Nghiên cứu động lực học và điều khiển robot delta không gian

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT SONG SONG

1.1. Robot có cấu trúc song song

1.2. So sánh robot chuỗi và robot song song

1.3. Giới thiệu về hai robot song song Delta không gian 3RUS và 3PUS đã chế tạo

1.4. Ứng dụng của robot song song

1.4.1. Ứng dụng trong công nghiệp

1.4.2. Ứng dụng trong mô phỏng

1.4.3. Ứng dụng trong y học

1.4.4. Các ứng dụng khác

1.5. Một số nghiên cứu về động lực học và điều khiển robot song song ở ngoài nước

1.5.1. Động lực học robot song song

1.5.2. Điều khiển bám quỹ đạo robot song song

1.6. Các nghiên cứu tại Việt Nam

1.7. Xác định vấn đề cần nghiên cứu của luận án

1.8. Kết luận chương 1

2. CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH CƠ HỌC VÀ MÔ HÌNH TOÁN HỌC CHO ROBOT SONG SONG DELTA KHÔNG GIAN

2.1. Mô hình động học robot song song Delta không gian

2.1.1. Mô hình động học robot song song Delta không gian 3RUS

2.1.2. Mô hình động học robot song song Delta không gian 3PUS

2.2. Mô hình động lực robot song song Delta không gian

2.2.1. Mô hình động lực robot song song Delta không gian 3RUS

2.2.2. Mô hình động lực robot song song Delta không gian 3PUS

2.2.3. Dạng ma trận mới phương trình Lagrange dạng nhân tử

2.3. Thiết lập phương trình chuyển động của robot song song Delta không gian 3RUS

2.3.1. Thiết lập phương trình chuyển động cho mô hình 1 của robot 3RUS

2.3.2. Thiết lập phương trình chuyển động cho mô hình 2 của robot 3RUS

2.4. Thiết lập phương trình chuyển động robot song song Delta không gian 3PUS

2.4.1. Thiết lập phương trình chuyển động mô hình 1 của robot 3PUS

2.4.2. Thiết lập phương trình chuyển động mô hình 2 của robot 3PUS

2.5. So sánh phương trình chuyển động các mô hình của robot

2.6. Kết luận chương 2

3. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG SỐ ĐỘNG HỌC NGƯỢC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC NGƯỢC ROBOT SONG SONG DELTA KHÔNG GIAN

3.1. Tính toán động học ngược robot song song bằng phương pháp Newton – Raphson cải tiến

3.1.1. Thiết lập công thức tính vận tốc và gia tốc suy rộng

3.1.2. Các công thức xác định véc tơ tọa độ suy rộng q(t)

3.1.3. Thuật toán hiệu chỉnh độ chính xác véc tơ tọa độ suy rộng q(t) tại mỗi bước tính

3.1.4. Đánh giá sai số

3.2. Phương pháp số giải bài toán động lực học ngược robot song song

3.2.1. Bài toán động lực học ngược

3.2.2. Giải bài toán động lực học ngược bằng phương pháp khử các nhân tử Lagrange

3.2.3. Mô phỏng số bài toán động học ngược robot song song Delta không gian

3.2.3.1. Mô phỏng số bài toán động học ngược robot 3RUS

3.2.3.2. Mô phỏng số bài toán động học ngược robot Delta 3PUS

3.2.4. Mô phỏng số bài toán động lực học ngược robot song song Delta không gian

3.2.4.1. Mô phỏng số bài toán động lực học ngược robot Delta 3RUS

3.2.4.2. Mô phỏng số bài toán động lực học ngược robot Delta không gian 3PUS

3.3. Kết luận chương 3

4. CHƯƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG ROBOT SONG SONG DELTA KHÔNG GIAN DỰA TRÊN CÁC MÔ HÌNH CƠ HỌC

4.1. Tổng quan về điều khiển bám quỹ đạo của khâu thao tác

4.1.1. Giới thiệu chung

4.1.2. Bài toán điều khiển trong không gian khớp

4.1.3. Bài toán điều khiển trong không gian thao tác

4.2. Điều khiển bám quỹ đạo robot song song trong không gian khớp dựa trên phương trình Lagrange dạng nhân tử

4.2.1. Cơ sở động lực học hệ nhiều vật có cấu trúc mạch vòng

4.2.2. Cơ sở lý thuyết xây dựng các thuật toán điều khiển

4.3. Mô phỏng số các luật điều khiển cho robot song song Delta không gian dựa trên các mô hình động lực

4.3.1. Sơ đồ mô phỏng số các phương pháp điều khiển

4.3.2. Mô phỏng số các phương pháp điều khiển robot song song Delta không gian 3RUS

4.3.3. Mô phỏng số các phương pháp điều khiển robot song song Delta không gian 3PUS

4.4. Kết luận chương 4

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về động lực học và điều khiển robot delta không gian

