Đồ án robot GRYPHON

Đầu tiên, Robot được dùng trong một số ngành công nghiệp kỹ thuật cao như công nghiệp xe hơi, công nghiệp máy bay…để làm những công việc như hàn thân xe, phun sơn…Những Robot này là những cánh tay máy mô phỏng con người, mỗi tay máy bao gồm nhiều khâu liên kết với nhau bằng các khớp. Các khâu này có thể chuyển động tương đối với nhau và làm thay đổi tầm với của Robot. Thông thường những Robot này được đặt cố định một chỗ và chỉ thao tác được trong khả năng tầm với của chúng.

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Từ lâu, con người đã không còn xa lạ với từ “Robot” nữa Bởi lẽ, Robot đã xuất

hiện nhiều trong cuộc sống của chúng ta và nếu chưa tận mắt chứng kiến những Robot này hoạt động thì cũng được xem qua các phương tiện thông tin đại chúng

Có thể thấy Robot đã đi vào mọi lĩnh vực của đời sống con người Vậy, Robot được ứng dụng như thế nào? Có thể nói, Robot được ứng dụng rất phong phú trong đời sống con người, cả trong trường học và trong nông nghiệp Đạc biệt trong công nghiệp, Robot được sử dụng rộng rãi để làm một số công việc: vận chuyển nguyên vật liệu, sản phẩm, máy móc hay làm những công việc nặng nhọc, hoặc trong những môi trường làm việc có nhiệt độ cao, độc hại…

Đầu tiên, Robot được dùng trong một số ngành công nghiệp kỹ thuật cao như công nghiệp xe hơi, công nghiệp máy bay…để làm những công việc như hàn thân xe, phun sơn…Những Robot này là những cánh tay máy mô phỏng con người, mỗi tay máy bao gồm nhiều khâu liên kết với nhau bằng các khớp Các khâu này có thể chuyển động tương đối với nhau và làm thay đổi tầm với của Robot Thông thường những Robot này được đặt cố định một chỗ và chỉ thao tác được trong khả năng tầm với của chúng

Với những kiến thức đã học và sau một thời gian tìm hiểu cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo, sự đóng góp trao đổi xây dựng của bạn bè nhóm em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao

Song với những hiểu biết còn hạn chế nên nhóm em không tránh khỏi những thiếu sót Chúng em rất mong được sự chỉ bảo của thầy giáo để bài tập của nhóm em hoàn thiện hơn

Nhóm em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ nhóm em đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn ThS Nguyễn Trọng Du

Trang 2

CHƯƠNG I:

GIỚI THIỆU CÁC GÓC QUAY CƠ BẢN VÀ BỘ THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC

DH 1.1 Phép quay (Rotation) quanh các trục tọa độ

Giả sử ta cần quay một điểm hoặc một vật thể xung quanh trục tọa độ nào đó với góc quay θ 0, ta lần lượt có các ma trận chuyển đổi như sau:

- Quay một góc φ xung quanh trục z

- Quay tiếp một góc θ xung quanh trục y mới, đó là y’

- Cuối cùng quay một góc ψ quanh trục z mới, đó là z’’

Trang 3

Hình 1.1 : Phép quay Euler

Ta biểu diễn phép quay Euler bằng cách nhân ba ma trận với nhau :

Euler (φ ,θ ,ψ ) = Rot(z, φ )Rot(y, θ)Rot(z, ψ ) Kết quả của phép quay phụ thuộc chặt chẽ vào thứ tự quay, tuy nhiên ở phép quay Euler nếu thực hiện theo thứ tự ngược lại, nghĩa là quay góc ψ quanh z rồi tiếp đến quay góc θ quanh y và cuối cùng quay góc φ quanh z cũng đưa đến kết quả tương

tự (Xét trong cùng hệ quy chiếu)

( , , ) ( , ) ( , ) ( , )

Rφ θ ψ =R z φ R yθ R zψVới :

Trang 4

( , , )

R φ θ ψ =

000

Hình 1.2 : Các thông số của khâu θ , d, a, α

Các thông số cơ bản giữa hai trục quay của khớp động i và i+1 :

ai là độ dài đường vuông góc chung giữa hai trục khớp động i và i+1, khi các trục z

không cắt nhau thì a bằng khoảng cách pháp tuyến của hai trục, khi các trục z cắt nhau thì a=0

i

α là góc chéo giữa hai trục khớp động i và i+1, iα = góc quay quanh trục xi biến

zi thành 1 zi+

di là khoảng cách đo dọc trục khớp động i từ đường vuông góc chung giữa trục khớp

động i và trục khớp động i+1 tới đường vuông góc chung giữa khớp động i và trục khớp động i-1

Trang 5

θ là góc giữa hai đường vuông góc chung nói trên.

