Khoa Điện tử

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam

Bộ môn Cơ điện tử

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
------------o0o------------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ROBOT CÔNG NGHIỆP

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VĂN TÚC
Mssv:K145520114053
Lớp : K50 CĐT01
Giảng viên hướng dẫn: DƯƠNG QUỐC KHÁNH
Đề tài: Tính toán thiết kế Robot ba bậc tự do RRR gắp vật

- Thông số kĩ thuật của robot cần thực hiện :
- Sức nâng : 3kg
- Tầm làm việc :1860 mm
- Bậc tự do : 3
- Độ chính xác lặp lại : : ±0,5mm
Nhiệm vụ bao gồm:
1.Tổng quan về đối tượng thiết kế
2.Giải quyết bài toán động học, động lực học
3.Mô phỏng động học quá trình làmviệc.
Ngày giao đề: 10/07/2018
Ngày hoàn thành:15/08/2018
Trưởng bộ môn
Giáo viên hướng dẫn

PGS.TS Phạm Thành Long

Ths.Dương Quốc Khánh


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
-----------o0o------------..................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................

....................................................................
Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2018
Giáo viên hướng dẫn


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
-----------o0o------------..................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................

....................................................................
Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2018
Giáo viên


MỤC LỤC
TÀI LIỆU THAM KHẢO


LỜI CAM ĐOAN

Chúng em xin cam đoan rằng đồ án này hoàn toàn do chúng em tự
tìm hiểu, tự làm theo sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo DƯƠNG
QUỐC KHÁNH. Các nội dung, kết quả trong đồ án này là trung thực và

hoàn toàn chưa được công bố dưới bất kì hình thức nào.
Trong đồ án có sử dụng kiến thức, các nhận xét, đánh giá cũng như
các thông số của các tác giả, cơ quan tổ chức mà chúng em tham khảo từ
nhiều nguồn khác nhau, được ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên không liên quan
đến những vi phạm bản quyền, quyền tác giả do chúng em gây ra trong quá
trình thực hiện đồ án (nếu có).
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Túc


LỜI NÓI ĐẦU

Đã gần một thế kỷ, kể từ khi xuất hiện trên thế giới
mẫu hình robot cho tới nay đã có hàng vạn robot ra đời và

đang làm việc trong nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống –
xã hội ở hầu khắp các quốc gia trên thế giới. ngày nay robot
đã trở thành một tên gọi khá phổ biến trong nhân dân.
Robot đã và đang trở thành một nguồn lực lao động với
năng suất và chất lượng cao trong nhiều lĩnh vực như: công
nghiệp, nông nghiệp, y học, an ninh quốc phòng v.v. Trong
số đó robot công nghiệp đóng vai trò rất quan trọng. Robot
nói chung và robot công nghiệp nói riêng là sự tích hợp rất
tinh vi giữa các lĩnh vực cơ học – điện – điện tử và kỹ thuật
điều khiển. Có thể nói robot là một trong số các loại hình
sản xuất trí tuệ cao cấp trong thời đại ngày nay, do con
người tạo ra để phục vụ con người. Ở nước ta, robot công
nghiệp xuất hiện sau những năm 1990 trong các lĩnh vực cơ
khí, tự động hóa. Để đáp ứng được nhu cầu xã hội và tiếp
cận nền khoa học kỹ thuật tương lai, thì nền tảng của
ngành cơ điện tử mà chúng em đang được các thầy cô
truyền đạt và nghiên cứu là cơ sở ban đầu để chúng em
tiếp thu và trang bị những kiến thức cao hơn nữa , để làm
chủ của những máy móc công cụ hiện đại.
Đề tài mà nhóm em được giao là “Thiết kế robot
công nghiệp 3 bậc tự do RRR gắp vật”. Đó là một đề tài
rất bổ ích. Nó đã giúp chúng em làm quen và tìm hiểu
những vấn đề cốt lõi và cơ bản nhất về Robot. Qua đó
6


chúng em có thể tìm hiểu sâu hơn, qua làm đồ án cũng
hình thành thêm những kỹ năng làm việc, lập kế hoạch, viết
báo cáo…rất có ích cho sau này.


Trong quá trình làm đồ án có rất nhiều vấn đề đặt ra
mà trong phạm vi kiến thức và hiểu biết của chúng em
chưa giải quyết được, chúng em rất mong nhận được sự chỉ
bảo và hướng dẫn của các thầy cô để đồ án được hoàn
thiện hơn!
Chúng em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm hướng
dẫn tận tình của thầy giáo DƯƠNG QUỐC KHÁNH và các
thầy cô giáo khác trong bộ môn Cơ điện tử trường Đại học
kĩ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.
Em xin chân thành cảm ơn!

