CÁC KHỚP TRƯỢT VÀ MÔ PHỎNG KHỚP TRƯỢT CỦA ROBOT TRÊN SOLIDWORDS

CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ ROBOT Không có một định nghĩa nào về rô-bốt có thể thuyết phục tất cả mọingười, nên robot còn có những cách định nghĩa khác như sau: -Tiêu chuẩn quốc tế ISO 8373

Chúng em xin cam đoan rằng đồ án này hoàn toàn do chúng em tự tìmhiểu, tự làm theo sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Lê Thị Thu Thủy Cácnội dung, kết quả trong đồ án này là trung thực và hoàn toàn chưa được công

bố dưới bất kì hình thức nào

Trong đồ án có sử dụng kiến thức, các nhận xét, đánh giá cũng như cácthông số của các tác giả, cơ quan tổ chức mà chúng em tham khảo từ nhiềunguồn khác nhau, được ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo

Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên không liên quan đếnnhững vi phạm bản quyền, quyền tác giả do chúng em gây ra trong quá trìnhthực hiện đồ án (nếu có)

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Việt Hưng

Mục lục

CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ ROBOT 4

1.1 Một số định nghĩa về robot 4

1.2 Sơ lược về quá trình phát triển và phân loại robot 4

1.2.1 Sơ lược về quá trình phát triển của robot công nghiệp : 4

1.2.2 Phân Loại robot 8

1.3 -Ứng dụng của robot công nghiệp trong sản suất : 15

1.4 - Tổng quan robot gắp phôi trong sản xuất : 16

1.5 – Giới thiệu robot gắp phôi 4 bậc tự do định thiết kế 19

1.6 Kết Luận 19

CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC ROBOT 4 BẬC TỰ DO 20

2.1 Tính toán động học thuận robot 20

2.1.1 Đặt bài toán 20

2.1.2 Sơ đồ động học 21

2.1.3 Xác định vị trí và hướng của kẹp 21

2.2 Bài toán động học ngược robot 24

2.2.1 Giải bài toán ngược trên EXCEL 26

2.2.2 Kết quả bài toán động học ngược 31

2.2.3 Kết Luận 33

CHƯƠNG 3 CÁC KHỚP TRƯỢT VÀ MÔ PHỎNG KHỚP TRƯỢT CỦA ROBOT TRÊN SOLIDWORDS 34

3.1 Tìm hiểu về các loại khớp trượt 34

3.2 Vẽ robot va mô phỏng khớp trượt của robot trên solidwork 36

3.2.1 Vẽ robot bằng solidwork 36

3.2.2 Mô phỏng chuyển động khớp trượt của robot trên solidwork 53

3.3 Kết luận 55

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 56

4.1 Những mặt đã thực hiện được 56

4.2 Những mặt còn hạn chế 56

4.3 Hướng phát triển của đề tài 56

LỜI NÓI ĐẦU

Với sự phát triển như vũ bão của công nghệ thông tin như ngày nay, rấtnhiều các lĩnh vực trong cơ khí đã tận dụng được sự phát triển này để tạo ranhững bước nhảy vọt, trong đó có công nghiệp robot

Trên cơ sở đó môn học robot đã đem lại cho sinh viên những kiến thức vôcùng quan trọng đối với sinh viên chúng em Bên cạnh đó nó cũng tạo ramột cơ hội để sinh viên chúng em được tiếp cận với những phần mềm tínhtoán, mô phỏng phổ biến trên thế giới hiện nay như matlap và solidworks.

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Việt Hưng

CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ ROBOT

Không có một định nghĩa nào về rô-bốt có thể thuyết phục tất cả mọingười, nên robot còn có những cách định nghĩa khác như sau:

-Tiêu chuẩn quốc tế ISO 8373 định nghĩa rô-bốt như sau: “Đó là một loạimáy móc được điều khiển tự động, được lập trình sẵn, sử dụng vào nhiều mụcđích khác nhau, có khả năng vận động theo nhiều hơn 3 trục, có thể cố địnhhoặc di động tùy theo những ứng dụng của nó trong công nghiệp tự động.” -Joseph Engelberger, một người tiên phong trong lĩnh vực robot côngnghiệp nhận xét rằng: “Tôi không thể định nghĩa rô-bốt, nhưng tôi biết loạimáy móc nào là robot khi tôi nhìn thấy nó!!”

