Bài giảng Robot và điều khiển chuyển động

Nội dung text: Bài giảng Robot và điều khiển chuyển động

1. ROBOT VÀ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG (2 TÍN CHỈ)
2. Tài liệu tham khảo 1, Nguyễn Thiện Phúc, Rô bốt công nghiệp. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2002. 2, Đào Văn Hiệp, Rô bốt công nghiệp. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2004. 3, Tạ Duy Liêm, Rô bốt công nghiệp. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật . 4, Nguyễn Mạnh Tiến, Điều khiển Rô bốt công nghiệp. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2007 . 4, Industrial Robots, Computer Interfacing and Control Weslvy E. Snyder Prentice Hall 1987.
3. Nắm được cỏc cấu trỳc robot và điều khiển chuyển động tay mỏy. Động học và động lực học robot. Cỏc bộ phận truyền động secvo và cảm biến. Thuật toỏn điều khiển robot theo quĩ đạo đặt.
4. Tạo hỡnh bề mặt trờn mỏy cụng cụ điều khiển số 1- Khỏi niệm. • Trờn mỏy cụng cụ điều khiển theo chương trỡnh số, đường tỏc dụng giữa dụng cụ và chi tiết được hỡnh thành nhờ cỏc dịch chuyển toạ độ trờn nhiều trục. Để sản sinh một biờn dạng gia cụng, giữa cỏc chuyển động trờn từng trục toạ độ riờng lẻ phải cú một quan hẹ hàm số( tuyến tớnh hoặc phi tuyến). • Cỏc điểm tựa phải nằm dày đặc đến mức sao cho biờn dạng gia cụng tạo ra đủ chớnh xỏc ( khụng cú điểm nào nằm ngoài vựng dung sai cho phộp). • Giỏ trị toạ độ vị trớ cỏc điểm trung gian được tỡm ra trong một cụm chức năng của điều khiển số- gọi là bộ nội suy.
5. Tạo hỡnh bề mặt trờn mỏy cụng cụ điều khiển số 1- Khỏi niệm. • Bộ nội suy cú nhiệm vụ: - Tỡm ra vị trớ cỏc điểm trung gian cho phộp hỡnh thành biờn dạng cho trước trong giới hạn dung sai xỏc định. - Tốc độ đưa ra vị trớ cỏc điểm trung gớan phải phự hợp với tốc độ chạy dao. - Đi tới chớnh xỏc cỏc điểm kết thỳc chương trỡnh. • Về mặt kỹ thuật, việc nội suy cú thể được thực hiện bằng cỏc thiết bị làm việc theo kiểu số hoặc kiểu tương tự. - Bộ nội suy kiểu tương tự đơn gỉn nhưng độ chớnh xỏc hạn chế. - Trờn thực tế người ta dựng cỏc bộ nội suy làm việc theo nguyờn tắc số.
6. Tạo hỡnh bề mặt trờn mỏy cụng cụ điều khiển số • Nội suy số. Việc tớnh toỏn cỏc hàm số ở dạng số cú thể thực hiện theo 2 phươn phỏp: - Tớnh toỏn hàm số trực tiếp từ đường cong dạng hàm toỏn học: f(x,y,z)=0 Sau mỗi bước nội suy sẽ được kiểm tra sai lệch vị trớ thực so với đường cong để điều chỉnh chuyển động trờn cỏc trục. - Tớnh toỏn theo cỏc thụng số của đường cong là hàm của thời gian thực. - Chuyển cỏc phương trỡnh riờng của hệ sang phương trỡnh vi phõn để tớnh toỏn bằng số, sẽ x = x(t) tỡm ra cỏc giỏ trị chạy dao trờn từng tục thụng qua tổng vi phõn. Phương phỏp này gọi là y = y(t) phương phỏp phõn tớch vi phõn số DDA. (Digital- Differential- Analyse); z = z(t)
7. Tạo hỡnh bề mặt trờn mỏy cụng cụ điều khiển số 2- Cỏc dạng nội suy. Theo biờn dạng nội suy tạo ra, cú: • Nội suy tuyến tớnh ( thẳng). • Nội suy phi tuyến ( trũn, parabol). Đối với nội suy thẳng và nội suy vũng: • Nội suy thẳng theo 2 trong n trục. • Nội suy thẳng theo n trong n trục. • Nội suy vũng theo 2 trong n trục. • Nội suy vũng theo 2 trong n trục đồng thời với nội suy thẳng theo một trục vuụng gúc với mặt phẳng của đường trũn nội suy (nội suy đường xoắn vớt).
