Bao Cao Robot

(1)

Page 1 Page 1

1.

1. Khái niKhái ni

ệệ

m.m. Thu

Thu

ậậ

t ngt ng

ữữ

robot xurobot xu

ấấ

t hit hi

ệệ

n ln l

ần đầu tiên năm 1920 trong mộ

t vt v

ở

k k

ịị

ch cch c

ủủ

a nhà via nhà vi

ếế

t k t k

ịch ngườ

ii Ti

Ti

ệệ

p Karel Capek. p Karel Capek. Robot có nhi

Robot có nhi

ều cách định nghĩa khác nhau:

-- ViVi

ệệ

n Robot (Mn Robot (M

ỹ): Robot là cơ cấu đa chức năng đượ

c lc l

ập trình trướ

c vc v

ớ

i các ci các c

ảả

m bim bi

ếế

nn

ở

bên ngoài để

thth

ựự

c hic hi

ệệ

n các nhin các nhi

ệệ

m vm v

ụụ khác nhau như: lắ

khác nhau như: lắ

p ráp, v p ráp, v

ậậ

n chuyn chuy

ển…

--

Trong Bách khoa toàn thư mớ

i: Robot có thi: Robot có th

ểể đị

đị

nh nnh n

ghĩa là mộ

t thit thi

ếế

t bt b

ịị

tt

ựự điề

điề

u khiu khi

ểể

n hoànn hoàn toàn bao g

toàn bao g

ồồ

m các bm các b

ộộ

phph

ận điện, điệ

n tn t

ửử và cơ khí,…

và cơ khí,…

--

Trong kĩ thuậ

t: Robot là 1 cánh tay vài bt: Robot là 1 cánh tay vài b

ậậ

c tc t

ựự do được điề

do được điề

u khiu khi

ểể

n bn b

ằằ

ng máy tính có thng máy tính có th

ểể

th

ựự

c hic hi

ệệ

n các chuyn các chuy

ển động như tay người, còn đượ

c gc g

ọọ

i là tay máy.i là tay máy. C

C

ấấ

u tu t

ạạ

o robot go robot g

ồồ

m 3 bm 3 b

ộộ

phph

ậậ

n chính:n chính: --

Cơ cấu cơ khí.

--

Cơ cấu điề

u khiu khi

ểể

n.n. --

Cơ cấ

u cu c

ảả

m bim bi

ếế

n.n. 2.

2. LL

ựự

a cha ch

ọn phương án.

T

ừừ

nhnh

ữữ

ng yêu cng yêu c

ầầ

u cu c

ủa đề

bài nhóm chúng em lbài nhóm chúng em l

ựự

a cha ch

ọn phương án thiế

t k t k

ếế như sau:

như sau:

--

Cơ cấ

u robot: Robot 3 tr u robot: Robot 3 tr

ụụ

c quay.c quay.

-- PhPh

ầầ

n mn m

ềề

m mô phm mô ph

ỏỏ

ng:ng:

o

o VV

ẽẽ

hình trên Solid Work.hình trên Solid Work.

o

(2)

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions!

Start Free Trial

Cancel Anytime.

(3)

Báo cáo bài t

ậậ

p l

p lớ

ớ

n robot

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ

CC

_Ủ

A ROBOT.A ROBOT.

1.

Bài toán độ

ng hng h

ọọ

c thuc thu

ậậ

n.n.

Cơ cấ

u robot 3 tr u robot 3 tr

ụụ

c quay:c quay:

B B

ảả

ng D-Hng D-H ai ai αα_ii _di_di θθ_ii 1 1 00 ππ_/2_/2 ₀₀ θθ₁₁ 2 a 2 a2 2 0 0 00 θθ₂₂ 3 a 3 a3 3 0 0 00 θθ₂₂ Ma tr

(4)

Cancel Anytime.

