Nghiên cứu cấu trúc động học của một tay máy công nghiệp dư dẫn động - Vũ Minh Hùng, Trịnh Quang

UN
Uni24h
0 downloads
10
0

Generating preview...

Next by this authorĐề thi kết thúc học phần Robot công nghiệp (20221)Previous in courseCác hệ tọa độ trong Robot KukaNext in courseĐề thi kết thúc học phần Robot công nghiệp (20221)

Document content

Page 1

SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 19, No.K5- 2016 Nghiên cứu cấu trúc động học của một tay máy công nghiệp dư dẫn động dạng chuỗi  Vũ Minh Hùng  Trịnh Quang Trung  Võ Quốc Thắng Trường Đại học Dầu khí Việt Nam (PVU) (Bản nhận ngày 19 tháng 10 năm 2015, hoàn chỉnh sửa chữa ngày 17 tháng 03 năm 2016) TÓM TẮT Bài báo này đề xuất một cấu trúc động học trong khi đó động học ngược được tính toán dựa mới cho một tay máy công nghiệp dư dẫn động trên một hàm tối ưu để tối thiểu hóa chuyển động dạng chuỗi. Đây là một cơ cấu tay máy mới được của một khớp quay và hai khớp tịnh tiến nhằm phát triển dựa trên ý tưởng cải tiến rôbốt công tiết kiệm năng lượng và giữ cho cơ cấu tay máy nghiệp 6 trục IRB 2400 của ABB. Tay máy được hoạt động cứng chắc, an toàn. Phương pháp số đề xuất gồm 6 khớp quay và 2 khớp chuyển động Newton Raghson được ứng dụng để giải bài toán tịnh tiến. Do có hai khớp quay bị phụ thuộc cơ tối ưu này. Kết quả mô phỏng trên phần mềm khí với nhau làm cho hệ chỉ có 7 bậc tự do. Hai Matlab đối với một quỹ đạo của tay máy trong hệ khớp tịnh tiến sẽ giúp cho cơ cấu tay máy có thể tọa độ Đề các tương ứng với các góc quay và độ thu nhỏ hoặc phóng to cấu hình nhằm tạo ra một dịch chuyển của các khớp trong hệ tọa độ suy không gian làm việc linh hoạt. Bài báo thực hiện rộng. Đây là một cơ cấu mới với rất nhiều tiềm các phân tích động học thuận và ngược của cơ năng ứng dụng, đặc biệt trong gia công lắp ghép cấu tay máy. Động học thuận của tay máy được cơ khí bằng phương pháp nhiệt. phân tích dựa trên lý thuyết Denavit-Hartenberg, Từ khóa: Tay máy dư dẫn động; Rôbốt dư dẫn động; Rôbốt 7 bậc tự do; tay máy 7 bậc tự do; động học ngược; động học robot chuỗi; phương pháp số Newton Raphson; rôbốt IRB 2400. 1. GIỚI THIỆU phương pháp này. Ở đó các chi tiết cơ khí sẽ được nung nóng đỏ ở nhiệt độ cao và sau đó được robot Hiện nay trong thực tiễn sản xuất có rất nhiều gắp để ghép với một chi tiết khác đặt trên mặt đơn vị thực hiện việc gia công, chế tạo và lắp phẳng vuông góc với mặt đất. Việc di chuyển chi ghép cơ khí. Trong đó việc gia công lắp ghép các tiết từ vị trí nung đến vị trí ghép thường tốn thời chi tiết kim loại bằng phương pháp nhiệt đang gian với nhiều công đoạn tháo lắp phức tạp dẫn được sử dụng hiệu quả. Phương pháp này được đến làm giảm nhiệt độ của chi tiết và năng suất. thực hiện bằng cách nung nóng các chi tiết kim Hơn nữa việc gá lắp các chi tiết thiếu loại rồi gia công, ép chúng vào nhau bằng một lực ép mạnh. Hình 1 minh họa một ứng dụng của Trang 24

Page 2

TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 19, SOÁ K5- 2016 Đối với các cơ cấu dư bậc tự do thì động học ngược khó có thể tính được bằng các phương pháp thông thường vì số phương trình độc lập ít hơn số ẩn hoặc các phương trình lượng giác quá phức tạp. Vì thế phương pháp số thường được dùng để tìm nghiệm cho bài toán dạng này (theo [1-9]). Trong đó, lựa chọn hàm tối ưu là một vấn đề quan trọng liên quan đến quỹ đạo chuyển động của cơ cấu và tính tối ưu trong việc sử dụng năng lượng. Bài toán động học ngược là một mấu chốt Hình 1. Một ứng dụng của robot trong gia công quan trọng để có thể mô phỏng chuyển động vị lắp ghép bằng phương pháp nhiệt trí của cơ cấu. Do vậy các tác giả đặt trọng tâm chính xác có thể dẫn đến lệch tâm và phá hỏng vào việc giải bài toán động học ngược và mô sản phẩm. Vì vậy đối với ứng dụng gia công lắp phỏng chuyển động của cơ cấu trên phần mềm ghép bằng phương pháp nhiệt thường sử dụng các Matlab. tay máy công nghiệp như robot sáu trục IRB 2400 của ABB. Tuy nhiên trong một số trường hợp đòi hỏi cấu hình robot và không gian làm việc linh 2. ĐỀ XUẤT MỘT CƠ CẤU TAY MÁY DƯ hoạt hơn. Ví dụ như trong một phân xưởng sản DẪN ĐỘNG MỚI xuất trên Hình 1, các chi tiết cơ khí được để trên Hình 2 miêu tả một cơ cấu tay máy dạng chuỗi những cái khay gần phạm vi hoạt động của robot với 6 khớp quay (theo thứ tự là các khớp 1, 2, 4, sáu trục. Tuy nhiên do kích thước của các khâu 6, 7 và 8) và 2 khớp chuyển động tịnh tiến (khớp trên robot là cố định nên không gian làm việc 3 và 5). Do các khớp quay 2, 4 bị phụ thuộc cơ (tầm với của cánh tay robot) bị hạn chế. Vì thế khí với nhau làm cho hệ chỉ có 7 bậc tự do và giúp đôi khi người vận hành phải dịch chuyển các chi cho khớp 5 luôn song song với mặt đất để phù tiết trên khay hoặc dịch chuyển khay để đưa chi hợp với ứng dụng trong gia công lắp ghép bằng tiết vào đúng không gian làm việc. phương pháp nhiệt. Hai khớp tịnh tiến còn giúp Vì thế tác giả đã nghiên cứu và đề xuất một cho cơ cấu có thể thu nhỏ hoặc phóng to cấu hình cấu trúc tay máy công nghiệp phù hợp hơn với để tạo ra một không gian làm việc linh hoạt. ứng dụng này. Cấu trúc động học của tay máy này Cơ cấu robot trên Hình 2 được cải tiến từ robot được phát triển dựa trên ý tưởng cải tiến tay máy IRB 2400 của ABB khi đưa vào thêm hai khớp công nghiệp sáu trục IRB 2400 của ABB. Cấu chuyển động tịnh tiến số 3 và 5 để thay đổi chiều trúc tay máy mới này sẽ có bảy bậc tự do và làm cao và chiều dài tay máy (robot IRB 2400 trên việc như một rôbốt công nghiệp để gắp chi tiết Hình 3 có 6 khớp quay và tất cả các khâu là cố được nung nóng và gép vào một chi tiết khác với định). Vì vậy cấu trúc động học trên Hình 2 sẽ độ chính xác cao và thời gian gá lắp nhanh. Ngoài giống với tay máy công nghiệp IRB 2400 (Hình ra cơ cấu này cũng có thể được ứng dụng trong 3) khi hai khớp tịnh tiến 3 và 5 được cố định, các lĩnh vực công nghiệp khác như đóng tàu, gia đồng thời không có ràng buộc giữa khớp 2 và 4 công cơ khí, lắp ráp máy móc và vận chuyển sản phẩm. Trang 25

Page 3

SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 19, No.K5- 2016 Hệ tọa độ của cơ cấu tay máy và các khớp cũng được thể hiện trên Hình 4. Khớp 1 chuyển động quanh Hình 4. Hệ tọa độ của cơ cấu tay máy dạng chuỗi 7 bậc tự do một trục thẳng đứng Z với góc quay  , trong 0 1 khi đó khâu 1 (OO ) nghiêng một góc  so với 1 0 hình chiếu của nó xuống mặt phẳng đất. Khớp 2 Hình 2. Một cấu trúc tay máy dư dẫn động mới quay quanh trục Z với góc quay  và khớp 3 1 2 dịch chuyển lên xuống dọc theo trục Z với độ 2 dịch chuyển d . Riêng khớp 4 mặc dù vẫn quay 3 quanh trục Z với góc quay  nhưng bị ràng 3 5 buộc với khớp 2 sao cho    pi/2 và khớp 5 2 5 dịch chuyển ngang theo trục Z với độ dịch 4 chuyển d . Các khớp 6, 7, 8 lần lượt quay quanh 4 các trục tương ứng với góc quay là  , , .Tên 6 7 8 các góc quay được định nghĩa sao cho phù hợp với bảng tham số động học DH (Denavit Hartenberg) nên thứ tự có khác nhau. 3. NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC THUẬN Hình 3. Robot IRB 2400 của ABB Tham số động học DH của cơ cấu tay máy 7 bậc tự được miêu tả cụ thể ở Bảng 1. trong đó, ai là khoảng cách giữa hai trục Z (trục khớp); di là khoảng cách giữa hai trục khâu (trục X); αi là góc giữa các trục khớp đo từ trục khâu thứ Zi-1tới Zi theo hướng dương là trục Xi;  là góc giữa hai i trục khâu từ Xi-1tới Xi theo hướng dương là trục Zi-1. Trang 26

Page 4

TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 19, SOÁ K5- 2016 Từ đó có thể tìm được ma trận chuyển vị từ trục v  cos sin sin  x 1 7 8 tọa độ thứ i đến trục tọa độ thứ i-1là: sin sin cos sin  cos cos  1 6 7 8 6 8 cos cos sin sin sin a cos  (6)  i i i i i i i  sin cos cos sin cos a sin  v  sin sin sin  i1A  i i i i i i i y 1 7 8 i 0 sini cosi di  cos sin cos sin  cos cos    1 6 7 8 6 8 0 0 0 1  (7) (1) v  cos cos sin sin cos (8) z 6 7 8 6 8 Dựa theo cách chuyển này thì vị trí và hướng của w  cos cos sin sin sin (9) x 1 7 1 6 7 khâu thao tác có thể được xác định từ các thành      w  sin cos cos sin sin (10) phần của ma trận sau: y 1 7 1 6 7 w  cos sin (11)   z 6 7 T0A 0A1A 2A 3A 4A 5A 6A 7 A  u v w q; 0 0 01   8 1 2 3 4 5 6 7 8 q  cos a  d sin  d  d cos  (2) x 1 1 3 2 4 8 7 (12) d sin sin sin 8 1 6 7 Trong đó,uT  u u u ,vT  v v v , q  sin a  d sin  d  d cos  x y z x y z y 1 1 3 2 4 8 7 (13) wT  w w w  là các véc tơ xác định hướng d8 cos1 sin6 sin7 x y z   q  d d cos a d cos sin (14) và qT  q q q là véc tơ xác định vị trí của z 1 3 2 4 8 6 7 x y z khâu thao tác; 4. NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC NGƯỢC Bảng 1. Tham số DH của cơ cấu Trong vấn đề động học ngược thì vị trí và hướng tay máy 7 bậc tự do của khâu thao tác sẽ được cho trước để tính toán vị trí của các khớp (góc quay đối với khớp quay và độ dịch chuyển đối với khớp tịnh tiến). Đối với cơ cấu 7 bậc tự do này thì các véc tơ chỉ hướng u, v, wvà véc tơ vị trí q của khâu thao tác được cho để tìm năm góc quay  ,  ,  , ,  1 2 6 7 8 (do ràng buộc cơ khí nên   pi/2 ) và hai 5 2 khớp tịnh tiến d , d . 3 4 Đây là một cơ cấu dư dẫn động 7 bậc tự do nên việc tìm vị trí các khớp bằng phương pháp thông u  cos sin cos  x 1  7 8  thường là rất khó khăn. Giải pháp được đề xuất ở sin sin cos cos  cos sin 1 6 7 8 6 8 đây là tìm vị trí của một số khớp dựa vào biến đổi (3) phương trình động học nếu có thể, sau đó sử dụng u  sin sin cos  phương pháp số với các hàm ràng buộc phù hợp y 1 7 8 cos sin cos cos  cos sin  để tìm vị trí các khớp còn lại. 1 6 7 8 6 8 (4) Đầu tiên vị trí của điểm P (được gọi là điểm tâm u  cos cos cos sin sin (5) cổ tay) có thể được tính như sau, z 6 7 8 6 8 Trang 27

