CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ CẤU TRÚC CHẤP HÀNH
Chuyển động của các khớp trong tay máy được thực hiện bởi hệ thống chấp
hành, nó gồm các bộ phận sau:
- Nguồn điện (nguồn năng lượng nói chung).
- Bộ khuyếch đại công suất.
- Động cơ.
3.1 Tính toán, thiết kế động học và động lực học
3.1.1 Sơ đồ động và hệ toạ độ của tay máy
Tay máy có 4 bậc tự do, cấu hình RTRR (có ba khớp quay, một khớp tịnh
tiến). Sơ đồ động và hệ toạ độ gắn trên các khâu của robot như sau:
Hình 3.1: Hệ toạ độ gắn trên các khâu của tay máy
Bảng 3.1: Bảng các thông số Denavit-Hartenberrg (DH)

Khâ
u
Rz Tz Tx Rx
1
(
1
θ
) (
1
d
)
0 0
2
0 0

2
a

= Rot(z, θ
0
). Trans(a,0,0). Trans(0,0,d). Rot(x, α)
Hay
i-1
A
i
=
cos sin cos sin sin cos
sin cos cos cos sin sin
0 sin cos
0 0 0 1
i i i i i i i
i i i i i i i
i i i
a
a
d
θ θ α θ α θ
θ θ α θ α θ
α α
−
 
 
−
 
 
 
 
Qui ước viết tắt các hàm lượng giác như sau:

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

 
 
 
 
 
Tích các ma trận A được gọi là ma trận T:
3
T
4
= A
4
=
4 4 4 4
4 4 4 4
0 .
0 .
0 0 1 0
0 0 0 1
C S a C
S C a S
−
 
 
 
 
 
 
2
T
4

0 .
0 0 1 0
0 0 0 1
C S a C
S C a S
−
 
 
 
 
 
 
1
T
4
=A
2
.
2
T
4
=A
2
.A
3
.A
4
=
2
1 0 0

0 .
0 .
0 0 1 0
0 0 0 1
C S a C
S C a S
−
 
 
 
 
 
 

T
4
= A
1
.
1
T
4
= A
1
. A
2
. A
3
. A
4

 
 
.
3 3 3 3
3 3 3 3
0 .
0 .
0 0 1 0
0 0 0 1
C S a C
S C a S
−
 
 
 
 
 
 
.
4 4 4 4
4 4 4 4
0 .
0 .
0 0 1 0
0 0 0 1
C S a C
S C a S
−
 
 












1000
z
y
x
z
y
x
z
y
x
z
y
x
p
p
p
a
a
a

1 3 4 1 3 4
.C C C C S S−
n
y
=
1 3 4 1 3 4
S C C S S S−
n
z
=
3 4 3 4
S C C S
+

s
x
= -
1 3 4 1 3 4
( )C C S C S C+
.
s
y
=
1 3 4 1 3 4
( )S C S S S C− +
.
s
z
=
3 4 3 4

p
z
=
4 3 4 4 3 4 3 3 1
a S C a C S a S d+ + +
.
Ma trận T
4
mô tả hướng và vị trí của hệ toạ độ gắn trên khâu chấp hành cuối
đối với hệ tọa độ gốc. Trong đó:
a ,s ,


n
là các véctơ chỉ phương của hệ tọa độ gắn
trên khâu chấp hành cuối,
p

là véctơ điểm chỉ vị trí của gốc hệ tọa độ gắn trên
khâu chấp hành cuối.