bài tập lớn robotic bách khoa

đây là bài tập lớn môn robotics thầy khôi bách khoa. bài tập bao gồm đầy đủ các phần 1.Tính số bậc tự do của robot.2.Vẽ các hệ trục tọa độ gắn liền với các khâu theo quy tắc Denavit – Hartenberg (D H).3.Lập bảng DH. Tính các ma trận DH: i1Ai, i=1,2…4.Tìm vị trí điểm thao tác biểu diễn theo các tọa độ khớp. Xác định hướng của khâu thao tác.5.Tính vận tốc điểm tác động cuối E. Tính vận tốc góc các khâu.6.Tính vận tốc điểm tác động cuối. Tính gia tốc góc khâu thao tác.7.Cho vị trí, vận tốc, gia tốc điểm tác động cuối, hướng, vận tốc góc, gia tốc góc khâu thao tác.8.Tính các tọa độ khớp.9.Tính vận tốc, gia tốc dài của các khâu tương ứng với các khớp tịnh tiến.10.Tính vận tốc góc, gia tốc góc của các khâu tương ứng với các khớp quay.11.Khảo sát bài toán tĩnh học robot theo một trong các câu: 13, 14, 15.12.Thiết kế quỹ đạo chuyển động như câu 16.13.Khảo sát động lực học theo nội dung một trong các câu 17, 18.14.Thiết kế mô hình điều khiển robot theo một trong các câu 19, 20, 21.15.Lập trình tính toán, vẽ đồ thị bằng phần mềm MAPLE, MATLAB, mô phỏng điều khiển robot bằng MATLAB, SIMULINK.

MỤC LỤC

A BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT 2

I BÀI TOÁN THUẬN……… ……2

1 Vẽ hệ trục tọa độ theo quy tắc D-H và lập bảng thông số D-H 2

2 Vị trí điểm thao tác 3

3 Hướng của khâu thao tác: 3

4 Vận tốc điểm tác động cuối E. 3

5 Vận tốc các khâu 4

6 Gia tốc điểm tác động cuối E 4

7 Gia tốc các khâu……….……… 5

II BÀI TOÁN NGHỊCH……… ………5

1 Tính các matran tọa độ khớp……… ………… ……… 5

2 Tính vận tốc dài , gia tốc dài … ……… 8

B TĨNH HỌC ROBOT. 9

1 Lực dẫn động khâu 3: 10

2 Lực dẫn động khâu 2: 10

3 Lực dẫn động khâu 1: 11

C ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT 12

1 Bảng D-H 12

2 Ma trận Ten-xơ quán tính 14

3 Tính động năng thế năng , lực suy rộng……… 14

D THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO 15

E ĐIỀU KHIỂN ROBOT 16

A.Bài toán động học robot

I Bài toán thuận

900

3 3 0 a

3 0

II Bài toán động học ngược

1 Tính các tọa độ khớp khi biết p=[xE,yE,zE]T,=[,,]T,=[,,]

3 3 0 a

3 0

2,Tính vận tốc dài, gia tốc dài

Ma trận tọa độ thao tác được tính theo các góc cardan là:

3 3 0 a

3 0

2 2 0 a

2 0

3, Tính động năng, thế năng, lực suy rộng

+Động năng của khâu 1là:

T1=T[Jtc1Tm1Jtc1+Jr1TJr1 ]

=m1*^2

Động năng của khâu 2 là:

T2=T[Jtc2Tm2Jtc2+Jr2TJ2 ]=(m2*+m2*a2*cos()+m2**^2) Động năng của cả hệ là: T= T1+ T2

F= [0, 0, Fz] là lực robot tác dụng ra môi trường làm việc

=>Q=Jt2T*F=

D THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO

Cho 2 điểm A (0.2, 0, 0.5) và B (0.6, 0.8, 0.7) trong không gian thao tác của robot Quỹ đạo của điểm tác động cuối của robot theo đường thẳng từ A đến B trong khoảngthời gian te(s)

Phương trình đường thẳng từ A(xA ,yA ,zA) đến B(xB, yB, zB) :

Ta thiết lập quan hệ X=X(t) là đa thức bậc 3: X(t) =

Với điều kiện vận tốc đầu và cuối bằng 0 ta được

Đồ thị biểu diễn vị trí điểm tác động cuối của robot theo 3 phương:

E ĐIỀU KHIỂN ROBOT

Điều khiển hệ thống theo luật điều khiển PD

kv

kp

m

=b+kq

Xây dựng mô phỏng trên MATLAB-SIMULINK như sau:

Khối controller-PD:

Khối control-nonlinear:

Khối robot system: