Hướng dẫn thiết kế, xây dựng và kiểm soát mô hình robot song song năm thanh

Tài liệu nghiên cứu Design construction and model control of five bar parallel robot, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về .

Chuyên ngành

Mechatronics

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Graduation thesis

2023

110
2
0

Phí lưu trữ

35 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT DỰ ÁN

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: INTRODUCTION

1.1. Abstract

1.2. Purpose of design

1.3. Limited of the project

1.4. Presentation content, overview of chapters

2. CHƯƠNG 2: MECHANICAL DESIGN

2.1. Overview Of Parallel Manipulator Constructs

2.2. Define the Five Bar – Parallel Robot

2.3. Analysis And Design Five-Bar Parallel Robot Configuration Selection

2.4. Analysis and Design of the Link Bar

3. CHƯƠNG 3: CONTROLLER DESIGN

4. CHƯƠNG 4: RESULTS AND EXPERIMENTS

5. CHƯƠNG 5: RESULTS, COMMENTS AND CONCLUSION

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ

Tóm tắt

I. Thiết kế robot

Phần này tập trung vào thiết kế robot, đặc biệt là mô hình robot song song năm thanh. Các bước thiết kế bao gồm việc lựa chọn và chế tạo các thành phần cơ khí như bộ truyền động, khớp nối và cấu hình robot. Công nghệ robotkỹ thuật điều khiển robot được áp dụng để tối ưu hóa không gian làm việc và kiểm soát chuyển động. Mục tiêu là tạo ra một mô hình robot có khả năng thực hiện các chuyển động phức tạp và chính xác.

1.1. Phân tích cấu hình robot

Phân tích cấu hình robot song song năm thanh tập trung vào việc lựa chọn cấu hình phù hợp với mục tiêu dự án. Hệ thống robot được thiết kế để tối ưu hóa không gian làm việc và đảm bảo độ chính xác cao. Các yếu tố như độ dài thanh liên kết và vị trí khớp nối được tính toán kỹ lưỡng để tránh các điểm kỳ dị trong không gian làm việc.

1.2. Lựa chọn vật liệu và tính toán độ bền

Việc lựa chọn vật liệu và tính toán độ bền là yếu tố quan trọng trong thiết kế robot. Các vật liệu được chọn phải đảm bảo độ cứng và khả năng chịu tải cao. Tối ưu hóa mô hình robot được thực hiện thông qua các mô phỏng ứng suất và phân tích kết cấu để đảm bảo độ ổn định và tuổi thọ của mô hình.

II. Xây dựng mô hình robot

Phần này mô tả quá trình xây dựng mô hình robot từ các thành phần đã thiết kế. Các bước bao gồm gia công, lắp ráp và kiểm tra chức năng của mô hình. Mô hình robot năm thanh được xây dựng với mục tiêu đạt được độ chính xác cao và khả năng hoạt động ổn định trong các điều kiện khác nhau.

2.1. Gia công và lắp ráp

Quá trình gia công và lắp ráp các thành phần của mô hình robot năm thanh được thực hiện theo các bước chi tiết. Các thành phần như thanh liên kết, khớp nối và bộ truyền động được lắp ráp chính xác để đảm bảo sự đồng bộ và hiệu quả hoạt động của robot.

2.2. Kiểm tra chức năng

Sau khi lắp ráp, mô hình robot được kiểm tra chức năng để đảm bảo hoạt động ổn định. Các bài kiểm tra bao gồm kiểm tra độ chính xác của chuyển động, khả năng chịu tải và độ bền của mô hình. Kiểm soát robot song song được thực hiện thông qua các chế độ vận hành khác nhau để đánh giá hiệu suất tổng thể.

III. Kiểm soát robot song song

Phần này tập trung vào kiểm soát robot song song, đặc biệt là việc điều khiển mô hình robot năm thanh. Các thuật toán điều khiển được thiết kế để tối ưu hóa chuyển động và đảm bảo độ chính xác cao. Kỹ thuật điều khiển robot được áp dụng để quản lý các chế độ vận hành khác nhau của robot.

