Đang tải... (xem toàn văn)
luận văn về robot và điều khiển robot
1 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ROBOT VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT . 6 1.1. Robot và robot công nghiệp . 6 1.1.1. Vài nét lịch sử phát triển của robot và robot công nghiệp . 6 1.1.2. Robot và công nghệ cao . 7 1.1.3. Định nghĩa về robot công nghiệp 8 1.2. Các phương pháp điều khiển robot 10 1.2.1. Phương pháp điều khiển động lực học ngược . 10 1.2.2. Phương pháp điều khiển phản hồi phân ly phi tuyến 12 1.2.3. Phương pháp điều khiển thích nghi theo sai lệch . 13 1.2.4. Phương pháp điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu 14 1.2.5. Phương pháp điều khiển động lực học ngược thích nghi . 15 1.2.6. Phương pháp điều khiển trượt 16 CHƯƠNG II: MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG - ROBOT SCARA SERPENT 17 2.1. Một số loại robot Scara của các hãng sản xuất . 17 2.2. Các thông số và vùng làm việc của robot Scara Serpent 19 2.2.1. Cấu tạo tay máy robot Scara Serpent 20 2.2.1.1. Cấu hình của robot Scara Serpent . 20 2.2.1.2. Các thông số kỹ thuật của robot Scara Serpent 20 2.2.2. Giới hạn không gian làm việc của robot Scara Serpent 21 2.3. Động học robot Scara Serpent 23 2.3.1. Động học thuận 23 2.3.2. Động học ngược 26 2.4. Động lực học robot Scara Serpent 28 2.4.1. Hàm Euler - Lagrange và các vấn đề động lực học . 29 2.4.2. Động lực học robot Scara Serpent . 30 2.4.2.1. Tính toán động năng và thế năng cho từng khớp 30 2.4.2.2. Phương trình động lực học 33 2.5. Mô tả đối tượng bằng hệ phương trình trạng thái 37 2 CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN . 39 3.1. Cấu trúc hệ thống điều khiển robot 39 3.2. Xây dựng quỹ đạo chuyển động chuẩn 40 3.2.1. Xác định giá trị q02 và qc1 42 3.2.2. Phương trình đoạn cd . 42 3.2.3. Phương trình đoạn ac . 43 3.2.4. Phương trình đoạn df . 43 3.3. Thiết kế bộ điều khiển cho tay máy robot Scara Serpent ba bậc tự do 44 3.3.1. Hệ phương trình động lực học Lagrange . 44 3.3.2. Hệ phương trình trạng thái 45 3.3.3. Lựa chọn phương pháp điều khiển và bộ điều khiển PID . 48 CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG VỚI MÔ HÌNH ROBOT SCARA SERPENT . 51 4.1. Đặt vấn đề 51 4.2. Sơ đồ mô hình hóa các khâu của hệ thống . 51 4.2.1. Mô hình chung của robot . 51 4.2.2. Mô hình khối tạo quỹ đạo chuyển động chuẩn 51 4.2.3. Mô hình bộ điều khiển . 52 4.3. Giao diện chương trình mô phỏng robot Scara Serpent 52 4.4. Kết quả mô phỏng hệ thống trên Matlab-Simulink 58 4.4.1. Thông số của robot và quỹ đạo chuyển động 58 4.4.2. Đặc tính của hệ thống khi robot làm việc với tải khác nhau . 58 KẾT LUẬN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 PHỤ LỤC 1: CÁC SƠ ĐỒ KHỐI . 81 PHỤ LỤC 2: CÁC CHƯƠNG TRÌNH M FILES 86 3 M U Theo quỏ trỡnh phỏt trincaxó hi,nhucunõngcaosnxutv chtlng snphmngycngũi hingdngrngrói cỏc phngtintnghúa snxut. Xuhngtoranhngdõychuynv thitbtngcútớnhlinhhotcaoó hỡnh thnh v phỏt trinmnhmVỡ thngycngtngnhanhnhucungdngngi mỏytoracỏchsnxuttnglinhhot. Robot ngdngrngrói v úngvaitrũ quan trng trong snxutcngnh trongisng.Robotlccuachcnngcúkhnnglptrỡnh cdựngdi chuynnguyờn vtliu,cỏcchitit,cỏcdngcthụngquacỏctruynngclp trỡnh trc.Khoahcrobot chyudavo