Download miễn phí Đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các robot thông minh phục vụ cho các ứng dụng quan trọng - Nhóm sản phẩm Robot RE



MỤC LỤC
I. Giới thiệu chung 3
II. Tổng quan vềkỹthuật tái hiện ngược và những vấn đềcơbản vềmô
phỏng các đường cong, mặt cong không gian7
2.1. Giới thiệu chung về kỹ thuật tái hiện ngược 7
2.1.1. Quá trình thiết kế 7
2.1.2. Quá trình “sản xuất ngược” 8
2.1.3. Quá trình kỹ thuật tái hiện ngược 8
2.1.4. ứng dụng kỹ thuật tái hiện ngược 9
2.1.5. Các loại đầu dò số hóa 10
2.1.6. Các máy đophục vụ kỹ thuật tái hiện ngược 11
2.2. Phương pháp mô tả đường cong trên máy tính 14
2.2.1. Các phép nội suy và xấp xỉ đường cong 14
2.3. Phương pháp mô tả các mặt cong trên máy tính 31
2.3.1. Giớithiệu chung về mặt cong 31
2.3.2. Các mặt cong tự do 32
2.4. Đặt vấn đề về nội dung nghiên cứu 37
III. Nghiên cứu, thiết kế, chếtạo Robot RE 38
3.1. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo Robot RE 38
3.1.1. Giới thiệu chung 38
3.1.2. Động học Robot RE-01 42
3.1.3. Chương trình tính toán động học Robot RE-02 43
3.1.4. Hệ phương trình động học của robot RE-01 44
3.1.5. Phương án chế thử Robot REư01 55
3.2. Thiết kế Robot RE -02 56
3.2.1. Phân tích kết cấu 56
3.2.2. Thiết kế cơ cấu dạng pantograph 57
3.2.3. Tính toán cơ cấu tay máy pantograph 58
3.3. Tính toán về độ chính xác của robot RE ư 02 73
3.3.1. Tổng quan về sai số phép đo dùng cơ cấu tay đo 73
3.3.2. Tính toán sai số của robot RE 74
IV. Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo Robot REư03 hoạt động theo tọa độ trụ 81
4.1. Giới thiệu chung 81
4.2. Các môđun hợp thành Robot RE-03 82
V. Xây dựng các chương trình phần mềm tái hiện bề mặt cong không gian 100
5.1. Cơ sở thuật toán xây dựng các đường cong và mặt cong không gian 100
5.1.1. Các thuật toán xây dựng đường cong 100
5.1.2. Phương pháp xác định điểm tựa và lưu trữ dữ liệu của đường cong 104
5.1.3. Một số ví dụ tái hiện đường cong 105
5.1.4. Một số kết quả tái hiện đường cong được thực hiện bằng robot RE 107
5.2. Cơ sở thuật toán xây dựng mặt cong không gian 109
5.3. Thuật toán quả bóng rơi 123
5.4. Xây dựng chương trình máy tính 127
5.5. Chương trình phần mềm tái hiện các bề mặt cong phức tạp 133
VI. Kết luận 143
Tài liệu tham khảo 145


http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2013-12-10-de_tai_nghien_cuu_thiet_ke_che_tao_cac_robot_thon.dyyvDQ3BhE.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-48963/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

ạ độ suy rộng hay là biến khớp.
Ở phần này ta tiến hành xõy dựng phương phỏp giải bài toỏn tổng
hợp chuyển động của robot. Nhiệm vụ tổng hợp chuyển động bao gồm việc
xỏc định bộ lời giải qi(t), (i = 1,…n) sao cho điểm cuối của robot thực hiện
được cỏc chuyển dịch trước.
Cỏc bài toỏn tổng hợp này rất đa dạng, tuỳ từng trường hợp cỏc yếu tố sau đõy:
- Sự chuyển dịch trước đú ở dạng nào: dạng quỹ đạo hay phương trỡnh nào
đú; biết điểm đầu, điểm cuối hay biết một số điểm trung gian trờn đường
đi v.v.
- Chỉ định trước cỏc vị trớ liờn tiếp của bàn kẹp hay là cả định hướng của
nú.
- Cú những hạn chế gỡ trong quỏ trỡnh chuyển động của robot. Thụng
thường cú 2 loại hạn chế: 1) Do kết cấu của robot mà cú thể hạn chế
phạm vi thay đổi về giỏ trị của biến khớp hay của vận tốc và gia tốc
chuyển động. 2) Do mụi trường hoạt động cú yờu cầu khụng va chạm
vào cỏc vật xung quanh.
