Robot công nghiệp

01/09/2009
1
ROBOT CÔNG NGHIỆP ROBOT CÔNG NGHIỆP
GV: TS. NGUYỄN ĐỨC KHOÁT
MỤC ĐÍCH MÔN HỌC
•
Cung cấpnhững kiếnthứctổng quan về kỹ thuật robot
•
Cung cấp những kiến thức tổng quan về kỹ thuật robot
và robot công nghiệp
•
Hiểu và vận dụng các phương pháp nghiên cứu thích
hợp để khảo sát về cấu tạo, động học và động lực học
robot.
•
Tiếp cận và khai thác robot công nghiệp, khả năng
nghiên cứu và thiết kế các dạng robot áp dụng trong tự
ấ ểđộng hóa một quá trình sản xuất cụ thể.
01/09/2009
2
NỘI DUNG MÔN HỌC
•
Tổng quan về robot và ứng dụngTổng quan về robot và ứng dụng
•
Quá trình phát triển
•
Định nghĩa–Phânloại
Cấu tạo hình học và các kiểu chuyển động của robot công
•
Cấu tạo hình học và các kiểu chuyển động của robot công
nghiệp

•
Các phương pháp điều khiểnvàphương tiệnlậptrình
ĐỘNG HỌC ROBOT – TAY MÁY
•
Các phương pháp nghiên cứu động học robot – tay máy
•
Phương pháp tọa độ thuầnnhất và các ma trận Denavitz –
artenber
gg
•
Các bài toán động họcvàphương pháp giải
ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT – TAY MÁY
•
Mục đích của bài toán ĐLH
Thiết lập phương trình chuyển động của cơ hệ nhiều bậc tự
•
Thiết lập phương trình chuyển động của cơ hệ nhiều bậc tự
do - Phương trình Lagrange loạiII
ÁP DỤNG MATLAB TRONG VIỆC GIẢI BÀI TOÁN
ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC TAY MÁY
01/09/2009
3
ĐIỀU KHIỂN ROBOT – TAY MÁY
Các nguồndẫn động cơ bản
•
Các nguồn dẫn động cơ bản
•
Cơ chế điều khiển servo vị trí
•
Ý nghĩa của các bài toán động học trong việc điều

khiển robot
•
Các kiểu điều khiển robot công nghiệp
•
Điều khiển robot tự hành (mobile robot)
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ ROBOT
Các giai đoạnthiếtkế và tích hợphệ thống
•
Các giai đoạn thiết kế và tích hợp hệ thống
•
Thiết kế động học robot
•
Thiết kế phần kết cấu truyền động robot
•
Thiết kế phần điều khiển robot
•
Thử nghiệm – hiệu chỉnh
•
Kiểmtravàđánh giá chấtlượng hoạt động của robot
•
Kiểm tra và đánh giá chất lượng hoạt động của robot
01/09/2009
4
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
•
Thảo luận trên lớp
•
Tham khảo tài liệu được cung cấp làm cơ sở ban đầu
để thuyết trình theo nhóm về những chủ đề được phân
cơng

PHƯƠNG THỨC ĐÁNH GIÁ
•
Kết quả thuyết trình trên lớp
•
Kết quả kiểm tra giữa kỳ
•
Kết quả thi cuối khóa
TÀI LIỆU THAM KHẢOTÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Phillip John McKerrow, Introduction to Robotics, British Library,
England, 1993
[2] Andrew C. Staugaard, Jr., Robotics and AI, An Introduction to Applied
Machine Intelligence, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey,
1987
[3] Lê Hoài Quốc, Kỹ Thuật Người Máy, Phần I: Robot Công Nghiệp, NXB
ĐHQG TP. HCM, 2003, 2005 (tb)
01/09/2009
5
GiGiỚỚIITHITHIỆỆUU
Các thao tác đơn Các thao tác đồng thời
GiGiỚỚIITHITHIỆỆUU
Các thao tác đơn Các thao tác đồng thời
01/09/2009
6
GiGiỚỚIITHITHIỆỆUU
ROBOT CÔNG NGHIỆPROBOT CÔNG NGHIỆP
01/09/2009
7
ROBOT CÔNG NGHIỆPROBOT CÔNG NGHIỆP
ROBOT CÔNG NGHIỆPROBOT CÔNG NGHIỆP-- ĐỊNH NGHĨAĐỊNH NGHĨA
01/09/2009

