I. Sự cần thiết của đề tài nghiên cứu
Nghiên cứu về cơ học và động lực học trong tay máy có khâu đàn hồi là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hiện đại. Các tay máy này không chỉ có khả năng thực hiện các nhiệm vụ phức tạp mà còn cần phải đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình hoạt động. Việc thiết kế tay máy với khâu đàn hồi giúp giảm thiểu trọng lượng và tăng cường khả năng linh hoạt, tuy nhiên, điều này cũng đặt ra thách thức lớn về việc kiểm soát độ rung và ổn định trong quá trình hoạt động. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp điều khiển hiệu quả cho tay máy có khâu đàn hồi là rất cần thiết. Theo đó, việc xác định các tần số riêng và vùng ổn định của hệ thống là những vấn đề quan trọng mà các kỹ sư cần giải quyết. Điều này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất của tay máy mà còn nâng cao độ tin cậy trong các ứng dụng thực tế.
II. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Mục đích chính của nghiên cứu này là xây dựng mô hình cơ học và động lực học cho tay máy có khâu đàn hồi. Nghiên cứu sẽ tập trung vào việc xác định các tọa độ suy rộng của các khâu dẫn và khâu đàn hồi, từ đó phân tích ảnh hưởng của các yếu tố này đến chuyển động của tay máy. Đặc biệt, việc xác định các tham số điều khiển sao cho tay máy hoạt động trong vùng không cộng hưởng là một trong những mục tiêu quan trọng. Nghiên cứu cũng sẽ đề xuất các phương pháp tối ưu hóa để cải thiện hiệu suất hoạt động của tay máy, đảm bảo rằng quỹ đạo khâu thao tác bám sát quỹ đạo mong muốn. Điều này không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao trong việc phát triển các ứng dụng robot trong công nghiệp.
III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án này là động lực học và điều khiển tay máy dạng chuỗi có khâu đàn hồi. Phạm vi nghiên cứu sẽ tập trung vào việc phân tích điều kiện ổn định động lực và dao động tuần hoàn của lớp tay máy tuần hoàn có khâu đàn hồi. Nghiên cứu sẽ sử dụng các phương pháp giải tích để thiết lập phương trình vi phân chuyển động của tay máy, đồng thời áp dụng phương pháp Taguchi để thiết kế điều khiển tối ưu. Các phần mềm như Matlab và Maple sẽ được sử dụng để mô phỏng và tính toán, nhằm đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc giải quyết bài toán động lực học của tay máy có khâu đàn hồi.
IV. Các phương pháp nghiên cứu
Luận án sẽ áp dụng nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau để đạt được mục tiêu đề ra. Phương pháp giải tích sẽ được sử dụng để thiết lập phương trình vi phân chuyển động của tay máy có khâu đàn hồi. Bên cạnh đó, phương pháp Taguchi sẽ được áp dụng để tối ưu hóa các tham số điều khiển, nhằm đảm bảo tay máy hoạt động hiệu quả nhất. Các phần mềm tính toán như Matlab và Maple sẽ hỗ trợ trong việc mô phỏng và phân tích các kết quả thu được. Việc kết hợp các phương pháp này sẽ giúp nâng cao độ chính xác trong việc dự đoán hành vi của tay máy trong các điều kiện hoạt động khác nhau.
V. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao. Việc phát triển các mô hình cơ học và động lực học cho tay máy có khâu đàn hồi sẽ góp phần nâng cao hiệu suất và độ chính xác trong các ứng dụng robot. Các kết quả nghiên cứu sẽ giúp các kỹ sư thiết kế tay máy hiệu quả hơn, đồng thời mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này. Hơn nữa, việc tối ưu hóa điều khiển tay máy sẽ giúp giảm thiểu năng lượng tiêu thụ và tăng cường khả năng hoạt động an toàn trong các môi trường làm việc khắc nghiệt.
