De cuong on tap Kỹ thuật robot

Câu1: Trình bày hai khái niệm robot và robotics? Câu 3: Trình bày các cách phân loại robot công nghiệp? Vẽ hình phân loại robot công nghiệp theo phương pháp điều khiển. Câu 2: Trình bày cấu trúc chung của một robot công nghiệp?

Trang 1

Đề cương ôn tập

I Phần lý thuyết

Câu1 : Trình bày hai khái niệm robot và robotics?

- Robot là một loại máy móc tự động với những chuyển động mô phỏng chuyển

động của con người hay các loài động vật, ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau của đời sống, công nghiệp

- Robotics là một ngành công nghệ hoạt động trong các lĩnh vực thiết kế, chế tạo,

vận hành và ứng dụng robot Robotics là sự kết hợp tương hỗ giữa nhiều các chuyên ngành như : Cơ khí, cơ học, điều khiển học, công nghệ thông tin, kỹ thuật điện điện tử

Câu 3 : Trình bày các cách phân loại robot công nghiệp? Vẽ hình phân loại

robot

công nghiệp theo phương pháp điều khiển

Phân loại theo cấu trúc của tay máy

+ Tay máy có cấu trúc toạ độ Đề Các

- Có cấu trúc gồm 3 khớp tịnh tiến, không gian làm việc trong thể tích của một hình hộp chữ nhật Kích thước phụ thuộc vào lượng dịch chuyển của các khớp tịnh tiến + Tay máy có cấu trúc toạ độ trụ

- Có cấu trúc gồm 3 khớp: 1 khớp quay và 2 khớp tinh tiến (RTT) Không gian làm việc trong thể tích một hình trụ.

+ Tay máy có cấu trúc toạ độ cầu

- Có cấu trúc gồm 3 khớp: Hai khớp quay và một khớp tịnh tiến (RRT) Không gian làm việc của tay máy là một phần hình cầu.

+Tay máy có cấu trúc dạng SCARA

- Cánh tay robot gồm 3 bậc tự do RRT.

+ Robot dạng phỏng sinh

- Cánh tay robot dạng phỏng sinh 6 bậc tự do RRRRRR được sử dụng nhiều trong thực tế.

Phân loại theo ứng dụng

- Trong CN, tay máy thường được ứng dụng trong các công việc có tính chất lặp đi lặp lại, nặng nhọc, độc hại,…Ngoài ra, luyện kim, hoá chất, thực phẩm.

Câu 2 : Trình bày cấu trúc chung của một robot công nghiệp?

Trang 3

Câu 4 : Trình bày các ứng dụng chủ yếu của robot công nghiệp trong thực tế?

Đứng đầu trong việc ứng dụng robot công nghiệp trong sản xuất là công nghiệp ô

tô ( từ năm 2010 đến năm 2015) Trong những năm gần đây , ngành công nghiệp điện tử là ngành có tốc độ sử dụng robot công nghiệp tăng nhanh nhất

- Robot sử dụng cho đóng gói, phân loại sản phẩm, thường sẽ dùng Robot song

song

- Robot được dùng để phun sơn trong xưởng sản xuất vỏ ô tô, máy bay….

- Robot công nghiệp dùng trong công nghệ ép nhựa.

- Được ứng dụng cho việc xếp dỡ, gắp hàng hóa.

- Sử dụng trong vận chuyển, di dời sản phẩm.

- Robot hàn xì tự động.

- Robot được ứng dụng trong nghành công nghiệp đúc để rót kim loại nóng chảy.

Câu 5 : Trình bày các hệ tọa độ được sử dụng trong robot công nghiệp? Vẽ hình

minh họa?

- Các hệ tọa độ được sử dụng trong robot công nghiệp: hệ tọa độ gốc, hệ tọa độ vật

 Hệ tọa độ gốc: Hệ tọa độ gốc gắn với giá đỡ cố định thường là phần thân máy cố định hay nền xưởng Hệ tọa gốc của tay máy được gắn trên phần để robot Hệ tọa độ gốc là hệ quy chiếu quan trọng trong việc quan sát chuyển động của tay máy, đặc biệt là chuyển động của khâu tác động cuối trong không gian công tác, đôi khi còn được gọi là hệ tọa độ cố định của robot

 Hệ tọa độ vật: là hệ tọa độ gắn trên mỗi khâu chuyển động của tay máy

Câu 6 : Phát biểu quy tắc bàn tay phải xác định phương, chiều của các hệ tọa độ

trong robot công nghiệp?

- Dùng bàn tay phải, nắm hai ngón út và áp út lại, ba ngón cái, trỏ và giữa xòe ra

vuông góc với nhau

 Ngón tay cái chỉ phương và chiều trục z

 Ngón tay chỏ chỉ phương và chiều trục x

 Ngón tay giữa chỉ phương và chiều trục y

Chiều dương được tính từ lòng bàn tay ra các đầu ngón tay

Trang 4

Câu 7 : Ma trận quay là gì? Trình bày cách xác định ma trận quay của khâu

công tác trên robot công nghiệp?

