Giáo trình Robot Công nghiệp pdf

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.69 MB, 244 trang )

Nội dung môn học gồm ba phần
1. Các khái niệm cơ bản, nền tảng cơ học – cơ khí trong kết cấu robot.
2. Điều khiển robot.
3. Ứng dụng robot.
Tài liệu tham khảo:
1. Modernling and control robotic.
2. Robotic control.
3. Robot và hệ thống công nghệ robot hoá.
4. Kỹ thuật robot.
5. Robot công nghiệp.
Các lĩnh vực có quan hệ chặt chẽ:
1. Toán học cao cấp.
2. Cơ lí thuyết.
3. Cơ học máy.
4. Kỹ thuật điều khiển.
5. Động học và động lực học máy.
5. Công nghệ thông tin.

Chương 1: Các vấn đề cơ bản về robot. (3 tiết)
1.1. Các khái niệm cơ bản và phân loại robot:
1.1.1. Robot và robotic:
Theo tiêu chuẩn AFNOR của pháp:
Robot là một cơ cấu chuyển đổi tự động có thể chương trình hoá, lập
lại các chương trình, tổng hợp các chương trình đặt ra trên các trục
toạ độ; có khả năng định vị, di chuyển các đối tượng vật chất; chi tiết,
dao cụ, gá lắp … theo những hành trình thay đổi đã chương trình hoá
nhằm thực hiện các nhiệm vụ công nghệ khác nhau.

Theo tiêu chuẩn VDI 2860/BRD:
Robot là một thiết bị có nhiều trục, thực hiện các chuyển động có thể
chương trình hóa và nối ghép các chuyển động của chúng trong
những khoảng cách tuyến tính hay phi tuyến của động trình. Chúng
được điều khiển bởi các bộ phận hợp nhất ghép kết nối với nhau, có
khả năng học và nhớ các chương trình; chúng được trang bị dụng cụ
hoặc các phương tiện công nghệ khác để thực hiện các nhiệm vụ sản
xuất trực tiếp hay gián tiếp.

Theo tiêu chuẩn GHOST 1980:
Robot là máy tự động liên kết giữa một tay máy và một cụm điều khiển
chương trình hoá, thực hiện một chu trình công nghệ một cách chủ
động với sự điều khiển có thể thay thế những chức năng tương tự của
con người.
Bên cạnh khái niệm robot còn có khái niệm robotic, khái niệm này có
thể hiểu như sau:
Robotics là một nghành khoa học có nhiệm vụ nghiên cứu về thiết kế,
chế tạo các robot và ứng dụng chúng trong các lĩnh vực hoạt động
khác nhau của xã hội loài người như nghiên cứu khoa học – kỹ thuật,
kinh tế, quốc phòng và dân sinh.
Robotics là một khoa học liên nghành gồm cơ khí, điện tử, kỹ thuật
điều khiển và công nghệ thông tin. Nó là sản phẩm đặc thù của
nghành cơ điện tử (mechatronics).

1.1.2. Robot công nghiệp:
Mặc dù lĩnh vực ứng dụng của robot rất rộng và ngày càng được mở
rộng thêm, song theo thống kê về các ứng dụng robot sau đây chúng
đựoc sử dụng chủ yếu trong công nghiệp, vì vậy khi nhắc đến robot

người ta thường liên tưởng đến robot công nghiệp.
Lĩnh vực 1985 1990
Hàn
Phục vụ máy NC và hệ thống TĐLH
Đúc
Lắp ráp
Phun phủ
Sơn
Các ứng dụng khác
35%
20%
10%
10%
10%
5%
10%
5%
25%
5%
35%
5%
15%
10%

Robot công nghiệp là một lĩnh vực riêng của robot, nó có đặc trưng
riêng như sau:
– Là thiết bị vạn năng đựoc TĐH theo chương trình và có thể lập trình
lại để đáp ứng một cách linh hoạt khéo léo các nhiệm vụ khác nhau.
– Được ứng dụng trong những trường hợp mang tính công nghiệp đặc

trưng như vận chuyển và xếp dỡ nguyên vật liệu, lắp ráp, đo lường.
Do có hai đặc trưng trên nên robot công nghiệp có thể định nghĩa như
sau:
Theo Viện nghiên cứu robot của Mĩ đề xuất:
RBCN là tay máy vạn năng, hoạt động theo chương trình và có thể
lập trình lại để hoàn thành và nâng cao hiệu quả hoàn thành các
nhiệm vụ khác nhau trong công nghiệp, như vận chuyển nguyên vật
liệu, chi tiết, dụng cụ hoặc các thiết bị chuyên dùng khác.
Hay theo định nghĩa GHOST 25686 – 85 như sau:
RBCN là tay máy được đặt cố định hay di động, bao gồm thiết bị thừa
hành dạng tay máy có một số bậc tự do hoạt động và thiết bị điều
khiển theo chương trình, có thể tái lập trình để hoàn thành các chức
năng vận động và điều khiển trong quá trình sản xuất.
Trong môn học này chỉ đi sâu nghiên cứu về robot công nghiệp trên
các khía cạnh phân tích lựa chọn sử dụng, khai thác…

1.2. Các cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp:
1.2.1. Cấu trúc chung:
Một RBCN bao gồm các phần cơ bản sau:

Tay Máy: (Manipulator) là cơ cấu cơ khí gồm các khâu, khớp. Chúng
hình thành cánh tay(arm) để tạo các chuyển động cơ bản, Cổ tay
(Wrist) tạo nên sự khéo léo, linh hoạt và bàn tay (Hand) hoặc phần
công tác (End Effector) để trực tiếp hoàn thành các thao tác trên đối
tượng.

Hệ thống cảm biến: gồm các sensor và thiết bị chuyển đổi tín hiệu
khác. Các robot cần hệ thống sensor trong để nhận biết trạng thái của

bản thân các cơ cấu của robot và các sensor ngoài để nhận biết trạng
thái của môi trường.
Cơ cấu chấp hành: tạo chuyển động cho các khâu của tay máy. Nguồn
động lực của các cơ cấu chấp hành là động cơ các loại: Điện, thuỷ lực,
khí nén hoặc kết hợp giữa chúng.
Hệ thống điều khiển: (controller) hiện nay thường là hệ thống điều khiển
số có máy tính để giám sát và điều khiển hoạt động của robot

1.2.2. Kết cấu tay máy:
1.2.2. Kết cấu tay máy:

Tay máy là phần cơ sở quyết định khả năng làm việc của robot. Đó là
Tay máy là phần cơ sở quyết định khả năng làm việc của robot. Đó là
phần cơ khí đảm bảo cho robot khả năng chuyển động trong không
phần cơ khí đảm bảo cho robot khả năng chuyển động trong không
gian và khả năng làm việc như- nâng, hạ vật, lắp ráp Tay máy hiện
gian và khả năng làm việc như- nâng, hạ vật, lắp ráp Tay máy hiện
nay rất đa dạng và nhiều loại khác xa với tay người. Tuy nhiên, trong
nay rất đa dạng và nhiều loại khác xa với tay người. Tuy nhiên, trong
kỹ thuật robot vẫn dùng các thuật ngữ quen thuộc để chỉ các bộ phận
kỹ thuật robot vẫn dùng các thuật ngữ quen thuộc để chỉ các bộ phận
của tay máy như vai
của tay máy như vai