-Từ điển Cambridge trực tuyến định nghĩa robot rằng: “Đó là một loại máy

có thể thực hiện những công việc một cách tự động bằng sự điều khiển củamáy tính”

-Người máy hay robot là công cụ cơ điện tử, thủy lực, nhân tạo, ảo,… thaythế con người trong công nghiệp hay môi trường nguy hiểm Robot còn làcông cụ để giúp con người giải trí, tìm hiểu khoa học

1.2 Sơ lược về quá trình phát triển và phân loại robot

1.2.1 Sơ lược về quá trình phát triển của robot công nghiệp :

Nhìn ngược dòng thời gian chúng ta có thể thấy rằng từ “ robot ’’ đã xuấthiện từ khá lâu Năm 1921 nhà viết kịch Karelcapek người Séc đã viết một vởkịch tựa đề R.U.R ( Rossums Universal Robot ) mô tả về cuộc nổi loạn củanhững cỗ máy phục dịch Từ “ robot’’ ở đây có nghĩa là những máy móc làm

việc như con người Có lẽ đó cũng là một gợi ý cho nhà sáng chế kĩ thuật thựchiện các mơ ước về những cỗ máy bắt chước được các thao tác lao động cơbắp của con người.

Thời gian sau đó các cơ cấu điều khiển từ xa ( Teleoperator ) ra đời vàngày một phát triển hoàn thiện Teleperator là những cơ cấu phỏng sinh học,

nó bao gồm các khâu, các khớp cùng với các dây chằng gắn liền với hệ điềuhành là cánh tay của người điều khiển thông qua các cơ cấu khuếch đại cơkhí Teleoperator có thể cầm nắm, nâng hạ, dịch chuyển, xoay lệch các đốitượng trong một không gian hoạt động nhất định Tuy rằng các thao tác khátinh vi, khéo léo nhưng tốc độ hoạt động chậm, lực tác dụng hạn chế và hệđiều khiển chỉ thuận túy là cơ khí

Từ thập kỷ 50, sự phát triển đầy hứa hẹn của kĩ thật điều khiển theochương trình số cứng và ngành vật liệu mới đã làm chỗ dựa vững chắc cho sự

ra đời của cơ cấu điều khiển vô cấp (servo mechanism) và các hệ điện toán(computation) Ngay lập tức ý tưởng kết hợp điều khiển NC (Numericalcontrol) với các cơ cấu điều khiển từ xa (Teleoperator) được hình thành vàtriển khai nghiên cứu Sự phối hợp tuyệt vời giữa khả năng linh hoạt khéo léocủa Teleoperator với độ thông minh nhạy bén của hệ điều khiển NC đã đưa ra

kết quả là một hệ máy móc tự động cao cấp với tên gọi là “ robot’’

Năm 1961 người máy công nghiệp (IR – Industrial Robot ) đầu tiên đượcđưa ra thị trường Tiếp theo đó các nước khác cũng bắt đầu sản xuất robotcông nghiệp theo bản quyền của Mỹ, Anh(1967), Thụy Điển, Nhật(1968),Đức(1971),

Ngày nay trên thế giới có khoảng 200 công ty sản xuất IR, trong đó ở Nhật

có 70 công ty, ở các nước tây âu có 90 công ty, ở Mỹ có 30 công ty Nhờ ápdụng rộng rãi các tiến bộ khoa học kĩ thuật về xử lý, tin học cũng như vật iệumới nên số lượng robot công nghiệp đã tăng lên nhanh chóng, giá thành giảm

những lĩnh vực như hàn hồ quang, đúc, lắp ráp, sơn phủ, và trong các hệthống điều khiển liên hợp.

