Luận Văn Chương trình tính toán động học ngược và mô phỏng Robot song song sáu bậc tự do bằng phần mềm ứng dụ

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ROBOT 3
1. Lịch sử phát triển của robot 3
1.1. Thời kì đầu tiên (1947-1961) .3
1.2. Thời kì phát triển của Robot(1962-1975) 3
1.3. Thời kì từ năm 1975 .4
1.4. Lịch sử phát triển Robot song song 5
2. Robot và hệ thống sản xuất linh hoạt FMS .5
3. Robot chuỗi hở .6
4. Robot song song .7
5. Bậc tù do của Robot .9
CHƯƠNG II: CƠ SỞ TOÁN HỌC 11
1. Hệ toạ độ Descartes 11
2. Hệ toạ độ trụ .12
3. Hệ toạ độ cầu 13
4. Ma trận cosin chỉ phương .15
5. Các ma trận quan hệ toạ độ giữa các hệ trục toạ độ cơ bản 17
5.1. Quay quanh trục x một góc .17
5.2. Quay quanh trục y một góc  18
5.3. Quay quanh trục z một góc  .19

5.4. Phép tịnh tiến .19
6. Toạ độ suy rộng để định hướng gốc của cơ cấu .22
CHƯƠNG III: CƠ SỞ CẤU TRÚC CƠ CẤU 23
1. Chi tiết máy .23
2. Khâu 23
3. Khớp động học 23
3.1. Khớp thấp .23
3.2. Khớp cao 26
4. Chuỗi động học cơ cấu 27
CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH VÀ MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC ROBOT SONG SONG SÁU BẬC TỰ DO CẤU TRÚC KIỂU SPS 30
1. Cấu trúc hình học 30
2. Đặt hệ toạ độ .33
3. Bài toán ngược . 34
3.1. Đặt bài toán ngược 34
3.2. Giải bài toán ngược 34
4. Khái quát bài toán thuận .39
4.1. Bài toán thuận .39
4.2. Một phương pháp giải bài toán thuận: 39
5. Bài toán tìm miền làm việc của Robot . .42
5.1. Miền làm việc định hướng hằng .43
5.2. Miền làm việc khéo léo .47
5.3. Miền làm việc định hướng hoàn toàn .47
6. Lập trình tính toán và mô phỏng 48
6.1. Các thành phần cấu trúc Robot .48
6.2. Bài toán ngược: .50
6.3. Bài toán tìm miền làm việc . 51
KẾT LUẬN .54
PHỤ LỤC I .55
PHỤ LỤC II .67
TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

LỜI NÓI ĐẦU
Sù ra đời của Robot song song đánh dấu một bước phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp Robot. Các nước phát triển đã thấy được những lợi Ých vượt trội mà Robot song song mang lại và nhanh chóng tiến hành nghiên cứu phát triển ngày càng mạnh mẽ và đưa vào ứng dụng rộng rãi trong đời sống.
Việc thiết kế và chế tạo các Robot song song với chất lượng kỹ thuật cũng nh­ yêu cầu thương mại cao ở các nước phát triển được thực hiện theo quy trình đòi hỏi vốn đầu tư lớn và tốn nhiều công sức. Công đoạn khiến nhiều nhà sản xuất đổ nhiều công sức và chi phí nhất là thiết kế và chế tạo thử nghiệm trên nhiều mô hình để đạt được kết quả tối ưu.
Giải pháp mà một số nhà chế tạo đưa ra để khắc phục tình trạng này là áp dụng thành công của quá trình thiết kế và chế tạo với sự trợ giúp của các phần mềm máy tính như:
Phần mềm hỗ trợ thiết kế CAD (Computer Aided Design) và phần mềm hỗ trợ chế tạo sản xuất CAM (Computer Aided Manufacturing). Giải pháp này có ưu điểm nổi bật là tiết kiệm được chi phí sản xuất và thời gian thử nghiêm trên các mô hình. Đây cũng là giải pháp tốt nhất để áp dụng vào nền công nghiệp Việt Nam tiếp cận với một kiểu mô hình Robot kỹ thuật cao Robot song song.
Xuất phát từ ý tưởng tính toán và mô phỏng động học Robot song song nhờ sự hỗ trợ của máy tính em đã xây dựng một chương trình tính toán động học ngược và mô phỏng Robot song song sáu bậc tự do bằng phần mềm ứng dụng OpenGL có sự hỗ trợ của CAD 3D.
Chương trình hỗ trợ người dùng tiếp cận với Robot song song 6 bậc tự do HexaSPS nói riêng và Robot song song nói chung từ đó nhanh chóng đưa Robot song song vào đời sống. Ưu điểm của việc đưa OpenGL vào mô phỏng trong bài toán này là hiện nay OpenGL đang được sử dụng rộng dãi trong kĩ thuật không chỉ ở Việt Nam mà còn trên toàn thế giới. Chương trình được xây dựng thành các mô đun nhờ đó người dùng có thể sử dụng các mô đun Êy phát triển chương trình theo những hướng khác nhau.
Do thiếu kinh nghiệm thực tế, chương trình không tránh khỏi còn những hạn chế. Rất mong được sự chỉ bảo tận tình của các thầy trong bộ môn Cơ Sở Thiết Kế Máy Và Robot đặc biệt là thầy giáo Phạm Minh Hải người trực tiếp hướng dẫn em trong đề tài này. Em xin chân thành cảm ơn !