi-1

) m t l ng dib ng ma tr n t nh ti n.

Quay h quy chi u Oi v a nh n c m t gci. quanh tr c zi b ng ma tr n quay.

Nhn hai ma tr n ny v i nhau c ma tr n bi n i thu n nh t c a b c ny nh sau:

-

!

1000100

0000

1'

i

ii

ii

ii d

c s sc

A ..

..

T nh ti n h quy chi u Oi theo tr c xi m t l ng ai b ng ma tr n t nh ti n.

Quay h quy chi u nh n c b c trn quanh tr c xi gc iE hon thi n. Nhn hai ma tr n ny v i nhau c ma tr n bi n i thu n nh t c a b c ny nh sau:

-

!

10000000

001'

ii

ii

i

ii c s

sca

AEE

EE

Ma tr n bi n hnh t ng h p t c b ng cch nhn hai ma tr n trn c d ng:

C m t s tr ng h p c bi t c a quy t c DH nh sau:- Cc h quy chi u c nh v d a vo giao i m c a ng vung gc chung gi

tr c quay, v y trong tr ng h p hai tr c quay song song v i nhau c th ty ch n vg c h quy chi u. ng th i trong tr ng h p vi c quay quanh tr c x l khng cthi t.

- Trong tr ng h p hai tr c quay giao nhau, l ng t nh ti n theo ph ng tr c x b ng kh2.4.2. M t s v d ng d ng quy t c DH:Tay my ba khu ph ng:

S ng h c c a tay my cho th y nh hnh v :

-

!!

10000)(

'1'

1

iii

iiiiiii

iiiiiii

ii

iii

ii d c s s

a sccc s

ca s sc sc

A Aq AEE

.E.E..

.E.E..


19/101

Thay cc thng s t ng ng vo cc ma tr n m u t ng qut ni trn nh n c ma t

bi n hnh cho t ng b c nh sau:

Khi nhn cc ma tr n ny v i nhau c ma tr n chuy n i t ng h p:

y k hi u )cos(c 321123 ...!

Tay my t a c u:S ng v b ng thng s DH cho th y nh hnh v :

-

!

10000100

00

)(1 iiiiiiii

iii

sac sca sc

A .

-

!!

1000

010000

)( 123312211123123123312211123123

23

12

01

03

sa sa sac scacaca sc

A A AqT


20/101

V z0 v z1 c t nhau nn d1 = 0. T b ng thng s DH c cc ma tr n chuy n v thnh phnh sau:

Nhn cc ma tr n trn v i nhau c ma tr n chuy n v t ng h p:

2.4.3. Vng ho t ng c a ph n cng tc: T p h p cc i m m tay my c kh n ng nh v v nh h ng ph n cng tc th

yu c u cng vi c t o thnh m t ho c vi mi n lin t c, mi n c g i l mi n cnghay vng lm vi c, Nh ng i m thu c vo vng lm vi c m tay my khng th t

nh v do cc l do k t c u g i l l tr ng.Vng lm vi c c a tay my l m t thng s quan tr ng c a n, th tch v hnh d ng c

vng lm vi c ph thu c vo k t c u c a tay my v gi i h n c a cc bi n kh p.i khi ng i ta c phn bi t vng v i t i v vng v i t i c nh h ng, bi u dc vng lm vi c, xc nh ph n v i t i c inh h ng v v i t i khng nh h ng c

cc k n ng ton h c, v trn c s c i m c th c a t ng lo i tay my.2.5. Bi ton ng h c ng c c a taymy:

Bi ton thu n ng h c nh m xc nh nh v v nh h ng c a ph n cng tc ktr c cc bi n kh p. Bi ton ng c cho tr c v tr v nh h ng c a khu tc ncng i h i ph i xc nh b thng s t a suy r ng m b o chuy n ng choc a ph n cng tc.

i v i tay my c k t c u d ng chu i ng h , n u cho tr c b thng s bi n kh p ttr v nh h ng c a ph n cng tc xc nh duy nh t, i u ny khng ng v i cc tay

c c u trc d ng chu i ng kn.i v i cc tay my d ng chu i ng h , ng v i m t b thng s m t nh v vh ng c a ph n cng tc khi gi i bi ton ng c c th x y ra cc tr ng h p:- C th c nhi u l i gi i khc nhau; - Cc ph ng trnh ng nh t th c th ng c d ng phi tuy n, siu vi t, th ng khng

l i gi i ng; - C th g p nghi m v nh v c cc lin k t th a gi ng ki u k t c u siu t nh;

-

!!

10000

)(3222

2132121121

2132121121

23

12

01

03 d cc s

d cd s s s scc sd sd sc sc scc

A A AqT

-

!

1000

00100000

)( 1111

101

c s sc

A .

-

!

1000

0100000

)(2

22

22

212

d

c s sc

A .

-

!

1000100

00100001

)(3

323 d

d A


21/101

- C th c l i gi i ton h c, song l i gi i ny khng ch p nh n c v m t v t l dy u t v k t c u c a c u trc khng p ng c.

Nhn chung khi s b c t do cng l n th bi ton ng c cng kh gi i, s nghi m ton hl i cng nhi u, khi ch n c nghi m i u khi n i h i ph i lo i b cc nghi m ph h p d a trn c s cc rng bu c v gi i h n ho t ng c a cc kh p. Vi c l a c

ph ng php gi i bi ton ng c c ng l m t v n , cho n nay khng c ph ng t ng qut no c th p d ng cho t t c cc robot. Sau y gi i thi u m t s v d bi ng c tay my c a cc c c u gi i bi ton thu n m c tr c.2.5.1.C c u ba khu ph ng:

D a trn k t qu tri n khai bi ton thu n, ta c ph ng trnh ng h c c a tay ny d i d ng ma tr n ng nh t (4.4):

Ma tr n nh v v nh h ng ph n tc ng sau cng trn cnh tay c cho tr c bi ton ng c d i d ng nh sau:

-

!

44434241

34333231

24232221

14131211

aaaa

aaaa

aaaa

aaaa

A

Nhi m v c a bi ton ng c ph i xc nh m t b cng th c tnh321 ;; ... d a trn cc

ng nh t th c t o ra t hai ma tr n trn.V bi n s n m trong gc nn n u gi i tr c ti p h ph ng trnh m t nh v v

h ng l khng th . Hy xem h thi t l p c trn 2 i u ki n ny:

!!!

!!

!!

34

24321321211

14321321211

23

13

12321

0)sin()sin()sin()cos()cos()cos(

00

)sin(

a

aaaa

aaaa

a

a

a

......

......

...

Ba ph ng trnh u c a h m t nh h ng c a khu sau cng, ba ph ng trnh saut nh v c a khu sau cng. V h suy bi n nn th c ch t cn ba ph ng trnh, ba n:

-

"

!!10000100

00

)(123312211123123

123312211123123

23

12

01

03

sa sa sac scacaca sc

A A Aq#


22/101

!!

!$

24321321211

14321321211

12321

)sin()sin()sin()cos()cos()cos(

)sin(

aaaa

aaaa

a

......

......

...

N u t 321 ...N ! , m t nh h ng c a khu sau cng, ph i cho tr c gi tr ny

V y n u xem y l h hai ph ng trnh hai n v i21,.. Matlab c th gi i ra k t qu , t

tnh ra 3. tuy nhin k t qu r t di khng c tnh th c t .

N u coi i m W l tm c a kh p quay th ba, hay l i m t a cng ngh . nh h ngkhu sau cng s t c trn c s xoay h ng khu sau cng ph i lN t i m ny.

i m t a cng ngh W c th xc nh b ng hnh h c nh sau:

Bnh ph ng hai v ph ng trnh ny r i c ng l i nh n c:

C2 ph i th a mn mi n gi tr c a hm cosin. Tnh c 222 1 c s s!

Thay c2 vo h ph ng trnh trn v gi i ra c:

Cu i cng tnh c:

Bi ton ng c k t thc ph n xc nh nghi m ton h c, c n ti p t c c n c vo ccc u c th ch n nghi m i u khi n.2.5.2.C c u c u:

Ph ng trnh ng h c c c u c u xc nh trong bi ton thu n, n u t ng qut bing c i h i p ng c nh v v nh h ng c a i m qu n l, s ph i gi i h 6trnh (ba nh v , ba nh h ng) xc nh cc bi n kh p321 ,, d .. .

Xu t pht t ph ng trnh ng h c trong bi ton thu n:

V ma tr n m t nh v , nh h ng c a ph n cng tc bi t tr c:

-

!!

10000

)(3222

2132121121

2132121121

23

12

01

03 d cc s

d cd s s s scc s

d sd sc sc scc

A A AqT

!% !!% !

122113

122113

sa sa sa p pcacaca p p

ywy

xwx

J

J

21

22

21

22

2 2 aaaa p p

c wywx!

),(2tan 222 c s A!.2222221

1)(

wywx

wywx

p p p sa pcaa

c !2222221

1)(

wywx

wxwy

p p p sa pcaa

s !

.. 33 = = J J --

!!!!

122113

122113

sa sa sa p pcacaca p p

ywy

xwx

J

J


23/101

-

!

44434241

34333231

24232221

14131211

aaaa

aaaa

aaaa

aaaa

A

H 6 ph ng trnh ba n nh sau:

!!!

!!!

3432

2421321

1421321

2123

2113

112

ad cad cd s sad sd sc

s sa sca sa

Chng ta th y ba ph ng trnh u m t nh h ng c a ph n lm vi c v v y khn

quan g n t m v i d3, m ch y u lin quan n hai b c t do quay21,.. . Ng c l i, ba

ph ng trnh sau m t nh v nn lin quan ch t ch n t m v i d3. N u khng i h i nh h ng, ch xt h g m ba ph ng trnh sau trong h .C u trc sau y cho php gi i v i Matlab:

syms v1 v2 d2 d3 a14 a24 a34 [x1 x2 x3]=solve(cos(v1)*sin(v2)*d3-sin(v1)*d2-a14, sin(v1)*sin(v2)*d3+cos(v1)*d2-a24, cos(v2)*d3-a34v1, v2, d3)x1 =

[ (a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)^(1/2)][ -(a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)^(1/2)][ (a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)^(1/2)][ -(a34^2+a24 2+a14^2-d2^2)^(1/2)]

x2 =

[ atan2((-a14*d2+1/(a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)^(1/2)*((a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)*(a24^2+a14^2-d2^2))^(1/2)*a24)/(a24^2+a14^2),(1/(a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)^(1/2)*((a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)*(a24^2+a14^2-d2^2))^(1/2)*a14+a24*d2)/(a24^2+a14^2))][ atan2((-a14*d2-1/(a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)^(1/2)*((a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)*(a24^2+a14^2-d2^2))^(1/2)*a24)/(a24^2+a14^2),(-1/(a34^2+a24^2+a14^2-d2 2)^(1/2)*((a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)*(a24^2+a14^2-d2^2))^(1/2)*a14+a24*d2)/(a24^2+a14^2))][ atan2((-a14*d2-1/(a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)^(1/2)*((a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)*(a24^2+a14^2-d2^2))^(1/2)*a24)/(a24^2+a14^2),(-1/(a34^2+a24^2+a14^2-d2 2)^(1/2)*((a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)*(a24^2+a14^2-d2^2))^(1/2)*a14+a24*d2)/(a24^2+a14^2))][ atan2((-a14*d2+1/(a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)^(1/2)*((a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)*(a24^2+a14^2-d2^2))^(1/2)*a24)/(a24^2+a14^2),(1/(a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)^(1/2)*((a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)*(a24^2+a14^2-d2^2))^(1/2)*a14+a24*d2)/(a24^2+a14^2))]

x3 =

[ atan2(1/(a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)*((a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)*(a24^2+a14^2-d2^2))^(1/2),a34/(a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)^(1/2))][ atan2(1/(a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)*((a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)*(a24^2+a14^2-d2^2))^(1/2),-a34/(a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)^(1/2))][ atan2(-1/(a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)*((a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)*(a24^2+a14^2-d2^2))^(1/2),a34/(a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)^(1/2))][ atan2(-1/(a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)*((a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)*(a24^2+a14^2-d2^2))^(1/2),-a34/(a34^2+a24^2+a14^2-d2^2)^(1/2))]


24/101

y hi u r ng x1; x2; x3 l gi tr tr v c a 321 ,, d .. theo th t , ch r ng l i gi i

c a Matlab l 4 b nghi m. Cng th c nghi m d ng t ng qut kh di song n u gn gi b ng s th c s r t ng n g n.

Ba ph ng trnh nh h ng n u c yu c u nh h ng s th cc gi tr321 ,, d .. vo n u

t th a mn, bi ton c ch n nghi m , n u khng t th a mn bi ton v nghi Ng c l i, y c ng c th gi i h ba ph ng trnh nh h ng tr c, l y nghi m th ba ph ng trnh nh v , n u ba ph ng trnh nh v t th a mn bi ton c nghi m,l i bi ton v nghi m. Thng th ng n u c c u ch c ba b c t do kh th a mn ng

nh v v nh h ng m i v tr.Trn th c t n u qu o khng i h i chnh xc cao, ng i ta a vo m t s i

cng ngh l cc i m m khu tc ng sau cng s i qua v c nh h ng cho tr c,

vo b remote control, a khu tc ng sau cng n cc v tr v l u cc bi n kt ng ng trong b nh , khi g i l i cc v tr ny theo m t trnh t ta c m t qu oqua t t c cc i m t a ch n. Ph ng php ny g i l d y h c (teach in). chnh xcl i c a cc i m trung gian gi a hai i m t a l khng ng tin c y, l nh c i m.2.6. Bi ton v n t c:

Bi ton v n t c c th gi i theo hai cch, d a trn quan h hnh h c ho c d a trn quangi i tch. y trnh by l i gi i theo quan h gi i tch (vi phn ng h c) c th k

c cc k t qu c a ph n tnh ton ng h c ni trn.

Bi t r ng chuy n v l l i gi i c a bi ton ng c ng h c, cn o hm b c nhchuy n v theo th i gian chnh l v n t c. Hy xem quan h sau:- V n t c chuy n ng t nh ti n c a ph n cng tc so v i h c s c tnh b ng c

o hm c a t a p(q) theo th i gian:

')('' qq J qq p p p!xx!

- T ng t , v n t c quay c a ph n cng tc c tnh b ng o hm c a )(qN :

')('' qq J qq

N N

N !x

x!

T ng h p l i ta c ph ng trnh bi u di n nh h ng c a cc v n t c kh p n v n t ph n cng tc nh sau:

')(')()(

'

'' qq J q

q J q J p

x A p !

-

!

-!

N N

Trong JA(q) g i l Jacobian gi i tch.


25/101


26/101

Trn hnh v ng c i n c c mmen qun tnh Im , n i v i h p gi m t c c t s truy n

k r , nh , tr c c truy n m t m men ch ngX v c v n t c gc'. . V t quay c kh il ng m, mmen qun tnh I v t a tr ng tm t cch tr c d n ng m t kho ngl . Ch nthng s chnh m t v tr c a tr c quay l gc quay. c a tr c (xem hnh v ). C ngh a l

tnh ng c l i qua t s truy n c a h p gi m t c tr c ng c ph i quay m t gc).( .r

k . Khi ng n ng c a h th ng tnh theo cng th c:

222 '21

'21

.. r mk I I T !

Trong th a s th nh t m t ng n ng c a khu ch p hnh, th a s th hai m t n ng c a ng c .

Th n ng c a h th ng ph thu c vo chi u cao th n ng c a khu ch p hnh, n ng g m th n ng c a khu ch p hnh (mgl) c ng v i th n ng c a ng c (.cosmgl ):

)cos1(mglcosmglmgl .!.! Thay vo ph ng trnh Lagrange c:

)cos1(mgl'k I21

'I21L 22r m

2 ...!

Cng th c Lagrange m t quan h gi a cc t a suy r ng v i l c suy r ng, i h i ptnh tr c m t s i l ng c m t nh :

..

...

...

sin

""'

'''

2

2

m gl Lk I I

Ld t d

k I I L

r m

r m

!xx

!xx

!xx

Thay cc k t qu trung gian vo cng th c Lagrange v gi thi t r ng l c t ng qut\ g m

m men pht ngX , v m men ma st '. F c m hnh sau:

'sin")( 2 .X \ .. F m gl k I I r m !!

Hay d i d ng quan h v i l c pht ng c a ng c :

l

F

ImX k

I

mgX

.


27/101

X ... !sin'")( 2 m gl F k I I r m

Ph ng trnh ny c ngh a nh sau:- quay tr c ch p hnh i m t gc. c n tc d ng ln tr c ng c m t l c t i thi uX ,

l c ny dng t o ra t t c cc thnh ph n c cng m v tri, trong :- Cc i l ng g n v i". trong ph ng trnh m t hi u ng c a l c qun tnh( o hm

b c hai c a gc quay l gia t c gc, gia t c gc g n v i l c qun tnh) .- Cc i l ng g n v i'. trong ph ng trnh m t hi u ng t ng h ( o hm b c nh t

c a gc quay l v n t c, v n t c l y th a m t g n v i l c ma st).

- Cc i l ng g n v i2'. trong ph ng trnh m t hi u ng li tm( trong v d ny bqua hi u ng li tm nn khng c m t th a s ny).

- Cc i l ng g n v i. trong ph ng trnh m t hi u ng tr ng l c( l c tr ng tr ng).V d 2: Xt m t robot hai khu c h quy chi u c nh nh hnh v :

Hai khu c a robot c chi u di d1; d2 v i cc kh i l ng t ng ng m1; m2. Cc kh pquay ho t ng v i bi n 21;UU hy xc nh bi u th c tnh l c t ng qut.

V i khu 1:

1111

21

211

2111

cos

'21

21

U

U

g d m P

d mvm K

!

!!

Trong K k hi u c a ng n ng, y ch xt ng n ng c a khu m khng k c , P l th n ng c a khu.

V tr c a khu 2 tnh theo bi u th c sau:

)cos(cos)sin(sin

212112

212112

UUUUUU

!!

d d yd d x

Chi u cao th n ng c a khu 2 tnh b ng tung i m 2:

)cos(cos 21211 UUU! d d h

m1

d1

y2

x2

m2

1U

O xy

2U

g = 9,8 (m/s2)

d2y1= - d1cos 1U

x1


28/101

Khu 2 chuy n ng theo ph ng tr c x v tr c y ng th i nn v n t c t ng h p bng cho hnh ch nh t tnh theo pitago nh sau:

)'')(cos('cos

))(cos(cos'

21212111

21212

11122

UUUUUU

UUUUUU

!

!!

d d d t

d d t

d d

d t d

d xd t d x

)'')(sin('sin' 2121211122 UUUUUU!! d d yd t d y

)]'''('cos2)'''2'('['' 2121221222121222121222222 UUUUUUUUU!! d d d d y xv

V y:

? A)cos(cos

)]'''('cos2)'''2'('[21

21

2121122

2121221

2221

21

22

21

212

2222

UUU

UUUUUUUUU

!

!!

d d g m P

d d d d mvm K

3.1.2. Tnh ng n ng:

ng n ng c a h th ng g m hai ph n l ng n ng c a ph n ch p hnh v ng n nc c u pht ng cng v i h th ng truy n ng:

!

!n

imi ' ' '

1)(

ng n ng chuy n ng Tli c th c tnh theo s trn:

dV p p21T '*i

li

T'*lli V! (1)

Trong : '*i p l vector v n t c di( v2 = p*iT .p*i )

V l kh i l ng ring c a phn t th tch dV

Vli l th tch c a khu th i:

ii'li

'*i r p p v[!