3.1. Thiết kế bộ điều khiển

Bộ điều khiển được thiết kế để quản lý các chuyển động của mô hình robot năm thanh. Các thành phần điện tử như động cơ bước, mạch điều khiển và nguồn điện được lựa chọn và tích hợp vào hệ thống. Hệ thống robot được điều khiển thông qua các thuật toán được lập trình sẵn để đảm bảo sự chính xác và ổn định.

3.2. Thử nghiệm và phân tích kết quả

Các thử nghiệm được thực hiện để đánh giá hiệu suất của mô hình robot năm thanh. Kết quả được phân tích để xác định độ chính xác của chuyển động và khả năng hoạt động trong các điều kiện khác nhau. Ứng dụng robot trong công nghiệp được đề cập như một phần của quá trình đánh giá hiệu quả thực tế của mô hình.

IV. Ứng dụng và phát triển

Phần này đánh giá ứng dụng robot trong công nghiệp và tiềm năng phát triển của mô hình robot năm thanh. Các ứng dụng thực tế như vận chuyển hàng hóa, lắp ráp và gia công được đề cập để minh họa tính hữu ích của mô hình. Phát triển robot tự động là hướng đi tiếp theo để cải thiện hiệu suất và mở rộng phạm vi ứng dụng.

4.1. Ứng dụng trong công nghiệp

Mô hình robot năm thanh được áp dụng trong các lĩnh vực công nghiệp như vận chuyển, lắp ráp và gia công. Khả năng di chuyển nhanh và chính xác của robot giúp tăng hiệu suất sản xuất và giảm chi phí. Công nghệ robot được sử dụng để tự động hóa các quy trình sản xuất, mang lại lợi ích kinh tế đáng kể.

4.2. Hướng phát triển

Hướng phát triển của mô hình robot năm thanh bao gồm cải thiện độ chính xác, tăng khả năng chịu tải và mở rộng phạm vi ứng dụng. Phát triển robot tự động là mục tiêu chính, với việc tích hợp các công nghệ tiên tiến như trí tuệ nhân tạo và học máy để nâng cao hiệu suất và tính linh hoạt của robot.

21/02/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

ee a ee ee ee ee ee eee a eee pe ee ep re ral ETE MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING pl HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION E FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING h dl ; ral : rl iL fy DỤ fy a l [ rl Uy DỊ in | iy DỊ lý GRADUATION THESIS DỊ fF ELECTRONICS AND TELECOMMUNICATION h li ENGINEERING TECHNOLOGY lh Ú a i Ï | | : Us h DESIGN, CONSTRUCTION AND MODEL al 5 CONTROL OF FIVE BAR — PARALLEL ROBOT 5 DI i lì i yl 7d Ly ADVISOR: TUONG PHUOC THO DỊ DI STUDENTS: TRAN DINH TRONG DI HH PHAM HUU THACH DỊ fe = 4 5 Ey i : : fe SKLO10955 ic : Ï | lì i fy Ho Chỉ Minh City, July 2023 Fy el eee ele epee eee ele eee eel pee eee MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING HCMUTE My GRADUATION THESIS DESIGN, CONSTRUCTION AND MODEL CONTROL OF FIVE BAR — PARALLEL ROBOT SUPERVISOR: TUONG PHUOC THO STUDENTS TRAN DINH TRONG _ - 19146001 PHAM HUU THACH _ - 19146118 CLASS: 19146CLA3, 19146CLA2 YEAR: 2019 — 2023 Ho Chi Minh City, July 2023 HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION SOCIALIST REPUBLIC OF FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING VIETNAM Independent - Freedom - Happiness SUBJECT: MECHATRONICS ————— MISSION OF GRADUATION THESIS SEMESTER 2 / YEAR 2023 SUPERVISOR: TUONG PHUOC THO STUDENTS: 1. Tran Dinh Trong ID: 19146001 Contact: 0854187662 2. Pham Huu Thach ID: 19146118 Contact: 0971841079 1. Project ID: —22223DT180 Project name: DESIGN, CONSTRUCTION AND MODEL CONTROL OF FIVE BAR — PARALLEL ROBOT 2.

Data and documents: — Five - Bar Parallel Robot — Expected figures: — Size: 350mm x 350mm x 300mm — Workspace: 300mm x 300mm x 100mm — Estimated accuracy: 70% 3. Main content of the project: In this project we focus on doing the calculating and mechanical design, control, simulating the operation process of the five-bar parallel robot. From there we design and control the robot as we have calculated. And we can use many different type of the robot’s model in industrial as well as in life with it’s ability of moving or transporting goods to a direct spot fast and precisely.

