Thiết kế hệ thống cơ điện tử cho robot hai bậc tự do RR

Lớp : CĐT2 K55
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
Đề tài
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
CHO ROBOT HAI BẬC TỰ DO RR
Giáo viên hướng dẫn
Ths MẠC THỊ THOA
Sinh viên thực hiện Đinh Đức Anh
Hà Nội 12/2013
NỘI DUNG TRÌNH BÀY

1.
Giới thiệu chung về robot công nghiệp
2.
Thiết kế mô hình 3D của robot RR
3.
Tính toán động học thuận, ngược robot RR
4.
Bài toán tĩnh học robot RR
5.
Bài toán động lực học Robt RR
6.
Thiết kế quỹ đạo chuyển động
7.
Điều khiển và mô phỏng robot
1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ROBOT

Trên thế giới:


Năm 1921, thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng CH Séc(Czech), nó xuất hiện lần
đầu tiên trong một vở kịch Rossum’s Universal Robot của Karel Capek cùng năm đó.
Cho đến nay, thế giới đã có những bước phát triển vô cùng mạnh mẽ trong lĩnh vực
Robot.đặc biệt là các nước có nền công nghiệp phát triển như : Anh, Thụy
Điển,Nhật,Mỹ, CHLB Đức,Pháp, Ý…….

Trong nước:

Tháng 4/1998 Nhà máy Rorze/Robotech chế tạo và lắp ráp đặt ở Hải Phòng với vốn
46 triệu đôla, đi vào hoạt động.

Năm 2002, công ty TOSY của Việt Nam thành lập, nghiên cứu chế tạo Robot giải trí,
tới nay đã có hơn 800 thành viên.

Tháng 10/2003, Hội khoa học và công nghệ Robot Việt Nam được thành lập.
2. THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3D CỦA ROBOT RR
Ta thiết kế mô hình 3D của robot có dạng như sau
3. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC THUẬN VÀ NGƯỢC
Ta có sơ đồ đặt hệ tọa độ cho robot theo quy tắc Denavit-Hatenberg như sau :
BẢNG DH VÀ KHÔNG GIAN LÀM VIỆC
Sau khi chọn trục tọa độ như trên ta có bảng DH:
Với giá trị giới hạn góc xoay các biến khớp như trên thì ta có không gian làm việc (hay vùng làm việc ) của robot có thể vẽ
như sau:
Không gian làm việc của robot
Dạng tổng quát của ma trân Denavit-Havtenberg cho các khâu có dạng như sau :
Ma trận Denavit-Hatenberg của khâu 1: Ma trận Denavit-Hatenberg của khâu 2
CÁC MA TRẬN TRUYỀN DH
Thiết lập các phương trình động học
Từ các ma trận trên ta xác định được ma trận biến đổi tọa độ thuần nhât của khâu 2 so với khâu cố định là:
Ma trận trên cho ta biết vị trí và hướng của khâu thao tác trong hệ tọa độ cố định hay nói

cách khác là vị trí của điểm tác động cuối và hướng của hệ tọa độ động gắn vào khâu tại điểm
tác động cuối trong hệ tọa độ cố định,nên có thể biểu diễn qua các biến khớp qi
Thiết lập các phương trình động học(?ếp)
Ta có ma trận Cacdan biểu diễn hướng của hệ tọa độ động cuối đối với khâu đế
Từ ma trận trên kết hợp với ma trận Thì ta có các phương trình động học Robot
Động học thuận
Chọn quy luật chuyển động bất kì như sau:
Động học thuận (?ếp)
Thay các giá trị trên vào phương trình ta được :
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-150
-100
-50
0
50
100
150
Do thi xE,yE,zE
t [s]
xE,yE,zE [cm]


xE
yE
zE
Và được đồ thị
như hình vẽ
Đồ thị vận tốc và gia tốc điểm tác động cuối
Với các thông số đã chọn như trên thì khi đó ta vẽ được đồ thị vận tốc và gia tốc của điểm tác động cuối như sau:
Đồ thị gia tốc

Vận tốc góc các khâu
Vận tốc góc các khâu (?ếp)
Vận tốc góc khâu 2 , khâu cuối
Đồ thị vận tốc góc khâu cuối
Sau khi có được biểu thức vận tốc góc khâu cuối thì ta vẽ được đồ thị vận tốc góc
Động học ngược
Dễ dàng giải ra ta được
Đồ thị các biến khớp trong bài động học ngược
Đồ thị các biến khớp trong bài động học ngược (?ếp)
Đồ thị thu được
4. Bài toán Onh học
Mô hình
4. Bài toán Onh học (?ếp)
Phương pháp:
4. Bài toán Onh học (?ếp)
Kết quả
5. Tính toán động lực học
Mô hình
5. Tính toán động lực học (?ếp)
Ma trận khối lượng suy rộng