(shoulder)
(shoulder)
, Cánh tay

, Cánh tay

(Arm)
(Arm)
, cổ tay
, cổ tay
(Wrist)
(Wrist)
, bàn
, bàn
tay
tay
(Hand)
(Hand)
và các khớp
và các khớp
(Articulations)
(Articulations)
,
,

Trong thiết kế quan tâm đến các thông số có ảnh hưởng lớn đến khả
Trong thiết kế quan tâm đến các thông số có ảnh hưởng lớn đến khả
năng làm việc của robot như:
năng làm việc của robot như:
– Sức nâng, độ cứng vững, lực kẹp của tay
– Sức nâng, độ cứng vững, lực kẹp của tay
– Tầm với hay vùng làm việc: Kích thước và hình dáng vùng mà phần

– Tầm với hay vùng làm việc: Kích thước và hình dáng vùng mà phần
làm việc có thể với tới.
làm việc có thể với tới.
– Sự khéo léo, là khả năng định vị và định hướng phần công tác trong
– Sự khéo léo, là khả năng định vị và định hướng phần công tác trong
vùng làm việc.
vùng làm việc.

Các tay máy có đặc điểm chung về kết cấu là gồm có các khâu,
Các tay máy có đặc điểm chung về kết cấu là gồm có các khâu,
đựơc nối với nhau bằng các khớp để hình thành một chuỗi động học hở
đựơc nối với nhau bằng các khớp để hình thành một chuỗi động học hở
tính từ thân đến phần công tác.
tính từ thân đến phần công tác.
Các khớp được dùng phổ biến là khớp trượt và khớp quay. tuỳ
Các khớp được dùng phổ biến là khớp trượt và khớp quay. tuỳ
theo số lượng và cách bố trí các khớp mà có thể tạo ra các tay máy kiểu
theo số lượng và cách bố trí các khớp mà có thể tạo ra các tay máy kiểu
toạ độ Decac
toạ độ Decac
(Cartesian),
(Cartesian),
toạ độ trụ
toạ độ trụ
(Cylindrical)
(Cylindrical)
, toạ độ cầu
, toạ độ cầu
(Revolute),

(Revolute),
SCARA, POLAR, kiểu tay người
SCARA, POLAR, kiểu tay người
(Anthropomorphic).
(Anthropomorphic).


Tay máy kiểu tọa độ đề các
Tay máy kiểu tọa độ đề các
, còn gọi là kiểu chữ nhật, dùng ba khớp
, còn gọi là kiểu chữ nhật, dùng ba khớp
trượt, cho phép phần công tác thực hiện một cách độc lập các chuyển
trượt, cho phép phần công tác thực hiện một cách độc lập các chuyển
động thẳng, song với ba trục tọa độ. Vùng làm việc của tay máy có
động thẳng, song với ba trục tọa độ. Vùng làm việc của tay máy có
dạng hình hộp chữ nhật. Do sự đơn giản về kết cấu tay máy kiểu này
dạng hình hộp chữ nhật. Do sự đơn giản về kết cấu tay máy kiểu này
có độ cứng vững cao, độ chính xác được đảm bảo đồng đều trong toàn
có độ cứng vững cao, độ chính xác được đảm bảo đồng đều trong toàn
bộ vùng làm việc, nhưng ít khéo léo. Vì vậy, tay máy kiểu đề các
bộ vùng làm việc, nhưng ít khéo léo. Vì vậy, tay máy kiểu đề các
được dùng để vận chuyển và lắp ráp.
được dùng để vận chuyển và lắp ráp.


Tay máy kiểu tọa độ trụ
Tay máy kiểu tọa độ trụ
khác với tay máy kiểu đềcác ở khớp đầu

khác với tay máy kiểu đềcác ở khớp đầu
tiên: Dùng khớp quay thay cho khớp trượt. Vùng làm việc của nó có
tiên: Dùng khớp quay thay cho khớp trượt. Vùng làm việc của nó có
dạng hình trụ rỗng. Khớp trượt nằm ngang cho phép tay máy “thò”
dạng hình trụ rỗng. Khớp trượt nằm ngang cho phép tay máy “thò”
được vào khoang rỗng nằm ngang. Độ cứng vững cơ học của tay máy
được vào khoang rỗng nằm ngang. Độ cứng vững cơ học của tay máy
trụ tốt, thích hợp với tải nặng nhưng độ chính xác định vị góc trong
trụ tốt, thích hợp với tải nặng nhưng độ chính xác định vị góc trong
mặt phẳng nằm ngang giảm khi tầm với tăng.
mặt phẳng nằm ngang giảm khi tầm với tăng.


Tay máy kiểu tọa độ cầu
Tay máy kiểu tọa độ cầu
khác kiểu trụ do khớp thứ hai (khớp trượt)
khác kiểu trụ do khớp thứ hai (khớp trượt)
được thay bằng khớp quay. Nếu quỹ đạo chuyển động của phần công
được thay bằng khớp quay. Nếu quỹ đạo chuyển động của phần công
tác được mô tả trong tọa độ cầu thì mỗi bậc tự do tương ứng với một
tác được mô tả trong tọa độ cầu thì mỗi bậc tự do tương ứng với một
khả năng chuyển động và vùng làm việc của nó là khối cầu rỗng. Độ
khả năng chuyển động và vùng làm việc của nó là khối cầu rỗng. Độ
cứng vững của loại tay máy này thấp hơn hai loại trên và độ chính xác
cứng vững của loại tay máy này thấp hơn hai loại trên và độ chính xác
định vị phụ thuộc vào tầm với .
định vị phụ thuộc vào tầm với .



Tay máy Scara
Tay máy Scara
được đề xuất dùng cho công việc lắp ráp. Đó là một
được đề xuất dùng cho công việc lắp ráp. Đó là một
kiểu tay máy có cấu tạo đặc biệt, gồm hai khớp quay và một khớp
kiểu tay máy có cấu tạo đặc biệt, gồm hai khớp quay và một khớp
trượt, nhưng cả ba khớp đều có trục song song với nhau. Kết cấu này
trượt, nhưng cả ba khớp đều có trục song song với nhau. Kết cấu này
làm tay máy cứng vững hơn theo phương thẳng đứng nhưng kém
làm tay máy cứng vững hơn theo phương thẳng đứng nhưng kém
cứng vững theo phương được chọn là phương ngang. Loại này chuyên
cứng vững theo phương được chọn là phương ngang. Loại này chuyên
dùng cho công việc lắp ráp với tải trọng nhỏ theo phương đứng. Từ
dùng cho công việc lắp ráp với tải trọng nhỏ theo phương đứng. Từ
Scara là viết tắt của “selective compliance assembly robot arm” để mô
Scara là viết tắt của “selective compliance assembly robot arm” để mô
tả các đặc điểm trên. Vùng làm việc của Scara là một phần của hình
tả các đặc điểm trên. Vùng làm việc của Scara là một phần của hình
trụ rỗng.
trụ rỗng.


