Đề tài: Nghiên cứu, khảo sát các thông số làm việc của hệ thống chấp hành của robot công nghiệp

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG CHẤP HÀNH TRÊN ROBOT CÔNG NGHIỆP

1.1 Robot và các đặc tính làm việc của hệ thống chấp hành 19

1.1.1 Hệ thống chấp hành của robot công nghiệp 19

1.1.2 Tổng quan về cổ tay cầu truyền động song song dư 25

1.1.3 Robot và các đặc tính làm việc của hệ thống chấp hành 28

1.1.4 Khởi tạo, đo đếm và truyền thông số 29

1.2 Robot và các bài toán cơ học cơ cấu chấp hành 31

1.2.1 Động học 31

1.2.1.1 Bài toán giải tích động học 32

1.2.1.2 Bài toán tổng hợp động học 32

1.2.2 Tĩnh học 32

1.2.3 Động lực học 33

1.2.3.1 Giải tích động lực học 33

1.2.3.2 Tổng hợp động lực học 34

Một số nghiên cứu về tổng hợp thông số làm việc của hệ thống

1.4 Hướng nghiên cứu của đề tài 37

1.5 Kết luận chương 1

CHƯƠNG 2 - GIẢI BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC NGƯỢC TRONG ĐIỀU KHIỂN ROBOT

2.1 Chất lượng quá trình làm việc của robot công nghiệp 40

2.2 Dữ liệu của bài toán động học ngược robot 41

2.2.1 Dữ liệu động học và vị trí của bài toán ngược trong điều khiển 41

2.2.2 Các phương pháp xây dựng dữ liệu động học 42

2.3 Bài toán động học trên quan điểm điều khiển thời gian thực 43

2.3.1 Một số vấn đề cơ bản về động học robot 43

2.3.2 Hiệu quả giải thuật trên quan điểm điều khiển thời gian thực 45

2.4 Quan hệ giữa bài toán động học và bài toán tối ưu 46

2.4.1 Cơ sở của việc thay đổi kiểu bài toán 46

2.4.2 Số bậc tự do của robot và các dạng bài toán tối ưu 49

2.4.3 Bài toán di chuyển tối thiểu 50

2.5 Tự động hoá xác định các biến trong điều khiển động học robot 51

2.5.1 Giải thuật trên cơ sở bài toán tối ưu 51

2.5.2 Khả năng ứng dụng của giải thuật trên máy tính 52

2.6 Bài toán quy hoạch phi tuyến với ràng buộc dạng chuẩn 53

2.6.1 Bài toán quy hoạch phi tuyến và nghiệm tối ưu của nó 5

2.6.2 Các phương pháp triển vọng với dạng hàm mục tiêu Banana 54

2.6.2.1 Phương pháp cầu phương tuần tự (SQP) 54

2.6.2.2 Phương pháp Giảm Gradient tổng quát (GRG) 55

2.6.2.3 Phương pháp di truyền (GA) 56

2.6.3 Môi trường lập trình và lựa chọn hàm chức năng 57

2.6.3.1 Nhận định chung 57

2.6.3.2 Kết quả bài toán mẫu 58

2.6.3.3 Kết quả chạy chương trình 59

2.6.3.4 Lựa chọn phương pháp tối ưu 60

2.7 Giải bài toán ngược với công cụ Solver của MS – OFFICE 61

2.7.1 Giới thiệu chung về giải thuật và phương pháp 61

2.7.2 Minh hoạ các thao tác chính với công cụ Solver 65

2.8 Kết luận chương 2 68

CHƯƠNG 3 - ỨNG DỤNG MÁY TÍNH GIẢI BÀI TOÁN NGƯỢC XÂY DỰNG CÁC ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC CỦA BIẾN KHỚP

3.1 Các chỉ tiêu đánh giá 70

3.1.1 Tính vạn năng 703.1.2 Tốc độ hình thành lời giải 70

3.1.3 Tính chính xác 70

3.1.4 Tính thực dụng, khả năng lồng ghép các yêu cầu riêng 71

3.2 So sánh kết quả với phương pháp khác 72

3.2.1 Cơ cấu ba khâu phẳng (Toàn khớp quay) 72

3.2.2 Robot Adept-One (Bốn bậc tự do, q3 tịnh tiến) 75

3.2.3 Robot Scorbot (Năm bậc tự do toàn khớp quay) 77

3.2.4 Robot Stanford (Sáu bậc tự do, q3 tịnh tiến) 79

3.2.5 Robot Elbow (Sáu bậc tự do toàn khớp quay) 82

3.2.6 Robot Puma (Sáu bậc tự do toàn khớp quay) 85

3.2.7 Robot Fanuc (Sáu bậc tự do toàn khớp quay) 88

3.3 Xây dựng các đặc tính động học của khớp

3.3.1 Mô tả bài toán

3.3.2 Xây dựng các ma trận Pi

3.3.3 Tính toán chiều dài đường hàn, thời gian hàn

3.3.4 Hệ phương trình động học thuận robot VR-006CII

3.3.5 Giải bài toán ngược tại các điểm chốt

3.3.6 Xây dựng đặc tính chuyển động trong không gian khớp

3.3.6.1 Biến khớp q6

3.3.6.2 Biến khớp q5

3.3.6.3 Biến khớp q4

3.3.6.4 Biến khớp q3

3.3.6.5 Biến khớp q2

3.3.6.6 Biến khớp q1

3.4 Mô phỏng robot 90

3.5 Phần mềm điều khiển Robot thí nghiệm 92

3.5.1 Mô tả cấu trúc thí nghiệm 92

3.5.2 Chương trình máy tính 92

3.6 Kết luận chương 3 93

CHƯƠNG 4 - TỔNG HỢP ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CỔ TAY ROBOT BA BẬC TỰ DO

4.1 Các cơ cấu cổ tay cầu dùng truyền động bánh răng nón điển hình

4.1.1 Các cơ cấu điển hình 125

4.1.2 Phân loại theo số khâu hợp thành 125

4.1.2.1 Cổ tay bảy khâu 126

4.1.2.2 Các cổ tay tám khâu trên cơ sở cổ tay bảy khâu 126

4.1.2.3 Các cổ tay tám khâu 126

4.1.2.4 Cổ tay chín khâu 126

4.2 Động học cơ cấu bánh răng nón vi sai 127

4.2.1 Phương trình mạch cơ sở 127

4.2.2 Điều kiện đồng trục 128

4.3 Tổng hợp cấu trúc động học cổ tay robot cầu ba bậc tự do 128

4.3.1 Giới thiệu về cổ tay robot cầu có phần đóng mạch 128

4.3.2 Đề xuất cấu trúc phần chấp hành 129

4.3.3 Tổng hợp cấu trúc phần đóng mạch 130

4.3.3.1 Điều kiện hoạt động của mạch vòng kín 130

4.3.3.2 Tính chất lát cắt 131

4.3.3.3 Các quan hệ động học của cổ tay cầu 133

4.3.3.4 Tổng hợp cấu trúc đóng mạch 135

4.3.3.5 Kiểm nghiệm kết quả 137

4.4 Kết luận chương 4 139

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 140

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

CÁC PHỤ LỤC