cỏc phộp toỏn vismatrn. ỉ Robot cú ththaotỏcnhconngiv cú thhptỏc vinhaumtcỏnhthụng minh. ỉ Robot cú cỏnh tay vi nhiubct do v cú ththchin c cỏcchuyn ngnhtayngiviukhincbngmỏytớnhhoccúthiukhin bngchngtrỡnh cnpsntrongchip trờn bo mchiukhinrobot. hiu khinrobot cútincy,chớnhxỏccao,giỏ thnh hv tit kimnnglngthỡ nhimvcbnl hiukhinrobot phimbogiỏ tryờu cucacỏc ilngiuchnhv iukhin. Ngoi ra, hiukhinrobot phi mbonnhngv tnh,chngcnhiutrongvngoi,ngthikhụnggõy tỏc hichomụitrngnh:tingnquỏmcquynh,súnghi cainỏpv dũng inquỏlncholiinv.v . Khi thitkhiukhinrobot mtrongúsdngcỏchiuchnhtng truynng,cnphimbohthchincttccỏcyờu cuvcụngngh,cỏc chtiờu cht lng v cỏc yờu cu kinht. Chtlng ca hthng c th hin trong trngthỏitnhv trngthỏing.Trngthỏitnhyờu cuquantrnglchớnh xỏciuchnh.Trngthỏingthỡ cú yờu cuvnnhv cỏc chtiờu vcht lngnglquỏiuchnh,tciuchnh,thigianiuchnhv slndao ng.i vihiu khin robot, vicla chnsdng cỏc bbin i,cỏcloi ngcin,cỏcthitbolng,cmbin,cỏcbiukhinvcbitlphng phỏpiukhincúnhhngrtlnnchtlngiukhinbỏmchớnhxỏcqu ocah. 4 Các công trình nghiên cứu về hệ thống điều khiển robot tập trung chủ yếu theo hai hướng là sử dụng các mô hình có đặc tính phi tuyến có thể ước lượng được để đơn giản việc phân tích và thiết kế hoặc đề ra các thuật toán điều khiển mới nhằm nâng cao chất lượng đáp ứng của robot. Đặc điểm cơ bản của hệ thống điều khiển robot là thực hiện được điều khiển bám theo một quỹ đạo phức tạp đặt trước trong không gian, tuy nhiên khi dịch chuyển thì trọng tâm của các chuyển động thành phần và mômen quán tính của hệ sẽ thay đổi, điều đó dẫn đến thông số động học của hệ cũng thay đổi theo quỹ đạo chuyển động và đồng thời xuất hiện những lực tác động qua lại, xuyên chéo giữa các chuyển động thành phần trong hệ với nhau. Các yếu tố trên tác động sẽ làm cho hệ điều khiển robot mang tính phi tuyến mạnh, gây cản trở rất lớn cho việc mô tả và nhận dạng chính xác hệ thống điều khiển robot. Do vậy, khi điều khiển robot bám theo quỹ đạo đặt trước phải giải quyết được những vấn đề sau: Ø Khắc phục các lực tương tác phụ thuộc vào vận tốc, gia tốc của quỹ đạo riêng các chuyển động thành phần và quỹ đạo chung của cả hệ như: lực quán tính, lực ly tâm, lực ma sát v.v . Ø Khi trọng tâm của các chuyển động thành phần và của cả hệ thay đổi theo quỹ đạo riêng và chung kéo theo sự thay đổi của các thông số động học của hệ, điều đó đòi hỏi phải có sự biến thiên các tham số đưa vào bộ điều khiển tương ứng để vẫn đảm bảo sự cân bằng, ổn định và bền vững đồng thời vẫn bám theo được quỹ đạo đặt. Với công cụ toán vi phân người ta đã có thể phân tích tính điều khiển được, tính quan sát được cho hệ phi tuyến. Nội dung của đề tài nghiên cứu như sau: 1. Tên đề tài: Nâng cao chất lượng điều khiển cho robot Scara. 2. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài: Ứng dụng phương pháp điều khiển động lực học ngược cho điều khiển bền vững quỹ đạo robot. 3. Mục đích của đề tài: Xây dựng cấu trúc và thuật toán điều khiển robot Scara. 