Báo cáo bài tập lớn học phần: Robotics

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN<br /> Học phần Robotics<br /> <br /> Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Huy<br /> MSSV: 20131782<br /> <br /> 1<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> ĐỀ BÀI................................................................................................................................ 3<br /> BÀI LÀM ............................................................................................................................ 4<br /> 1.<br /> <br /> BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT ....................................................................... 4<br /> 1.1 Vẽ hệ trục tọa độ theo quy tắc D-H và lập bảng thông số D-H .................... 4<br /> 1.2 Tính các ma trận D-H: ..................................................................................... 4<br /> 1.3 Xác định vị trí điểm tác động cuối khâu thao tác, hướng của khâu thao<br /> tác: ............................................................................................................................ 5<br /> 1.4 Vận tốc, gia tốc điểm tác động cuối................................................................. 6<br /> 1.5 Vận tốc góc, gia tốc góc khâu cuối. ................................................................. 6<br /> 1.6 Bài toán động học ngược ................................................................................ 10<br /> <br /> 2.<br /> <br /> TĨNH HỌC ROBOT. .......................................................................................... 11<br /> 2.1 Lực dẫn động khâu 3: .................................................................................... 12<br /> 2.2 Lực dẫn động khâu 2: .................................................................................... 14<br /> 2.3 Lực dẫn động khâu 1: .................................................................................... 15<br /> <br /> 3.<br /> <br /> ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT ................................................................................ 16<br /> 3.1.<br /> <br /> Động năng .................................................................................................... 17<br /> <br /> 3.1.1 Ma trận Jacobi tịnh tiến trọng tâm các khâu .......................................... 17<br /> 3.1.2 Ma trận Ten-xơ quán tính ......................................................................... 18<br /> 3.1.3 Ma trận khối lượng..................................................................................... 18<br /> 3.2.<br /> <br /> Thế năng ....................................................................................................... 18<br /> <br /> 3.3.<br /> <br /> Lực suy rộng ................................................................................................ 18<br /> <br /> 3.4.<br /> <br /> Tính toán bằng phần mềm MAPLE .......................................................... 19<br /> <br /> 4.<br /> <br /> THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO ........................................................................................ 26<br /> <br /> 5.<br /> <br /> ĐIỀU KHIỂN ROBOT ....................................................................................... 28<br /> <br /> 2<br /> <br /> ĐỀ BÀI<br /> Chọn một mô hình robot nghiên cứu theo nội dung dưới đây:<br /> 1. Tính số bậc tự do của robot.<br /> 2. Vẽ các hệ trục tọa độ gắn liền với các khâu theo quy tắc Denavit – Hartenberg (DH).<br /> 3. Lập bảng D-H. Tính các ma trận D-H: i-1Ai, i=1,2…<br /> 4. Tìm vị trí điểm thao tác biểu diễn theo các tọa độ khớp. Xác định hướng của khâu<br /> thao tác.<br /> 5. Tính vận tốc điểm tác động cuối E. Tính vận tốc góc các khâu.<br /> 6. Tính vận tốc điểm tác động cuối. Tính gia tốc góc khâu thao tác.<br /> 7. Cho vị trí, vận tốc, gia tốc điểm tác động cuối, hướng, vận tốc góc, gia tốc góc<br /> khâu thao tác.<br /> 8. Tính các tọa độ khớp.<br /> 9. Tính vận tốc, gia tốc dài của các khâu tương ứng với các khớp tịnh tiến.<br /> 10. Tính vận tốc góc, gia tốc góc của các khâu tương ứng với các khớp quay.<br /> 11. Khảo sát bài toán tĩnh học robot theo một trong các câu: 13, 14, 15.<br /> 12. Thiết kế quỹ đạo chuyển động như câu 16.<br /> 13. Khảo sát động lực học theo nội dung một trong các câu 17, 18.<br /> 14. Thiết kế mô hình điều khiển robot theo một trong các câu 19, 20, 21.<br /> 15. Lập trình tính toán, vẽ đồ thị bằng phần mềm MAPLE, MATLAB, mô phỏng điều<br /> khiển robot bằng MATLAB, SIMULINK.<br /> <br /> 3<br /> <br /> BÀI LÀM<br /> <br /> Robot có 3 bậc tự do.<br /> Có thông số như sau:<br /> L2=0.6 ; a3 = 0.4; d1 = 0.6 (m)<br /> m1 = 16; m2 = 12; m3 = 6 (kg)<br /> 1. BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT<br /> 1.1 Vẽ hệ trục tọa độ theo quy tắc D-H và lập bảng thông số D-H<br /> Bảng thông số D-H của tay máy<br /> robot:<br /> Joint<br /> 1<br /> <br /> θi<br /> θ1<br /> <br /> di<br /> d1<br /> <br /> ai<br /> 0<br /> <br /> 2<br /> <br /> <br /> 2<br /> <br /> d2<br /> <br /> 0<br /> <br /> 3<br /> <br /> θ3<br /> <br /> 0<br /> <br /> a3<br /> <br /> αi<br /> <br /> <br /> 2<br /> <br /> 2<br /> <br /> 0<br /> <br /> 1.2 Tính các ma trận D-H:<br /> <br /> 4<br /> <br /> ci<br />  s<br /> i 1<br /> Ai   i<br /> 0<br /> <br /> 0<br /> <br /> c i si<br /> <br /> s i si<br /> <br /> c i ci<br /> <br /> s i ci<br /> <br /> s i<br /> <br /> c i<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0<br /> <br /> c1<br />  s<br /> 0<br /> A1   1<br /> 0<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0<br /> <br />  s1<br /> <br /> 0<br /> <br /> c1<br /> <br /> 1<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0<br /> <br /> c3<br />  s<br /> 2<br /> A3   3<br />  0<br /> <br />  0<br /> <br />  s3<br /> c3<br /> <br />  s1s3<br />  c s<br /> 0<br /> A3   1 3<br />  c3<br /> <br />  0<br /> <br /> 0<br /> 0<br /> <br /> ai ci <br /> ai si <br /> <br /> di <br /> <br /> 1 <br /> <br /> 0 0<br />  1 0<br /> 1<br /> A2  <br />  0 1<br /> <br /> 0 0<br /> <br /> 0<br /> 0<br /> <br /> d1 <br /> <br /> 1<br /> <br /> 0<br /> 0 0<br /> <br /> 0 d2 <br /> <br /> 0 1<br /> <br /> 1<br /> <br /> 0 a3c3 <br /> 0 a3 s3 <br /> <br /> 1<br /> 0 <br /> <br /> 0<br /> 1 <br /> <br /> s1c3<br /> <br /> c1<br /> <br /> c1c3<br /> <br /> s1<br /> <br />  s3<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0<br /> <br /> a3 s1s3  d 2 s1 <br /> a3c1s3  d 2c1 <br /> <br /> <br /> a3c3  d1<br /> <br /> 1<br /> <br /> <br /> 1.3 Xác định vị trí điểm tác động cuối khâu thao tác, hướng của khâu thao<br /> tác:<br /> Vị trí điểm tác động khâu thao tác E:<br />  a3 s1s3  d 2 s1 <br /> 0<br /> rE  r3   a3c1s3  d 2c1 <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> a3c3  d1<br /> <br /> <br /> Hướng khâu thao tác:<br /> s1c3 c1 <br />  s1s3<br />  c s c c s <br /> 0<br /> RE  R3   1 3<br /> 1<br /> 3<br /> 1<br />  c3<br />  s3<br /> 0<br /> <br /> <br /> <br /> 5<br /> <br />