7


CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP
I.Tổng quan về Robot công nghiệp
1.1.Định nghĩa robot công nghiệp
* Robot công nghiệp là thiết bị tự động được đặt cố định hay di động,có thể
liên kết với nhiều thiết bị tự động khác,có thể lập trình để thực hiện các chức
năng hoặc thao tác trong quá trình sản xuất.
* Theo tiêu chuẩn AFNOR của Pháp: Robot công nghiệp là một cơ cấu chuyển
động tự động có thể lập trình, lặp lại các chương trình, tổng hợp các chương
trình đặt ra trên các trục tọa độ, có khả năng định vị, định hướng, di chuyển các
đối tượng vật chất như chi tiết, đạo cụ, gá lắp theo những hành trình thay đổi đã
được chương trình hóa nhằm thực hiện các nhiệm vụ công nghệ khác nhau.
* Theo tiêu chuẩn RIA của Mỹ (Robot institute of America): Robot là một tay
máy vạn năng có thể lặp lại các chương trình, được thiết kế để di chuyển vật
liệu, chi tiết, dụng cụ, hoặc các thiết bị chuyên dùng thông qua các chương trình
chuyển động có thể thay đổi để hoàn thành các nhiệm vụ khác nhau.
* Theo tiêu chuẩn TOCT 25686-85 của Nga: Robot công nghiệp là một máy tự

động, được đặt cố định hoặc di động được, liên kết giữa một tay máy và một hệ
thống điều khiển theo chương trình, có thể lặp đi lặp lại để hoàn thành các chức
năng vận động và điều khiển trong quá trình sản xuất.
* Do đó, robot công nghiệp có thể được hiểu là những thiết bị tự động linh hoạt,
thực hiện các chức năng lao động công nghiệp của con người dưới một hệ thống
điều khiển theo những chương trình đã được lập trình sẵn.
1.2. Lịch sử phát triển
a. Trên thế giới
Thuật ngữ robot xuất hiện vào năm 1920 trong một tác phẩm văn học của nhà
văn Tiệp Khắc tên là Karel Capek.
Thuật ngữ Inducstrial Robot (IR) xuất hiện đầu tiên ở Mỹ do công ty AMF
(Americal Machine and Foundry Company) quảng cáo mô phỏng một thiết bị
mang dáng dấp và có một số chức năng như tay người được điều khiển tự động
thực hiện một số thao tác để sản xuất thiết bị có tên gọi Versatran.
Quá trình phát triển của IR được tóm tắt như sau:

8


- Vào đầu những năm 1960 xuất hiện sản phẩm đầu tiên có tên gọi là
Versatran của công ty AMF.
- Ở những nước Tây Âu khác như: Đức, Pháp, Ý, Thụy Điển thì bắt đầu chế
tạo IR từ nhưng năm 1970.
- Châu Á có Nhật Bản bắt đầu nghiên cứu ứng dụng của IR từ những năm
1968.
Đến nay, trên thế giới có trên 200 công ty sản xuất IR trong số đó có 80
công ty của Nhật Bản, 90 công ty của Tây Âu, 30 công ty của Mỹ và một số
công ty của Nga.
b. Tại Việt Nam.
* Tại Việt Nam, nghiên cứu phát triển robot đã có những bước tiến đáng kể

trong 25 năm vừa qua. Nhiều đơn vị trên toàn quốc đã thực hiện các nghiên cứu
cơ bản và nghiên cứu ứng dụng về robot như: Trung tâm Tự động hoá-Đại học
Bách Khoa Hà Nội, Viện Điện tử -Tin học, Viện Khoa học và Công nghệ quân
sự, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Viện Cơ học, Viện Công nghệ thông tin thuộc
Viện KHCNVN…
* Bên cạnh đó, còn phải kể đến Công ty Cổ phần Robot TOSY doanh nghiệp
thiết kế và chế tạo Robot Việt Nam có nhiều sản phẩm ấn tượng trên thị trường.
1.2.1.Kết cấu chung

