Mô Hình Hóa Động Lực Học và Điều Khiển Robot Gia Công Phay

LỜI CAM ĐOAN

1. MỞ ĐẦU: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan gia công cơ khí trên robot công nghiệp

1.1.1. Sự phát triển của gia công cơ khí trên robot công nghiệp

1.1.2. Ưu thế của việc gia công cơ khí trên robot

1.1.3. Những vấn đề gia công cơ khí trên robot công nghiệp

1.2. Cơ sở động học, động lực học tạo hình khi gia công phay

1.2.1. Cơ sở động học phay tạo hình bề mặt chi tiết

1.2.2. Các thông số động học quá trình cắt khi phay

1.3. Tổng quan về lực cắt và các phương pháp xác định lực cắt khi phay

1.3.1. Tổng quan các mô hình xác định lực cắt khi phay

1.3.2. Các thành phần của lực cắt trong gia công phay

1.4. Cơ sở động lực học gia công phay trên robot

1.4.1. Sự cần thiết khảo sát động lực học robot gia công

1.4.2. Phương trình động lực học tổng quát của robot

1.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến động lực học robot khi gia công

1.5. Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về mô hình hóa động lực học và điều khiển robot gia công phay

1.6. Các vấn đề nghiên cứu trong luận án

1.7. Kết luận chương 1

2. ĐỘNG HỌC TẠO HÌNH CỦA ROBOT TRONG GIA CÔNG CƠ KHÍ

2.1. Cơ sở động học gia công tạo hình bề mặt

2.1.1. Cơ sở động học tạo hình các bề mặt tự do của dụng cụ

2.1.2. Phương pháp tạo hình bề mặt tự do

2.2. Cơ sở thực hiện động học tạo hình của robot trong gia công

2.2.1. Đặc trưng hình học của dụng cụ

2.2.2. Đặc trưng hình học của bề mặt gia công

2.2.3. Phương pháp tam diện trùng theo

2.3. Động học và thiết kế quỹ đạo chuyển động của robot

2.3.1. Động học robot gia công cơ khí

2.3.2. Giải bài toán động học

2.3.3. Thiết kế quỹ đạo chuyển động theo yêu cầu thao tác công nghệ

2.4. Khảo sát một số bài toán cụ thể

2.5. Kết luận chương 2

3. ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT TRONG GIA CÔNG

3.1. Thiết lập phương trình vi phân chuyển động của robot

3.1.1. Ma trận khối lượng suy rộng của hệ robot- bàn máy

3.1.2. Lực suy rộng của lực Coriolis và lực ly tâm

3.1.3. Lực suy rộng của các lực có thế tác dụng lên robot

3.1.4. Lực suy rộng của các lực không thế

3.1.5. Lực suy rộng của các lực dẫn động

3.2. Các mô hình tính lực cắt

3.3. Bài toán động lực học hệ robot – bàn máy khi gia công cơ khí

3.4. Bài toán xác định phản lực liên kết tại các khớp

3.5. Bài toán hiệu chỉnh tính toán lực cắt trong quá trình hệ robot – bàn máy thực hiện gia công phay

3.6. Khảo sát một số bài toán cụ thể

3.7. Kết luận chương 3

4. ĐIỀU KHIỂN ROBOT TRONG GIA CÔNG

4.1. Điều khiển hệ robot – bàn máy trong gia công cơ khí

4.1.1. Điều khiển bám quỹ đạo cho robot khi gia công phay

4.1.2. Điều khiển động lực học ngược + PD trong không gian khớp cho hệ robot - bàn máy

4.1.3. Điều khiển động lực học ngược kết hợp với vòng ngoài PD trong không gian thao tác cho hệ robot - bàn máy

4.2. Điều khiển hệ robot - bàn máy trong không gian khớp dựa trên động lực học ngược + PD + Hiệu chuẩn tính toán lực cắt

4.2.1. Cấu trúc bộ điều khiển động lực học ngược + PD + Hiệu chuẩn tính toán lực cắt

4.2.2. Thuật toán hiệu chuẩn tính toán lực cắt

4.3. Điều khiển mờ cho hệ robot – bàn máy trong gia công cơ khí

4.3.1. Cơ sở về điều khiển mờ

4.3.2. Bộ điều khiển mờ cho gia công phay

4.4. Khảo sát một số bài toán cụ thể

4.5. Kết luận chương 4

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về động lực học và điều khiển robot gia công phay

