SD-05_Xây dựng website bán váy Lolita Alice - Phùng Thị Thúy Hiền PH 2 7 8 6 ...
Khảo sát độ chính xác robot hàn khung vỏ ô tô.pdf
1. 1
L I CAM OAN
Ờ Đ
Tôi xin cam oan y là công trình nghiên c u c a êng tô à c cô
đ đâ ứ ủ ri i v chƣa đƣợ ng
b trong b t c công trình n s u t nêu trong lu n là trung
ố ấ ứ ào khác. Các ố liệ , kế quả ậ văn
thực.
T n
ác giả luậ văn
Phạm Minh Thái
2. 2
M C L C
Ụ Ụ
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................1
M C L C
Ụ Ụ ...................................................................................................................2
DANH M C CÁC KÝ HI U, T T T TH NG S D
Ụ Ệ CHỮ VIẾ Ắ ƢỜ Ử ỤNG..................5
DANH M C CÁC B
Ụ ẢNG..........................................................................................6
DANH M C CÁC HÌNH V
Ụ Ẽ VÀ ĐỒ THỊ ...............................................................7
M U
Ở ĐẦ .....................................................................................................................9
1. Lý do chọn đề tài...............................................................................................9
2. Đối tƣợ ộ ứ
ng và n i dung nghiên c u .................................................................10
3. C u trúc c
ấ ủa luận văn......................................................................................10
CHƢƠNG 1: T NG QUAN V ROBOT HÀN
Ổ Ề ......................................................11
1.1 i thi u v Robot
Giớ ệ ề .....................................................................................11
1.1.1 Khái ni m v Robot công nghi p
ệ ề ệ .........................................................11
1.1.2 S phát tri n c a Robot công nghi
ự ể ủ ệp....................................................12
1.1.3 Phân lo i Robot công nghi p
ạ ệ ................................................................14
1.1.4 ng d ng c a Robot công nghi p
Ứ ụ ủ ệ ........................................................19
1.1.5 ng d ng c a Robot trong ngành hàn
Ứ ụ ủ ..................................................23
1.2 i thi u v
Giớ ệ ề phƣơng pháp hàn điểm và Robot hàn điểm...........................26
1.2.1 ng pháp hàn
Phƣơ ..................................................................................26
1.2.2 Phƣơng pháp hàn điểm .........................................................................28
1.3 K n ch ng 1
ết luậ ƣơ .......................................................................................34
CHƢƠNG 2: KH NG H C ROBOT
ẢO SÁT ĐỘ Ọ ....................................................35
2.1 mô hình c h c Robot
Thiết kế ơ ọ ...................................................................35
2.1.1 các khâu c a Robot
Thiết kế ủ .................................................................36
3. 3
2.1.2 Mô hình 3D, S ng h c Robot
ơ đồ độ ọ .....................................................40
2.2 p ph ng h a Robot
Thiết lậ ƣơng trình độ ọc củ ................................................42
2.2.1 ng pháp xây d ng h t nh các tham s ng h c
Phƣơ ự ệ ọa độ và xác đị ố độ ọ ..42
2.2.2 Xây d ng các h t
ự ệ ọ ộ
a đ .........................................................................43
2.3 L p ph ng h c
ậ ƣơng trình độ ọ .........................................................................45
2.3.1 Ma tr n Denavit-Hartenberg
ậ .................................................................45
2.3.2 p ma tr n tr ng thái khâu thao tác theo t tao thao tác
Thiết lậ ậ ạ ọ ộ
a đ ......47
2.3.3 ng h
Phƣơng trình độ ọc..........................................................................48
2.4 i ph
Giả ƣơng trình độ ọ
ng h c.........................................................................49
2.4.1 ng h c thu n
Bài toán độ ọ ậ .......................................................................49
2.4.2 ng h c
Bài toán độ ọc ngƣợ ......................................................................55
2.5 K n ch ng 2
ết luậ ƣơ .......................................................................................66
CHƢƠNG 3: KH CHÍNH XÁC C A ROBOT
ẢO SÁT ĐỘ Ủ ..................................67
3.1 Nguyên nhân gây ra sai số cho Robot .........................................................67
3.2 Mô hình sai số..............................................................................................69
3.3 o sát sai s ng h a Robot
Khả ố độ ọc củ ............................................................71
3.3.1 C s lý thuy t
ơ ở ế ......................................................................................71
3.3.2 Bài toán thực tế.....................................................................................74
3.4 K n ch ng 3
ết luậ ƣơ .......................................................................................77
K T LU N
Ế Ậ ...............................................................................................................78
PHỤ Ụ
L C..................................................................................................................79
1. n.
CODE bài toán độ ọ ậ
ng h c thu .....................................................................79
2. CODE bài toán độ ọ
ng h c ng c.
ƣợ ....................................................................81
3. CODE ch ng trình con.
ƣơ ................................................................................83
3.1 Code xây d ng ma tr n truy n D-
ự ậ ề H.........................................................83
4. 4
3.2 Code ph ng h c
ƣơng trình độ ọ ...................................................................84
TÀI LI U THAM KH O
Ệ Ả .........................................................................................86
5. 5
DANH M C C KÝ U, CH
Ụ ÁC HIỆ Ữ VIẾT T T NG S D
Ắ THƢỜ Ử ỤNG
ai
K ng cách d ch chuy n gi a hai tr c kh ng k nhau
hoả ị ể ữ ụ ớp độ ề
i Góc l a 2 kh ng li n k
ệch giữa trục củ ớp độ ề ề
1
A
i
i
Ma tr n i t a thu n
ậ biến đổ ọ độ ầ nhất Denavit-H tenberg
ar
di D ch chuy n t nh ti n gi a gi
ị ể ị ế ữ ữa hai đƣờ ủ ụ
ng vuông góc chung c a 2 tr c
qi Góc gi ng vuông góc chung
ữa hai đƣờ
, , Ba g g C dan
óc óc ar
d
fi
T Ma tr n i t a thu n
ậ biến đổ ọ độ ầ nhất
0
E
r T m thao tác
ọa độ điể
0
E
R Ma tr n mô t ng c t
ậ ả hƣớ ủa hệ ọa độ thao tác
J q
( ) Ma tr n Jacobi
ậ
a'i
K ng cách d ch chuy n gi a hai tr c kh ng k nhau khi có sai
hoả ị ể ữ ụ ớp độ ề
số
’i Góc l a 2 kh n k khi có sai s
ệch giữa trục củ ớp động liề ề ố
d'i
D ch chuy n t nh ti n gi a gi
ị ể ị ế ữ ữa hai đƣờ ủ ụ
ng vuông góc chung c a 2 tr c
khi có sai số
q'i Góc gi ng vuông góc chung khi có sai s
ữa hai đƣờ ố
g Vector thông s ng h c cho t các khâu bao g m t các sai s
ố độ ọ ất cả ồ ất cả ố
' ( )
E g
r Biể ứ ả ị trí điểm tác độ ố ủ ố
u th c mô t v ng cu i c a Robot khi có sai s
D-H Denavit-Hartenberg
6. 6
DANH M C C B
Ụ ÁC ẢNG
B ng 1: Các thông s ng h Denavit-Hartenberg c a Robot
ả ố độ ọc ủ ..............................44
B ng 2: B ng bi u di n các thông s nh các h t c m hàn
ả ả ể ễ ố xác đị ệ ọ ộ
a đ ủa các điể ......57
B ng 3: B ng bi u di n các thông s nh các h t c
ả ả ể ễ ố xác đị ệ ọa độ ủa các điểm hàn khi đi
qua điểm trung gian io ..................................................................................58
B ng 4: B ng các thông s D-H bao g m các giá tr sai s
ả ả ố ồ ị ố......................................70
7. 7
DANH M C C HÌNH V VÀ
Ụ ÁC Ẽ ĐỒ THỊ
Hình 1: Robot c u trúc chu i
ấ ỗ ....................................................................................14
Hình 2: Robot c u trúc song song
ấ .............................................................................15
Hình 3: m s
Robot hàn điể ử ụng độ ơ
d ng c servo.......................................................15
Hình 4: Robot s d ng h truy
ử ụ ệ ền động khí nén........................................................16
Hình 5: Không gian làm vi a Robot to
ệc củ ạ độ vuông góc......................................17
Hình 6: Không gian làm vi a Robot to
ệc củ ạ độ ụ
tr ..................................................17
Hình 7: Không gian làm vi a Robot to
ệc củ ạ độ ầ
c u .................................................17
Hình 8: Robot dùng trong ngành d m
ƣợc phẩ ............................................................19
Hình 9: Robot dùng ép phun nh a
ự ............................................................................19
Hình 10: Robot dùng trong đóng gói, vậ ể
n chuy n....................................................20
Hình 11: làm s ch s n ph m
Robot dùng để ạ ả ẩ .............................................................21
Hình 12: Robot Hàn ..................................................................................................22
Hình 13: Robot l p ráp s n ph m
ắ ả ẩ ..............................................................................22
Hình 14: Robot hàn h quang
ồ ...................................................................................23
Hình 15: Robot hàn h quang
ồ ...................................................................................24
Hình 16: m và khâu thao tác
Robot hàn điể ...............................................................24
Hình 17: Dây chuyền Robot hàn điể ỏ
m khung v ô tô...............................................25
Hình 18: m
Phƣơng pháp hàn điể ...............................................................................29
Hình 19: - n c
Phƣơng pháp hàn điểm điệ ực hai phía và điệ ự ộ
n c c m t phía.............29
Hình 20: C u t m
ấ ạo Robot hàn điể .............................................................................32
Hình 21: C u t u m
ấ ạo đầ ỏ hàn điểm (Spot Welding Gun).........................................33
Hình 22: Mô hình Robot hàn điểm ...........................................................................35
Hình 23: Khâu 0........................................................................................................36
Hình 24: Khâu 1........................................................................................................37
Hình 25: Khâu 2........................................................................................................37
Hình 26: Khâu 3........................................................................................................38
Hình 27: Khâu 4........................................................................................................38
Hình 28: Khâu 5........................................................................................................39
8. 8
Hình 29: Khâu 6........................................................................................................39
Hình 30: Mô hình 3D Robot .....................................................................................40
Hình 31: Mô hình dây chuy n hàn khung v ô tô
ề ỏ .....................................................40
Hình 32: S ng h a Robot
ơ đồ độ ọc củ .........................................................................41
Hình 33: Các thông s ng h a khâu
ố độ ọc củ ................................................................42
Hình 34: Các h t g n vào các khâu c a Robot
ệ ọ ộ
a đ ắ ủ ................................................43
Hình 35: Các h t g n vào dây chuy n Robot hàn khung v ô tô
ệ ọ ộ
a đ ắ ề ỏ ....................44
Hình 36: v
Đồ thị ị trí xE theo th i gian
ờ .....................................................................51
Hình 37: v
Đồ thị ị trí yE theo th i gian
ờ .....................................................................52
Hình 38: v
Đồ thị ị trí zE theo th i gian
ờ .....................................................................52
Hình 39: i gian
Đồ thị góc α theo thờ .........................................................................53
Hình 40: i gian
Đồ thị góc β theo thờ .........................................................................53
Hình 41: góc theo th i gian
Đồ thị ờ ........................................................................54
Hình 42: o chuy ng c
Quỹ đạ ển độ ủa điểm tác độ ố
ng cu i ..........................................54
Hình 43: Các h t g n vào dây chuy n Robot hàn khung v ô tô
ệ ọ ộ
a đ ắ ề ỏ ....................55
Hình 44: Thi o trong không gian thao tác
ết kế quỹ đạ ...............................................57
Hình 45: n kh p q
Đồ thị biế ớ 1 ....................................................................................63
Hình 46: n kh p q
Đồ thị biế ớ 2 ....................................................................................63
Hình 47: n kh p q
Đồ thị biế ớ 3 ....................................................................................64
Hình 48: n kh p q
Đồ thị biế ớ 4 ....................................................................................64
Hình 49: n kh p q
Đồ thị biế ớ 5 ....................................................................................65
Hình 50: n kh p q
Đồ thị biế ớ 6 ....................................................................................65
Hình 51: Sai l ch v trí c
ệ ị ủa điểm tác độ ố ầ ỏ
ng cu i (Đ u m hàn).................................68
Hình 52: Các thông s ng h -H c a khâu bao g m các giá tr
ố độ ọc D ủ ồ ị sai số..............69
Hình 53: Sai l ch v trí c
ệ ị ủa điểm tác độ ố
ng cu i........................................................71
Hình 54: Đồ ị ủ
th c a XE khi không có sai s và có sai s
ố ố..........................................74
Hình 55: Đồ ị ủ
th c a YE khi không có sai s và có sai s
ố ố..........................................75
Hình 56: Đồ ị ủ
th c a ZE khi không có sai s và có sai s
ố ố ..........................................75
Hình 572: Sai l ch v
ệ ị trí của điểm tác độ ố ầ ỏ
ng cu i (Đ u m hàn)...............................76
9. 9
M U
Ở ĐẦ
1. Lý do ch tài
ọn đề
Công nghi p hóa và hi i n n s n xu t là m t ch n c
ệ ện đạ ề ả ấ ộ ủ trƣơng lớ ủa đất nƣớc
chúng ta hi n nay. V i xu th chung c a th có th y m nh s nghi
ệ ớ ế ủ ế giới, để ể đẩ ạ ự ệp
công nghi p hóa và hi i hóa c ng các ti n b c a khoa h c k
ệ ện đạ ần ƣu tiên áp dụ ế ộ ủ ọ ỹ
thu i s ng s n xu quan tr
ật vào đờ ố ả ất. Trong đó vấn đề ọng nh t là ph
ấ ải tăng nhanh
lƣợ ự độ ả ấ ệp. Đây cũng là một đòi hỏ
ng t ng hóa vào các quá trình s n xu t công nghi i
c n vi c gi i kh i s n ng nh c, s nhàm chán
ấp bách liên quan đế ệ ải phóng con ngƣờ ỏ ự ặ ọ ự
c a công c (do s l p l i các thao tác c a m t công vi
ủ việ ự ặp đi lặ ạ ủ ộ ệc đơn giản nào đó),
s nguy hi m c có th c ph c các v v
ự ể ủa môi trƣờng lao động,… Để ể khắ ục đƣợ ấn đề ừa
nêu c có n n s n xu t phát tri
, các công ty ở các nƣớ ề ả ấ ển đã đƣa các Robot vào các dây
chuy n s n xu t c a mình. ng d ng r ng rãi trong các ngành công
ề ả ấ ủ Robot đƣợc ứ ụ ộ
nghi u, công nghi
ệp nhƣ: Công nghiệp đóng tầ ệp ô tô,…
Trong ngành Công nghi c s d thay th
ệp ô tô, Robot đƣợ ử ụng để ế con ngƣời ở những
v trí làm vi c n ng nh c h i, l p l M t trong
ị ệ ặ ọc, độ ạ ặp đi lặ ại nhƣ hàn, sơn, lắp ráp,… ộ
nhữ ền đƣơc thay thế con ngƣờ
ng dây chuy i bằ ề ỏ
ng Robot là dây chuy n hàn khung v
ô tô.