Nghiên cứu về robot delta không gian đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ tự động hóa. Động lực học robot là một phần không thể thiếu trong việc phát triển và tối ưu hóa các hệ thống robot. Các robot song song như 3RUS và 3PUS được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ phức tạp với độ chính xác cao. Việc hiểu rõ về điều khiển robot là cần thiết để đảm bảo rằng các robot này có thể hoạt động hiệu quả trong các ứng dụng thực tế. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng robot delta có khả năng chịu tải lớn và độ cứng vững cao, điều này làm cho chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho nhiều ứng dụng công nghiệp.

1.1. Đặc điểm của robot delta

Robot delta có cấu trúc đặc biệt với ba chân nối với một bàn máy động. Điều này cho phép robot có khả năng di chuyển linh hoạt và chính xác trong không gian ba chiều. Cơ học robot là một yếu tố quan trọng trong việc thiết kế và điều khiển các robot này. Các mô hình động học và động lực học được xây dựng dựa trên các phương trình Lagrange, giúp xác định các lực và mô men cần thiết để điều khiển robot. Việc áp dụng các thuật toán điều khiển tiên tiến như PID và điều khiển trượt cũng đã được nghiên cứu để cải thiện hiệu suất của robot delta.

1.2. Ứng dụng của robot delta trong công nghiệp

Robot delta được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, từ lắp ráp sản phẩm đến chế biến thực phẩm. Ứng dụng robot trong công nghiệp không chỉ giúp tăng năng suất mà còn giảm thiểu sai sót trong quá trình sản xuất. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng robot tự động có thể cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất. Hơn nữa, robot delta còn được sử dụng trong các ứng dụng y học, như phẫu thuật chính xác, nhờ vào khả năng di chuyển nhanh và chính xác. Điều này cho thấy giá trị thực tiễn của việc nghiên cứu và phát triển các hệ thống điều khiển cho robot delta.

1.3. Thách thức trong điều khiển robot delta

Mặc dù robot delta có nhiều ưu điểm, việc điều khiển chúng vẫn gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ trễ trong phản hồi và sai số trong quá trình điều khiển có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của robot. Việc phát triển các phương pháp điều khiển hiệu quả là cần thiết để tối ưu hóa hoạt động của robot. Các nghiên cứu hiện tại đang tập trung vào việc cải thiện các thuật toán điều khiển và phát triển các mô hình toán học chính xác hơn để giải quyết các vấn đề này. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất của robot mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong việc ứng dụng robot trong các lĩnh vực khác nhau.

II. Mô hình cơ học và mô hình toán học cho robot delta không gian

Việc xây dựng mô hình cơ học cho robot delta là bước đầu tiên trong quá trình nghiên cứu động lực học và điều khiển. Mô hình này giúp xác định các thông số cần thiết để tính toán lực và mô men trong quá trình hoạt động. Các mô hình động học cho robot 3RUS và 3PUS được thiết lập dựa trên các phương trình Lagrange, cho phép phân tích chuyển động của robot trong không gian ba chiều. Mô hình toán học cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các thuật toán điều khiển, giúp robot thực hiện các nhiệm vụ một cách chính xác và hiệu quả.

2.1. Mô hình động học robot delta

Mô hình động học cho robot delta được xây dựng dựa trên các khái niệm cơ bản của cơ học robot. Các thông số như chiều dài khâu, góc khớp và vị trí của các khâu được xác định để tạo ra mô hình chính xác. Việc áp dụng các phương trình Lagrange giúp xác định các phương trình chuyển động cho robot, từ đó có thể tính toán được vận tốc và gia tốc của các khâu. Mô hình động học này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của robot mà còn là cơ sở để phát triển các thuật toán điều khiển hiệu quả.

2.2. Mô hình động lực robot delta

Mô hình động lực cho robot delta tập trung vào việc xác định các lực và mô men cần thiết để điều khiển robot. Các phương trình động lực học được thiết lập dựa trên các mô hình động học đã xây dựng. Việc phân tích động lực học giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của robot, từ đó có thể tối ưu hóa thiết kế và điều khiển. Các nghiên cứu hiện tại đang tìm kiếm các phương pháp mới để cải thiện độ chính xác và hiệu suất của các mô hình động lực này, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong các ứng dụng công nghiệp.

Luận án về động lực học và điều khiển chuyển động của robot delta không gian