Ở các nước có nền công nghiệp phát triển, chính phủ các nước này đã ápdụng các biện pháp hỗ trợ hữu hiệu như: coi robot công nghiệp là ngành côngnghiệp quan trọng, xây dựng nhiều chương trình nhà nước về áp dụng tiến bộkhoa học kĩ thuật vào sản xuất robot Nhờ vậy sau một thời gian ngắn sử dụngrobot công nghiệp trở nên rộng lớn đã dạng với cơ sở nguồn động lực pháttriển là “lực đẩy’’ của công nghệ và “lực kéo’’ của thị trường

Nhật Bản hiện nay là nước có số lượng robot dùng trong sản xuất côngnghiệp nhiều nhất thế giới, khoảng hơn 70% trong tổng số chừng 300.000robot công nghiệp trên toàn thế giới Người Nhật có quan niệm dễ dãi hơn vềrobot: theo họ ‘robot là bất cứ thiết bị nào có thể thay thế cho lao động củacon người’ Trong công nghiệp Nhật Bản, những robot hay tay máy được điềukhiển bằng cam cũng được liệt vào hàng ngũ robot Theo đó, Hiệp Hội robotCông nghiệp Nhật Bản (JIRA - Japan Industrial Robot Association) đã phânloại robot thành sáu hạng, từ những tay máy do con người trực tiếp điều khiểntừng động tác đến những robot thông minh được trang bị trí tuệ nhân tạo (theoSchlussel, 1985)

Những robot hay tay máy dùng các cơ cấu cam trong hệ thống điều khiển

có được thừa nhận hay không là không quan trọng ; điều quan trọng là chúng

đã đóng vai trò đáng kể trong việc tự động hoá sản xuất ở các nhà máy.Những robot, tay máy nói trên còn được gọi một cách hình tượng là “tự độnghoá cứng”, ngược lại với “tự động hoá linh hoạt”, mà đại diện của chúng lànhững robot công nghiệp được điều khiển bằng chương trình, thay đổi đượcnhiệm vụ thao tác đặt ra một cách nhanh chóng Một số nhà khoa học hàngđầu trong lĩnh vực robot của Nhật Bản đưa ra những định nghĩa về robot dướidạng những yêu cầu như sau:

- Theo Giáo sư Sitegu Watanabe (Đại học Tổng hợp Tokyo) thì một robot

- Có khả năng thay đổi chuyển động;

- Có khả năng cảm nhận được đối tượng thao tác;

- Có số bậc chuyển động (bậc tự do) cao;

- Có khả năng thích nghi với môi trường hoạt động;

- Có khả năng hoạt động tương hỗ với đối tượng bên ngoài

- Theo Giáo sư Masahiro Mori (Viện công nghệ Tokyo) thì robot công nghiệpphải có các đặc điểm sau:

- Có khả năng thay đổi chuyển động;

- Có khả năng xử lý thông tin (biết suy nghĩ);

- Có tính vạn năng;

- Có những đặc điểm của người và máy

Từ những khác biệt trong định nghĩa về robot, căn cứ vào tính linh hoạtcủa những hệ thống sản xuất có áp dụng robot P.J.McKerrow, một nhà nghiêncứu về robot của Úc đã đưa ra một định nghĩa ở một góc độ khác Theo ông,robot là một loại máy có thể lập trình để thực hiện những công việc đa dạngtương tự như một máy tính, là một mạch điện tử có thể lập trình để thực hiệnnhững công việc đa dạng Các robot đóng góp vào sự phát triển công nghiệpdưới nhiều dạng khác nhau; tiết kiệm sức người, tăng năng suất lao động,nâng cao chất lượng sản phẩm và an toàn lao động và giải phóng con ngườikhỏi những công việc cực nhọc và tẻ nhạt Tất nhiên, trong tương lai cònnhiều vấn đề nảy sinh khi robot ngày càng thay thế các hoạt động của conngười, nhưng trong việc đem lại lợi ích cho con người, khám phá vũ trụ, vàkhai thác các nguồn lợi đại dương, robot đã thực sự làm cho cuộc sống củachúng ta tốt đẹp hơn Trước khi đi vào phân tích những nội dung tiếp theo, đểbạn đọc có sự nhận dạng một cách thống nhất trong quá trình khảo sát, dướiđây sẽ trình bày một số phương pháp phân loại robot sử dụng trong côngnghiệp

1.2.2 Phân Loại robot

Trong công nghiệp người ta sử dụng những đặc điểm khác nhau cơ bảnnhất của robot để giúp cho việc nhận xét được dễ dàng Có 4 yếu tố chính đểphân loại robot như sau: (1) theo dạng hình học của không gian hoạt động, (2)theo thế hệ robot, (3) theo bộ điều khiển, (4) theo nguồn dẫn động