Tay máy kiểu phỏng sinh
Tay máy kiểu phỏng sinh
, có cả ba khớp đều là khớp quay, trong đó
, có cả ba khớp đều là khớp quay, trong đó
trục thứ nhất vuông góc với hai trục kia. Do sự tương tự với tay người,

trục thứ nhất vuông góc với hai trục kia. Do sự tương tự với tay người,
khớp thứ hai được gọi là khớp vai, khớp thứ ba gọi là khớp khuỷu nối
khớp thứ hai được gọi là khớp vai, khớp thứ ba gọi là khớp khuỷu nối
cẳng tay với khuỷu tay. Với kết cấu này không có sự tương ứng giữa
cẳng tay với khuỷu tay. Với kết cấu này không có sự tương ứng giữa
khả năng chuyển động của các khâu và số bậc tự do. Tay máy làmviệc
khả năng chuyển động của các khâu và số bậc tự do. Tay máy làmviệc
rất khéo léo, nhưng độ chính xác định vị phụ thuộc vị trí của phần
rất khéo léo, nhưng độ chính xác định vị phụ thuộc vị trí của phần
công tác trong vùng làm việc. Vùng làm việc của tay máy kiểu này
công tác trong vùng làm việc. Vùng làm việc của tay máy kiểu này
gần giống một phần khối cầu.
gần giống một phần khối cầu.



Toàn bộ dạng các kết cấu mô tả ở trên mới chỉ liên quan đến khả
Toàn bộ dạng các kết cấu mô tả ở trên mới chỉ liên quan đến khả
năng định vị của phần công tác muốn định hướng nó, cần bổ sung
năng định vị của phần công tác muốn định hướng nó, cần bổ sung
phần cổ tay. Muốn định hướng tùy ý phần công tác cổ tay phải có ít
phần cổ tay. Muốn định hướng tùy ý phần công tác cổ tay phải có ít
nhất ba bậc tự do. Trong trường hợp trục quay của ba khớp gặp nhau
nhất ba bậc tự do. Trong trường hợp trục quay của ba khớp gặp nhau
tại một điểm ta gọi đó là khớp cầu. Ưu điểm chính của khớp cầu là
tại một điểm ta gọi đó là khớp cầu. Ưu điểm chính của khớp cầu là
tách được thao tác định vị và định hướng của phần công tác, làm đơn
tách được thao tác định vị và định hướng của phần công tác, làm đơn
giản việc tính toán. Các kiểu khớp khác có thể đơn giản hơn về kết

giản việc tính toán. Các kiểu khớp khác có thể đơn giản hơn về kết
cấu cơ khí, nhưng tính toán tọa độ khó hơn do không tách được hai
cấu cơ khí, nhưng tính toán tọa độ khó hơn do không tách được hai
loại thao tác trên.
loại thao tác trên.


Phần công tác là bộ phận trực tiếp tác động lên đối tượng tùy theo
Phần công tác là bộ phận trực tiếp tác động lên đối tượng tùy theo
yêu cầu làm việc của robot phần công tác có thể là tay gắp, công cụ
yêu cầu làm việc của robot phần công tác có thể là tay gắp, công cụ
(súng phun sơn, mỏ hàn, dao cắt, chìa vặn ốc)
(súng phun sơn, mỏ hàn, dao cắt, chìa vặn ốc)

1.3. Phân loại Robot:
1.3. Phân loại Robot:

1.3.1. Phân loại theo kết cấu:
1.3.1. Phân loại theo kết cấu:


Lấy hai hình thức chuyển động nguyên thủy làm chuẩn:
Lấy hai hình thức chuyển động nguyên thủy làm chuẩn:
–

Chuyển động thẳng theo các hướng X, Y, Z trong không gian ba
Chuyển động thẳng theo các hướng X, Y, Z trong không gian ba
chiều thông thường tạo nên những khối hình có góc cạnh, gọi là
chiều thông thường tạo nên những khối hình có góc cạnh, gọi là
Prismatic (P).
Prismatic (P).
–
Chuyển động quay quanh các trục X, Y, Z kí hiệu (R).
Chuyển động quay quanh các trục X, Y, Z kí hiệu (R).

Với ba bậc tự do, robot sẽ hoạt động trong trường công tác tùy thuộc
Với ba bậc tự do, robot sẽ hoạt động trong trường công tác tùy thuộc
tổ hợp P và R ví dụ:
tổ hợp P và R ví dụ:
•
PPP trường công tác là hộp chữ nhật hoặc lập phương.
PPP trường công tác là hộp chữ nhật hoặc lập phương.
•
RPP trường công tác là khối trụ.
RPP trường công tác là khối trụ.
•
RRP trường công tác là khối cầu.
RRP trường công tác là khối cầu.
•
RRR trường công tác là khối cầu.
RRR trường công tác là khối cầu.

Bảng thống kê sau đây trên 200 mẫu robot về phương diện tổ hợp

Bảng thống kê sau đây trên 200 mẫu robot về phương diện tổ hợp
bậc tự do, theo đó phổ biến là loại robot có trường công tác là một
bậc tự do, theo đó phổ biến là loại robot có trường công tác là một
khối trụ với tổ hợp là một khối trụ PPR chiểm 72%. Số bậc tự do trên
khối trụ với tổ hợp là một khối trụ PPR chiểm 72%. Số bậc tự do trên
4 chiếm không nhiều.
4 chiếm không nhiều.
3T
3T
4%
4%
4%
4%
–
–
–
–
2T
2T
3%
3%
3%
3%
3%
3%
–
–
1T
1T
–

–
–
–
10%
10%
–
–
0T
0T
–
–
–
–
–
–
2%
2%
Tịnh tiến/ Quay
Tịnh tiến/ Quay
0R
0R
0R
0R
2R
2R
3R
3R

1.3.2. Phân loại theo phương pháp điều khiển:
1.3.2. Phân loại theo phương pháp điều khiển:

Có 2 kiểu điều khiển robot: điều khiển hở và điều
Có 2 kiểu điều khiển robot: điều khiển hở và điều
khiển kín.
khiển kín.
•

Điều khiển hở, dùng truyền động bước ( động cơ
Điều khiển hở, dùng truyền động bước ( động cơ
điện hoặc động cơ thủy lực, khí nén, ) mà quãng
điện hoặc động cơ thủy lực, khí nén, ) mà quãng
đường hoặc góc dịch chuyển tỷ lệ với số xung điều
đường hoặc góc dịch chuyển tỷ lệ với số xung điều
khiển. Kiểu này đơn giản, nhưng đạt độ chính xác
khiển. Kiểu này đơn giản, nhưng đạt độ chính xác
thấp.
thấp.
•

Điều khiển kín ( điều khiển kiểu servo ), sử dụng
Điều khiển kín ( điều khiển kiểu servo ), sử dụng
tín hiệu phản hồi vị trí để tăng độ chính xác điều
tín hiệu phản hồi vị trí để tăng độ chính xác điều
khiển. Có 2 kiểu điều khiển servo: điều khiển điểm –

khiển. Có 2 kiểu điều khiển servo: điều khiển điểm –
điểm và điều khiển theo đường ( contour).
điểm và điều khiển theo đường ( contour).