Robot hàn khung v m d ng tay máy có c u trúc n i ti
ỏ ô tô là Robot hàn điể ạ ấ ố ếp
chu i h . M t trong nh ng yêu c u khi ng d chính xác,
ỗ ở ộ ữ ầu hàng đầ ứ ụng Robot là độ
trƣớ ết là độ ề ị trí và hƣớ ủa khâu thao tác để đả ả ầ
c h chính xác v v ng c m b o yêu c u
k thu t c a s n ph m. Do c u trúc n i ti p chu i h chính xác c a khâu
ỹ ậ ủ ả ẩ ấ ố ế ỗ ở nên độ ủ
thao tác ch ng c a sai s a t t c các khâu c a Robot. Vi c kh
ịu ảnh hƣở ủ ố tích lũy củ ấ ả ủ ệ ảo
sát độ ủa điểm tác độ ố ủ ỏ ấ ầ
chính xác c ng cu i c a Robot hàn khung v ô tô là r t c n
thi t, chính vì v y, tôi ch tài
ế ậ ọn cho mình đề “Khảo sát độ chính xác Robot hàn
khung vỏ ô tô”.
10. 10
2. Đố ợ ộ ứ
i tƣ ng và n i dung nghiên c u
Đối tƣợ ứ ủ ận văn là Robot hàn điể ề
ng nghiên c u c a lu m dây chuy n hàn khung
v ô tô. Robot lo i này có: 6 khâu (không k - khâu 0), có 6 b c t do, khâu
ỏ ạ ể khâu đế ậ ự
6 mang đầu hàn điểm (Spot Welding Gun).
N i dung nghiên c u là kh ng h c thu ng h c và kh
ộ ứ ảo sát bài toán độ ọ ận, độ ọc ngƣợ ảo
độ ủ
chính xác c a Robot.
3. C u trúc c a lu
ấ ủ ận văn
C u trúc c a m: Ph n m i dung và ph n k
ấ ủ luận văn bao gồ ầ ở đầu, 3 chƣơng nộ ầ ết
thúc.
Chƣơng 1: “Tổ ề Robot hàn”
ng quan v N i dung c i thi
ộ ủa chƣơng 1 là giớ ệu
t ng quan v Robot, phân lo i và ng d ng c a Robot Công nghi p; gi i thi u v
ổ ề ạ ứ ụ ủ ệ ớ ệ ề
phƣơng pháp hàn điểm.
Chƣơng 2: ộ ủ ế ủa chƣơng này lậ
“Khảo sát độ ọc Robot”
ng h N i dung ch y u c p
các phƣơng trình độ ọ ủ ải bài toán độ ọ ận, bài toán độ
ng h c c a Robot; gi ng h c thu ng
học ngƣợc.
Chƣơng 3: “Khảo sát độ chính xác của Robot” i thi u v nguyên
Chƣơng 3 giớ ệ ề
nhân gây nên các sai s c a Robot; mô hình sai s i thi
ố ủ ố và giớ ệu phƣơng pháp khảo
sát, tính toán sai số ủ
c a Robot.
11. 11
CHƢƠNG 1 Ổ Ề
: T NG QUAN V ROBOT HÀN
1.1 Giới thi u v Robot
ệ ề
1.1.1 Khái ni m v Robot công nghi
ệ ề ệp
Robot công nghi p có th
ệ ể đƣợ ịnh nghĩa theo mộ ố ẩ
c đ t s tiêu chu n sau:
- Theo tiêu chu n AFNOR c a Pháp:Robot công nghi p là m u chuy
ẩ ủ ệ ột cơ cấ ển
độ ự độ ể ậ ặ ại các chƣơng trình, tổ ợp các chƣơng
ng t ng có th l p trình, l p l ng h
trình đặ ụ ọa độ ả năng đị ị, định hƣớ ể
t ra trên các tr c t , có kh nh v ng, di chuy n
các đối tƣợ ậ ất nhƣ chi tiết, đạ ụ ắ ữ
ng v t ch o c , gá l p theo nh ng hành trình thay
đổi đã đƣợc chƣơng trình hóa nhằ ự ệ ệ ụ ệ
m th c hi n các nhi m v công ngh khác
nhau.
- Theo tiêu chu n RIA c a M (Robot institute of America): Robot m t tay
ẩ ủ ỹ là ộ
máy v l p l c thi t k di chuy n v
ạn năng có thể ặ ại các chƣơng trình, đƣợ ế ế để ể ật
liệ ế ụ ụ ặ ế ị chuyên dùng thông qua các chƣơng
u, chi ti t, d ng c , ho c các thi t b
trình chuy ng có th hoàn thành các nhi m v khác nhau.
ển độ ể thay đổ ể
i đ ệ ụ
- Theo tiêu chu GHOST 25686-85 c a Nga: Robot công nghi p là m t máy
ẩn ủ ệ ộ
t t c nh ho c, liên k t gi a m t tay máy và
ự động, đƣợc đặ ố đị ặc di động đƣợ ế ữ ộ
m t h u khi n theo l p l hoàn
ộ ệ thống điề ể chƣơng trình, có thể ặp đi lặ ại để
thành các chức năng vận động và điề ể ả
u khi n trong quá trình s n xuất.
Do đó, ệ ể ợ ể ữ ế ị ự độ ạ
Robot công nghi p có th đƣ c hi u là nh ng thi t b t ng linh ho t,
th th
ự ệ ức năng lao độ ệ ủa con ngƣời dƣớ ộ ệ
c hi n các ch ng công nghi p c i m t h ống
điề ể ững chƣơng trình đã đƣợ ậ ẵ
u khi n theo nh c l p trình s n.
V m có th l p trình l Robot công nghi p là thi t b t ng hóa và
ới đặc điể ể ậ ại đƣợc, ệ ế ị ự độ
ngày càng tr thành b n không th thi c c a các h ng s n xu t linh
ở ộ phậ ể ếu đƣợ ủ ệ thố ả ấ
hoạ ậ ệ ở thành phƣơng tiệ ữ ệu để ự độ
t. Vì v y, Robot công nghi p tr n h u hi t ng hóa,
nâng cao năng suất lao độ ả ẹ ngƣờ ữ ệ ặ
ng và gi m nh cho con i nh ng công vi c n ng
nhọ ộ
c, đ c hại dƣới s i.
ự ủa con ngƣờ
giám sát c
12. 12
1.1.2 S phát tri n c Robot công nghi p
ự ể ủa ệ
Thu t ng Robot t phát t
ậ ữ “ ” xuấ ừ tiếng Séc (Czech) “ a” có nghĩa là công
Robot
việ ạ ị ở ị “Rossum’s Universal ” ủ
c t p d ch trong v k ch Robots c a Karel Capek, vào
năm 1921.
Thu t ng Industrial Robot (IR) -Robot công nghi p- t hi u tiên M
ậ ữ ệ xuấ ện đầ ở ỹ
do công ty AMF (American Machine and Foundry Company) qu ng cáo, mô ph
ả ỏng
m t thi t b có dáng d p và có m t s u khi n t
ộ ế ị ấ ộ ố chức năng nhƣ tay ngƣời đƣợc điề ể ự
độ ự ệ ộ ố
ng, th c hi n m t s thao tác s n xu t có tên g
ả ấ ọi là “Versatran”.
Quá trình phát tri n c Robot công nghi
ể ủa ệp đƣợ ắt nhƣ sau:
c tóm t
- M thành l p vi n nghiên c u tiên.
Năm 1950 ở ỹ ậ ệ ứu đầ
- i s n ph u tiên có tên g i là
Đầu năm 1960 công ty AMF cho ra đờ ả ẩm đầ ọ
Versatran.
- T n u nghiên c u và ch t o IR theo b
ừ ăm 1967, ở Anh, ngƣời ta đã bắt đầ ứ ế ạ ản
quy n c a M .
ề ủ ỹ
- T c nghiên c Robot c chú ý nhi
ừ năm 1970, việ ứu các tính năng của đã đƣợ ều
hơn và cũng bắ ầ ấ ệ ở các nƣớ ứ ụy Điể
t đ u xu t hi n c Đ c, Ý, Pháp, Th n.
- T Châu Á, Nh t b u nghiên c u nh ng d ng c a IR.
ừ năm 1968, ở ậ ắt đầ ứ ững ứ ụ ủ
- T t là vào nh ng r ng rãi các
ừ những năm 1980, nhấ ững năm 1990, do áp dụ ộ
tiế ộ ỹ ậ ề ử ệ ố ợ
n b k thu t v vi x lý và công ngh thông tin, s lƣ ng Robot công
nghi i nhi t b c. Chính vì v y mà Robot
ệp đã gia tăng vớ ều tính năng vƣợ ậ ậ
công nghi trí quan tr ng trong các dây chuy n s n xu t t
ệp đã có vị ọ ề ả ấ ự động
hiện đại nhƣ hiện nay .
Đế ế ớ ả ả ấ ố đó bao
n nay, trên th gi i có kho ng trên 200 công ty s n xu t IR trong s
gồm:
- 30 công ty c a M , ta có th l y m t s Robots.Pro,
ủ ỹ ể ấ ộ ố công ty điển hình nhƣ:
Vecna Robot Robot i nh ng s n ph m n i ti
ics, Dynamics…cùng vớ ữ ả ẩ ổ ếng nhƣ:
Robot l y sách t ng, Robot HOAP-3, Robot BEAR, Robot t hành Spirit
ấ ự độ ự
and Opportunity…
13. 13
- 80 công ty c a Nh t, ta có th l y m t s
ủ ậ ể ấ ộ ố công ty điển hình nhƣ: Fanuc,
Toyota, Honda, Hitachi, Kawasaki, shikawajima-Harima, Yasukawa…Cùng
v i nh ng s n ph Robot c áp d ng ph Robot Asimo, Robot
ớ ữ ả ẩm đƣợ ụ ổ biến nhƣ:
EMIEW 2, Robot Simroid, Robot chơi vĩ cầ ẫ ật…….
m, Robot ph u thu
- Ngoài ra, trên th i còn có 90 công ty c a Tây Âu và m t s công ty c
ế giớ ủ ộ ố ủa
Nga, Ti y r ng Robot là m c nghiên c u và
ệp….Do đó, ta có thể thấ ằ ột lĩnh vự ứ
ứ ụ ể ế ủ ững nƣớ ể
ng d ng không th thi u c a nh c phát tri n.
T i Vi t Nam, nghiên c u phát tri Robot c ti
ạ ệ ứ ển đã có những bƣớ ến đáng
k trên toàn qu c hi n các nghiên c n và nghiên c
ể,nhiều đơn vị ốc đã thự ệ ứu cơ bả ứu
ứ ụ ề nhƣ: Trung tâm Tự độ Đạ ọ ộ ệ
ng d ng v Robot ng hoá- i h c Bách Khoa Hà N i, Vi n
Điệ ử ọ ệ ọ ệ ự ọ ệ ỹ ậ
n t -Tin h c, Vi n Khoa h c và Công ngh quân s , H c vi n K thu t Quân
s , Vi c, Vi n Công ngh thông tin thu c Vi Bên c
ự ện Cơ họ ệ ệ ộ ện KHCNVN… ạnh đó,
còn ph i k n Công ty C Robot TOSY doanh nghi p thi t k và ch t
ả ể đế ổ phần ệ ế ế ế ạo
Robot t Nam có nhi
Việ ều s n ph ng qu .
ả ẩm ấn tƣợng trên trƣờ ốc tế
Các nghiên c u v ng h ng l c h Robot
ứ ề độ ọc và độ ự ọc đƣợc các khoa cơ khí, chế
t o máy i h c và các vi n nghiên c u quan tâm. Ngoài vi c tìm các
ạ ở các trƣờng đạ ọ ệ ứ ệ
phƣơng pháp giải các bài toán liên quan đến cơ họ ủ ạ ố ế
c c a các lo i Robot n i ti p,
song song, di động, thì các chƣơng trình mô phỏ ế ấ ển độ
ng k t c u và chuy ng 3D
đƣợ ụ ển để ọa cũng nhƣ phụ ụ ế ế
c áp d ng và phát tri minh h c v cho phân tích, thi t k
Robot.
Lĩnh vực điề ể ấ ừ các phƣơng pháp điề ể
u khi n Robot r t phong phú, t u khi n
truy n th u khi
ề ống nhƣ PID, phƣơng pháp tính mô men, phƣơng pháp điề ển trƣợt
đến các phƣơng pháp điề ển thông minh nhƣ: điề ể ử ụ ạng nơ ron,
u khi u khi n s d ng m
logic m , thu t gen và u khi n t
ờ ậ các phƣơng pháp điề ể ự thích nghi, các phƣơng pháp
h c cho Robot Visual Servoing.
ọ , các hệ
14. 14
1.1.3 Phân lo Robot công nghi p
ại ệ
Robot có th c phân lo i theo các tiêu chu n khác nhau:
ể đƣợ ạ ẩ
- Bậc tự do
- C u trúc ng h c
ấ độ ọ
- Phân lo i theo công ngh truy n
ạ ệ ề động
- Hình không gian làm vi c
thể ệ
- Đặc trƣng chuyển động
a. do
Phân lo i theo b
ạ ậc tự
Sơ đồ ạ thƣờ ố ậ ự ột cách lý tƣởng, cơ
phân lo i Robot ng dùng là theo s b c t do. M
c u ch p hành ph i có 6 b c t x ng m t cách t do trong không
ấ ấ ả ậ ự do để ử lý đối tƣợ ộ ự
gian ba chi m này, Robot c t do, Robot
ều. Theo quan điể đa năng có 6 bậ ự dƣ có hơn
6 b c t do và Robot thi u có í c t do. Robot t b c t
ậ ự ế t hơn 6 bậ ự dƣ có thêm mộ ậ ự do để
di chuy ng ng i v t ho c v n hành trong các không gian h M
ển qua các chƣớ ạ ậ ặ ậ ẹp. ặt
khác, đố ớ ộ ố ứ ụng đặ ệ ẳ ạ ắ ế ặ
i v i m t s ng d c bi t, ch ng h n l p giáp các chi ti t trên m t
phẳ ố ậ
ng, Robot b n b c tự do là đủ.
b. Phân lo i theo c ng h c
ạ ấu trúc độ ọ
- Robot chu i: là m t chu ng
ỗ ộ ỗi độ
h c h v i m t khâu c nh
ọ ở ớ ộ ố đị
g ng,
ọi là đế và các khâu độ
trong đó các khâu động đƣợc
b trí n i ti p v i nhau. M
ố ố ế ớ ỗi
khâu động đƣợ ế
c liên k t hay
n ng v i m t khâu khác
ối độ ớ ộ
nhờ ớ ế
các kh p liên k t.
