Đồ Án Tính toán động học và điều khiển Robot SCARA

MỤC LỤC

Lời nói đầu 6
Chương I. Những kiến thức cơ sở về Robot công nghiệp 7
I. Lịch sử phát triển robot công ngiệp 7
II. Định nghĩa và phân loại Robot 8
II.1. Định nghĩa Robot 8
II.2. Phân loại 9
III.Ứng dông Robot công nghiệp 12
III.1. Mục tiêu ứng dụng Robot công nghiệp 12
III.2. Các lĩnh vực ứng dụng Robot công nghiệp 13
IV. Hệ thống Robot 13
V. Ba bài toán cơ bản về Robot 14
V.1. Động học 14
V.2. Tĩnh học 15
V.3. Động lực học 15
VI. Cấu trúc động học cơ cấu 16
VI.1. Khâu và khớp 16
VI.2. Chuỗi động, cơ cấu và Robot 17
VI.3. Bậc tự do của cơ cấu Robot 18
Chương II. Bài toán động học của Robot 19
I. Động học thuận của Robot 19
I.1. Một số khái niệm cơ bản 19
I.1.1. Ma trận cosin chỉ hướng 19
I.1.2. Các tính chất 21
I.2. Các toạ độ thuần nhất 22
I.2.1. Định nghĩa toạ độ thuần nhất 23
I.2.2. Ma trận quay cơ bản thuần nhất 23
I.2.3. Các ma trận quay cơ bản thuần nhất và tịnh tiến thuần nhất 24
I.2.4. Phép quay thuần nhất tổng hợp 25
I.3. Một số phép quay đặc biệt và ma trận biến đổi thuần nhất 26
I.3.1. Cỏc góc Euler và ma trận quay thuần nhất 26
I.3.2. Cỏc gúc R-P-Y (Roll – Pitch – Yaw) và ma trận quay thuần nhất 28
I.4. Bộ thông số Denavit Hartenberg và ma trận Denavit Hartenberg 29
I.4.1. Các tham số động học Denavit Hartenberg 29
I.4.2. Ma trận Denavit Hartenberg 33
I.4.3. Ma trận quan hệ 34
I.4.4. Phương trình xác định vị trớ khõu thao tác của Robot 34
I.5. Bài toán động học thuận 34
II. Động học ngược 35
II.1. Bài toán 35
II.2. Phương pháp giải 36
III. Động lực học 38
III.1. Vận tốc và gia tốc 38
III.1.1. Vận tốc 38
III.1.2. Gia tốc 39
III.2. Động năng tay máy 39
III.3. Thế năng của tay máy 40
III.4. Phương trình vi phân chuyển động của Robot 41
Chương III. Tính toán động học thuận và động học ngược Robot SCARA 47
I. Giới thiệu về Robot SCARA 47
I.1. Một số thông số cơ bản 47
I.2. Kết cấu cơ khí 47
I.3.Hệthống điều khiển 48
II. Tính toán động học thuận Robot SCARA 48
II.1. Đặt bài toán 48
II.2. Sơ đồ động học 48
II.3.Xỏc định vị ttrớ và hướng của bàn kẹp 49
III. Động học ngược Robot SCARA 51
III.1. Đặt bài toán 51
III.2. Giải bài toán động học ngược 51
IV. Tính lực tác dụng vào khâu 1 và khâu 2 52
IV. Áp dụng cụ thể 55
Chương IV. Điều khiển Robot SCARA 63
I.Động cơ điện một chiều (DC) 63
I.1. Đại cương về động cơ điện một chiều (DC) 63
I.1.1. Động cơ điện một chiều (DC) 63
I.1.2. Điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều 65
I.1.3. Đảo chiều quay 65
I.2. Điều khiển động cơ DC 65
I.2.1. Thiết bị sử dụng 66
I.2.2. Các bước thực hiện 70
II. MOSFET 71
III. Các phần tử logic 78
III.1. Phần tử AND 78
III.2. Phần tử No 79
IV. Ghép nối với máy tính (LPT) 79
IV.1. Các đườcg dẫn vào và ra 79
IV.2. Giao diện hai hướng của cổng máy in 84
V. Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình DELPHI 85
VI. Bộ phát xung 86
VII. Giải thớch sơ đồ mạch điều khiển động cơ DC 87
VIII. Lập trình DELPHI 90
VIII.1. Lưu đồ thuật toán 90
VIII.2. Lập trình 92
Tài liệu tham khảo 113


LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của các cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên thế giới là những tiến bộ trong lĩnh vực điều khiển và tự động hoá sản xuất. Một trong những thành tựu nổi bật của quá trình tự động hoá là những cánh tay máy Robot. Những Robot từ đơn giản đến phức tạp, đã đóng góp rất nhiều trong việc thay thế con người ở môi trường làm việc cường độ cao, độc hại và đòi hỏi chính xác cao.
Để có thể phát triển và ứng dụng Robot rộng rãi trong sản xuất, bên cạnh những kiến thức về điện, điện tử thỡ việc nghiờn cứu và tính toán động học và điều khiển Robot là một yếu tố rất quan trọng làm cơ sở và nền tảng cho việc chế tạo Robot.
Trong đồ án này chúng em đã tiến hành phân tích, tính toán động học và điều khiển Robot SCARA
Đồ án gồm bốn chương:
Chương I: Trình bày tổng quát về Robot.
Chương II:Bài toán động học Robot .
Chương III:TÝnh toán động học thuận và động học ngược Robot SCARA.
Chương IV: Điều khiển Robot SCARA
Trong đồ án này có sử dụng chương trình tính toán MAPLE và ngôn ngữ lập trình DELPHI.