MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 4 CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CẤU TRÚC ROBOT 5 I/ Phân tích mục đích ứng dụng của Robot: 5 II/ Phân tích yêu cầu kĩ thuật thao tác: 6 2.1. Đối tượng thao tác, dạng thao tác: 6 2.2. Yêu cầu về vị trí: 6 2.3. Yêu cầu về hướng của khâu thao tác: 6 2.4 Yêu cầu về vận tốc, gia tốc khi thao tác: 6 2.5 Yêu cầu về không gian thao tác: 6 III/ Xác định các đặc trưng kĩ thuật: 7 3.1. Số bậc tự do cần thiết: 7 3.2. Vùng làm việc có thể với tới của Robot: 7 3.3. Yêu cầu về tải trọng: 7 IV/ Các phương án thiết kế cấu trúc Robot, cấu trúc các khâu khớp, phân tích, chọn phương án thực hiện: 7 4.1. Các phương án thiết kế cấu trúc Robot: 7 4.2. Phân tích và lựa chọn cấu trúc Robot: 8 5.1. Thiết kế 3D: 9 5.2. Các thông số đặc trưng hình học – khối lượng: 9 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG 10 I/ Khảo sát động học thuận, khảo sát động học ngược: 10 1.1. Đặt hệ trục tọa độ theo Denavit – Hartenberg 10 1.2. Thiết lập bảng DH 11 1.3. Ma trận Denavit – Hartenberg 12 1.4. Bài toán động học thuận robot 13 1.5. Khảo sát bài toán động học ngược 19 II/ Xây dựng quy luật chuyển động thao tác của robot. 20 CHƯƠNG III: BÀI TOÁN TĨNH HỌC 27 CHƯƠNG IV: BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC 33 I/ Phương trình Lagrange dạng ma trận: 33 ~ 1 ~ II/ Thiết lập phương trình vi phân chuyển động của robot: 37 CHƯƠNG V: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CHO ROBOT 43 I/ Tính toán hệ dẫn động: 44 1.1. Tính chọn động cơ cho khớp 1: 45 II/ Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng 50 2.1. Xác định khoảng cách trục 50 2.2. Xác định thông số ăn khớp 51 III/ Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng 52 3.1. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 52 3.2. Kiểm nghiệm độ bền uốn 53 IV/ Tính toán thiết kế khớp nối: 56 4.1. Tính chọn khớp nối 56 4.2. Chọn khớp nối 56 V/ Tính toán thiết kế trục: 57 5.1. Xác định lực và sơ đồ đặt lực 57 5.2. Xác định đường kính trục 57 5.3. Kiểm nghiệm độ bền trục 58 VI/ Chọn ổ lăn: 62 VII/ Thiết kế 3D và kiểm nghiệm bền các khâu: 64 CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN ROBOT 68 I/ Điều khiển phản hồi và điều khiển vòng kín: 68 II/ Thiết kế bộ điều khiển PD 69 2.1. Bộ điều khiển PD không bù trọng lực: 69 2.2. Bài toán điều khiển 69 KẾT LUẬN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 ~ 2 ~ LỜI MỞ ĐẦU Chúng ta đang sống trong thời đại nền công nghiệp 4.0 - nền công nghiệp sản xuất hàng loạt với sự trợ giúp của robot, máy tự động dưới sự điều khiển của máy tính. Nền khoa học kỹ thuật ngày căng phát triển mạnh mẽ dẫn tới thay đổi lớn trong sản xuất. Sự thay đổi lực lượng sản xuất trong mọi ngành nghề, sự thay thế hoạt động chân tay của con người bằng máy móc, robot. Robot có được vị trí như vậy là nhờ chúng có những ưu điểm đặc biệt về chất lượng, độ chinh xác và tính kinh tế. Robot có thể làm việc không bị ảnh hưởng bởi những yếu tố chủ quan, khách quan như có thể làm việc không biết mệt mỏi, làm việc trong môi trường ô nhiễm, độc hại, làm việc nơi có nhiệt độ/áp suất cao, làm việc nơi nguy hiểm, … không những vậy nhờ những thiết kế cơ khí chính xác và những thuật toán điều khiển mà robot có khả năng làm những công việc yêu cầu độ cẩn thận, tinh tế, làm việc chính xác không có sự nhầm lẫn như con người. Tay máy Robot đã có mặt trong sản xuất từ nhiều năm trước, ngày nay tay máy Robot đã dùng ở nhiều lĩnh vực sản xuất, xuất phát từ những ưu điểm mà tay máy Robot đó và đúc kết lại trong quá trình sản xuất làm việc, tay máy có những tính năng mà con người không thể có được, khả năng làm việc ổn định, có thể làm việc trong môi trường độc hại, v.v…Do đó việc đầu tư nghiên cứu, chế tạo ra những tay máy Robot phục vụ cho công cuộc tự động hóa sản xuất là rất cần thiết cho hiện tại và tương lai. Ngày nay việc dùng robot ứng dụng trong ngành công nghiệp cơ khí nặng là một trong những nhu cầu rất cần thiết , việc di chuyển một cách khéo léo và chính xác là điều khó khăn đối với con người, chính vì thế mà việc nghiên cứu chế tạo ra một thiết bị như cánh tay robot để làm được việc đó có ý nghĩa rất lớn. Việc tìm hiểu nghiên cứu Robot trong khuôn khổ môn học Tính toán thiết kế robot sẽ là cơ sở để chúng em tính toán,