Tiểu Luận Mô phỏng robot dạng khớp nối sử dụng Easy-ROB

Báo cáo bài tập lớn

MỤC LỤC
Phần 1. Tổng quan về bài tập lớn 2
I. Đề bài 2
II. Danh sách thành viên 2
Phần 2. Giới thiệu về phần mềm Easy-Rob 3
I. Kỹ thuật mô phỏng robot 3
II. Giới thiệu phần mềm Easy-Rob 3
III. Giao diện của phần mềm Easy-Rob 6
1. Các menu chính: . 6
2. Các thanh công cụ: . 7
IV. Lưu đồ giải thuật của 1 bài toán mô phỏng sử dụng Easy-Rob . 8
V. ERPL – Ngôn ngữ lập trình của Easy-ROB . 9
Phần 3. Tổng quan về robot khớp nối . 11
Phần 4. Mô phỏng robot khớp nối sử dụng phần mềm Easy-ROB . 14
I. Xây dựng hệ trục tọa độ 14
II. Thiết kế hình dáng Robot 15
III. Thiết kế cơ cấu chấp hành gắn vào tay robot 17
IV. Thiết kế đối tượng làm việc cho robot . 19
V. Lập trình cho robot. 20
Phần 5. Chạy thử mô phỏng. 23
KẾT LUẬN 24