Hình 1 Robot c u trúc chu i
: ấ ỗ
15. 15
- Robot song song: là m t chu ng h c kín,
ộ ỗi độ ọ ở đó mỗi khâu luôn luôn đƣợc
liên k i ít nh t hai khâu khác.
ết vớ ấ
Hình 2 Robot c u trúc song song
: ấ
- Robot lai: có c chu i vòng h
ả ỗ ở và vòng kín.
c. Phân lo i theo công ngh truy
ạ ệ ền động
Có 3 lo i công ngh truy
ạ ệ ền động chính là: điệ ủ ự
n, th y l c và khí nén:
- H ng truy n:
ệ thố ền động điệ
Ngu n c p cho Robot
ồn điệ ấ
thƣờng là DC để ề ển độ
đi u khi ng
cơ DC. Hệ ố ồ
th ng dùng ngu n AC
cũng đƣợ ển đổ
c chuy i sang DC.
Các động cơ sử ụng thƣờ
d ng là
động cơ bƣớc, động cơ DC servo,
động cơ AC servo. ạ
Robot lo i
này có thi t k g n, ch y êm,
ế ế ọ ạ
đị ị ấ ứ
nh v r t chính xác. Các ng
d ng ph n là Robot
ụ ổ biế sơn,
hàn,…
Hình 3 Robot m s d ng
: hàn điể ử ụng độ
cơ servo
16. 16
- H ng truy ng th y l h s d c là
ệ thố ền độ ủ ực: ệ thống ử ụng lƣu chất không nén đƣợ
d u ép. H ng c n trang b t o áp l c d u. Tay máy là các xy -
ầ ệ thố ầ ị bơm để ạ ự ầ
lanh thu l c chuy d u. Robot
ỷ ự ển động thẳng và quay động cơ ầ loại này đƣợc
s d ng trong các ng d ng có t i
ử ụ ứ ụ ả trọ ớ
ng l n.
- H ng truy n ng khí nén: H ng truy n ng này c trang b thêm
ệ thố ề độ ệ thố ề độ đƣợ ị
máy nén, bình ch Robot ng
ứa khí và động cơ kéo máy nén. loại này thƣờ
đƣợ ử ụ ứ ụ ả ọ ỏ
c s d ng trong các ng d ng có t i tr ng nh có tay máy là các xy-lanh
khí nén th c hi n chuy ng th ng và chuy ng quay. Do khí nén là
ự ệ ển độ ẳ ển độ
lƣu chất nén đƣợ ại này thƣờ ử ụ ắ
c nén Robot lo ng s d ng trong các thao tác g p
đặ ần độ
t không c chính xác cao.
Hình 4 Robot s d ng h truy n ng khí nén
: ử ụ ệ ề độ
d. Phân lo i theo hình th không gian làm vi c
ạ ể ệ
Robot c phân lo i theo s i h p gi a ba tr c chuy n r i sau
đƣợ ạ ự phố ợ ữ ụ ển động cơ bả ồ
đó đƣợ ổ sung để ở ộ ậ ển độ ằm tăng thêm độ ạ
c b m r ng thêm b c chuy ng nh linh ho t.
Vùng gi i h n t m ho ng c Robot
ớ ạ ầ ạ ộ
t đ ủa đƣợ ọ ệ
c g i là không gian làm vi c.
- Robot vuông góc (cartesian Robot Robot i này có ba b c chuy
toạ độ ): loạ ậ ển
động cơ bả ồ ển độ
n g m ba chuy ng tị ế ọ ụ
nh ti n d c theo ba tr c vuông góc.
17. 17
Hình 5 Không gian làm vi
: ệc của Robot vuông góc
toạ độ
- Robot (cylindrical Robot): ba b c chuy n g m hai
toạ độ trụ ậ ển động cơ bả ồ
tr t tr
ụ ển độ ị ế ộ
c chuy ng t nh ti n và m ục quay.
Hình 6 Không gian làm vi
: ệc của Robot toạ độ trụ
- Robot c u (spherical Robot): ba b c chuy n n g m m
toạ độ ầ ậ ể động cơ bả ồ ột
trục tị ế ụ
nh ti n và hai tr c quay.
Hình 7 Không gian làm vi
: ệc của Robot c u
toạ độ ầ
18. 18
e. Phân lo i theo
ạ đặc trưng chuyển động
Tay máy Robot có th phân lo i theo ki u di chuy n
ể ạ ể ể
- u ph - t t c các chuy n u c th c hi
Cơ cấ ẳng ấ ả ể động các khâu trong cơ cấ đƣợ ự ện
là các chuyển độ ẳ
ng song ph ng (planar motion);
- Chuy n ng c u;
ể độ ầ
- Chuy n d ng trong không gian.
ể ộ
19. 19
1.1.4 ng d ng c Robot công nghi p
Ứ ụ ủa ệ
Hiệ ế ớ ầ ử ụ ề
n nay trên th gi i, do nhu c u s d ng Robot ngày càng nhi u trong các
quá trình s n xu t ph c t p v i m t dây chuy
ả ấ ứ ạ ớ ục đích góp phần nâng cao năng suấ ền
công ngh , gi m giá thành, nâng cao ch và nâng cao kh nh tranh
ệ ả ất lƣợng ả năng cạ
c a s n ph ng th i c i thi u ki ng, nên Robot công ng p c n có
ủ ả ẩm đồ ờ ả ện điề ện lao độ hiệ ầ
nhữ ả năng thích ứ ốt và thông minh hơn vớ ữ ấu trúc đơn giả
ng kh ng t i nh ng c n và
linh hoạt.
Có th k n m ng d n hình c Robot trên th
ể ể đế ột số ứ ụng điể ủa ế giới nhƣ:
- Robot song song dùng trong phân
loại và đóng gói sả ẩ
n ph m: IRB
660 Flex Palletizer, IRB 340
FlexPicker, IRB 260 FlexPicker.
Các Robot này có th g p l
ể ắ ần
lƣợ ộ ắ ạ ệ ừ
t các h p v c xin b i li t t
băng tải và đặ ồ
t nó vào thùng g m
20 h p m t cách chính xác.
ộ ộ
Hình 8 Robot dùng trong ng
: ành dược
phẩm
- Robot dùng trong công ngh ép
ệ
phun nh a: IRB 6650 c a hãng
ự ủ
ABB có thể ễ
thao tác nhanh, d
dàng l y s n ph m ra kh i khuôn
ấ ả ẩ ỏ
ở ị
v trí tách khuôn, giám sát, làm
s u khi n ch ng d
ạch, điề ể ất lƣợ ựa
trên camera.
Hình 9 Robot dùng ép phun nh a
: ự
20. 20
- Robot v n chuy n ph m: Robot n chuy
ậ ển và đóng gói sả ẩ đóng gói và vậ ển
trong ph m vi r ng các s n ph m khác nhau.
ạ ộ ả ẩ
Hình Robot dùng trong n chuy n
10: đóng gói, vậ ể
Bên c Robot công nghi ng d ng trong nhi c khác
ạnh đó, ệp còn đƣợc ứ ụ ều lĩnh vự
nhƣ trong môi trƣờng độ ạ
c h i, ngành nông nghi p và ngành th
ệ ực phẩm.
21. 21
Ở ớ ứ ụ ủ ệ ất đa đạ ữ
nƣ c ta, ng d ng c a Robot công nghi p r ng, tùy vào nh ng ngành,
công vi c khác nhau mà ta có th áp d ng nh ng Robot công nghi p riêng bi t.
ệ ể ụ ữ ệ ệ
Dƣới đây là mộ ố
t s ngành trong h ng s n xu t mà áp d ng Robot công nghi
ệ thố ả ấ ụ ệp.
Công nghi Robot làm nhi m v rót kim lo i nóng ch y vào khuôn, c t mép
ệp đúc: ệ ụ ạ ả ắ
thừ ạ ật đúc hoặc làm tăng bề ật đúc bằ
a, làm s ch v n v ng cách phun cát.
Hình Robot làm s ch s n ph m
11: dùng để ạ ả ẩ
Ngành gia công áp l c: các quá trình hàn và nhi t luy ng bao g m nhi
ự ệ ện thƣờ ồ ều
công vi i và u ki n làm vi c khá n ng n , d gây m t m
ệ ộ
c đ c hạ ở nhiệ ộ
t đ cao, điề ệ ệ ặ ề ễ ệ ỏi
nhất là ở trong các phân xƣởng rèn dập.
22. 22
Hình Robot Hàn
12:
Ngành gia công và l p ráp: Robot c s d ng vào nh ng vi
ắ thƣờng đƣợ ử ụ ữ ệc nhƣ
tháo l p phôi và s n ph n bán
ắ ả ẩm cho các máy ra công bánh răng, máy khoan, máy tiệ
t ng.
ự độ
Hình Robot l p ráp s n ph m
13: ắ ả ẩ
23. 23
Ngoài ra, Robot còn có nhi c nghiên c Robot d ch v
ều lĩnh vực đƣợ ứu nhƣ ị ụ,
Robot c quân s Robot ng th i k t h p v i nh n d
dùng trong lĩnh vự ự, di động đồ ờ ế ợ ớ ậ ạng
và điề ển trên cơ sở ử ữ ảnh, đặ ệ ế ợ ớ ử
u khi x lý nh ng thông tin hình c bi t là k t h p v i x
lý ngôn ng .
ữ
1.1.5 ng d ng c Robot trong ngành hàn
Ứ ụ ủa
Nhƣ ta đã biế ệp đƣợ ử ụ ấ ều trong các lĩnh vự
t, Robot công nghi c s d ng r t nhi c
khác nhau, trong đó có ngành hàn. Hiệ ố ợ ếm đế
n nay, s lƣ ng Robot hàn chi n 25%
t ng s Robot các lo Trong ngành công nghi p s n xu t thì hàn
ổ ố ại. ệ ả ấ đóng vai trò quan
trọng nhƣ ngành công nghiệpô tô, đóng tàu,… Vì vậ ố ợ hàn đƣợ
y s lƣ ng Robot c
thay thế các phƣơng pháp hàn khác rấ ề
t nhi u.
Hình Robot hàn h quang
14: ồ
Sở dĩ có điều này là do tính năng vƣợ ộ ằ
t tr i khi hàn b ng Robot nhƣ sau:
24. 24
- Có tính t t cao;
ự động và năng suấ
- Có th c hi n c các ng hàn ph
ể thự ệ đƣợ đƣờ ức tạp;
- Có ch ng m i hàn t t và có tính th m m cao;
ấ ợ
t lƣ ố ố ẩ ỹ
- Có th c hi n các thao l p p l i liên t
ể thự ệ ặ đi lặ ạ ục;
- i phóng n ng kh ng tác có h i khi hàn.
Giả gƣời lao độ ỏi các độ ạ
M hình nh v Robot hàn
ột số ả ề
Hình Robot hàn h quang
15: ồ
Hình Robot m và khâu thao tác
16: hàn điể
26. 26
1.2 i thi u v g pháp h i m và Robot h
Giớ ệ ề phƣơn àn đ ể àn i m
đ ể
1.2.1 Phƣơng pháp hàn
a. L ch s phát tri n ngành hàn
ị ử ể
- s
Thời kỳ đồ đồng, đồ ắt, loài ngƣờ đã biế ạ
i t hàn kim lo i.
- p ng h quang
Năm 1802, nhà bác học ngƣời Nga Pêtơrố đã tìm ra hiện tƣợ ồ
điện.
- 1882, K t d ng h n c hàn kim
Năm ỹ sƣ Bênađớ đã sử ụ ồ quan điệ ực than để
lo i.
ạ
- p xúc giáp m i và c
Năm 1886, Tômsơn đã tìm ra phƣơng pháp hàn tiế ố đƣợ áp
d ng r t nhi c công nghi
ụ ấ ều trong lĩnh vự ệp vào năm 1903.
- t
Năm 1887, Bênađớ đã tìm ra phƣơng pháp hàn ể
đi m.
- 7, k i Th y n d n c c có thu c b
Năm 190 ỹ sƣ Kenbe ngƣờ ụ Điể đã sử ụng điệ ự ố ọc
(que hàn) để ạ
hàn kim lo i.
- i nh u nh
Cuố ững năm 1930, đầ ững năm 1940 viện sĩ E.O.Patôn ( Liên Xô cũ)
tìm ra phƣơng pháp hàn dƣớ ớ ốc, phƣơng pháp hàn ự độ ự
i l p thu t ng, bán t
động.
- ng khí b o v
Cuối năm 1940, tìm ra phƣơng pháp hàn trong môi trƣờ ả ệ, đó là
các khí Heli, Argon M và Cacbonic Liên Xô.
ở ỹ ở
- Năm 1949 B.O.Paton (Kiev, Liên Xô) tìm ra phƣơng pháp hàn ệ ỉ
đi n x .
Những năm tiế ạt các phƣơng pháp hàn mới đƣợc ra đời nhƣ: Hàn
p theo, hàng lo
b ng n t n nay trên th i có kho ng 120
ằ tia điệ ử, hàn siêu âm, hàn ma sát,… và hiệ ế giớ ả
phƣơng pháp hàn khác nhau.
Các phƣơng pháp hàn càng ngày càng hoàn thiệ ển hơn. Hàn đƣợ
n và phát tri c
s d ng r ng rãi trong các ngành kinh t c dân, trong k thu
ử ụ ộ ế quố ỹ ật qu c phòng và
ố
đặ ệt là ngành hàng không vũ trụ ể nói: Hàn là phƣơng pháp gia công kim
c bi . Có th
lo i.
