Thiết kế và tính toán động lực học robot công nghiệp ba bậc tự do

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI-CƠ SỞ II
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI :
THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT
CÔNG NGHIỆP BA BẬC TỰ DO

GVHD

1

: TS. Phạm Hoàng Vương


TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 6 năm 2016

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình nghiên cứu, đề tài " thiết kế và tính toán động lực học
robot công nghiệp ba bậc tự do " đã phần nào được hoàn thành. Ngoài sự cố gắn,
nỗ lực hết mình của bản thân em cũng đã nhận được rất nhiều những sự giúp đỡ,
góp ý, quan tâm và khích lệ đến từ gia đình, nhà trường, các thầy cô và bạn bè
trong quá trình nghiên cứu.
Trước tiên con xin cám ơn bố mẹ đã luôn động viên và tạo mọi điều kiện tốt
nhất để con học tập và hoàn thành đề tài này.
Em xin cảm ơn tất cả các thầy cô trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Cơ
Sở 2 đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt quá trình học
tập. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Hoàng Vương, thầy đã tận tình
hướng dẫn, chỉ bảo giúp đỡ em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này.
Xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các bạn bè của tôi đã luôn động viên, giúp đỡ tôi

về nhiều mặt để tôi có thể hoàn thành tốt đề tài này.
Trong quá trình làm đề tài, do thời gian và trình độ hiểu biết của bản thân còn hạn
chế nên chắc chắn sẽ không tránh khỏi sai sót nên em rất mong được sự góp ý của
các quý thầy, cô để đề tài được thêm hoàn thiện.

Sinh viên thực hiện

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2016

2


TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước cùng với sự phát triển
không ngừng của khoa học - kỹ thuật, việc ứng dụng các thành tựu công nghệ cao
như đưa tay máy robot tự động vào các nhà máy, vào các ngành công nghiệp ngày
càng trở nên quan trọng và cần thiết.
Robot công nghiệp đã có mặt trong sản xuất từ nhiều năm trước, ngày nay
robot công nghiệp được dùng nhiều ở nhiều lĩnh vực như sản xuất, y tế, thám
hiểm, quân sự. Robot có những tính năng mà con người không thể có được, khả
năng làm việc ổn định, làm việc trong môi trường độc hại, nặng nhọc, các môi
trường khắc nghiệt... Do đó việc đầu tư nghiên cứu, chế tạo những loại robot phục
vụ cho các công việc của con người là rất cần thiết cho hiện tại và trong tương lai.
Đề tài " thiết kế và tính toán động lực học robot công nghiệp ba bậc tự do ".
Việc giải quyết đề tài này sẽ giúp ta có cái nhìn tổng quan về robot công nghiệp,
nắm được kỹ thuật giải bài toán động lực học giúp ta có thêm cơ sở trong việc
thiết kế và lập trình điều khiển robot. Nội dung đề tài gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về robot công nghiệp.
Chương 2: Nghiên cứu phương pháp xây dựng mô hình robot trên phần mềm
catia.

Chương 3: Xây dựng động học thuận cho robot.
Chương 4: Động lực học robot.

3


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN...............................................................................................2
TÓM TẮT ĐỀ TÀI.......................................................................................3
MỤC LỤC.....................................................................................................4
DANH SÁCH HÌNH VẼ..............................................................................7
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT......................................................................9
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP......................1
1.1. Vài nét lịch sử về robot và robot công nghiệp...........................................1
1.2. Các khái niệm định nghĩa về robot công nghiệp.......................................2
1.3. Cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp.....................................................3
1.4. Phân loại robot công nghiệp......................................................................4
1.4.1. Phân loại theo kết cấu..........................................................................4
1.4.2. Phân loại theo phương pháp điều khiển..............................................5
1.4.3. Phân loại theo nguồn truyền động.......................................................6
1.4.4. Phân loại theo ứng dụng......................................................................6
1.5. Ứng dụng của robot....................................................................................7

4


1.5.1. Các ưu điểm khi sử dụng robot............................................................7
1.5.2. Một số lĩnh vực ứng dụng....................................................................7
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG MÔ HÌNH
ROBOT TRÊN PHẦN MỀM CATIA.........................................................11