Phần 2. Giới thiệu về phần mềm Easy-Rob
I. Kỹ thuật mô phỏng robot
Mô phỏng là một kỹ thuật hiện đại, được áp dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên
cứu và sản xuất.
Khi nghiên cứu về điều khiển robot, ta có thể thực hiện điều khiển trực tiếp
robot hoặc điều khiển mô phỏng. Điều khiển mô phỏng là dùng các mô hình tính
toán động học và động lực học của robot kết hợp với các phương pháp đồ họa trên
máy vi tính để mô tả về kết cấu và hoạt động của cánh tay robot
Nghiên cứu về mô phỏng hoạt động của robot trên máy tính giúp cho các nhà
thiết kế nhanh chóng lựa chọn được phương án hình- động học của robot, có thể
kiểm tra khả năng hoạt động của robot trên màn hình, kiểm tra sự phối hợp của robot
với các thiết bị khác trong dây chuyền. Điều này rất có ý nghĩa trong quá trình thiết
kế chế tạo robot mới hoặc bố trí dây chuyền sản xuất.
Qua mô phỏng người thiết kế có thể đánh giá tương đối đầy đủ khả năng làm
việc của phương án thiết kế mà không cần chế thử. Nó cũng được xem là phương
tiện đối thoại, hiệu chỉnh thiết kế theo yêu cầu đa dạng của người sử dụng.
Phương pháp lập trình mô phỏng cũng giúp người thiết kế chọn được quỹ đạo
công nghệ hợp lý của robot trong quá trình làm việc với một đối tượng cụ thể hay
phối hợp các thiết bị khác trong một công đoạn sản xuất được tự động hóa.
Hiện này có nhiều phần mềm công nghiệp và các phần mềm nghiên cứu khác
nhau để mô phỏng robot, phạm vi ứng dụng và giá thành của chúng cũng khác nhau.
Ở đây chúng ta nghiên cứu phương pháp mô phỏng robot dùng phần mềm EasyRob.
II. Giới thiệu phần mềm Easy-Rob
Easy-Rob là công cụ mô phỏng robot sử dụng đồ họa trong không gian ba chiều
(3D) và các hình ảnh có thể hoạt động được. Một hệ thống 3D-CAD sử dụng đơn
giản cho phép tạo ra các khối hình học cơ bản như khối trụ, khối cầu, khối chữ nhật,
khối tam giác . để vẽ kết cấu robot. Trong Easy-Rob có thể dùng chuột để quay hoặc
tịnh tiến robot đến một tọa độ tùy ý. Easy-Rob cũng có các chức năng phóng to, thu
nhỏ đối tượng vẽ như nhiều phần mềm khác Chương trình cho phép thiết kế các
robot đến 12 bậc tự do. Chuyển động của robot có thể được điều khiển theo các biến
khớp hoặc các tọa độ Đề Các. Có thể mô tả động học của robot theo kiểu DH hoặc
trong hệ tọa độ toàn cục (Universal Coordinates). Easy-Rob đã có sẵn các trình điều
Trang 4
khiển động học thuận và ngược của các cấu hình robot thông dụng, khi thiết kế ta
chỉ cần khai báo kiểu động học thích hợp. Trong trường hợp robot có kết cấu đặc
biệt hoặc có các khâu bị động gắn với các chuyển động của các khớp thì cần phải
giải bài toán động học ngược hoặc xác định hàm toán học mô tả sự phụ thuộc đó
bằng ngôn ngữ C và sau đó dùng tập tin Make.exe trong C để dịch thành tập tin thư
viện liên kết động er_kin.dll (Easy-Rob kinematic Dynamic link library), khi chạy
chương trình, Easy-Rob sẽ liên kết với tập tin này và thực hiện kiểu động học đã được
khai báo trong chương trình điều khiển.
Easy-Rob có một số các lệnh điều khiển riêng, chương trình được viết theo kiểu
xử lý tuần tự, tập tin dạng text, có thể soạn thảo chương trình trong bất kỳ trình soạn
thảo nào. Các công cụ gắn trên khâu chấp hành cuối có thể thay đổi được. Chúng ta
có thể viết một chương trình chuyển động cho một robot theo một quỹ đạo mong
muốn, có thể kiểm tra khả năng vươn tới của cánh tay, xác định vùng làm việc của
robot Robot mô phỏng có thể cầm nắm hoặc thả các đối tượng làm việc. Các
chuyển động của robot có thể ghi vào một tập tin và có thể thực hiện lại.
Phần mềm cho phép ta xem được các hệ tọa độ gắn trên các khâu của robot,
xem được quỹ đạo chuyển động của điểm cuối công cụ gắn trên khâu chấp hành
cuối. Phần mềm còn có nhiều tiện ích khác như: cho phép ta lập trình điều khiển
robot bằng phương pháp dạy học, thiết kế các đối tượng làm việc của robot, có các
cửa sổ về tọa độ và giá trị góc quay của các khớp tại từng thời điểm khi robot hoạt
động .
Việc sử dụng phần mềm Easy-Rob để mô phỏng robot giúp chúng ta hai khả
năng nghiên cứu:
- Mô phỏng lại một robot đã có và các đối tượng làm việc của nó. Đánh giá
khả năng làm việc và mức độ linh hoạt của robot, xác định các thông số điều khiển,
quỹ đạo chuyển động để dùng trong điều khiển thực.
- Nghiên cứu thiết kế động học, các kích thước và kết cấu của robot trên máy
tính để có thể chọn được phương án động học tốt nhất đảm bảo cho robot hoàn
thành các nhiệm vụ yêu cầu.
Trang 5
Tóm lại, có thể thấy việc sử dụng phần mềm Easy-ROB có một số ưu điểm như
sau:
 dễ dàng thiết kế được robot, cơ cấu chấp hành, đối tượng làm việc dưới dạng
3D
 xem được quỹ đạo chuyển động của điểm cuối tay robot, xem được các hệ tọa
độ gắn trên từng khâu của robot
 có thể thực hiện mô phỏng chuyển động của robot bằng thao tác chuột, bằng
các câu lệnh thay đổi vị trí robot, thay đổi các giá trị biến khớp
 có thể mô phỏng hoạt động gắp/thả vật của robot tương tự như trong thực tế
và những khuyết điểm so với các phương pháp mô phỏng khác:
 chỉ giải được bài toán động học vị trí, quỹ đạo chuyển động, không mô tả được
robot về mặt động lực học
 chưa cho phép xây dựng được các bộ điều khiển cụ thể, chưa thể tự thiết kế
quỹ đạo chuyển động cho robot, điều khiển chuyển động chỉ được coi là lý
tưởng