Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
Chương 1.Tính toán động học thuận Robot dư dẫn động 3
1.1 Bộ thông số DH và ma trận Denavit- Hartenberg 3
1.1.1 Bộ thông số DH 3
1.1.2 Ma trận Denavit- Hartenberg 5
1.1.3 Phương trình xác định vị trí khâu thao tác (bàn kẹp) của Robot 6
1.1.4 Giải quyết bài toán động học thuận 6
1.2 Tính toán động học thuận của một số Robot 7
1.2.1 Bài toán động học thuận của Robot 3 khâu phẳng 7
1.2.2 Bài toán động học thuận của Robot 4 khâu phẳng 10
1.2.3 Bài toán động học thuận của Robot 5 khâu phẳng 14
1.2.4 Bài toán động học thuận của Robot PPR phẳng 18
1.2.5 Bài toán động học thuận của Robot RRRP1 21
1.2.6 Bài toán động học thuận của Robot RRRP2 25
Chương 2. Nghịch đảo ma trận chữ nhật, ma trận tựa nghịch đảo 31
2.1 Định nghĩa ma trận tựa nghịch đảo 31
2.2 Phương pháp Moore- Penrose 32
2.2.1 Cơ sở lý thuyết 32
2.2.2 Sơ đồ khối của phương pháp Moore- Penrose 33
2.3 Phương pháp Greville 34
2.3.1 Cơ sở lý thuyết 34
2.3.2 Sơ đồ khối của phương pháp Greville 35
2.4 Phương pháp phân tích cân xứng Khalil 36
2.4.1 Cơ sở lý thuyết 36
2.4.2 Sơ đồ khối của phương pháp Khalil 37
2.5 Một số ví dụ cụ thể 38
2.6 So sánh các phương pháp xác định ma trận tựa nghịch đảo 40
Chương 3. Tính toán động học ngược Robot dư dẫn động bằng phương
pháp ma trận Jacobi 41
3.1 Giải pháp đưa ra cho mô hình động học ngược 41
3.2 Phương pháp Khalil giải bài toán động học ngược Robot dư dẫn động 45
3.2.1 Phân tích ma trận Jacobi 45
3.2.2 Giải quyết theo tựa nghịch đảo 46
3.3 Phương pháp Reduced- Gradient (RG) giải bài toán động học ngược Robot
dư dẫn động 49
3.4 Ứng dụng 2 phương pháp trên tính toán cho các Robot dư dẫn động cụ
thể 51
3.4.1 Robot 3 khâu phẳng 51
3.4.2 Robot 4 khâu phẳng 55
3.4.3 Robot 5 khâu phẳng 59
3.4.4 Robot PPR phẳng 64
3.4.5 Robot RRRP1 68
3.4.6 Robot RRRP2 72
3.5 So sánh phương pháp Khalil và phương pháp Reduced- Gradient 76
3.6 Giới thiệu phần mềm Maple và cách sử dụng Maple để giải bài toán
động học Robot dư dẫn động 77
3.6.1 Giới thiệu phần mềm Maple 77
3.6.2 Sử dụng Maple 9.0 để giải bài toán động học Robot dư dẫn động 78
Kết luận 80
Phụ lục 82
Tài liệu tham khảo 92
LỜI NÓI ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, vấn đề tự động hoá sản xuất có một vai trò đặc biệt quan trọng. Nhu cầu nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm ngày càng đòi hỏi ứng dụng rộng rãi các phương tiện tự động hóa sản xuất. Xu hướng đó tạo ra những dây chuyền về thiết bị tự động có tính linh hoạt cao. Vì vậy nhu cầu ứng dụng Robot để tạo ra hệ thống sản xuất linh hoạt ngày càng tăng nhanh.