4. Nội dung của đề tài, các vấn đề cần giải quyết: 5 - Xây dựng mô hình toán học cho robot Scara Serpent 3 bậc tự do. - Xây dựng hệ thống điều khiển quỹ đạo đạt độ chính xác cao. - Đánh giá chất lượng hệ thống bằng mô phỏng. Nội dung của luận văn đề cập tới vấn đề “Nâng cao chất lượng điều khiển robot Scara” với mục tiêu điều khiển bền vững và bám chính xác quỹ đạo chuyển động. Luận văn được trình bày thành 4 chương với nội dung cơ bản của từng chương được tóm tắt như sau: Chương I – Tổng quan về robot và điều khiển robot: Mô tả tổng quan về robot. Phân tích ưu, nhược điểm của một số phương pháp điều khiển robot đã và đang được áp dụng trong thực tiễn để nâng cao độ chính xác điều khiển quỹ đạo robot. Chương II – Mô tả toán học đối tượng robot Scara: Nghiên cứu một số robot trong họ Scara và đi sâu vào phân tích mô hình Robot Scara Serpent để phục vụ việc nghiên cứu và kiểm chứng cơ sở lý thuyết và các phương pháp điều khiển được lựa chọn. Chương III – Xây dựng mô hình hệ thống điều khiển: Thiết kế bộ điều khiển để nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển quỹ đạo cho robot. Xây dựng mô hình hệ thống điều khiển cho robot Scara Serpent, xây dựng mô hình mô phỏng sử dụng phần mềm Matlab-Sumulink. Chương IV – Mô phỏng với mô hình robot Scara Serpent: Định hình và kiểm chứng về mặt lý thuyết cơ sở thực tiễn của đề tài cũng như tính khả thi của phương pháp điều khiển được lựa chọn khi áp dụng cho hoạt động bền vững của điều khiển quỹ đạo robot Scara Serpent 3 bậc tự do. 6 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT 1.1. Robot và robot công nghiệp 1.1.1. Vài nét lịch sử phát triển của robot và robot công nghiệp Nhìn ngược dòng thời gian chúng ta có thể nhận thấy rằng từ “Robot” đã xuất hiện từ khá lâu. Năm 1921 nhà viết kịch Karelcapek người Séc đã viết một vở kịch với tựa đề R.U.R (Rossums Universal Robot) mô tả về một cuộc nổi loạn của những cỗ máy phục dịch. Từ “Robot” ở đây có nghĩa là những máy móc biết làm việc như con người. Có lẽ đó cũng là một gợi ý cho những nhà sáng chế kỹ thuật thực hiện các mơ ước về những cỗ máy bắt chước được các thao tác lao động cơ bắp của con người. Thời gian sau đó các cơ cấu điều khiển từ xa (Teleoperator) ra đời và ngày một phát triển hoàn thiện. Teleoperator là những cơ cấu phỏng sinh học, nó bao gồm các khâu, các khớp cùng với các dây chằng gắn liền với hệ điều hành là cánh tay của người điều khiển thông qua các cơ cấu khuếch đại cơ khí. Teleoperator có thể cầm nắm, nâng hạ, dịch chuyển, xoay lật các đối tượng trong một không gian hoạt động nhất định. Tuy rằng các thao tác khá tinh vi, khéo léo nhưng tốc độ hoạt động chậm, lực tác dụng hạn chế và hệ điều khiển chỉ thuần tuý là cơ khí. Từ thập kỷ 50, sự phát triển đầy hứa hẹn của kỹ thuật điều khiển theo chương trình số cứng và ngành vật liệu mới đã làm chỗ dựa vững chắc cho sự ra đời của các cơ cấu điều khiển vô cấp (servo mechanism) và các hệ điện toán (computation). Ngay lập tức ý tưởng kết hợp hệ điều khiển NC (Numerical control) với các cơ cấu điều khiển từ xa (Teleoperator) được hình thành và triển khai nghiên cứu. Sự phối hợp tuyệt vời giữa khả năng linh hoạt khéo léo của Teleoperator với độ thông minh nhạy bén của hệ điều khiển NC đã đưa ra kết quả là một hệ máy móc tự động cao cấp với tên gọi “Robot”. Năm 1961 người máy công nghiệp (IR- industrial Robot) đầu tiên được đưa ra thị trường. Tiếp theo đó các nước khác cũng bắt đầu sản xuất robot công nghiệp theo bản quyền của