2.1. Tổng quan về phần mềm catia...................................................................11
2.1.1. Khái niệm và phạm vi ứng dụng phần mềm catia...............................11
2.1.2. Giới thiệu môi trường làm việc trong phần mềm catia.......................11
2.2. Xây dựng mô hình......................................................................................13
2.2.1. Chân đế cố định....................................................................................14
2.2.2. Khâu 1..................................................................................................15
2.2.3. Khâu 2..................................................................................................16
2.2.4. Khâu 3..................................................................................................17
2.2.5. Mô hình lắp ráp....................................................................................18
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG ĐỘNG HỌC THUẬN CHO ROBOT............19
3.1. Các loại liên kết trong không gian.............................................................19
3.2. Bậc tự do....................................................................................................20
3.3. Vùng làm việc của robot............................................................................21
3.4. Động học robot...........................................................................................22

5


3.5. Phương pháp nghiên cứu bài toán động học robot....................................24

3.5.1. Quy tắc gắn hệ toạ độ lên các khâu........................................................25
3.5.2. Các thông số động học Denavit Hartenberg........................................27
3.5.3. Ma trận biến đổi thuần nhất trong nghiên cứu robot...........................27
3.6. Bài toán động học thuận robot ba bậc tự do..............................................29
CHƯƠNG 4: ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT..................................................34
4.1. Nhiệm vụ và phương pháp.........................................................................34
4.2. Phương trình động lực học robot...............................................................35
4.2.1. Vận tốc của một điểm trên robot.........................................................35
4.2.2. Động năng của vi khối lượng dm........................................................36
4.2.3. Thế năng của robot...............................................................................38

4.2.4. Hàm Lagrange......................................................................................38
4.2.5. Phương trình động lực học robot.........................................................38
4.3. Bài toán động lực học robot ba bậc tự do..................................................41
KẾT LUẬN...................................................................................................56
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................57

6


DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1. Các thành phần chính của hệ thống robot......................................3
Hình 1.2. Robot chuỗi.....................................................................................5
Hình 1.3. Robot song song..............................................................................5
Hình 1.4. Robot sơn........................................................................................6
Hình 1.5. Robot hàn........................................................................................6
Hình 1.6. Robot trong ngành dịch vụ.............................................................6
Hình 1.7. Robot trong ngành nội thất.............................................................8
Hình 1.8. Robot dùng làm sạch sản phẩm......................................................8
Hình 1.9. Robot lắp ráp sản phẩm..................................................................9
Hình 1.10. Robot phục vụ máy CNC..............................................................9
Hình 1.11. Robot trong ngành dược phẩm, quân sự.....................................10
Hình 1.12. Robot trong ngành thám hiểm....................................................10
Hình 2.1. Môi trường làm việc Part Design.................................................12
Hình 2.2. Chân đế cố định............................................................................14
Hình 2.3. Khâu 1...........................................................................................15

7


Hình 2.4. Khâu 2...........................................................................................16

Hình 2.5. Khâu 3...........................................................................................17
Hình 2.6. Mô hình lắp ráp.............................................................................18
Hình 3.1. Khớp quay, khớp trượt..................................................................19
Hình 3.2. Vùng làm việc của robot...............................................................21
Hình 3.3. Sơ đồ khối động học robot............................................................23
Hình 3.4. Các thông số đặc trưng của một khâu..........................................25
Hình 3.5. Vị trí tương đối giữa hai khâu kề nhau.........................................26
Hình 3.6. Sơ đồ gắn hệ toạ độ lên các khâu.................................................31
Hình 3.7. Các vector vị trí và hướng của bàn tay máy.................................33
Hình 4.1. Khảo sát vận tốc vi khối lượng dm...............................................35
Hình 4.2. Sơ đồ mô phỏng động học thuận robot........................................48
Hình 4.3. Đồ thị chuyển vị biến khớp..........................................................49
Hình 4.4. Đồ thị vận tốc biến khớp...............................................................50
Hình 4.5. Đồ thị gia tốc biến khớp...............................................................51
Hình 4.6. Đồ thị vị trí điểm tác động cuối robot..........................................52
Hình 4.7.Sơ đồ mô phỏng động lực học khâu 1...........................................53
Hình 4.8. Sơ đồ mô phỏng động lực học khâu 2..........................................53

8


Hình 4.9. Sơ đồ mô phỏng động lực học khâu 3..........................................54
Hình 4.10. Đồ thị lực tổng quát đặt lên các khâu........................................55

