TIỂU LUẬN MÔN HỌC MÔ HÌNH HÓA ROBOT VÀ HỆ CƠ ĐIỆN TỬ (Đề số 15)

TIỂU LUẬN MÔN HỌC MÔ HÌNH HÓA ROBOT VÀ
HỆ CƠ ĐIỆN TỬ
(Đề số 15)
Câu 1: Robot Fanuc M-710i Robot Specifications như hình vẽ
Fanuc M-710i Robot Specifications
• Axes: 6
• Payload: 45 kg
• H-Reach: 1706 mm
• Repeatability: ±0.15 mm
• Robot Mass: 600 kg
• Structure: Articulated
• Mounting: floor, invert, wall, shelf, angle
• Software: All Fanuc robots sold by RobotWorx include legal software and
manufacturer software support.
Robot Motion Range
J1 ±160°
J2 ±130°
J3 +295°, -125°
J4 ±270°
J5 ±125° J6 ±360°
Robot Motion Speed
J1 160 °/s (2.79 rad/s)
J2 120 °/s (2.09 rad/s)
J3 150 °/s (2.62 rad/s)
J4 240 °/s (4.19 rad/s)
J5 240 °/s (4.19 rad/s)
J6 340 °/s (5.93 rad/s)
1) Phân tích và xác định các thành phần trong quá trình mô
hình hóa:

♣ Đối tượng: Robot Fanuc M-710i là hệ phức tạp về cấu trúc cũng như
tính năng hoạt động cũng như thông số trạng thái.
♣ Mục tiêu:
+ Làm thực tế hóa các ý tưởng thiết kế robot Fanuc M-710i
+ Đưa ra cơ sở chung cho việc trao đổi thông tin về robot Fanuc M-710i
+ Mô tả robot Fanuc M-710i dễ dàng, đơn giản
+ Hỗ trợ và tạo điều kiện nắm bắt các vấn đề về robot Fanuc M-710i
+ So sánh các phương án giải quyết nhanh chóng, dễ dàng, thuận lợi
+ Dự đoán các đặc tính liên quan đến robot Fanuc M-710i, khả năng ứng
xử, tính đặc trưng, ưu điểm, nhược điểm, khả năng khắc phục.
+ Cho phép thực hiện nghiên cứu khi không thực hiện trên đối tượng
thực.
♣ Điều khiển quá trình: khi mô hình hóa robot Fanuc M-710i thì xây dựng
mô hình sẽ cần trên cơ sở mô hình cấu trúc hệ thống tích hợp với một
phần mềm điều khiển lập sẵn cho quy luật thao tác hoạt động của robot
Fanuc M-710i. Điều khiển quá trình gồm: Phương pháp – Công cụ -
Phản hồi.
♣ Tích hợp: rất phức tạp bao gồm nhiều thiết bị phần cứng (thiết bị điểu
khiển, thiết bị điện, thiết bị an toàn, bàn làm việc và hệ thống gá đặt, …)
cũng như các phần mềm điểu khiển…
♣ Kết quả mô hình hóa là mô hình hệ thống.
2) Phân tích những khó khăn khi nghiên cứu trên hệ thực (để
thiết kế, chế tạo, hoặc phát triển khả năng công nghệ của
thiết bị); chỉ ra sự cần thiết phải sử dụng phương pháp mô
hình hóa và nhưng ưu điểm, thuận lợi:
♣ Những khó khăn khi nghiên cứu trên hệ thực:
+ Giá thành đắt: Khi nghiên cứu bằng mô hình hóa thì người thiết kế phác
thảo những phương án thiết kế trên mô hình rồi tìm ra lời giải tốt nhất, do đó
chi phí không đáng kể. Ngược lại khi nghiên cứu trên hệ thực: ta phải có tất
cả các thiết bị của tất cả phương án, nên chí phí rất lớn mà không hiệu quả.

