Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chương 4. Hoạch Định Qũy Đạo Cho Robot UP6

Chương 4. Hoạch Định Qũy Đạo Cho Robot UP6

Tải bản đầy đủ - 0trang

Nhược điểm của phương pháp “Cố định thời gian” là khoảng cách di chuyển

nhỏ nhất sẽ bị thay đổi với vận tốc V lớn hơn. Điều này sẽ dẫn đến suy giảm

độ chính xác của Robot . Nếu tăng độ chính xác Robot có thể giảm thời gian

T Tuy nhiên nó sẽ dẫn đến vấn đề thời gian thực của Robot sẽ khơng đ ạt



được . Do đó chúng ta phải cân bằng sao cho tìm ra T phù hợp. Tuy nhiên nó

khó tìm ra T hợp lí cho từng quỹ đạo khác nhau.

Vì lý do trên em chọn phương pháp “Cố định khoảng cách” đ ể ho ạch đ ịnh quỹ

đạo cho Robot

Sau khí có được ma trận



T60



chứa vector vị trí và vector hướng . Đầu tiên ta sẽ



nội suy để tìm ra vị trí và hướng của “Điểm tác đ ộng cu ối” bám theo quỹ đ ạo

mong muốn. Điều khiển chuyển động của Robot sau đó được tiến hành bằng

kết quả của q trình tính Động học ngược



Hình 21 Phương pháp tính Động Học Ngược



`39



4.1. Điều khiển vị trí cho “Điểm tác động cuối “

Mục đich của điều khiển vị trí điểm tác đ ộng cuối cùng là tính tốn vect ơ P

của ma trận



T60



tại cá điểm khác nhau dọc theo quỹ đạo



Phương trình vị trí của điểm tác động cuối được mơ tả theo phương trình

tốn sau đây



�x   (l )



�y   (l ) l �  ,  

�z   (l )





(4.1.1)



Tổng chiều dài di chuyển của Robot dọc theo phương trình quỹ đạo trên là





L�

ds  � ' 2 (l )   ' 2 (l )   ' 2 (l )dl





(4.1.2)







Nếu ta cố định vị trí giữa 2 điểm liên tiếp nhau L thì ta có thể tính tổng số

điểm cần nội suy để Robot đi dọc theo quỹ đạo có phương trình (4.1.1) với độ

chính xác của Robot là L

L

TotalNum= L



Theo Phương trình (4.1.1) thì mỗi giá trị của l sẽ tương ứng v ới 1 v ị trí (x,y,z)

trên quỹ đạo di chuyển của Robot . Giả sử hiện tại với l1 tương ứng với điểm

(x1,y1,z1). Ta cần tính tốn điểm (x2,y2,z2) sau khi Robot di chuyển 1 lượng L

Khi đó biến l sẽ thay đổi 1 lượng l được tính tốn theo hương trình sau:

L 



l 1l



�



'2



(l )   ' 2 (l )   ' 2 (l )dl �  ,  



l1



`40



(4.1.3)



Dựa vào phương trình trên ta có thể tìm được



l1  l



theo phương trình



(4.1.3) và có được vị trí (x2,y2,z2). Phương pháp này được lặp cho đến điểm

cuối cùng (xi,yi,zi)

Tuy nhiên trong 1 số trường hợp (xi,yi,zi) khơng thể tính theo phương trình

(4.1.3) . Vì thế ta có thể dùng phương trình tuyến tính để tính l(i)



l (i )  (i / TotalNum) * (    )  



(4.1.4)



Phương pháp tuyến tính này vẫn đảm bảo độ chính xác nếu xem L như 1

đoạn di chuyển thẳng nếu L đủ bé

Mặc khác nếu L đủ nhỏ, chúng ta có thể tính tốn L xấp xỉ như sau:



( L) 2  (1  f ' (l1 )2 ) * ( l ) 2



(4.1.5)



Độ sai số nhỏ tồn tạo được tính tốn theo công thức:



error = 1  f ' (l1 ) 2 * l  L



(4.1.6)



Nhưng sai số có thể cho phép nếu chọn L đủ bé và độ chính xác có thể đảm

được đảm bảo

4.2. Điều khiển vận tốc cho “Điểm tác động cuối “

Đối tượng điều khiển vận tốc là Servo motors trên các khớp của Robot . Trong

hệ thống robot các khớp của Robot được sử dụng Servo motor . Chúng sử

dụng chế độ điều khiển vị trị để điều khiển Robot.

Trong chế độ điều khiển vị trí thì góc quay của motor được xác định b ởi s ố

xung phát ra từ bộ điều khiển. Tốc độ của motor được quyết định bởi tần số

của xung bộ điều khiển phát ra.

Nếu chúng ta có  và thời gian di chuyển T giữa 2 điểm kề nhau thì ta có

thể tính được vận tốc của Robot . Giá trị biến khớp có thể tính được bằng giải



`41



thuật động học ngược . Vậy ta có tính tốn thời gian di chuyển gi ữa 2 đi ểm

liên tiếp

Trước khi hoạch định quỹ ta cần chọn quỹ đạo vận tốc cho “Điểm tác động

cuối” của Robot

Ta có Phương trình liên hệ giữa quãng đường đi và thời gian nếu có một quỹ

đạo vận tốc thích hợp

T



L�

v (t )dt

0



(4.1.7)



Thời gian T cần thiết để di chuyển khoảng cách L từ thời điểm t được tính

tốn như sau:



L 



t T



�v(t )dt, t � 0, T 

t



(4.1.8)