- Ma trận quay là một ma trận biểu diễn hướng của 1 hệ tọa độ không gian được

tạo bởi các vecto đơn vị của hệ tọa độ đó

 Là 1 ma trận gồm 9 thành phần

 Đặc trưng cho hướng của hệ tọa độ vật so với hệ tọa độ cố định

- Để xác định mặt trận quay của khâu công tác trên robot công nghiệp, ta cần thực hiện các bước sau:

1 Xác định hệ trục tọa độ: Đầu tiên, ta cần xác định hệ trục tọa độ để có thể đo đạc và tính toán các thông số cần thiết Hệ trục tọa độ thường được xác định bằng cách chọn một điểm gốc và các trục tọa độ tương ứng

2 Đo đạc vị trí các khớp: Tiếp theo, ta cần đo đạc vị trí của các khớp trên robot Các thông số cần đo đạc bao gồm góc quay, vị trí tuyến tính và tốc độ quay của các khớp

3 Tính toán mặt trận quay: Dựa trên các thông số đo đạc được ở bước trên, ta có thể tính toán mặt trận quay của khâu công tác trên robot Mặt trận quay bao gồm các thông số về vị trí, hướng và góc quay của khâu công tác

4 Kiểm tra và hiệu chỉnh: Cuối cùng, ta cần kiểm tra và hiệu chỉnh mặt trận quay để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của nó Nếu cần thiết, ta có thể điều chỉnh lại các thông số để đạt được kết quả tốt nhất

Trang 5

Câu 8: Phương trình động học tay máy là gì? Các phương pháp xây dựng phương trình động học robot công nghiệp?

 Phương trình động học tay máy là một phương trình mô hình hóa quá trình chuyển động của các bộ phận trong tay máy Nó giúp mô tả chuyển động của các bộ phận cơ khí, từ đó giúp tính toán các thông số như vận tốc, gia tốc, lực tác động lên các bộ phận Phương trình động học tay máy có thể được xây dựng dựa trên các nguyên lý vật lý và cơ học

 Các phương pháp xây dựng phương trình động học robot công nghiệp?

1 Phương trình động học thuận

- Động học robot là bài toán nghiên cứu chuyển động của robot mà không quan tâm đến tính chất về lực tương tác cũng như về khối lượng mà chỉ xét đến cấu trúc hình học của robot Mục đích của bài toán động học thuận là xác định vị trí của khâu tác động cuối của Robot khi biết các biến khớp của Robot

2 Phương trình động học ngược

- Động học ngược là bài toán xác định góc quay của các khớp khi biết vị trí khâu tác

động cuối của robot.

Đặc điểm:

 Không có phương pháp tổng quát

 Nghiệm cũng không duy nhất

Có 3 phương pháp cơ bản:

 Phép đảo hướng

 Phép đảo vị trí

 Phép đảo kết hợp

Thông thường hay sử dụng phương pháp đảo kết hợp nên dưới đây chỉ đưa ra cách giải bài toán động học ngược theo phương pháp đảo kết hợp.

Trang 6

Câu 9: Bài toán động lực học tay máy là gì? Việc giải quyết bài toán động lực học tay máy có ý nghĩa như thế nào trong thiết kế và điều khiển robot công nghiệp?

 Khái niệm

Bài toán động lực học tay máy là bài toán nghiên cứu mối quan hệ giữa chuyển

động của tay máy và nguyên nhân gây ra các chuyển động đó

 Việc giải quyết bài toán động lực học tay máy có ý nghĩa:

- Xây dựng mô hình toán mô tả mối quan hệ giữa các chuyển động của tay máy và

các momen, lực gây ra các chuyển động đó

- Tính toán, mô phỏng trên cấc mô hình toán, đưa ra các dự doán về đặc tính động

lực học tay máy, từ đó làm cơ sở cho việc thiết kế hệ thống điều khiển và thiết kế kết cấu của tay máy

Câu5: Trinh bày khái niệm robot công nghiệp theo tiêu chuẩn ISO 8373?

- Robot là một loại máy móc có thể được lập trình được nhiều hơn hoặc bằng 2

trục với một mức độ tự chủ, nó có thể di chuyển trong môi trường của mình và thực hiện nhiệm vụ nhất định

Câu 9: Bài toán động lực học tay máy là gì? Việc giải quyết bài toán động lực học tay máy có ý nghĩa như thế nào trong thiết kế và điều khiển robot công nghiệp?

-Bài toán động lực học tay máy là bài toán nghiên cứu mối quan hệ giữa chuyển động của tay máy và nguyên nhân gây ra các chuyển động đó

- Ý nghĩa: Làm cơ sở cho việc thiết kế hệ thống điều khiển và thiết kế kết cấu của tay máy

Câu 10: Quỹ đạo chuyển động của tay máy là gì? Khi nào cần quan tâm đến việc điều khiển robot tay máy theo quỹ đạo?

