Bao Cao Robot

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI ROBOT CÔNG NGHIỆP Bài tậ p dài robot số 2: Mô hình Robot trên máy tính.

CHƯƠNG 1. GIỚ I THIỆU CHUNG VÀ L Ự A CHỌN PHƯƠNG ÁN 1. Khái niệm. Thuật ngữ robot xuất hiện lần đầu tiên năm 1920 trong một vở k ịch của nhà viết k ịch ịch ngườ i Tiệ p Karel Capek. Robot có nhiều cách định nghĩa khác nhau: - Viện Robot (Mỹ): Robot là cơ cấu đa chức năng đượ c lập trình trướ c vớ i các cảm biến ở   bên ngoài để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau như: lắ p ráp, vận chuyển… - Trong Bách khoa toàn thư mớ i: i: Robot có thể định nghĩa là một thiết bị tự điều khiển hoàn toàn bao gồm các bộ phận điện, điện tử và cơ khí,… - Trong kĩ thuật: Robot là 1 cánh tay vài bậc tự do được điều khiển bằng máy tính có thể thực hiện các chuyển động như tay người, còn đượ c gọi là tay máy. Cấu tạo robot gồm 3 bộ phận chính: -

Cơ cấu cơ khí. Cơ cấu điều khiển. Cơ cấu cảm biến.

2. Lựa chọn phương án. Từ những yêu cầu của đề bài nhóm chúng em lựa chọn phương án thiết k ế như sau: -

Cơ cấu robot: Robot 3 tr ục quay. Phần mềm mô phỏng: o Vẽ hình trên Solid Work. o Thiết k ế bộ điều khiển trên Matlab/ Simulink.

Page 1

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ CỦA ROBOT. 1.

Bài toán động học thuận.

Cơ cấu robot 3 tr ục quay:

Bảng D-H ai

αi

di

θi

1

0

π/2

0

θ1

2

a2 a2

0

0

θ2

3

a3 a3

0

0

θ2

Ma tr ận biểu diễn quan hệ giữa hai khung tọa độ i-1 và i

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot c os i  s in   i  Ai    0   0

 sin  i . c os i

sin  i c os i

c os i c os i

 c os i s in  i

a i . sin  i

sin  i

c os i

d i

0

0

1

0

c 2  s 2 s 2 c 2  A2   0 0  0 0

a i . c os i 

    

Ta có:

c1 s1  A1   0  0

0

s1

0  c1 0 ; 1 0 0  0 0 1

 c1  s1  R T H   A1 A2 A3   0  0

0

s1 s1

0  c 2

0  c 1 0  s 2   1 0 0  0   0 0 1  0

0

a2 c 2 

 0 a2 s 2 ; 1 0   0 1 

 s 2 0 a2 c 2  c 3  s 3 c2 c 2 0 a2 s 2  s 3 c 3  0 1 0  0 0   0 0 1  0 0

 c1c 23 c1s 23 s1 a3c1c 23  a2c1c 2  s1c 23  s1s 23 c1 a s1c 23  a s1c 2 3 2  R  T  H      s 23 0 c 23 a3 s 23  a2 s 2    0 0 1  0 

Vớ i

2.

c1  cos1 ; c2  cos2; c3  cos  3   s1  sin1; s2  sin2 ; s3  sin 3  s 23  sin(   ); c23  cos(   ) 2 3 2 3 

Bài toán động học ngượ c. c.

Từ hệ phương trình:

a3c1c 23  a2c1c 2  P x ( 1)  a3 s1c 23  a2 s1c 2  P y (  2)  a3 s 23  a2 s 2  P z  ( 3) Chia (2) cho (1) ta có:

 c3  s3  s3 c3  A3   0 0  0 0

 

0 a3c 3 0 a3 s 3



1

0 

0

1 



0

a3c3

0

 0   1 

1 0

a3 s3

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot Cộng bình phương từng vế của (1) (2) (3) ta có:

  P x2  Py2  Pz 2  a22  a32 c3  2a2 a3 tan 2(s3, c3)   3  a tan   2  s3  1  (c3) Từ phương trình (3) ta có:

a  a3c3  a2  Đặt: b  a3 s3 c  P   z  

 a2 cos   a2  b2     a tan 2(sin  , cos )  2 b  sin     a2  b2  Giải phương trình lượ ng ng giác ta có:

 c2 sin 2  a2  b2   2  a tan 2(sin  2, cos 2)   (sin  2) 2 cos 2  1  (s  Nên: 2

  2   

3. Các thông số của robot. Chiều dài các thanh nối:

a1  0.15m; a2  0.1m; a3  0.5m;

Khối lượ ng ng các thanh nối:

m1  m2  m3  1.7kg  

Mô men quán tính từng thanh:

0  0.56  J 0 0 00085

0  0



Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot .

 M  K p q  K d   q Vớ i các thông số:

10

 K  p  

0

;

 0 10 

 1 0   0 1

 K d   

CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG 1. Giớ i thiệu các phần mềm mô phỏng. a. Thiết k ế cơ cấu robot trên SolidWorks. SolidWorks là một phần mềm CAD 3 chiều chạy trên hệ điều hành Windows và đang đượ c phát triển bở i bở i Dassault Systèmes SolidWorks Corp, một công ty con của Dassault Systèmes, SA ( Vélizy, Pháp) . SolidWorks hiện đang đượ c sử dụng hơn 1,3 triệu k ỹ sư và nhà thiết k ế ở hơn ở hơn 130.000 công ty trên toàn thế giớ i.i.

