Robot ELBOW Nhóm 2
Lêi nãi ®Çu
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 .
CHƯƠNG I:
1
Robot ELBOW Nhóm 2
GIỚI THIỆU CÁC GÓC QUAY CƠ BẢN VÀ BỘ THÔNG SỐ ĐỘNG

)=
os 0 sin 0
0 1 0 0
sin 0 os 0
0 0 0 1
c
c
θ θ
θ θ
 
 
 
 
 
 
 
−
Rot(z,
0
θ
)=
os sin 0 0
sin os 0 0
0 0 1 0
0 0 0 1
c
c
θ θ
θ θ
 

) = 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).
( , , ) ( , ). ( , ). ( , )R R z R y R z
φ θ ψ φ θ ψ
=
Với :
( , )R z
φ
=
0 0
0 0
0 0 1 0
0 0 0 1
C S
S C

3
Robot ELBOW Nhóm 2
( , )R z
ψ
=
0 0
0 0
0 0 1 0
0 0 0 1
C S
S C
ψ ψ
ψ ψ
 
 
 
 
 
 
 
−
( , , )R
φ θ ψ
=

0
0
0
0 0 0 1
C C C S S C C S S C C S

4
Robot ELBOW Nhóm 2
i
α
là góc chéo giữa hai trục khớp động i và i+1,
i
α
= góc quay quanh trục
x
i
biến
z
i
thành
1
z
i+
.
d
i
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.
i
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

1
vuông góc với nhau.
-
2
a
là khoảng cách giữa Z
1
và Z
2
-
3
a
là khoảng cách giữa Z
2
và Z
3
-
4
a
là khoảng cách giữa Z
3
và Z
4
-
0
5
a =
do trục Z
4
và Z

2
α
=
là góc quay quanh trục
2
x
để biến
1
z
thành
2
z
.
-
0
3
α
=
là góc quay quanh trục
3
x
để biến
2
z
thành
3
z
.
-
0

-
0
6
α
=
là góc quay quanh trục
6
x
để biến
5
z
thành
6
z
.
-
1
d
là khoảng cách đo dọc trục giữa O
0
và O
1
-
6
d

là khoảng cách đo dọc trục giữa O
5
và O
6

2
a
0 R
3
3
θ
∗
0
3
a
0 R
4
4
θ
∗
-90
0
4
a
0 R
5
5
θ
∗
90
0
0 0 R
6
6
θ

 
 
 
−
−
=
0 0
1 1
0 0
1 1
1
0 1 0 0
0 0 0 1
C S
S C
A
 
 
 
 
 
 
 
−
=
;
0
2 2 2 2
0
2 2 2 2

 
 
 
 
−
=
;
0
4 4 4 4
0
4 4 4 4
4
0 1 0 0
0 0 0 1
C S C a
S C S a
A
 
 
 
 
 
 
 
−
=
−
0 0
5 5
0 0

 
 
 
 
−
=
2.4 Tính các ma trận
Ta xác định các ma trân T theo các hệ tọa độ lần lượt từ khâu cuối trở về gốc:
0 0
6 6
0 0
5
6 6
6
0 0 1 0
0 0 0 1
C S
S C
T
 
 
 
 
 
 
 
−
=
0
5 5 5

5
6 4 6
0
5 5 5
6 6
0 0 0 1
C C C S S C C S S C C S C a
S C C C S S C S C C S S S a
T A A A
S C S C C
 
 
 
 
 
 
 
 
− − −
+ − +
= =
−
5 5 5
34 6 34 6 34 6 34 6 34 34 4 3 3
2
5 5 5
34 6 34 6 34 6 34 6 34 34 4 3 3
5
6 3 4 6
0

6 6
0 0 0 1
C C C S S C C S S C C S C a C a C a
S C C C S S C S C C S S S a S a S a
T A A A A A
S C S C C
 
 
 
 
 
 
 
 
− − − + +
+ − + + +
= =
−
2.5 Lập phương trình động học cơ bản
1
6 1 6
0 0 0 1
n O a p
x x x x
n O a p
y y y y
T A T
n O a p
z z z z
 

5
234 6 234 6
( )
5 5
1 234 6 234 6 1 6
( )
5 5
1 234 6 234 6 1 6
5
234 6 234 6
5 5
1 234 1
5 5
1 234 1
5
234
n C C C C S S S S S
x
n S C C C S S C S S
y
n C C C S S
z
O C C C S S C S S S
x
O S C C S S C C S S
y
O S C S C C
z
a C C S S C
x

6
có thể xác định bởi tích vectơ:
n O a= ×
r r r
9
Robot ELBOW Nhóm 2
CHƯƠNG
III:
XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC
ROBOT ELBOW
ELBOW là robot có 6 khâu với cấu hình RRRRRR. Tất cả 6 khâu đều chuyển
động quay.
Hình 3.1 Robot Elbow
Khâu
i
θ
∗
i
α
i
a
i
d
Khớp
1
1
θ
∗
90
0

