MC LC Trang MC LC i LI CM N .v H THNG Kí HIU, CH VIT TT vi H THNG DANH MC BNG BIU vi H THNG DANH MC HèNH V vi M U - Chng TNG QUAN V ROBOT SONG SONG - 1.1 Lch s phỏt trin ca robot song song - 1.2 u nhc im ca robot song song so vi robot chui - 1.2.1 u im - 1.2.2 Nhc im - 1.3 ng dng ca robot song song - 1.3.1 ng dng cụng nghip - 1.3.2 ng dng mụ phng - 1.3.3 ng dng y t - 1.4 Cỏc hng nghiờn cu m rng v robot song song - 1.5 Tỡnh hỡnh nghiờn cu robot song song ti Vit Nam - 1.6 Nghiờn cu robot song song Trng i hc Kinh doanh v Cụng ngh H Ni v Trng i hc Bỏch khoa H Ni - 11 Chng TNH TON THIT K CH TO C KH ROBOT - 12 SONG SONG DELTA ROSTOCK - 12 2.1 t - 12 2.1.1 Robot song song Delta dng 3RRR - 12 2.1.2 Robot song song Delta dng 3PRS - 12 2.2 Phõn tớch v la chn kt cu - 14 2.2.1 Yờu cu chung - 14 2.2.2 Phng ỏn thit k - 14 -i- 2.2.3 Yờu cu t ca ti - 15 2.3 Tớnh toỏn v la chn b truyn ng cho robot - 15 2.3.1 Tớnh toỏn la chn ng c - 15 2.3.2 La chn b truyn cho robot - 17 2.4 Thit k cm chi tit - 17 2.4.1 Thit k khung mỏy - 17 2.4.2Thit k b truyn ng tnh tin - 19 2.4.3 Thit k khõu hỡnh bỡnh hnh - 20 2.4.4 Thit k cm giỏ di ng - 20 2.5 Ch to c khớ robot - 21 2.6 Cỏc thụng s kớch thc sau thit k ch to - 23 Chng THIT K CH TO MCH IU KHIN ROBOT - 25 3.1 t - 25 3.2 Nguyờn lý iu khin ng c bc - 26 3.3 Thit k h iu khin - 30 3.3.1 Ngun in - 30 3.3.2 Modun iu khin - 31 3.3.3 Thit k mch trờn Orcad - 36 Chng TNH TON NG HC NGC ROBOT SONG SONG DELTA ROSTOCK - 46 4.1 Kt cu ng hc robot song song Delta Rostock - 46 4.1.1 Mụ hỡnh robot song song Delta Rostock - 46 4.1.2 Xỏc nh s bc t - 47 4.1.3 Cỏc kớch thc t mụ hỡnh Robot - 47 4.2 Xõy dng mụ hỡnh c hc gn ỳng cho robot - 48 4.2.1 Chn h ta kho sỏt - 48 4.2.2 Chn cỏc ta suy rng - 50 4.3 Thit lp phng trỡnh liờn kt - 50 4.4 Tớnh tc cỏc tõm v tc gúc cỏc khõu - 52 - -ii- 4.4.1 Vn tc cỏc tõm - 52 4.4.2 Tớnh toỏn tc gúc cỏc khõu - 54 4.5 Bi toỏn ng hc ngc - 56 4.6 Mụ phng s bi toỏn ng hc robot song song Delta Rostock - 61 4.6.1 Kt qu bi toỏn ng hc ngc - 62 4.6.2 Mụ phng i vi cỏc tõm v tc gúc, gia tc gúc cỏc khõu - 69 4.7 Mụ phng robot v ng trũn - 76 4.7.1 S mụ phng - 76 4.7.2 Xõy dng mụ hỡnh - 76 4.7.3 Kt qu mụ phng - 77 Chng TNH TON NG LC HC NGC ROBOT - 78 SONG SONG DELTA ROSTOCK - 78 5.1 Thit lp phng trỡnh ng lc hc - 78 5.1.1 Thit lp phng trỡnh vi phõn chuyn ng ca chõn A1 h ta c nh Ox1ay1az1a gn vi chõn A (H ta (A1)) - 79 5.1.2 Thit lp phng trỡnh vi phõn chuyn ng ca bn mỏy ng - 85 5.2 Thớ d mụ phng bi toỏn ng lc hc ngc - 85 KT LUN - 89 TI LIU THAM KHO - 90 PH LC - 93 - -iii- LI CAM OAN Tờn tụi l Mai Trng Dng, hc viờn cao hc khúa 2012B.CT.KH chuyờn ngnh C in T Sau gn nm hc tp, nghiờn cu ti trng i hc Bỏch khoa H Ni, c s giỳp ca cỏc thy cụ giỏo, c