Mỹ, Anh (1967), Thụy Điển, Nhật (1968), Đức (1971) . . . Ngày nay, trên thế giới có khoảng 200 công ty sản xuất IR, trong đó ở Nhật có 70, ở các nước Tây âu có 90, ở Mỹ có 30. Nhờ áp dụng rộng rãi các tiến bộ khoa học 7 kỹ thuật về vi xử lý, tin học cũng như vật liệu mới nên số lượng robot công nghiệp đã tăng lên nhanh chóng, giá thành giảm đi rõ rệt, tính năng có nhiều cải tiến. Robot công nghiệp phát huy thế mạnh ở những lĩnh vực như hàn hồ quang, đúc, lắp ráp, sơn phủ, và trong các hệ thống tự động điều khiển liên hợp. 1.1.2. Robot và công nghệ cao Robot và công nghệ cao là những khái niệm của sản xuất tự động hoá hiện đại. Các nước công nghiệp phát triển đã đưa ra chiến lược dùng tự động hoá hiện đại (IR+High Tech) kéo các xí nghiệp công nghiệp đầu tư ở nước ngoài (trước đây vì lý do lương thợ rẻ mạt) trở về chính quốc (dùng lao động là robot công nghiệp). Chính phủ các nước này đã áp dụng những biện pháp hỗ trợ hữu hiệu như: coi robot công nghiệp là ngành công nghiệp quan trọng, xây dựng nhiều chương trình nhà nước về áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất robot. Khuyến khích bằng cách ưu tiên thuế và đặt ra những quy chế có lợi cho cả người sản xuất và người sử dụng robot công nghiệp. Nhờ vậy chỉ sau một thời gian ngắn sử dụng robot công nghiệp trở nên rộng lớn đa dạng với cơ sở nguồn động lực phát triển là “lực đẩy” của công nghệ và “lực kéo” của thị trường. Một đặc điểm quan trọng của robot công nghiệp là chúng cho phép dễ dàng kết hợp những việc phụ và chính của một quá trình sản xuất thành một dây chuyền tự động. So với các phương tiện tự động hoá khác, các dây chuyền tự động dùng robot có nhiều ưu điểm hơn như dễ dàng thay đổi chương trình làm việc, có khả năng tạo ra dây chuyền tự động từ các máy vạn năng, và có thể tự động hoá toàn phần. Khi sử dụng robot vào các dây chuyền tự động, khâu chuẩn bị kỹ thuật được rút ngắn đi. Trong khi đó với thời gian từ lúc quyết định phương án đến lúc thiết kế xong một dây chuyền các máy tự động, một mặt hàng hoặc quy trình công nghệ đó đã có thể trở thành lạc hậu rồi. Theo số liệu của các chuyên gia Mỹ nghiên cứu về vấn đề này khi khảo sát trên 70 đề án thiết kế thì với quá nửa số đó là phương án dùng các máy tự động chuyên dụng phải tốn hơn một năm. Vì thế, phương án dùng robot Unimate với các máy tự động vạn năng được đưa vào sử dụng và phát huy hiệu quả to lớn. Kỹ thuật robot có ưu điểm quan trọng nhất là tạo nên khả năng linh hoạt hoá sản xuất. Việc sử dụng máy tính điện tử, robot và máy điều khiển theo chương trình đã cho phép tìm được những phương thức mới mẻ để tạo nên các dây chuyền tự động cho 8 sản xuất hàng loạt với nhiều mẫu, loại sản phẩm. Dây chuyền tự động “cứng” gồm nhiều thiết bị tự động chuyên dùng đòi hỏi vốn đầu tư lớn, tốn nhiều thời gian để thiết kế và chế tạo, trong lúc quy trình công nghệ luôn luôn cải tiến, nhu cầu đối với chất lượng và quy cách của sản phẩm luôn luôn thay đổi. Bởi vậy, nhu cầu “mềm” hoá hay linh hoạt hóa dây chuyền sản xuất ngày càng tăng. Kỹ thuật robot công nghiệp và máy tính đã đóng vai trò quan trọng trong công việc tạo ra các dây chuyền tự động linh hoạt. Xuất phát từ nhu cầu và khả năng linh hoạt hoá sản xuất, trong những