Tiến Sĩ Tính toán và mô phỏng sự phân bố ứng suất trong quá trình làm việc của robot SCARA bằng phương pháp

TÓM TẮT LUẬN VĂN
​​

Ngày nay, Nhờ sự phát triển của kỹ thuật số và công nghệ thông tin, khả năng “mềm hóa” và “môđun hóa” các hệ thống thiết bị sản xuất được thực hiện. Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System) và hệ thống tích hợp sản xuất dùng máy tính CIM (Computer Integrated Manufacturing) ra đời. Robot như là một bộ phận cấu thành không thể thiếu của các hệ thống này. Robot làm những công việc chuyển tiếp giữa các máy công tác, vận chuyển trong phân xưởng, thao tác trong kho tự động .v.v.

Giới chuyên môn chỉ mới quan tâm đến việc nghiên cứu xây dựng các thuật toán mới để từ đó xây dựng chương trình tính toán điều khiển robot, xây dựng các phương pháp tự động thiết lập và giải các bài toán động học, việc tính bền cơ học cho robot chưa được quan tâm mấy. Trong khi đó, có những trường hợp trong lúc làm việc robot phải chịu lực rất lớn, robot SCARA được sử dụng rộng rãi trong việc trung chuyển hàng hóa giữa các băng tải, thao tác trong kho tự động Vì vậy, việc nghiên cứu, tính toán và mô phỏng sự phân bố ứng suất trong quá trình làm việc của robot SCARA để từ đó làm nền tảng cho việc xác định độ sai lệch định vị của bàn kẹp do tổng hợp chuyển vị của các khâu tạo nên và tính bền là điều cần thiết.
Qua sáu tháng nghiên cứu và thực hiện đề tài : “Tính toán và mô phỏng sự phân bố ứng suất trong quá trình làm việc của robot SCARA bằng phương pháp phần tử hữu hạn”, luận văn đã đạt được một số kết quả :
- Phân tích, tính toán động học và động lực học robot SCARA bốn bậc tự do RRTR.
- Thiết kế giao diện mô phỏng động học và động lực học robot SCARA bốn bậc tự do RRTR bằng chương trình MATLAB.
- Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn cho khung không gian vào việc tính toán cho robot SCARA bốn bậc tự do RRTR.
- Thiết kế giao diện mô phỏng ứng suất và chuyển vị sinh ra trong quá trình làm việc của robot SCARA bốn bậc tự do RRTR bằng chương trình MATLAB.
​​

MỤC LỤC​​

CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP . 1
1.1. Đặt vấn đề .
1.2. Mục đích nghiên cứu
1.3. Nội dung nghiên cứu và giới hạn của đề tài
1.4. Phương pháp nghiên cứu
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC .
2.1. Thiết lập hệ phương trình động học .
2.1.1 Xác lập các hệ tọa độ .
2.1.2. Bảng thông số DH (Denavit – Hartenberg)
2.1.3. Xác định các ma trận Tii+1 ( i = 0,1,2,3 ) theo các thông số DH .
2.1.4. Hệ phương trình động học
2.2. Bài toán động học ngược
2.3 Nhận xét
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC .
11 3.1. Phương pháp phân tích động lực học robot
3.2. vận tốc và gia tốc
3.2.1. Vận tốc 13 . 3.2.1.1. Tính các giá trị
3.2.1.2. Tính các giá trị vận tốc Vij .
3.2.2. Gia tốc 15 3.2.2.1. Tính các giá trị
3.2.2.2. Tính các giá trị gia tốc aoi .
3.3. Động năng
3.4. Thế năng
3.5. Phương trình động lực học cơ cấu robot scara .
3.5.1. Cơ sở lý thuyết
3.5.2. Thiết lập phương trình động lực học
3.5.2.1. Các giá trị Ji .
3.5.2.2. Thiết lập ma trận D(q) .
3.5.2.3. Thiết lập ma trận h(q)
3.5.2.4. Thiết lập ma trận c(q)
3.5.2.5. Phương trình động lực học .
CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN
4.1. Thiết lập mô hình hình học cho bài toán .
4.2. Cơ sở lý thuyết phần tử hữu hạn đối với bài toán khung không gian .
4.2.1. Các phương trình phần tử trong hệ tọa độ địa phương
4.2.2. Phép chuyển trục từ hệ tọa độ địa phương – toàn cục
4.2.3. Phương pháp ba nút cho việc tính toán các cosin chỉ phương
4.2.4. Kết quả trên phần tử .
4.3. Nhận xét: .

CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ GIAO DIỆN VỚI MATLAB
5.1. Giao diện chính dùng cho báo cáo mô phỏng
5.1.1. Chương trình chính: .
5.1.2. Giao diện chính
5.2. Mô phỏng động học và động lực học
5.2.1. Bảng thông số DH
5.2.2. Vẽ robot: .
5.2.3. Mô phỏng động học thuận .
5.2.4. Mô phỏng động học ngược .
5.2.4.1 Vẽ quỹ đạo `
5.2.4.2 Tải quỹ đạo
5.2.4.3 Phương trình tham số
5.2.5. Mô phỏng động lực học
5.2.6. Chương trình mô phỏng động học và động lực học
5.3. Mô phỏng chuyển vị, nội lực và ứng suất .
5.3.1. Phân tích MODE
5.3.2. Phân tích chuyển vị của đầu gripper .
5.3.3. Phân tích nội lực
5.3.4. Phân tích ứng suất
5.3.5. So sánh ứng suất trên hai khâu 1 và 2 .
5.3.6. Chương trình tính toán-mô phỏng .
5.4. Nhận xét

CHƯƠNG 6 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .
6.1. Tóm tắt kết quả đề tài .
6.2 Đánh giá kết quả đề tài .
6.3. Đề nghị hướng phát triển đề tài .

TÀI LIỆU THAM KHẢO .
​