Page 5

SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 19, No.K5- 2016 PT  p p p  q d w q d w q d w  Tiếp theo nhân hai vế của phương trình (7) với x y z x 8 x y 8 y z 8 z (15) cos và phương trình (8) sin rồi cộng lại để 1 1 được quan hệ sau: w cos  w sin  cos . x 1 y 1 7 Từ đó tìm được góc quay của khớp 7,   acosw cos  w sin  (19) 7 x 1 y 1 Do có hai nghiệm bằng nhau về độ lớn nhưng khác dấu nên việc lựa chọn giá trị nào phụ thuộc vào điều kiện đầu và giá trị góc quay trước đó. Tương tự cũng từ phương trình (9) và (10) dẫn đến quan hệ sau, sin  w sin  w cos /sin . 6 x 1 y 1 7 Mặt khác từ phương trình (11) tìm được, cos  w /sin . Do vậy góc quay của khớp 6 6 x 7 là,   atan2sin ,cos  (20) 6 6 6 Hình 5. Vị trí điểm P trong mặt phẳng đứng Góc quay khớp 8 gắn với khâu thao thác cũng có thể được tính thông qua các phương trình động Từ Hình 5 ở trên thì góc quay của khớp 1 có thể học ở trên. Từ phương trình (3) và (4) dẫn đến dễ dàng tìm được như sau:   cos   u cos u sin /sin và từ (6) 8 x 1 y 1 7   tan1p / p  (16) and (7) dẫn đến 1 y x sin  v cos  v sin /sin . Cuối cùng Cũng từ Hình 3 dẫn đến quan hệ 8 x 1 y 1 7 p  d d cos a và góc quay của khớp 8 được tính bằng một công z 1 3 2 4 thức lượng giác đơn giản như sau, p2  p2  a  d sin  d . Từ đó có thể tìm x y 1 3 2 4       atan2 sin ,cos (21) được cos  p d a /d và 8 8 8 2 z 1 4 3 Như vậy là thông qua biến đổi toán học các sin  a  d  p2  p2 /d . Như vậy góc 2  1 4 x y  3 phương trình động học, các góc quay quay của khớp 2 có thể tính được như sau:  ,  ,  ,  có thể được xác định. Vị trí của 1 6 7 8   atan2sin ,cos  (17) các khớp còn lại,  , d , d có thể tìm được 2 3 4 2 2 2 bằng phướng pháp số. Trong rất nhiều phương Do có ràng buộc để khớp tịnh tiến d luôn pháp thì phương pháp số Newton Raghson đã 4 chuyển động theo phương ngang song song với được sử dụng phổ biến để tìm nghiệm các phương mặt đất nên góc quay của khớp 5, trình phi tuyến.   pi/2 , pi 3.14 (18) 5 2 Trang 28

Page 6

TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 19, SOÁ K5- 2016 Vị trí các khớp cần tối ưu,  , d , d được xem L 2 3 4 f   2  d sin  d cos (25) 1  2 1 3 2 2 3 2 xét trong một miền xác định phụ thuộc vào không 2 gian làm việc thực tế của cơ cấu tay máy. Ở đây L f   2d 2.108 cos  sin (26) có thể giả sử 2 d 3 1 2 2 2 3   ,  , d d , d ,d d , d  L 2 2min 2max 3 3min 3max 4 4min 4max f   2d 2d  (27) , trong đó chỉ số min và max thể hiện giá trị nhỏ 3 d 4 40 2 4 nhất và lớn nhất của miền xác định đó. L f   d  d cos  a  p (28) 4  1 3 2 4 z Giả sử vị trí ban đầu của các khớp được cho như 1 sau,   , d  d ,d  d . Đây là vị trí mà L 2 20 3 30 4 40 f   a d sin  d  p2  p2 (29) 5  1 3 2 4 x y cơ cấu tay máy dịch chuyển các bước đầu tiên và 2 hàm tối ưu được định nghĩa sao cho sự dịch Lấy đạo hàm của năm hàm phi tuyến f ,i 1,...,5 chuyển của các khớp chính  , d , d là ít nhất. i 2 3 4 theo năm biến  , d , d ,  ,  để thu được ma Việc này cũng dẫn đến tiêu hao năng lượng của 2 3 4 1 2 cơ cấu được tối thiểu hóa. Như vậy hàm tối ưu trận đạo hàm riêng như sau: được định nghĩa là,  f f f f f   1 1 1 1 1    2  2  2  d d    f    d  d  d  d (22) f 2 f3 f5 f1 f2 2 20 3 30 4 40   2 2 2 2 2 Hàm ràng buộc được lựa chọn sao cho có sự xuất  d d     2 3 5 1 2   f f f f f  hiện của đầy đủ 3 biến  , d , d và thể hiện J  3 3 3 3 3 (30) 2 3 4  d d     2 3 5 1 2  được quan hệ chính giữa các khớp. Như vậy hàm f f f f f  4 4 4 4 4  ràng buộc được lựa chọn như sau,  d d    2 3 5 1 2  f f f f f  g  d  d cos  a  p  5 5 5 5 5  1 1 3 2 4 z  d d    (23) 2 3 5 1 2 g  a  d sin  d  p2  p2 2 1 3 2 4 x y Như vậy nghiệm tối ưu được tìm là; Phương trình Lagrange được định nghĩa dựa trên Xi1  Xi  J1Fi , i  0,...,n (31) hàm tối ưu và hàm ràng buộc như sau, L  f   g   g trong đó, i 0tương ứng với giá trị ban đầu của 1 1 2 2    2  d  d 2 d  d  các biến, i  n tương ứng với giá trị nghiệm tối 2 20 3 30 4 40    d  d cos  a  p  (24) ưu, Xi1  i1 di1 di1 i1 i1 T , 1 1 3 2 4 z 2 3 4 1 2  a  d sin  d  p2  p2  Xi i di di i i T và 2  1 3 2 4 x y  2 3 4 1 2 Fi f i f i f i f i f i T . Giá trị n được xác trong đó,  ,  là các nhân tử Lagrange và cũng 1 2 3 4 5 1 2 định khi nào nghiệm hội tụ, có nghĩa là sai lệch đóng vai trò là các biến được xem xét. Lấy đạo giữa nghiệm hiện tại và trước đó nhỏ tới mức có hàm phương trình Lagrange theo năm biến thể chấp nhận được, cụ thể như sau,  , d , d ,  ,  thu được năm hàm phi tuyến 2 3 4 1 2   sau,  k  Xi1 k  Xi  k / Xi1 k (32) Trang 29

Page 7

SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 19, No.K5- 2016 trong đó, k 1,2,...5là chỉ số đại diện cho các joint 1, joint 2, joint 3, joint 4, joint 5, joint 6, biến  , d , d ,  ,  và  k là một giá trị được joint 7 và joint 8 tương ứng với 2 3 4 1 2  ,  ,d , ,d , , ,  . Bằng việc kiểm tra tính để so sánh với một giá trị  đặt trước. 1 2 3 5 4 6 7 8 0 một số điểm đặc biệt có thể thấy rằng kết quả mô Nghiệm sẽ được xác định khi   . 0 phỏng vị trí và vận tốc của các khớp rất hợp lý Các giá trị ban đầu với quỹ đạo trong hệ tọa độ đề các. X0 0 d0 d0 0 0 T thường được chọn 2 3 4 1 2 sao cho vị trí các khớp  , d , d trùng với cấu 2 3 4 hình mặc định của cơ cấu tay máy. 5. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Để kiểm chứng các kết quả phân tích động học ngược ở trên, trước tiên tác giả tạo ra một quỹ đạo trong hệ tọa độ không gian Đề các với ba thành phần vị trí và ba góc quay ơ le. Sau đó sử dụng kết quả phân tích động học ngược đề tìm tám vị trí của các khớp trong hệ tọa độ suy rộng (hệ tọa độ khớp). Quỹ đạo của cơ cấu tay máy trong hệ tọa độ Đề các được hiểu là quỹ đạo của điểm làm Hình 6. Quỹ đạo chuyển động của tâm kẹp trên khâu thao tác trong hệ tọa độ Đề các việc trên khâu thao tác (end effector) hay còn được gọi là tâm kẹp. Hình 6 minh họa quỹ đạo chuyển động của tâm kẹp trong hệ tọa độ Đề các sao cho hướng của khâu thao tác luôn vuông góc với mặt phẳng quỹ đạo. Vị trí và vận tốc của tâm kẹp theo ba trục tọa độ x, y, z cũng được thể hiện trên Hình 7. Như vậy tại mỗi vị trí trên quy đạo chuyển động của tâm kẹp sẽ xác định được một ma trận T ở phương trình (2) với các thành phần chỉ hướng là uT  u u u , vT  v v v , x y z x y z wT  w w w  và vị trí là qT  q q q . x y z x y z Từ đó có thể tìm góc của các khớp quay Hình 7. Vị trí và vận tốc theo 3 trục tọa độ Đề ( ,  ,  , ,  ,  pi/2 ) và độ dịch các của tâm kẹp trên khâu thao tác 1 2 6 7 8 5 2 chuyển của các khớp tịnh tiến ( d , d ) bằng các 3 4 phương trình động học ngược đã trình bày ở trên. Kết quả mô phỏng vị trí và vận tốc của các khớp được thể hiện ở trên hình 8 và 9 với các ghi chú: Trang 30

