Trường đại học bách khoa Hà Nội Bộ môn cơ học ứng dụng Semester project ROBOT CÔNG NGHIỆP 1.Tính số bậc tự do: f = λ (n-k) + + f c + f p Với : + f : số bậc tự do của cơ cấu + f i : số bậc tự do chuyển động cho phép của khớp i SVTH : Nguyễn Quang Nam GVHD : PGS.TS. Phan Bùi Khôi 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Trường đại học bách khoa Hà Nội Bộ môn cơ học ứng dụng
Semester project
ROBOT CÔNG NGHIỆP
1.Tính số bậc tự do:
f = λ (n-k) + + fc + fp
Với :
+ f : số bậc tự do của cơ cấu
+ fi : số bậc tự do chuyển động cho phép của khớp i
+ k : số khớp của cơ hệ
+ n : số khâu động của cơ hệ
SVTH : Nguyễn Quang Nam
GVHD : PGS.TS. Phan Bùi Khôi 1
Trường đại học bách khoa Hà Nội Bộ môn cơ học ứng dụng
+ λ : số bậc tự do của không gian cơ cấu thực hiện chuyển động
+ fc : số rằng buộc thừa
+ fp : số bậc tự do thừa
Thay số vào ta có:
f = 6(3-3) + 3 + 0 +0 = 3
Vậy cơ cấu đã cho có 3 bậc tự do.
2.Xây dựng hệ toạ độ khảo sát:
SVTH : Nguyễn Quang Nam
GVHD : PGS.TS. Phan Bùi Khôi 2
Trường đại học bách khoa Hà Nội Bộ môn cơ học ứng dụng
3.Lập bảng Denavit-Hartenbeg(DH):
Với cách thiết lập hệ toạ độ ở mỗi khâu của cơ cấu, có thể thành lập được ma trận liên hệ giữa 2 hệ toạ độ liên tiếp. Hệ toạ độ thứ I có thể nhận được bằng cách biến đổi :
+ Hệ toạ độ thứ i-1 dịch chuyển theo trục zi-1 một khoảng di.
+ Tiếp theo, quay hệ trục toạ độ i-1 mới quanh trục zi-1 một góc θi-1 để chuyển trục xi-1 đến trục xi .
+ Tiếp tục thực hiện phép tịnh tiến hệ trục thu được ở bước trên dọc theo trục xi để gốc toạ độ Oi-1 chuyển đến Oi.
+ Tiếp tục quay hệ trục toạ độ mới thu được quanh trục xi một góc αi-1 để đưa hệ trục toạ độ i-1 trùng hệ trục toạ độ i.
SVTH : Nguyễn Quang Nam
GVHD : PGS.TS. Phan Bùi Khôi 3
Trường đại học bách khoa Hà Nội Bộ môn cơ học ứng dụng
Bảng Denavit – Hartenberg (DH)
Khớp thứ i di θi ai αi
1 d1 02 0 θ2 a2 = const 03 0 θ3 a3 = const
4.Tính các ma trận truyền DH
Ma trận truyền DH có dạng:
Theo bảng DH ta có
SVTH : Nguyễn Quang Nam
GVHD : PGS.TS. Phan Bùi Khôi 4
Trường đại học bách khoa Hà Nội Bộ môn cơ học ứng dụng
Đặt
Ta được
Đặt
SVTH : Nguyễn Quang Nam
GVHD : PGS.TS. Phan Bùi Khôi 5
Trường đại học bách khoa Hà Nội Bộ môn cơ học ứng dụng
Ta được
Vậy ta có
2T3 = A3 =
1T3 = A2 .2T3 = .
=
0T3 = A1 .1T3 =
SVTH : Nguyễn Quang Nam
GVHD : PGS.TS. Phan Bùi Khôi 6
Trường đại học bách khoa Hà Nội Bộ môn cơ học ứng dụng
= .
=
5.Thiết lập hệ phương trình đông học robot
Vị trí của khâu tác động cuối với khâu cố định bởi ma trận biến đổi thuần nhất 4x4 sau:
0T3 =
với u = ; v = ; w = ; p =
Hệ phương trình động học của robot là:
ux = ;
uy = ;
SVTH : Nguyễn Quang Nam
GVHD : PGS.TS. Phan Bùi Khôi 7
Trường đại học bách khoa Hà Nội Bộ môn cơ học ứng dụng
uz = ;
vx = ;
vy = ;
vz = 0 ;
wx = 0 ;
wy = 0 ;
wz = 1 ;
px = ;
py = ;
pz =
6.Bài toán động học thuận
a.Gán quy luật chuyển động cho các khâu của robot
+ q1 = d1 = sint
+ q2 = θ2 = 2t
+ q3 = θ3 = 3t
hay ta có ma trận:
SVTH : Nguyễn Quang Nam
GVHD : PGS.TS. Phan Bùi Khôi 8
Trường đại học bách khoa Hà Nội Bộ môn cơ học ứng dụng
q =
b.Phương pháp xác định vị trí của điểm tác động cuối và hướng của khâu thao tác theo quy luật đã cho
Thay các giá trị q1 , q2, q3 vào hệ phương trình động học của robot ta có:
+Vị trí của điểm tác động cuối được xác định bằng toạ độ điểm tác động cuối E theo phương x,y,z của hệ toạ độ gốc tương ứng là px, py, pz, thể hiện trong ma trận :
p = p(q) =
Với p =
=
ta có p(t) =
SVTH : Nguyễn Quang Nam
GVHD : PGS.TS. Phan Bùi Khôi 9
Trường đại học bách khoa Hà Nội Bộ môn cơ học ứng dụng
tại mỗi thời điểm t điểm cuối E ở 1 vị trí xác định
+Hướng của khâu tác : được xác định bằng toạ độ của các véctơ đơn vị u, v, w của hệ toạ độ gắn với khâu tác động cuối trong hệ toạ độ gốc, thể hiện trong ma trận cosin chỉ hướng:
C = C(q) =
=
=
Thay q1 = sint, q2 = 2t, q3 = 3t ta có:
C = C(t) =
c. Ứng dụng matlab tính toán và vẽ quỹ đạo chuyển động của điểm tác động cuối E
Dùng lập trình Matlab ta có với a1 = a2 = a3 = 10 (cm)
SVTH : Nguyễn Quang Nam
GVHD : PGS.TS. Phan Bùi Khôi 10
Trường đại học bách khoa Hà Nội Bộ môn cơ học ứng dụng