ạ ế ệ đạ
i tiên ti n và hi n
Ở ớ ạng tháng 8/1945 và đặ ệt sau khi hòa bình năm 1954,
nƣ c ta, sau cách m c bi
dƣớ ự đạ ủ Đảng và Nhà nƣớ đã đƣợ ự ự
i s lãnh o c a c ngành hàn c quan tâm và th c s
27. 27
phát tri n nh t là trong th i k i m i. Hi n nay, v khoa h c k
ể ấ ờ ỳ đổ ớ ệ ới đội ngũ cán bộ ọ ỹ
thu t hàn và công nh n lành ngh ngày càng o cùng s h p tác khoa h c v
ậ ầ ề đông đả ự ợ ọ ới
các nƣớ ế ớ ắ ằ ở ệ
c trên th gi i, chúng ta tin ch c r ng ngành hàn Vi t Nam ngày càng phát
tri c ng d ng ngày càng nhi u vào s n xu
ển và đƣợ ứ ụ ề ả ất.
b. B n t c
ả chấ , đặ điể ứ ụ ủ
m và ng d ng c a hàn kim lo i
ạ
B n ch
ả ất:
Hàn là quá trình công ngh n i hai ho c nhi u ph n t (chi ti t, b n) l i v
ệ ố ặ ề ầ ử ế ộ phậ ạ ới
nhau thành m t kh i b n v ng không tháo r i b ng cách dùng ngu nhi
ộ ố ề ữ ờ ằ ồn ệt để nung
nóng v n n n tr ng thái hàn (tr ng thái l ng ho c d i l
ị trí cầ ố ế
i đ ạ ạ ỏ ặ ẻo) sau đó kim loạ ỏng
t k t tinh (tr ng thái l ng) ho c dùng thêm ngo i l c ép chúng dính l i v i nhau
ự ế ạ ỏ ặ ạ ự ạ ớ
(trạ ẻo) để ạ ố
ng thái d t o thành m i hàn.
Đặc điểm:
- Liên k t hàn là liên k t c ng, không tháo d c;
ế ế ứ ời ra đƣợ
- t ki m v t li u: V i cùng kh c, so v i liên k t b ng bulong,
Tiế ệ ậ ệ ớ ả năng làm việ ớ ế ằ
đinh tán,… hàn tiế ệ ừ ối lƣợ ậ ệ ớiđúc hàn tiế
t ki m t -20% kh
10 ng v t li u; so v t
ki u;
ệ ậ
m 50% v t liệ
- Hàn cho phép ch t o c các k t c u ph c t p (siêu t ng, siêu tr ng) t
ế ạ đƣợ ế ấ ứ ạ rƣờ ọ ừ
nhữ ậ ệ ạ ạ ất khác nhau để ợ ớ
ng v t li u cùng lo i, khác lo i có tính ch phù h p v i các
điề ện môi trƣờ
u ki ng làm vi c khác nhau;
ệ
- Hàn t o ra các liên k t có b ng nhu c u làm vi c c
ạ ế độ ền, độ kín cao đápứ ầ ệ ủa
các k ch
ết c i h t b
ấ ọng nhƣ: Vỏ ồ
u quan tr tàu, n ơi, thiế ị ị ự
u áp l c,…
- t cao so v i các công ngh gia công khác.
Hàn có tính năng động và năng suấ ớ ệ
Do v y d ng hóa quá trình s n xu
ậ ễ cơ khí hóa và tự độ ả ất;
- M c n xu t th p. Tuy nhiên quá trình hàn v t li
ứ độ đầu tƣ cho quá trình sả ấ ấ ậ ệu
chị độ ủ ồ ệ ấ ớ ậ ờ
u tác ng c a ngu n nhi t có công su t l n, t p trung và th i gian hàn
thƣờ ắ ậ ết hàn thƣờng có các nhƣợ ể
ng ng n vì v y liên k c đi m sau:
o T c và tính ch t c a kim lo i t i vùng hàn và khu v c lân c n có
ổ chứ ấ ủ ạ ạ ự ậ
thể ị thay đổi (đặ ệ ữ ậ ệ ậ ả
b c bi t là nh ng v t li u khó hàn) do v y làm gi m
28. 28
khả năng chịu lự ủ ế ấu. Đặ ệ ế ệc dƣớ
c c a k t c c bi t là các chi ti t làm vi i
tác i tr i tr
ng c
độ ủa tả ọng động, tả ọ ế đổ ỳ
ng bi n i theo chu k ;
o Trong k t c ng t n t i tr ng thái ng su t và bi n d
ế ầu hàn thƣờ ồ ạ ạ ứ ấ ế ạng dƣ,
do v y c, tính th m m
ậ ảnh hƣởng đáng kể đến hình dáng, kích thƣớ ẩ ỹ
và kh c c
ả năng làm việ ủa kết cấu.
Ứ ụ
ng d ng:
M c i tính kinh t k thu t cao, công ngh
ặc dù có các nhƣợ điểm trên nhƣng vớ ế ỹ ậ ệ
hàn ngày càng đƣợ ể ứ ụ ộ ầ ế
c quan tâm, phát tri n và ng d ng r ng rãi trong h u h t các
lĩnh vự ệ ủ ề ế
c công nghi p c a n n kinh t quốc dân.
1.2.2 P m
hƣơng pháp hàn điể
a. Định nghĩa hàn ể
đi m
Hàn m hay hàn n tr n ti
điể điệ ở Spot Welding (RSW) là phƣơng pháp hàn điệ ếp
xúc mà m c th c hi n liên t c trên toàn b b m t ti p xúc mà ch
ối hàn không đƣợ ự ệ ụ ộ ề ặ ế ỉ
thự ệ ừ
c hi n theo t ng m riêng bi m hàn.
điể ệt gọi là điể
Hàn điể ếp xúc đƣợ ử ụ
m ti c s d ng r ng rãi trong vi ên k t các t m thép có
ộ ệc li ế ấ
chi u dày lên t i 0.125 inch và có th s d ng cho r t nhi u lo i v t li u, k c k
ề ớ ể ử ụ ấ ề ạ ậ ệ ể ả ết
h p nhi u v t li u khác nhau. M t trong nh ng ng d ng quan tr ng nh t c a hàn
ợ ề ậ ệ ộ ữ ứ ụ ọ ấ ủ
điể ế ệ ớ ững ƣu điể ốc độ
m ti p xúc là trong công nghi p ô tô v i nh m chính là t nhanh,
phù h t ng hóa và d t cao cùng v i các
ợp để ự độ ễ đƣa vào các dây chuyền năng suấ ớ
bƣớ ả ấ ằ ệc điề ể ị dòng điệ ờ
c s n xu t khác. B ng vi u khi n các giá tr n, th i gian hàn và áp
l c c n c c b ng máy tính, các m i hàn ch t lu ng t t có th c t o ra v
ự ủa điệ ự ằ ố ấ ợ ố ể đƣợ ạ ới
t s n xu ng th
ố ộ
c đ ả ất cao, chi phí lao độ ấp, không đòi hỏ ề
i nhân công lành ngh .
b. Các phương pháp hàn ể
đi m
Khi hàn điể ế ạ
m hai chi ti t hàn d ng tấm đƣợ ặ ế ồ
c đ t x p ch ng lên nhau.
29. 29
Hình m
18: Phương pháp hàn điể
- m hai phía: Các t t gi n c c hàn. Sau khi ép
Hàn điể ấm hàn đƣợc đặ ữa hai điệ ự
sơ bộ và đóng điện, dòng điệ ạ ủ ế ậ ở ộ ệ
n trong m ch ch y u t p trung m t di n tích
nhỏ ặ ế ữ ấ ằ ữa các điệ ự
trên m t ti p xúc gi a hai t m n m gi n c c, nung nóng kim
lo tr
ại đến ạ ả ế ắt điệ ớ ực ép đủ ớ ạ
ng thái nóng ch y. Ti p theo c n và ép v i l l n, t o
nên điể Phƣơng pháp hàn hai phía mỗ ầ ỉ ợ ột điể
m hàn. i l n hàn ch đƣ c m m hàn
giữ ấm, nhƣng ể ợ ấ ặ
a hai t có th đƣ c các t m dày ho c hàn cùng m t lúc nhi
ộ ều
t m x p ch ng.
ấ ế ồ
- m m n c c b trí cùng m t phía so v i v t hàn. S
Hàn điể ột phía: Hai điệ ự ố ộ ớ ậ ự
nung n ch y qua t i c a v
nóng các điểm hàn do dòng điệ ạ ấm dƣớ ủ ật hàn. Để
tăng cƣờ dòng điệ ạy qua các điểm hàn, ngƣờ ố ấm đệ
ng n ch i ta b trí thêm t m
bằng đồng.
Hình -
19: Phương pháp hàn điểm điệ ực hai phía và điệ ự ộ
n c n c c m t phía
30. 30
Sau khi điểm hàn đƣợ ả ế ớ ực ép đủ ớ ậ
c nung ch y, ti n hành ép v i l l n ta nh n
đƣợ ể ộ ỗ ầ ỉ hàn đƣợ ấ
c hai đi m hàn. Còn hàn m t phía, m i l n hàn ch c hai t m,
nhƣng cùng ộ ể hàn đƣợ ừ hai (trên máy có hai điệ ự ặ
m t lúc có th c t n c c) ho c
nhiều điểm hàn (trên máy hàn nhi u n c
ề điệ ực).
- m b n c c gi m mà nguyên lý là l
Hàn điể ằng điệ ự ả: phƣơng pháp hàn điể ợi
d các ph n nhô ra c a hai chi ti t c
ụng ầ ủ ế ần hàn để coi chúng nhƣ là các điện
c c hàn. M i ph n nhô và ti p xúc c a hai chi ti t s là m m hàn.
ự ỗ ầ ế ủ ế ẽ ột điể Điện
c ng ch t o b ng ho c h ng có tính d n và d
ực thƣờ ế ạ ằng đồ ặ ợp kim đồ ẫn điệ ẫn
nhiệt cao, bên trong có nƣớ ội, do đó mặ ế ữa điệ ự
c làm ngu t ti p xúc gi n c c và
chi ti t ít sinh nhi t so v m hàn.
ế ệ ới tại điể
c. Đặ ể ứ ụ ủa phương pháp hàn ể
c đi m và ng d ng c đi m
Đặ ể
c đi m:
- Ƣu điểm:
o T o c liên k t hàn kín;
ạ đƣợ ế
o Có th n r ng;
ể hàn đƣợc các chi tiết mỏng đế ất mỏ
o Năng suất cao;
o Không c n thêm kim lo i ph và khí b o v ;
ầ ạ ụ ả ệ
o Các thi có kh ng hóa cao;
ết bị ả năng tự độ
o Không yêu c i v i v n hành;
ầu cao đố ới ngƣờ ậ
o Có th hàn các kim lo khác lo
ể ại ại;
o Độ ậ
tin c y cao;
o Khả năng gây biế ạ ấp hơn so với các phƣơng
n d ng (cong vênh) th
pháp khác.
- c
Nhƣợ điểm:
o Giá thành đầu tƣ cho mộ ế ị hàn điểm và các đồ ắp đi kèm
t thi t b gá l
lớn;
o Nhân viên s a ch a b ng thi t b u khi n yêu c u ph
ử ữ ảo dƣỡ ế ị hàn và điề ể ầ ải
có ;
trình độ
31. 31
o Đố ớ ộ ố ậ ệ ầu đặ ệ ề ẩ ị ề ặ ậ
i v i m t s v t li u thì có yêu c c bi t v chu n b b m t v t
hàn;
o Không hàn đƣợ ế ề ớ
c các chi ti t có chi u dày l n;
o K u máy l n, c ng k nh.
ết cấ ớ ồ ề
Ứ ụ
ng d ng:
Máy hàn điể ạ ọ ệp, đƣợ ử ụ ộ
m là lo i máy quan tr ng trong công nghi c s d ng r ng rãi
trong r t nhi u ngành ngh
ấ ề ề lĩnh vực c a cu
ủ ộ ố
c s ng.
- Liên k t c nh 2 v t li u kim lo i l i v i nhau v trí ph c t p mà công
ế ố đị ậ ệ ạ ạ ớ ở ị ứ ạ
ngh hàn khác không gi i quy
ệ ả ết đƣợc;
- Cho nh ng m ng nh
ữ ối hàn đồ ất và độ ẩ
chu n xác cao;
- S n xu t, s a ch a ô tô: Thân, v xe b lõm hay bi n d ng do tai n n c
ả ấ ử ữ ỏ ị ế ạ ạ ần
đƣợ ụ ồ ạ Hàn điểm trên khung xe ôtô để tăng độ ắ ắ
c ph c h i l i. ch c ch n;
- Các công trình công cộng: hàn bu lông hay đinh vít, tán rivet…
- Các s n ph m k
ả ẩ ết cấu cao nhƣ: thép không gỉ ộ ố ạ ầ
và m t s kim lo i m u.
32. 32
d. Robot hàn điểm (Spot Welding Robot)
Là Robot công nghi u hàn m (Spot Welding Gun). C u t o c
ệp mang đầ điể ấ ạ ủa
Robot hàn m g m các b n sau:
điể ồ ộ phậ
Hình C u t m
20: ấ ạo Robot hàn điể
33. 33
Đầ hàn điể . Đầu hàn điể ại đầ ế ấ
u m (SpotWelding Gun) m có các lo u hàn có k t c u
khác nhau:
Hình C u t u m m (Spot Welding Gun)
21: ấ ạo đầ ỏ hàn điể
34. 34
1.3 Kết luận chƣơng 1
Trong chƣơng một đã trình bày tổng quan v Robot Công nghi p: Khái ni m,
ề ệ ệ
đặc điể ạ ứ ụ ủ ệ ớ ệ ề phƣơng
m, phân lo i và ng d ng c a Robot Công nghi p; gi i thi u v
pháp hàn điểm và Robot hàn điể ề ỏ
m trong dây chuy n hàn khung v ô tô.
35. 35
CHƢƠNG 2: ẢO SÁT ĐỘ
KH NG H ROBOT
ỌC
2.1 T t k mô hình c h c Robot
hiế ế ơ ọ
Robot hàn khung v ô tô là Robot công nghi p có các m sau:
ỏ ệ đặc điể
- Có 6 khâu (không k - khâu 0)
ể khâu đế
- Có 6 bậc tự do
- m (Spot Welding Gun)
Khâu 6 mang đầu hàn điể
Hình Mô hình Robot m
22: hàn điể
36. 36
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.1.4
2.1.5
2.1.6
2.1.7 các khâu c Robot
Thiết kế ủa
Việ ế ế mô hình 3D đƣợ ự ệ ằ ầ
c thi t k c th c hi n b ng ph n m m Solid Works. Các
ề
thông s c
ố ủa các khâu đƣợc cho nhƣ các hình sau.