(5)

Báo cáo bài t

ậậ

p l

p lớ

ớ

n robot

















1 1 0 0 0 0 0 0 ccosos sin sin 0 0 sin sin .. ssiinn ccosos ccosos ccosos ssiinn ccosos .. ccosos sin sin ccosos .. sin sin ccosos ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii d d a a a a A A                             Ta có: Ta có: 1 1 cc1 1 0 0 ss1 1 00 ss1 0 1 0 cc1 1 00 0 0 1 1 0 0 00 0 0 0 0 0 0 11 A A







_





















;; 2 2 2 2 2 2 cc 2 2 ss 2 2 0 0 cc 22 ss 2 c2 c 2 0 2 0 ss 22 0 0 0 0 1 01 0 0 0 0 0 0 10 1 a a a a A A





























;; 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 0 0 33 3 3 3 3 0 0 33 0 0 0 0 1 01 0 0 0 0 0 0 10 1 c c s s a a cc s s c c a a ss A A





























2 2 33 2 2 33 1 1 2 2 33 cc1 1 0 s0 s1 1 0 0 cc 2 2 ss 2 2 0 0 cc 2 2 3 3 3 3 0 0 33 ss1 1 0 0 cc1 1 0 0 ss 2 c2 c2 2 0 0 ss 2 2 3 3 3 3 0 0 33 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 00 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 11 R R H H a a cc ss aa cc a a ss cc aa ss T T A A A A AA

















_































































3 3 22 3 3 22 3 3 22 1 1 223 3 1 1 223 3 1 1 1 1 223 3 1 1 22 1 1 223 3 1 1 223 3 1 1 1 1 223 3 1 1 22 2 23 3 223 3 0 0 223 3 22 0 0 00 00 11 R R H H c c c c c c s s s s a a c c c c a a c c cc s s c c s s s s c c a a s s c c a a s s cc T T s s c c a a s s a a ss











_

_























V V

ớ

ii 1 1 2 2 33 1 1 2 2 33 2 2 33 22 33 1 1 oos ; s ; 2 2 oos s ; ; 3 3 ooss 1

1 ssiin n ; ; 2 2 ssiin n ; ; 3 3 ssiinn 2 23 3 ssiinn( ( )); ; 223 3 ooss( ( )) c c c c c c c c c c cc s s s s ss s s c c cc                 













_

_

_

_



2.

Bài toán độ

ng hng h

ọc ngượ

c.c. T T

ừừ

hh

ệệ phương trình:

phương trình:

3 3 22 3 3 22 3 3 22 1 1 223 3 1 1 2 2 ((11)) 1 1 223 3 1 1 2 2 ((22)) 2 23 3 2 2 ((33)) x x y y z z a a c c c c a a c c c c P P a a s s c c a a s s c c P P a a s s a a s s P P

















_

_



Chia (2) cho (1) ta có: Chia (2) cho (1) ta có:

(6)

Cancel Anytime.

(7)

Báo cáo bài t

ậậ

p l

p lớ

ớ

n robot

C C

ộng bình phương từ

ng vng v

ếế

cc

ủủ

a (1) (2) (3) ta có:a (1) (2) (3) ta có: 2 2 22 22 22 22 2 2 33 2 2 33 33 2 2 3 3 2 2 _a_{a ta}_tan_{n 2(}_{2( 3}_3,_{, 3}₃₎₎ 3 3 1 ( 1 ( 33)) x x y y z z P P P P P P a a aa cc a a aa _s_{s cc} s s cc  



 

  

 





















T T

ừừ phương trình (3) ta có:

phương trình (3) ta có:

Đặ

t:t: 3 3 22 3 3 33 3 3 z z a a a a c c aa b b a a ss c c P P













 



2 2 2 2 22 2 2 2 2 22 os os a a ttaann 22((ssiin n , , oos s )) sin sin a a cc a a bb cc b b a a bb          













 











_



Gi

ải phương trình lượ

ng giác ta có:ng giác ta có: 2 2 2 2 22 2 2 ssiin n 22 2 2 a a ttaann 22((ssiin n 22, os , os 22)) o os 2 s 2 1 (1 (ssiin n 22)) cc cc a a bb cc            























Nên: Nên: 2 2 22  



 



  3. 3. Các thông sCác thông s

ốố

cc

ủủ

a robot.a robot. Chi

Chi

ềề

u dài các thanh nu dài các thanh n

ốố

i:i: a a 1 1



00..115 5 ; m m ; a a 2 2



00..1 1 ; m m ; a a 33



0..5 0 5 ;;mm Kh

Kh

ối lượ

ng các thanh nng các thanh n

ốố

i:i: m m m 1 1



m m 2 2



m 33



1.71.7kkg g

Mô men quán tính t

ừừ

ng thanh:ng thanh:

0 0..556 6 0 0 00 JJ 0 0 00 000000885 5 00









(8)

Cancel Anytime.

