Khái niệm - Robot song song được tạo bởi 1 end-effector có n bậc tự do và 1 đế cố định được nối với nhau bởi ít nhất 2 chuỗi dẫn động.. - Tầm hoạt động của robot song song rất rộng từ vi
Trang 1TỔNG QUAN PARALLEL ROBOT (GOUGH-STEWART PLATFORM)
1 PARALLEL ROBOT
1.1 Khái niệm
- Robot song song được tạo bởi 1 end-effector có n bậc tự do và 1 đế cố định được nối với nhau bởi ít nhất 2 chuỗi dẫn động Nó vận hành thông qua n cơ cấu vận hành riêng lẻ
- Stewart platform là một cơ cấu có 6 bật tự do có 2 phần (bodies) được nối với nhau bởi 6 chân có thể thay đổi độ dài
1.2 Ưu điểm
- Khả năng chịu tải cao do lực được chia cho các chân
- Độ cứng vững, ổn định cao
- Tỉ lệ giữa lực tạo ra và khối lượng cơ cấu lớn (so với robot nối tiếp)
- Cấu trúc nhỏ gọn
- Có thể thao tác phức tạp với độ chính xác cao: sai số chỉ phụ thuộc vào sai số dọc trục của các cụm cơ cấu riêng lẻ và sai số không bị tích lũy
- Có thể thiết kế ở các kích thước khác nhau
- Đơn giản hóa cơ cấu máy và giảm số lượng phần tử do các chân và khớp nối đã thiết kế sẵn thành các chi thiết chuẩn
- Cung cấp khả năng di động cao trong quá trình làm việc do khối lượng và kích thước nhỏ gọn
- Các cơ cấu chấp hành đều có thể định vị trên tấm nền
Trang 2- Tầm hoạt động của robot song song rất rộng từ việc lắp ráp các chi tiết cực nhỏ tới các chuyển động có chức năng phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao: khoan, phay, tiện, hàn, lắp ráp
- Các robot cơ cấu song song làm việc không cần bệ đỡ và có thể di chuyển tới mọi nơi trong môi trường sản xuất, chúng làm việc cả khi treo trên tường, trần
1.3 Nhược điểm
- Khoảng không làm việc bị hạn chế, khó thiết kế
- Cấu trúc phức tạp với nhiều chuổi động
- Tránh va chạm giữa các chuỗi động là một vấn đề lớn trong thiết kế
- Việc giải các bài toán động học, động lực học phức tạp
- Có nhiều kì dị trong không gian làm việc
2 Phân loại robot song song 6 DOF
2.1 UPS chain robot
- Là cơ cấu được sử dụng rộng rãi nhất (hơn 80% trong số các bài báo đã đọc sử dụng cơ cấu này)
Moving platform được nối với đế bằng 6 chuỗi Chuỗi nối với đế bằng thường sử dụng khớp U (Universal Joints), moving platform được nối với chuỗi bằng khớp S (Single Joints) Các cơ cấu truyền động (actuator) làm thay đổi chiều dài của các liên kết Các cơ cấu truyền động sử dụng điện, khí nén, thủy lực, vitme, áp điện…
Trang 3Đặc điểm:
- Đối với cơ cấu dùng thủy lực: nâng được tải trọng rất lớn(có thể tới vài tấn), không gian làm việc lớn, độ chính xác thấp
- Đối với cơ cấu dùng vitme: nâng tải trọng vừa và nhỏ, độ chính xác cao, giá thành đắt, tính linh hoạt không cao
2.2 PUS chain robots
2.3 RUS chain robots
2.4 Robots with miscellaneous chains
3 Các phương pháp phân tích
3.1 Động học
- Để mô tả chuyển động của tấm, ta sử dụng đế cố định là mặt phẳng tham khảo
(reference frame) Tấm di động được mô tả chuyển động theo 6 thông số: 3 thông
Trang 4số vị trí (x,y,z: chuyển động tuyến tính) là vị trí cuả 6 khớp trên tấm di động so với tấm cố định và 3 thông số chỉ hướng di chuyển của tấm di động so với tấm cố định ( , , : chuyển động góc).
- Ta có thế sử dụng động học ngược hoặc động học thuận để giải quyết bài toán động học tuy nhiên theo các bài báo đã đọc thì sử dụng động học thuận khó khăn hơn động học ngược do sự phức tạp và không tuyến tính
- Người ta sử dụng phương pháp Newton-Raphson để giải bài toán động học thuận
- Input sẽ là vị trí, tư thế (tọa độ x, y, z và các góc , , ) và output sẽ là chiều dài
của các actuators
3.2 Động lực học
Để phân tích động lực học của cơ cấu, qua các bài báo đã đọc thì có 4 phương pháp được sử dụng:
Newton-Euler
Lagrange
Kane’s method (kết hợp giữa Newton-Euler và Lagrange)
Virtual work princtple (công ảo)
Hai phương pháp Newton-Euler và Lagrange được sử dụng nhiều nhất
4 Điều khiển
- Robot song song Stewart platform là một hệ thống MIMO và không tuyến tính
-
5 Tiêu chuẩn ổn định
- Trong tất cả các bài báo đã đọc về loại robot này nếu có sử dụng tiêu chuẩn ổn định thì tất cả đề sử dụng Lyapunov
Trang 56 Đầu bài
- Tải trọng: người lái khối lượng từ 40-100 kg cộng với ghế ngồi, TV, vô lăng lái xe được gắn lên tấm di động Tổng cộng tải trọng cho ban đầu là 200 kg