9


-Tay máy (Manipulator):là cơ cấu cơ khí gồm các khâu, khớp. Chúng hình thành
cánh tayđể tạo các chuyển động cơ bản, cổ taytạo nên sự khéo léo, linh hoạt và
bàn tay (End Effector)để trực tiếp hoàn thành các thao tác trên đối tượng
-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 cảm biến:gồm các sensor và thiết bị chuyển đổi tín hiệu cần thiết
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.
-Hệ thống điều khiển (Controller):hiện nay thường là máy tính để giám sát và
điều khiển hoạt động của robot.
1.2.2.Cấu tạo Robot
Một robot thường gồm có ba bộ phận chính đó là: tay máy, bộ phận dẫn động,
bộ phận điều khiển.
a.Tay máy:
Tay máy (manipulator): là một bộ phận cơ khí quan trọng, đóng vai trò là một bộ
phận chấp hành của robot. Tay máy được mô phỏng giống bàn tay con người,
nên nó có các bộ phận chính với các tên gọi như sau: Đó là cánh tay gồm khớp

vai, cánh tay, khuỷu tay, cẳng tay và bàn tay. Cánh tay được nói với giá bằng
khớp vai còn bàn tay được nối với cánh tay bằng khớp cổ tay. Như vậy giữa
cánh tay và bàn tay có nhiều khâu và khớp trung gian, số lượng các khâu và
khớp để tạo nên một cánh tay máy tùy thuộc vào chức năng, nhiệm vụ của robot
mà cấu tạo của tay máy cũng rất khác nhau.
b. Bộ phận dẫn động:
Bộ phận dẫn động (power unit): Thường là các loại động cơ sau: Động cơ điện;
Động cơ điện xoay chiều Động cơ điện một chiều; Động cơ bước; Động cơ khí
nén; Động cơ thủy lực.
c.Bộ phận điều khiển:
Bộ phận điều khiển (control unit): Để điều khiển các hoạt động của robot, bộ
phận điều khiển trong robot giữ vai trò quan trọng giống như bộ não của con
người. Bộ phận điều khiển thường đượcthực hiện thôngqua một hệ thống
chương trình điều khiển- mỗi chương trình được đảm nhận một nhiệm vụ cụ thể.
Tùy thuộc vào đặc điểm làm việc của từng loại robot mà các chương trình điều
khiển nói trên được xây dựng khác nhau cho phù hợp.
1.3. Phân loại Robot công nghiệp
a.Phân loại theo kết cấu:

10


-Robot chuỗi: là một chuỗi động học hở với một khâu cố định gọi là đế và các
khâu động, trong đó các khâu động được bố trí nối tiếp với nhau. Mỗi khâu động
được liên kết hay nối động với một khâu khác nhờ các khớp liên kết.

Hình 1.2: Hình ảnh của robot chuỗi
-Robot song song: là một chuỗi động học kín, ở đó mỗi khâu luôn luôn được
liên kết với ít nhất hai khâu khác.


Hình 1.3: Hình ảnh của robot song song

11


b. Phân loại theo hệ thống truyền động

Các dạng phổ biến là:
Hệ truyền động điện : Thường dùng các động cơ điện 1 chiều (DC : Direct
Current) hoặc các động cơ bước (step motor). Loại truyền động nay dễ điều
khiển, kết cấu gọn.
Hệ truyền động thuỷ lực : có thể đạt được công suất cao, đáp ứng những điều
kiện làm việc nặng. Tuy nhiên hệ thống thuỷ lực thường có kết cấu cồng kềnh,
tồn tại độ phi tuyến lớn khó xử lý khi điều khiển.
Hệ truyền động khí nén : có kết cấu gọn nhẹ hơn do không cần dẫn ngược nhưng
lại phải gắn liền với trung tâm tạo ra khí nén. Hệ nay làm việc với công suất
trung bình và nhỏ, kém chính xác, thường chỉ thích hợp với các robot hoạt động
theo chương trình định san với các thao tác đơn giản “nhấc lên - đặt xuống”
(Pick and Place or PTP : Point To Point)
Cách phân loại này dựa vào ứng dụng của robot. Ví dụ, có robot công nghiệp,
robot dùng trong nghiên cứu khoa học, robot dùng trong kỹ thuật vũ trụ, robot
dùng trong quân sự…
c. Phân loại theo phương pháp điều khiển
Có 2 kiểu điều khiển robot: điều khiển hở và điều khiển kín.
- Điều khiển hở, dùng truyền động bước ( động cơ điện hoặc động cơ thủy lực,
khí nén,..) mà quãng đường hoặc góc dịch chuyển tỷ lệ với số xung điều khiển.
Kiểu này đơn giản, nhưng đạt độ chính xác thấp.
- Điều khiển kín ( điều khiển kiểu servo ), sử dụng tín hiệu phản hồi vị trí để
tăng độ chính xác điều khiển. Có 2 kiểu điều khiển servo: điều khiển điểm điểm và điều khiển theo đường(contour).
1.4. Ứng dụng của Robot.

