ĐỒ án THIẾT kế hệ THỐNG cơ điện tử PHẦN 1 THIẾT kế mô HÌNH 3d ROBOT RRR sử dụng phần mền solidwork để thiết kế mô hình 3d của robot RRR

Đ ÁN THI T K H TH NG C ĐI N T Ồ Ế Ế Ệ Ố Ơ Ệ Ử

PH N 1: THI T K MÔ HÌNH 3D ROBOT RRR Ầ Ế Ế

S d ng ph n m n solidwork đ thi t k mô hình 3D c a robot ử ụ ầ ề ể ế ế ủ

RRR

Khâu 1.thi t ế ếkế: các khâu:

Khâu 1:

Khâu 2:

Khâu 3:

2.Các chi ti t khác ế

Nắ p bộ truyề n bá nh ră ng

Xylanh khí né n

Kh 3.các p bộ1: truy n đ ng: ề ộ

B truyền bánh r ng

Kh p 2:

B truyền bánh r ng

Kh p 3:

B truyền bánh r ngTay k p:

S &d ng xylanh khínén

PH N 2: TÍNH TOÁN Đ NH H C THU N VÀ NG Ầ Ộ Ọ Ậ ƯỢ C ROBOT

đ nh b &i 4 tham s ,ị ở ố , − , nh sau:ư

: gó c quay quanh tr cụ α (Oxyz)đ 7tr c ể ụ i trù*ng v i tr cớ ụ (Oxyz)( i−1 )

Ma trậ n truyề n khâ u 2 và*3 so vớ i khâ u 0:

Ta có ma trậ n cấu hì*nh củ&a khâ u thao tá c:

aTrong đó a 14,a 24, a34 là*cá c tọ a độ củ&a điể7m thao tá c E:

taSo đượ csá nh :cá c phầ n tử&ở&cá c ô (1,4) , (2,4 ) và*(3,4) củ&a cá c ma trậ n (9) và*(10)

(11)(12)(13)Bì*nh ph ng hai v c &a ph ng trì*nh (11) và*(12) r i c ng l i ta đ c :ươ ế ủ ươ ồ ộ ạ ượ

gia tốc củ&a điể7m tá c độ ng cuối:

tí nh vậ n tốc gó c khâ u thứ i củ&a robot dự a trê n cô ng thứ c tí

nh vậ n tốc gó c củ&a vậ t rắ n thong qua ma trậ n cosin

chỉ&hướ ng củ&a nó :

khâu 2:

Thay (2) và*(3) và*o (1) ta đượ c:

dạ ng:

(6)

Khi đó phương trì*nh vi phâ n chuyể7n đô ng củ&a cá c khâ u :

Từ*2.macấutr n ậ tạ o Jacobihì*nhhọ cc a ủ củ&acácrobotkhâuta xá c đị

nh đượ c tọ a độ khối tâ m củ&a cá c khâ u so vớ i hệ tọ a độ cố đị

nh R0 :

b.ma tr n Jacobi quay c a các khâu ậ ủ :

3.ma tr n kh i l ậ ố ượ ng suy r ng c a robot: ộ ủ

5.Th năng c a robot ế ủ

T *đó suy ra :ừ

Ta nh n đ c h ph ng trì*nh vi phâ n chuy 7n đ ng c &a ậ ượ ệ ươ ể ộ ủrobot ba khâ u trong khô ng gian :

Khâ u 1 :

Khâ u 2 :

Khâ u 3 :

PH N 4: THI T K QUỸ Đ O CHUY N Đ NG C A ROBOT Ầ Ế Ế Ạ Ể Ộ Ủ

1.thi t k quỹ đ o trong không gian kh p : ế ế ạ ớ

Là*xá c đ nh đ *ng bi 7u di Ln c &a v trí gó c kh p(gó c quay c &a kh p v ị ườ ể ễ ủ ị ớ ủ ớ ới

kh p quay và*đ di chuy 7n c &a ớ ộ ể ủ qkh p ớ 0 đ i v i kh p ố ớ ớ qt nh ị c ti n) theo th *iế ờ tgianckhi di chuy 7n t *v trí ban đ u (A) t i v trí cu i (B) trong th *i ể ừ ị ầ ớ ị ố ờ

q là*bi n kh p t 7ng quá t Quỹ2đ o di chuy 7n c &a kh p gi 2a hai v trí sẽ2th &aế ớ ổ ạ ể ủ ớ ữ ị ỏmã2n 4 đi u ki n : v trí ban đ u và*v trí cu i cù*ng, t c đ t i v trí ban đ ề ệ ị ầ ị ố ố ộ ạ ị ầu

và*t c đ t i v trí cu i cù*ng Do đó đa th c b c 3 sẽ2phù*h p v i quỹ2đ ố ộ ạ ị ố ứ ậ ợ ớ ạo

Ta có h ph ng trì*nh:ệ ươ

Gi &i h ta đ c cá c h s c &a ph ng trì*nh quỹ2đ o.ả ệ ượ ệ ố ủ ươ ạ

Đ *ng bi 7u di Ln v trí , v n t c và*gia t c c &a kh p 1 thao tá c theo th *i gian ườ ể ễ ị ậ ố ố ủ ớ ờ

0H s c &a ph ng trì*nh quỹ2đ o c &a kh ệ ố ủ ươ ạ ủ ớ

Đ *ng bi 7u di Ln v trí , v n t c và*gia t c c &a kh p 2 thao tá c theo th *i gianườ ể ễ ị ậ ố ố ủ ớ ờ

03 H sệ ố13c &a ph ng trì*nh quỹ2đ o c &a kh p cu i:ủ ươ ạ ủ ớ ố

Ph ng trì*nh đ ng h c c &a khâ u : ươ ộ ọ ủ

a =¿ a = ¿ a23 = ¿ a33 =−0.96

Đ *ng bi 7u di Ln v trí , v n t c và*gia t c c &a kh p 3 thao tá c theo th *i ườ ể ễ ị ậ ố ố ủ ớ ờ gian.