Với kiểu điều khiển điểm – điểm, phần công tác dịch
Với kiểu điều khiển điểm – điểm, phần công tác dịch
chuyển từ điểm này đến điểm kia theo đường thẳng với tốc
chuyển từ điểm này đến điểm kia theo đường thẳng với tốc
độ không cao ( không làm việc ). Nó chỉ làm việc tại các
độ không cao ( không làm việc ). Nó chỉ làm việc tại các
điểm dừng. Kiểu điều khiển này được dùng trên các robot
điểm dừng. Kiểu điều khiển này được dùng trên các robot
hàn điểm, vận chuyển, tán đinh, bắn đinh,…
hàn điểm, vận chuyển, tán đinh, bắn đinh,…


Điều khiển contour đảm bảo cho phần công tác dịch
Điều khiển contour đảm bảo cho phần công tác dịch
chuyển theo quỹ đạo bất kỳ, với tốc độ có thể điều khiển
chuyển theo quỹ đạo bất kỳ, với tốc độ có thể điều khiển
được. Có thể gặp kiểu điều khiển này trên các robot hàn hồ
được. Có thể gặp kiểu điều khiển này trên các robot hàn hồ
quang, phun sơn.
quang, phun sơn.

1.3.3. Phân loại theo ứng dụng :
1.3.3. Phân loại theo ứng dụng :
•

Cách phân loại này dựa vào ứng dụng của robot. Ví dụ, có
Cách phân loại này dựa vào ứng dụng của robot. Ví dụ, có
robot công nghiệp, robot dùng trong nghiên cứu khoa học,
robot công nghiệp, robot dùng trong nghiên cứu khoa học,
robot dùng trong kỹ thuật vũ trụ, robot dùng trong quân
robot dùng trong kỹ thuật vũ trụ, robot dùng trong quân
sự…
sự…
•

Ngoài những kiểu phân loại trên còn có : Phân loại theo
Ngoài những kiểu phân loại trên còn có : Phân loại theo
hệ thống năng lượng, phân loại theo hệ thống truyền động,
hệ thống năng lượng, phân loại theo hệ thống truyền động,
phân loại theo độ chính xác…
phân loại theo độ chính xác…

Chương 2: Động học tay máy. (15 tiết)
2.1. Vị trí và hướng của vật rắn trong không gian:
2.1.1. Hệ tọa độ vật:
2.1.1. Hệ tọa độ vật:


Một vật rắn trong không gian hoàn toàn xác định nếu vị
trí và hướng của nó được mô tả trong một hệ quy chiếu cho
trước. Trong hình vẽ dưới đây hệ tọa độ Oyxz với các véc tơ
đơn vị là x, y, z được dùng làm hệ quy chiếu gốc. Để mô tả
vị trí và định hướng của của vật rắn trong không gian,
thường phải gắn lên nó một hệ tọa độ, gọi là hệ quy chiếu
địa phương, chẳng hạn hệ tọa độ O’x’y’z’ gốc củahệ tọa độ
này đại diện cho vị trí của vật trong hệ quy chiếu gốc Oxyz,
biểu thức sau đây nói lên quan hệ giữa chúng:

zoyoxoO
zyx
””
++=

•
Trong đó là các hình chiếu vuông góc của véc tơ O’
lên hệ tọa độ Oxyz. Có thể mô tả định vị của điểm O’ qua véctơ
O’(3.1) như sau:

•
Hướng của vật được đại diện bởi các véc tơ đơn vị x’, y’, z’ của hệ
quy chiếu O’x’y’z’, và được mô tả bằng quan hệ sau:

•
Các thành phần của các véc tơ đơn vị (x’x, x’y, x’z) là cosin chỉ
phương của các trục của hệ tọa độ địa phương so với hệ quy chiếu
chung.











=
z
y
x
o
o
o
o
‘
‘
‘
‘
zyx
ooo ‘,’,’
zzyzxzz
zyyyxyy
zxyxxxx
zyx
zyx
zyx

”’
”’
”’
‘
‘
‘
++=
++=
++=

Hình vẽ dưới đây mô tả vị trí và hướng của vật
rắn trong không gian:

2.1.2. Ma trận quay:
•
Để cho gọn, 3 véc tơ đơn vị ở trên có thể biểu diễn dưới dạng ma trận (3.3) gọi là
ma trận quay như sau:
•
Phép quay quanh một trục tọa độ là trường hợp đặc biệt của phép quay một vật
quanh một trục bất kì trong không gian, chiều quay được quy ước là dương nếu
nhìn từ ngọn về gốc của trục thuộc hệ quy chiếu đang xét thấy ngược chiều kim
đồng hồ.
[ ]











=










==
zzzyzx
yzyyyx
xzxyxx
zyx
zyx
zyx
zyxR
TTT
TTT
TTT
zzz

yyy
xxx
”’
”’
”’
”’
”’
”’
”’


Giả sử hệ O’x’y’z’ nhận được do quay hệ Oxyz quanh trục z một góc
, véc tơ đơn vị của hệ này được biểu diễn trong hệ Oxyz như sau:

Lần lượt ma trận quay quanh trục z, trục y, trục x của hệ quy chiếu O’
so với hệ O có dạng:


Từ các phép quay căn bản quanh các trục của hệ quy chiếu cho
phép thành lập ra các ma trận quay một đối tượng quanh một trục bất
kì.

Cần lưu ý rằng các ma trận này có tính chất trực giao, ta có thể xác
định nghịch đảo của nó theo hai cách, hoặc thay góc bằng giá trị đối
dấu của nó vào ma trận quay, hoặc chuyển vị ma trận quay đang có.











=










−
=










=

1
0
0
‘;
0
cos
sin
‘;
0
sin
cos
‘ zyx
α
α
α
α










−
=
ββ
ββ

β
cos0sin
010
sin0cos
)(
y
R










−
=
100
0cossin
0sincos
)(
αα
αα
α
z
R











−=
γγ
γγγ
cossin0
sincos0
001
)(
x
R

2.1.3. Quay một véc tơ:
Có thể mô tả phép quay một véc tơ bằng cách sử dụng các ma
trận quay nêu trên, hãy xem mô tả của điểm P trong hai hệ quy chiếu
trùng gốc như sau:


Lần lượt mô tả điểm P trong hai hệ tọa độ rồi tiến hành đồng nhất hai
tọa độ đó như sau:



Vì cùng mô tả một điểm nên có đồng nhất thức:

Hay cũng có thể biến đổi để có dạng:

Nếu viết dưới dạng khai triển ma trận quay có dạng đầy đủ của phép
quay như sau:

Trong đó các cột của ma trận quay chính là các cosin chỉ phương
của các cặp trục tương ứng giữa hai hệ quy chiếu. Vì 3 trục của một
hệ quy chiếu có quan hệ đôi một vuông góc nên 9 thành phần của ma
trận quay chỉ có ba thành phần thực sự độc lập tuyến tính.