Khi xét về vấn đề Robot chúng ta đặt ra các bài toán: động học Robot, động lực học Robot và điều khiển Robot. Bài toán động học Robot là cơ sở, đầu vào cho các bài toán động lực học Robot và điều khiển Robot. Bài toán động học Robot gồm có động học thuận và động học ngược. Với những Robot có số bậc tự do bằng kích thước không gian làm việc thì tọa độ các khâu hoàn toàn xác định và là duy nhất. Trường hợp Robot có số bậc tự do lớn hơn kích thước không gian làm việc người ta gọi là Robot dư dẫn động, loại Robot này có tính mềm dẻo và linh hoạt cao đang được ứng dụng rộng rãi.
Robot dư dẫn động được tạo ra nhằm thoả mãn các yêu cầu như: tránh cấu hình kỳ dị, tránh chướng ngại vật, tạo ra sự khéo léo cho Robot, giới hạn mômen khớp, cực tiểu động học v.v….
Để thấy được các ưu điểm của Robot dư dẫn động, đồ án tốt nghiệp này tập trung nghiên cứu bài toán động học thuận và động học ngược của Robot dư dẫn động. Đồ án gồm các chương sau:
Chương 1: Dựa trên lý thuyết cơ bản về ma trận Denavit- Hartenberg để giải bài toán động học thuận: xác định vị trí bàn kẹp, vận tốc bàn kẹp, gia tốc bàn kẹp v.v….Quan trọng nhất của phần này là xác định được vị trí bàn kẹp là đầu vào để giải quyết bài toán động học ngược được trình bày ở phần sau.
Chương 2: Đưa ra một số phương pháp tìm nghịch đảo ma trận chữ nhật là cơ sở để giải quyết bài toán động học ngược Robot. Đặc biệt là phương pháp phân tích cân xứng của Khalil.
Chương 3: Dựa trên phương pháp tính ma trận tựa nghịch đảo trình bày ở chương hai, chúng ta tập trung nghiên cứu và đưa ra 2 phương pháp: phương pháp Khalil và phương pháp Reduced _ Gradient để giải quyết bài toán động học ngược Robot dư dẫn động.
Trong quá trình thực hiện đồ án này, do kiến thức về Robot có hạn, thời gian ít và tài liệu bằng tiếng Việt chưa có nên đồ án của em vẫn còn nhiều thiếu xót, em kính mong được sự chỉ bảo, hướng dẫn của các thầy để ngày càng hoàn thiện mình hơn.
Em xin chân thành Thank GS.TSKH Nguyễn Văn Khang, Th.S Đỗ Thành Trung đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em hoàn thành bản đồ án này. Em cũng xin chân thành Thank các thầy giáo trong bộ môn Cơ học ứng dụng đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án tại bộ môn.
tÝnh to¸n ®éng häc thuËn robot d dÉn ®éng b»ng ph¬ng ph¸p khalil vµ ph¬ng ph¸p gradient thu gän
CHƯƠNG 1
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC THUẬN RÔBỐT DƯ DẪN ĐỘNG
1.1 BỘ THÔNG SỐ DH VÀ MA TRẬN DENAVIT-HARTENBERG
1.1.1 Bộ thông số DH
Dưới đây là trình bày cách xây dựng hệ tọa độ đối với hai khâu liên tiếp i và i+1. Hình 1.1 là trường hợp 2 khớp động liên tiếp là khớp quay. Hình 1.2 là khớp tịnh tiến
Đối với Robot công nghiệp, Denavit-Hartenberg(1995) đã đưa ra cách chọn các hệ trục tọa độ như sau:
• Trục được chọn dọc theo hướng của trục khớp động thứ i
• Trục được chọn dọc theo đường vuông góc chung của hai trục và , hướng đi từ trục sang trục . Nếu trục cắt trục thì hướng của trục được chọn tuỳ ý.
• Gốc tọa độ được chọn tại giao điểm của trục và trục .
• Trục được chọn sao cho hệ là hệ quy chiếu thuận.