Robot được sử dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống của con người,
trong đó robot công nghiệp đóng vai trò quan trọng và nó được sử dụng trong
nhiều lĩnh vực công nghiệp như:

- Phục vụ máy CNC và các hệ thống tự động linh hoạt.
12


-

Đúc.
Lắp ráp, đóng gói.
Phun, phủ.
Tự động hàn.
Đảm nhận thực hiện cấp phôi phục vụ các nguyên công trong các dây
chuyền sản xuất tự động.
- Chế tạo máy.
- Kiểm tra.
- Sơn.
- Bảo vệ.
-Ứng dụng làm việc phụ thuộc vào phần được gắn vào điểm cuối của khâu cuối,
gọi là End-Effectors. Có thể là lắp ráp linh kiện hay chỉ đơn giản là gắp vật dùng
bàn kẹp.

1.5

Hình ảnh một số robot 3 bậc tự do thông dụng.

Hình 1.4: Robot 3 khâu phẳng
13



Hình 1.5: Robot phun sơn thông dụng

Hình 1.6: Robot Scara 3 bậc tự do
1.6. Ưu điểm , nhược điểm, ứng dụng của robot 3 bậc tự do gắp vật trong
công nghiệp
* Ưu điểm:

14


- Có khả năng thay thế con người làm việc trong các môi trường độc hại: việc
nặng nhọc, gây nguy hiểm cho con người, như nóng, độc, phóng xạ, dưới nước
sâu, trong lòng đất, ngoài khoảng không vũ trụ
- Hoạt động linh hoạt : hoạt động tinh vi, nhanh và chuẩn xác; nhất là khả năng
thay thế con người làm việc trong môi trường độc hại và không an toàn
- 1 robot có thể làm nhiều việc khác nhau
- giải bài toán động học , động lực học không quá phức tạp
* Nhược điểm:
- Chưa linh hoạt bằng các robot 4,5 và 6 bậc tự do
- Không gian làm việc hẹp
- Chỉ thao tác được công việc đơn giản: hàn , phun sơn , gắp vật...
*Ứng dụng:
-Sử dụng trong các dây chuyền sản xuất như : y tế , thực phẩm , đồ tiêu dùng….
- Dây truyền lắp ráp oto
- Đảm nhận thực hiện cấp phôi phục vụ các nguyên công trong các dây chuyền
sản xuất tự động.

II. Robot Công nghiệp 3 bậc tự do RRR

2.1. Một số cấu hình Robot RRR
2.1.1. Cơ cấu Robot tọa độ cầu

Hình 2.1: Biểu diễn không gian thao tác của robot

15


Hìn
h 2.1a
-Ưu điểm: Cơ cấu này giúp cho Robot hoạt động với vùng không gian làm việc
dạng hình cầu, vì vậy mà Robot có thể làm được nhiều việc khác nhau. Độ cứng
vững của cơ cấu cao.
-Nhược điểm: Quá trình tính toán động học, động lực học phức tạp, tầm với
ngắn
2.1.2. Robot cơ cấu phẳng

Hình 2.1b
-Ưu điểm: Cơ cấu tính toán động học, động lực học đơn giản. Tầm với dài trong
không gian công tác. Độ cứng vững thấp.
-Nhược điểm: Robot hoạt động với vùng không gian dạng mặt phẳng nên chỉ
làm được một số việc đơn giản như gắt vật.
2.1.3. Cơ cấu Robot tọa độ trụ

16


Hình 2.1c
-Ưu điểm: Cơ cấu có vùng không gian làm việc hình trụ rỗng nên có thể làm
được một số công việc.