bit l GS.TSKH Nguyn Vn Khang, tụi ó hon thnh xong lun tt nghip thc s Vi ti lun l: "Tớnh toỏn ng hc, ng lc hc v thit k ch to mụ hỡnh robot song song Delta Rostock", tụi xin cam oan õy l cụng trỡnh nghiờn cu ca cỏ nhõn tụi di s hng dn ca GS TSKH Nguyn Vn Khang v ch tham kho cỏc ti liu c lit kờ Tụi khụng chộp cụng trỡnh ca cỏ nhõn khỏc di bt k hỡnh thc no Nu cú, tụi xin hon thnh chu trỏch nhim H Ni, ngy 29 thỏng nm 2015 Ngi cam oan Mai Trng Dng -iv- LI CM N Trong sut quỏ trỡnh thc hin ti "Tớnh toỏn ng hc, ng lc hc v thit k ch to mụ hỡnh robot song song Delta Rostock", em ó t c mt s kt qu nht nh: Nghiờn cu cỏc loi robot song song, tớnh toỏn ng hc, ng lc hc robot, cỏc phng thc lp trỡnh, iu khin hot ng robot, cng nh hiu thờm v cỏch thit k, ch to c khớ robot Em xin trõn trng cm n s giỳp ca GS TSKH Nguyn Vn Khang v cỏc thy b mụn C hc ng dng, Vin C khớ ó to iu kin em hon thnh ti ny Tuy nhiờn, vi kinh nghim thc t cũn hn ch nờn lun khụng th trỏnh c nhng thit sút v cha th hon thin mt cỏch hon ho nh mong i Kớnh mong quý thy cụ úng gúp nhng ý kin ti c hon thnh tt hn H Ni, ngy 29 thỏng nm 2015 Tỏc gi lun Mai Trng Dng -v- H THNG Kí HIU, CH VIT TT VSS: Ngun cung cp Vdd: Ngun cung cp (+3V ~ +5V) V0: iu chnh tng phn RS: La chn ghi R/W: c v ghi H THNG DANH MC BNG BIU Bng Bng danh sỏch cỏc chi tit ch to Bng Bng thụng s kớch thc robot Bng Bng thụng s ng hc H THNG DANH MC HèNH V Hỡnh 1.1 Robot song song ca Stewart Hỡnh 1.2 Tm dch chuyn Gough Hỡnh 1.3 Robot Delta ng dng cụng ngh thc phm Hỡnh 1.4 Tm dch chuyn Stewart Hỡnh 1.5 Sn phm Persival ca ẫcole Nationale dE1quitation (Phỏp) Hỡnh 1.6 B mụ phng xe p ca KAIST v sn phm Caren ca Motek Hỡnh 1.7 SurgiScope ang hnh, i hc Humboldt (Berlin, c) Hỡnh 1.8 Robot CRIGOS dựng phu thut tỏi to xng Hỡnh 1.9 Mụ hỡnh thit b gỏ v thit b thc t ti Vin C hc Hỡnh 1.10 S b iu khin Robot song song Hỡnh 2.1 Robot song song Delta 3RRR Hỡnh 2.2 Robot song song Delta 3PRS Hỡnh 2.3 Mụ hỡnh robot song song Delta Rostock Hỡnh 2.4 V trớ phõn tớch lc Hỡnh 2.5 Giỏ c nh Hỡnh 2.6 Gõn tng cng -vi- Hỡnh 2.7 Bn mỏy c nh Hỡnh 2.8 Trc c nh Hỡnh 2.9 B bc trt Hỡnh 2.10 B cng Hỡnh 2.11 Khõu hỡnh bỡnh hnh Hỡnh 2.12Giỏ di ng Hỡnh 2.13 Bỳt vit Hỡnh 2.14Mụ hỡnh robot sau ch to Hỡnh 3.1 ng c bc ca SANYO DENKI Hỡnh 3.2 S nguyờn lý tng quỏt Hỡnh 3.3 Hỡnh nh nguyờn lý cu to ng c bc Hỡnh 3.4 Gin phng phỏp iu khin full-step Hỡnh 3.5 Gin phng phỏp iu khin half-step Hỡnh 3.6 Ngun s dng chy ng c Hỡnh 3.7 Ngun s dng cho mch Main Hỡnh 3.8 Vi iu khin ATmega 128 Hỡnh 3.9 S chc nng ATmega128 Hỡnh 3.10Mch chip ATmega128 Hỡnh 3.11 Cỏc phớm chc nng Hỡnh 3.12 Mn hỡnh LCD Hỡnh 3.13 S chõn ca LCD Hỡnh 3.14 LCD thit k trờn Orcad Hỡnh 3.15 Jam cm m rng thit k trờn Orcad Hỡnh 3.16 Ngun cp cho