bài tập lớn kuka robot

BÀI TẬP LỚN KUKA ROBOT
1. Mô tả phạm vi ứng dụng và đặc tính kỹ thuật của Robot
a. Phạm vi ứng dụng
Robot của KUKA được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công
nghiệp, gồm sản xuất thiết bị gia dụng, sản xuất ô tô, không gian, sản
xuất hàng tiêu dùng, chế biến thực phẩm, dược, y, đúc khuôn, nhựa, và
trong nhiều ứng dụng phức hợp khác như vận chuyển vật, lắp ráp, đóng
gói, hàn, uốn, đánh bóng bề mặt.
Ứng dụng chủ yếu của Robot công nghiệp là hàn và lắp ráp.
b. Đặc tính kỹ thuật
• Thời gian chu kỳ tối thiểu: robot có 6 trục và luôn được đánh giá ở
chế độ làm việc đặc biệt cao. Đồng thời nó cung cấp độ chính xác
cao.
2. Lập bảng D – H cho Robot
Hình 1.2: Các khớp của robot KUKA
Ta có bảng giới hạn chuyển động của các khớp của robot KUKA
Trục Giới hạn chuyển động Tốc độ()
1
2
3
4 _ _
5
6
Trước hết, xác định bộ thông số cơ bản giữa 2 trục quay của 2 khớp
động i+1 và i:
- là độ dài đường vuông góc chung giữa 2 trục khớp động i+1 và i,
- là góc chéo giữa 2 trục khớp động i+1 và i,
- là khoảng cách đo dọc trục khớp động i kể từ đường vuông góc chung giữa
trục khớp động i+1 và trục khớp động i tới đường vuông góc chung giữa trục
khớp động i và trục khớp động i-1.
- là góc giữa 2 đường vuông góc nói trên.

 Biến khớp
- Nếu khớp động i là khớp quay thì là biến khớp .
- Nếu khớp động i là tịnh tiến thì là biến khớp.
Hình vẽ sau đây thể hiện các hệ tọa độ đặt trên robot KUKA và các thông số
động học theo bảng DH:
Hình 1.3: Sơ đồ bố trí các hệ tọa độ và các thông số động học của robot
 Sau khi gắn các hệ trục tọa độ trên các khâu và khớp của robot theo
nguyên tắc đã trình bày ở trên, ta có các thông số cho bảng DH như sau:
Khâu
1 250 4000
2 3150 0
3 350 0
4 - 0 3650
5 0 0
6 0 0 800
3. Giải bài toán động học thuận Robot.
Ta có ma trận:
1
cos sin .cos sin .sin a cos
sin cos .cos cos .sin a sin
0 sin cos
0 0 0 1
i i i i i i i
i i i i i i i
i
i
i i i
T
d
θ θ α θ α θ

θ θ α θ α θ
α α
−
−
 
 
−
 
=
 
 
 
Ta có các ma trận biến đổi thuần nhất giữa các hệ trục tọa độ theo D – H:
1 1 1
1 1 1
0
1
1
cos 0 sin a cos
sin 0 cos a sin
0 1 0
0 0 0 1
i
i
T
d
θ θ θ
θ θ θ
 
 

−
 
=
 
 
 
2 2 2 2
2 2 2 2
1
2
cos sin 0 a cos
sin cos 0 a sin
0 0 1 0
0 0 0 1
T
θ θ θ
θ θ θ
−
 
 
 
=
 
 
 
3 3 3 3
3 3 3 3
2
3
cos 0 sin a cos

sin 0 cos a sin
0 1 0 0
0 0 0 1
T
θ θ θ
θ θ θ
 
 
−
 
=
 
 
 
4 4
4 4
3
4
4
cos 0 sin 0
sin 0 cos 0
0 1 0
0 0 0 1
T
d
θ θ
θ θ
−
 
 

 
=
 
−
 
 
5 5
5 5
4
5
cos 0 sin 0
sin 0 cos 0
0 1 0 0
0 0 0 1
T
θ θ
θ θ
 
 
−
 
=
 
 
 
6 6
6 6
5
6
6

cos sin 0 0
sin cos 0 0
0 0 1
0 0 0 1
T
d
θ θ
θ θ
−
 
 
 
=
 
 
 
Phương trình động hoc của khâu công tác:
0 0 1 2 3 4 5
6 1 2 3 4 5 6
T T T T T T T=
Để đơn giản khi ta viết phương trình động học, ta quy ước các hàm lượng giác
như sau:
Thực hiện tính toán trên Matlab như sau:
clear all
clc
syms C1 C2 C3 C4 C5 C6;
syms S1 S2 S3 S4 S5 S6;
syms a1 a2 a3 d4 d6 d1;
T0 = [C1 0 S1 a1*C1;S1 0 -C1 a1*S1;0 1 0 d1;0 0 0 1]
T1 = [C2 -S2 0 a2*C2;S2 C2 0 a2*S2;0 0 1 0;0 0 0 1]

T2 = [C3 0 S3 a3*C3;S3 0 -C3 a3*S3;0 1 0 0;0 0 0 1]
T3 = [C4 0 -S4 0;S4 0 C4 0;0 -1 0 d4;0 0 0 1]
T4 = [C5 0 S5 0;S5 0 -C5 0;0 1 0 0;0 0 0 1]
T5 = [C6 -S6 0 0;S6 C6 0 0;0 0 1 d6;0 0 0 1]
T6 = T0*T1*T2*T3*T4*T5
Thay sô cụ thể: a1 = 250; a2 = 3150; a3 = 350; d1 = 4000; d4 = 3650;
d6 = 800;
và từ các góc teta vậy ta có thể xác định được vị trí của khâu chấp hành cuối.
T6 mô tả hướng và vị trí của khâu chấp hành cuối:
6
0 0 0 1
x x x x
y y y y
z z z z
n O a p
n O a p
T
n O a p
 
 
 
=
 
 
 