Bộ thông số này được gọi là bộ thông số Denavit – Hartenberg hoặc viết tắt là bộ thông số DH

Biến khớp:

Nếu khớp động i là khớp quay thì iθ là biến khớp, iθ = *θi

Nếu khớp động i là tịnh tiến thì di là biến khớp.

Để kí hiệu biến khớp dùng thêm dấu * và trong trường hợp khớp tịnh tiến thì ai

được xem là bằng 0

CHƯƠNG II:

HỆ PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CỦA ROBOT GRYPHON

2.1.Giới thiệu mô hinh và nguyên tắc hoạt động

Rô bốt Gryphon do hãng FeedBack của Anh sản xuất phục vụ cho mục đích nghiên cứu Đây là 1 rô bốt 5 trục kèm theo bàn kẹp như hình 2

- Trục hông (waist axis)

- Trục vai (shoulder)

- Trục khuỷu tay (elbow axis)

- Trục cổ tay (tool pitch axis)

- Trục cổ tay (tool roll axis)

- Bàn kẹp (grypper)

Những ưu điểm nổi bật của rô bốt là chuyển động nhanh, chính xác và mềm mại

Rô bốt được điều khiển bởi 4 vi xử lý cho phép điều khiển đặt vật chính xác Mỗi trục của rô bốt được điều khiển bởi 1 động cơ bứơc với bộ mã phản hồi Trong bộ điều khiển, 1 vi xử lý sẽ giám sát vị trí của các trục Hai cái khác sẽ quản lí các động

cơ và cái còn lại sẽ giám sát cả 3 trên đồng thời làm nhiệm vụ giao tiếp với máy chủ

2.2.Công thức xác định vị trí

Trang 6

Khi áp dụng phương pháp Denavit-Hartenberg gắn các hệ trục toạ độ vào các

khâu ta thu được sơ đồ động học của rô bốt Gryphon như hình 3

Trang 7

Bật nút lệnh số 5 trên menu ngang, dưới.

Vào menu chính : FILE -> LOAD -> ROBOTFILE chọn DHTempl ->OPEN

Vào menu chính : ROBOTICS -> ROBOTMOTION + KINEMATICS ->

KINEMATICS DATAChọn Active Join -> Ok -> Activ Joint (1) RZ (khớp thứnhất là khớp quay) -> Ok -> Nhập các thông số DH của khâu thứ nhất

Trang 8

Vào lại bước 4 -> Number Active Joint(1) -> Ok -> ấn đúp chuột vào vệt xanh hoặc đưa con trỏ vào phần nhập dữ liệu (text box) ấn 2 (Bây giờ số khớp động là 2), nhập các thông số DH cho khâu số 2 Khâu 3,4,5 làm tương tự

Kết quả các hệ tọa độ gắn trên các khâu như hình sau:

Trang 9

Ta có thể kiểm tra các số liệu đã nhập bằng cách kích chuột vào menu : ROBOTICS -> ROBOTMOTION + KINEMATICS -> KINEMATICS DATA -> KINEMATIC INFOMATION để xem lại số khâu, khớp và các thông số DH Nếu vào dữ liệu sai ta có thể hiệu chỉnh lại

Trang 11

Ấn OK ta được khâu như hình vẽ

Thiết kế khâu thứ nhất

Vào menu 3D-CAD -> create/import new 3D body-> cylinder ( chọn khối hình trụ)

Chọn kích thước khâu 1

Trang 12

Sau khi chọn kích thước-> Ok ->gán cho khâu 1 ->đặt tên -> nhấn OK Ta được khâu như hình vẽ

Nếu chưa vừa ý chúng ta có thể sửa chửa kích thước khâu, thay đổi vị trí của khâu, thay đổi màu hoặc có thể xóa đi

Làm tương tự với các số liệu như sau để thiết kế hình dáng các khâu còn lại

Trang 13

- Cách 2: Load một dụng cụ làm việc có sẵn trong thư viện.

