Xây dựng mô hình và mô phỏng robot song song sử dụng ngôn ngữ Matlab

Tổng quan về một hệ thống Robot nói chung, các vấn đề liên quan tới hệ thống Robot và phân loại Robot, giới thiệu Robot song song kiểu SPS hay còn được gọi là Hexapod SPS. Nghiên cứu Robot song song SPS về các khía cạnh: công cụ toán học, cơ học cơ bản liên quan tới Robot và phần mềm MATLAB/SIMULINK, phương thức sử dụng chúng; xây dựng mô hình đối tượng Robot trên phần mềm MATLAB, xây dựng và viết các hàm giải quyết các vấn đề động học, hình học, các hàm tiện ích khác của đối tượng Robot trên phần mềm MATLAB. Trình bày các kết quả chính đạt được : thư viện hàm giải quyết các vấn đề (các m file) và mô hình, mô phỏng hệ thống Robot PR6-01 với các kết quả tính toán động học ngược và động học thuận.

Các cơ cấu có cấu trúc động học song song đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới chú ý và tập trung nghiên cứu từ những năm 60 kể từ khi Stewart sử dụng cấu trúc song song 6 bậc tự do để mô phỏng buồng tập lái máy bay. Cơ cấu này có nhiều ưu điểm vượt trội so với cơ cấu chuỗi truyền thống là: khả năng tải rất lớn trong khi yêu cầu về kích thước, kết cấu lại nhỏ gọn hơn cơ cấu chuỗi; tốc độ đáp ứng rất nhanh với độ tin cậy cao; độ chính xác lớn hơn rất nhiều so với cơ cấu chuỗi (vì không có các sai số cộng tích luỹ giữa hai khâu liên tiếp như Robot chuỗi, không yêu cầu có các thiết bị dẫn hướng và cân bằng cồng kềnh khi tải trọng làm việc lớn); kết cấu thường đối xứng có nhiều chi tiết giống nhau (các khớp trượt, khớp cầu, khớp các đăng, …) thuận tiện cho chế tạo theo hướng mô đun hoá; thiết bị dây nối trong điều khiển đơn giản, gọn nhẹ …

Tuy vậy, hiện nay, việc đưa loại cấu trúc này vào ứng dụng có hiệu quả trong thực tế còn gặp nhiều khó khăn do một số nhược điểm chính sau: có nhiều điểm kỳ dị và rất khó xác định được chúng chính xác (điểm kỳ dị sẽ làm mất độ cứng của kết cấu tại đó dẫn tới không thể điều khiển được và làm hạn chế không gian làm việc của cơ cấu), bài toán điều khiển chúng rất phức tạp và đòi hỏi tốc độ xử lý lớn, hơn thế nữa là ảnh hưởng từ quá trình phát sinh nhiệt trong lúc Robot này hoạt động tới hệ thống cần phải được quan tâm. Mặc dù còn hạn chế về mặt không gian làm việc bé, các cơ cấu có cấu trúc động học song song vẫn có tiềm năng ứng dụng lớn trong các công việc đòi hỏi tính linh hoạt, độ chính xác, độ ổn định như là: trong quân sự (bệ đỡ súng trên tàu thuỷ, xe tăng, xe quân sự, …); trong gia công cơ khí (máy gia công cắt gọn kim loại điều khiển số: máy phay, máy tiện, …); trong công nghệ mô phỏng các thiết bị tập lái (buồng tập lái máy bay, buồng tập lái xe tăng, …); trong y tế (các thiết bị hỗ trợ quá trình phẫu thuật) và các Robot công nghiệp khác …

Trong tương lai, với sự phát triển của khoa học công nghệ, đặc biệt là khoa học máy tính, công nghệ thông tin, điều khiển, tự động hoá, … hứa hẹn giải quyết được từng bước những nhược điểm của loại cấu trúc này.

Để có thể đi sâu nghiên cứu về Robot trong tương lai, mục đích chính của tác giả trong luận án này là tự xây dựng và củng cố cơ sở lý thuyết về một hệ thống Robot tích hợp nói chung, đi sâu vào các vấn đề hình học và cơ học của Robot song song, làm tiền đề cho các nghiên cứu chuyên sâu sau này với nguyện vọng ứng dụng Robot song song vào thực tế có hiệu quả.

Từ cơ sở đã xây dựng, tác giả sẽ phát triển thư viện hàm giải quyết các vấn đề cơ bản của Robot song song 6 bậc tự do dạng SPS (sẽ được giải thích rõ ở phần 3.1), được viết bằng ngôn ngữ MATLAB®: viết phương trình động học và giải bài toán động học ngược, động học thuận, tìm kiếm không gian làm việc của Robot (theo các hạn chế về giới hạn khớp, va chạm của các khâu Robot, điểm kỳ dị), và viết các hàm tiện ích khác.