8. Tạo hỡnh bề mặt trờn mỏy cụng cụ điều khiển số 2- Phương phỏp nội suy. Giỏ trị đầu vào P , P , P a-Cỏc hệ CNC thực hiện 1 2 3 nội suy theo hai mức: • Nội suy thụ: Xỏc định Nội suy thụ Cỏc điểm trung gian toạ độ của cỏc điểm P , P , P , trung gian giữa điểm 11 12 13 đầu và điểm cuối(P , 1 Nội suy tinh P2, P3, ). Xi Yi • Nội suy tinh xỏc: Thực P1 hiện nội suy tuyến tớnh P11 P giữa cỏc điểm trung 2 gian này. P3
9. Tạo hỡnh bề mặt trờn mỏy cụng cụ điều khiển số b- Phương phỏp nội suy DDA. • Phương phỏp nội suy tuyến tớnh. Y Y t X − X B B X (t) = X + V dt = X + B A dt A X A V 0 T t A Y −Y Y Y(t) = Y + V dt = Y + B A dt A A Y A X 0 T X X L (X − X ) 2 + (Y − Y ) 2 A B T = AB = B X B A V V
10. Tạo hỡnh bề mặt trờn mỏy cụng cụ điều khiển số Chia thời gian T thành cỏc khoảng t=T/N đủ nhỏ. X Y X Y t t t t X = X(t) Y = Y(t) Thay phộp tớch phõn bằng phộp cộng: X B − X A X (t) = X A + n N X n = X A + n X Y −Y Y(t) = Y + B A n Y = Y + n Y A N n A
11. Dữ liệu vào: XA,YA,XB,YB,V, f (XB-XA) ; (YB-YA) 2 2 Đỳng (XB-XA) ; (YB-YA) (XB-XA)>(YB-YA) Sai Y -Y X -Y 2 2 ’ B A ’ B A L= (XB-XA) - (YB-YA) N = N = f f L T= m>lgN’ m=1,2,3 V N=10m T T t = ; f= N t XB-XA YB-YA X= ; Y= N N  Bước cộng tiếp theo Xn=XA+ X ; YB=YA+ Y Xn<XB;Yn<YB X , Y Kết thỳc n n
12. •Phương phỏp nội suy vũng Phương trỡnh đường trũn. X = Rcos Y = Rsin Gọi T là thời gian chạy hết toàn vũng. P(x,y) t = 2 T dX 2 2 2 = − Rsin t = − Y(t) 2 dt T T T X (t) = R cos t T dY 2 2 2 = Rcos t = X (t) 2 dt T T T Y (t) = Rsin t T 2 2 n X (t) = X − Y t A  X (t) = X A − Y(i t) T N i=1 2 n Y(t) = Y + X t Với t=T/N 2 A  Y (t) = YA +  X (i t) T N i=1
13. •Nội suy Parabol • Chủ yếu dựng trờn cỏc mỏy nhiều trục(4,5 ) • Một đường parabol khụng gian được tạo bởi 3 điểm P1, P2, P3. P4 P2: là điểm giữa của P1 và P5. P5: là điểm giữa của P1 và P3. P2 P3 P5 P1
14. •Nội suy ghộp nối. • Sự nối ghộp và chuyển tiếp giứa cỏc đường cong được thực hiện thụng qua cỏc tiếp tuyến. • Với kiểu nội suy này cỏc dạng hỡnh học phức tạp cú thể được lập trỡnh bằng cỏch sử dụng cỏc khối dữ liệu chương trỡnh ớt hơn một cỏch đỏng kể hơn so với khi sử dụng nội suy thẳng.
15. Tự động húa linh hoạt (FMS) Cú nhiều, robots, trong băng chuyền, mỏy gia cụng CNC, cỏc trạm sơn, hậu cần.Tải xuống từ quản lý sản xuất, kết nối với quản trị mạng.
16. Số lượng Robot sản xuất ở cỏc nước phỏt triển
17. n x o x a x p x cos(1 + 2 ) − sin(1 + 2 ) 0 a 2 cos(1 + 2 )+ a1 cos1 n o a p sin  +  cos  +  0 a sin  +  + a sin  0 y y y y = ( 1 2 ) ( 1 2 ) 2 ( 1 2 ) 1 1 A2 = n z o z a z p z 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1