 Phân loại theo dạng hình học của không gian hoạt động

Để dịch chuyển khâu tác động cuối cùng của robot đến vị trí của đối tượngthao tác được cho trước trong không gian làm việc cần phải có ba bậc chuyểnđộng chuyển dời hay chuyển động định vị (thường dùng khớp tịnh tiến vàkhớp quay loại 5) Những robot công nghiệp thực tế thường không sử dụngquá bốn bậc chuyển động chuyển dời (không kể chuyển động kẹp của taygắp) và thông thường với ba bậc chuyển động định vị là đủ, rất ít khi sử dụngđến bốn bậc chuyển động định vị Robot được phân loại theo sự phối hợpgiữa ba trục chuyển động cơ bản rồi sau đó được bổ sung để mở rộng thêmbậc chuyển động nhằm tăng thêm độ linh hoạt Vùng giới hạn tầm hoạt độngcủa robot được gọi là không gian làm việc

(1) Robot toạ độ vuông góc (cartesian robot): robot loại này có ba bậcchuyển động cơ bản gồm ba chuyển động tịnh tiến dọc theo ba trụcvuông góc

(2) Robot toạ độ trụ (cylindrical robot): ba bậc chuyển động cơ bản gồmhai trục chuyển động tịnh tiến và một trục quay.

 Phân loại theo thế hệ

(1) Robot thế hệ thứ nhất:

Bao gồm các dạng robot hoạt động lặp lại theo một chu trình không thay đổi(playback robots), theo chương trình định trước Chương trình ở đây cũng cóhai dạng; chương trình “cứng” không thay đổi được như điều khiển bằng hệthống cam và điều khiển với chương trình có thể thay đổi theo yêu cầu côngnghệ của môi trường sử dụng nhờ các panel điều khiển hoặc máy tính

xử lý phù hợp Nói cách khác, đây cũng là robot với điều khiển theo chươngtrình nhưng có thể tự điều chỉnh hoạt động thích ứng với những thay đổi củamôi trường thao tác Dạng robot với trình độ điều khiển này còn được gọi làrobot được điều khiển thích nghi cấp thấp

Robot thế hệ này bao gồm các robot sử dụng cảm biến trong điều khiển(sensor - controlled robots) cho phép tạo được những vòng điều khiển kínkiểu servo

Đặc điểm:

• Có thể tự ra quyết định lựa chọn chương trình đáp ứng dựa trên tín hiệuphản hồi từ cảm biến nhờ các chương trình đã được cài đặt từ trước

• Hoạt động của robot có thể lập trình được nhờ các công cụ như bàn phím,pa-nen điều khiển

(3) Robot thế hệ thứ ba

Đây là dạng phát triển cao nhất của robot tự cảm nhận Các robot ở đâyđược trang bị những thuật toán xử lý các phản xạ logic thích nghi theo nhữngthông tin và tác động của môi trường lên chúng; nhờ đó robot tự biết phải làm

gì để hoàn thành được công việc đã được đặt ra cho chúng Hiện nay cũng đã

có nhiều công bố về những thành tựu trong lĩnh vực điều khiển này trong cácphòng thí nghiệm và được đưa ra thị trường dưới dạng những robot giải trí cóhình dạng của các động vật máy

Robot thế hệ này bao gồm các robot được trang bị hệ thống thu nhận hìnhảnh trong điều khiển (Vision - controlled robots) cho phép nhìn thấy và nhậndạng các đối tượng thao tác

Đặc điểm:

• Có những đặc điểm như loại trên và điều khiển hoạt động trên cơ sở xử lýthông tin thu nhận được từ hệ thống thu nhận hình ảnh (Vision systems -Camera)

• Có khả năng nhận dạng ở mức độ thấp như phân biệt các đối tượng có hìnhdạng và kích thước khá khác biệt nhau

(4)Robot thế hệ thứ tự

Bao gồm các robot sử dụng các thuật toán và cơ chế điều khiển thích nghi(adaptively controlled robot) được trang bị bước đầu khả năng lựa chọn cácđáp ứng tuân theo một mô hình tính toán xác định trước nhằm tạo ra nhữngứng xử phù hợp với điều kiện của môi trường thao tác