=











=
z
y
x
z
y
x
p
p
p
p
p
p
p
p
‘
‘
‘
‘;
[ ]
”””””” Rppzyxzpypxppp
zyx
==++==
pRp
T
=
‘
‘

100
0cossin
0sincos
pp










−
=
αα
αα
Theo tiêu chuẩn VDI 2860 / BRD : Robot là một thiết bị có nhiều trục, thực thi những hoạt động có thểchương trình hóa và nối ghép những hoạt động của chúng trongnhững khoảng cách tuyến tính hay phi tuyến của động trình. Chúngđược tinh chỉnh và điều khiển bởi những bộ phận hợp nhất ghép liên kết với nhau, cókhả năng học và nhớ những chương trình ; chúng được trang bị dụng cụhoặc những phương tiện đi lại công nghệ tiên tiến khác để triển khai những trách nhiệm sảnxuất trực tiếp hay gián tiếp. Theo tiêu chuẩn GHOST 1980 : Robot là máy tự động hóa link giữa một tay máy và một cụm điều khiểnchương trình hoá, triển khai một quy trình công nghệ tiên tiến một cách chủđộng với sự điều khiển và tinh chỉnh hoàn toàn có thể thay thế sửa chữa những công dụng tương tự như củacon người. Bên cạnh khái niệm robot còn có khái niệm robotic, khái niệm này cóthể hiểu như sau : Robotics là một nghành khoa học có trách nhiệm điều tra và nghiên cứu về phong cách thiết kế, sản xuất những robot và ứng dụng chúng trong những nghành nghề dịch vụ hoạt độngkhác nhau của xã hội loài người như nghiên cứu và điều tra khoa học – kỹ thuật, kinh tế tài chính, quốc phòng và dân số. Robotics là một khoa học liên nghành gồm cơ khí, điện tử, kỹ thuậtđiều khiển và công nghệ thông tin. Nó là mẫu sản phẩm đặc trưng củanghành cơ điện tử ( mechatronics ). 1.1.2. Robot công nghiệp : Mặc dù nghành nghề dịch vụ ứng dụng của robot rất rộng và ngày càng được mởrộng thêm, tuy nhiên theo thống kê về những ứng dụng robot sau đây chúngđựoc sử dụng đa phần trong công nghiệp, vì thế khi nhắc đến robotngười ta thường liên tưởng đến robot công nghiệp. Lĩnh vực 1985 1990H ànPhục vụ máy NC và mạng lưới hệ thống TĐLHĐúcLắp rápPhun phủSơnCác ứng dụng khác35 % 20 % 10 % 10 % 10 % 5 % 10 % 5 % 25 % 5 % 35 % 5 % 15 % 10 % Robot công nghiệp là một nghành nghề dịch vụ riêng của robot, nó có đặc trưngriêng như sau : – Là thiết bị vạn năng đựoc TĐH theo chương trình và hoàn toàn có thể lập trìnhlại để cung ứng một cách linh động khôn khéo những trách nhiệm khác nhau. – Được ứng dụng trong những trường hợp mang tính công nghiệp đặctrưng như luân chuyển và xếp dỡ nguyên vật liệu, lắp ráp, thống kê giám sát. Do có hai đặc trưng trên nên robot công nghiệp hoàn toàn có thể định nghĩa nhưsau : Theo Viện điều tra và nghiên cứu robot của Mĩ yêu cầu : RBCN là tay máy vạn năng, hoạt động giải trí theo chương trình và có thểlập trình lại để triển khai xong và nâng cao hiệu suất cao triển khai xong cácnhiệm vụ khác nhau trong công nghiệp, như luân chuyển nguyên vậtliệu, cụ thể, dụng cụ hoặc những thiết bị chuyên dùng khác. Hay theo định nghĩa GHOST 25686 – 85 như sau : RBCN là tay máy được đặt cố định và thắt chặt hay di động, gồm có thiết bị thừahành dạng tay máy có một số ít bậc tự do hoạt động giải trí và thiết bị điềukhiển theo chương trình, hoàn toàn có thể tái lập trình để hoàn thành xong những chứcnăng hoạt động và điều khiển và tinh chỉnh trong quy trình sản xuất. Trong môn học này chỉ đi sâu nghiên cứu và điều tra về robot công nghiệp trêncác góc nhìn nghiên cứu và phân tích lựa chọn sử dụng, khai thác … 1.2. Các cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp : 1.2.1. Cấu trúc chung : Một RBCN gồm có những phần cơ bản sau : Tay Máy : ( Manipulator ) là cơ cấu tổ chức cơ khí gồm những khâu, khớp. Chúnghình thành cánh tay ( arm ) để tạo những hoạt động cơ bản, Cổ tay ( Wrist ) tạo nên sự khôn khéo, linh động và bàn tay ( Hand ) hoặc phầncông tác ( End Effector ) để trực tiếp triển khai xong những thao tác trên đốitượng. Hệ thống cảm ứng : gồm những sensor và thiết bị quy đổi tín hiệukhác. Các robot cần mạng lưới hệ thống sensor trong để phân biệt trạng thái củabản thân những cơ cấu tổ chức của robot và những sensor ngoài để nhận ra trạngthái của môi trường tự nhiên. Cơ cấu chấp hành : tạo hoạt động cho những khâu của tay máy. Nguồnđộng lực của những cơ cấu tổ chức chấp hành là động cơ những loại : Điện, thuỷ lực, khí nén hoặc phối hợp giữa chúng. Hệ thống điều khiển và tinh chỉnh : ( controller ) lúc bấy giờ thường là mạng lưới hệ thống điều khiểnsố có máy tính để giám sát và điều khiển và tinh chỉnh hoạt động giải trí của robot1. 2.2. Kết cấu tay máy : 1.2.2. Kết cấu tay máy : Tay máy là phần cơ sở quyết định hành động năng lực thao tác của robot. Đó làTay máy là phần cơ sở quyết định hành động năng lực thao tác của robot. Đó làphần cơ khí bảo vệ cho robot năng lực hoạt động trong khôngphần cơ khí bảo vệ cho robot năng lực hoạt động trong khônggian và năng lực thao tác như – nâng, hạ vật, lắp ráp Tay máy hiệngian và năng lực thao tác như – nâng, hạ vật, lắp ráp Tay máy hiệnnay rất phong phú và nhiều loại khác xa với tay người. Tuy nhiên, trongnay rất phong phú và nhiều loại khác xa với tay người. Tuy nhiên, trongkỹ thuật robot vẫn dùng những thuật ngữ quen thuộc để chỉ những bộ phậnkỹ thuật robot vẫn dùng những thuật ngữ quen thuộc để chỉ những bộ phậncủa tay máy như vaicủa tay máy như vai ( shoulder ) ( shoulder ), Cánh tay, Cánh tay ( Arm ) ( Arm ), cổ tay, cổ tay ( Wrist ) ( Wrist ), bàn, bàntaytay ( Hand ) ( Hand ) và những khớpvà những khớp ( Articulations ) ( Articulations ) Trong phong cách thiết kế chăm sóc đến những thông số kỹ thuật có ảnh hưởng tác động lớn đến khảTrong phong cách thiết kế chăm sóc đến những thông số kỹ thuật có ảnh hưởng tác động lớn đến khảnăng thao tác của robot như : năng thao tác của robot như : – Sức nâng, độ cứng vững, lực kẹp của tay – Sức nâng, độ cứng vững, lực kẹp của tay – Tầm với hay vùng thao tác : Kích thước và hình dáng vùng mà phần – Tầm với hay vùng thao tác : Kích thước và hình dáng vùng mà phầnlàm việc hoàn toàn có thể với tới. thao tác hoàn toàn có thể với tới. – Sự khôn khéo, là năng lực xác định và xu thế phần công tác làm việc trong – Sự khôn khéo, là năng lực xác định và xu thế phần công tác làm việc trongvùng thao tác. vùng thao tác. Các tay máy có đặc thù chung về cấu trúc là gồm có những khâu, Các tay máy có đặc thù chung về cấu trúc là gồm có những khâu, đựơc nối với nhau bằng những khớp để hình thành một chuỗi động học hởđựơc nối với nhau bằng những khớp để hình thành một chuỗi động học hởtính từ thân đến phần công tác làm việc. tính từ thân đến phần công tác làm việc. Các khớp được dùng thông dụng là khớp trượt và khớp quay. tuỳCác khớp được dùng phổ cập là khớp trượt và khớp quay. tuỳtheo số lượng và cách sắp xếp những khớp mà hoàn toàn có thể tạo ra những tay máy kiểutheo số lượng và cách sắp xếp những khớp mà hoàn toàn có thể tạo ra những tay máy kiểutoạ độ Decactoạ độ Decac ( Cartesian ), ( Cartesian ), toạ độ trụtoạ độ trụ ( Cylindrical ) ( Cylindrical ), toạ độ cầu, toạ độ cầu ( Revolute ), ( Revolute ), SCARA, POLAR, kiểu tay ngườiSCARA, POLAR, kiểu tay người ( Anthropomorphic ). ( Anthropomorphic ). Tay máy kiểu tọa độ đề cácTay máy kiểu tọa độ đề những, còn gọi là kiểu chữ nhật, dùng ba khớp, còn gọi là kiểu chữ nhật, dùng ba khớptrượt, được cho phép phần công tác làm việc thực thi một cách độc lập những chuyểntrượt, được cho phép phần công tác làm việc thực thi một cách độc lập những chuyểnđộng thẳng, tuy nhiên với ba trục tọa độ. Vùng thao tác của tay máy cóđộng thẳng, tuy nhiên với ba trục tọa độ. Vùng thao tác của tay máy códạng hình hộp chữ nhật. Do sự đơn thuần về cấu trúc tay máy kiểu nàydạng hình hộp chữ nhật. Do sự đơn thuần về cấu trúc tay máy kiểu nàycó độ cứng vững cao, độ đúng mực được bảo vệ đồng đều trong toàncó độ cứng vững cao, độ đúng chuẩn được bảo vệ đồng đều trong toànbộ vùng thao tác, nhưng ít khôn khéo. Vì vậy, tay máy kiểu đề cácbộ vùng thao tác, nhưng ít khôn khéo. Vì vậy, tay máy kiểu đề cácđược dùng để luân chuyển và lắp ráp. được dùng để luân chuyển và lắp ráp. Tay máy kiểu tọa độ trụTay máy kiểu tọa độ trụkhác với tay máy kiểu đềcác ở khớp đầukhác với tay máy kiểu đềcác ở khớp đầutiên : Dùng khớp quay thay cho khớp trượt. Vùng thao tác của nó cótiên : Dùng khớp quay thay cho khớp trượt. Vùng thao tác của nó códạng hình tròn trụ rỗng. Khớp trượt nằm ngang được cho phép tay máy “ thò ” dạng hình tròn trụ rỗng. Khớp trượt nằm ngang được cho phép tay máy “ thò ” được vào khoang rỗng nằm ngang. Độ cứng vững cơ học của tay máyđược vào khoang rỗng nằm ngang. Độ cứng vững cơ học của tay máytrụ tốt, thích hợp với tải nặng nhưng độ chính xác định vị góc trongtrụ tốt, thích hợp với tải nặng nhưng độ chính xác định vị góc trongmặt phẳng nằm ngang giảm khi tầm với tăng. mặt phẳng nằm ngang giảm khi tầm với tăng. Tay máy kiểu tọa độ cầuTay máy kiểu tọa độ cầukhác kiểu trụ do khớp thứ hai ( khớp trượt ) khác kiểu trụ do khớp thứ hai ( khớp trượt ) được thay bằng khớp quay. Nếu quỹ đạo hoạt động của phần côngđược thay bằng khớp quay. Nếu quỹ đạo hoạt động của phần côngtác được miêu tả trong tọa độ cầu thì mỗi bậc tự do tương ứng với mộttác được miêu tả trong tọa độ cầu thì mỗi bậc tự do tương ứng với mộtkhả năng hoạt động và vùng thao tác của nó là khối cầu rỗng. Độkhả năng hoạt động và vùng thao tác của nó là khối cầu rỗng. Độcứng vững của loại tay máy này thấp hơn hai loại trên và độ chính xáccứng vững của loại tay máy này thấp hơn hai loại trên và độ chính xácđịnh vị phụ thuộc vào vào tầm với. xác định phụ thuộc vào vào tầm với. Tay máy ScaraTay máy Scarađược đề xuất kiến nghị dùng cho việc làm lắp ráp. Đó là mộtđược yêu cầu dùng cho việc làm lắp ráp. Đó là mộtkiểu tay máy có cấu trúc đặc biệt quan trọng, gồm hai khớp quay và một khớpkiểu tay máy có cấu trúc đặc biệt quan trọng, gồm hai khớp quay và một khớptrượt, nhưng cả ba khớp đều có trục song song với nhau. Kết cấu nàytrượt, nhưng cả ba khớp đều có trục song song với nhau. Kết cấu nàylàm tay máy cứng vững hơn theo phương thẳng đứng nhưng kémlàm tay máy cứng vững hơn theo phương thẳng đứng nhưng kémcứng vững theo phương được chọn là phương ngang. Loại này chuyêncứng vững theo phương được chọn là phương ngang. Loại này chuyêndùng cho việc làm lắp ráp với tải trọng nhỏ theo phương đứng. Từdùng cho việc làm lắp ráp với tải trọng nhỏ theo phương đứng. TừScara là viết tắt của “ selective compliance assembly robot arm ” để môScara là viết tắt của “ selective compliance assembly robot arm ” để môtả những đặc thù trên. Vùng thao tác của Scara là một phần của hìnhtả những đặc thù trên. Vùng thao tác của Scara là một phần của hìnhtrụ rỗng. trụ rỗng. Tay máy kiểu phỏng sinhTay máy kiểu phỏng sinh, có cả ba khớp đều là khớp quay, trong đó, có cả ba khớp đều là khớp quay, trong đótrục thứ nhất vuông góc với hai trục kia. Do sự tựa như với tay người, trục thứ nhất vuông góc với hai trục kia. Do sự tựa như với tay người, khớp thứ hai được gọi là khớp vai, khớp thứ ba gọi là khớp khuỷu nốikhớp thứ hai được gọi là khớp vai, khớp thứ ba gọi là khớp khuỷu nốicẳng tay với khuỷu tay. Với cấu trúc này không có sự tương ứng giữacẳng tay với khuỷu tay. Với cấu trúc này không có sự tương ứng giữakhả năng hoạt động của những khâu và số bậc tự do. Tay máy làmviệckhả năng hoạt động của những khâu và số bậc tự do. Tay máy làmviệcrất khôn khéo, nhưng độ chính xác định vị phụ thuộc vào vị trí của phầnrất khôn khéo, nhưng độ chính xác định vị phụ thuộc vào vị trí của phầncông tác trong vùng thao tác. Vùng thao tác của tay máy kiểu nàycông tác trong vùng thao tác. Vùng thao tác của tay máy kiểu nàygần giống một phần khối cầu. gần giống một phần khối cầu. Toàn bộ dạng những cấu trúc miêu tả ở trên mới chỉ tương quan đến khảToàn bộ dạng những cấu trúc miêu tả ở trên mới chỉ tương quan đến khảnăng xác định của phần công tác làm việc muốn xu thế nó, cần bổ sungnăng xác định của phần công tác làm việc muốn khuynh hướng nó, cần bổ sungphần cổ tay. Muốn khuynh hướng tùy ý phần công tác làm việc cổ tay phải có ítphần cổ tay. Muốn khuynh hướng tùy ý phần công tác làm việc cổ tay phải có ítnhất ba bậc tự do. Trong trường hợp trục quay của ba khớp gặp nhaunhất ba bậc tự do. Trong trường hợp trục quay của ba khớp gặp nhautại một điểm ta gọi đó là khớp cầu. Ưu điểm chính của khớp cầu làtại một điểm ta gọi đó là khớp cầu. Ưu điểm chính của khớp cầu làtách được thao tác xác định và xu thế của phần công tác làm việc, làm đơntách được thao tác xác định và khuynh hướng của phần công tác làm việc, làm đơngiản việc thống kê giám sát. Các kiểu khớp khác hoàn toàn có thể đơn thuần hơn về kếtgiản việc đo lường và thống kê. Các kiểu khớp khác hoàn toàn có thể đơn thuần hơn về kếtcấu cơ khí, nhưng đo lường và thống kê tọa độ khó hơn do không tách được haicấu cơ khí, nhưng đo lường và thống kê tọa độ khó hơn do không tách được hailoại thao tác trên. loại thao tác trên. Phần công tác làm việc là bộ phận trực tiếp tác động ảnh hưởng lên đối tượng người tiêu dùng tùy theoPhần công tác làm việc là bộ phận trực tiếp ảnh hưởng tác động lên đối tượng người tiêu dùng tùy theoyêu cầu thao tác của robot phần công tác làm việc hoàn toàn có thể là tay gắp, công cụyêu cầu thao tác của robot phần công tác làm việc hoàn toàn có thể là tay gắp, công cụ ( súng phun sơn, mỏ hàn, dao cắt, chìa vặn ốc ) ( súng phun sơn, mỏ hàn, dao cắt, chìa vặn ốc ) 1.3. Phân loại Robot : 1.3. Phân loại Robot : 1.3.1. Phân loại theo cấu trúc : 1.3.1. Phân loại theo cấu trúc : Lấy hai hình thức hoạt động nguyên thủy làm chuẩn : Lấy hai hình thức hoạt động nguyên thủy làm chuẩn : Chuyển động thẳng theo những hướng X, Y, Z trong khoảng trống baChuyển động thẳng theo những hướng X, Y, Z trong khoảng trống bachiều thường thì tạo nên những khối hình có góc cạnh, gọi làchiều thường thì tạo nên những khối hình có góc cạnh, gọi làPrismatic ( P ). Prismatic ( P ). Chuyển động quay quanh những trục X, Y, Z kí hiệu ( R ). Chuyển động quay quanh những trục X, Y, Z kí hiệu ( R ). Với ba bậc tự do, robot sẽ hoạt động giải trí trong trường công tác làm việc tùy thuộcVới ba bậc tự do, robot sẽ hoạt động giải trí trong trường công tác làm việc tùy thuộctổ hợp P và R ví dụ : tổng hợp P và R ví dụ : PPP trường công tác làm việc là hộp chữ nhật hoặc lập phương. PPP trường công tác làm việc là hộp chữ nhật hoặc lập phương. RPP trường công tác làm việc là khối trụ. RPP trường công tác làm việc là khối trụ. RRP trường công tác làm việc là khối cầu. RRP trường công tác làm việc là khối cầu. RRR trường công tác làm việc là khối cầu. RRR trường công tác làm việc là khối cầu. Bảng thống kê sau đây trên 200 mẫu robot về phương diện tổ hợpBảng thống kê sau đây trên 200 mẫu robot về phương diện tổ hợpbậc tự do, theo đó thông dụng là loại robot có trường công tác làm việc là mộtbậc tự do, theo đó thông dụng là loại robot có trường công tác làm việc là mộtkhối trụ với tổng hợp là một khối trụ PPR chiểm 72 %. Số bậc tự do trênkhối trụ với tổng hợp là một khối trụ PPR chiểm 72 %. Số bậc tự do trên4 chiếm không nhiều. 4 chiếm không nhiều. 3T3 T4 % 4 % 4 % 4 % 2T2 T3 % 3 % 3 % 3 % 3 % 3 % 1T1 T10 % 10 % 0T0 T2 % 2 % Tịnh tiến / QuayTịnh tiến / Quay0R0R0R0R2R2R3R3R1. 3.2. Phân loại theo chiêu thức điều khiển và tinh chỉnh : 1.3.2. Phân loại theo giải pháp tinh chỉnh và điều khiển : Có 2 kiểu tinh chỉnh và điều khiển robot : tinh chỉnh và điều khiển hở và điềuCó 2 kiểu điều khiển và tinh chỉnh robot : tinh chỉnh và điều khiển hở và điềukhiển kín. khiển kín. Điều khiển hở, dùng truyền động bước ( động cơĐiều khiển hở, dùng truyền động bước ( động cơđiện hoặc động cơ thủy lực, khí nén, ) mà quãngđiện hoặc động cơ thủy lực, khí nén, ) mà quãngđường hoặc góc di dời tỷ suất với số xung điềuđường hoặc góc di dời tỷ suất với số xung điềukhiển. Kiểu này đơn thuần, nhưng đạt độ chính xáckhiển. Kiểu này đơn thuần, nhưng đạt độ chính xácthấp. thấp. Điều khiển kín ( tinh chỉnh và điều khiển kiểu servo ), sử dụngĐiều khiển kín ( tinh chỉnh và điều khiển kiểu servo ), sử dụngtín hiệu phản hồi vị trí để tăng độ đúng mực điềutín hiệu phản hồi vị trí để tăng độ đúng chuẩn điềukhiển. Có 2 kiểu tinh chỉnh và điều khiển servo : tinh chỉnh và điều khiển điểm – khiển. Có 2 kiểu điều khiển và tinh chỉnh servo : điều khiển và tinh chỉnh điểm – điểm và điều khiển và tinh chỉnh theo