năm gần đây không những chỉ các nhà khoa học mà các nhà sản xuất đã tập trung sự chú ý vào việc hình thành và áp dụng các hệ sản xuất tự động linh hoạt, gọi tắt là hệ sản xuất linh hoạt. Hệ sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System) ngày nay thường bao gồm các thiết bị gia công được điều khiển bằng chương trình số, các phương tiện vận chuyển và kho chứa trong phân xưởng đã được tự động hoá và nhóm robot công nghiệp ở các vị trí trực tiếp với các thiết bị gia công hoặc thực hiện các nguyên công phụ. Việc điều khiển và kiểm tra hoạt động của toàn bộ hệ sản xuất linh hoạt được thực hiện bằng máy tính. Ưu điểm nổi bật của hệ sản xuất linh hoạt là rất thích hợp với quy mô nhỏ và vừa, thích hợp với yêu cầu luôn luôn thay đổi chất lượng sản phẩm và quy trình công nghệ. Bởi vậy, ngày nay hệ sản xuất linh hoạt thu hút sự chú ý không những ở các nước phát triển mà ngay cả ở những nước đang phát triển. Trong một số tài liệu nước ngoài FMS như là hệ sản xuất của tương lai (Future Manufactring System). 1.1.3. Định nghĩa về robot công nghiệp Robot công nghiệp là một máy tự động linh hoạt thay thế từng phần hoặc toàn bộ hoạt động cơ bắp và hoạt động trí tuệ của con người trong nhiều khả năng thích nghi khác nhau. Về mặt cơ khí và điều khiển điện tử, robot công nghiệp là sự tổ hợp khả năng hoạt động linh hoạt của các cơ cấu điều khiển từ xa với tốc độ phát triển ngày càng cao của hệ thống điều khiển theo chương trình số cũng như kỹ thuật chế tạo các cảm biến, công nghệ lập trình và các phát triển của trí tuệ nhân tạo, hệ chuyên gia. Robot công nghiệp có khả năng chương trình hoá linh hoạt trên nhiều trục chuyển động, biểu thị cho số bậc tự do của chúng. Robot công nghiệp được trang bị 9 những bàn tay máy hoặc các cơ cấu chấp hành giải quyết nhưng nhiệm vụ xác định trong các quá trình công nghệ: hoặc trực tiếp tham gia các nguyên công (sơn, hàn, lắp ráp các cụm thiết bị .) hoặc phục vụ các quá trình tổ chức dòng lưu thông vật chất (chi tiết, dao cụ, gá lắp .) với những thao tác cầm nắm, vận chuyển và trao đổi các đối tượng vật chất với các trạm công nghệ trong một hệ thống máy tự động linh hoạt. Ta có thể điểm qua một vài định nghĩa về robot công nghiệp như sau: - Định nghĩa theo tiêu chuẩn AFNOR Fracais: Robot công nghiệp là một cơ cấu chuyển đổi tự động có thể chương trình hoá, lặp lại các chương trình, tổng hợp các chương trình đặt ra trên các trục toạ độ, có khả năng định vị, định hướng, di chuyển các đối tượng vật chất theo những chương trình thay đổi đã chương trình hoá nhằm thực hiện các nhiệm vụ công nghệ khác nhau. - Định nghĩa theo tiêu chuẩn VDI 2806/BRD: Robot công nghiệp là một thiết bị có nhiều trục, thực hiện các chuyển động tự động có thể chương trình hoá và nối ghép các chuyển động của chúng trong các khoảng cách tuyến tính hay phi tuyến của động trình. Chúng được điều khiển bởi các bộ hợp nhất ghép nối với nhau, có khả năng học và nhớ các chương trình, chúng được trang bị dụng cụ hoặc các phương tiện công nghệ khác nhau để thực hiện các nhiệm vụ sản xuất trực tiếp và gián tiếp. - Định nghĩa theo IOTC - 1980: Robot công nghiệp là một máy tự động liên kết giữa một tay máy và một cụm điều khiển chương trình hoá, 