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT

Kí hiệu

Diễn giải nội dung đầy đủ

1

ai

Lượng tịnh tiến dọc theo trục Ox

2

αi

Góc quay quanh trục Ox

3

di

Lượng tịnh tiến dọc theo trục Oz

4

θi

Góc quay quanh trục Oz

5

n

Số bậc tự do của Robot

6

DH

7

qi

Biến khớp thứ i

8

q& i

Vận tốc biến khớp i

9

&q&

Gia tốc biến khớp thứ i

10

Tii −1

Ma trận chuyển giữa khâu (i-1) và khâu i

11

Ri

Ma trận quay

12

pi

Vector tịnh tiến

13

Li

Chiều dài khâu thứ i

14

sq1

sin(q1 )

15

cq1

cos(q1 )

16

s(q 2 + q3 )

sin(q 2 + q 3 )

17

c(q 2 + q 3 )

cos(q 2 + q 3 )

Denavit Hartenberg

9


10


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP
1.1. Vài nét lịch sử về robot công nghiệp
Thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng Séc (Czech) “Robota” có nghĩa là công
việc tạp dịch trong vở kịch '' Rossum’s Universal Robots '' của Karel Capek, vào
năm 1920. Vở kịch này Rossum và con trai ông đã chế tạo ra những chiếc máy gần
giống với con người mục đích để phục vụ con người. Có lẽ đó là gợi ý ban đầu
cho các nhà sáng chế kỹ thuật về những cơ cấu, máy móc bắt chước các hoạt động
của con người.
Năm 1950, ở Mỹ thành lập viện nghiên cứu đầu tiên.
Đầu năm 1960, công ty Mỹ AMF (American Machine and Foundry
Company ) quảng cáo một máy tự động vạn năng và gọi là '' Người máy công

nghiệp'' (Industrial Robot). Đó chính là Versatran, cũng vào khoảng thời gian này
ở Mỹ xuất hiện loại Robot Unimate-1900 được dùng đầu tiên trong kỹ nghệ ô tô.
Tiếp theo Mỹ, các nước khác bắt đầu sản xuất robot công nghiệp : Anh -1967,
Thuỵ Điển và Nhật - 1968 theo bản quyền của Mỹ, CHLB Đức - 1971, Pháp
-1972, Ý - 1973... Tính năng làm việc của robot ngày càng được nâng cao, nhất là
khả năng nhận biết và xử lý.
Ngày nay việc nâng cao tính năng hoạt động của robot không ngừng được phát
triển. Các robot được trang bị thêm các loại cảm biến khác nhau để nhận biết môi
trường xung quanh, cùng với những thành tựu to lớn trong lĩnh vực Tin học - Điện
tử đã tạo ra các thế hệ robot với nhiều tính năng đặc biệt. Số lượng robot ngày
càng gia tăng, giá thành ngày càng giảm. Nhờ vậy robot công nghiệp đã có vị trí
quan trọng trong các dây chuyền sản xuất hiện đại.

1


1.2. Các khái niệm định nghĩa về robot công nghiệp
Các nhà khoa học đã đưa ra rất nhiều các định nghĩa khác nhau về Robot, ta có
thể điểm qua một số định nghĩa như sau :
Viện nghiên cứu Mỹ : “ Robot là một tay máy nhiều chức năng, thay đổi được
chương trình hoạt động, được dùng để di chuyển vật liệu, chi tiết máy, dụng cụ
hoặc dùng cho những công việc đặc biệt thông qua những chuyển động khác nhau
đã được lập trình nhằm mục đích hoàn thành những nhiệm vụ đa dạng”.
Theo tiêu chuẩn AFNOR (Pháp) :
“ Robot công nghiệp là một cơ cấu chuyển động tự động có thể lập trình, lặp
lại các chương trình, tổng hợp các chương trình đặt ra trên các hệ tọa độ, có khả
năng định vị, định hướng, di chuyển các đối tượng vật chất theo những hành trình
thay đổi đã được chương trình hóa nhằm thực hiện các nhiệm vụ công nghệ khác
nhau”.
Theo tiêu chuẩn GHOST 1980 :

“Robot là máy tự động liên kết giữa một tay máy và một cụm điều khiển
chương trình hóa, thực hiện một chu trình công nghệ một cách chủ động với sự
điều khiển có thể thay thế những chức năng tương tự của con người”.
Theo RIA : ”Robot là một tay máy vạn năng có khả năng lặp lại các chương
trình được thiết kế để di chuyển vật liệu, chi tiết, dụng cụ hoặc các thiết bị chuyên
dùng thông qua các chương trình chuyển động có thể thay đổi để hoàn thành các
nhiệm vụ khác nhau”.