Với cách chọn trên, đôi khi các hệ tọa độ khâu không được xác định một cách duy nhất. Vì vậy ta cần có một số bổ xung như sau:
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Chương 1.Tính toán động học thuận Robot dư dẫn động 3
1.1 Bộ thông số DH và ma trận Denavit- Hartenberg 3
1.1.1 Bộ thông số DH 3
1.1.2 Ma trận Denavit- Hartenberg 5
1.1.3 Phương trình xác định vị trí khâu thao tác (bàn kẹp) của Robot 6
1.1.4 Giải quyết bài toán động học thuận 6
1.2 Tính toán động học thuận của một số Robot 7
1.2.1 Bài toán động học thuận của Robot 3 khâu phẳng 7
1.2.2 Bài toán động học thuận của Robot 4 khâu phẳng 10
1.2.3 Bài toán động học thuận của Robot 5 khâu phẳng 14
1.2.4 Bài toán động học thuận của Robot PPR phẳng 18
1.2.5 Bài toán động học thuận của Robot RRRP1 21
1.2.6 Bài toán động học thuận của Robot RRRP2 25
Chương 2. Nghịch đảo ma trận chữ nhật, ma trận tựa nghịch đảo 31
2.1 Định nghĩa ma trận tựa nghịch đảo 31
2.2 Phương pháp Moore- Penrose 32
2.2.1 Cơ sở lý thuyết 32
2.2.2 Sơ đồ khối của phương pháp Moore- Penrose 33
2.3 Phương pháp Greville 34
2.3.1 Cơ sở lý thuyết 34
2.3.2 Sơ đồ khối của phương pháp Greville 35
2.4 Phương pháp phân tích cân xứng Khalil 36
2.4.1 Cơ sở lý thuyết 36
2.4.2 Sơ đồ khối của phương pháp Khalil 37
2.5 Một số ví dụ cụ thể 38
2.6 So sánh các phương pháp xác định ma trận tựa nghịch đảo 40
Chương 3. Tính toán động học ngược Robot dư dẫn động bằng phương
pháp ma trận Jacobi 41
3.1 Giải pháp đưa ra cho mô hình động học ngược 41
3.2 Phương pháp Khalil giải bài toán động học ngược Robot dư dẫn động 45
3.2.1 Phân tích ma trận Jacobi 45
3.2.2 Giải quyết theo tựa nghịch đảo 46
3.3 Phương pháp Reduced- Gradient (RG) giải bài toán động học ngược Robot
dư dẫn động 49
3.4 Ứng dụng 2 phương pháp trên tính toán cho các Robot dư dẫn động cụ
thể 51
3.4.1 Robot 3 khâu phẳng 51
3.4.2 Robot 4 khâu phẳng 55
3.4.3 Robot 5 khâu phẳng 59
3.4.4 Robot PPR phẳng 64
3.4.5 Robot RRRP1 68
3.4.6 Robot RRRP2 72
3.5 So sánh phương pháp Khalil và phương pháp Reduced- Gradient 76
3.6 Giới thiệu phần mềm Maple và cách sử dụng Maple để giải bài toán
động học Robot dư dẫn động 77
3.6.1 Giới thiệu phần mềm Maple 77
3.6.2 Sử dụng Maple 9.0 để giải bài toán động học Robot dư dẫn động 78
Kết luận 80
Phụ lục 82
Tài liệu tham khảo 92
LỜI NÓI ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, vấn đề tự động hoá sản xuất có một vai trò đặc biệt quan trọng. Nhu cầu nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm ngày càng đòi hỏi ứng dụng rộng rãi các phương tiện tự động hóa sản xuất. Xu hướng đó tạo ra những dây chuyền về thiết bị tự động có tính linh hoạt cao. Vì vậy nhu cầu ứng dụng Robot để tạo ra hệ thống sản xuất linh hoạt ngày càng tăng nhanh.