(9)

Báo cáo bài t

ậậ

p l

p lớ

ớ

n robot

.. q q p p q q d d M M



K K  



K K   V V

ớ

i các thông si các thông s

ốố

:: 10 10 00 0 0 1010 p p K K



  





_





;; 1 1 00 0 0 11 d d K K



  





_





CHƯƠNG 3. MÔ PHỎ

NGNG 1. 1. GiGi

ớ

i thii thi

ệệ

u các phu các ph

ầầ

n mn m

ềề

m mô phm mô ph

ỏỏ

ng.ng. a.

a. ThiThi

ếế

t k t k

ếế cơ cấ

cơ cấ

u robot trên SolidWorks.u robot trên SolidWorks. SolidWorks là m

SolidWorks là m

ộộ

t pht ph

ầầ

n mn m

ềề

m CAD 3 chim CAD 3 chi

ềề

u chu ch

ạạ

y trên hy trên h

ệệ điề

điề

u hànhu hành

Windows và đang

đượ

c phát tric phát tri

ểể

n bn b

ở

i bi b

ở

i Dassault Systèmes SolidWorksi Dassault Systèmes SolidWorks Corp, mCorp, m

ộộ

t công ty con ct công ty con c

ủủ

a Dassaulta Dassault Systèmes, SA ( Vélizy, Pháp) . SolidWorks hi

Systèmes, SA ( Vélizy, Pháp) . SolidWorks hi

ện đang đượ

c sc s

ửử

dd

ụng hơn 1,3 triệ

u k u k

ỹỹ sư và nhà

sư và nhà

thi

ếế

t k t k

ếế ở

ở hơn 130.000 công ty trên toàn thế

hơn 130.000 công ty trên toàn thế

gigi

ớ

i.i.

Robot đượ

(10)

Cancel Anytime.

(11)

Báo cáo bài t

ậậ

p l

p lớ

ớ

n robot

b.

b. ThiThi

ếế

t k t k

ếế

mô hình robot trên MATLAB/ Simulink.mô hình robot trên MATLAB/ Simulink. MATLAB là m

MATLAB là m

ột môi trườ

ng tính toán sng tính toán s

ốố

và lvà l

ập trình, đượ

c thic thi

ếế

t k t k

ếế

bb

ở

i công tyi công ty MathWorks. MATLAB cho phép tính toán s

MathWorks. MATLAB cho phép tính toán s

ốố

vv

ớ

i ma tr i ma tr

ậậ

n, vn, v

ẽẽ đồ

đồ

thth

ịị

hàm shàm s

ốố

hay bihay bi

ểu đồ

thôngthông tin, th

tin, th

ựự

c hic hi

ệệ

n thun thu

ậậ

t toán, tt toán, t

ạạ

o các giao dio các giao di

ệệ

nn

ngườ

i dùng và liên k i dùng và liên k

ếế

t vt v

ới các chương trình máy tính

vi

ếế

t trên nhit trên nhi

ềề

u ngôn ngu ngôn ng

ữữ

ll

ậậ

p trình khác. p trình khác.

Với thư viện Toolbox, MATLAB cho phép mô phỏng tính toán, thực nghiệm nhiều mô

hình trong thực tế và kỹ thuật.

Simulink là phần chương trình mở rộng của MATLAB nhằm mục đích mô hình hóa mô

phỏng và khảo sát các hệ thống động học. Gi

phỏng và khảo sát các hệ thống động học. Giao diện đồ họa trên màn hình của Simulink cho

ao diện đồ họa trên màn hình của Simulink cho

phép thể hiện hệ thống dưới dạng sơ đồ tín hiệu với các khối chức năn

phép thể hiện hệ thống dưới dạng sơ đồ tín hiệu với các khối chức năng quên thuộc.

g quên thuộc.