Trong bối cảnh công nghiệp hiện đại, robot gia công đã trở thành một phần không thể thiếu trong quy trình sản xuất. Việc mô hình hóa động lực học của robot không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình gia công phay mà còn nâng cao hiệu suất làm việc. Động lực học của robot liên quan đến việc nghiên cứu các lực và mô men tác động lên robot trong quá trình hoạt động. Điều này bao gồm việc phân tích các yếu tố như lực cắt, lực quán tính và các lực tác động từ môi trường. Theo nghiên cứu, việc áp dụng các mô hình động lực học chính xác có thể giảm thiểu sai số trong quá trình gia công, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm. Một trong những điểm nổi bật trong nghiên cứu này là việc sử dụng các phương pháp thuật toán điều khiển để tối ưu hóa quá trình gia công, giúp robot hoạt động hiệu quả hơn.

1.1. Cơ sở động học và động lực học trong gia công phay

Để hiểu rõ hơn về động lực học, cần nắm vững các khái niệm cơ bản về động học. Động học liên quan đến việc nghiên cứu chuyển động của robot mà không cần quan tâm đến các lực gây ra chuyển động đó. Trong khi đó, động lực học lại tập trung vào việc phân tích các lực và mô men tác động lên robot trong quá trình gia công. Việc thiết lập các phương trình động lực học cho robot gia công phay là rất quan trọng, vì nó giúp xác định các lực cần thiết để thực hiện các thao tác gia công một cách chính xác. Các yếu tố như cảm biến robot và công nghệ robot cũng đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập dữ liệu và điều khiển robot một cách hiệu quả.

II. Mô hình hóa động lực học của robot gia công phay

Mô hình hóa động lực học của robot gia công phay là một quá trình phức tạp, bao gồm việc xây dựng các phương trình mô tả chuyển động và lực tác động lên robot. Các mô hình này thường được xây dựng dựa trên các nguyên lý vật lý cơ bản và các phương pháp thuật toán điều khiển. Việc áp dụng các mô hình này giúp cải thiện khả năng điều khiển robot, từ đó nâng cao hiệu suất gia công. Một trong những thách thức lớn trong mô hình hóa là việc xác định chính xác các thông số động lực học, bao gồm khối lượng, mô men quán tính và các lực tác động từ môi trường. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng các mô hình động lực học chính xác có thể giúp giảm thiểu sai số trong quá trình gia công, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến động lực học robot

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến động lực học của robot trong quá trình gia công phay. Đầu tiên, cảm biến robot đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập dữ liệu về vị trí và chuyển động của robot. Thứ hai, công nghệ robot cũng ảnh hưởng đến khả năng điều khiển và hiệu suất làm việc của robot. Việc tối ưu hóa các thông số động lực học như khối lượng và mô men quán tính cũng là một yếu tố quan trọng. Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các phương pháp tự động hóa trong điều khiển robot có thể giúp cải thiện đáng kể hiệu suất gia công, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm.

III. Điều khiển robot trong gia công phay

Điều khiển robot trong gia công phay là một phần quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất. Các phương pháp điều khiển như điều khiển động lực học ngược và điều khiển mờ đã được áp dụng để cải thiện khả năng điều khiển của robot. Việc sử dụng các thuật toán điều khiển này giúp robot thực hiện các thao tác gia công một cách chính xác và hiệu quả hơn. Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các phương pháp điều khiển hiện đại có thể giúp giảm thiểu sai số trong quá trình gia công, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm. Một trong những điểm nổi bật trong nghiên cứu này là việc sử dụng các mô hình điều khiển để tối ưu hóa quá trình gia công, giúp robot hoạt động hiệu quả hơn.

3.1. Các phương pháp điều khiển robot

Có nhiều phương pháp điều khiển robot trong gia công phay, bao gồm điều khiển bám quỹ đạo và điều khiển động lực học ngược. Các phương pháp này giúp robot thực hiện các thao tác gia công một cách chính xác và hiệu quả hơn. Việc áp dụng các thuật toán điều khiển hiện đại có thể giúp giảm thiểu sai số trong quá trình gia công, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng các mô hình điều khiển để tối ưu hóa quá trình gia công có thể giúp robot hoạt động hiệu quả hơn, từ đó nâng cao hiệu suất làm việc.

Luận Án Tiến Sĩ Về Mô Hình Hóa Động Lực Học và Điều Khiển Robot Gia Công Phay