Khi xét về vấn đề Robot chúng ta đặt ra các bài toán: động học Robot, động lực học Robot và điều khiển Robot. Bài toán động học Robot là cơ sở, đầu vào cho các bài toán động lực học Robot và điều khiển Robot. Bài toán động học Robot gồm có động học thuận và động học ngược. Với những Robot có số bậc tự do bằng kích thước không gian làm việc thì tọa độ các khâu hoàn toàn xác định và là duy nhất. Trường hợp Robot có số bậc tự do lớn hơn kích thước không gian làm việc người ta gọi là Robot dư dẫn động, loại Robot này có tính mềm dẻo và linh hoạt cao đang được ứng dụng rộng rãi.
Robot dư dẫn động được tạo ra nhằm thoả mãn các yêu cầu như: tránh cấu hình kỳ dị, tránh chướng ngại vật, tạo ra sự khéo léo cho Robot, giới hạn mômen khớp, cực tiểu động học v.v….
Để thấy được các ưu điểm của Robot dư dẫn động, đồ án tốt nghiệp này tập trung nghiên cứu bài toán động học thuận và động học ngược của Robot dư dẫn động. Đồ án gồm các chương sau:
Chương 1: Dựa trên lý thuyết cơ bản về ma trận Denavit- Hartenberg để giải bài toán động học thuận: xác định vị trí bàn kẹp, vận tốc bàn kẹp, gia tốc bàn kẹp v.v….Quan trọng nhất của phần này là xác định được vị trí bàn kẹp là đầu vào để giải quyết bài toán động học ngược được trình bày ở phần sau.
Chương 2: Đưa ra một số phương pháp tìm nghịch đảo ma trận chữ nhật là cơ sở để giải quyết bài toán động học ngược Robot. Đặc biệt là phương pháp phân tích cân xứng của Khalil.
Chương 3: Dựa trên phương pháp tính ma trận tựa nghịch đảo trình bày ở chương hai, chúng ta tập trung nghiên cứu và đưa ra 2 phương pháp: phương pháp Khalil và phương pháp Reduced _ Gradient để giải quyết bài toán động học ngược Robot dư dẫn động.
Trong quá trình thực hiện đồ án này, do kiến thức về Robot có hạn, thời gian ít và tài liệu bằng tiếng Việt chưa có nên đồ án của em vẫn còn nhiều thiếu xót, em kính mong được sự chỉ bảo, hướng dẫn của các thầy để ngày càng hoàn thiện mình hơn.
Em xin chân thành Thank GS.TSKH Nguyễn Văn Khang, Th.S Đỗ Thành Trung đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em hoàn thành bản đồ án này. Em cũng xin chân thành Thank các thầy giáo trong bộ môn Cơ học ứng dụng đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án tại bộ môn.
tÝnh to¸n ®éng häc thuËn robot d dÉn ®éng b»ng ph¬ng ph¸p khalil vµ ph¬ng ph¸p gradient thu gän
CHƯƠNG 1
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC THUẬN RÔBỐT DƯ DẪN ĐỘNG
1.1 BỘ THÔNG SỐ DH VÀ MA TRẬN DENAVIT-HARTENBERG
1.1.1 Bộ thông số DH
Dưới đây là trình bày cách xây dựng hệ tọa độ đối với hai khâu liên tiếp i và i+1. Hình 1.1 là trường hợp 2 khớp động liên tiếp là khớp quay. Hình 1.2 là khớp tịnh tiến
Đối với Robot công nghiệp, Denavit-Hartenberg(1995) đã đưa ra cách chọn các hệ trục tọa độ như sau:
• Trục được chọn dọc theo hướng của trục khớp động thứ i
• Trục được chọn dọc theo đường vuông góc chung của hai trục và , hướng đi từ trục sang trục . Nếu trục cắt trục thì hướng của trục được chọn tuỳ ý.
• Gốc tọa độ được chọn tại giao điểm của trục và trục .
• Trục được chọn sao cho hệ là hệ quy chiếu thuận.
Với cách chọn trên, đôi khi các hệ tọa độ khâu không được xác định một cách duy nhất. Vì vậy ta cần có một số bổ xung như sau:
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