S tnh ng n ng chuy n ng


29/101

Sau khi tnh cc thnh ph n d i d u tch phn c a (1), ta nh n th y ng n ng Tli c 3

thnh ph n: t nh ti n, qua l i v quay. T ng thnh ph n ch y u l t nh ti n v quay, sa

tnh cc tch phn t ng ng, b ng:'qJIJq

21qJJqm

21T lio

Ti

Tlii

T)li(o

T'')li((

T)li((

T'lili ! (2)

Ngoi cc k hi u dng t tr c, cc k hi u trong ph n ny c quy c nh sau:T - ng n ngU - Th n ngm - Kh i l ngJ Jacobian

I Tensor qun tnh t ng ng v i kh i tmCh s l t ng ng v i khu (link); m v i ng c (motor).

ng n ng c a motor c ng c tnh t ng t . Gi thi t ng n ng c a stator cvo khu mang n. h n ph i tnh l ng n ng c a cc ph n chuy n ng, quy v rotor. gi thi t n a l ng c i u khi n kh p th i s c g n trn khu th i l*.

Trong s tnh ng n ng khu d n, ng n ng c a motor c tnh nh cng th c:

mimiTmi

'mi

T'mimimi I2

1 p pm21T [[! (3)

Trong cc thng s c a rotor:mmi: kh i l ng

'mi: v n t c di

Imi: Tensor qun tnh c a rotor i v i kh i tm c a n

mi[ : v n t c gc

Ta nh n c cng th c t ng t :

S tnh ng n ng khu d n


30/101

'qJIJq21qJJqm

21T mio

Tmi

Tmimi

T)mi(o

T'')mi()

T)mi()

T'limi ! (4)

C ng ng n ng c a t t c cc khu t ng ng v i cc bi u th c (2) v (4) c cng tnh ng n ng c a ton h th ng:

'T'' j

'i

n

1 ji j

n

1iq)q(Bq

2

1qq)q( b2

1T !!

!!(5)

3.1.3. Tnh th n ng:Th n ng c a h th ng c ng bao g m th n ng c a t ng khu v c a t ng ng c :

!

!n

imili U U U

1)(

Trong k hi u li - ch link khu.mi - ch motor - ng c (ngu n chuy n ng).

Gi thi t cc khu r n tuy t i v l c duy nh t gy nn th n ng l tr ng l c, khi

n ng c a cc khu c tnh b i cng th c:

!!li

liT

liiT

li p g md V p g 0 0*

0 V

Trong g0 l vc t gia t c tr ng tr ng trong h c s , ngh a l:g0 = [0, 0, -g] n u tr c z t th ng ng.

Th n ng c a ng c :

mi

1

mimi p g mU 0!

C ng t t c v i nhau, th n ng c a h th ng m t nh sau:

!

!n

imi

T mili

T li p g m p g m2

100 )(

Ch r ng th n ng tnh thng qua pli v pmi, l vc t v tr c a tr ng tm khu ho c tr ngtm ng c ch ph thu c vo bi n kh p qi m khng ph thu c vo v n t c qi.3.1.4. Tnh l c tng qut v phn tch ngh a c h c c am hnh Lagrange:

Tr l i v i v d 2, trong m c 3.1.1 v robot hai khu. ng n ng v th n ng c a hai ku xc nh c trong m c . tnh l c t ng qut c ph ng trnh Lagrange nh

)cos(cos)(

)'''(cos()'''2'(21

')(21

)()(

21221121

212

122112

2212

12

222

12

121

2121

UUU

UUUUUUUUU!!

gd m gd mm

d d md md mm L P P K K L

Khi tnh l c t ng qut k hi u: q1 = 1U ; q2 = 2U , v i khu 1 xy d ng cng th c

Lagrange, d i d ng: 111 '

F L L

dt d !

xx

xx

UU


31/101

i tnh ton cc i l ng c m t trong cng th c:

'cos'cos2)''(')('

2221212212212

2212

1211

UUUUUUUU

d d md d md md mm L !xx

"cos'sin"cos2

''sin2)""(")('

2221222221212212

122212212

2212

1211

UUUUUU

UUUUUUU

d d md d md d m

d d md md mm L

d t d !

xx

)sin(sin)( 212211211

UUUU

!xx g d m g d mm L

Thay vo ph ng trnh Lagrange t ng qut v nhm cc th a s :? A ? A

)sin(sin)('sin''sin2"cos"cos2)(

212211212

22212122212

222122

22122112

222

1211

UUUUUUUUUUUU!

g d m g d mmd d md d md d md md d md md mm F

quay khu 1 i m t gc1U ng c ph i t o ra m t l c t i thi u l F1, L c ny c c

tnh phi tuy n, l h p c a nhi u y u t nh qun tnh, t ng h , tr ng l c, li tmT ng t xy d ng cng th c l c t ng qut cho khu 2:? A

)sin(2''sin2'sin""cos

2122212212

2122122

22212211

2222

UUUUUUUUUU!

gd md d md d md md d md m F

phn tch ngh a cc thnh ph n trong bi u th c tnh l c t ng qut, bi u di n g n

nh sau: iiii D D D D F UUUU 43221 ''"!

Th a s g n v i"iU : m t hi u ng qun tnh; 2'

iU : M t hi u ng li tm;

'iU : M t hi u ng t ng h ( ma st, chuy n ng theo..);

iU : M t hi u ng tr ng tr ng.

3.2. Ph ng php NEWTON EULER:V i ph ng php Lagrange, m hnh ng l c h c c a tay my xu t pht t t ng n

l ng c a h th ng. Ph ng php Newton Euler xy d ng m hnh d a trn s cn bc a h l c tc d ng ln h th ng.

Gi s khu th i c a tay my c km motor d n ng kh p thi + l v i cc thng s k tc u sau:

mi - kh i l ng c a khu th iIi tensor qun tnh c a khu th iImi momen qun tnh c a rotor r i-l,Ci vector t g c c ai-1 n tr ng tm Ci r i,Ci vector t g c c a i n tr ng tm Ci


32/101

r i-l,i vector t g c c ai-1 n g c iCc v n t c v gia t c c a vo tnh ton, g m c:

p 'C i - v n t c di c a tr ng tm Ci

p 'i - v n t c di c a g c t a i

i[ - v n t c gc c a khu th imi[ - v n t c gc c a rotor tr c i

p"Ci - gia t c di c a tr ng tm Ci

p"i - gia t c di c a g c t a i'Ci[ - gia t c gc c a tr ng tm Ci 'mi[ - gia t c gc c a rotor

go gia t c tr ng tr ngCc lo i l c v momen tc d ng, g m:f i - l c c a khu i tc d ng ln khui-1 -f i+l - l c c a khui+1 tc d ng ln khu i

i Q - momen c a khu i tc d ng ln khui-1, tnh theo tr ci-1

- l i Q - momen c a khui+1 tc d ng ln khu i, tnh theo tr c i

Chuy n ng t nh ti n c a tr ng tm c m t b ng cng th c Ne3 ton:

f i f i+l + migo = mi p"Ci

S d n n cng th c Newton Euler nh sau:

Cng th c Euler c dng cho chuy n ng quay c a khu, trong cc momen ctnh i v i t a tm v tr ng l c migo khng gy nn momen, v n c t ngay t i tr ngtm:

)zIqk I(dtdr f r f lmilmi' lili,r iiCi,ililiCi,liii [!QQ


33/101

o hm thnh ph n th nh t c a v ph i:

)()( ' iiiiiii I I I d t d [[[[ !

o hm thnh ph n th hai:

l miil mil il mil mil il mil mil i z I q z I q z I qd t

d ! ['"' )(

Thay vo cng th c Euler

l miil mil il ir l mil mil il ir iiiiiC iil il iC il iii z I qk z I qk I I r f r f ! [[[[ Q Q ',",',, )(

L c t ng qut c th tm c b ng cch chi u l c f i ( i v i kh p tr t ) ho c momeni Q

( i v i kh p quay ) ln tr c kh p, c ng thm momen qun tnh c a rotor:v i kh p tr t

v i kh p quay

3.2.2. Tnh gia t c c a khu:Tnh gia t c di:

i v i khu (i), tnh c gia t c c n bi t v n t c v g c c a v n l c n bi t xc nh v tr c a tr ng tm khu (i).

V i kh p tr t , k hi u pi-1; pi l n l t l vc t v tr c a kh p (i 1) v kh p (i), r i-1,i lkho ng cch gi a hai tr c c a chng, di l kho ng d ch chuy n theo kh p (i) ta c:

)''(' ,111 iiiiiii r z d p p ! [

Trong cng th c ny, th a s th nh t l v n t c c a khu mang khu ang xt. Th a th hai l v n t c t nh ti n (do kh p tr t). Th a s th ba l v n t c di (chuy n ngt o ra).

o hm hai v theo th i gian ph ng trnh ni trn c:)('''""" ,111,11111 iiiiiiiiiiiiiiiii r z d r z d z d p p ! [[[[[

Thay iiiiiii r z d r ,111',1 '! [ vo ph ng trnh trn c:

)(''2""" ,1,1111 iiiiiiiiiiiiii r r z d z d p p ! [[[[

V i kh p quay:

i,lii'

li'i r p p [!

o hm v n t c'i p theo th i gian, c:

)( ,,'"" il iiiil iil ii r r p p ! [[[

T ng h p l i, ta c cng th c tnh gia t c di c a khu th i:v i kh p tr t

!mi

4

mimiril i

4

i

mi

4

mimiril i

4

ii

z I k z z I k z f

'

'

[ Q[

X

5 !