-Nhược điểm: Bài toán động học, động lực hoc tính toán khá phức tạp. Tầm với
trung bình.
2.2

Robot 3 bậc tự do cần thực hiện

Hình 2.2: Lược đồ cấu trúc động học của Robot 3dof RRR

Ta chọn d1=450mm ; a2=470mm ;a3= 460mm
Thông sỗ kỹ thuật cơ bản robot :

17


+ Robot bao gồm : Cánh tay cơ khí , bộ điều khiển , cáp truyền thông , phần
mềm lập trình .
+ Thông số Robot
Cấu trúc cở khí kiểu thẳng đứng , khớp nối
-Số bậc tự do : 3 bậc cộng với tay kẹp
-Khả năng cặp vạn năng
-Số trục : 3
-Vùng làm việc : 1860mm
-Trục 1 : Đế xoay 310 độ
-Trục 2 : Khuỷu quay -90 đến 90 độ
-Trục3 : Khuỷu quay -140 đến 140 độ
- Tầm với : 930mm
-Tốc độ 600mm/s
-Độ lặp lại +/- 0.18mm
-Động cơ servo DC 24V các trục
- Tay kẹp DC servo với 2 ngón song song

-Độ mở của tay kẹp 0-80mm
+Tốc độ chuyển động của Robot
-J1 76 độ / giây ( 1,33 rad / giây)
-J2 76 độ /giây (1,33 rad/ giây )
-J3 67 độ/ giây ( 1,17 rad / giây)

18


2.3

Qũi đạo làm việc của robot

Hình 2.3 : Quỹ đạo làm việc của Robot
• Bảng thông số quỹ đạo làm việc của Robot
P
P0
P1
P2
P3
P4
P5
2.4

a14
100

a24

a34


100

150
150

0
100

400

350

200

400

350

250

450

350

200

450

400


300

Kết luận

_ Từ cái nhỉn tổng quan ta biết được robot gắp vật cần thực hiện gồm 3 bậc tự
do , hình dáng , cấu tạo , khả năng làm việc , ứng dụng của robot 3 bậc tự do gắp
vật trong thực tiễn.

19


_Robot 3 bậc tự do gắp vật đã góp phần vào sự phát triển của nền công nghiệp
robot và sản xuất.

CHƯƠNG II: ĐỘNG HỌC ROBOT CHUỖI 3 BẬC TỰ DO RRR
2.1

Mục đích nghiên cứu:

Động học robot nghiên cứu các đặc trưng của chuyển động mà
không quan tâm đến nguyên nhân gây ra chúng như lực mà mô men.
Khoa học động học nghiên cứu về vị trí, vận tốc, gia tốc. Do đó,
động học chỉ liên quan đến hình học và thời gian thay đổi của chuyển
dộng. Sự thay đổi của các khâu của robot liên quan đến hướng và vị
trí của khâu chấp hành cuối cùng bởi sự ràng buộc của các khớp.
Những quan hệ động học đó là trọng tâm của việc nghiên cứu động
học robot. Việc nghiên cứu động học có hai vấn đề: Phân tích động
học và tổng hợp động học. Tuy nhiên vấn đề phân tích động học và
tổng hợp động học luôn liên quan đến nhau.

2.2
Nội dung nghiên cứu:
Nội dung nghiên cứu động học của robot là việc tìm ra quan hệ
chuyển động của các khâu gồm 2 bài toán là: Bài toán động học
thuận và bài toán động học ngược. Trong việc lập trình cho robot
điều cơ bản là đặt ra các yêu cầu về vị trí của điểm tác động cuối và
hướng của khâu cuối, vân tốc và gia tốc của khâu bất kì trong không
gian. Vấn đề ở đâu là tìm tất cả các bộ thông số có thể chấp nhận
được về sự thay đổi của các khâu hoạt động và các đạo hàm tương
ứng của chúng xảy ra ở khâu chấp hành cuối cùng để đặt các yêu cầu
về hướng và vị trí, đó chính là các thông số hoạt động( bài toán động
học thuận ) hay từ yêu cầu vị trí và hướng của khâu chấp hành cuối
tìm ra các thông số tương ứng của các khâu trước đó( bài toán động
học ngược )
Tổng hợp động học chính là quá trình ngược lại của việc phân tích
động học. Trong trường hợp này, nhà thiết kế cần đặt ra được những
robot hay máy mới, điều đó đòi hỏi những thay đổi nhất định về mặt
động học. Cụ thể, khi có các thông số vị trí và hướng( cùng vận tốc
và gia tốc ) của khâu chấp hành cuối cùng, chúng ta cần xác định các
20


thay đổi tương ứng ở các khâu hoạt động và cấu trúc hình học của
robot.

2.3

Tính toán động học thuận Robot:

- Đặt bài toán

Biết giá trị các biến khớp qi (i=1..3), cần phải xác định vị trí và hướng của
bàn kẹp, tức là phải xác định ma trận TE
=
Ma trận mô tả trạng thái của hệ tọa độ Oi so với hệ độ Oi-1
Ma trận trên cho ta biết trạng thái của hệ qui chiếu Ri đối với hệ qui chiếu Ri-1, được gọi là
ma trận trạng thái khâu cuối.