Page 8

TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 19, SOÁ K5- 2016 6. KẾT LUẬN Bài báo này đã trình bày một nghiên cứu về tay máy dạng chuỗi 7 bậc tự do có cấu hình linh hoạt. Đây là một cấu trúc động học mới được phát triển dựa trên rôbốt IRB 2400 của ABB. Cấu trúc mới này có hai khớp chuyển động tịnh tiến và sáu khớp quay nhưng do có ràng buộc cơ khí để một phần của tay máy hoạt động song song với mặt đất để phù hợp với ứng dụng gia công lắp ghép cơ khí bằng phương pháp nhiệt. Với hai khớp chuyển động tịnh tiến giúp cho tay máy không những nâng chiều cao dễ dàng mà có thể kéo dài để mở rộng cũng như thu hẹp không gian làm Hình 8. Vị trí của 8 khớp (6 quay và 2 tịnh tiến) việc. Vì thế đây là một cấu hình rất linh hoạt có trong hệ tọa độ suy rộng thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt là lắp ghép cơ khí bằng phương pháp nhiệt. Hơn nữa bài báo đã đưa ra một hàm tối ưu dựa trên việc tối thiểu hóa chuyển động của một khớp quay chính (khớp 2) và hai khớp tịnh tiến để giải bài toán động học ngược. Phương pháp số Newton Raphson được sử dụng để giải bài toán tối ưu này. Kết quả mô phỏng trên phần mềm Matlab đã chỉ ra rằng tất cả các nghiệm (vị trí khớp quay và tịnh tiến) đều phù hợp với quỹ đạo chuyển động của khâu thao tác. Việc tối thiểu hóa chuyển động của khớp 2 và các khớp tịnh tiến giúp cho tay máy tiết kiệm năng lượng trong hoạt Hình 9. Vận tốc của 8 khớp (6 quay và 2 tịnh động và đảm bảo độ an toàn, cứng chắc của cơ tiến) trong hệ tọa độ suy rộng cấu. Hơn nữa, mô phỏng cũng chỉ ra rằng khớp 2 ( ) Tuy nhiên bài báo này mới chỉ giải quyết được 2 có góc quay nhỏ. Xét về mặt động lực học thì đây các vấn đề động học thuận và ngược. Một vấn đề là khớp chịu tác dụng của trọng lực lớn nhất nên quan trọng khác là phân tích động lực học để tìm động cơ điện gắn vào điều khiển khớp này sẽ cần mô men và lực của các khớp, từ đó có căn cứ để một giá trị mô men lớn nhất. Vì thế việc tối thiểu lựa chọn động cơ điện cho phù hợp và mô phỏng hóa chuyển động của khớp 2 sẽ không những tiết hệ điều khiển. kiệm năng lượng mà còn đảm bảo độ an toàn cho cơ cấu tay máy. Trang 31

