Bài giảng ROBOT VÀ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG

ROBOT VÀ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG
(2 TÍN CHỈ)


Mục tiêu của học phần
Nắm được các cấu trúc robot và điều khiển chuyển động tay
máy. Động học và động lực học robot. Các bộ phận truyền động
secvo và cảm biến. Thuật toán điều khiển robot theo quĩ đạo
đặt.
Mô tả tóm tắt học phần
Khái niệm cơ bản và phân loại robot, Các phép biến
đổi đồng nhất, Hệ phương trình động lực học robot,
Động lực học và bài toán thiết kế quỹ đaọ chuyển động,
Hệ truyền dẫn và các thiết bị cảm biến


Tµi liÖu tham kh¶o
1, NguyÔn ThiÖn Phóc, R« bèt c«ng nghiÖp. Nhµ xuÊt
b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt, 2002.
2, еo Văn HiÖp, R« bèt c«ng nghiÖp. Nhµ xuÊt b¶n
Khoa häc vµ Kü thuËt, 2004.
3, T¹ Duy Liªm, R« bèt c«ng nghiÖp. Nhµ xuÊt b¶n
Khoa häc vµ Kü thuËt .
4, NguyÔn M¹nh TiÕn, ĐiÒu khiÓn R« bèt c«ng
nghiÖp. Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt, 2007 .
4, Industrial Robots, Computer Interfacing and
Control Weslvy E. Snyder Prentice Hall 1987.


Chương 1.

Tổng quan về robot công nghiệp

§1.1. tự động hóa & robot công nghiệp


Tạo hình bề mặt trên máy
công cụ điều khiển số
1- Khái niệm.
• Trên máy công cụ điều khiển theo chương trình số,
đường tác dụng giữa dụng cụ và chi tiết được hình
thành nhờ các dịch chuyển toạ độ trên nhiều trục.
Để sản sinh một biên dạng gia công, giữa các
chuyển động trên từng trục toạ độ riêng lẻ phải có
một quan hẹ hàm số( tuyến tính hoặc phi tuyến).
• Các điểm tựa phải nằm dày đặc đến mức sao cho
biên dạng gia công tạo ra đủ chính xác ( không có
điểm nào nằm ngoài vùng dung sai cho phép).
• Giá trị toạ độ vị trí các điểm trung gian được tìm ra
trong một cụm chức năng của điều khiển số- gọi là
bộ nội suy.



Tạo hình bề mặt trên máy
công cụ điều khiển số
1- Khái niệm.
• Bộ nội suy có nhiệm vụ:
- Tìm ra vị trí các điểm trung gian cho phép hình thành biên
dạng cho trước trong giới hạn dung sai xác định.
- Tốc độ đưa ra vị trí các điểm trung gían phải phù hợp với

tốc độ chạy dao.
- Đi tới chính xác các điểm kết thúc chương trình.
• Về mặt kỹ thuật, việc nội suy có thể được thực hiện bằng
các thiết bị làm việc theo kiểu số hoặc kiểu tương tự.
- Bộ nội suy kiểu tương tự đơn gỉn nhưng độ chính xác hạn
chế.
- Trên thực tế người ta dùng các bộ nội suy làm việc theo
nguyên tắc số.


Tạo hình bề mặt trên máy
công cụ điều khiển số

• Nội suy số.
Việc tính toán các hàm số ở dạng số có thể thực hiện theo
2 phươn pháp:
- Tính toán hàm số trực tiếp từ đường cong dạng hàm toán
học: f(x,y,z)=0
Sau mỗi bước nội suy sẽ được kiểm tra sai lệch vị trí thực
so với đường cong để điều chỉnh chuyển động trên các trục.
- Tính toán theo các thông số của đường cong là hàm của
thời gian thực.
- Chuyển các phương trình riêng của hệ sang
phương trình vi phân để tính toán bằng số, sẽ
tìm ra các giá trị chạy dao trên từng tục thông
qua tổng vi phân. Phương pháp này gọi là
phương pháp phân tích vi phân số DDA.
(Digital- Differential- Analyse);

 x = x(t )


 y = y (t )
 z = z (t )



Tạo hình bề mặt trên máy
công cụ điều khiển số
2- Các dạng nội suy.
Theo biên dạng nội suy tạo ra, có:
• Nội suy tuyến tính ( thẳng).
• Nội suy phi tuyến ( tròn, parabol).
Đối với nội suy thẳng và nội suy vòng:
• Nội suy thẳng theo 2 trong n trục.
• Nội suy thẳng theo n trong n trục.
• Nội suy vòng theo 2 trong n trục.
• Nội suy vòng theo 2 trong n trục đồng thời với nội
suy thẳng theo một trục vuông góc với mặt phẳng
của đường tròn nội suy (nội suy đường xoắn vít).