+ Thời gian dài: Nghiên cứu trên hệ thực ta phải làm tất cả các thiết bị của
từng phương án mới so sánh được phương án nào tốt nhất, nên thời gian bỏ
ra rất lớn so với nghiên cứu trên mô hình hóa.
+ Nguy hiểm, không đủ điều kiện triển khai: Trong số các phương án có
phương pháp phi thực tế, gây nguy hiểm cho người và thiết bị, nếu ta dùng
mô hình hóa thì có thể loại chúng ngay tự đầu, tránh được các nguy hiểm.
Mặc khác nghiên cứu trên hệ thực tế ta phải triển khai tất cả các thiết bị của
từng phương án, vậy thì không đủ điều kiện triển khai được.
♣ Sự cần thiết phải sử dụng phương pháp mô hình hóa và nhưng ưu điểm,
thuận lợi:
+ Khi nghiên cứu trên hệ thống thực gặp rất nhiều khó khăn.
+ Cần sự linh hoạt trong việc điều chỉnh hệ thống:
• Thay đổi cấu trúc, cho kết quả kiểm tra nhanh.
• Thay đổi tham số
• Thay đổi chương trình
+ Khi chưa có đối tượng, hệ thống thực:
• Từ ý tượng xây dựng mô hình → kiểm tra trên mô hình → thiết kế → điều
chỉnh thiết kế…→ hệ thực.
• Mô phỏng các hệ thống phức tạp, cồng kềnh…
• Mô hình hóa có độ chính xác cao.
•Tính tương thích của mô hình lớn.
3) Nêu một ví dụ về phương pháp mô hình hóa được sử dụng để xây dựng
mô hình cho hệ thống: với mô hình robot Fanuc M-710i ta có sơ đồ
động học như sau:
θ
2
θ
3
θ
1

d
3
Câu 2: Cho Robot 3 bậc tự do như hình
1 10
2 20
3 30
1 2 3
0.06sin
0.05sin
0.04sin
, , ?
( )
( )
( )
, , ?
p p p
p p
p p
p p
q q t
q q t
q q t
x y z
x x t
y y t
z z t
q q q
ω
ω
ω

= +
= +
= +
→
=
=
=
→
1) Phân tích và xác định cấu trúc mô hình được xây dựng bằng
phương pháp mô hình hóa:
+ Thuộc tính:
• Số bậc tự do: 3
• Kích thước: RxH, r ( r là bán kính không làm việc).
2) Hình dáng: Robot tọa độ trụ.
• Khối lượng:
• Cấu trúc động học: cấu hình RRT
• Tính năng công nghệ: có thể nghiên cứu thết kế chế tạo robot hàn, robot
lắp ráp, robot vận chuyển…
⇒ Tìm ra những đặc tính quan trọng, loại bỏ các đặc điểm không ảnh hưởng
đến mục tiêu nghiên cứu.
+ Mục tiêu:
+ Đặc điểm:
• Độ chính xác, độ tin cậy
• Sự tương thích, kết hợp
• Vẻ ngoài
• Tính linh hoat
• Khả năng phát triển của mô hình
+ Tính tương thích: là sự phụ hợp giữa tính năng được mô tả bởi mô hình và
tính năng của đối tượng được mô hình hóa.
+ Tính điều khiển được: là khả năng điều chỉnh của mô hình nhanh chóng,

tiện lợi, đúng mục đích.
+ Khả năng phát triển: mô hình phải có thiết kế mở để có khả năng mở rộng
phát triển. Đặc biệt có thể được tích hợp trong một hệ thống lớn.
+ Sự tổ chức của mô hình: ta dựa trên cơ sở phân tích cấu trúc của các phần
tử tạo thành hệ thống. Ta cũng có thể xuất phát từ sự phân tích chức năng của
các phần tử, bộ phận tạo thành hệ thống để tổ chức mô hình
2. Thực hiện quá trình mô hình hóa để xây dựng mô hình nghiên
cứu:
- Xây dựng sơ đồ động học và cho các tham số động học bằng các giá trị
số.
- Thiết lập các hệ tọa độ động học.
- Thiết kế mô hinh 3D.
- Tính các ma trận truyền Denavit-Hartenberg.
- Thiết lập phương trình động học của robot.
- Hãy cho quy luật thay đổi vị trí của điểm tác động cuối của robot bằng
các giá trị số :
x = x(t) =
y = y(t) =
z = z(t) =
Giải bài toán động học ngược của robot để xác định các biến khớp và mô
phỏng bằng số.