Expected products — 1 reality robot — 1 display control — 1 project report — 1 simulating video — 1 poster 5. Project start date: 15/03/2023 6. Project submission date: 28/07/2023 7. Language: Report: English 7 Vietnamese 1 Project presentation: English 7 Vietnamese L¡ (Notes: High-quality English system provides explanations and reports in English) CHAIR OF THE PROGRAM CHAIR OF THE MAJOR SUPERVISOR (Sign with full name) (Sign with full name) (Sign with full name) LÏ Allow to defense .ĂĂ cà (Supervisor,sign with full name) COMMITMENT Project name: Design, construction and model control of Five Bar — Parallel Robot Supervisor: Tuong Phuoc Tho Student name: Tran Dinh Trong ID: 19146001 Class:19146CLA3 Address: KTX Khu B DHQG, Dong Hoa, Di An, Binh Duong Phone contact: 0854187662 Email: 19146001 @student.vn Project submission date: 10/07/2023 Commitment: “We thus attest that we conducted the research for and wrote the graduation thesis.

I never steal text from an article without crediting the author. I accept full responsibility for any violations. Ho Chỉ Minh City,. July 2023 STUDENTS (Sign with full name) COMMITMENT Project name: Design, construction and model control of Five Bar — Parallel Robot Supervisor: Tuong Phuoc Tho Student name: Pham Huu Thach ID: 19146118 Class: 19146CLA2 Address: Chung cu BCONS Mien Dong 55 Tan Lap Di An Binh Duong Phone contact: 0971841079 Email: 19146118 @student.vn Project submission date: 10/07/2023 Commitment: “We thus attest that we conducted the research for and wrote the graduation thesis.

I never steal text from an article without crediting the author. I accept full responsibility for any violations. Ho Chi Minh City,. July 2023 STUDENTS (Sign with full name) ACKNOWLEDGMENT In the process of doing the project, we have received a lot of help, inspiration and instruction from lectures, family and friends.

We would like to express our most sincere thanks to Mr. TUONG PHUOC THO - who enthusiastically guided and taught us in the process of doing this project. Additionally, we would like to express our gratitude to the professors at the Ho Chi Minh City University of Technology and Education. we were able to acquire all the necessary abilities thanks to Ho Chi Minh City in general and the instructors in Mechatronic Engineering Technology, in particular for their understanding of both general and specialized subjects during the learning process.

Strong theoretical underpinnings and advantageous settings made it possible for us to interact with sophisticated gear and equipment, which helped us develop our own talents more and more. Finally, we would like to thank my family and friends for all of their aid and encouragement throughout the study process and project completion. This endeavor cannot be perfect due to the practitioner's limited time and experience. We are eager to get the advice and criticism from the teachers so that we can broaden and deepen my understanding and better serve the practical work in the future.

STUDENTS (Sign with full name) TRAN DINH TRONG-PHAM HUU THACH PROJECT SUMMARY DESIGN, CONSTRUCTION AND MODEL CONTROL OF FIVE BAR- PARALLEL ROBOT The five bar parallel robot model is the main topic of this project. It is designed, built, and controlled. Building a robot model with the ability to execute intricate and dependable movements is the project's aim. First, the robot model design procedure is completed.

Actuators, coupling assemblies, and robot configuration are just a few of the mechanical parts that are discussed in the project, along with their selection and fabrication. The project also demonstrates the design of the controller as well as the investigation and programming of workspace optimization and smoother movement control modes. The project then moved onto the process of building the model. The specific steps of this procedure, from component machining to assembly and functionality testing, are outlined in depth.

In order to guarantee the stability and longevity of the model, the project also discusses the choice of appropriate materials and production techniques. After much research and modification, the project's main goal is to manage the model using a variety of operating modes repeatedly. This will improve the model's accuracy. vi FOREWORD Today, science and technology are expanding fast and broadly in many disciplines, not to mention how well robots may boost production output in industrial settings.