vi iu khin Hỡnh 3.17IC cụng sut L298N Hỡnh 3.18 S L298 Hỡnh 3.19 Dựng L298 iu khin ng c chiu Hỡnh 3.20 Dựng L298 iu khin ng c bc dõy Hỡnh 3.21 S chõn L298 -vii- Hỡnh 3.22 nh chp L297 Hỡnh 3.23 Mch cụng sut iu khin ng c bc Hỡnh 3.24 Ch HALF STEP ca L297 Hỡnh 3.25 Ch Normal ca L297 Hỡnh 3.26 Ch súng ca L297 Hỡnh 3.27 Hỡnh nh Mch cụng sut Hỡnh 3.28Hỡnh nh mch cụng sut hon chnh Hỡnh 3.29 Mch Main hon chnh Hỡnh 3.30Mch Main hon chnh Hỡnh 4.1 Robot song song Delta Rostock ba bc t khụng gian Hỡnh 4.2Mụ hỡnh c hc Hỡnh 4.3 S kho sỏt h ta gn vo chõn A1 Hỡnh 4.4 Khp Cardan cú trc vuụng gúc Hỡnh 4.5 Ta suy rng khp ch ng (m) Hỡnh 4.6 Ta suy rng khp b ng , , (rad) Hỡnh 4.7 Ta suy rng khp b ng , , (rad) Hỡnh 4.8 Vn tc suy rng cỏc khp ch ng (m/s) Hỡnh 4.9 Vn tc suy rng cỏc khp b ng &1 ,&2 ,&3 (rad/s) Hỡnh 4.10 Vn tc suy rng cỏc khp b ng &1 , &2 , &3 (rad/s) Hỡnh 4.11 Gia tc suy rng cỏc khp ch ng (m/s2) & && && & Hỡnh 4.12 Gia tc suy rng cỏc khp b ng , ,3 (m/s ) & && & & Hỡnh 4.13 Gia tc suy rng cỏc khp b ng & , , (m/s ) Hỡnh 4.14 Sai s v trớ ca tõm bn mỏy ng theo trc X(m) Hỡnh 4.15 Sai s v trớ ca tõm bn mỏy ng theo trc Y(m) Hỡnh 4.16 Sai s v trớ ca tõm bn mỏy ng theo trc Hỡnh 4.17 Sai s tc ca tõm bn mỏy ng (m/s) Hỡnh 4.18 Sai s gia tc ca tõm bn mỏy ng (m/s2) Hỡnh 4.19Ta tõm C1c ca chõn A1 (m) -viii- Hỡnh 4.20Ta tõm C2c ca chõn A2 (m) Hỡnh 4.21 Ta tõm C3c ca chõn A3 (m) Hỡnh 4.22 Qu o cỏc tõm C1, C2, C3 khụng gian Hỡnh 4.23 Vn tc tõm C1 ca chõn A1 (m/s) Hỡnh 4.24 Vn tc tõm C2 ca chõn A2 (m/s) Hỡnh 4.25 Vn tc tõm C3 ca chõn A3 (m/s) Hỡnh 4.26 Vn tc gúc ca chõn 1c (rad/s) Hỡnh 4.27 Vn tc gúc ca chõn 2c (rad/s) Hỡnh 4.28 Vn tc gúc ca chõn 3c (rad/s) Hỡnh 4.29 Gia tc gúc ca chõn 1c (rad/s2) Hỡnh 4.30 Gia tc gúc ca chõn 2c (rad/s2) Hỡnh 4.31 Gia tc gúc ca chõn 3c (rad/s2) Hỡnh 4.32 Mụ hỡnh robot trờn phn mm mụ phng Hỡnh 4.33 Hỡnh nh mụ phng robot Hỡnh 5.1 Chõn A1 v bn mỏy ng Hỡnh 5.2 th lc dn ng cỏc khp ch ng Hỡnh 5.3 th cỏc phn lc liờn kt ca chõn A1 Hỡnh 5.4 th cỏc phn lc liờn kt ti chõn A2 Hỡnh 5.5 th cỏc phn lc liờn kt ti chõn A3 -ix- M U I T VN Th k21 chng kin s phỏt trin vt bc ca nhõn loi c v khoa hc k thut ln kinh t Ngy nay, Robot khụng cũn l cỏi gỡ ú quỏ xa l vi mi ngi Chỳng l s kt tinh nhng thnh tu to ln v khoa hc k thut ca nhõn loi Robot c ng dng rng rói cỏc ngnh cụng nghip, y t, nghiờn cu khoa hc, gii trớ, phc v i sng ngi Trong cỏc h robot, chỳng ta khụng th khụng nhc ti robot song song vi nhng c thự riờng m cỏc loi robot khỏc khụng cú Robot song song cú nhiu u im v cng vng, chớnh xỏc cng nh kh nng ng dng thc t v cho n nú ó dn khng nh vai trũ quan trng khụng th thiu nhiu lnh vc dõn s v quõn s, thu hỳt c rt nhiu s u t nghiờn cu ca cỏc nh khoa hc, doanh nghip Do ú