Các hàm trong thư viện này sẽ hỗ trợ trong việc mô hình hoá một hệ thống Robot song song 6 bậc tự do dạng SPS và mô phỏng nó trong môi trường MATLAB có sử dụng thêm SIMULINK tuỳ theo mục đích riêng.

Cuối cùng luận án sẽ chọn một mô hình hệ thống Robot đã có thật, lấy các thông số kỹ thuật của hệ thống này và sử dụng các hàm trong thư viện đã xây dựng, tiến hành mô hình nó trên MATLAB/SIMULINK, mô phỏng, lấy và hiển thị kết quả.

Luận án bao gồm các phần chính sau:

Phần mở đầu: giới thiệu vấn đề mà luận án quan tâm, mục đích của luận án và nội dung luận án sẽ thực hiện.

Phần tổng quan: sẽ tổng hợp, giới thiệu lại về một hệ thống Robot nói chung, các vấn đề liên quan tới một hệ thống Robot và phân loại Robot, đây là cơ sở phục vụ cho luận án. Cuối phần này sẽ đề cập tới loại Robot song song kiểu SPS hay còn được gọi là Hexapod SPS, là Robot luận án sẽ đi sâu nghiên cứu.

Phần cơ sở lý thuyết: tập trung đi sâu vào các công cụ toán học, cơ học cơ bản liên quan tới Robot và phần mềm MATLAB/SIMULINK, phương thức sử dụng chúng để giải quyết các vấn đề mà luận án đưa ra. Xây dựng mô hình đối tượng Robot trên phần mềm MATLAB, xây dựng và viết các hàm giải quyết các vấn đề động học, hình học, các hàm tiện ích khác của đối tượng Robot trên phần mềm MATLAB (các m file).

Phần kết quả chính đạt được: sẽ nêu ra các kết quả đạt được của luận án. Sử dụng các kết quả này để tiến hành mô phỏng một hệ thống Robot cụ thể và đưa ra các kết quả cụ thể. Mô hình Robot thật mà tác giả chọn để mô phỏng là hệ thống Robot PR6-01, sẽ được chi tiết ở sau.

Phần kết luận: sẽ tổng kết lại nội dung đã thực hiện của luận án theo như mục đích đề ra, trình bày những dự kiến nghiên cứu trong tương lai.

Phần phụ lục: đưa ra 6 Phương trình ràng buộc của 6 chân Robot và một số chương trình MATLAB giải quyết các vấn đề động học ngược, động học thuận và tìm biên không gian làm việc của một Robot cụ thể.

Link tải tài liệu: https://tii.la/UG97qtVOWY

Lưu ý: Link tải có chứa quảng cáo được rút gọn bằng Shrinkearn.com

Mật khẩu mở tệp PDF: sharetailieu.net

Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất vật liệu Polyme Nanocompozit trên cơ sở Polyaniline và Graphit

Nghiên cứu công nghệ chế tạo và tính chất của giả vật liệu Metamaterial

Nghiên cứu chế tạo vật liệu sắt điện BaTiO3 và tổ hợp BaTiO3/Fe3O4 có cấu trúc micro-nano bằng phương pháp thủy phân nhiệt

Tiếp cận các ứng dụng giao thức truyền thông không dây MiWi PRO

Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất vật liệu Polyme Nanocompozit trên cơ sở Polyaniline và Graphit

Nghiên cứu công nghệ chế tạo và tính chất của giả vật liệu Metamaterial

Nghiên cứu chế tạo vật liệu sắt điện BaTiO3 và tổ hợp BaTiO3/Fe3O4 có cấu trúc micro-nano bằng phương pháp thủy phân nhiệt

Tiếp cận các ứng dụng giao thức truyền thông không dây MiWi PRO

LEAVE A REPLY Cancel reply

Mới Nhất

Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất vật liệu Polyme Nanocompozit trên cơ sở Polyaniline và Graphit

Nghiên cứu công nghệ chế tạo và tính chất của giả vật liệu Metamaterial

Nghiên cứu chế tạo vật liệu sắt điện BaTiO3 và tổ hợp BaTiO3/Fe3O4 có cấu trúc micro-nano bằng phương pháp thủy phân nhiệt

Tiếp cận các ứng dụng giao thức truyền thông không dây MiWi PRO

Nâng cao độ chính xác định vị robot bằng phương pháp tổng hợp dữ liệu cảm biến lập mã quang với bộ lọc Kalman...

Cùng Chuyên Mục

Đọc Nhiều Nhất

Áp dụng OSGi trong việc xây dựng hệ thống dựa thành...

Kiến trúc hướng dịch vụ và ứng dụng điện toán đám...

Nghiên cứu tính khả kiểm thử của ứng dụng trên nền...

Kiểm thử đơn vị cho hệ thống

Phát triền phần mềm cho người học tại Đại học Quốc...

Các kỹ thuật phân cụm trong khai phá dữ liệu sử...