The machine's ability to operate in production autonomously and with great accuracy without human oversight contributes to lower production and product costs and the creation of higher-quality goods. My group conducted research on and carried out the project titled "DESIGN, CONSTRUCTION AND MODEL CONTROL OF FIVE BAR - PARALLEL ROBOT" based on the aforementioned problems. Use a range of activities in both work and personal situations, loading and unloading cargo with the greatest amount of efficiency, and moving it quickly and precisely to its destination. Because we haven't been introduced to or investigated this application direction as a fourth-year mechanical engineering student concentrating on mechatronic, we have had a lot of trouble exploring the aforementioned topic.

However, we have successfully implemented this topic thanks to the direction and devoted direction of Mr. Tuong Phuoc Tho. Last but not least, we would want to express my sincere gratitude to Mr. Tuong Phuoc Tho and all the professors that assisted and fostered an environment that allowed us to finish the project.

vii TABLE OF CONTENTS MISSION OEF GRADUA TION THE/STIS.-c- 5c << se se ưng.ccccscsscsssscscssssssssssssssnssessessessesssssssessessssssnesnessssessessessssssorsesseses II COMMITMENTTT.00 0004000 0H00 000 00 90 M PROJECT SUMMA RRYY. VI LLIST OIE TA BÌLJEVS .001 0 00 0 0000 000005 006 XI LIST OF DRAWING, DIAGRAM.cccsssssssssnssessescsesesscssssessessessssssnsssssesseeseres XII CHAPTER 1: INTRODUCTION. Purpose Of ([€SỈTT. Limited of the DFOjj€CÍ.

Presentation content, overview OŸ ChajDÉ€TS. Define the Five Bar — Pardllel ÏẦOOI.- << «<< xe xe che re 7 2. Analysis And Design Five-Bar Parallel Robot Configuration Selection. Analysis and Design 0ƒ the Link dT.-<- << 5< < se se 1s se se se 8 2.

Five-Bar Parallel ÑOOf Ì)€SÏTH. 5 5= 5s ch nh ghe 10 2. Durability Calculation And Material SeleCfÏOnn. Calculation And Motor Se€l€CfÏOII.

Complete ID€SÏØ7n. ForWdlrdl KỈHCIHH(GẨÍCS. 5 5= << HH TH TT Họ Hi TH nh ghe 19 2. IHIV€TS€ KÙHLCIHH((Í[CS.

HH TH TT Họ Hư 21 viii 2. Workspace Of fÏh€ FODOÍ. Tp€ Ï SỈHIĐIHÏAIFÏÍW-.-s- 5< << HH TH Họ Hi TH nh ghe 24 2. TpD€ 2 SIIIĐIÏAITÍÍÍ€S:.

HH TH TT Họ HT hư nnhh 24 2. Cases belonging to 2 ÍyD€S 0ƒ SỈHIĐIHÏAITÍẨ:. HH TH HH TH TT Họ HT nh ưnnhh 29 2. Traj€Cfory pÏanniÏHg::.

So 5 5= << < H HH TH Họ HT ghe 31 2. Some comunon (rqjeCfOry DÏAHHÌHNE SÍ6J0S-.e- 5-5 5S se se 1s se seee 32 2. Trajectory planning using the SCA rmefÏLOdÏ:.- <5 <s<<s<ss<s 34 CHAPTER 3: CONTROLLER DESIGN. Controller generaÌ đỉaØTAIH.

Design and selection of controller C0mDON€TIÉS. Sfep mofor JNE MA 2 3':. o5 << HH TH TH TT Họ HH ngưng 44 3. Sfepper mofor driver circuif T66()).--<«- ««< es s=ss=sessesses 44 3.

Beehive electricify suppÏly 2⁄ÄV — Ï(ỦÁ :.-- 5< < «se se se sseseee 45 3. Green push bufton LA38-1IBN 22mm TÚA. Emergency stop button LA38-11ZS INO INC.csccscccsscsscsssssssccssssnssessssssscsssssssessessssssssnsssssessessesssseees 55 CHAP'TER 4: RESULTS AND EXPERIMIEENTTS. ExperLI€H(ÌÏ Í€SÍ IHL€ẨÏLO (Ỉ,.