Để thực hiện bài toán thiết kế bộ điều khiển cho robot, ta sử dụng thư viện Simmechanics

và phần mềm "SolidWorks

-to--to-

SimMechanics Translator” để chuyển đổi cơ cấu robot từ

SolidWorks sang dưới dạng khối Simulink.

(12)

Cancel Anytime.

(13)

Cancel Anytime.

Báo cáo bài t

ậậ

p l

p lớ

ớ

n robot

Cơ cấu robot được đưa vào Simulink qua phần mềm "S

olidWorks-to-SimMechanicsolidWorks-to-SimMechanics

Translator”

Hình 1.3: Mô hình robot trên Simulink Hình 1.3: Mô hình robot trên Simulink

Từ mô hình trên ta có thể thực hiện các bài toán điều khiển chuyển động của robot

.. 2.

(14)

Cancel Anytime.

(15)

Cancel Anytime.

Báo cáo bài t

ậậ

p l

p lớ

ớ

n robot

Hình 2.1.1

(16)

Cancel Anytime.

(17)

Cancel Anytime.

Báo cáo bài t

ậậ

p l

p lớ

ớ

n robot

Hình 2.1.3: Mô hình robot Hình 2.1.3: Mô hình robot

(18)

Cancel Anytime.

(19)

Cancel Anytime.

Báo cáo bài t

ậậ

p l

p lớ

ớ

n robot

Hình 2.1.

5: Đồ

thth

ịị

vv

ậậ

n tn t

ốố

c khc kh

ớ

p p Nh

(20)

Cancel Anytime.

(21)

Cancel Anytime.

Báo cáo bài t

ậậ

p l

p lớ

ớ

n robot

Bài toán 2

: Điề

u khiu khi

ểể

n robot theo qun robot theo qu

ỹỹ đạ

đạ

o tho th

ẳẳ

ngng

Hình 2.2.1: Mô hình điề

(22)

Cancel Anytime.

(23)

Cancel Anytime.

Báo cáo bài t

ậậ

p l

p lớ

ớ

n robot

Hàm tính độ

ng hng h

ọc ngược đượ

c vic vi

ếế

t bt b

ằằ

ng khng kh

ốố

i Embedded MATLAB Function:i Embedded MATLAB Function:

function

function [theta1,theta2,theta3] = toado(Px,Py,Pz,a2,a3)[theta1,theta2,theta3] = toado(Px,Py,Pz,a2,a3) t1=atan2(Py,Px); t1=atan2(Py,Px); c3=(Px^2+Py^2+Pz^2-a2^2-a3^2)/(2*a2*a3); c3=(Px^2+Py^2+Pz^2-a2^2-a3^2)/(2*a2*a3); s3=sqrt(1-c3^2); s3=sqrt(1-c3^2); t3=atan2(s3,c3); t3=atan2(s3,c3); a=a3*c3+a2; a=a3*c3+a2; b=a3*s3; b=a3*s3; c=Pz; c=Pz; ci=sqrt(a^2/(a^2+b^2)); ci=sqrt(a^2/(a^2+b^2)); si=sqrt(1-ci^2); si=sqrt(1-ci^2); i=atan2(si,ci); i=atan2(si,ci); sii=sqrt(c^2/(a^2+b^2)); sii=sqrt(c^2/(a^2+b^2)); cii=sqrt(1-sii^2); cii=sqrt(1-sii^2); ii=atan2(sii,cii); ii=atan2(sii,cii); t2=ii-i; t2=ii-i; theta1=t1*180/pi; theta1=t1*180/pi; theta3=t3*180/pi; theta3=t3*180/pi; theta2=t2*180/pi; theta2=t2*180/pi;

(24)

(25)

Cancel Anytime.

Báo cáo bài t

ậậ

p l

p lớ

ớ

n robot

Bài toán 3:

Điề

u khiu khi

ểể

ỹỹ đạ

đạ

o tròn.o tròn.

Hình 2.3.1: Mô hình điề

(26)

(27)

Cancel Anytime.

Báo cáo bài t

(28)

(29)

Cancel Anytime.

Báo cáo bài t

ậậ

p l

p lớ

ớ

n robot

Bài toán 4: K

ếế

t ht h

ợp điề

u khiu khi

ểể

ỹỹ đạ

đạ

o tròn và bo tròn và b

ộộ điề

điề

u khiu khi

ểể

n phn ph

ảả

n hn h

ồồ

i PD.i PD.