+ Cột thứ 4 mô tả vị trí của Oi trong hệ Ri-1.
+ Ma trận 3x3 bên trái mô tả hướng của Ri so với Ri-1
2.4
Động học Robot 3 bậc tự do
2.4.1
Tính toán bài toán động học thuận Robot
 Bảng thông số D-H:
i
1
2
3

()
()
()

0
0
0

 Xác định vị trí hướng và tay kẹp
Từ bảng D-H ta có :


=
Ma trận D-H chuyển từ hệ tọa độ 0 sang hệ tọa độ 1 :
=

Ma trận D-H chuyển từ hệ tọa độ 1 sang hệ tọa độ 2 :

21

90°
0°
0°


=
Ma trận D-H chuyển từ hệ tọa độ 2 sang hệ tọa độ 3:

=
Ma trận D-H chuyển từ hệ tọa độ 0 sang hệ tọa độ 3 :

T==

Giải ma trận trên matlap:
Khai báo các biến khớp qi: (q1, q2, q3) ( thay cho )
Khai báo các biến di,ai: ( d1,a2,a3 )

T==
[ cos(q1)*cos(q2)*cos(q3) - cos(q1)*sin(q2)*sin(q3),
- cos(q1)*cos(q2)*sin(q3) - cos(q1)*cos(q3)*sin(q2), sin(q1),
a2*cos(q1)*cos(q2) + a3*cos(q1)*cos(q2)*cos(q3) a3*cos(q1)*sin(q2)*sin(q3)]
[ cos(q2)*cos(q3)*sin(q1) - sin(q1)*sin(q2)*sin(q3),

- cos(q2)*sin(q1)*sin(q3) - cos(q3)*sin(q1)*sin(q2), -cos(q1),
a2*cos(q2)*sin(q1) + a3*cos(q2)*cos(q3)*sin(q1)
- a3*sin(q1)*sin(q2)*sin(q3)]
[ cos(q2)*sin(q3) + cos(q3)*sin(q2), cos(q2)*cos(q3) - sin(q2)*sin(q3), 0,
d1 + a2*sin(q2) + a3*cos(q2)*sin(q3) + a3*cos(q3)*sin(q2)]
[ 0,
0,
0,
1]
Cho TE = ta được hệ phương trình động học thuận robot:
=
22


Nx=cos(q1)*cos(q2)*cos(q3)-cos(q1)*sin(q2)*sin(q3)

(2.1)

Sx= -cos(q1)*cos(q2)*sin(q3)-cos(q1)*Sin(q2)*cos(q3)

(2.2)

Ax=sin(q1)

(2.3)

Ny=cos(q2)*cos(q3)*sin(q1)-sin(q1)*sin(q2)*sin(q3)

(2.4)


Sy=-cos(q2)*sin(q1)*sin(q3)-cos(q3)*sin(q1)*sin(q2)

(2.5)

Ay=-cos(q1)

(2.6)

Nz=cos(q2)*sin(q3)+cos(q3)*sin(q2)

(2.7)

Sz=cos(q2)*cos(q3)-sin(q2)*sin(q3)

(2.8)

Az=0

(2.9)

Px= a2*cos(q1)*cos(q2)+a3*cos(q1)*cos(q2)*cos(q3)a3*cos(q1)*sin(q2)*sin(q3)

(2.10)

Py=a2*cos(q2)*sin(q1)+a3*cos(q2)*cos(q3)*sin(q1)a3*sin(q1)*sin(q2)*sin(q3)

(2.11)

Pz=d1+a2*sin(q2)+a3*cos(q2)*sin(q3)+a3*cos(q3)*sin(q2)


(2.12)

Hệ phương trình từ (2.1) đến (2.12) xác định vị trí và hướng của bàn kẹp
theo biến khớp.
 Nhân ma trận trên phần mềm Matlab: Hình 2.1a - 2.1c

Hình 2.1a
23


Hình 2.1b

Hình 2.1c
2.4.2
2.4.2.1

Giải bài toán động học
Giải bài toán trên Matlab Simulink và Solidworks

Mô phỏng các khâu động học của robot trên Solidworks
- Bước 1: Vẽ đế cho Robot và gán hệ trục tọa độ

24


Hình 2.2: Đế Robot

- Bước 2: Vẽ khâu 1 và gán hệ trục tọa độ
25