em ó chn ti : Tớnh toỏn ng hc, ng lc hc v thit k ch to mụ hỡnh robot song song Delta Rostock lm lun tt nghip II MC CH CA LUN VN - Tớnh toỏn thit k v ch to mụ hỡnh robot song song Delta Rostock - Thit k ch to mch in t v lp trỡnh iu khin robot - Tớnh toỏn ng hc, ng lc hc v mụ phng chuyn ng robot - To tin cho vic ỏp dng robot song song vo cỏc lnh vc nh mỏy in 3D, mỏy gia cụng, robot lp t sn phm III í NGHA KHOA HC CA LUN VN Lun nghiờn cu v ch to mụ hỡnh robot song song Cỏc kt qu nghiờn cu v ng hc ngc robot, ng lc hc ngc robot s b sung vo mt phn lý thuyt v robot song song IV í NGHA THC TIN Ni dung nghiờn cu ca ti cú ý ngha thc tin cao i vi ngi xó hi hin i ngy Trong lnh vc y t, robot cú chớnh xỏc cao m bo -1- 5.1.1 Thit lp phng trỡnh vi phõn chuyn ng ca chõn A1 h ta c nh Ox1ay1az1a gn vi chõn A (H ta (A1)) Chn cỏc ta suy rng i vi chõn A1 ộq&1 ự ộq & &ự ộq1 ự ỳ 1ỳ ỳ (A) ờ& &ỳ & & q1(A) = ờờ1 ỳỳ; q&1(A) = ờờ&1 ỳỳ; q = ờ1 ỳ ờ&ỳ ờ& ỳ ỳ ờở ỳ ờở& 1ỳ 1ỷ ỷ ỷ (5.1) Phng trỡnh Lagrange loi dng ma trn [3, 24] cho chõn A1 (A) (A) (A) * & & &(A) &(A) M (q1(A) )q +C(q1 ,q1 )q1 +g (q1 )=f A1 (5.2) (A) a)Tớnh ma trn lng suy rng M(q1 ) (A ) (A ) (A ) (B ) (B ) (B ) M (q1(A) )=J TT m1b J T +J TT m1c J T +J R I1b J R +J R I1c1 J R (5.3) ộR ự ộR-r+(L/2)cos1cos1 ự ỳ ỳ A A ỳ rC(1b1) = ờờ0 ỳỳ; rC(1c1) = ờờ (L/2)sin1 ỳ ờq ỳ q -(L/2)sin cos ỳ 1 ỷ 1ỷ (5.4) 1b 1b 1c 1c 1b 1b 1c 1c Ta cú ộ0 0ự ỳ ả rC(A1b1 ) J T1b = = ờờ0 0ỳỳ; ảq ờ1 0ỳ ỷ A ộ0 -(Lcos1sin1 )/2 -(Lcos1sin1 )/2ự ỳ ả rC(A1) J T1c = 1c = ờờ0 (Lcos1 )/2 ỳỳ ả qA ỳ ở1 -(Lcos1cos1 )/2 (Lsin1sin1 )/2 ỷ (5.5) Vn tc gúc ca khõu h quy chiu ng gn lin vi khõu (ó tớnh t bi toỏn ng hc) v cỏc ma trn Jacobian qua - 79 - ộ&sin ự ộ0ự 1ỳ ờ1 ỳ ỳ (A1 ) ỳ (B1 ) ờ& 1b = ờ0ỳ; 1c = ờ1cos1 ỳ; (5.6) ỳ ờ0ỳ &1 ỳ ờở ỳỷ ờở ỳ ỷ ộ0 0ự ỳ (B ) ả (B1 ) (A1 ) ả J R1b = = ờ0 0ỳỳ; J R1c1 = 1c = ả q&A ả q&A ờ0 0ỳ ỷ ộ0 sin1 0ự ỳ ờ0 cos1 0ỳ ỳ ờ0 ỳ ỷ (A1 ) 1b (5.7) Cỏc ma trn Tenxo quỏn tớnh h ta khõu (A1 ) I1b ộI ộ0 0ự ỳ (B ) 1cx = ờ0 0ỳ; I1c = ờ0 ỳ ờ0 0ỳ ờở ỷ I1cy ự ỳ ỳ ỳ ỳ I1cz ỳỷ 0 (5.8) Th cỏc biu thc t (5.4) ti (5.8) vo cụng thc (5.3) ta nhn c ma trn lng suy rng: ộ m1b +m1c - m1c Lcos1cos1 ờ 1 M (q1(A) )= ờờ- m1c Lcos1cos1 Icx +cos (Icy -Icx + m1c L2 ) ờ1 m Lsin sin 1 ờở 1c ự m Lsin1sin1 ỳ 1c ỳ m L2 +Icz 1c ỳ ỳ ỳ ỳ ỳ ỳ ỳ ỷ (5.9) b) Tớnh ma trn quỏn tớnh v coriolis C(qi ,qi ) T ả M(q1(A) ) ả M(q1(A) ) (A) 1ổ (A) ữ ỗ ữ & & & C(q ,q ) = ( I q ) ( q I ) ỗ nA 1 nA ữ ữ ả q1(A) ỗỗố ả q1(A) ứ (A) (A) ả M(q1(A) ) = ả q1(A) ộ0 0 u/2 v/2 v/2 u/2ự ỳ ờ0 u/2 v/2 0 w/4 0 ỳ (5.11) ỳ ờ0 v/2 u/2 0 ỳ 0 0 ỷ - 80 - (5.10) u=m1c Lcos1sin1 v=m1c Lsin1cos1 w=sin(21 )(-L m1c +4Ix1c -4Iy1c ) Trong ú: (5.12) Ma trn InA l ma trn n v c 3x3 Theo cụng thc tớnh tớch Kronecker ta cú I nA