2.thi t k quỹ đ o trong không gian làm vi c ế ế ạ ệ

TayBrobot di chuy 7n t *vi trí A(ể ừ ) trong khô ng gian là*m vi c t i v trí ệ ớ ịB( ) theo m t đ * ng th Q ng ta có ph ng trì*nh đ *ng th Qng AB có ộ ườ ẳ ươ ẳ

x ; y B ; z B

Cho robot chuy 7n đ ng trong th *i ể ộ ờ

B(0; 43.3; 120) T i v trí A cá c kh p ạ ị ớ

Ph ng trì*nh đ *ng th Qng AB: ươ ườ ẳ

PH N 5: ĐI U KHI N CHUY N Đ NG ROBOT Ầ Ề Ể Ể Ộ

: là*P1saiP2 số tốPnc độ củ&a khớ p robot

) :ma trậ n đườ*ng ché o cá c hệ số khuếch đạ i

I 2

khớ p riê ng biệ t

K , K K

H th ng đi u khi n v i c u trúc đi u khi n trên n đ nh tuy t đ i toàn ệ ố ề ể ớ ấ ề ể ổ ị ệ ố

Luậ t điề u khiể7n có dạ ng:

Vớ i giả&thiết bỏ&qua thà*nh phầ n củ&a momen trọ ng lự c tanhậ n đượ c hệ điề u khiể7n vò*ng kí n:

Xé t hà*m lyapunov có dạ ng như sau:

Ta có M là*cá c ma trậ n dương Vậ y V luô n khô ng â

m Dạ o hà*m V vớ i ε =q d −q ta có :

=Thà*nh ph n vecto đ c vi t &d ng ma tr n :ầ ượ ế ở ạ ậ

Trong đó có quan h v i M(q) nh sau :ệ ớ ư

Ph ng trì*nh đ ng l c h c robot có d ng : ươ ộ ạ

m

Lu n đi u khi 7n có d ng sau :ậ ề ể ạ

V i quỹ2đ o c &a cá c kh p đã2thi t l p trong ph n thi t l pớ ạ ủ ớ ế ậ ầ ế ậquỹ2đ o đ &m b &o đi 7m tá c đ ng cu i đi t *đi 7m A(90; 0; 55)ạ ả ả ể ộ ố ừ ể

t i đi 7m B(0; 43.30; 120) trong th *i gian 5(s).ớ ể ờ

Cá c h s khu ch đ i t &l , tí ch phâ n và*đ o hà*m đ c l a ch n nh sau : ệ ố ế ạ ỉ ệ ạ ượ ự ọ ư

, ,

Ta cómôhì*nh simulink c &a robot :

Môhì*nh b iều khi 7n PID :

Trong đó :

, là*tí n hiệ u quỹ2đạ o đặ t và*vậ n tốc đặ t và*o cá c khớ p củ&a robot đươc qthiếd vtd lậ p trong phầ n thiết lậ p quỹ2đạ o

q, v là*cá c tí n quỹ2đọ a và*vậ n tốc phả&n hồ i lạ i

từ*robot(quỹ2đạ o thự c)

ở&đâ y ta sử&dụ ng cá c khối:

+khối Gain dù*ng để7khếch đạ i cá c tí n hiệ u đầ u và*o+khối mux chậ p cá c tí n hiệ u đơn thà*nh cá c tí n hiệ u tổ7ng hợ p và*tá ch thà*nh nhiề u tí n hiệ u

+khối input, ouput đầ u và*o và*ra củ&a tí n hiệ u

+khối hà*m biể7u diễLn mộ t hà*m toá n họ c khi có tí n hiệ u

đi và*o là*cá c biến và* tí n hiệ u đầ u ra là*giá trị củ&a hà*m

+ kh i scope hi 7n th tí n hi u đ u ra c &u quá trì*nh mô ph &ng theo ố ể ị ệ ầ ả ỏ

th *i gian + kh i th *i gian đ t giá tr b 4ng 5(s)ờ ố ờ ặ ị ằ

Sau3.k t ế

khiquả

ph &ngỏ ph ng ỏ

tađ c k t qu &là*đ th ượ ế ả ồ ị

c &a cá c đ *ng đ c tí nh c &a cá c bi n:ủ ườ ặ ủ ế

Mô men c &a cá c kh p theo th *i gian ủ ớ ờ

V trícác kh p theo th *i gian

V n t c các kh p theo th *i gian

Sai s v trí kh p theo th *i gian ố ị ớ ờ