- Số bậc tự do của cơ cấu robot như đó phõn tớch ở trờn cú thể dư thừa
hay khụng và bài toỏn cú thể cú lời giải đa trị hay đơn trị
Biết quy luật chuyển động của điểm cuối, cần xỏc định quy luật thay
đổi cỏc biến khớp tương ứng. Đú là nội dung chớnh của việc tổng hợp quỹ
đạo chuyển động robot.
51
Cú thể xem quỹ đạo chuyển động là tập hợp liờn tục cỏc vị trớ khỏc
nhau của điểm cuối. Trong thực tế cũng chỉ cần xột lại một số hữu hạn cỏc
vị trớ trờn quỹ đạo. Tại mỗi vị trớ trờn quỹ đạo ta cần xỏc định bộ thụng số
cỏc biến khớp qi. Đú là nội dung của bài toỏn động học ngược (inverse
kinematics problem) của robot.
Bài toỏn động học ngược được đặc biệt quan tõm vỡ lời giải của nú là
cơ sở chủ yếu để xõy dựng chương trỡnh điều khiển chuyển động của robot
bam theo quỹ đạo cho trước. Tuy nhiờn đối với robot RE thỡ nhiệm vụ được
đặt ra là lấy toạ độ điểm trờn cỏc đường và bề mặt khụng gian với sự điều
khiển đầu đo được thực hiện bằng tay. Chớnh vỡ vậy bài toỏn động học
ngược ở đõy sẽ khụng cần đề cập đến.
Tính toán về độ chính xác tái hiện của Robot RE-03
Bài toán đặt ra nh− sau: Do nhiều nguyên nhân khác nhau ở các khớp
động có thể xuất hiện các sai số dqi. Chúng sẽ gây nên sai số định vị và sai
số định h−ớng của hệ toạ độ gắn liền với điểm mút của khâu cuối cùng ( ở
đây là đầu dò). Các giá trị về sai số định vị và định h−ớng nói trên là những
đại l−ợng cần xác định.
Đối với máy đo toạ độ xách tay nh− một thiết bị đo l−ờng, thì việc
tính sai số lại càng quan trọng. Tuy nhiên việc tính toán sai số của các cơ
cấu không gian từ 3 khâu trở lên là rất phức tạp. Vì thế theo các ph−ơng
pháp tính hình học thông th−ờng ng−ời ta th−ờng tính toán sai số của các
nhóm cơ cấu d−ới 3 khâu và kết hợp với kinh nghiệm phân tích kỹ thuật
từng đối t−ợng cụ thể để đề ra những lời giải gần đúng .
ở đây trên cơ sở các quan hệ động học robot khi di chuyển nhỏ ta xây
dựng ph−ơng pháp tính độ chính xác tái hiện của robot RE nói trên. Bài toán
đ−ợc thiết lập cho tr−ờng hợp chung cơ cấu tay máy 6 bậc tự do và thực hiện
tính toán cho tr−ờng hợp cơ cấu trên hình 1. Bài toán nói trên đ−ợc cụ thể
52
hoá nh− sau: Cho biết trạng thái của T6 (biết định vị và định h−ớng của điểm
tác động cuối tức là cũng biết các phần tử của ma trận T6 [2]), ta cần xác
định độ di chuyển nhỏ dT6 khi đã biết tr−ớc sự thay đổi dqi ở các khớp quay.
Nh− đã biết [4], sự thay đổi nhỏ về định vị và định h−ớng của T6 phụ
thuộc vào 6 toạ độ khớp động và có thể mô tả bằng ma trận 6x6 sau đây. Ma
trận này đ−ợc gọi là Jacobian của cơ cấu tay máy.
⎥⎥
⎥⎥
⎥⎥
⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢⎢
⎢⎢
⎢⎢
⎣
⎡
⎥⎥
⎥⎥
⎥⎥
⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢⎢
⎢⎢
⎢⎢
⎣
⎡
=
⎥⎥
⎥⎥
⎥⎥
⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢⎢
⎢⎢
⎢⎢
⎣
⎡
6
5
4
3
2
1
6
6
5
6
4
6
3
6
2
6
1
6
6
6
5
6
4
6
3
6
2
6
1
6
1
6
5
6
4
6
3
6
2
6
1
6
6
6
5
6
4
6
3
6
2
6
1
6
6
6
5
6
4
6
3
6
2
6
1
6
6
6
5
6
4
6
3
6
2
6
1
6
6
6
6
6
6
6
dq
dq
dq
dq
dq
dq
dddddd
dddddd
dddddd
d
d
d
z
T
z
T
z
T
z
T
z
T
z
T
y
T
y
T
y
T
y
T
y
T
y
T
x
T
x
T
x
T
x
T
x
T
x
T
z
T
z
T
z
T
z
T
z
T
z
T
y
T
y
T
y
T
y
T
y
T
y
T
x
T
x
T
x
T
x
T
x
T
x
T
z
T
y
T
x
T
z
T
y
T
x
T
δδδδδδ
δδδδδδ
δδδδδδ
δ
δ
δ (3.11)
Trong đó các phần tử ở mỗi cột của Jacobian t−ơng ứng các vi phân
độ dịch chuyển tịnh tiến và quay của mỗi khớp động. ở đây chỉ toàn khớp
quay nên các biểu thức sẽ đ−ợc đơn giản đi nhiều.