Page 9

SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 19, No.K5- 2016 Research on kinematic structure of a redundant serial industrial robot arm  Vu Minh Hung  Trinh Quang Trung  Vo Quoc Thang PetroVietnam University (PVU) ABSTRACT This paper proposes a new kinematic manipulator from small to very large. The paper structure of a redundant serial robot arm and describes in details about forward and inverse presents forward and inverse kinematic analysis. kinematics. Forward kinematics is derived based This is a new structure developed based on the on DH Convention while inverse kinematics is robot IRB 2400 of ABB. The new structure calculated based on an objective function to consists of six revolute joints and two prismatic minimize motions of a revolute joint and two joints. The proposed robot arm has only seven prismatic joints. The simulation results on degrees of freedom because the structure has a Matlab software indicated that the joint positions constraint between two revolute joints. Two and velocities of a redundant serial robot arm prismatic joints help to expand workspaces of matched well the trajectories in Cartesian Space. Key Words: Redundant serial robot; redundant arm; redundant manipulator; kinematics of redundant robot; inverse kinematics; kinematic structure. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sichen Yuan, Haiqing Zhang, Nei Wang and Systems (ICCAS), pp. 522 – 527, 26-29 Oct. Nan luan, “Motion study of a redundant 7- 2011. DOF operation robot”, International [3] Klanke, Lebedev, Haschke, Steil, Ritter, Conference on Electrical and Control “Dynamic Path Planning for a 7-DOF Robot Engineering (ICECE), pp.3056 – 3060, 6-18 Arm”, IEEE/RSJ International Conference Sept. 2011. on Intelligent Robots and Systems, pp. 3879 [2] Jayoung Kim, Minyoung Sin and Jihong – 3884, 9-15 Oct. 2006. Lee, “Kinematics analysis and motion [4] Kircanski, M.V.; Petrovic, T.M., “Inverse planning for a 7-DOF redundant industrial kinematic solution for a 7 DOF robot with robot manipulator”, 11th International minimal computational complexity and Conference on Control, Automation and singularity avoidance”, IEEE International Trang 32

Page 10

TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 19, SOÁ K5- 2016 Conference on Robotics and Automation, pp. 2664 - 2669 vol.3, 9-11 Apr 1991. [5] Tie-jun Zhao; Jing Yuan; Ming-yang Zhao; Da-long Tan, “Research on the Kinematics and Dynamics of a 7-DOF Arm of Humanoid Robot”, ROBIO '06. IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, pp. 1553 – 1558, 17-20 Dec. 2006. [6] An, H.H.; Clement, W.I.; Reed, B., “Analytical inverse kinematic solution with self-motion constraint for the 7-DOF restore robot arm”, IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM), pp. 1325 – 1330, 8-11 July 2014. [7] Sariyildiz, E.; Ucak, K.; Oke, G.; Temeltas, Hakan; Ohnishi, K., “Support Vector Regression based inverse kinematic modeling for a 7-DOF redundant robot arm”, International Symposium on Innovations in Intelligent Systems and Applications (INISTA), pp. 1 – 5, 2-4 July 2012. [8] Tarokh, M.; Mikyung Kim, “Inverse Kinematics of 7-DOF Robots and Limbs by Decomposition and Approximation”, IEEE Transactions on Robotics, pp. 595 – 600, Vol. 23 , No. 3, 2007. [9] Trần Hoàng Nam, “Giải bài toán ngược động học, động lực học và điều khiển trượt rôbốt dư dẫn động dựa trên thuật toán hiệu chỉnh gia lượng véc tơ tọa độ suy rộng”, Luận án tiến sỹ, Viện Cơ học, 2010. Trang 33

Showing the first 10 pages. Download the document to see it all.

Comments (0)

Sign in to join the discussion

No comments yet. Be the first!

Related documents

Matlab Simulink Danh cho ky su Dieu khien tu dong Nguyen Phung Quang

Free2485 pages

Lập trình điều khiển Robot công nghiệp (Chương IV) - TS.Trần Thị Thanh Hải

Free19 pages

Bài tập: Lập trình online trên Robot Kuka

Free11 pages

Theory of Applied Robotics - Reza N. Jazar

Free0893 pages

Động học robot (Chương 3 và 4) - Trần Thị Thanh Hải

Premium029 pages
Same author

Giáo trình Pháp luật đại cương 2021 - ĐH Thương Mại

Free0237 pages

Đề thi môn Đại số tuyến tính (NN2) (Kèm đáp án)

Premium38 pages

Luyện dạng thường gặp - Toán (HSA) - Dạng 1

Free74 pages

Đề khảo sát tháng 8 - Đề VACT Toán (Có đáp án chi tiết)

Free1311 pages

TSAP Thi thử đợt trải nghiệm - Toán

Premium912 pages