)()(2

,,'"

,,'""

"

il iiiil iil i

il iiiil iiil iil ii r r p

r r d z d p p

[[[

[[[


34/101

v i kh p quay

Tnh gia t c gc: i v i kh p tr t:V l ii ! [[ nn:

''l ii ! [[

i v i kh p quay,v l iil ii z ! '.[[ nn:

l il iil iil ii z z ! [..[[ '"''

T ng h p l i ta c cng th c tnh gia t c gc c a khu th i:v i kh p tr tv i kh p quay

Ch ng 4:C s i u khi n robot (5 ti t)ng h c v ng l c h c tay my ph c v vi c phn tch k t c u c a tay my, lm

t ng cho vi c thi t k ph n c kh c a tay my. M t khc quan h gi a l c t ng qut, m v chuy n ng l i r t c n cho vi c thi t k c c u d n ng, ch n ngu n chuy n nv c b n nh ng cng vi c trn m i ch c p n ph n tay my.

Theo nh cc nh ngh a a ra trong ch ng 1, tay my l thi t b c i u khng theo ch ng trnh. N g m hai ph n l i t ng i u khi n v h th ng i u k

Nhi m v c a h th ng i u khi n l i u khi n tay my th c hi n cc nhi m v t ral ph n cng tc ph i d ch chuy n theo qu o nh tr c v th c hi n cc ch c n ngtc. N i dung chnh c a i u khi n robot lin quan t i nh ng v n sau:- Quan h gi a qu o ho t ng c a ph n cng tc v i cc thng s ng h c, ng lc a tay my.- Lu t, ph ng php i u khi n v c u trc c a h i u khi n.- Cc c c u c a h th ng i u khi n nh c c u pht ng, c m bi n, b i u khi n, cc c u chuy n i v truy n tn hi u gi a chng.- L p trnh cho robot.

Cc v n trn lin quan n nhi u nghnh khoa h c khc nhau, trong ph m vi chny chng ta c p n cc v n thin v c kh trong bi ton i u khi n robot.4.1. Thi t k qu o:

Qu o l v n chung trong i u khi n robot, v hon thnh nhi m v c thmnh th tr c h t ph n cng tc ph i di chuy n theo ng qu o xc nh. Ni cch qu o l y u t c b n m t ho t ng c a robot. Vi c thi t k qu o cung c p

u vo cho h th ng i u khi n nn c ng l c s tr c ti p cho vi c i u khi n.

6 !

l il iil iil i

l ii

z z [..[

[[

'"'

''


35/101

T m phn bi t hai thu t ng ng d ch chuy nhm ch t p h p cc i m trong khnggian m khu c n i u khi n ph i i qua trong qu trnh lm vi c, n ch a ng cc yhnh h c thu n ty, i u ny c nghin c u k khi h c v t o hnh v m t ban cc d ng ng cong khc nhau trong CAD/CAM h c ph n I.

Thu t ng qu o chuy n ng hay g i t t lqu obao g m c y u t hnh h c c a

ng d ch chuy n l n y u t th i gian th c hi n chuy n ng nh v n t c, gia t c. bi ton thi t k qu o lin quan n cc v n ng h c v ng l c h c.

Cc y u t u vo c a bi ton bao g m ng d ch chuy n v cc i u ki n rng bung h c v ng l c h c.

Cc y u t u ra l qu o c a ph n cng tc. Ni chung, m t chnh xc ng chuy n l r t kh kh n. Ng i ta gi m b t cc tham s b ng cch quy nh cc i m bivng ho t ng, thm cc i m trung gian m ng ph i i qua, sau x p x (n i suy)cc ng n gi n. t ng t nh v y, y u t th i gian c a qu o khng th xc nt ng i m m th ng quy nh cho c o n ng. Chng c ng th ng c quy ncc gi tr gi i h n nh v n t c cho php, hay gia t c cho php, ho c gn b ng cc gi tr

nh.Bi ton thi t k qu o c t ra trong c khng gian kh p l n vng ho t ng

rng bu c v ng d ch chuy nthu n ty cc y u t hnh h c th ng c m t trong vngho t ng. Ng c l i l c chuy n ng c a h th ng th ng xu t pht t cc kh p, nn

i u khi n cc ng c d n ng i h i xc nh quy lu t bi n thin theo th i gian c bi n kh p, vi c ny th c hi n trong khng gian kh p.4.1.1. Thi t k qu o trong khng gian kh p:

Chuy n ng c a tay my th ng c m t trong vng lm vi c b ng cc i m nt (i m u, i m cu i, v c th c m t s i m trung gian) v th i gian chuy n ng. V

thi t k qu o trong khng gian kh p ph i gi i bi ton ng c ng h c xc tr cc bi n kh p t i cc i m nt. Sau thi t l p cc hm n i suy q(t) m t qu nh n c.

Thu t ton thi t k qu o trong khng gian kh p yu c u:

-

Khng i h i tnh ton qu nhi u; - V tr, v n t c, c th c gia t c c a cc kh p ph i c bi u di n b ng cc hm lin ; - Gi m thi u cc hi u ng b t l i, v d qu o khng tr n.

D ng d n gi n c a qu o l chuy n ng i m - i m, n u thm cc i m trung giqu o c d ng chuy n ng theo ng.4.1.1.1.Chuy n ng i m- i m:


36/101

Chuy n ng i m- i m s d ng cho m t s lo i robot nh robot hn i m, tn inhd v t li u, trong d ng chuy n ng ny, ng i ta ch quan tm n cc t a i m

i m cu i c a ng d ch chuy n v th i gian chuy n ng gi a cc i m ch khntm n d ng hnh h c c a ng d ch chuy n. Nhi m v t ra l xc nh qu o

ng th a mn cc yu c u chung v c th thm c m t s tiu ch t i u no .

G i I l mmen qun tnh c a m t v t r n quay quanh tr c c a n, c n xc nh quy thay i c a gc q, gi a gi tr u qi (i: initial) v gi tr cu i qf trong kho ng th i gian tf . (f:finish). L c pht ng l m menX t m t ng c . Tiu chu n t i u t ra l n ng l ngtiu th trn ng c l nh nh t.

Do k hi u gc quay c a khu ch p hnh l q, v y quan h c a gc quay v v n t c gc hi n d i d ng o hm nh sau: [!'q

Theo ph ng trnh newton, quan h y gi a gia t c "q v mmen qun tnh I, l c suy

r ngX

c vi t nh sau:X !" Iq

Song n u bi u th gia t c qua v n t c[ quan h ny c d ng nh sau:X ![ 'I

V ch xt trong kho ng th i gian ti n tf nn c n c i u ki n:

! f t

i f qqd t t 0

)([

C k n tiu chu n t i u:

p f t

d t t 0

2 min)(X

Ph ng trnh vi phn c p 2, b c m t v i m men qun tnh v l c suy r ng ni trn c lgi i t ng qut l m t a th c b c hai i v i th i gian t:

cbt at t ! 2)([

Theo quan h o hm, chuy n v hay qu o chuy n ng c d ng m t a th c b c

012

23

3)( at at at at q !

Nghi m ring c a v n t c c d ng m t a th c b c hai vi t l i nh sau:12

23 23)(' at at at q !

Gia t c thay i theo quy lu t b c nh t:

23 26)(" at at q !


37/101

xc nh c 4 h s gi nh th ng c n c 4 i u ki n u, th ng l v tr i vv tr cu i qf , v n t c u qi v n t c cu i qf . Th ng ch n v n t c u v v n t c cu i b ngkhng qi = qf = 0. Cc h s gi i nh c xc nh t h ph ng trnh:

7

!!

!!

f f f

f f f f

i

i

qat at aqat at at a

qaqa

'23

'

122

3

012

23

3

1

0

Xt v d c th sau:V d 1:Cho tr c quy lu t chuy n ng m t b c t do c a tay my nh sau:

Gc xu t pht qi = 0, gc cu i cng qf = T ; Th i gian chuy n ng ti = 0, th i gian cu i tf = 1; V n t c d u v v n t c cu i b ng khng: ti = tf = 0.

Thay cc thng s ny vo h ph ng trnh gi nh trn xc nh c cc n ssau:a0 = a1 = 0; a2 = 3T a3 = -2T

C d ng y c a t t c cc ng cong gi nh, v l i cc quan h chuy n v , v gia t c ni trn theo k t qu v a tm c v ti n hnh kh o st s b cc c i mchng c cc gi i h n chnh nh sau:

V n t c c quy lu t b c 2 v i gi tr c c i: qmax = 2/3T khi t = 1/2; Gia t c bi n thin theo quy lu t b c nh t v i: qmax = T 6 khi t = 0 v t = 1; Nh c i m c a ph ng php ny l gia t c t i i m u v i m cu i l n, s sinh l

p do qun tnh.


38/101

Vtr(rad)

Thi gian (s)0

1

2

3

0 0 8 2 0 8 4 0 8 6 0 8 8 1

Vn tc (rad/s)

0

0 Thi gian (s)

0 8 6 0 8 2 0 8 4 0 8 8 1

12345

Vn tc (rad/s^2)

0

-20 Thi gian (s)

0 8 6 0 8 2 0 8 4 0 8 8 1

-10 0 10

20

q

0

qc

0

qi t

t c t m t f - t c t f

q'

t

q"

t

qm

qf

0 t c t f - t c t f

q' c

q" c

- q" c

t c t f - t c t f

M t d ng qu o th ng s d ng trong cng nghi p l d ng a th c h n h p, d ngo ny ch n quy lu t v n t c hnh thang.

Qu o chia ra lm ba ph n r r t, kh i ng v i gia t c khng i, chuy n ng tiv n t c khng i, v ch v i gia t c khng i.