8
ROBOT CÔNG NGHIỆPROBOT CÔNG NGHIỆP-- ĐỊNH NGHĨAĐỊNH NGHĨA
ROBOT CÔNG NGHIỆPROBOT CÔNG NGHIỆP--BẬC TỰ DO BẬC TỰ DO
(DOF (DOF –– DEGREES OF FREEDOM)DEGREES OF FREEDOM)
•
Số khả năng chuyền động của một cơ cấu (chuyển động quay, tịnh tiến)
•
Đề dịch chuyển một vật trong không gian, cơ cấu chấp hành của
Robot cần đạt được một số bậc tự do:
•
•
n: số khâu động, p: số khớp loại i
5
1
w6
i
nip
=
=−
∑
•
Các cơ cấu có các khâu được nối với nhau bằng khớp quay, tịnh
tiến thì số bậc tự do bằng số khâu động
•
•
Cơ cấu hở: số bậc tự do bằng tổng số bậc tự do của các khớp động
01/09/2009
9
ROBOT CÔNG NGHIỆPROBOT CÔNG NGHIỆP--HỆHỆ TỌATỌA ĐỘĐỘ
(COORDINATE FRAMES)(COORDINATE FRAMES)

 Robot gồm nhiều khâu liên kết (links) với nhau
 Khâu liên kết đầu (base): không chuyển động
ế Các liên kết được thực hiện qua các khớp động (Joints)
 Hệ tọa độ gắn với khâu liên kết đầu: hệ tọa độ
chuẩn
 Hệ tọa độ gắn với các khâu liên kết động khác: hệ
tọa độ suy rộng
ROBOT CÔNG NGHIỆPROBOT CÔNG NGHIỆP--HỆHỆ TỌATỌA ĐỘĐỘ
(COORDINATE FRAMES)(COORDINATE FRAMES)
 Hệ tọa độ trên Robot tuân theo quy tắc bàn tay phải:
 Sử dụng O
n
để chỉ hệ tọa độ gắn trên khâu thứ n
 Không gian làm việc (Workspace – Ranger of Motion ):
ố Toàn bộ vung không gian được quét bởi khâu động học cuối của
Robot khi Robot thực hiện tất cả các chuyển động có thể
 Sử dụng hình chiếu để mô tả trường công tác của một Robot
01/09/2009
10
ROBOT CÔNG NGHIỆPROBOT CÔNG NGHIỆP--CẤUCẤU TRÚCTRÚC
ROBOT CÔNG NGHIỆPROBOT CÔNG NGHIỆP--CẤUCẤU TRÚCTRÚC
01/09/2009
11
ROBOT CÔNG NGHIỆPROBOT CÔNG NGHIỆP
KẾTKẾTCẤUCẤUTAYTAY MÁYMÁY
 Tay máy: thành phần quan trọng quyết định khả năng
làm việc của Robot
 Được thiết kế đa dạng: cơ cấu tay con người, loài
vật…
 Các thông số cần quan tâm đối với tay máy:

 Tầm với (trường công tác)
 Số bậc tự do
ộ ứ Độ cứng, vững
 Tải trọng vật nâng, lực kẹp
ROBOT CÔNG NGHIỆPROBOT CÔNG NGHIỆP
KẾTKẾTCẤUCẤUTAYTAY MÁYMÁY
01/09/2009
12
ROBOT CÔNG NGHIỆPROBOT CÔNG NGHIỆP
KẾTKẾTCẤUCẤUTAYTAY MÁYMÁY
ROBOT CÔNG NGHIỆPROBOT CÔNG NGHIỆP
KẾTKẾTCẤUCẤUTAYTAY MÁYMÁY
01/09/2009
13
ROBOT CÔNG NGHIỆPROBOT CÔNG NGHIỆP
KẾTKẾTCẤUCẤUTAYTAY MÁYMÁY
ROBOT CÔNG NGHIỆPROBOT CÔNG NGHIỆP
PHÂNPHÂN LOẠILOẠI
 Phân loại theo kết cấu:
 Theo tọa độ: Đề các trụ cầu gócTheo tọa độ: Đề các, trụ, cầu, góc…
 Theo hệ thống truyền động:
 Truyền động điện: động cơ DC, step motor (dễ điều khiển,
kết cấu gọn)
 Truyền động thủy lực: có công suất cao (kết cấu cồng kềnh,
khó điều khiển)khó điều khiển)
 Truyền động khí nén: công suất trung ình và nhỏ, độ chính
xác thấp. Thích hợp với các thao tác nhấc lên và đặt xuống.
(Pick and Place or PTP: point to point)
01/09/2009
14

ROBOT CÔNG NGHIỆPROBOT CÔNG NGHIỆP
PHÂNPHÂN LOẠILOẠI
 Phân loại theo ứng dụng:
 Robot son hànRobot son, hàn…
 Phân loại theo cách thức và đặc trưng của phương
pháp điều khiển
ROBOT CÔNG NGHIỆPROBOT CÔNG NGHIỆP
CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI ĐỔI THUẦN NHẤTCÁC PHÉP BIẾN ĐỔI ĐỔI THUẦN NHẤT
(Homogeneous Transformation)(Homogeneous Transformation)