2


1.3. Cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp
Một robot công nghiệp bao gồm các thành phần chính như : hệ tay máy, nguồn
động lực, dụng cụ gắn lên khâu chấp hành cuối, các cảm biến, bộ điều khiển, thiết
bị dạy học, máy tính...các phần mềm lập trình cũng được gọi là một thành phần
của hệ thống Robot.

Hình 1.1 Các thành phần chính của hệ thống robot
+ Hệ tay máy: là kết cấu cơ khí gồm các khâu liên kết với nhau bởi các khớp động
để có thể tạo nên những chuyển động của robot. Bao gồm:
- Giá đỡ: có thể cố định hoặc di động.
- Thân tay máy: có thể quay trái, phải quanh giá đỡ.
- Cánh tay và cẳng tay có nhiệm vụ tạo ra các chuyển động cơ bản nhằm đảm
bảo cho bàn tay nắm bắt có thể tới bất kỳ điểm nào của không gian làm việc nhằm
hoàn thành các thao tác trên đối tượng.
+ Nguồn động lực là các động cơ điện một chiều hoặc động cơ bước, các hệ thống
xi lanh thuỷ lực, khí nén để tạo động lực cho tay máy hoạt động.

3

+ Dụng cụ thao tác được gắn trên khâu cuối của robot, dụng cụ thao tác có nhiều
kiểu khác nhau như: dạng bàn tay để nắm bắt đối tượng hoặc các công cụ làm việc
như mỏ hàn , đá mài, đầu phun sơn...
+ Thiết bị dạy học dùng để dạy cho robot các thao tác cần thiết theo yêu cầu của
quá trình làm việc, sau đó robot tự lặp lại các động tác đã được dạy để làm việc.
+ Các phần mềm để lập trình và các chương trình điều khiển robot được cài đặt
trên máy tính, dùng để điều khiển robot thông qua bộ điều khiển. Bộ điều khiển
hay còn gọi là module điều khiển, nó thường được kết nối với máy tính.
Một module điều khiển có thể còn có các cổng Vào-Ra (I/O port) để làm việc
với nhiều thiết bị khác nhau như các cảm biến giúp robot nhận biết trạng thái của
bản thân, xác định vị trí của đối tượng làm việc, điều khiển các băng tải hoặc cơ
cấu cấp phôi hoạt động phối hợp với robot...
1.4. Phân loại robot công nghiệp
1.4.1. Phân loại theo kết cấu
Phân loại theo kết cấu gồm có robot chuỗi và robot song song.
Robot chuỗi: là một chuỗi động học hở với một khâu cố định gọi là đế và các
khâu động, trong đó các khâu động được bố trí nối tiếp với nhau. Mỗi khâu động
được liên kết hay nối động với một khâu khác nhờ các khớp liên kết.
Robot song song: là một chuỗi động học kín, ở đó mỗi khâu luôn luôn được
liên kết với ít nhất hai khâu khác.

4


Hình 1.2. Robot chuỗi

Hình 1.3. Robot song song

1.4.2. Phân loại theo phương pháp điều khiển

Có 2 kiểu điều khiển robot: Điều khiển hở và Điều khiển kín.
- Điều khiển hở: dùng truyền động bước (động cơ điện hoặc động cơ thủy lực, khí
nén) mà quãng đường hoặc góc dịch chuyển tỷ lệ với xung điều khiển. Kiểu này
đơn giản nhưng cho độ chính xác thấp.
- Điều khiển kín: (điều khiển kiểu servo) sử dụng tín hiệu phản hồi vị trí để tăng
độ chính xác điều khiển. Có hai kiểu điều khiển servo: Điều khiển điểm-điểm và
điều khiển theo đường (contour).
+ Kiểu điều khiển điểm-điểm: phần công tác dịch chuyển từ điểm này đến
điểm kia theo đường thẳng với tốc độ không cao. Kiểu điều khiển này thường
được dùng trên các Robot hàn điểm, vận chuyển, tán đinh và bắn đinh.
+ Điều khiển contour: đảm bảo cho phần công tác dịch chuyển theo quỹ đạo
bất kì, với tốc độ có thể điều khiển được. Có thể gặp kiểu điều khiển này trên các
Robot hàn hồ quang và phun sơn.

5


1.4.3. Phân loại theo nguồn truyền động
- Hệ truyền động điện.
- Hệ truyền động thuỷ lực.
- Hệ truyền động khí nén.
1.4.4. Phân loại theo ứng dụng
Dựa vào những ứng dụng của robot trong sản xuất ta có những loại robot sau:
robot sơn, robot hàn, robot lắp ráp, robot dùng trong ngành dịch vụ, robot chuyển
phôi...