Trình tự giải bài toán có thể thực hiện nh− sau:
Khi đã biết dqi , theo ph−ơng trình (3.11) ta xác định đ−ợc 2 véctơ
chuyển dịch nhỏ tịnh tiến T6d và quay T6δ đối với hệ toạ độ T6 :
T6d =T6 dxi +
T6 dyj +
T6 dzk , (3.12)
T6δ = T6δx i + T6δyj + T6δzk . (3.13)
Trên cơ sở (2) và (3) ta xác định T6∆ [4]:
⎥⎥
⎥⎥
⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢⎢
⎢
⎣
⎡
−
−
−
=∆
0000
0
0
0
666
666
666
6
z
T
x
T
y
T
y
T
x
T
z
T
x
T
y
T
z
T
T
d
d
d
δδ
δδ
δδ
(3.14)
Rồi sau đó tính :
53
dT6 = T6
T6∆ . (3.15)
Muốn vậy tr−ớc hết phải xác định các phần tử trong từng cột của
Jacobian ở ph−ơng trình (3.11). Các phần tử ở mỗi cột t−ơng ứng với các vi
phân độ di chuyển của mỗi khớp động. Khi giải bài toán động học robot ta
đã dùng các ph−ơng trình quan hệ sau [2] :
6
5
6
1
1
1
2
1
3
1
4
1
5
6
4
6
1
1
1
2
1
3
1
4
6
3
6
1
1
1
2
1
3
6
2
6
1
1
1
2
6
1
6
1
1
TTAAAAA
TTAAAA
TTAAA
TTAA
TTA
=
=
=
=
=
−−−−−
−−−−
−−−
−−
−
Các cột của ma trận Jacobian t−ơng ứng với các thành phần của
iq
T
∂
∂ 6 :
,666 i
T
i
T
q
T ∆=∂
∂ (3.21)
với i=1,...6 tính từ cột 1 đến cột 6 và lần l−ợt thay T6 bằng các biểu thức từ
(3.16) đến (3.20). Bản thân T6 là ma trận biểu thị trạng thái định vị và định
h−ớng điểm mút của đầu dò. Nh− đã biết [2], ng−ời ta th−ờng biểu thị ma
trận T6 d−ới dạng sau
,
10006 ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡= iiiiT pasn (3.22)
trong đó vectơ pi xác định “ định vị” của điểm mút đầu dò, còn các vectơ ni,
si, ai, nằm theo 3 trục của hệ toạ độ T6 đặt tại điểm mút đầu dò, sẽ xác định
“ định h−ớng” của T6. Khi đã biết ni, si, ai, và pi có thể tính các phần tử của
các cột Jacobian theo các công thức sau [4] :
(3.17)
(3.16)
(3.18)
(3.19)
(3.20)
54
iziz
T
iziy
T
izix
T
ixiyiyixiz
T
ixiyiyixiy
T
ixiyiyixix
T
a
s
n
papad
pspsd
pnpnd
=
=
=
+−=
+−=
+−=
δ
δ
δ
6
6
6
6
6
6
(3.23)
Ch−ơng trình máy tính đã xây dựng trên cơ sở trình tự giải nói trên và
sau khi nạp vào các số liệu theo bảng sau đây ứng với tr−ờng hợp robot RE
(hình 3.1) :
a2=450mm a3=450mm a4=160m
m
d1=250mm d2=50mm d3=50mm d4=50m
m
q1=pi/2 rad q2=pi/3 rad q3=pi/4
rad
q4=pi/2
rad
Bảng 3.1: Bảng số liệu của robot RE-01
ta nhận đ−ợc kết quả tính toán về độ di chuyển nhỏ của robot RE (hình
3.3.4) nh− sau:
⎥⎥
⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢⎢
⎣
⎡
−
−−
−...

---