Qu o th c t l hai o n parabol (mu en) n i v i nhau b ng m t o n th ng (mGi thi t qi = qf = 0, gi thi t th i gian t ng t c v th i gian gi m t c b ng nhau (q c g

tr b ng nhau i m u v i m cu i). Cc i u ki n trn d n n qu o i xqua i m gi a qm = (qf qi)/2 t i tm = tf /2.

m b o qu o l hm lin t c, v n t c t i cc i m ti p gip o n parabol vth ng khng c nh y b c, ngh a l trn th chuy n v o n th ng ph i tr thtuy n c a o n parabol, hay h s gc c a o n th ng ph i b ng h s gc c a o n p

t i i m tc. (h s gc c a ng th ng cm

cm

t t

qqtg !E ; ph ng trnh c a o n chuy n ng

nhanh d n u ng v i o n parabol l 2"21

ccic t qqq ! ( ch r ng qi l qung ng nn

c tnh qua v n t c qi v th i gian t), v y h s gc b ng o hm b c nh t c a chuy

v l ccc t qq "'! ). V y i u ki n lin t c t i i m ti p gip c th hi n nh sau:

cm

cmcc t t

qqt q !"


39/101

Trong qc l gi tr bi n kh p q t t i t i th i i m k t thc o n parabol tc d i d ngnhanh d n u, v i gia t c qc, v q(0) = 0 nn:

2"21

ccic t qqq !

K t h p v i rng bu c lin t c ni trn c ph ng trnh:

0"" 2 !i f c f ccc qqt t qt q

N u cho tr c f i f c qqt q ;;;" y l ph ng trnh b c hai m t n v i tc, gi i ph ng trnh

ny trong kho ng2 f

ct

t e nh n c nghi m nh sau:

")(4"

21

2

2

c

i f c f f c q

qqqt t t !

bi u th c d i d u c n d ng, c n ph i c:

2

4"

f

i f c t

qqq u

N u bi u th c trn nh n d u b ng th khng c o n n m ngang c a v n t c, bi u t c c d ng tam gic.

Nh v y, v i cc gi tr cho tr c c a qi; qf v tf t bi u th c ny cho php tnh c giat c qc, sau tnh c tc, cu i cng xc nh c qu o t ba o n:

9

ee

ee

ee

!

f c f f c f

c f cc

cci

cci

t t t t t t qq

t t t t t t t qq

t t t qq

t q

;)("21

);2

("

0;"21

)(

2

2

Ch r ng quy lu t v n t c hnh thang khng m b o t i u v n ng l ng nh tv i qu o l a th c b c ba, n t ng kho ng 12,5% so v i gi tr t i u.4.1.1.2.Chuy n ng theo ng:

Trong nhi u ho t ng, v d hn h quang, s n, x p d v t li u trong khng gian c n

ch ng ng i v t, robot c n c i u khi n theo ng. Khi s l ng i m c a m il n h n hai. c th khng ch l i m ph i i qua n thu n m t i c th ph i kch c v n t c v gia t c p ng yu c u cng ngh . Cc i m nh v y g i l ccch t, s l ng i m ny nhi u hay t ty thu c yu c u chnh xc c a qu o.

Bi ton t ra l xc nh qu o qua N i m ch t. Nh v y m i bi n kh p ph i th N i u ki n rng bu c. th c hi n i u , c th ngh n qu o d ng a th c bTuy nhin gi i php ny c cc nh c i m:


40/101

- Khng th kh ng ch c v n t c t i i m u v i m cu i.- B c a th c cng cao th kh n ng dao ng cng l n, nh h ng x u n tr ng th

vi c c a robot.- chnh xc tnh ton cc h s c a a th c gi m khi b c c a a th c t ng.- H ph ng trnh rng bu c ph c t p v kh gi i.

- Cc h s c a a th c ph thu c t t c cc i m, v v y khi c n s p x p l i m t ic ng ph i tnh ton l i ton b .C th kh c ph c cc nh c i m trn b ng cch s d ng m t qu o lai, trong s o n a th c b c cao c thay th b ng cc o n a th c c b c th p h n. Cc thay th g i l a th c n i suy.

m b o tnh lin t c c a v n t c t i cc i m ch t, b c c a a th c n i suy khnnh h n b c ba, xt quy lu t bi n thin theo th i gian c a m t bi n kh p q(t). ng c bi n thin c a n g m N 1 o n a th c n i suy b c ba)(t k v i k = 1..(N-1). Hm q(t)

nh n gi tr qk t i i m tk (k = 1..N). T i i m u t1 = 0, gi tr q1 = qi (i : initial), t i i mcu i t N = tf (f: finish) c q N = qf . Cc gi tr qk chnh l i di n cho cc i m ch t c a qu o

Qu o c thi t k c n ph i th a mn nh ng i u ki n rng bu c, nh t nh c thxt cc tr ng h p sau:- Gi tr v n t c t i cc i m q(t) t i cc i m ch t l xc nh,- Gi tr q(t) t i cc i m ch t c tnh theo cc ch tiu xc nh,- m b o tnh lin t c c a gia t c q(t) t i cc i m ch t.

Qu o v i cc i m ch t v cc a th c n i suy a th c n i suy v i gi tr cho tr c c a v n t c ti cc i mch t: C hai i u ki n chnh c n ph i m b o:

- Cc a th c n i suy ph i i qua cc i m ch t ( i u ki n v i hm chuy n v ).- V n t c t i cc i m ch t ph i b ng gi tr nh tr c ( i u ki n v i o hm b c n

chuy n v ).


41/101

N u trn qu o c N i m ch t th s a th c b c ba n i suy k hi u)(t k n i cc i m

qk v qk+1 l (N 1). Trong m i a th c ph i th a mn cc rng bu c sau:

@

!!!

!

11

11

')('')('

)()(

k k k

k k k

k k k

k k k

qt qt qt

qt

M i a th c n i suy b c ba c 4 h s gi nh.Chng c xc nh b ng cch gi i ph ng trnh c d ng nh trn, c n ph i gi i (N 1) h xc nh (N 1) b h s

nh, th ng gi tr v n t c t i i m u v t i i m cu i c l y b ng 0. i u ki nc a v n t c t i cc i m ch t c m b o b i i u ki n:

)(')(' 111 ! k k k k t t v i k = 1(N 2)

Ch r ng i u ki n ny khng tham gia vo vi c xc nh cc h s gi nh c a c

th c b c ba v s ph ng trnh c n thi t gi i ra cc n ny c . Tn c a ph ngny ln i suy v i gi tr cho tr c c a v n t c t i cc i m ch t . T c l tr c khi cho v n t ct i cc i m ch t, ng i n nh gi tr v n t c t i cc i m ch t ph i n i u n

a th c n i suy v i gia tr v n t c tnh ton t i cc i mch t:Trong tr ng h p ny gi tr c a v n t c t i cc i m ch t c tnh ton t nh ng i u

nh t nh. B ng cch n i cc i m ch t b ng cc o n th ng, v n t c t i cc i m chtnh theo quy t c sau:

Trong 1

1!k k

k k k t t

qqv l h s gc, t ng tr ng cho d c c a o n th ng trong

kho ng th i gian (tk tk-1).Xem hnh v b) minh h a tr ng h p ni trn v i s li u sau:

0';0';5;3;2;0

;2;2;0

41

4321

4321

!!!!!!

!!!!

qqt t t t

qqqq T T

T

Ta th y v n t c ti n t i gi tr 0 t i cc i m ch t.a th c n i suy v i gia t c lin t c t i cc i mch t:


42/101

C hai tr ng h p ni trn u khng m b o c tnh lin t c c a gia t c t i cc ch t. Mu n m b o tnh lin t c c a c chuy n v , v n t c v gia t c th a th c n i suhai i m ch t li n nhau ph i th a mn cc i u ki n rng bu c:

A

!!

!!

)(")(")(')('

)()()(

1

1

1

1

k k k k

k k k k

k k k k

k k k

t t t t

t t qt

Trong v ngh a cc rng bu c di n t cc i m chnh nh sau:- Rng bu c th nh t ch i u ki n i qua; - Rng bu c th hai ch i u ki n i qua cng m t i m; - Rng bu c th ba ch h s gc ti p tuy n b ng nhau t i i m chuy n ti p trn bi

chuy n v (ho c v n t c chuy n ti p b ng nhau trn bi u v n t c); - Rng bu c th ba ch bn knh cong t c th i t i i m chuy n ti p b ng nhau trn bi

chuy n v (ho c gia t c b ng nhau t i i m chuy n ti p trn bi u gia t c).Xem hnh v c) minh h a tr ng h p ni trn v i s li u sau:

0';0';5;3;2;0

;;2

;2;0

61

6431

6431

!!!!!!

!!!!

qqt t t t

qqqq T T T

N i suy ng b c nh t b ng cc o n parabol:M t trong nh ng d ng n gi n nh t c a qu o tay my g m cc o n th ng, n

nhau b ng cc o n parabol t i cc i m ch t.Gi s trn qu o c N i m ch t, ng v i th i i m tk , t i bi n kh p t gi tr qk v i

k = 1N. Qu o nguyn th y g m cc o n th ng n i v i nhau t i cc i m ch t. b o tnh lin t c t i cc i m ch t, ng chuy n ng c n i b ng cc o n parabol.

V n t c v gia t c t i cc i m ch t c tnh nh sau:

k

k k k k k

k

k k k k

t

qqq

t qqq

'

''"

'

,11,

1

1,1

(!

(!