Hình 1.4 robot sơn

Hình 1.5 robot hàn

Hình 1.6 robot trong ngành dịch vụ
6


1.5. Ứng dụng của robot
1.5.1. Các ưu điểm khi sử dụng robot
Các loại robot tham gia vào quy trình sản xuất cũng như đời sống sinh hoạt
của con người, nhằm nâng cao năng suất lao động của dây chuyền công nghệ,
giảm giá thành sản phẩm, nâng cao chất lượng cũng như khả năng cạnh tranh của
sản phẩm tạo ra.
Robot công nghiệp có thể thay thế con người làm việc ổn định bằng các thao
tác đơn giản và hợp lý, đồng thời có khả năng thay đổi công việc để thích nghi với
sự thay đổi của quy trình công nghệ.
Chúng có thể làm những công việc đơn giản nhưng dễ nhầm lẫn, nhàm chán.
Bên cạnh đó, một ưu điểm nổi bật của robot là môi trường làm việc. Chúng có thể
thay con người làm việc ở môi trường độc hại, ẩm ướt, bụi bặm hay nguy hiểm, thì
việc ứng dụng robot để cải thiện điều kiện làm việc là rất hữu dụng.
1.5.2. Một số lĩnh vực ứng dụng
Ứng dụng của robot công nghiệp rất đa đạng, tùy vào những nghành, công
việc khác nhau mà ta có thể áp dụng những robot công nghiệp riêng biệt. Dưới đây
là một số nghành trong hệ thống sản xuất mà áp dụng robot công nghiệp.
a. Ứng dụng trong sản xuất cơ khí
Trong lĩnh vực cơ khí, robot được ứng dụng khá phổ biến nhờ khả năng hoạt
động chính xác và tính linh hoạt cao.

7


Hình 1.7 Robot dùng trong ngành nội thất
Ngoài ra người ta còn sử dụng robot cho các công nghệ đúc. Công nghiệp đúc:

robot làm nhiệm vụ rót kim loại nóng chảy vào khuôn, cắt mép thừa, làm sạch vật
đúc hoặc làm tăng bền vật đúc bằng cách phun cát.

Hình 1.8 Robot dùng để làm sạch sản phẩm
Đặc biệt trong các hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) , robot đóng vai trò rất quan
trọng trong việc vận chuyển và kết nối các công đoạn sản xuất với nhau.

8


b. Ứng dụng trong gia công lắp ráp
Ngành gia công và lắp ráp: robot thường được sử dụng vào những việc như
tháo lắp phôi và sản phẩm cho các máy ra công bánh răng, máy khoan, máy tiện
bán tự động.

Hình 1.9 robot lắp ráp sản phẩm Hình 1.10: Robot phục vụ máy phay CNC
Ngành gia công áp lực: các quá trình hàn và nhiệt luyện thường bao gồm
nhiều công việc độc hại và ở nhiệt độ cao, điều kiện làm việc khá nặng nề, dễ gây
mệt mỏi nhất là ở trong các phân xưởng rèn dập.
c. Ứng dụng trong y học, quân sự, địa chất,dịch vụ
Robot còn có nhiều lĩnh vực được nghiên cứu như: robot dịch vụ, robot dùng
trong lĩnh vực quân sự, robot di động đồng thời kết hợp với nhận dạng và điều
khiển trên cơ sở xử lý những thông tin hình ảnh, đặc biệt là kết hợp với xử lý ngôn
ngữ.
Robot song song dùng trong phân loại và đóng gói sản phẩm: IRB 660 Flex
Palletizer, IRB 340 FlexPicker, IRB 260 FlexPicker. Các robot này có thể gắp lần
lượt các hộp vắc xin bại liệt từ băng tải và đặt nó vào thùng gồm 20 hộp một cách
chính xác.
9

Hình 1.11Robot dùng trong nghành dược phẩm, quân sự

Hình 1.12 robot dùng trong ngành thám hiểm
Robot có vai trò và ý nghĩa rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực đời sống xã hội
của con người. Tuy nhiên, để chế tạo và đưa vào sử dụng một Robot hoàn chỉnh
phải qua rất nhều quan trọng, từ thiết kế tính toán các thông số tới chế tạo.Một
trong nhưng công viêc đó là nghiên cứu, tính toán giải bài toán động lực học của
Robot.