Hình Khâu 0
23:
40. 40
2.1.8 ng h Robot
Mô hình 3D, Sơ đồ độ ọc
Mô hình t ng th sau khi l p ráp các khâu. Ki , chuy ng quay
ổ ể ắ ểm tra sơ bộ ển độ
c c phù h p, không phát sinh l
ủa các khâu và kích thƣớ ợ ỗi.
Hình Mô hình 3D Robot
30:
Hình Mô hình dây chuy n hàn khung v ô
31: ề ỏ tô
42. 42
2.2 t l p ng trình ng h c c a Robot
Thiế ậ phƣơ độ ọ ủ
2.2.1 ng ph xây d h t a
Phƣơ áp ựng ệ ọ độ đị
và xác nh các tham s ng h c
ố độ ọ
Các tham s ng h c Denavit-
ố độ ọ Hartenberg đƣợ đị ắ
c xác nh theo quy t c sau:
Hình Các thông s ng h a khâu
33: ố độ ọc củ
- di: là d ch chuy n t nh ti n gi a gi ng vuông góc chung c a 2 tr c.
ị ể ị ế ữ ữa hai đƣờ ủ ụ
di = |Oi-1Hi-1| là dƣơng nếu vector Oi-1Hi-1 theo chi a tr c Z
ều dƣơng củ ụ i-1, âm
trong trƣờ ợp ngƣơc lạ
ng h i.
- qi: là góc gi ng vuông góc chung. Là góc quay quanh tr c Z
ữa hai đƣờ ụ i-1 để
trục Xi-1 n t
tiế ới trục Xi theo quy t c bàn tay ph
ắ ải.
- ai: là khoả ị ể ữ
ng cách d ch chuy n gi a hai tr c kh ng k nhau a
ụ ớp độ ề i= |Hi-1Oi|
- i: là góc l a tr c c a 2 kh ng li n k , là góc quay quanh tr c X
ệch giữ ụ ủ ớp độ ề ề ụ i
sao cho trụcZi-1 chuy n tr c Z
ển đế ụ i theo quy t c bàn tay ph
ắ ải.
43. 43
2.2.2 Xây d ng các h t
ự ệ ọa độ
H t a c s
ệ ọ độ ơ ở (O0X0Y0Z0).
H t a g n v c â :
ệ ọ độ ắ ào ác kh u động
- (O1X1Y1Z1) g n v âu 1;
ắ ào kh
- (O2X2Y2Z2) g n v âu 2;
ắ ào kh
- (O3X3Y3Z3) g n v âu 3;
ắ ào kh
- (O4X4Y4Z4) g n v âu 4;
ắ ào kh
- (O5X5Y5Z5) g n v âu 5;
ắ ào kh
- (O6X6Y6Z6) g n v âu 6 - M m;
ắ ào kh ỏ hàn điể
- (OEXEYEZE) g n v âu 6 - t i u m
ắ ào kh ạ đầ ỏ hàn điểm.
Hình Các h t g n vào các khâu c
34: ệ ọa độ ắ ủa Robot
44. 44
Hình Các h t g n vào dây chuy n Robot hàn khung v ô tô
35: ệ ọa độ ắ ề ỏ
Ta có b ng các thông s ng h c Denavit-Hartenberg c Robot:
ả ố độ ọ ủa
Khâu qi di i ai
1 q1 d1 /2 a1
2 q2 d2 0 a2
3 q3 d3 /2 a3
4 q4 d4 -/2 0
5 q5 0 /2 0
6 q6 d6 0 0
6-E /2 0 0 a6
B ng 1
ả : Các thông s ng h c Denavit-Hartenberg c a Robot
ố độ ọ ủ
45. 45
2.3 L ng h c
ập phƣơng trình độ ọ
2.3.1 Ma tr Denavit-Hartenberg
ận
M n n a thu n t Denavit-H c x
a trậ biế đổi tọ độ ầ nhấ artenberg đƣợ ác định nhƣ sau:
1
cos( ) cos( )sin( ) sin( )sin( ) cos( )
sin( ) cos( )cos( ) sin( )cos( ) sin( )
0 sin( ) cos( )
0 0 0 1
i i i i i i i
i i i i i i i
i
i
i i i
q q q a q
q q q a q
d
A (2.0)
Với:
1 2 3 4 5 6
, , , , ,
i
q q q q q q q
Ta có:
Ma tr truy n t h (O
ận ề ừ ệ 1X1Y1Z1) v h (O
ề ệ 0X0Y0Z0)
1 1 1 1
1 1 1 1
0
1
1
cos( ) 0 sin( ) cos( )
sin( ) 0 cos( ) sin( )
0 1 0
0 0 0 1
q q a q
q q a q
d
A (2.1)
Ma tr truy n t h (O
ận ề ừ ệ 2X2Y2Z2) v h (O
ề ệ 1X1Y1Z1)
2 2 2 2
2 2 2 2
1
2
2
cos( ) sin( ) 0 cos( )
sin( ) cos( ) 0 sin( )
0 0 1
0 0 0 1
q q a q
q q a q
d
A (2.2)
Ma tr truy n t h (O
ận ề ừ ệ 3X3Y3Z3) v h (O
ề ệ 2X2Y2Z2)
3 3 3 3
3 3 3 3
2
3
3
cos( ) 0 sin( ) cos( )
sin( ) 0 cos( ) sin( )
0 1 0
0 0 0 1
q q a q
q q a q
d
A (2.3)
46. 46
Ma tr n truy n t h (O
ậ ề ừ ệ 4X4Y4Z4) v h (O
ề ệ 3X3Y3Z3)
4 4
4 4
3
4
4
cos( ) 0 sin( ) 0
sin( ) 0 cos( ) 0
0 1 0
0 0 0 1
q q
q q
d
A (2.4)
Ma tr n truy n t h (O
ậ ề ừ ệ 5X5Y5Z5) v h (O
ề ệ 4X4Y4Z4)
5 5
5 5
4
5
cos( ) 0 sin( ) 0
sin( ) 0 cos( ) 0
0 1 0 0
0 0 0 1
q q
q q
A (2.5)
Ma tr n truy n t h (O
ậ ề ừ ệ 6X6Y6Z6) v h (O
ề ệ 5X5Y5Z5)
6 6
6 6
5
6
6
cos( ) sin( ) 0 0
sin( ) cos( ) 0 0
0 0 1
0 0 0 1
q q
q q
d
A (2.6)
6
6
0 1 0
1 0 0 0
0 0 1 0
0 0 0 1
E
a
A (2.7)
Ma tr n truy n t h t c a khâu thao tác v h t g c:
ậ ề ừ ệ ọ ộ
a đ ủ ề ệ ọa độ ố
11 12 13
21 22 23
0 0 1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6
31 32 33
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
. . . . . .
( ) ( ) ( ) ( )
0 0 0 1
E E
c q c q c q x q
c q c q c q y q
c q c q c q z q
A A A A A A A A (2.8)
47. 47
Ma tr n
ậ 0
E
A cho ta bi ng và v trí c a khâu thao tác trong h t g
ết hƣớ ị ủ ệ ọa độ ốc,
hay nói cách khác là v trí c a ng ng c a h t ng g
ị ủ điểm tác độ cuối và hƣớ ủ ệ ọa độ độ ắn
vào khâu thao tác t i
ạ điểm tác độ ố ệ ạo độ ố đị
ng cu i trong h t c nh.
2.3.2 p ma tr n tr ng thái khâu thao tác theo t tao thao tác
Thiết lậ ậ ạ ọa độ
G n vào khâu thao tác t m ng cu i h t
ắ ại điể tác độ ố ệ ọa độ(OEXEYEZE). Theo
vector t a suy r ng bi u di n v ng cu ng khâu thao
ọ độ ộ ể ễ ị trí điểm tác độ ối và hƣớ tác
(chính là v ng c a h t
ị trí và hƣớ ủ ệ ọa độ(OEXEYEZE) đố ớ ệ ọa độ cơ
i v i h t
sở(O0X0Y0Z0) là:
, , , , ,
T
E E E E
x y z
p
Ta có ma tr n n i t a thu n t u n âu thao t i
ậ biế đổ ọ độ ầ nhấ biể diễ trạng thái kh ác đố
v i h t a c s
ớ ệ ọ độ ơ ở(O0X0Y0Z0) là:
11 12 13
0 0
21 22 23
0
31 32 33
( , , ) ( , , ) ( , , )
( , , ) ( , , ) ( , , )
( , , ) ( , , ) ( , , )
0 1
0 0 0 1
E
T
E
n E
E T
E
c c c x
c c c y
c c c z
R r
A (2.9)
V i các ma tr n con:
ớ ậ
0
, ,
T
E E E E
x y z
r c m thao tác;
là tọ ộ
a đ ủa điể
11 12 13
0
21 22 23
31 32 33
( , , ) ( , , ) ( , , )
( , , ) ( , , ) ( , , )
( , , ) ( , , ) ( , , )
E
c c c
c c c
c c c
R là ma tr n mô t ng c a h t
ậ ả hƣớ ủ ệ ọa
độ thao tác;
48. 48
2.3.3 P ng h c
hƣơng trình độ ọ
Ta có ng h ng ma tr n:
phƣơng trình độ ọc dạ ậ
0 0
( ) ( )
E E
q t
A A (2.10)
Hoặc
11 12 13 11 12 13
21 22 23 21 22 23
31 32 33 31 32 33
( ) ( ) ( ) ( ) ( , , ) ( , , ) ( , , )
( ) ( ) ( ) ( ) ( , , ) ( , , ) ( , , )
( ) ( ) ( ) ( ) ( , , ) ( , , ) ( , , )
0 0 0 1 0 0 0 1
E
E
E
c q c q c q x q c c c x
c q c q c q y q c c c y
c q c q c q z q c c c z
(2.11)
T (2.11 a có h
ừ ) t ệ 6 phƣơng trình ng h c
độ ọ độc lập:
1
2
3
4 11 11
5 22 22
6 33 33
( ) 0
( ) 0
( ) 0
( ) ( , , ) 0
( ) ( , , ) 0
( ) ( , , ) 0
E
E
E
x q x
y q y
z q z
c q c
c q c
c q c
f
f
f
f
f
f
( ) 0
q
f X (2.12)
V i
ớ
11
22
33
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
x q
y q
z q
q
c q
c q
c q
f và
11
22
33
( , , )
( , , )
( , , )
E
E
E
x
y
z
c
c
c
X
49. 49
2.4 ng h c
Giải phƣơng trình độ ọ
2.4.1 Bài toán ng h c thu n
độ ọ ậ
V khâu cu i nh b i
ị trí ố đƣợc xác đị ở ( , , , , , )
E E E
x y z v ba thông s u cho ta
ới ố đầ
biế ọa độ ểm tác độ ố ố ết hƣớng tác độ ủ
t t đi ng cu i và ba thông s sau cho ta bi ng c a
khâu i
cuố
Theo h (2.12 :
ệ phƣơng trình ) ta có
Ba phƣơng trình đầu xác định đƣợ ị ủ ố ợ
c v trí c a đ i tƣ ng:
xE (3*cos(q1))/10 + (3*sin(q1))/20 + cos(q1)*cos(q2) +
=
(7*sin(q5)*(sin(q1)*sin(q4) + cos(q4)*(cos(q1)*cos(q2)*cos(q3) -
cos(q1)*sin(q2)*sin(q3))))/10 + (sin(q6)*(cos(q4)*sin(q1) -
sin(q4)*(cos(q1)*cos(q2)*cos(q3) - cos(q1)*sin(q2)*sin(q3))))/4 +
(cos(q6)*(cos(q5)*(sin(q1)*sin(q4) + cos(q4)*(cos(q1)*cos(q2)*cos(q3) -
cos(q1)*sin(q2)*sin(q3))) - sin(q5)*(cos(q1)*cos(q2)*sin(q3) +
cos(q1)*cos(q3)*sin(q2))))/4 + (7*cos(q5)*(cos(q1)*cos(q2)*sin(q3) +
cos(q1)*cos(q3)*sin(q2)))/10 + (cos(q1)*cos(q2)*cos(q3))/5 +
cos(q1)*cos(q2)*sin(q3) + cos(q1)*cos(q3)*sin(q2) - (cos(q1)*sin(q2)*sin(q3))/5
yE = (3*sin(q1))/10 - (3*cos(q1))/20 + cos(q2)*sin(q1) -
(7*sin(q5)*(cos(q1)*sin(q4) + cos(q4)*(sin(q1)*sin(q2)*sin(q3) -
cos(q2)*cos(q3)*sin(q1))))/10 - (sin(q6)*(cos(q1)*cos(q4) -
sin(q4)*(sin(q1)*sin(q2)*sin(q3) - cos(q2)*cos(q3)*sin(q1))))/4 -
(cos(q6)*(cos(q5)*(cos(q1)*sin(q4) + cos(q4)*(sin(q1)*sin(q2)*sin(q3) -
cos(q2)*cos(q3)*sin(q1))) + sin(q5)*(cos(q2)*sin(q1)*sin(q3) +
cos(q3)*sin(q1)*sin(q2))))/4 + (7*cos(q5)*(cos(q2)*sin(q1)*sin(q3) +
cos(q3)*sin(q1)*sin(q2)))/10 - (sin(q1)*sin(q2)*sin(q3))/5 +
(cos(q2)*cos(q3)*sin(q1))/5 + cos(q2)*sin(q1)*sin(q3) + cos(q3)*sin(q1)*sin(q2)
zE = sin(q2) - cos(q2)*cos(q3) + (cos(q2)*sin(q3))/5 + (cos(q3)*sin(q2))/5 +
sin(q2)*sin(q3) - (7*cos(q5)*(cos(q2)*cos(q3) - sin(q2)*sin(q3)))/10 +
(cos(q6)*(sin(q5)*(cos(q2)*cos(q3) - sin(q2)*sin(q3)) +
cos(q4)*cos(q5)*(cos(q2)*sin(q3) + cos(q3)*sin(q2))))/4 +
(7*cos(q4)*sin(q5)*(cos(q2)*sin(q3) + cos(q3)*sin(q2)))/10 -
(sin(q4)*sin(q6)*(cos(q2)*sin(q3) + cos(q3)*sin(q2)))/4 + 1
50. 50
B ng cách so sánh hai ma tr n Cosin ch
ằ ậ ỉ hƣớng:
11 12 13
21 22 23
31 32 33
cos cos cos sin sin
sin sin cos cos sin sin sin sin cos cos sin cos
cos sin cos sin sin cos sin sin sin cos cos cos