q1 qA 0 0 0 q1 0 0 ; q1 1 q1 0 q A I nA = 0 q1 q1 0 0 0 (3.13) (5.13) Thay cỏc biu thc (5.11), (5.12) v (5.13) vo (5.10) ta nhn c C(q1(A) ,q&1(A) ) = ộ ự & & 1u+&1v 1v+&1u ỳỳ ờ ỳ ờ1 (&u+&v) &w- q&u - q&1v ỳỳ 1 1 2 ờ2 ỳ ờ1 ỳ (&v+&u) (q&v+&w) ỳ & q u 1 1 ờở2 ỳỷ 2 c) Tớnh vecto nh hng ca trng lc (5.14) g(q1(A) ) Th nng trng lc ca chõn A1 A =-m1bgz C -m1cgz C 1b 1c (5.15) =-m1bgq1 -m1cg(q1 - Lsin1cos1 ) Suy - 81 - ộ ự (m +m )g ỳ ỳ 1c 1b ỳ ổ ả ửữ (A) ỗ g(q1 ) = ỗ (A) ữ= - ờ- m1cgLcos1cos1 ỳỳ ỗốả q1 ứữ ờ2 ỳ ờ1 ỳ m gLsin sin ỳ 1 ỳ ờở 1c ỷ (5.16) d) Tớnh vecto f i* Cụng o ca cỏc lc khụng cú th (A1 ) (A1 ) (A1 ) 1) 1) M1 = Fq - YA(A1 )y(A - Z(A 1 - X A1 x P P A1 z P (5.17) Ta cú ta ca im D nh sau phn thit lp phng trỡnh liờn kt, ta ó cú: 1) x (A P =R+Lcos1cos1 (A1 ) y P =Lsin1 (A1 ) z P =q1 -Lsin1cos1 (3.18) (5.18) Ta suy 1) x (A P =-Lcos1sin11 -Lcos1sin11 (A1 ) y P =Lcos11 (A1 ) z P =q1 +Lsin1sin11 -Lcos1cos11 (3.19) (5.19) Thay (5.19) vo (5.17) ta nhn c: 1) M1 = [F1 - Z(A A1 ]q1 (A1 ) 1) + [X (A A1 L cos sin + Z A1 L cos cos1 ]1 (5.20) (A1 ) (A1 ) 1) + [X (A A1 L cos1 sin - YA1 L cos - Z A1 Lsin sin ]1 Suy vecto lc suy rng ng vi cỏc lc khụng th: )1 - Z(A F11-Z AA 11 (A1 ) 1) X(A Lcos sin + Z Lcos cos A1 1 A1 1 (A ) (A ) (A ) X A11 Lcos1sin1 -YA1 Lcos1 -ZA11 Lsin1sin1 (A ) f A*1 - 82 - (5.21) (3.21) Th cỏc biu thc (5.9), (5.14), (5.16), (5.21) vo phng trỡnh (5.2) ta c h phng trỡnh vi phõn chuyn ng ca chõn A1 1 m1c Lsin cos 1&12 + m1c L cos1 sin 1&1&1 + m1c Lsin cos 1&12 2 & & + (m1b + m1c )q& m1c L cos cos 1& 11 (A1 ) + m1c Lsin sin 1& & - g(m1b + m1c ) + Z A1 F1 = ổ & = ỗỗ- m1c L2 - I1cy + I1cx ữ sin(21 )&1&1 - m1c L cos1 cos 1q& ữ ữ ỗố ứ 1 &+ [(1 + cos(21 ))( m1c L2 + I1c ) + (1- cos(21 ))I1cx ]& 2 (A1 ) 1) X (A m1cgLcos1 cos A Lsin cos - Z A1 L cos1 cos + (5.22) ổ1 &2 + m Lsin sin q& & = ỗỗ m1c L2 + (I1cy - I1cx )ữ sin(2 ) ữ 1 1c 1 ữ ỗố8 ứ 2 (A1 ) 1) &+ Z(A + ( m1c L2 + I1cz )& A Lsin sin - X A1 L cos1 sin - m1cgLsin sin + YA(A1 ) L cos Tng t ta cng c h phng trỡnh vi phõn chuyn ng ca chõn A2l 1 m 2c Lsin cos 2&22 + m 2c L cos sin &2&2 + m 2c Lsin cos &22 2 & &2 - m 2c L cos cos 2& + (m 2b + m 2c )q& 2 2) + m 2c Lsin sin 2& &2 - g(m 2b + m 2c ) + Z(A A2 F2 = - 83 - ổ &2 = ỗỗ- m 2c L2 - I 2cy + I 2cx ữ sin(2 )&2&2 - m 2c L cos cos 2q& ữ ữ ỗố ứ 1 &+ [(1 + cos(2 ))( m 2c L2 + I 2c ) + (1- cos(2 ))I 2cx ]& 2 (A1 ) 1) X (A m 2cgL cos cos A Lsin cos - Z A L cos cos + (5.23) ổ1 &2 + m Lsin sin q& & = ỗỗ m 2c L2 + (I 2cy - I 2cx )ữ sin(2 ) ữ 2 2c 2 ữ ỗố8 ứ 2 (A ) 2) &2 + Z(A + ( m 2c L2 + I 2cz )& A Lsin sin - X A L cos sin - m 2cgLsin sin + YA(A2 ) L cos 2 Tng t ta cng c h phng trỡnh vi phõn chuyn ng ca chõn A3l 1 m3c Lsin cos 3&32 + m3c L cos sin &3&3 + m3c Lsin cos 3&32 2 & &3 - m3c L cos cos 3& + (m3b + m3c )q& (A3 ) + m3c Lsin sin 3& & - g(m 3b + m 3c ) + Z A F3 = ổ &3 &3&3 - m3c L cos3 cos 3q& = ỗỗ- m3c L2 - I3cy + I3cx ữ sin(2 ) ữ ữ ỗố ứ 1 &+ [(1 + cos(23 ))( m3c L2 + I3c ) + (1- cos(2 ))I3cx ]& 2 (A3 ) 1) X (A m3cgL cos cos A Lsin cos - Z A3 L cos cos + - 84 - (5.24) ổ1 1 &3 = ỗỗ m3c L2 + (I3cy - I3cx )ữ sin(23 )&32 + m3c Lsin sin 3q& ữ ữ ỗố8 ứ 2 (A3 ) 3) &3 + Z(A + ( m3c L2 + I3cz )& A Lsin sin - X A3 L cos sin - m3c gLsin sin + YA(A3 ) L cos 5.1.2 Thit lp phng trỡnh vi phõn chuyn ng ca bn mỏy ng Do bn mỏy ng chuyn ng tnh tin theo trc nờn ta cú phng trỡnh m P& r& P = A z ( j )R i(i) + p P (5.25) i= A1 ,A ,A3 ; j= 0,1,2 cos j xP m P y P = sin j i=A1 ,A ,A3 ;j=0,1,2 z P -sin j Xi(i) cos j Yi(i) + (i) Zi m P g (5.26) cos X sin Y = sin X cos Y + i=A1 ,A ,A3 ;j=0,1,2 m g Zi(i) P (i) j i (i) i + j (i) j i (i) j i Suy ta c h phng trỡnh vi phõn chuyn ng ca bn mỏy ng 0=m P x P cos j Xi(i) -sin j Yi(i) i=A1 ,A2 ,A3 ;j=0,1,2 sin j Xi(i) +cos j Yi(i) 0=m P y P i=A1 ,A2 ,A3 ;j=0,1,2 0=m P z P -m P g- Z(i) i i=A1 ,A2 ,A3 (5.27) (3.25) Cỏc biu thc (5.22) (5.23) (5.24) v (5.27) biu din h cỏc phng trỡnh vi phõn chuyn ng ca robot 5.2 Thớ d mụ phng bi toỏn ng lc hc ngc L = 0.242; R = 0.16; r=0.029; (m) - 85 - =0; = ;3 = 3 m1b = 0.12; m1c = 0.15; m P = 0.2(kg) ộ ự ờ0 0 ỳ ỳ ộ0 0ự ỳ ỳ m L ỳ 1c I1b = ờ0 0ỳ; I1c = ờ0 ỳ (kg.m ) ỳ ỳ ờ0 0ỳ 2ỳ ỷ m1c L ỳ ờ0 ỳ ỳ ỷ ởờ +Quy lut chuyn ng ca khõu thao tỏc (tõm P ca bn mỏy ng ) x P =0.05-0.05cos(2t) (m); yP =0.05sin(2t) (m); z P =0.5 (m); Do thi luc dan dong -3.5 Luc dan dong khop chu dong (N) -4 -4.5 -5 F1 F2 F3 -5.5 -6 -6.5 -7 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 time (s) 0.7 0.8 0.9 Hỡnh 5.2 th lc dn ng cỏc khp ch ng - 86 - Do thi phan luc lien ket chan A1 Phan luc tai chan A1(N) X1 Y1 Z1 -1 -2 -3 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 time (s) 0.7 0.8 0.9 Hỡnh 5.3 th cỏc phn lc liờn kt ca chõn A1 Do thi phan luc lien ket chan A2 1.6 X2 Y2 Z2 Phan luc tai chan A2(N) 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 time (s) 0.7 0.8 0.9 Hỡnh 5.4 th cỏc phn lc liờn kt ti chõn A2 - 87 - Do thi phan luc lien ket chan A3 1.4 1.2 Phan luc tai chan A3(N) X3 Y3 Z3 0.8 0.6 0.4 0.2 -0.2 -0.4 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 time (s) 0.7 0.8 0.9 Hỡnh 5.5 th cỏc phn lc liờn kt ti chõn A3 ỏnh giỏ: Kt qu tớnh toỏn trờn s kim chng vic chn cụng sut ng c l phự hp yờu cu - 88 - KT LUN Robot song song khụng gian Delta Rostock l mt loi robot cú nhiu ỏp dng k thut V mt lý thuyt: Robot thuc h nhiu vt cú cu trỳc mch vũng cho nờn vic tớnh toỏn ng hc v ng lc hc khỏ phc Trong lun ny ó ỏp dng phng phỏp a giỏc vector v phng phỏp Newton-Raphson ci tin gii