5
θ
∗
90
0
0 0 R
6
6
θ
∗
0 0
6
d
R
* : Các biến khớp
Hình 3.2 Bảng thông số DH của robot Elbow
Trong ví dụ mô phỏng robot này chúng ta chọn các giá trị như sau:
10
Robot ELBOW Nhóm 2
2
a
= 0.6m
3
a
= 0.5m
4
a
= 0.3m
1
d

> KINEMATIC INFOMATION để xem lại số khâu, khớp và các thông số DH. Nếu
vào dữ liệu sai ta có thể hiệu chỉnh lại.
12
Robot ELBOW Nhóm 2
3.2 Thiết kế hình dáng robot
(Chú ý:mỗi lần thiết kế hoặc chỉnh sửa xong chúng ta phải Save vào robot file)
Thiết kế robot
Vào menu 3D-CAD -> select group -> robot group-> ok (Để thiết kế robot)
Thiết kế khâu thứ nhất:
• Vào menu 3D-CAD -> create/import new 3D body-> cylinder
( chọn khối hình trụ)
13
Robot ELBOW Nhóm 2
• Chọn vị trí đặt của khâu
• Điều chỉnh kích thước của khâu
• Chọn khớp mà khâu nối vào
14
Robot ELBOW Nhóm 2

• Đặt tên cho khâu
Sau khi ấn OK ta được khâu 1 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
X Y Z R
Đế 1 0,6 0,6 0,05
Đế 2 0,1 0,15
Khâu 1 0,7 0,08
Cầu 1 0,08
Ngang 1 0,16 0,02

Các thông số khác giữ nguyên.
Ta làm tương tự để ra hình dáng như hình vẽ với các thông số như sau:
Tên modul X Y Z R
Tool 0 0,01 0,025
Tool 2 0,054 0,1 0,005
Tool 0.3 0,054
X top:0,054
0,03
Y top: 0,01
0,005
dy: 0,001
Tool 0.3 0,054
X top:0,054
0,03
Y top: 0,01
0,005
dy: 0,001
18
Robot ELBOW Nhóm 2
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:
19
Robot ELBOW Nhóm 2
20
Robot ELBOW Nhóm 2
• 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

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
23
Robot ELBOW Nhóm 2
Chương trình:
PROGRAMFILE
! prgfln E:\phan mem hoc tap\robot\EASY_ROB\proj\phanmem.prg
erc load tool kepto
erc load view 1
PTP_AX -19.5000 57.5000 -69.0000 -83.4999 89.0000 0.0000
PTP_AX -14.0000 47.0000 -96.9999 -37.4999 89.0000 -105.0000
erc load tool kepnho
erc grab body t25
wait 1
PTP_AX -14.5000 61.0000 -96.9999 -37.4999 89.0000 -105.0000
PTP_AX -88.5000 61.0000 -96.9999 -37.4999 89.0000 -105.0000
erc robot_base 0 -1 0 0 0 0
PTP_AX -129.4999 29.0000 -26.4999 -79.9999 89.0000 -46.0000
PTP_AX -132.4999 9.0000 -13.2222 -83.9999 89.0000 -43.5000
erc load tool kepto
erc release body t25
PTP_AX -132.4999 10.5000 -1.2222 -83.9999 89.0000 -43.5000
PTP_AX 5.5001 38.5000 -48.7222 -83.9999 89.0000 -43.5000
PTP_AX 4.0001 35.5000 -70.2221 -50.9999 89.5000 3.0000
erc load tool kepnho

PTP_AX 30.6998 28.9888 -41.2223 -69.7999 88.5000 -75.0001
PTP_AX 194.1997 63.4888 -80.7223 -44.7999 88.5000 -75.0001
PTP_AX 198.6997 39.9888 -80.7223 -51.2999 92.0000 20.4999
erc load view 3
erc load tool kepto
erc release body tn27
wait 1
PTP_AX 198.6997 57.4888 -76.2223 -38.2999 94.0000 18.4999
PTP_AX 49.1997 1.9888 0.7777 -79.2998 88.5000 -31.5001
erc load tool kepnho
erc grab body tbx16
wait 1
PTP_AX 49.1997 23.9888 -29.7223 -54.7998 86.0000 -31.5001
PTP_AX 195.1111 32.2222 -64.7223 -53.2999 80.0000 63.0000
erc load tool kepto
erc release body tbx16
wait 1
PTP_AX 198.1997 58.4888 -64.7223 -53.2999 97.0000 70.9999
PTP_AX 51.6997 1.4888 3.7777 -87.7999 87.5000 52.4999
erc load tool kepnho
erc grab body tbx8
wait 1
PTP_AX 47.1996 38.4888 -33.7223 -87.7999 87.5000 52.4999
PTP_AX 192.6996 61.4888 -94.2222 -49.2999 88.0000 65.9999
PTP_AX 195.8596 45.6888 -92.9223 -38.0000 88.5000 74.0000
erc load tool kepto
erc release body tbx8
PTP_AX 200.2001 56.9888 -83.7223 -48.7999 89.0000 65.5000
PTP_AX 90.7000 43.4888 -59.2223 -48.7999 89.0000 100.5000
erc robot_base 0 -1 0 0 0 0