c c c
c c c
c c c
(2.13)
Ta có ba phƣơng trình xác định hƣớng tác độ ố
ng khâu cu i:
cos( )cos( )
cos(q6)*(cos(q4)*sin(q1) - sin(q4)*(cos(q1)*cos(q2)*cos(q3) -
=
cos(q1)*sin(q2)*sin(q3))) - sin(q6)*(cos(q5)*(sin(q1)*sin(q4) +
cos(q4)*(cos(q1)*cos(q2)*cos(q3) - cos(q1)*sin(q2)*sin(q3))) -
sin(q5)*(cos(q1)*cos(q2)*sin(q3) + cos(q1)*cos(q3)*sin(q2)))
- sin( )sin( )sin( ) + cos( )cos( )
sin(q6)*(cos(q1)*cos(q4) -
=
sin(q4)*(sin(q1)*sin(q2)*sin(q3) - cos(q2)*cos(q3)*sin(q1))) +
cos(q6)*(cos(q5)*(cos(q1)*sin(q4) + cos(q4)*(sin(q1)*sin(q2)*sin(q3) -
cos(q2)*cos(q3)*sin(q1))) + sin(q5)*(cos(q2)*sin(q1)*sin(q3) +
cos(q3)*sin(q1)*sin(q2)))
cos( )cos( )
cos(q4)*sin(q5)*(cos(q2)*sin(q3) + cos(q3)*sin(q2)) -
=
cos(q5)*(cos(q2)*cos(q3) - sin(q2)*sin(q3))
B ng h c thu n Robot:
ài toán độ ọ ậ
- Cho chi u dài thông s
ề ố các khâu nhƣ sau:
d1= 1.00m, d2= 0.25m, d3= - 10m, d
0. 4= 1.00m, d6= 0.70m
a1= 0.30m, a2=1.00m, a3 = 0.20m, a6=0.25m
- s quy lu t chuy ng c
Giả ử ậ ển độ ủa các khâu nhƣ sau:
51. 51
1
2
3
4
5
6
(1 os5 )
3
(1 sin10 )
4
(1 os5 )
3
(1 sin10 )
6
3
(1 os5 )
4
(1 sin10 )
6
q c t
q t
q c t
q t
q c t
q t
V i quy lu t chuy ng c a bi n kh và xét trong kho ng th i gian
ớ ậ ển độ ủ ế ớp nhƣ trên ả ờ
t= ta v th
3s ẽ ợ ồ
đƣ c đ ị ị trí điểm tác độ ố nhƣ sau:
v ng cu i
Đồ ị
th E
x theo th i gian t:
ờ
Hình v
36: Đồ thị ị trí xE theo th i gian
ờ
52. 52
Đồ ị
th E
y theo th i gian t:
ờ
Hình v
37: Đồ thị ị trí yE theo th i gian
ờ
Đồ ị
th E
z theo th i gian t:
ờ
Hình v
38: Đồ thị ị trí zE theo th i gian
ờ
53. 53
Đồ ị α ờ
th góc theo th i gian t:
Hình góc theo th i gian
39: Đồ thị α ờ
Đồ ị góc β ờ
th theo th i gian t:
Hình theo th i gian
40: Đồ thị góc β ờ
54. 54
Đồ ị ờ
th góc theo th
i gian t:
Hình góc
41: Đồ thị theo th i gian
ờ
Ta có qu o chuy ng c
ỹ đạ ển độ ủ ểm tác độ ố
a đi ng cu i:
Hình o chuy ng c ng cu i
42: Quỹ đạ ển độ ủa điểm tác độ ố
55. 55
2.4.2 ng h c
Bài toán độ ọc ngƣợ
a. Cơ sở ế
lý thuy t
Để ự ệ ệ đ ề ể ế ầ ố ể ễ đ ể
th c hi n vi c i u khi n Robot ti p c n m i h , ta bi
àn u di n các i m hàn
b i h t a O
ở ệ ọ độ fiXfiYfiZfi v i g c là t a u n v í i m hà c a h
ớ ố ọ độ biể diễ ị tr đ ể n, hƣớng ủ ệ
t a u n m h khi th c
ọ độ biể diễ trạng thái ỏ àn ự hiệ ố
n m i h .
àn
Hình Các h t g n vào dây chuy n Robot hàn khung v ô tô
43: ệ ọa độ ắ ề ỏ
Ta có:
G i h t gá: (O
ọ ệ ọ ộ
a đ đồ dXdYdZd).
G i h t ng cu i (O
ọ ệ ọa điểm tác độ ố : fiXfiYfiZfi).
Ở ọ ệ ụ ọ độ ủ đồ ƣ ẽ
đây, ch n h tr c t a c a gá nh hình v sao cho OdXd//O0X0, Od-
Yd//O0Y0, OdZd//O0Z0, ta có ma tr n n i t a thu n t u n h
ậ biế đổ ọ độ ầ nhấ biể diễ ệ
(OdXdYdZd) đố ớ ệ
i v i h (O0X0Y0Z0).
0
0
0
0
1 0 0
0 1 0
0 0 1
0 0 0 1
d
d
d
d
x
y
z
T
56. 56
V i m hàn f
ớ điể i có h t g m hàn là O
ệ ọa độ ắn lên điể fiXfiYfiZfi và có thông số nhƣ
b ng trên, ta có ma tr n bi i t thu n nh t t h t O
ả ậ ến đổ ọa độ ầ ấ ừ ệ ọa độ fiXfiYfiZfi v h t
ề ệ ọa
độ ế
tham chi u OdXdYdZd:
cos cos cos sin sin
sin sin cos cos sin sin sin sin cos cos sin cos
cos sin cos sin sin cos sin sin sin cos cos cos
0 0 0 1
d
i i i i i fi
d
d i i i i i i i i i i i i fi
fi d
i i i i i i i i i i i i fi
x
y
z
T (2.14)
T u c:
ừ đó ta có biể thứ
0 0 d
fi d fi
A T T (2.15)
Ma n
trậ 0
fi
A cho ta bi ng và v trí c a h t u n i m hà f
ết hƣớ ị ủ ệ ọa độ biể diễ đ ể n i i
đố
v i h t a c s (O
ớ ệ ọ độ ơ ở 0X0Y0Z0).
Khi m hàn ti p c n và th c hi n m i hàn thì h t g n vào m hàn
ỏ ế ậ ự ệ ố ệ ọa độ ắ ỏ
OEXEYEZE trùng v i h t u di n m hàn O
ớ ệ ọa độ biể ễ điể fiXfiYfiZfi. Nh v y, khi gi i h
ƣ ậ ả ệ
phƣơng trình ng h c c, ma tr n v i c a (2.11) chính là ma tr n
độ ọ ngƣợ ậ ế phả ủ ậ 0
fi
A . Ta
có ng trình ng h c:
phƣơ độ ọ
0 0
( )
E fi
q
A A
0
11 12 13 11 12 13
0
21 22 23 21 22 23
31 32 33 31 32 33
( ) ( ) ( ) ( ) ( , , ) ( , , ) ( , , )
( ) ( ) ( ) ( ) ( , , ) ( , , ) ( , , )
( ) ( ) ( ) ( ) ( , , ) ( , , ) (
0 0 0 1
i i i i i i i i i fi
i i i i i i i i i fi
i i i i i i
c q c q c q x q c c c x
c q c q c q y q c c c y
c q c q c q z q c c c
0
, , )
0 0 0 1
i i i fi
z
(2.16)
Ta có hệ 6 phƣơng trình độ ậ
c l p:
1
2
3
4 11 11
5 22 22
6 33 33
( ) 0
( ) 0
( ) 0
( ) ( , , ) 0
( ) ( , , ) 0
( ) ( , , ) 0
o
fi
o
fi
o
fi
i i i
i i i
i i i
x q x
y q y
z q z
c q c
c q c
c q c
f
f
f
f
f
f
(2.17)
57. 57
b. Thiết kế ỹ đạ
qu o
Giả ử ế ế ỹ đạ ải bài toán độ ọc ngƣợc để ẫn độ ự
s thi t k qu o và gi ng h d ng robot th c
hiệ ố ạ ị ẽ ớ ố ể ễ ố
n các m i hàn t i v trí i và i+1 trên hình v v i các thông s bi u di n m i hàn
cho trong b Robot th c hi n các m i hàn có v trí cho theo b sau.
ảng. ự ệ ố ị ảng
B ng u di n c thông s x c h t a c a c i m hàn:
ả biể ễ ác ố ác định ác ệ ọ độ ủ ác đ ể
TT xfi yfi zfi αi βi i
i 1.68 1.09 2.71 0.851 0.862 0.199
i+1 1.70 1.11 2.73 0.851 0.862 0.199
… … … … … … …
B ng 2 B ng bi u di n các thông s nh các h t c m hàn
ả : ả ể ễ ố xác đị ệ ọa độ ủa các điể
Các bƣớ ế ế ỹ đạ
c thi t k qu o:
Bƣớ ế ế ỹ đạo trong không gian thao thác khi đƣa mỏ ừ ị trí điể
c 1: Thi t k qu hàn t v m i
đến i+1.
Hình Thi o trong không gian thao tác
44: ết kế quỹ đạ
58. 58
- Có th thi o d ch chuy n th ng t i i+1 n u không gian cho
ể ết kế quỹ đạ ị ể ẳ ừ ế
phép.
- Có th m trung gian i0 n u không gian làm vi a robot b
ể đi qua điể ế ệc củ ị giới
h n. S m trung gian tùy t c không gian thao tác c a robot.
ạ ố điể huộ ủ
- Ở đây ta thiết kế quỹ đạo robot sao cho mũi hàn đi qua vị trí trung gian i0.
Nhƣ vậ ỹ đạ
y qu o trong không gian thao tác là i i
0 i+1, gồm hai đoạn
thẳng.
TT xfi yfi zfi αi βi
i
i 1.68 1.09 2.71 0.851 0.862 0.199
i0 1.5 1 2 0.4897 0.836 0.6383
i+1 1.70 1.11 2.73 0.851 0.862 0.199
… … … … … … …
B ng 3 B ng bi u di n các thông s nh các h t c m hàn khi
ả : ả ể ễ ố xác đị ệ ọa độ ủa các điể
đi qua điểm trung gian io
Bƣớ ử ụng đa thứ ậc 3 để ế ế ỹ đạo cho mũi hàn củ
c 2: S d c b thi t k qu a robot di chuyển
trên hai đoạ ẳ
n th ng này.
2 3
1 2 3
( )
p o
t a a t a t a t
x (2.18)
0
1
1
2 2
1
3 3
0
3( )
2( )
k
k k
k
k k
k
a
a
a
t
a
t
x
x x
x x
(2.18)
1 1 1
1 1
( ) ( )
k k k k k k
p p
k k k k
t t
y y y x y x
y x
x x x x (2.19)
59. 59
1 1 1
1 1
k k k k k k
p p
k k k k
t t
z z z x z x
z x
x x x x (2.20)
T (2.18 ,(2.20 c quy lu t chuy ng c
ừ ), … ) xác định đƣợ ậ ển độ ủa mũi hàn trong
không gian thao tác.
Tƣơng tự xác định đƣợ ật thay đổi hƣớ ủ ỏ ừ đó giả
c quy lu ng c a m hàn. T i bài
toán độ ọc ngƣợc trên cơ sở ậ ển độ ủ ỏ hàn đã xác đị ẽ
ng h quy lu t chuy ng c a m nh, s
nhận đƣợ ế ả
c các k t qu u di n quy lu t chuy
biể ễ ậ ển độ ủ ủ
ng c a các khâu c a robot.
c. Giải bài toán độ ọc ngượ
ng h c
Để ả ệ 6 phƣơng trình
gi i h (2.17) d l p Newton-Raphson.
, ta sử ụng phƣơng pháp ặ
Cơ sở ế ủa phƣơng pháp lặ
lý thuy t c p Newton-Raphson.
Giả ử ả ả
s ta ph i gi i hệ phƣơng trình
n n n sau:
biế
1 1 2
2 1 2
1 2
( , ,.., ) 0
( , ,.., ) 0
...
( , ,.., ) 0
n
n
n n
x x x
x x x
x x x
f
f
f
(1)
Theo công th c Taylor có x p x
ứ , ta ấ ỉ nhƣ sau:
2 1 2 1
1
( ) ( ) ( )
n
j
j j i i
i i
f
x x x x
x
f f
v i x
ớ k
là giá trị c a nghi l n l p th k. Ta mong mu n
ủ ệm ở ầ ặ ứ ố 2
( ) 0
j x
f do đó
h n 1) có th
ệ phƣơng trình ( ể viết dƣớ ạ ậ
i d ng ma tr n:
2
k k
x
J R
trong đó Jk
là ma tr n Jacobi, c n x n t p th k
ậ kích thƣớ ại bƣớc lặ ứ
60. 60
k i
ji
i
f
x
J
Rk
vector s gia giá tr ,
là ố ị kích thƣớ ại bƣớ ặ ứ
c n x 1 t c l p th k:
k k
j
j
x
R f
và cu i cùng ta có:
ố
1
k k k
x x x
D m c t k+1 .
o đó nghiệ ủa hệ ại bƣớc thứ là
1
k k k
x x x
Trở ề ớ ả
v v i bài toán gi i độ ọc ngƣợ ể
ng h c cho Robot hàn đi m.
Ta vi ng h
ết phƣơng trình độ ọc ngƣợ ớ ạ
c dƣ i d ng: ( ) 0
q
f X
- s Robot làm vi
Giả ử ệc trong kho ng th i gian t=[0,T] (s).
ả ờ
- Ta chia mi n th i gian này thành N kho ng b ng nhau v dài m i kho ng
ề ờ ả ằ ớ ộ
i đ ỗ ả
là:
T
t
N
.
Ta có th i gian t m k+1 là :
ờ ại điể 1
k k
t t t
v i k=0..N+1.
ớ
Đặ ế ớ ọ ộ
t bi n kh p và t a đ khâu thao tác t i th i gian
ạ ờ
là
và
Thu t toán hi u ch
ậ ệ ỉnh gia lƣợng.