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. Bản chất của các định nghĩa trên cho ta thấy một ý nghĩa quan trọng: robot công nghiệp phải được liên hệ chặt chẽ với máy móc, công cụ và các thiết bị công nghệ tự động khác trong một hệ thống tự động tổng hợp. Trong quá trình phân tích và thiết kế không thể quan niệm robot như một đơn vị cấu trúc biệt lập, trái lại đó phải là những thiết kế tổng thể của “hệ thống tự động linh hoạt robot hoá” cho phép thích ứng nhanh và đơn giản khi nhiệm vụ sản xuất thay đổi. Theo đó, các mẫu hình robot phải đảm bảo có: 10 - Thủ pháp cầm nắm, chuyển đổi tối ưu. - Trình độ hành nghề khôn khéo, linh hoạt. - Kết cấu phải tuân theo nguyên tắc môdun hoá. 1.2. Các phương pháp điều khiển robot Cho đến nay trong thực tế, nhiều phương pháp và hệ thống điều khiển robot đã được thiết kế và sử dụng, trong đó các phương pháp điều khiển chủ yếu là: - Điều khiển động lực học ngược. - Điều khiển phản hồi phân ly phi tuyến. - Các phương pháp điều khiển thích nghi. * Điều khiển thích nghi theo sai lệch. * Điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu (MRAC). * Điều khiển động lực học ngược thích nghi. * Điều khiển trượt. Chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu các phương pháp điều khiển robot để biết được ưu nhược điểm của từng phương pháp. 1.2.1. Phương pháp điều khiển động lực học ngược Nguyên lý của phương pháp này là chọn một luật điều khiển phù hợp để khử thành phần phi tuyến của phương trình động lực học và phân ly đặc tính động lực học của các khớp nối. (t) H(q).q(t) h(q,q) g(q)t = + + && & (1.1) Nếu ta biết các tham số của robot ta có thể tính được các ma trận H, h, g từ đó có luật điều khiển. dk H(q)U h(q,q) g(q)t = + + & (1.2) cân bằng dk t = t với điều kiện H(q) 0¹ và q U= && (vectơ điều khiển phụ ). [...]... Mtsloirobot Scara cacỏchóng snxut: Hỡnh 2.1a: Turbo Scara SR60 cahóng Bosch Hỡnh 2.1b: Assembly Scara Robot caHirata Hỡnh 2.1c: Scara Robot caEPSON Hỡnh 2.1d: Scara Robot caDENSO 17 Hỡnh 2.1e: Scara Robot of ADEPT Hỡnh 2.1f: Scara Robot of RANOME Hỡnh 2.1g: Scara Robot of KUKA Hỡnh 2.1h: Scara Robot of STAUBLI Hỡnh 2.2: Robot Scara Serpent caFEEDBACK 18 Trong phn ny lun vn s xõy dng mụ t toỏn hc i tng robot. .. victhitkmtbiukhintrt(VariableStructure Controller - VSC) 16 CHNG II Mễ T I TNG - ROBOT SCARA SERPENT 2.1 Mt s loi robot Scara ca cỏc hóng sn xut Robot Scara l mttrongnhngrobot phbinnhttrong cụng nghip.Chuyn ngcarobot ny rtnginnhngliphự hpvicỏcdõychuynv ngdng hu hiu trong nhim v nht v t sn phm. Robot Scara (Selectively Compliant Articulated Robot Arm) cú nghal tay mỏy lprỏpchnlc. Cutrỳcnghcloitaymỏyny thuchphngsinh,cúcỏctrcquay,cỏc... hc i tng robot Scara Serpent caFEEDBACK 2.2 Cỏc thụng s v vựng lm vic ca robot Scara Serpent Do chuynngcarobot Scara n gin,ddng nờnnú csdngkhỏ ph bin trong cụng nghip. õy nghiờn cu robot Scara Serpent (Hỡnh 2.3) mt loicbntrongnhúmrobot cụng nghipny Hỡnh 2.3: Robot Scara Serpent ChiucaocaRobotcúththayiddng bng cỏchthayivtrớgỏthõn robot trờn trccbn,giỳp tay mỏy thunlitrongvicthayicụngvic Vithitkngctruynngchoctaycttrờn... iukhinkớn.Chuynngthngngc thchinbngpitonkhớnộn Robot Scara Serpent cú thclptrỡnh tmỏytớnhbngcỏchtdliucho mi trc. Hoc