Đặc điểm : Có những đặc điểm tương tự như thế hệ thứ hai và thứ ba, có

Bộ điều khiển phải có bộ nhớ tương đối lớn để giải các bài toán tối ưu vớiđiều kiện biên không được xác định trước Kết quả của bài toán sẽ là một tậphợp các tín hiệu điều khiển các đáp ứng của robot

nó Robot được trang bị mạng Neuron có khả năng tự học Robot được trang

bị các thuật toán dạng Neuron Fuzzy/Fuzzy Logic để tự suy nghĩ và ra quyếtđịnh cho các ứng xử tương thích với những tín hiệu nhận được từ môi trườngtheo những thuật toán tối ưu một hay nhiều mục tiêu đồng thời

 Phân loại theo bộ điều khiển.

(1) Robot gắp - đặt:

Robot này thường nhỏ và sử dụng nguồn dẫn động khí nén Bộ điều khiểnphổ biến là bộ điều khiển lập trình (PLC) để thực hiện điều khiển vòng hở.Robot hoạt động căn cứ vào các tín hiệu phản hồi từ các tiếp điểm giới hạnhành trình cơ khí đặt trên các trục của tay máy

(2) Robot đường dẫn liên tục

Robot loại này sử dụng bộ điều khiển servo thực hiện điều khiển vòng kín

Hệ thống điều khiển liên tục là hệ thống trong đó robot được lập trình theomột đường chính xác Trong hệ thống điều khiển này, đường dẫn được biểuđiễn bằng một loạt các điểm rời rạc gần nhau và được lưu vào bộ nhớ robot,sau đó robot sẽ thực hiện lại chính xác đường dẫn đó

 Phân loại robot theo nguồn dẫn động

(1) Robot dùng nguồn cấp điện

Nguồn điện cấp cho robot thường là DC để điều khiển động cơ DC Hệ

thường là động cơ bước, động cơ DC servo, động cơ AC servo Robot loạinày có thiết kế gọn, chạy êm, định vị rất chính xác Các ứng dụng phổ biến làrobot sơn, hàn.

Robot dùng khí nén

(3) Robot sùng nguồn thuỷ lực

Nguồn thuỷ lực sử dụng lưu chất không nén được là dầu ép Hệ thống cầntrang bị bơm để tạo áp lực dầu Tay máy là các xy - lanh thuỷ lực chuyểnđộng thẳng và quay động cơ dầu robot loại này được sử dụng trong các ứngdụng có tải trọng lớn

Robot thủy lực(máy ép cọc)

1.3 -Ứng dụng của robot công nghiệp trong sản suất :

 Mục tiêu ứng dụng

Nhằm góp phần nâng cao năng xuất dây chuyền công nghệ, giảm giáthành, nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm, đồng thờicải thiện lao động Điều đó xuất phát từ những ưu điểm cơ bản của robot vàđược đúc kết qua nhiều năm và được ứng dụng ở nhiều nước

 Những ưu điểm đó là:

Robot có thể thực hiện một quy trình thao tác hợp lý, bằng hoặc hơn 1người thợ lành nghề một cách ổn định trong suốt thời gian làm việc Vì thếrobot có thể nâng cao chất lượng và khả nặng cạnh tranh của sản phẩm Hơnthế nữa robot có thể nhanh chóng thay đổi công việc , thích nghi nhanh vớiviệc thay đổi mẫu mã kích thước sản phẩm theo yêu cầu của thị trường cạnhtranh

Robot có thể thay thế con người trong những môi trường nguy hiểm như ởdưới nước, khu vực có lửa, cơ sở hạt nhân hay ngoài vũ trụ

Có khả năng giảm giá thành sản phẩm do ứng dụng của robot là bởi vìgiảm được đáng kể chi phí cho người lao động nhất là ở các nước có mức cao

về tiền lương người lao động

Tăng tính linh hoạt: khi thêm một bước mới vào quy trình sản xuất, các nhàquản lý sẽ thường phải hướng dẫn , đào tạo người lao động về bước mới đó.Tuy nhiên robot và các hệ thống máy tính hoàn toàn có thể được lập trìnhthực hiện các thao tác mới mà không cần qua đào tạo hay hướng dẫn, nhờ đóquy trình sản xuất trở nên linh hoạt hơn