Để ế ọ ử ụ
vi t g n, ta s d ng các kí hi u sau:
ệ
( )
k k
t
q q , ( )
k k
t
q q , ( )
k k
t
q q
( )
k k
t
x x , ( )
k k
t
x x , ( )
k k
t
x x
Bƣớc 1:
Hiệ ỉnh gia lƣợ
u ch ng vecto t suy r ng t m t
ọ ộ
a đ ộ ại thời điể 0=0
Đầ ể xác đị ần đúng củ
u tiên, ta có th nh vecto g a q0 b hình
ằng phƣơng pháp vẽ
(ho c th c nghi ng khai tri tìm g
ặ ự ệm). Sau đó áp dụ ển Taylor để ần đúng tốt hơn của
q0. Ban đầu ta có:
0 0 0
q q q
61. 61
Theo phƣơng trình (2.12) ta có:
0 0 0 0 0 0 0
( ) ( ) ( ) ( )
f
x f q f q q f q q q
q
+… (2.21)
V ( ) là ma tr n jacobian c ( ) theo bi :
ới J q ậ ủa f q ến q
1 1 1
1 2 6
2 2 2
1 2 6
6 6 6
1 2 6
...
...
( )
... ... ... ...
...
f f f
q q q
f f f
q q q
f f f
q q q
f
J q
q
(2.22)
Suy ra công thức gần đúng:
0 0 0 0
( ) ( )
J q q x f q (2.23)
Giải phƣơng trình đại số ế
tuy n tính trên v n
ới ẩ 0
q ta đƣợc:
1
0 0 0 0
( )( ( ))
q J q x f q .24)
(2
Sau đó ta tìm đƣợ ấ ỉ ần đúng hơn củ
c x p x g a q0 bởi:
0 0 0
q q q (2.25)
Nếu 0
q với là tham số dƣơng bé cho trƣớc, 0
q là 1 chu n c
ẩ ủa 0
q (có
thể ọ ẩn bình phƣơng) thì ta lạ ế vào phƣơng trình
ch n chu i th 0 0 0
q q q và lặp
l i quá trình tính toán t i khi
ạ ớ 0
q . Nhƣ vậy, ta đã tìm đƣợ ấ ỉ ủ
c x p x c a q0 với
sai số bé tùy ý do ta chọn.
Bƣớc 2:
Hiệ ỉnh gia lƣợ
u ch ng vector t suy r ng t m t
ọ ộ
a đ ộ ại thời điể k+1
Giả ử ta đã biế
s t qk, ta c n tìm
ầ qk+1. Trƣớc tiên, ta xác đị ị ần đúng củ
nh giá tr g a qk+1
bởi:
1
1 ( )
k k k k t
q q J q x (2.26)
Sau đó ta xác định chính xác hơn xấ ỉ ủ
p x c a qk+1 theo công thức:
62. 62
1 1
k k k
q q q (2. )
27
Để xác định 1
k
q ta sử ụ ể
d ng khai tri n Taylor:
1 1 1 1 1 1
( ) ( ) ( ) ( )
k k k k k k k
f
x f q f q q f q q q
q
(2.28)
Suy ra :
1
1 1 1 1
( )( ( ))
k k k k
q J q x f q (2. )
29
K t h x p x t
ế ợp các phƣơng trình trên cho ta giá trị ấ ỉ ốt hơn của qk+1. Nếu 1
k
q
thì ta ti p t p l i quá trình t (2. i (2. ) cho t i khi
ế ục lặ ạ ừ 27) tớ 29 ớ 1
k
q .
X b c t : ta cho robot h i m t t i
ét ài toán thự ế àn đi hàn đ ể thứ nhấ M1(1,68; 1,09; 2,71) ớ
đ ể ờ ớ ớ độ ng đổ
i m trong
M2(1,7;1,11; 2,73) th i gian = v
T 2s i hƣ ng tác ng kh
là ô i :
0.851
0.862
0.199
v i yêu c u ta thi t k
ớ ầ đó ế ế qu nh
ỹ đạ ậ
o b c ấ ủ
t c a robot:
1.68 0.01
1.09 0.01
2.71 0.01
0.851
0.862
0.199
t
t
t
X
T (2.12), t ó ng trình h c:
ừ a c phƣơ động ọ
( ) 0
x
f (2.30)
V i
ớ là ma tr n [6x1] c x theo ph
ậ đƣợ ác định ƣơng ình (2.11).
tr
11
22
33
( ) 1.68 0.01
( ) 1.09 0.01
( ) 2.71 0.01
( )
0.851
0.862
0.199
x q t
y q t
z q t
q
c p
c p
c p
f (2.31)
63. 63
Gi i ng trình (2.30 c k t c n p
ả phƣơ ) ta đƣợ ế quả ác biế khớ nhƣ sau:
Đồ ị ế ớ
th bi n kh p q1:
Hình n kh p q
45: Đồ thị biế ớ 1
Đồ ị ế ớ
th bi n kh p q2:
Hình n kh p q
46: Đồ thị biế ớ 2
64. 64
Đồ ị ế ớ
th bi n kh p q3:
Hình n kh p q
47: Đồ thị biế ớ 3
Đồ ị ế ớ
th bi n kh p q4:
Hình n kh p q
48: Đồ thị biế ớ 4
65. 65
Đồ ị ế ớ
th bi n kh p q5:
Hình n kh p q
49: Đồ thị biế ớ 5
Đồ ị ế ớ
th bi n kh p q6:
Hình n kh p q
50: Đồ thị biế ớ 6
66. 66
2.5 Kết luận chƣơng 2
Chƣơng hai củ ận văn đã trình bày đƣợ ế ế mô hình 3D Robot, đặ
a bài lu c thi t k t
các h c t lên các kh p c Robot, dây chuy n hàn khung v ô tô. T
ệ trụ ọa độ ớ ủa ề ỏ ừ đó
đƣa ra các thông số động học D-H.
D a vào vào các thông s ng h c D-H, thi t l c các ma tr n tr ng thái
ự ố độ ọ ế ập đƣợ ậ ạ
khâu thao tác theo t ng h c. T
ọa độ thao tác và các phƣơng trình độ ọ ừ các phƣơng
trình độ ọ ả i toán độ ọ ận và độ
ng h c, gi i bà ng h c thu ng học ngƣợc.
67. 67
CHƢƠNG 3: KHẢ ĐỘ
O SÁT CHÍNH XÁC C A ROBOT
Ủ
3.1 Nguyên nhân gây ra sai s cho Robot
ố
Robot hàn khung v ô tô là Robot d ng tay máy có c u trúc n i ti p chu i h
ỏ ạ ấ ố ế ỗ ở,
đƣợ ử ụ ề ả ấ
c s d ng nhi u trong s n xu t.
Vì gi i h n k thu t mà các ph n t c u t o nên Robot trong quá trình ch t o,
ớ ạ ỹ ậ ầ ử ấ ạ ế ạ
thi t l p luôn t n t i các sai s gây ra b i sai l ch hình h c (dung sai) làm cho kích
ế ậ ồ ạ ố ở ệ ọ
thƣớ ủa các khâu không còn đúng với kích thƣớc danh nghĩa mong muốn nhƣ
c c
thi : bi n d i, bi n d
ết kế ế ạng đàn hồ ế ạng nhi t, mài mòn trong quá trình làm vi
ệ ệc…
Ngoài ra, vi c thi t k , l a ch n b u khi n, thu t toán tính toán u khi n
ệ ế ế ự ọ ộ điề ể ậ và điề ể ,
các c m bi c do làm tròn s
ả ến, thƣớ đo và các sai số ố trong các chƣơng trình tính toán
cũng là nguyên nhân gây ra sai s trong Robot.
ố
V Robot có c u trúc n i ti p chu i h (Robot hàn khung v ô tô) thì t t c
ới ấ ố ế ỗ ở ỏ ấ ả các
sai s t n t i trong các khâu kh p và các ph n t u t o nên Robot s tích
ố ồ ạ ớ ầ ử khác,…cấ ạ ẽ
lũy từ ứ ất đế ố ảnh hƣớng đến độ ủa điể
khâu th nh n khâu cu i và gây chính xác c m tác
độ ố ủ ụ ụ ắ
ng cu i c a d ng c thao tác g n trên khâu cu Robot.
ối của
Việ ảo sát độ ểm tác độ ố ủ ảnh hƣở ớ ố
c kh chính xác đi ng cu i c aRobot ng b i sai s
c a t t c các khâu là r t c n thi t. Vi c kh o sát sai s giúp c tính
ủ ấ ả ấ ầ ế ệ ả ố đánh giá đƣợc đặ
làm vi c c Robot ngay t n thi t k , ch c sai s c khâu nào có
ệ ủa ừ giai đoạ ế ế ỉ ra đƣợ ố ủa ở
ảnh hƣở ớ ất để ể ổ ạ ố ớ ộ ợ
ng l n nh có th phân b l i sai s lên các khâu, kh p m t cách h p lý
sao cho kh t o và giá thành là t i
ả năng chế ạ ố ƣu nhất.
Nguyên nhân gây ra sai số ỏ
cho Robot hàn khung v ô tô
Trong k thu t, không có m t chi ti t hay ph n t c ch t o ra mà
ỹ ậ ộ ế ầ ử nào đƣợ ế ạ
không có sai s . Các nguyên nhân gây ra sai s c Robot hàn khung v ô tô là:
ố ố ủa ỏ
- Các dung sai trong ch t o, l p ráp các khâu, kh p c Robot
ế ạ ắ ớ ủa
- Sai s do các c m bi c
ố ả ến, thƣớ đo
- Sai s trong thu t toán u khi
ố ậ điề ể ự ầ ề
n, s làm tròn trong ph n m m tính toán
68. 68
T t c các sai s t n t i trong các khâu, kh p c u t o nên Robot hàn khung v ô
ấ ả ố ồ ạ ớ ấ ạ ỏ
tô s n khâu cu i cùng và làm
ẽ đƣợc tích lũy từ khâu đầu tiên đế ố ảnh hƣởng đến độ
chính xác c m thao tác cu m Spot Welding Gun).
ủa điể ố ầ
i (Đ u hàn điể –
Hình Sai l ch v trí c ng cu
51: ệ ị ủa điểm tác độ ối (Đầ ỏ
u m hàn)
Nhƣ n, đƣờ
hình ê
tr ng m xanh nh t n o chuy ng c a i m
àu ạ thể hiệ quỹ đạ ển độ ủ đ ể
t ng cu i v i c âu s h c D-H là c á d ngh a. Khi có c sai
ác độ ố ớ ác th ố động ọ ác gi trị ạnh ĩ ác
s t n t i trong các khâu, kh p c u t o nên Robot, qu o n ng c a i m
ố ồ ạ ớ ấ ạ ỹ đạ chuyể độ ủ đ ể
t i ông chính x thi t k và c
ác động cuố kh ác nhƣ ế ế đƣợ thể hiện là m .
đƣờng àu đỏ
69. 69
3.2 Mô hình sai số
Nhƣ trên, các phầ ử ấ ạ ế ạ ắ
n t c u t o nên Robot trong quá trình ch t o và l p ráp luôn
t n t i sai s . Do v y, b thông s ng h c D-H không ch là các giá tr
ồ ạ ố ậ ộ ố độ ọ ỉ ị danh nghĩa
mà còn có c ng sai s c a chúng.
ả nhữ ố ủ
Hình Các thông s ng h -H c a khâu bao g m các giá tr sai s
52: ố độ ọc D ủ ồ ị ố
Ta có:
'
'
'
'
i i i
i i i
i i i
i i i
d d d
q q q
a a a
(3.1)
70. 70
Khi đó, ta có bảng các thông số ồ
D-H bao g m các giá trị ố
sai s sau:
Khâu 'i
q 'i
d 'i
'i
a
1 1 1
q q
1 1
d d
1
2
1 1
2 2 2
q q
2 2
d d
2
0
2 2
3 3 3
q q
3 3
d d
3
2
3 3
4 4 4
q q
4 4
d d
4
2
4 4
5 5 5
q q
5 5
d d
5
2
5 5
6 6 6
q q
6 6
d d
6
0
6 6
B ng 4 B ng các thông s D-H bao g m các giá tr sai s
ả : ả ố ồ ị ố
71. 71
3.3 o s sai s ng h c c a Robot
Khả át ố độ ọ ủ
3.3.1 lý thuy t
Cơ sở ế
Việ ế ậ độ ọ để đị
c thi t l p phƣơng trình ng h c xác nh kh
v í và c a
ị tr hƣớng ủ âu thao
t c a Robot là hàm s thu c vào c k c danh ngh a c a b ông s
ác ủ ố phụ ộ ác ích thƣớ ĩ ủ ộ th ố
D-H c a c âu, kh p
ủ ác kh ớ trong Robot đƣợ ƣ
c ình b
tr ày nh phƣơng trình (2.8)
Ta c u c mô t v í c m t ng cu i sau:
ố biể thứ ả ị tr ủa điể ác độ ố nhƣ
1 6 1 6 1 6 1 6
1 6 1 6 1 6 1 6
1 6 1 6 1 6 1 6
... , ... , ... , ...
( ) ... , ... , ... , ...
... , ... , ... , ...
n
E n
n
x q q a a d d
q y q q a a d d
z q q a a d d
r (3.2)
Nhƣ ở ầ ử ấ ạ ế ạ
đã ình b
tr ày ên, c
tr ác ph n t c u t o nên Robot trong quá ình
tr ch t o
và thi t l p ôn t n t i c sai s : thông s d
ế ậ lu ồ ạ ác ố ố i s b sai l
ẽ ị ệch thành 'i i i
d d d
;
thông s q
ố i s b sai l ành
ẽ ị ệch th 'i i i
q q q
; thông s a
ố i s b sai l
ẽ ị ệch thành
'i i i
a a a
và ông s
th ố i bị sai lệch thành 'i i i
.
Ta đặ ố độ ọ ấ ả ủ ồ ấ ả
t vector thông s ng h c cho t t c c âu c
ác kh a Robot bao g m t t c
c sai s là:
ác ố
1 6 1 6 1 6 1 6
' ... ' , ' ... ' , ' ... ' , ' ... '
T
q q a a d d
g
g là vector có k c [1x24] vì m i âu có b 4 thông s D-H. Khi , v í
ích thƣớ ỗ kh ộ ố đó ị tr
đ ể độ ố
i m tác ng cu i rE b d chuy n v í
ị ịch ển đế ị tr r’E l so v i v í c m t kho
ệch ơ ị tr ũ ộ ảng
drE.