Họ Họ Hi th nh ghe 60 4. Experimental TF€S LIÏS .s- < 5< << HH Họ Họ Họ HT nh ghi 62 4. Synthesiz€ and aIIAÌYZ/©::. Result analysis of mode operations execution ŒCCHTQCY.

Analysis of the accuracy results of the end effector POSition.000 72 CHAPTER 5: RESULTS, COMMENTS AND CONCLUSION. Obtained TF€SUÌ:. 5 cọ HH Họ. Họ HH HH TH TH Họ HT 0® 76 5.o- - 5 << HH TH Họ Họ Hưng 77 5.

HH HH HH 00.000 H00 00 000009804 79 LIST OF TABLES Table 1 Parameter Table Gearbox 57PX10 17 Table 2 Motor datasheet 18 Table 3 Coordinate parameter table in forward kinemafics mode. << 68 Table 4 Coordinate parameter table ỉn POSÏ(ÏY€ INO.5 55-5 5< 5 5< «s59 se ssse 69 Table 5 Coordinate parameter table in NegatiYe ImOd€. 5-55 <5 s<s<ssessesssse 70 Table 6 Coordinate parameter table in Inverse kinematics mod e .-- «<< 72 Table 7 Coordinate parameter table of Circle 'TTAj©CẨOT-Y.o-<5-s=<se< «essessessesssse 73 Table 8 Coordinate parameter table of Line 'TTraj©CfOTY .5-s=<se<s=<s<ssessesesse 74 xi Figure 2. LIST OF DRAWING, DIAGRAM 1 Cartesian robot 2 Robot SCARA 3 Overview about the Robot’s links 4 Case I of simulating workspace 5 Case II of simulating workspace 6 Case III of simulating workspace 7 Five-Bar Parallel Base Frame 8 Active Link 9 Passive Link 1 10 Passive Link 2 11 Stress simulation of Active Link 12 Stress simulation of Passive Link 1 13 Stress simulation of Passive Link 2 14 Robot arm diagram 15 Five-Bar Parallel Robot In Design 16 Forward kinematics 17 Inverse kinematics 18 Type 1 singularities 19 Type II singularities 20 Case where 3 points are collinear 21 Case where A: and A2 overlap 22 4 working modes 23 Ways to determine the mode of Operation .sssscccsssscsseccescessssessesssees 24 Diagram of position, velocity and acceleration of Cubic equation.

25 How to determine the point in the environmental point chart. 26 Descartes space dot matrix 27 How to find the perfect match 28 Objective function for T e '+c©œeœ cua 1 Hardware diagram for controlling fWO IOfOTFS .5 5< 5< 55s se sesses 39 2 Diagram of the signal transmission process of the controller. 3 Wiring diagram between Driver and ÏMOfOFF.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu "Thiết kế, xây dựng và kiểm soát mô hình robot song song năm thanh" tập trung vào việc thiết kế và phát triển một mô hình robot song song với cấu trúc năm thanh, mang lại độ chính xác cao và khả năng kiểm soát linh hoạt. Tài liệu này cung cấp cái nhìn chi tiết về quy trình thiết kế, phương pháp xây dựng mô hình, và các thuật toán điều khiển để tối ưu hóa hiệu suất của robot. Đây là nguồn tài liệu hữu ích cho những ai quan tâm đến lĩnh vực robot công nghiệp và tự động hóa, đặc biệt là các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao.

Để mở rộng kiến thức về chủ đề này, bạn có thể tham khảo thêm tài liệu "Luận văn thạc sĩ quy hoạch đường đi cho car like robot 4 bánh bằng giải thuật tối ưu", nơi tập trung vào việc tối ưu hóa đường đi cho robot. Ngoài ra, tài liệu "Đồ án hcmute robot hai bánh tự cân bằng sử dụng bộ điều khiển fuzzy pid" cung cấp thêm thông tin về các phương pháp điều khiển tiên tiến. Cuối cùng, "Luận văn thạc sĩ tự động hóa xây dựng mô hình và điều khiển chuyển động bước đi của robot người" sẽ giúp bạn hiểu sâu hơn về ứng dụng của robot trong mô phỏng chuyển động. Mỗi tài liệu này là cơ hội để bạn khám phá thêm các khía cạnh khác nhau trong lĩnh vực robot và tự động hóa.