Trong , v n t c b ng qung ng di chuy n chia cho th i gian, gia t c b ng s giat c chia cho s gia th i gian( o hm c a v n t c theo th i gian).Cc i l ng sau y ih i bi t tr c.

k k k k t t t !( 11, l kho ng th i gian gi a hai v tr qk v qk+1;

1,' k k q l v n t c khng i ng v i kho ng th i gian1,( k k t ;


43/101


44/101

Xt m t ng G bi u di n theo tham s (s) nh hnh v :

t

0

z

(G)

x

y

O

P i

P f

n

b

p

Hy t ng t ng r ng ng (G) c m t c t ngang vung gc v i ng tm c a n t

l m t m t ph ng, php tuy n c a m t ph ng t i p l ti p tuy n t, chi u c a t l chi uc a tham s s i t pinitial n pfinish, m t ph ng m t ti p (O) l m t ch a t v ln c n c a

(G) pha php tuy n t.Ph ng c a vc t php tuy n chnh n l giao tuy n c a m t ph ng nh n t l php tuy

v i m t ph ng m t ti p, chi u c a n sao cho t, ln c n c a (G) pha sau t, v n cng pha.Vc t b, tr c th ba c a h quy chi u xc nh theo quy t c bn tay ph i.Theo nh ngh a v t a s c a i m p trn ng (G), ta c cc quan h sau:

!

!

!

nt b

d s

pd

d s pd

n

d sd pt

.

12

2

22

Sau y l hai phn t hnh h c i n hnh th ng s d ng trong xy d ng qu o.o n th ng trong khng gian cng tc:Xt o n th ng n i hai i m pi v pf . N c bi u di n d i d ng tham s b i ph ng

trnh sau:

)()( i f i f

i p p p p

s p s p !

( d ng t ng qut c a ph ng trnh tham s ng th ng x = x0 + a.t y pi ng vai tr

m t i m u c a ng th ng, s l tham s nh t,i f

i f

p p p p

l cosin ch ph ng c a ng

th ng, hay quen g i t t l vc t ch ph ng).

Ch r ng: p(s = 0) = pi v p(s = i f p p ) = pf .


45/101

o n th ng trong khng gian cng tc:Xt o n th ng n i hai i m pi v pf . N c bi u di n d i d ng tham s b i ph ng

trnh sau:( d ng t ng qut c a ph ng trnh tham s ng th ng x = x0 + a.t y pi ng vai tr

m t i m u c a ng th ng, s l tham s nh t, i f i f

p p p p

l cosin ch ph ng c a ng

th ng, hay quen g i t t l vc t ch ph ng).

Ch r ng: p(s = 0) = pi v p(s = i f p p ) = pf .V v y h ng c a ng th ng l i t pi n pf .H s gc c a ng th ng xc nh b i:

i f

i f

p p p p

dsdp !

Bn knh cong c a ng th ng xc nh b i:

022

!d s

pd

i u c ngh a l t n t i v s m t ph ng m t ti p, v y khng th xc nh h t a b) m t cch duy nh t.

ng trn trong khng gian cng tc: Gi s c ng trn trong khng gian nh hnh v :

Trong vc t n v r n m theo tr c ng trn; Vc t v tr d m t m t i m n m trn tr c c a ng trn; Vc t pi m t v tr c a m t i m n m trn ng trn.

K hi u d pi!H , n u pi khng n m trn tr c, ngh a l ng trn khng suy bi n thnh m

i m th i u ki n sau y ph i c th a mn:


46/101

H H H H e! );cos( r r r T T

Khi c th xc nh tm c a ng trn thng qua vc t sau:

r r d c T )(H !

C n bi u di n ng trn d i d ng t a c a s. cho hm ny n gi n, c n ch n

h t a thch h p Oxyz. Trong O trng v i tm ng trn; tr c x h ng theo chi uvc t (pi c), tr c z h ng theo r, cn y c xc nh theo quy t c bn tay ph i. t a p trong h ny t ng t nh xc nh ph ng trnh tham s ng trn trong t a c c:

-

!

0

)sin(

)cos(

)(' V

V

V V

s

s

s p

Trong c pi! V l bn knh ng trn v i m pi l g c t a . Khi thay i h quy

chi u ph ng trnh bi u di n ng trn tr thnh:)(')( s R pc s p !

Trong R l ma tr n quay c a h t a O so v i h t a O.Bi u th c c a v n t c v gia t c d i d ng hm s c a t a s nh sau:

-

!

-

!

0

)sin(1

)cos(1

0

)cos(

)sin(

2

2

V V

V V s

s

Rds

pd

p s

p s

Rdsdp

4.1.2.2. V tr v h ng trn qu o:Qu o trong khng gian cng tc m t b ng hai y u t l nh v v nh h ng,

m t c hai y u t t i m i m t v tr thng qua vc t :

-!N

p x

V tr c a ph n cng tc:


47/101

G i p = f(s)(3.1) l vc t bi u di n ng d ch chuy n (G) d i d ng hm c a t a G c t a c a ph n cng tc di chuy n t i m pi n i m pf trong kho ng th i gian tf .

n gi n t g c t a t i i m pi h ng c a (G) i t pi n pf . T a c a i m p b t ktrn (G) chnh l di cung (s) tnh t pinitial n p. T a ny l m t hm bi u di n theoth i gian t, hay cn c th vi t c s = s(t). V p = f(s) nn tnh c v n t c di chuy n

ng (G) b ng cch tnh o hm b c nh t c a p theo (s):

t sdsdp s p ''' !!

Trong t l vc t ti p tuy n c a ng cong t i p. Nh v y, s bi u di n l n ct v n t c t i p. Gi tr c a c a p bi n thin t 0 (th i i m u t = 0) bi n thin theo quhnh thang, ty theo chng ta s d ng php n i suy b c ba hay b c nh t v tr l i b ng khkhi t = tf .

i v i cc qu o th ng s d ng l ng th ng v ng trn th cch tnh v n t

gia t c c th nh sau:- N u qu o c d ng ng th ng:

)()( i f i f

i p p p p s p s p !

L n l t l y o hm b c nh t v b c hai:

t s p p p p s

p

t s p p p p

s p

i f i f

i f i f

")("

"

')(''

!!

!!

N u ng d ch chuy n l ng trn bi u di n b i ph ng trnh ni m c trl t l y o hm theo th i gian, ch r ng s = s(t) ta c:

-

!

-

!

)cos("1))sin('(

)sin("1))cos('("

0

)cos('

)sin('

'

2

2

V V V

V V V

V

s s s s

s s s s R p

p s s

s s

R p

Ch r ng v n t c c h ng ti p tuy n v i qu o t i i m ang xt. Cn gia t c cthnh ph n l ti p tuy n v h ng tm.


48/101

H ng c a ph n cng tc: H ng c a ph n cng tc nh nghin c u trong ch ng 2, c m t thng qua n

v nh h ng ma tr n quay c a h quy chi u a ph ng g n v i khu ch p hnh so quy chi u c s g n v i gi.

H ng c a ph n cng tc c th m t thng qua cc ma tr n quay, trong ch r ng

c t c a ma tr n quay c 3.3 = 9 thnh ph n c a cosin ch ph ng, chng khng c l p ttnh nn xc nh 9 thnh ph n ny l khng c n thi t. Vi c m t nh h ng trn cc php m t h ng t i thi u (MRO) nh php quay RPY ho c EULER.

nh h ng c a ph n cng tc c m t t i v tr u v v tr cu i c a qu o,i m trung gian c ti n hnh n i suy bnh th ng nh n i suy cc thng s nh v .

n i suy c ng l cc hm b c ba ho c hm b c nh t nh th c hi n i v i v tr. Nh ra cc ph n tr c v n t c gc[ c quan h tuy n tnh v i o hm b c nh t thng s m tgc quayN , l m t hm lin t c theo th i gian. C ngh a l n u g i finishinitial N N ; l gc m t

h ng t i thi u t i i m u v i m cu i c a qu o theo th t , cng th c n i thay i nh h ng c a khu, v n t c thay i, gia t c thay i t i m u cho tr

i m cu i cho tr c nh h ng nh sau:

)("

"

)(''

)(

i f i f

i f i f

i f i f

i

s

s

s

N N N N N

N N N N

N

N N N N

N N

!

!

!

M t ph ng php n a m t s thay i lin t c c a cc thng s trong b thng s h ng t i thi u, l v n d ng ma tr n bi n i quay quanh m t tr c b t k. t ng ph ng php l n u cho tr c nh h ng ban u trong ma tr n R i, v cho tr c nh h ngkhi k t thc lm vi c l R f , ta t ng t ng khu ch p hnh bi n i v tr lin t c t R i n R f th t n t i m t ma tr n chuy n t ng qut R T c gi tr thay i t i t ng i m trn qu o, saocho h th c sau lun c th a mn:

i

B

f R R R ! Vi c xc nh ma tr n R T th c hi n b ng cc thu t ton ng c ng h c.

4.2. i u khi n chuy n ng:Sau khi nh n c s li u u vo t ng ng v i qu o c a ph n cng tc hay c a k

h th ng i u khi n c ch c n ng i u khi n robot chuy n ng theo ng qu o V n i u khi n robot r t ph c t p v ngoi vi c m b o th c hi n qu o m t ccxc, cn ph i gi i quy t v n t ng tc v i i t ng cng tc. Bn c nh trong qu


49/101

thi t k qu o cn c cc nh h ng phi tuy n khng mong mu n khi chuy n i bi nra khng gian cng tc, cc nh h ng v r c a h truy n ng c kh. Cc nh hc a gia t c v l c qun tnh do h l c th c t khng b qua c m t s y u t c ththnh h l c cn b ng th c s .

Do s ph c t p nh v y nn cc thu t ton i u khi n ph i c ch c n ng b sai s t

ng, m t khc ph i lin t c c p nh t thng s u vo v hi u ch nh k p th i. Ty thec u s d ng robot c r t nhi u cc k thu t i u khi n khc nhau c ng d ng, ch ng - i u khi n t do v i u khi n c t ng tc v i i t ng.- i u khi n trong khng gian kh p v i u khi n trong khong gian lm vi c.- i u khi n phn tn v i u khi n t p trung.- i u khi n i m - i m v i u khi n theo ng.