iu khin bng tay s dng thit b lỏi in (steering) cho tay mỏy dựng cỏc cundõyinttrong giỏ treo (pendant) 19 2.2.1 Cu to tay mỏy robot Scara Serpent 2.2.1.1 Cu hỡnh ca robot Scara Serpent Bao gmmtchuicỏcthanhcngcliờn ktvinhaubicỏckhp: Hỡnh 2.4: Cuhỡnh v cỏc htrctagntrờn Robot Scara Serpent Robot Scara Serpent gm3khpchuynngquayv... Khp3chuynngtnhtintheotrcz2 ond3 - Khp4quayquanhtrcz3 gúc 4 2.2.1.2 Cỏc thụng s k thut ca robot Scara Serpent Thụng scangc1, 2, 3tngngvicỏckhp1, 2, 4 cataymỏyrobot Scara Serpent (xem bng 2.1) - ngc1truynngchokhp1(main) - ngc2truynngchokhp2(fore) - ngc3truynngchokhp4 - khpctay (wrist) 20 Bng 2.1: Thụng scỏcngccarobot TT Loi U(V) I(A) M(Nm) N(v/p) P(W) J(Kg.m2) R(W) L(mH) m(Kg) 1 J9ZF 12 4,8 4.10-2 2100... 2.6: Giihnkhụnggian lm viccarobot Scara Serpent Nhvykhongkhụnggianm tay mỏy cú th vitil ton bhỡnh trvi ỏy cú ng gii hn bờn trong l mt cung trũn cú bỏn kớnh r = 0.231 (m) v nggiihnbờnngoilngtrũn bỏn kớnh R = 0.4 (m) 22 Khi bitcvtrớno m tay mỏy cú thncchỳngtacúthlptrỡnh trongMatlabtỡm vtrớ,quono m tay mỏy cú thvnti(cxộtn chngIII trong bnlunvnny) 2.3 ng hc robot Scara Serpent Robot Scara Serpent cú cu trỳc... din nh trờn Hỡnh 2.4 Robot cú 3 trcquay v 1 bn kp,tuynhiờn ba khpngutiờncgil b phncbnvỡ trcht,nhchỳngtaymỏycúththchinbcchyutrongthao tỏcnhv,tclabnkpnlõncnimlm vic,sauúnhkhpngcũn libn kpc nhhngv vi chnhnvtrớgiacụngchớnhxỏc 2.3.1 ng hc thun Vicxõydngcỏcphngtrỡnh nghcthuncarobotctinhnh tun ttheocỏcbcsau: Bc 1: Xỏcnhcỏchto Ta s dng quy c Denavit-Hartenberg mụ t y v trớ ca ca ton thõn robot cụng nghip Hỡnh... Hỡnh 2.4 mụ tcỏchtrctognvicỏckhỳctayca robot Scara Serpent Bc 2: Xõy dngbngthụngsDH Bng 2.3: Tham sDenavit Hartenberg carobot Scara Serpent Thanh ni ai (0) ai qi(rad) di (m) Bin Chuynng 1 0 a1 q1 0 q1 Quay 2 -1800 a2 q2 0 q2 Quay 3 0 0 0 d3 d3 Tnhtin 4 0 0 q4 0 q4 Quay Khosỏtvi3trckhpquayutiờntngngviquocakhpquay4 trong mtphngOX0Y0 Ma trnT4 l ma trnbiudintaymỏyrobot trong htrc tagc: T4= A1.A2.A3.A4... atan2( 1 - n 2 ,n ) 1 2 x x ợ 4 (2.26) 2.4 ng lc hc robot Scara Serpent mụ t mi quan h gia lc, mụmen vi v trớ, vn tc v gia tc ca i tngrobot, cnphixõydngcphngtrỡnh nglchc,túphcvcho cụng victhitkviukhinrobot Vỡ vycnphitớnhtoỏnycỏcthụngs caitngtrckhiavomụphng Phngtrỡnh nglchc carobotcbiudinnhsau: && & H(q)q + h(q,q) + g(q) = t(t) (2.27) Trongú: - t(t) - Vect[nx1]lcngtonờn nkhpng: t(t) = [t1(t), t2(t), , tn(t)]T... ivikhpquay;qi = ri ivikhptnhtin ti : mụmen lcngtikhpthi 29 ngnngcakhpthi: Ki = 1 1 m i v i2 + J i w i2 2 2 (2.39) ViJi l mụmen quỏn tớnh cakhp thi 2.4.2 ng lc hc robot Scara Serpent Theo cuhỡnh, robot Scara Serpent cú cỏc thụng sBng 2.4: Bng 2.4: Thụng scarobot Scara Serpent Khp1 Khp2 Khp3 Khp4 Bin q1 q2 d3 q4 Chiudi a1 a2 d3 0 Khilng m1 m2 m3 m4 Vntc v1 v2 v3 v4 Chiudi tõm khi lg1 lg2 lg3 lg4 Giskhilngnmumỳtcỏcthanhni,tacúchiudi . CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ROBOT VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT 1.1. Robot và robot công nghiệp 1.1.1. Vài nét lịch sử phát triển của robot và robot công nghiệp . thống điều khiển: Thiết kế bộ điều khiển để nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển quỹ đạo cho robot. Xây dựng mô hình hệ thống điều khiển cho robot