- Bước 1: vào file-> load-> toolfile:

Trang 14

Bước 2:Chọn 1 toolfile trong thư viện >open:

3.4 Thiết kế đối tượng làm việc

• Vào menu 3D-CAD -> select group -> body group-> ok (Để thiết kế đối tượng làm việc làm việc)

• Ta bắt đầu tạo bàn làm việc lần lượt các bước theo hình vẽ sau:

Trang 16

• Sau đó vào phần 3D-CAD => color => yellow để chọn màu cho vật Ta tạo lần lượt để có sản phẩm cuối cùng như hình vẽ.

• Lưu ý: sau mỗi lần chỉnh sửa hay tạo mới chúng ta nên save lại như hình vẽ:

Kết quả sau khi thiết kế xong đối t ượng làm việc(body):

Sau khi hoàn thành vẽ 3D CAD:

Trang 17

3.5 Lập trình điều khiển robot

Để lập trình điều khiển robot đã mô phỏng ta dùng phương pháp lập trình kiểu dạy học Sau khi đã thiết kế hình dáng robot, công cụ gắn trên khâu chấp hành cuối, các đối tượng làm việc khác ta có thể lập trình để điều khiển robot đã mô phỏng

Việc lập trình thực hiện theo trình tự sau:

Nhấn chuột vào (Show program window) để kích hoạt cửa sổ lập trình

Chọn New để đặt tên cho file chương trình

Chọn Append nếu muốn bổ xung một chương trình đã có

Xác định vị trí các điểm mà dụng cụ phải đi qua (dùng chuột để điều khiển các khớp) Sau mỗi lần xác định được một vị trí thì ấn nút PTP (điều khiển điểm) hoặc LIN (điều khiển đường) hoặc VIA (điểm trung gian dẫn hướng khi điều khiển đường cong), CIRC (điều khiển theo đường cong) Làm liên tục cho tất cả các điểm để có một chương trình hoàn thiện

Trang 18

Sau khi kết thúc việc dạy robot học, ấn nút Close trên Program Window để kết thúc

Để hiệu chỉnh và bổ xung các lệnh điều khiển khác vào chương trình, ấn chuột vào nút Edit, dùng các lệnh của EasyRob như dưới đây để hoàn thiện chương trình

Các lệnh dùng trong lập trình:

PROGRAMFILE: Bắt đầu chương trình

ENDPROGRAMFILE hoặc END: Kết thúc chương trình

PTP X Y Z A B C : Di chuyển robot đến điểm mới

WAIT x [sec]: Robot dừng hoạt động trong x giây

ERC LOAD TOOL filename: Gọi một tool file

ERC LOAD VIEW filename: Gọi một view file

ERC GRAB BODY bodyname: Dụng cụ cầm lấy một vật thể có tên bodyname

ERC RELEASE BODY bodyname: Dụng cụ thả một vật thể có tên bodyname

ERC ROBOT BASE X Y Z A B C: Di chuyển gốc tọa đọ cơ bản của robot đến vị trí mới

erc load tool gryphon_close

erc grab body chu

Trang 19

erc release body chu

erc grab body chu.28

erc load tool gyphon_open

erc release body chu.28

Trang 20

PTP_AX 209.0000 55.0000 -68.9998 38.0000 29.0000

Trang 21

erc load view g6

PTP_AX 29.0000 55.0000 -68.9998 38.0000 29.0000

erc load view g4

PTP_AX 18.500 25.0000 -57.5000 33.5000 18.5000

Trang 22

Trang 23

erc grab body chu.6

Trang 24

erc grab body chu.7

Trang 25

Trang 26

Trang 27

Trang 28

erc grab body chu.8

erc grab body chu.9

Trang 29

PTP_AX 193.5000 16.0000 -38.0000 21.5000 13.5000

Trang 30

PTP_AX 193.5000 16.0000 -38.0000 21.5000 13.5000

Trang 31

Trang 32

Trang 33

Trang 34

Trang 35

Trang 36

Trang 37

Trang 38

Trang 39

Trang 40

Trang 41

Trang 42

Trang 43

Trang 44

Trang 45

Trang 46

Trang 47

Trang 48

Trang 49

Trang 50

Trang 51

Trang 52

Trang 53

Tiêu đề	Đồ án robot Gryphon
Tác giả	Nhóm 4
Người hướng dẫn	ThS. Nguyễn Trọng Du
Trường học	Trường Đại Học
Chuyên ngành	Công Nghệ Robot
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	62
Dung lượng	853,5 KB