Trong đề tài này em chọn quỹ đạo đường quỹ đạo Scuve để hoạch định quỹ

đạo vận tốc cho “Điểm tác động cuối”

Vì quỹ đạo đường Scuve với đường quỹ đạo gia tốc , vận tốc, vị trí được liên

tục nên quá trình di chuyển của Robot sẽ tr ơn và giảm đ ộ rung l ắc trong quá

trình tăng tốc và giảm tốc



`42



Hình 22 Qũy đạo di chuyển Scuve

Dựa vào hình 22. Ta có thể thiết lập phương trình quỹ đạo di chuy ển gồm 4

giai đoạn



� a1  jmax .t



1



2

�v1  v0  jmax .t t � 0, tm 

2



1



s1  v 0 .t  . jmax .t 3



6





`43







a2  jmax .tm  jmax .(t  tm )



1



v2  v1  jmax .(t  tm ).tm  jmax .(t  tm ) 2

t � tm , 2.tm 



2



1

1



2

s



s



v

.(

t



t

)



j

.

t

.(

t



t

)



. jmax .(t  tm ) 3

2

1

1

m

max

m

m





2

6





a3   jmax .(t  2tm )



1



v3  v2  jmax .(t  2.tm ) 2

t � 2tm ,3tm 



2



1



s



s



v

.(

t



2

t

)



. jmax .(t  2tm )3

3

2

2

m



6









a4   jmax .tm  jmax .(t  3tm )



1



v4  v3  jmax .(t  3tm ).tm  jmax .( t  3tm ) 2

t � tm , 2.tm 



2



1

1



2

s



s



v

.(

t



3

t

)



j

.

t

.(

t



3

t

)



. jmax .(t  3tm ) 3

4

3

3

m

max

m

m





2

6

(4.1.9)

Từ Phương trình trên ta có thể thấy được thời gian di chuyển 1 khoảng cách L

Sẽ được quyết định vào thông số Jmax của hệ thống. Thông số này phụ thuộc

vào kết cấu cơ khí khả năng đáp ứng của Servo motor của các kh ớp và yêu c ầu

thời gian di chuyển trong quá thực thi trong môi trường làm việc thực tế.



Như đã đề cập bên trên, nếu ta xác định được Jmax trong quá trình di chuy ển

thì có thể xác định được T di chuyển dựa vào

T



L�

v (t )dt

0



`44



(4.1.10)



Quá trình di chuyển Scuve sẽ chia làm 4 giai đoạn và nếu



tm 



T

4



(4.1.11)



Ta có thể tính tốn tổng thời gian di chuy ển khoảng cách L c ủa Robot b ằng

Phương trình:



L  2. jmax .tm 3

tm 



3



(4.1.12)



L

2. jmax



T  4tm  4. 3



(4.1.13)



L

2. jmax



(4.1.14)



Kết quả kiểm tra quá trình di chuyển của khớp Robot theo quỹ đạo Scuve



`45



Hình 23 Đồ thị di chuyển Scuve



Quan sát đồ thị di chuyển thực tế của khớp Robot ta có th ể được sự liên tục

của Vị trí, Vận tốc và Gia tốc.



`46



4.3. Quá trình điều khiển Robot



Hình 24 Thuật tốn Hoạch định Qũy đạo



Bắt đầu q trình di chuyển của Robot ta có quỹ đạo Robot cần di chuy ển

 Từ quỹ đạo ta có thể tính được tổng khoảng cách cần di chuyển - Chương

4 mục 4.1

 Sau đó chọn quỹ đạo vận tốc thích hợp ở đây ta chọn quỹ đao Scuve bậc 3

để hoạch định quỹ đạo vận tốc cho “Điểm công tác cuôi” - Chương 4 mục

4.2

 Tính tổng thời gian di chuyển và tổng số điểm cần nội suy

 Sử dụng động học ngược để tính tốn giá trị của mỗi biến khớp và lượng



qi



cần di chuyển của mỗi biến khớp - Chương 3 mục 3.2

 Điều khiển chuyển động của các khớp bằng cách điều khiển quá trình

chuyển động của Servo motor



`47



Chương 5. Cơ Cấu Phân Cứng Và Bộ Điều Khiển



5.1. Phần cứng Robot UP6



Robot UP6 là Robot 6 bậc tự do. Mỗi khớp được điều khiển chuyển động bằng

Servo motor Yaskawa

Khớp

1 . S axis



Tên Servo Motor



Công Suất



SGMDH-06A2A-YR25



2 . L axis



SGMDH-12A2A-YR13



3. U axis



SGMDH-06A2A-YR25



4. R axis



SGMPH-01A1A-YR21



5 B axis



SGMPH-01A1A-YR21



6. T axis



SGMPH-01A1A-YR21



550W

|

2.63N.m

|

2000r/min | 4.0A | 200V

1150W | 5.49 N.m | 2000

r/min | 7.3 A | 200V

550W

|

2.63N.m

|

2000r/min | 4.0A | 200V

100W | 200 V | 0.89A |

0.318 N.m | 3000 r/m

100W | 200 V | 0.89A |

0.318 N.m | 3000 r/m

100W | 200 V | 0.89A |



`48



0.318 N.m | 3000 r/m



Bảng 2 Thông số Servo motor Robot UP6

Chi tiết cơ cấu

Khớp 1 S axis



Hình 25 Bảng vẽ kỹ thuật Khớp S



`49



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chương 4. Hoạch Định Qũy Đạo Cho Robot UP6

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×