Ứng dụng của robot trong công nghệ hàn

1.4 - Tổng quan robot gắp phôi trong sản xuất :

 Robot gắp trong công nghiệp là tay máy tự động được đặt cố định hoặc

di động bao gồm thiết bị dạng tay máy có số bậc tự do hoạt động vàthiết bị điều khiển theo chương trình, có thể tái lập trình để hoàn thành

 Robot gắp trong công nghiệp được cấu hình bởi các yếu tố sau:

 Tay máy là

 hệ thống cảm biến trong để nhận biết trạng thái của bản thân, các cơ cấucủa robot và các cảm biến ngoài để nhận biết trạng thái của môi trường.

 Hệ thống điều khiển cấu tay máy gắp sản phẩm

 Tay máy là phần cơ sở quyết định khả năng làm việc của RBCN đó làthiết bị đảm bảo cho robot khả năng làm việc nâng hạ vật

 Ban đầu người ta chế tạo cơ cấu cơ khí gồm các khâu khớp chúng hìnhthành cánh tay để tạo các chuyển động cơ bản, cổ tay tạo nên sự khéoléo linh hoạt, bàn tay hoàn thành thao tác trên đối tượng các chức nănghoạt động và điều khiển trong quá trình sản xuất

 Cơ cấu chấp hành tạo chuyển động cho các khâu cổ tay máy, động cơ là

 hiện nay thường là máy tính để giám sát và điều khiển hoạt động củarobot Kết nguồn động lực của các cơ cấu chấp hành

 Hệ thống cảm biến gồm các cảm biến và các thiết bị chuyển đổi tín hiệucần thiết khác, các robot cần tay máy phỏng tay người, còn hiện nay taymáy rất đa dạng và nhiều loại khác xa tay người tuy nhiên vẫn sử dụngthuật ngữ như vai, cánh tay, cổ tay, bàn tay và khớp để chỉ các bộ phậncủa tay máy

 Trong thiết kế tay máy người ta quan tấn đến các thông số ảnh hưởngkhả năng làm việc:

Sức nâng, độ cứng vững lực kẹp của tay

Tầm với của vùng làm việc

Khả năng định vị, định hướng phần công tác

 Một số hình ảnh robot gắp sản phẩm trong công nghiệp:

Robot gắp gạch tuynel

Robot xếp hàng lên pallet

1.5 – Giới thiệu robot gắp phôi 4 bậc tự do định thiết kế

 Đặc điểm

Cấu hình có 3 khớp quay và 1 khớp trượt

 Ưu điểm

Tầm nhấc phôi lên cao không bị hạn chế

Có thể di chuyển sang 2 phía nhờ khớp trượt dưới đế

 Nhược điểm

Kém vững khi gắp vật có tải trọng lớn

1.6 Kết Luận

Robot công nghiệp là thành phần chủ chốt trong tự động hóa công

nghiệp, yếu tố quyết định việc sử dụng robot trong cho công nghiệp khá phổbiến hiện nay là do tính linh hoạt, hoạt động nhanh, tinh vi và chuẩn xác, cókhả năng thay thế con người hoạt động trong môi trường nguy hiểm, độc hại

CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC ROBOT 4 BẬC TỰ DO

2.1 Tính toán động học thuận robot

-Nhiệm vụ của bài toán động học thuận robot là cho trước các biến khớp

và phải xác định vị trí và định hướng của tất cả các khâu trên cánh tay Thôngthường nếu không khống chế quỹ đạo của các khâu trên cánh tay nhằm tránh

va chạm với các đối tượng khác trong vùng làm việc, người ta thường chỉ xácđịnh vị trí và định hướng của khâu sau cùng