-Là một trong những yếu tố cơ bản để mô tả hoạt động của rôbot

- Khi việc điều khiển robot tay máy cần điều khiển theo dữ liệu đầu vào và theo quỹ

đạo mong muốn (dữ liệu đầu vào)

Câu11: Trình bày tác dụng của phép biến đổi thuần nhất trong việc nghiên cứu động

học tay máy trong robot công nghiệp

- Phép biến đổi thuần nhất giúp ta có thể biểu diễn chuyển động của một vật trong

không gian, nhờ vậy nên ta có cơ sở để giải bài toán ngược dễ dàng điều khiển

Trang 7

lập trình RB chuyển động theo mong muốn và cũng là cơ sở để nghiên cứu phương pháp tối ưu hơn

Câu 12: Trình bày phương pháp thiết kế quỹ đạo cho khâu công tác của robot công nghiệp trong không gian khớp?

- Để thiết kế quỹ đạo trong không gian khớp phải giải giải bài toán động học ngược để xác định giá trị các biến khớp tại các nút Sau đó, thiết lập cac hàm nội suy q(t) để mô tả quỹ đạo vừa nhận được

- Thuật toán thiết kế quỹ đạo trong không gian khớp yêu cầu:

- -Không đòi hỏi tính toán quá nhiều

- Vị trí, vận tốc, có thể cả gia tốc của các khớp phải được biểu diễn bằng các hàm liên tục

- Giảm thiểu các hiệu ứng bất lợi ví dụ quỹ đạo không trơn

Câu 13: Trình bày phương pháp thiết kế quỹ đạo cho khâu công tác của robot công nghiệp trong không gian công tác?

-Thực tế, Khi thiết kế quỹ đạo trong không gian khớp khó có thể đảm bảo chuyển

động chính xác của phần công tác do ảnh hưởng phi tuyến của việc chuyển đổi các quan hệ động học từ không gian khớp sang không gian công tác

- Muốn cho phần công tác di chuyển theo đúng lộ trình đã định trong không gian công tác cần thiết kế quỹ đạo trực tiếp trong chính khôn gian này.Quỹ đạo có thể xác lập bằng cách nội suy đường dịch chuyenr qua các điểm chốt hoặc xác lập bằng cách giải tích hàm chuyển động

II Phần bài tập

Câu11: Thiết lập các ma trận quay sau: quay quanh trục x một góc β, quay quanh

trục y mới một góc γ, quay quanh trục z mới một góc φ? Thiết lập ma trận quay Cardan theo thứ tự x→y→z với các góc quay như trên?

Trang 8

Câu12: Thiết lập các ma trận quay sau: quay quanh trục z một góc θ, quay quanh

trục y mới một góc β, quay quanh trục x mới một góc α? Thiết lập ma trận quay Roll - Pitch - Yaw theo thứ tự z→y→x với các góc quay như trên?

Trang 9

Câu13: Thiết lập các ma trận quay sau: quay quanh trục z một góc φ, quay quanh

trục y mới một góc α, quay quanh trục z mới một góc γ? Thiết lập ma trận quay Euler theo thứ tự z→y→z với các góc quay như trên?

Trang 10

III Phần bài tập động học

Câu14: Cho sơ đồ tay máy robot công nghiệp (Hình 1):

Hình 1

Trang 11

a, Thiết lập các hệ tọa độ theo quy tắc D-H lên tay máy

robot? b, Lập bảng thông số động học D-H? c, Thiết lập

phương trình động học cho tay máy robot?

d, Cho l1 = 230mm, l2 = 150mm, tại B có: q1= 600, q2 = 900, q3 = 120mm Xác định

vị trí của tay kẹp tại B?

Hình 2

a, Thiết lập các hệ tọa độ theo quy tắc D-H lên tay máy robot?

b, Lập bảng thông số động học D-H?

c, Thiết lập phương trình động học cho tay máy robot?

d, Cho l1 = 300mm, l2 = 170mm, tại B có : q1= 2500, q2 = 230mm, q3 = 2100

Xác định vị trí của tay kẹp tại B?

Hình 3

Trang 12

d, Cho l1 = 200mm, l2 = 170mm, tại B có : q1= 2100, q2 = 1500, q3 = 1500 Xác định vị trí của tay kẹp tại B?

Hình 4

d, Cho l1 = 250mm, tại B có : q1= 3300, q2 = 1500, q3 = 150mm

Trang 13

Hình 5

d, Cho l3 = 150mm, tại B có : q1= 2700, q2 = 250mm, q3 = 2100

Hình 6

b, Lập bảng thông số động học D-H? c, Thiết lập phương trình động học cho tay máy robot? d, Cho l0 = l3 = 70mm, l1 = l2 = 100mm, tại B có : q1= 300, q2 = 450, q3 =

450 Xác định

Trang 14

vị trí của tay kẹp tại B?

Tiêu đề	Đề Cương Ôn Tập Kỹ Thuật Robot
Thể loại	Đề Cương Ôn Tập

Định dạng
Số trang	14
Dung lượng	811,04 KB