Hình

(30)

(31)

Cancel Anytime.

Báo cáo bài t

ậậ

p l

p lớ

ớ

n robot

Hình 2.4.3: Kh

(32)

(33)

Cancel Anytime.

Báo cáo bài t

ậậ

p l

p lớ

ớ

n robot

Nh

ậậ

n xét: Robot chuyn xét: Robot chuy

ển độ

ng theo qung theo qu

ỹỹ đạ

đạ

o vo v

ới độ

chính xác cao tuy nhiên có thchính xác cao tuy nhiên có th

ời điể

m robot bm robot b

ịị

quay ngược do góc đặ

t kht kh

ớ

p bi p bi

ến đổ

i ti t

ứứ

c thc th

ờ

i trong thi trong th

ờ

i gian ngi gian ng

ắắ

n - thn - th

ời điể

m k m k

ếế

t thúc chu kìt thúc chu kì

trong đồ

(34)

Cancel Anytime.

Báo cáo bài t

ậậ

p l

p lớ

ớ

n robot

K

_Ế

T LUT LU

_Ậ

NN

Sau một quá trình học tập và nghiên cứu mô

nn

học Điề

u khiu khi

ểể

n robot công nghin robot công nghi

ệệ

p, cùng p, cùng

với sự hướng dẫn của

thth

ầầ

y Nguyy Nguy

ễễ

n Mn M

ạạ

nh Tinh Ti

ếế

nn

và sự

cc

ốố

gg

ắắ

ng nng n

ỗỗ

ll

ựự

c cc c

ủủ

a ca c

ảả nhóm, chúng em đã

nhóm, chúng em đã

hoàn thành bài t

ậậ

p l p l

ớ

ệệ

p s p s

ốố

2: Mô ph2: Mô ph

ỏỏ

ng trên máy tính vng trên máy tính v

ớ

i robot 3 tr i robot 3 tr

ụụ

c quay.c quay. Bài t

Bài t

ập đã thự

c hic hi

ệệ

n các nhin các nhi

ệệ

m vm v

ụụ

::

-- ThiThi

ếế

t k t k

ếế

robot 3 tr robot 3 tr

ụụ

c quay trên SolidWorks và xây dc quay trên SolidWorks và xây d

ựng sơ đồ

khkh

ốố

i trêni trên MATLAB/Simulink.

MATLAB/Simulink.

-- Tính toán bàiTính toán bài

toán độ

ng hng h

ọọ

c thuc thu

ận,độ

ng hng h

ọc ngượ

c và lc và l

ựự

a cha ch

ọọ

n các tham sn các tham s

ốố

bb

ộộ điề

điề

u khiu khi

ểể

nn PD cho robot 3 tr

PD cho robot 3 tr

ụụ

c quay.c quay.

(35)

Cancel Anytime.

Báo cáo bài t

ậậ

p l

p lớ

ớ

n robot

TÀI LI

_Ệ

U THAM KHU THAM KH

_Ả

O.O.

1.

Điề

u khiu khi

ểể

ệệ

p. TS. Nguy p. TS. Nguy

ễễ

n Mn M

ạạ

nh Tinh Ti

ếế

n. NXB Khoa hn. NXB Khoa h

ọọ

c và k c và k

ỹỹ

thuthu

ậậ

t.t. 2.

2. MATLAB và Simulink dành choMATLAB và Simulink dành cho

kĩ sư điề

u khiu khi

ểể

n tn t

ựự độ

độ

ng. Nguyng. Nguy

ễễ

n Phùng Quang. NXBn Phùng Quang. NXB Khoa h

Khoa h

ọọ

c và k c và k

ỹỹ

thuthu

ậậ

t.t. 3.

3. Mô hình hóa hMô hình hóa h

ệệ

thth

ốố

ng và mô phng và mô ph

ỏỏ

ng. GS.TS. Nguyng. GS.TS. Nguy

ễễ

n Công Hin Công Hi

ềề

n-TS. Nguyn-TS. Nguy

ễễ

n Phn Ph

ạạ

m Thm Th

ụụ

cc Anh. NXB Khoa h