h phng trỡnh i s tuyn tớnh gii bi toỏn ng hc ngc Sau ú ỏp dng phng phỏp tỏch cu trỳc thit lp cỏc phng trỡnh chuyn ng ca robot song song khụng gian Delta Rostock Bi toỏn ng hc v ng lc hc ngc ó c nghiờn cu gii quyt Cho bit chuyn ng ca khõu thao tỏc, xỏc nh cỏc momen ca cỏc khõu dn ng Ni dung ch o ca lun l tớnh toỏn, thit k h thng c khớ, h thng mch in t iu khin chuyn ng robot Mt robot Delta Rostock ó c ch to ti Khoa C khớ in t Trng i hc Kinh doanh v Cụng ngh H Ni V mt thc tin: Kt qu nghiờn cu ch to Robot Delta Rostock cú th ng dng vic ch to mỏy in 3D cng nh cỏc robot phc v o to, phc v cỏc dõy chuyờn sn xut Hng phỏt trin lun vn: Tớnh toỏn ti u kớch thc, vt t v thit b ch to Ch to robot t chớnh xỏc cao hn Tng tc hot ng, gim n, rung robot hot ng Cn tớch hp thờm cỏc u thao tỏc cho robot vo mt s cụng vic nh lp t sn phm, in 3D - 89 - TI LIU THAM KHO [1]Phm Thng Cỏt (2009): Cỏc phng phỏp hin i iu khin Robot cụng nghip NXB i hc Thỏi Nguyờn [2] V Huy Hong(2015): Tớnh toỏn ng lc hc v iu khin robot song song 3PRS ỏn tt nghip, Trng i hc Bỏch Khoa H Ni [3] Nguyn Vn Khang (2007): ng lc hc h nhiu vt NXB Khoa hc v k thut [4] Nguyn Vn Khang, Chu Anh M (2011): C s Robot cụng nghip NXB Giỏo dc [5] inh Vn Phong (2006): Phng phỏp s c hc NXB Khoa hc v K thut, H Ni [6] Trn Tt Phong (2013): ng hc, ng lc hc ngc v iu khin Robot song song khụng gian Delta ỏn tt nghip i hc, Trng i hc Bỏch Khoa H Ni [7] Trn Vn Quc (2013): ng lc hc ngc v iu khin Robot song song Steward-Gough ỏn tt nghip i hc, Trng i hc Bỏch Khoa H Ni [8] Phm Thanh Tựng (2013) : ng hc v ng lc hc Robot song song Half kiu Delta v Robot song song Delta ton khp quay Lun thc s khoa hc, Trng i hc Bỏch Khoa H Ni [9] Trn Cụng Tun (2010): Tng quan v Robot song song Website http://timtailieu.vn/tai-lieu/tong-quan-ve-robot-song-song-23528 [10] Nguyn Mnh Tin (2006): iu khin Robot cụng nghip NXB Khoa hc v k thut [11] Trn Th San (2002): C s nghiờn cu v sỏng to Robot NXB Thng kờ [12] Nguyn c Sang (2014) : Tớnh toỏn ng lc hc v iu khin robot song song khụng gian Delta ỏn t nghip, Trng i hc Bỏch Khoa H Ni [13] Meng-Shiun Tsai, Ting-Nung Shiau, Yi-Jeng Tsai, Tsann-Huei Chang (2002) Direct kinematic analysis of a 3-PRS parallel mechanism Department of Mechanical Engineering, National Chung Cheng University, 160 San-Hsing, Ming- - 90 - Hsiung, Chia-Yi 621, Taiwan, ROC Department of Mechanical Engineering, Keio University, 3-14-1 Hiyoshi, Kouhoku-ku, Yokohama, Japan [14] Meng-Shiun Tsai, Wei-Hsiang Yuan(2010): Inverse dynamics analysis for a 3PRS parallel mechanism based on a special decomposition of the reaction forces National Chung Cheng University, Mechanical Engineering, 168 University Road, Chiayi County 62102, Taiwan [15] Mohsen , Mahdi, Mersad (2013): Dynamics and Control of a Novel 3-DoF Spatial parallel Robot Proceeding of the 2013 RSI/ISM International conference on Robotics and Mechatronics 978-1-4673-5811 [16] Yang Li, Qingsong Xu (2005): Dynamic analysis of a modified Delta parallel Robot for Cardinipulmornary Resuscitation IEEE/RSJ International conference on intelligent Robotics and systems University of Macau [17] Staicu St, Carp-Ciocardia D.C (2003): Dynamic of Clavels Delta parallel Robot IEEE International conference on Robotics and Automation 0-7803-7736 [18] Y.Zhao, Z Yang, T Huang(2005): Inverse Dynamics of DELTA Robot Based on the Principle of Virtual Work Trans of Tianjin Univ (04), 268-273 [19] L W Tsai : Robot Analysis / The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators John Wiley & Sons, New York 1999 [20] J.P.Merlel : Parallel Robots Springer Verlag, Berlin 2006 [21] Dan B.Marghitu (2009) :Mechanisms and Robots Analysis with MATLAB Springer Publisher, Germany [22] Brian Hahn, Daniel T.Valentine (2007): Essential MATLAB for Engineers and Scientists Butterworth-Heinemann Pulisher, Italy [23] Nguyen Van Khang (2010): Consistent definition of partial derivatives of matrix functions in dynamics of mechanical systems Mechanism and Machine Theory, 45, 981-988 [24] Nguyen Van Khang (2011): Kronecker product and a new matrix form of Lagrange equations with multipliers for constrained multibody systems Mechanics Research Communications 38, 294-299 - 91 - [25] Nguyen Van Khang, Nguyen Phong Dien, Luong Anh Tuan (2013): A comparative study on the computaional effeciency of some numerical methods for solving the inverse kinemtaics of redundant robots Proceedings of 3rd IFTOM International symposium on Robotics and Mechatronics 2-4 October 2013, Singapore, Reseach Publishing, pp 513-522 [26]Nguyen Van Khang, Nguyen Quang Hoang, Nguyen Duc Sang, Nguyen Dinh Dung (2015): A comparison study of some control methods for Delta spatial parallel robot Journal of Computer Science and Cybernetics, 2015 - 92 - PH LC BN V THIT K CC CHI TIT - 93 - ... động học, động lực học điều khiển robot song song ( Robot song song Delta 3RRR, robot song song Delta 3PRS, robot Stewart…) - 11 - Chƣơng TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHẾ TẠO CƠ KHÍ ROBOT SONG SONG DELTA. .. Tính toán thiết kế chế tạo mô hình robot song song Delta Rostock - Thiết kế chế tạo mạch điện tử lập trình điều khiển robot - Tính toán động học, động lực học mô chuyển động robot - Tạo tiền đề cho... thiết kế chế tạo mô hình robot song song Delta Rostock", em đạt đƣợc số kết định: Nghiên cứu loại robot song song, tính toán động học, động lực học robot, phƣơng thức lập trình, điều khiển hoạt động