đường ( contour ). điểm và điều khiển và tinh chỉnh theo đường ( contour ). Với kiểu điều khiển và tinh chỉnh điểm – điểm, phần công tác làm việc dịchVới kiểu điều khiển và tinh chỉnh điểm – điểm, phần công tác làm việc dịchchuyển từ điểm này đến điểm kia theo đường thẳng với tốcchuyển từ điểm này đến điểm kia theo đường thẳng với tốcđộ không cao ( không thao tác ). Nó chỉ thao tác tại cácđộ không cao ( không thao tác ). Nó chỉ thao tác tại cácđiểm dừng. Kiểu điều khiển và tinh chỉnh này được dùng trên những robotđiểm dừng. Kiểu điều khiển và tinh chỉnh này được dùng trên những robothàn điểm, luân chuyển, tán đinh, bắn đinh, … hàn điểm, luân chuyển, tán đinh, bắn đinh, … Điều khiển contour bảo vệ cho phần công tác làm việc dịchĐiều khiển contour bảo vệ cho phần công tác làm việc dịchchuyển theo quỹ đạo bất kể, với vận tốc hoàn toàn có thể điều khiểnchuyển theo quỹ đạo bất kể, với vận tốc hoàn toàn có thể điều khiểnđược. Có thể gặp kiểu điều khiển và tinh chỉnh này trên những robot hàn hồđược. Có thể gặp kiểu điều khiển và tinh chỉnh này trên những robot hàn hồquang, phun sơn. quang, phun sơn. 1.3.3. Phân loại theo ứng dụng : 1.3.3. Phân loại theo ứng dụng : Cách phân loại này dựa vào ứng dụng của robot. Ví dụ, cóCách phân loại này dựa vào ứng dụng của robot. Ví dụ, córobot công nghiệp, robot dùng trong nghiên cứu và điều tra khoa học, robot công nghiệp, robot dùng trong nghiên cứu và điều tra khoa học, robot dùng trong kỹ thuật thiên hà, robot dùng trong quânrobot dùng trong kỹ thuật thiên hà, robot dùng trong quânsự … sự … Ngoài những kiểu phân loại trên còn có : Phân loại theoNgoài những kiểu phân loại trên còn có : Phân loại theohệ thống nguồn năng lượng, phân loại theo mạng lưới hệ thống truyền động, mạng lưới hệ thống nguồn năng lượng, phân loại theo mạng lưới hệ thống truyền động, phân loại theo độ đúng chuẩn … phân loại theo độ đúng chuẩn … Chương 2 : Động học tay máy. ( 15 tiết ) 2.1. Vị trí và hướng của vật rắn trong khoảng trống : 2.1.1. Hệ tọa độ vật : 2.1.1. Hệ tọa độ vật : Một vật rắn trong khoảng trống trọn vẹn xác lập nếu vịtrí và hướng của nó được miêu tả trong một hệ quy chiếu chotrước. Trong hình vẽ dưới đây hệ tọa độ Oyxz với những véc tơđơn vị là x, y, z được dùng làm hệ quy chiếu gốc. Để mô tảvị trí và xu thế của của vật rắn trong khoảng trống, thường phải gắn lên nó một hệ tọa độ, gọi là hệ quy chiếuđịa phương, ví dụ điển hình hệ tọa độ O’x ’ y’z ’ gốc củahệ tọa độnày đại diện thay mặt cho vị trí của vật trong hệ quy chiếu gốc Oxyz, biểu thức sau đây nói lên quan hệ giữa chúng : zoyoxoOzyx ‘ ‘ ‘ ‘ + + = Trong đó là những hình chiếu vuông góc của véc tơ O’lên hệ tọa độ Oxyz. Có thể miêu tả xác định của điểm O ’ qua véctơO ’ ( 3.1 ) như sau : Hướng của vật được đại diện thay mặt bởi những véc tơ đơn vị chức năng x ’, y ’, z ’ của hệquy chiếu O’x ’ y’z ’, và được diễn đạt bằng quan hệ sau : Các thành phần của những véc tơ đơn vị chức năng ( x’x, x’y, x’z ) là cosin chỉphương của những trục của hệ tọa độ địa phương so với hệ quy chiếuchung. zyxooo ‘, ‘, ‘ zzyzxzzzyyyxyyzxyxxxxzyxzyxzyx ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ + + = + + = + + = Hình vẽ dưới đây diễn đạt vị trí và hướng của vậtrắn trong khoảng trống : 2.1.2. Ma trận quay : Để cho gọn, 3 véc tơ đơn vị chức năng ở trên hoàn toàn có thể trình diễn dưới dạng ma trận ( 3.3 ) gọi làma trận quay như sau : Phép quay quanh một trục tọa độ là trường hợp đặc biệt quan trọng của phép quay một vậtquanh một trục bất kỳ trong khoảng trống, chiều quay được quy ước là dương nếunhìn từ ngọn về gốc của trục thuộc hệ quy chiếu đang xét thấy ngược chiều kimđồng hồ. [ ] = = zzzyzxyzyyyxxzxyxxzyxzyxzyxzyxRTTTTTTTTTzzzyyyxxx ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ Giả sử hệ O’x ’ y’z ’ nhận được do quay hệ Oxyz quanh trục z một góc, véc tơ đơn vị chức năng của hệ này được trình diễn trong hệ Oxyz như sau : Lần lượt ma trận quay quanh trục z, trục y, trục x của hệ quy chiếu O’so với hệ O có dạng : Từ những phép quay cơ bản quanh những trục của hệ quy chiếu chophép xây dựng ra những ma trận quay một đối tượng người tiêu dùng quanh một trục bấtkì. Cần quan tâm rằng những ma trận này có đặc thù trực giao, ta hoàn toàn có thể xácđịnh nghịch đảo của nó theo hai cách, hoặc thay góc bằng giá trị đốidấu của nó vào ma trận quay, hoặc chuyển vị ma trận quay đang có. ‘ ; cossin ‘ ; sincos ‘ zyxββββcos0sin010sin0cos ) ( 1000 cossin0sincos ) ( αααα − = γγγγγcossin0sincos0001 ) ( 2.1.3. Quay một véc tơ : Có thể diễn đạt phép quay một véc tơ bằng cách sử dụng những matrận quay nêu trên, hãy xem miêu tả của điểm P trong hai hệ quy chiếutrùng gốc như sau : Lần lượt miêu tả điểm P trong hai hệ tọa độ rồi thực thi giống hệt haitọa độ đó như sau : Vì cùng diễn đạt một điểm nên có đồng nhất thức : Hay cũng hoàn toàn có thể đổi khác để có dạng : Nếu viết dưới dạng khai triển ma trận quay có dạng khá đầy đủ của phépquay như sau : Trong đó những cột của ma trận quay chính là những cosin chỉ phươngcủa những cặp trục tương ứng giữa hai hệ quy chiếu. Vì 3 trục của mộthệ quy chiếu có quan hệ đôi một vuông góc nên 9 thành phần của matrận quay chỉ có ba thành phần thực sự độc lập tuyến tính. ‘ ; [ ] ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ Rppzyxzpypxpppzyx = = + + = = pRp1000cossin0sincosppαααα

Source: https://sangtaotrongtamtay.vn
Category: Công nghệ