K thu t i u khi n c ng ph thu c k t c u c a ph n c kh nh lo i h t a s dd ng ng c g? C s d ng truy n d n c kh hay khng, truy n d n c kh cho phpr ng c vng tuy n tnh c a ng c , s d ng c ph n c l i nh t trn d i c tuy

ng c . B l i ph n c kh c ng em l i nh h ng khng mong mu n nh :- Bi n d ng.- T n th t ma st.- Khe h m t bn.- Dao ng v cc l c khng mong mu n nh l c li tm, gia t c coriolit,..

Khi b t u i u khi n bao gi c ng ph i l a ch n i u khi n trong khng gian khkhng gian cng tc, vi c thi t k qu o th ng th c hi n trong khng gian cng tc s

i u khi n tr c ti p l bi n kh p, v v y bao gi c ng ph i gi i bi ton ng c chuythng s i u khi n gi a hai khng gian ny.4.2.1. i u khi n qu o trong gian kh p:

y bi ton ng h c ng c c gi i tr c chu n cc thng s t khng gian tc sang khng gian kh p. Xem l c sau:

M ch i u khi n nh n gi tr t c a cc bi n kh p (c th qua h s chuy n i nv i u khi n kh p theo st di n ti n th i gian c a bi n kh p. M ch i u khi n ny song chnh xc b h n ch do i t ng b gim st tr c ti p l ph n cng tc lngoi m ch i u khi n.4.2.2. i u khi n trong khng gian cng tc:

ng h cng c i u khi n

Pht ng Tay myCh p hnh

Bi n i

xd qd

q - +

x


50/101

Nh n tr c ti p thng s c a khng gian kh p lm s li u u vo, bi ton ng c ctrong m ch ph n h i. S ny c hai nh c i m c b n l h i u khi n ph c t p hhai h th ng o th ng g n ln cc cc kh p, gim st tr c ti p cc thng s c a kh p. Mchuy n chng sang khng gian cng tc th ph i th c hi n cc php tnh ng h c thu n,c ng l nguyn nhn pht sinh sai s .

Ch ng 5:Thi t k v l a ch n robot(7 ti t)5.1.Cc thng s k thu t c a robot cng nghi p:

T ng t nh thi t k my b t u thi t k robot cng nghi p ph i b t u t xcc c tnh c a i t ng. Trn c s t bi ton tnh ton b t u v i nh ng d lic n xc nh nh ng thng s no trong i u ki n nh ng rng bu c no c n th a mn. Rcng nghi p gi ng nh my cng c CNC ch chng cng l cc h i u khi n nhi u

ng th i, h d n ng t ng t nh nhau, ngu n chuy n ng m nhi m ch c n ng ct c trn ph ng di n i u ch nh t c ph h p, ph n c kh th ng r t nh g n ch c n ng khuy ch i mmen, t o tnh t hm cho c c u.

Robot l m t tay my v n n ng c th l p trnh l i, song c chnh xc cao nh tgi thnh nh nh t th c n h n ch t i a tnh v n n ng c a n. Cc bi ton t ra khi ths xc nh m c chi ph c a b n thi t k khi th c hi n.

V i robot ng i ta quan tm n cc thng s sau:5.1.1. S c nng c a taymy:

l kh i l ng (kg) m robot c th nng c (khng k t tr ng b n thn c a cc kthu c cnh tay) trong nh ng i u ki n nh t nh, v d khi t c d ch chuy n cao nhkhi t m v i l n nh t. N u robot c nhi u tay th l t ng s c nng c a cc tay ph i h pnhau, thng s ny quan tr ng v i cc thng s v n chuy n l p rpCc robot c s c nn

l n th ng dng h truy n ng i n ho c th y l c, khuynh h ng s d ng ng cngy cng t ng, truy n ng kh nn th ng ch p d ng v i cc tay my i h i s c nd i 40(kg). i v i m t s ki u robot ng i ta cn quan tm n l c ho c m men l n m cnh tay ho c bn tay c th t o ra.5.1.2. S b c t do c a ph n cng tc:

i u khi n Pht ng Tay myCh p hnh

Bi n i

xd- +

x


51/101

l t ng s cc t a m ph n cng tc c th d ch chuy n so v i thn robot. S bdo cng l n th ho t ng c a robot cng linh ho t nh ng i u khi n n cng ph c t p, thk th c t cho th y ph n l n robot c 4 5 b c t do.

V ph n k p khng c tnh vo b c t do, trn th c t b c t do c t o ra b i hai chnh l cnh tay v c tay.

Cng th c t ng qut tnh s b c t do c a m t c u trc l:DOF = 6n i.k i

Trong n l s khu chuy n ng c c a c u trc, i l s kh p lo i i. ph h p v d n ng cc kh p khng gian (kh p c u, kh p tr ..) c t o thnh b

cch ph i h p cc kh p lo i 5, nh v y v i chu i ng h s khu b ng s kh p v b nt do.Nh n nh ny ch ng khi cc i u ki n nu trn th a mn, ch khi v n d ng. 5.1.3. Vng cng tc:

Vng cng tc hay vng lm vi c di n t khng gian quanh robot, l t p h p nhi m m bn k p hay d ng c trong bn k p c th th a mn ng th i c nh v v

h ng t i i m b t k thu c vng . i khi ng i ta c ng hi u l ch c n t c Khi ni n vng lm vi c ng i ta ni n hai y u t , l hnh d ng c a n v cc kch th

c tr ng m t vng . Kch th c c a vng lm vi c khng ch ph thu c voth c cc khu m c th t chuy n ng c a cc khu.

M t thng s khc lin quan n vng lm vi c l t m v i c a cnh tay, t m v i t ng m m t n nh c ng gia t ng, ng th i chnh xc gi m.

Vng lm vi c l m t mi n lin t c song trong l i ch a nh ng i m m khu tc sau cng khng th v n t i do cc gi i h n v k t c u, thu t ng chuyn mn g i cc ny l l tr ng.5.1.4. chnh xc nh v :

chnh xc nh v th hi n kh n ng i t ng t c chnh xc t i i m chm t thng s quan tr ng, nh h ng n s thao tc chnh xc c a ph n cng tc v kh n bm qu o c a n. i v i thi t b i u khi n s , chnh xc nh v lin quan n

, phn gi i i u khi n v chnh xc l p l i.

5.1.5. T c d ch chuyn: Xt v y u t n ng su t ng i ta mong mu n t c d ch chuy n ni chung cng caot t. Tuy nhin v m t c h c, t c cao s d n n nh ng v n nh gi m tnh n qun tnh l n, cc c c u ma st mn nhanh h n.

Xt v m t i u khi n v i phn gi i s n c c a b i u khi n, khi t ng t c chuy n c th lm gi m chnh xc nh v . V v y v n ch n t c d ch chuyc ng t ra khi thi t k v l a ch n robot.


52/101

5.1.6. c tnh c a b i u khi n: Robot l s n ph m c i n t nn ngoi khu kh p cn c b no c a robot l cc thi

i u khi n. Ki u i u khi n:c hai ki u i u khi n hay dng nh t cho RBCN l i u khi n i m - iv i u khi n contuor. i u khi n i m - i m th ng dng cho cc robot hn i m, tn

v n chuy n. i u khi n contuor dng cho cc robot hn ng, phun s n, t o m uC ung l ng b nh :B nh trn robot hi n i chia lm hai ph n:

B nh h th ng l u tr cc ph n m m h th ng, ph n m m cng d ng chung nh hhnh, d li u my, cc m un ch ng trnh tnh ton ng h c, ng l c h c.

B nh ch ng trnh dng l tr cc ch ng trnh ng d ng do ng i dng t o Th ng b nh ch ng trnh l RAM, dung l ng c a n l m t thng s ng quan tm.Giao di n v i cc thi t b ngo i vi:Cc thi t b ngo i vi l cc thi t b m robot ph i ph c vhay ph i h p lm vi c. Ch ng h n my cng c , ph ng ti n v n chuy n nh b ng t i, t i, thi t b o l ng, ho c cc thi t b hi n th , in n nh p d li uH u h t cc robot ptrong dy chuy n c kh n ng ghp n i trong h CIM thng qua giao di n truy n thchu n. i u ny c th gip m r ng kh n ng cng ngh v n c c a robot ra ngoi cchu n c a n, thng qua vi c xy d ng d li u b ng ngn ng chu n c a nh s n xu t sak t n i vo t bn ngoi.Cc ti n ch:Ti n ch c a robot bao g m l p trnh c tr gip h a, h th ng d y - h c, ph ng gia cng. Nh ng ti n ch ny lm cho robot thn thi n h n v i ng i s d ng.5.2. Thi t k v t h p robot:

Thi t k robot g m hai m ng cng vi c chnh, thi t k c u trc c kh v thi t k ph nkhi n. Thi t k c u trc c kh c ng tun th cc nguyn t c chung c a thi t k my. Nchung cc b c t do d n ng c l p, s d ng cc ngu n d n ng tiu chu n. Nh ngny l i u ki n thu n l i xy d ng cc m un c kh chu n. Cc m un quay thn

un c tay, m un nng h cnh taytrn c s cc robot c ch c n ng v hnh d nvng lm vi c c t o ra b ng cch ghp cc m un c ch c n ng v cng su t t ng v i nhau. X

u t pht t yu c u cng ngh :Robot c tnh v n n ng song m i robot c thi t k v cht o tr c ti p th c hi n, ho c ph c v cho m t qu trnh s n xu t c th . V v y cc s k thu t c a robot ph i p ng c cc yu c u cng ngh c a qu trnh s n xu t c

. M i m t qu trnh cng ngh c c i m ring, c n nghin c u k tr c khi b t tathi t k . m b o s ng b v i h th ng:Robot ph i lm vi c trong h th ng cng ngh cng v icc i t ng khc, nn chng ph i lm vi c theo ng nh p c th ph i h p theo