Robot đượ c vẽ từng thanh và đượ c ghép lại nhau trên phần mềm SolidWorks 2007

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot  b. Thiết k ế mô hình robot trên MATLAB/ Simulink. MATLAB là một môi trườ ng ng tính toán số và lập trình, đượ c thiết k ế bở i công ty MathWorks. MATLAB cho phép tính toán số vớ i ma tr ận, vẽ đồ thị hàm số hay biểu đồ thông tin, thực hiện thuật toán, tạo các giao diện ngườ i dùng và liên k ết với các chương trình máy tính viết trên nhiều ngôn ngữ lậ p trình khác.

Với thư viện Toolbox, MATLAB cho phép mô phỏng tính toán, thực nghiệm nhiều mô hình trong thực tế và kỹ thuật. Simulink là phần chương trình mở rộng của MATLAB nhằm mục đích mô hình hóa mô  phỏng và khảo sát các hệ thống động học. Giao Gi ao diện đồ họa trên màn hình của Simulink cho  phép thể hiện hệ thống dưới dạng sơ đồ tín hiệu với các khối chức năng năn g quên thuộc. Để thực hiện bài toán thiết kế bộ điều khiển cho robot, ta sử dụng thư viện Simmechanics và phần mềm "SolidWorks-to-SimMechanics Translator” để chuyển đổi cơ cấu robot từ SolidWorks sang dưới dạng khối Simulink.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot

Cơ cấu robot được đưa vào Simulink qua phần mềm "SolidWorks-to-SimMechanics Translator”

Hình 1.3: Mô hình robot trên Simulink 

Từ mô hình trên ta có thể thực hiện các bài toán điều khiển chuyển động của robot . 2.

Các bài toán điều khiển chuyển động robot.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot

Hình 2.1.1: Mô hình điều khiển robot

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot

Hình 2.1.3: Mô hình robot

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot

Hình 2.1.5: Đồ thị vận tốc khớ   p  Nhận xét: K ết quả mô phỏng cho thấy góc quay đạt đến giá tr ị mong muốn trong khoảng

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot Bài toán 2: Điều khiển robot theo quỹ đạo thẳng

Hình 2.2.1: Mô hình điều khiển robot

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot

Hàm tính động học ngược đượ c viết bằng khối Embedded MATLAB Function: function [theta1,theta2,theta3] = toado(Px,Py,Pz,a2,a3) t1=atan2(Py,Px); c3=(Px^2+Py^2+Pz^2-a2^2-a3^2)/(2*a2*a3); s3=sqrt(1-c3^2); t3=atan2(s3,c3); a=a3*c3+a2; b=a3*s3; c=Pz; ci=sqrt(a^2/(a^2+b^2)); si=sqrt(1-ci^2); i=atan2(si,ci); sii=sqrt(c^2/(a^2+b^2)); cii=sqrt(1-sii^2); ii=atan2(sii,cii); t2=ii-i; theta1=t1*180/pi; theta3=t3*180/pi; theta2=t2*180/pi;

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot Bài toán 3: Điều khiển robot theo quỹ đạo tròn.

Hình 2.3.1: Mô hình điều khiển robot

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot Bài toán 4: K ết hợp điều khiển robot theo quỹ đạo tròn và bộ điều khiển phản hồi PD.

Hình 2.4.1: Mô hình điều khiển robot

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot

Hình 2.4.3: Khối phản hồi

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot  Nhận xét: Robot chuyển động theo quỹ đạo với độ chính xác cao tuy nhiên có thời điểm robot bị quay ngược do góc đặt khớ  p biến đổi tức thờ i trong thờ i gian ngắn - thời điểm k ết thúc chu kì trong đồ thị dướ i.i.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot K ẾT LUẬN

Sau một quá trình học tập và nghiên cứu môn học Điều khiển robot công nghiệ p, cùng với sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Mạnh Tiến và sự cố gắng nỗ lực của cả nhóm, chúng em đã hoàn thành bài tậ p lớ n robot công nghiệ p số 2: Mô phỏng trên máy tính vớ i robot 3 tr ục quay. Bài tập đã thực hiện các nhiệm vụ: -

Thiết k ế robot 3 tr ục quay trên SolidWorks và xây dựng sơ đồ khối trên MATLAB/Simulink. Tính toán bài toán động học thuận,động học ngượ c và lựa chọn các tham số bộ điều khiển PD cho robot 3 tr ục quay. Thực hiện mô phỏng vớ i k ết quả tương đối chính xác.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.

Báo cáo bài t ậ p lớ n robot TÀI LIỆU THAM KHẢO.

1.

Điều khiển robot công nghiệ p. TS. Nguyễn Mạnh Tiến. NXB Khoa học và k ỹ thuật.

2. MATLAB và Simulink dành cho kĩ sư điều khiển tự động. Nguyễn Phùng Quang. NXB Khoa học và k ỹ thuật. 3. Mô hình hóa hệ thống và mô phỏng. GS.TS. Nguyễn Công Hiền-TS. Nguyễn Phạm Thục Anh. NXB Khoa học và k ỹ thuật.