-Để định vị và định hướng từng khâu trên cánh tay cũng như khâu tácđộng sau cùng người ta phải gắn các hệ tọa độ suy rộng lên từng khâu, cả cơcấu có một hệ quy chiếu chung nối với giá cố định, hệ quy chiếu này có chứcnăng vừa để mô tả định vị, định hướng khâu tác động sau cùng của tay máy,vừa để mô tả đối tượng tác động của tay máy mà nó cần nhận diện Việc xâydựng các hệ quy chiếu này cần có tính thống nhất cao, đòi hỏi tính xác địnhduy nhất Có rất nhiều quy tắc xây dựng hệ quy chiếu khác nhau, tuy nhiênchúng ta sẽ xét quy tắc Denavit- Hartenberg (D-H) do tính phổ biến và đơngiản của nó

i i i

i

i

a a A

T =

[ -cos(t4)*sin(t3), sin(t3)*sin(t4), -cos(t3), - d2 - d4*cos(t3)]

[ sin(t2)*sin(t4) - cos(t2)*cos(t3)*cos(t4), cos(t4)*sin(t2) +

cos(t2)*cos(t3)*sin(t4), cos(t2)*sin(t3), d4*cos(t2)*sin(t3) - a2*cos(t2)][ cos(t2)*sin(t4) + cos(t3)*cos(t4)*sin(t2), cos(t2)*cos(t4) -

cos(t3)*sin(t2)*sin(t4), -sin(t2)*sin(t3), a2 + d1 - d4*sin(t2)*sin(t3)][ 0, 0, 0, 1]

 Với các thông số về hướng và vị trí như sau:

2.2 Bài toán động học ngược robot

-Mục đích của việc giải phương trình động học robot công nghiệp: để điềukhiển tay máy của robot công nghiệp tới vị trí làm việc và có một hướng xácđịnh thì chúng ta phải tính toán giá trị các biến khớp đã quay hoặc tịnh tiếnmột lượng là bao nhiêu

-Động học ngược tay máy là cơ sở cho việc điều khiển robot

Ở đây ta dùng phương pháp GRG thực hiện trên Excel

-Ta chọn các thông số tay máy

 Nhiệm vụ robot

Do robot có 1 khớp trượt ở phần đế nên robot có thể di chuyển rất linhhoạt, tầm hoạt động của robot rất rộng.Ngoài ra robot còn có thêm 3khớp quay,sự chuyển dộng linh hoạt của các khớp này cho phép robotđưa tay kẹp đến bất kì vị trí nào trong vùng làm việc và sau đó tay kẹp

có thể thực hiện nhiệm vụ của nó đối với phôi gia công

Từ đó ta cho robot thực hiện quá trình gắp vật qua 4 điểm tọa độ đạt ra

=>Xác định giá trị các biến khớp q1, q2, q3, q3, q4

 Xác định quỹ đạo và các điểm trên quỹ đạo của tay kẹp P

Quỹ đạo chuyển động tay kẹp P: tay kẹp sẽ di chuyển vật từ vị trí P1, P2,P3,P4

 Sử dụng ma trận cosin chỉ phương để xác định hướng tay kẹp

uur ur uur uur

uur ur uur uur

uur ur uurur uurur

ur uur uuruur uuruur

ur uur uuruur uuruur

4 4 4

p p p

x y z

0 150 1 550

 Giải bài toán

 Quy ước chung là : biến khớp được kí hiệu là qi ( i = 1,2,3,4 ) tương ứngthay thế cho α2, α3 , α4,d1

Bước 1: Nhập các dữ liệu cần thiết cho việc tính toán

Dữ liệu về độ dài các khâu: d2= 150mm ; d4 = 150 ;a2 =150

Dữ liệu về px, py,pz (đã có kết quả ở chương 2) Vì robot có 4 bậc tự donên ta lấy tối thiểu 4 phương trình

Khởi tạo biến khớp q1 q2 q3 q4 đều bằng 0 ;

Khởi tạo các giá trị trong ma trận A: a23, a14, a24, a34 đều bằng 0

Ta có bảng tọa độ thực các điểm:

Khởi tạo các dữ liệu cần cho việc tính toán

Bước 2: Tính các giá trị L và tổng của chúng

Bước 3: Ta dùng gói công cụ Solver để tìm nghiệm của biến khớp qi

Trước tiên ta phải lấy gói công cụ Solver ra trước bằng đường dẫn sau: File / Options / Add-Ins / Go và tích vào Solver Add-In sau đó nhấnOK