Tạo hình bề mặt trên máy
công cụ điều khiển số
2- Phương pháp nội suy.
a-Các hệ CNC thực hiện
nội suy theo hai mức:
• Nội suy thô: Xác định
toạ độ của các điểm
trung gian giữa điểm
đầu và điểm cuối(P1,

P2, P3,…).
• Nội suy tinh xác: Thực
hiện nội suy tuyến tính
giữa các điểm trung
gian này.

Giá trị đầu vào
P 1, P 2 , P 3 …

Nội suy thô
Các điểm trung gian
P11, P12, P13,…

Nội suy tinh
Xi

P1
P11

Yi
P2
P3


Tạo hình bề mặt trên máy
công cụ điều khiển số
b- Phương pháp nội suy DDA.
• Phương pháp nội suy tuyến tính.
Y
t

XB − XA
X (t ) = X A + ∫ V X dt = X A + ∫
dt
T
0

YB

Y − YA
Y (t ) = Y A + ∫ VY dt = Y A + ∫ B
dt YA
T
0
t

L
T = AB =
V

( X B − X X ) + (YB − Y A )
2

V

2

B
V
A

X
XA

XB


Tạo hình bề mặt trên máy
công cụ điều khiển số
Chia thời gian T thành các khoảng ∆t=T/N đủ nhỏ.
X

Y
∆X
∆Y
∆t

∆t

X = X(t)

t

Y = Y(t)

t

Thay phép tích phân bằng phép cộng:
X (t ) = X A +

Y (t ) = Y A +

XB − XA
n
N

YB − Y A
n
N

 X n = X A + n∆X

 Yn = Y A + n∆Y


Dữ liệu vào:
XA,YA,XB,YB,V,∆f
(XB-XA) ; (YB-YA)
(XB-XA)2 ; (YB-YA)2

Sai

L=

(XB-XA)2 - (YB-YA)2
T=

∆t =

T
N

Đúng

(XB-XA)>(YB-YA)
N=
’

YB-YA

N’=

∆f

XB-YA
∆f

L
m>lgN’

V

; f=

N=10m

T
∆t

&

m=1,2,3…

∆X=

XB-XA
N

; ∆Y=

YB-YA
N

Bước cộng tiếp theo
XnKết thúc

Xn=XA+Σ∆X ; YB=YA+Σ∆Y
Xn , Yn


•Phương pháp nội suy vòng
Phương trình đường tròn.
 X = R cos ϕ

 Y = R sin ϕ

ϕ = 2π

t
T


 2π 
X
(
t
)
=
R
cos
t


T



 Y (t ) = R sin  2π t 

 T 
2π
Y∆t
∑
T
2π
Y (t ) = Y A +
X∆t
∑
T

 dX
2π
2π
 2π 
=
−
R
sin
t
=
−
Y (t )


 dt
T
T
T



 dY = 2π R cos 2π t  = 2π X (t )
 dt
T
 T  T

X (t ) = X A −

Với ∆t=T/N

2π
X (t ) = X A −
N

Y (t ) = Y A +

2π
N

P(x,y)

R

Gọi T là thời gian chạy hết toàn vòng.

ϕ

n

∑ Y (i∆t )
i =1
n

∑ X (i∆t )
i =1


•Nội suy Parabol
• Chủ yếu dùng trên các máy nhiều trục(4,5…)
• Một đường parabol không gian được tạo bởi 3

điểm P1, P2, P3.
P2: là điểm giữa của P1 và P5.

P4

P5: là điểm giữa của P1 và P3.
P2
P3
P1

P5


•Nội suy ghép nối.
• Sự nối ghép và chuyển tiếp giứa các đường cong
được thực hiện thông qua các tiếp tuyến.
• Với kiểu nội suy này các dạng hình học phức tạp
có thể được lập trình bằng cách sử dụng các khối
dữ liệu chương trình ít hơn một cách đáng kể hơn
so với khi sử dụng nội suy thẳng.


Tµi liÖu tham kh¶o
1, NguyÔn ThiÖn Phóc, R« bèt c«ng nghiÖp. Nhµ xuÊt
b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt, 2002.
2, еo Văn HiÖp, R« bèt c«ng nghiÖp. Nhµ xuÊt b¶n
Khoa häc vµ Kü thuËt, 2004.
3, T¹ Duy Liªm, R« bèt c«ng nghiÖp. Nhµ xuÊt b¶n
Khoa häc vµ Kü thuËt .
4, NguyÔn M¹nh TiÕn, ĐiÒu khiÓn R« bèt c«ng

nghiÖp. Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt, 2007 .
4, Industrial Robots, Computer Interfacing and
Control Weslvy E. Snyder Prentice Hall 1987.






Tự động hóa linh hoạt (FMS)

Có nhiều, robots, trong băng chuyền, máy gia công CNC, các trạm sơn, hậu cần.
Tải xuống từ quản lý sản xuất, kết nối với quản trị mạng.