Hình Sai l ch v trí c ng cu i
53: ệ ị ủa điểm tác độ ố
72. 72
Khi , ta có u c mô t v í c a i m t ng cu i c a c u
đó biể thứ ả ị tr ủ đ ể ác độ ố ủ Robot đƣợ biể
diễ ƣ
n nh sau:
6
6
6
( )
' ( ) ( )
( )
E
x g
g y g
z g
r (3.3)
Để ả ự ả ở ủ ố đế độ ị ủ đ ể
kh o s s
át nh hƣ ng c a c sai s
ác n ính x v
ch ác í c
tr a i m tác
độ ố ế ấ ế để ố ệ ữ
ng cu i, ta ti n h l
ành y vi phân 2 v t m
ìm i quan h gi a drE v i c sai l
ớ ác ệch
dgi c a c ông s g
ủ ác th ố i, ta có sau:
nhƣ
6 6 1 6
6 6 1 6
6 6 1 6
( ) ( ... )
( ) ( ) ( ... )
( ) ( ... )
E
dx g dx g g
g dy g dy g g
dz g dz g g
dr
1 24 1 24
1 24
1
1 24 1 24
1 24
24
1 24 1 24
1 24
( ... ) ( ... )
...
( ... ) ( ... )
( ) ... ...
( ... ) ( ... )
...
dr J
n n
n n
E E
n n
x g g x g g
g g
g
y g g y g g
g g
g g
g
z g g z g g
g g
3.4)
Biể ứ ả
u th c mô t 3 g C dan c
óc ar ủ độ ố
a âu t
kh ác ng cu i:
( )
' ( ) ( )
( )
E
E E
E
g
g g
g
(3.5)
X 3 ph g trình i c a h (2.12), ta có:
ét ƣơn cuố ủ ệ
4 11 11
5 22 22
6 33 33
( ) ( , , ) 0
( ) ( , , ) 0
( ) ( , , ) 0
f
f
f
c q c
c q c
c q c
(3.6)
Do có s sai s nên h (3.6) có t l i i d thu c c á sai
ự ố ệ thể viế ạ dƣớ ạng phụ ộ ác gi trị
s sau:
ố nhƣ
73. 73
4 11 11
5 22 22
6 33 33
( ) ( ) 0
( ) ( ) 0
( ) ( ) 0
f
f
f
c g c
c g c
c g c
(3.7)
Đạ ệ
o h h
àm phƣơng trình ên ta nh n c:
tr ậ đƣợ
4 4
5 5
6 6
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
f f
f f
f f
g
dg d
g
g
1
4 4
5 5
6 6
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
f f
f f
f f
g
d dg
g
g
(3.8)
Thay các kí hi u s gia b ng các kí hi u sai phân h u h n ta có công th c tính
ệ ố ằ ệ ữ ạ ứ
sai số ề ớ ủa khâu tác độ ố
v hƣ ng c ng cu i:
1
4 4
5 5
6 6
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
f f
f f
JR
f f
E
g
g g
g
g
(3.9)
74. 74
3.3.2 Bài toán thực tế
V c
ới sai số ủa d1 và a6 là 1 0.1
d
, 6 0.01
a
ta có k t qu mô ph ng sai l ch
ế ả ỏ ệ
nhƣ sau :
Đồ ị ủ
th c a XE khi không có sai s và có sai s :
ố ố
Hình c a X
54: Đồ thị ủ E khi không có sai s và có sai s
ố ố
75. 75
Đồ ị ủ
th c a YE khi không có sai s và có sai s :
ố ố
Hình c a Y
55: Đồ thị ủ E khi không có sai s và có sai s
ố ố
Đồ ị ủ
th c a ZE khi không có sai s và có sai s :
ố ố
Hình c a Z
56: Đồ thị ủ E khi không có sai s và có sai s
ố ố
76. 76
V ng bi u di n t khi không có sai s
ới đƣờng màu xanh là đƣờ ể ễ ọa độ ố còn đƣờn
màu đỏ là đƣờ ể ễ
ng bi u di n t khi có sai s .
ạo độ ố
Hình 2 Sai l ch v ng cu u m hàn)
57 : ệ ị trí của điểm tác độ ối (Đầ ỏ
77. 77
3.4 Kết luận chƣơng 3
N i dung c c các nguyên nhân gây ra sai s
ộ ủa chƣơng 3 đã trình bày đƣợ ố cho
Robot là: các sai s gây ra b i sai l ch hình h c các
ố ở ệ ọc (dung sai) làm cho kích thƣớ
khâu không còn đúng nhƣ kích thƣớc danh nghĩa mong muốn nhƣ thiế ế
t k . Ngoài
ra, c thi t k , l a ch n b u khi n, thu u khi n, các c
việ ế ế ự ọ ộ điề ể ật toán tính toán điề ể ảm
biến, thƣớc đo và sai số do làm tròn cũng là nguồn gây ra các sai s trong Robot.
ố
Chƣơng 3 cũng trình bày mô hình sai số ủa robot đố ớ ố ở
c i v i các sai s gây ra b i
sai l sát sai s
ệ ọ
ch hình h c và kh o
ả ố ủ
c a Robot.
78. 78
K T N
Ế LUẬ
Bài luận văn trình bày về phƣơng pháp khảo sát độ ề ị ủ
chính xác v v trí c a
Robot hàn điể ế ả cho phép đánh giá ảnh hƣở ủ ộ ố ạ ố đế
m. K t qu ng c a m t s lo i sai s n
độ ủ ỉ ảnh hƣở ớn đến độ ủ
chính xác c a Robot. Ch ra khâu nào có ng l chính xác c a
điểm tác độ ố ạ ậ ợ ệ ứ ả ạ ế ố
ng cu i, t o thu n l i cho vi c nghiên c u, gi i pháp h n ch các sai s
ảnh hƣở ớn đến độ ủ ế ạo Robot ƣớ
ng l chính xác c a Robot, giúp cho các nhà ch t c
lƣợng, đanh giá đƣợc đặ ệ ủ ừ giai đoạ ế ế ỉ
c tính làm vi c c a Robot ngay t n thi t k , ch ra
đƣợ ố ủ ảnh hƣở ớ ất để ừ đó phân bổ ạ ố
c sai s c a khâu nào có ng l n nh t l i sai s trong
các khâu, kh p m t cách h p lý sao cho kh t o là t
ớ ộ ợ ả năng chế ạ ối ƣu và giá thành rẻ
nhất.
Trong chƣơng một tôi đã tìm hiể ệm, đặc điể ạ ứ
u khái ni m, phân lo i và ng
d ng c a Robot Công nghi p; bên c m và Robot hàn
ụ ủ ệ ạnh đó là phƣơng pháp hàn điể
điể ề
m trong dây chuy n hàn khung v ô tô.
ỏ
Chƣơng hai củ ận văn đã trình bày đƣợ ế ế
a bài lu c thi t k mô hình 3D Robot,
đặ ệ ụ ọa độ ớ ủ ề ỏ ừ đó
t các h tr c t lên các kh p c a Robot, dây chuy n hàn khung v ô tô. T
đƣa ra các thông số độ ọ ự ố độ ọ ế
ng h c D-H.D a vào vào các thông s ng h c D-H, thi t
l c các ma tr n tr ng thái khâu thao tác theo t
ập đƣợ ậ ạ ọa độ thao tác và các phƣơng
trình độ ọ ừ các phƣơng trình độ ọ ải bài toán độ ọ ận và độ
ng h c. T ng h c, gi ng h c thu ng
h c
ọ ngƣợc.
c các nguyên nhân gây ra sai s cho Robot là: các
Chƣơng 3 đã trình bày đƣợ ố
sai s gây ra b i sai l ch hình h
ố ở ệ ọc làm cho kích thƣớc các khâu không còn đúng
nhƣ kích thƣớc danh nghĩa mong muốn nhƣ thiế ế.Chƣơng này cũng trình bày mô
t k
hình sai s c i v i các sai s gây ra b i sai l ch hình h c và kh o sát sai
ố ủa robot đố ớ ố ở ệ ọ ả
s c a Robot.
ố ủ
Bên cạnh đó bài luận văn cũng còn hạ ế là chƣa giả ết đƣợ
n ch i quy c là bài
toán t m t s khâu nh ng nghiên c
ối ƣu cho robot khi có sai số ở ộ ố ất định. Hƣớ ứu
trong tƣơng lai có thể đƣa ra đƣợ ế ả ủ ảnh hƣở ủ ừ ố ấ ả
c k t qu c a ng c a t ng sai s và t t c
các sai s c k t lu n v bài toán t ch khi có
ố trên cơ sở đó đƣa ra đƣợ ế ậ ề ối ƣu cho sai lệ
ảnh hƣở ở ố
ng b i sai s .
79. 79
PHỤ Ụ
L C
1. CODE bài toán độ ọ
ng h c thuận.
clc
clear all
syms d1 d2 d3 d4 d6 a1 a2 a3 a6 real
syms q1 q2 q3 q4 q5 q6 real
% cac ma tran DH co duoc tu bang DH
A10=dh(q1,d1,a1,pi/2);
A21=dh(q2,d2,a2,0);
A32=dh(q3,d3,a3,pi/2);
A43=dh(q4,d4,0,-pi/2);
A54=dh(q5,0,0,pi/2);
A65=dh(q6,d6,0,0);
A6=[1 0 0 a6; 0 1 0 0 ;0 0 1 0 ; 0 0 0 1]; % phep bien doi truc toa do bang cach
dich theo truc x mot khoang a6
AE=[0 -1 0 0;1 0 0 0 ;0 0 1 0 ;0 0 0 1]; % phep bien doi truc toa do bang cach
quay theo truc z mot goc pi/2
AE6=A6*AE; % phep bien tu he truc E ve he truc 6
%%
% ma tran truyen tu khau cuoi ve khau 0
T60=A10*A21*A32*A43*A54*A65*AE6;
% phuong trinh dong hoc
pt=[T60(1,1);T60(2,2);T60(3,3);T60(1,4);T60(2,4);T60(3,4)];
ptt=[T60(1,1);T60(1,3);T60(3,3)];
% giai dong hoc thuan
% dat cac gia tri cho bien khop di va ai
pt1=subs(pt,[d1 d2 d3 d4 d6 a1 a2 a3 a6],[1 0.25 -0.1 1 0.7 0.3 1 0.2 0.25])
pt2=subs(pt,[d1 d2 d3 d4 d6 a1 a2 a3 a6],[1.1 0.25 -0.1 1 0.7 0.3 1 0.2 0.26]);
80. 80
q=[q1 q2 q3 q4 q5 q6];
J=jacobian(pt1,q)
% dat cac gia tri bien khop qi de thuc hien bai toan thuan
% syms N int
% syms T real
% syms t tt real
T=3;
N=1000;
X=zeros(6,N);
Y=zeros(6,N);
goc=zeros(3,N);
dt=T/N;
t=zeros(1,N);
for i=1:N
ti=(i-1)*dt;
t(i)=ti;
q1t=pi/3*(1+cos(5*ti));
q2t=pi/4*(1+sin(10*ti));
q3t=pi/3*(1+cos(5*ti));
q4t=pi/6*(1+sin(10*ti));
q5t=pi*3/4*(1+cos(5*ti));
q6t=pi/6*(1+sin(10*ti));
X(:,i)=subs(pt1,[q1 q2 q3 q4 q5 q6],[q1t q2t q3t q4t q5t q6t]);
Y(:,i)=subs(pt2,[q1 q2 q3 q4 q5 q6],[q1t q2t q3t q4t q5t q6t]);
g=subs(ptt,[q1 q2 q3 q4 q5 q6],[q1t q2t q3t q4t q5t q6t]);
goc(:,i)=[acos(g(3)/sqrt(1-g(2)*g(2))); asin(g(2));acos(g(1)/sqrt(1-g(2)*g(2))) ];
end
81. 81
2. CODE bài toán độ ọc ngƣợ
ng h c.
clear all
clc
% J=jacobian(PT,q);
N=100;
qq=zeros(6,N);
TT=zeros(1,N);
X=zeros(6,N);
Tg=2;
for i=1:N
tt=(i-1)*Tg/N;
TT(i)=tt;
X(:,i)=[0.4897;0.8360;0.6383;1.68+0.01*tt;1.09+0.01*tt;2.71+0.01*tt];
if i<=1
qq(:,i)=[1.1 1 1 1 1 1];
else
qq(:,i)=qq(:,i-1);
end
e=1;
% detal=0;
while e>10^-5
% em=pt(qq(:,i),tt)
e=sqrt(ptr(qq(:,i))-X(:,i))'*ptr((qq(:,i))-X(:,i));
detal=-inv(jacobi(qq(:,i)))*(ptr(qq(:,i))-X(:,i));
qq(:,i)=qq(:,i)+detal;
end
n=qq(:,i)
86. 86
T U THAM KH O
ÀI LIỆ Ả
1. ùi
PGS. TS. Phan B ô . Tr Bách Khoa
Kh i: “Bài giảng ROBOTICS” ƣờng ĐH
Hà N Hà N i 2009.
ội. ộ
2. ùi
PGS. TS. Phan B ô Anh Tu n, Nguy n Quang H ng, Nguy n í
Kh i, Đỗ ấ ễ ƣ ễ Ch
Linh: “Khả độ ủ ấ ố ế ỗ ở
o sát ính x c
ch ác a Robot c u n
trúc i ti p chu i h ”. K y
ỷ ếu
h i ngh Khoa h c và Công ngh toàn qu c v n th III
ộ ị ọ ệ ố ề cơ khí lầ ứ , Tr.1162-
1168. Tr H Công Nghi p Hà N i.
ƣờng Đ ệ ộ
3. GS. TSKH. Nguy , Nhà xu t b n Giáo d c, Hà
ễn Văn Khang: Cơ họ ỹ ậ
c k thu t ấ ả ụ
N i 2009.
ộ
4. GS. TSKH. Nguy . Nhà xu t b
ễn Văn Khang: Độ ự ọ ệ ề ậ
ng l c h c h nhi u v t ấ ản
Khoa h thu t, Hà N i 2007.
ọc và Kỹ ậ ộ
5. GS. TSKH. Nguyễn Văn Khang, TS. Chu Anh Mỳ: Cơ sở Robot Công
Nghi p
ệ . Nhà xu n Gi d c t Nam, Hà N i 2011.
ất bả áo ụ Việ ộ
6. T Duy Liêm: . NXB Khoa h c và K
ạ Robot và h ng công ngh Robot hóa
ệ thố ệ ọ ỹ
thu t, Hà N i 2004.
ậ ộ