10


CHƯƠNG II:NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG
MÔ HÌNH ROBOT TRÊN PHẦN MỀM CATIA
2. 1 Tổng quan về phần mềm catia
2.1.1 Khái niệm và phạm vi ứng dụng của phần mềm catia
Phần mềm Catia là hệ thống CAD/CAM/CAE 3D hoàn chỉnh và mạnh mẽ
nhất hiện nay do hãng Dassault System phát triển. Hiện nay phần mềm này được
ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực kỹ thuật như cơ khí, tự động hóa công nghiệp
ôtô, tàu thủy, hàng không... Ưu điểm của phần mềm là khả năng đồ họa mạnh, thư
viện phần tử lớn thuận lợi trong thiết kế, thực hiện quá trình vẽ và đưa ra mô hình
cấu trúc nhanh, chính xác… Ngoài ra với phần mềm Catia, ta có thể xuất ra kết
quả dưới nhiều định dạng thuận lợi cho việc liên kết với những phần mềm khác,
phần mềm còn có khả năng giải và mô phỏng được nhiều bài toán trong kỹ thuật.
2.1.2 Giới thiệu về môi trường làm việc trong phần mềm catia
Cách mở 1 file part
 Chọn File - > chọn new (hoặc là biểu tượng trên màn hình

trên màn

hình). Hộp thoại xuất hiện cho phép chọn lĩnh vực mà chúng ta cần thiết
kế.
 Chọn Part trong danh sách những lĩnh vực khác nhau và click OK. Lúc
đó môi trường làm việc part được mở.

11


Hình 2. 1 Môi trường làm việc Part Design
Môi trường làm việc của Part được phân chia như sau:
 Cây để thể hiện các thao tác mà ta đã thực hiện
 Khu vực giành cho việc thiết kế
 Những nút lệnh có sẵn trên màn hình dùng cho việc thiết kế
 Có thể chọn lệnh cho quá trình thiết kế từ các menu
CATIA sẽ cung cấp cho ta 3 mặt phẳng để thiết kế. Thật sự để thiết kế một khối
part hoàn chỉnh thì ta phải bắt đầu từ biên dạng sketch. Tạo biên dạng sketch được
thực hiện ở môi trường sketch. Để mở nó, ta chỉ cần chọn vào biểu tượng

và

chọn mặt phẳng cần vẽ biên dạng sketch.
Môi trường sketch cung cấp hầu hết các công cụ cho phép chúng ta có thể thiết kế
những biên dạng 2D mà chúng ta cần.

12


2.2 Xây dựng mô hình
Xây dựng mô hình là một nhiệm vụ quan trọng trước khi đi vào tính toán động

học và mô phỏng Robot. Thông qua việc xây dựng mô hình giúp cho nhà thiết kế
có cái nhìn toàn diện, trực quan hơn về Robot. Tùy theo từng trường hợp nhất định
mà ta xây dựng mô hình Robot với những hình dáng, kích thước khác nhau sao
cho hợp lý nhất, đảm bảo được các yêu cầu làm việc như: độ cứng vững, linh hoạt,
thao tác dễ dàng trong quá trình làm việc.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là máy tính điện tử.
Hiện nay có rất nhiều phần mềm hỗ trợ cho phép người sử dụng xây dựng mô hình
3D cho Robot một cách dễ dàng, điển hình trong số đó phải kể đến các phần mềm
mạnh như Soliworks, Catia, Topsolid… Với mỗi phần mềm có những ưu điểm
nhất định phù hợp với những yêu cầu thiết kế khác nhau và không ngừng cải tiến,
bổ sung những tính năng mới nhằm phục vụ cho công việc thiết kế được nhanh,
chính xác và trực quan nhất.
Trong luận văn này em sử dụng phần mềm Catia để xây dựng mô hình Robot
3 bậc tự do. Do đặc điểm của tay máy Robot bao gồm các khâu liên kết với nhau
thông qua các khớp động. Do đó ta sử dụng phần mềm Catia để xây dựng mô hình
từng khâu của Robot, sau đó sử dụng các công cụ hỗ trợ để lắp ghép chúng thành
một Robot hoàn chỉnh.
Với những kiến thức cơ bản về phần mềm Catia em trình bày ở mục trên, em
đã xây dựng được các khâu của Robot 3 bậc tự do.

13


2.2.1. Chân đế cố định

Hình 2.2 Chân đế cố định

14

2.2.2. Khâu 1

Hình 2.3 Khâu 1

15