53/101

. V v y tr ng thi c a robot c ng nh cc i t ng khc ph i c gim st thxuyn, th c ch t y l n i dung n m trong thi t k ph n i u khi n.Ch n k t c u i n hnh:T ng t nh thi t k my, qu trnh thi t k robot c ng c tnh kth a, c n c trn m u cc thi t k c, cc k t c u i n hnh, lm vi c n nh mc n c i ti n s a i g h n n a s c gi l i. S pht tri n cao c a k thu t ny l t o

m un tiu chu n. Khi c n c m t robot m i, s t h p cc m un c ch c n ng v csu t ph h p v i nhau p ng t c xy d ng thi t b . m b o s ha h p gi a robot v mi tr ng: robot b n lu, hi u qu an ton v tin c yth c n ph i lm cho gi a cc i t ng ny c s hi ha. Ho c c i t o mi tr ng nh b i, i u ha khng kh v m, thng gi, ho c b o v robot lm kn, cch li, lm mt b cho robot kh i cc tc ng b t l i c a mi tr ng. Cc thi t b i n t cng nghi pnay c thi t k chuyn d ng nn c thch nghi r t cao v i mi tr ng.S ha h p gi a robot v i ng i dng:p ng tiu ch d s d ng, th m m cng nghi p.Thi t k c nh h ng s n xu t:Ni v tnh cng ngh trong ch t o, hay c th l tnh cngngh trong k t c u.5.2.2.Cc b c c n th c hi n khi thi t k :

Robot l m t my t ng kh trnh, l s n ph m i n hnh c a c i n t . V nguythi t k gi ng nh thi t k my v c b n.1. Phn tch qu trnh cng ngh xc nh khu no c n ph i s d ng robot, ch cng o n c i u ki n lao ng kh c nghi t, cc cng o n l p i l p l i n i u.

nh gi hi u qu s d ng robot vo khu .2. Nghin c u cc thng s k t c u c a i t ng d nh s x l b ng robot, nhd ng, kh i l ng, tr ng thi v t l, s phn b kh i l ng c a v t th .3. Nghin c u i u ki n mi tr ng s d ng robot nh nhi t , b u, rung ng, n ng gy chy n .4. Xc nh cc thng s k thu t chnh c a robot theo yu c u cng ngh , t tnh cc ch tiu kinh t k thu t, l a ch n cc ch tiu kinh t , k thu t ph h p.5. Phn chia k t c u thnh cc c m c c u chnh. Xc nh c m no c kh n ng tr

v i cc m un c s n, c m no c th s d ng cc thi t k t ng t , c m no ph i thich t o m i hon ton. Phn chia nhi m v cho cc c m chuyn nghnh ph h p.6. T h p h th ng, th nghi m trn m hnh. Trong giai o n ny nn s d ng ccthu t m ph ng, m hnh ha trn my tnh gi m chi ph v th i gian th nghi m.7. Ch th , th nghi m robot trong phng thi t k v trong s n xu t.8. nh gi k t c u v tnh n ng k thu t, cng ngh ch t o v tnh kinh t . T xu t cc bi n php hon thi n k t c u v cng ngh ch t o.


54/101

Trnh t nu trn ch l t ng i, ty tnh hnh c th c th thm b t thay i cho h p, h t s c ch n vi c s d ng cc m un tiu chu n, cc chi ti t cng d ng chtrong b n thi t k .5.2.3. Thi t k theo ph ng php t h pm un:

M c ch c a ph ng php t h p m un, l lm gi m th i gian chu n b s n xu t k

yu c u thay i thi t b cng ngh . D a trn nguyn t c tiu chu n ha k t c u cc ccng d ng chung, c ngu n d n ng c l p, c m t l p ghp tiu chu n. Trong t ng m un l i c nhi u gam ng v i cng su t khc nhau ng d ng cho cc m c tiu knhau. V c b n c th ch t o thm cc chi ti t ph khc nn c th hon thi n thi t btnh n ng n ng m i trong th i gian ng n nh t.

Thi t k theo ph ng php t h p m un c cc u i m chnh nh sau:- Gi m th i gian thi t k v ch t o, v s d ng cc b n thi t k c s n ho c cc c m

t o c s n trn th tr ng. Nhi m v c a ng i thi t k m i ch l t h p cc c mch n theo yu c u th c t v ch t o b xung cc chi ti t ph .

- Th a mn cc i u ki n lm vi c tiu chu n v i k t c u n gi n, s d ng c c php k t c u t i u, t ph m ph i cc k t c u v ch c n ng th a. Khi thay i yucng ngh .

- Nng cao ch t l ng v tin c y c a thi t b , v cc c m tiu chu n c ch tch t l ng cao, c th nghi m t i cc c s chuyn mn ha c kinh nghi m, ct y cc thi t b gia cng v th nghi m chuyn dng.

- Gi mgi thnh thi t b v cc c m c s n xu t v i tnh lo t cao.- V cc m un c tiu chu n ha cao nn nhi u robot s cng s d ng chung m t s

un no y, i u ny t o s thu n l i khi b o tr b o d ng, s a ch a, thay th v sa Nh c i m c b n c a ph ng php t h p m un l kh th a mn cc yu c u c

C m t s tr ng h p lm cho thi t b c ng k nh, n ng n , tnh n ng k thu t khng hm t khc ph i t n km r t nhi u cho s th ng nh t ha tiu chu n ha k t c u.

S tiu chu n ha k t c u nh m gi m s l ng ch ng lo i s n ph m nn lun lun thu n v i yu c u a d ng v yu c u s d ng chng. M t khc s pht tri n khng ng

trong k thu t v t li u, trnh thi t k , cng ngh ch t o lun lun c xu h ng ph vchu n xy d ng. L a ch n ch tiu tiu chu n ha v th ng nh t ha l i u khkh n, i v i robot ng i ta d a trn cc ch tiu sau:- Theo tnh n ng:Robot trong cc gam khc nhau c th khc nhau v s c nng khi cng kc u, c th khc nhau v t c d ch chuy n, c th khc nhau v chnh xc v t ng t ng i ta c ng phn chia robot theo ki u i u khi n, v d i u khi n i

i m, i u khi n contuor.


55/101


56/101

C c u c ba b c t do v i truy n ng vi sai kh khe h b truy n, m i m t chuy n ch p hnh l h qu c a vi c t ng h p chuy n ng t hai ngu n cng quy lu t truy n tc d ng t o ra chuy n ng v n ng c nhau hai khu ng tr c. Ba chuy n ng ckhu n n (1, 2, 3, B). Tm c a kh p c u l giao i m c a 8 bnh r ng cn nh l c k t c u ny lm vi c c n c ph n ng m ch mang cc c c u vi sai n a.

Ph ng php t o ra t a c u th hai, l k t h p hai chuy n ng quay trng tm v chuy n ng t nh ti n h ng knh qua tm quay .5.3.3. Robot treo:

Robot treo c l p v chuy n ng trn cc ng ray trn khng, u i m c a chnkhng chi m di n tch s n xu t, t c n tr ho t ng c a cc thi t b khc v c vng lm

r ng. Cc robot treo c th v n chuy n nguyn v t li u, thi t b trong t ng phn x ng gi a cc phn x ng. Chng c th ph c v nhi u thi t b khc nhau trong dy chuy n, cs d ng chng vo vi c l p rp, phun s n ho c hnCc robot treo c th phn ra hai lochuy n ng theo m t ph ng (ki u pal ng), ho c chuy n ng theo hai ph ng (ki utr c).

Trong hnh nh trn c th th y robot treo k t h p v i m t sn chuy n ng nh m t bt i c l n t o ra m t khng gian cng tc v i th tch c c l n, c th thao tc nh ng hnh kkch th c l n t trn v xung quanh.


57/101

5.3.4. Robot c i u khi n thch nghi:Robot thch nghi l robot c kh n ng t ph n ng c l i tr c nh ng di n bi n b t l i

mi tr ng m ng i l p trnh khng l ng tr c c, h i u khi n c a robot treo thc xy d ng trn c s i u khi n m . S ph n ng c a robot d a vo cc thng sc c a mi tr ng, v d v tr, tnh ch t v t l c a i t ng, ho c d a vo tr ng thi

c u trong robot. Trong tr ng h p ny ch ng trnh i u khi n ch nh h ng s b cng c a robot, chnh n s ph i tm hi u v chnh xc ha cc ho t ng c a mnh trn c

phn tch cc thng tin thu nh n c t mi tr ng. Nh kh n ng thch nghi m robot kny c th lm c nh ng vi c m robot thng th ng khng lm c, ch ng h n tm kl p rp, thay i l c k p ph h p Ph n l n cc robot thng th ng u c th tr throbot thch nghi n u trang b cc sensor thu nh n cc thng tin v mi tr ng, ch ng phn tch thng tin thu c v ra quy t nh v i thng tin thu c.

Cc robot sau y c th c m n m c nh ng v t khc nhau v hnh dng v kch thdo c m bi n l c g n v i ngn tay i u khi n.


58/101

5.4.C c u tay k p:

Ph n cng tc c a robot r t a d ng, trn cc robot chuyn dng th ph n cng tc c ngthi t b chuyn dng. V d m hn, m c t, sng phun s n, cha v n vt, bn k p.Trn cc lo i robot v n n ng th ng l robot l p rp, v n chuy n, x p d th ph n cng tch c n ng n m gi v th c hi n cc thao tc khc nhau v i i t ng (xoay, nh c, l t, th

n u khng c p n s khc bi t v k t c u m c n c vo ch c n ng chnh c a chg i chung l tay k p. Cc hnh nh sau minh h a cc k t c u t n gi n n ph c t p c ph n ny.


59/101

minh h a y v chi ti t h n ton b k t c u v d n ng c a m t robot, xem bt ng th th hi n d i d ng 3D m t robot 5 b c t do c bn k p truy n ng c kh nh

8/9/2019 Bai Gi

bai giang robot cn_2

Documents