MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ……………………………………………………………………………………… i
LỜI CẢM ƠN ………………………………………………………………………………………….. ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ……………………………………. vi
DANH MỤC CÁC BẢNG ………………………………………………………………………. xiv
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ …………………………………………………….. xv
MỞ ĐẦU …………………………………………………………………………………………………. 1
1. Sự cần thiết của đề tài ……………………………………………………………………… 2
2. Mục tiêu nghiên cứu ……………………………………………………………………….. 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu …………………………………………………….. 2
4. Phương pháp nghiên cứu …………………………………………………………………. 3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ……………………………………………. 3
6. Những đóng góp của luận án ……………………………………………………………. 3
7. Bố cục của luận án ………………………………………………………………………….. 4
1. TỔNG QUAN …………………………………………………………………………………………. 5
1.1 Giới thiệu về robot công nghiệp ……………………………………………………………. 5
1.2 Các cấu hình cơ bản của robot công nghiệp …………………………………………… 5
1.3 Các thành phần chính của robot công nghiệp …………………………………………. 6
1.4 Cơ chế chấp hành ……………………………………………………………………………….. 7
1.5 Vấn đề tổn thất cơ chế chấp hành và khả năng điều khiển ……………………….. 8
1.5.1 Các dạng tổn thất cơ chế chấp hành ……………………………………………… 8
1.5.2 Tình hình nghiên cứu về tổn thất cơ chế chấp hành ở tay máy robot . 12
1.5.3 Phân tích khả năng điều khiển tay máy công nghiệp trong tình trạng
tổn thất cơ chế chấp hành ………………………………………………………….. 14
1.5.3.1 Phân tích động học của một kiểu tay máy công nghiệp có 6 khớp
quay điển hình khi bị tổn thất một cơ chế chấp hành …………….. 14
1.5.3.2 Các khả năng điều khiển tay máy công nghiệp điển hình khi bị
tổn thất cơ chế chấp hành…………………………………………………… 24
1.6 Đề xuất hướng nghiên cứu của luận án ………………………………………………… 27
1.6.1 Hướng nghiên cứu của luận án …………………………………………………… 27
1.6.2 Dự kiến các đóng góp mới…………………………………………………………. 28
1.7 Kết luận chương 1 …………………………………………………………………………….. 28
2. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA TAY MÁY ROBOT ……………………….. 29
2.1 Giới thiệu …………………………………………………………………………………………. 29
2.2 Vận tốc tịnh tiến và vận tốc quay của khâu ………………………………………….. 29
2.3 Phương trình Euler-Lagrange ……………………………………………………………… 32
2.4 Mô hình động lực học dạng toán học …………………………………………………… 33
2.5 Mô hình bán vật lý cho tay máy robot …………………………………………………. 38
2.5.1 Giới thiệu ………………………………………………………………………………… 38
2.5.2 Mô hình CAD 3D của tay máy robot ………………………………………….. 39
2.5.3 Phương pháp dùng mạng vật lý để mô hình hóa hệ thống vật lý …….. 41
2.5.3.1 Phương pháp dùng Simulink truyền thống …………………………… 41
2.5.3.2 Phương pháp dùng mạng vật lý ………………………………………….. 41
2.5.4 Mô hình bán vật lý khi chưa xét tới ma sát khớp ………………………….. 42
2.5.4.1 Mô phỏng đáp ứng động lực học ………………………………………… 43
2.5.4.2 Mô phỏng mô hình robot có vòng điều khiển……………………….. 46
2.5.5 Mô hình bán vật lý có ma sát khớp …………………………………………….. 49
2.6 Kết luận chương 2 …………………………………………………………………………….. 52
3. TỔN THẤT CƠ CHẾ CHẤP HÀNH VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN 54
3.1 Ảnh hưởng của tổn thất cơ chế chấp hành dạng suy giảm mô men ………….. 54
3.1.1 Giới thiệu ………………………………………………………………………………… 54
3.1.2 Ảnh hưởng xét theo quỹ đạo khớp ……………………………………………… 56
3.1.2.1 Ảnh hưởng của tổn thất một cơ chế chấp hành dạng PDT ……… 58
3.1.2.2 Ảnh hưởng của tổn thất một cơ chế chấp hành dạng BDT ……… 59
3.1.2.3 Ảnh hưởng của tổn thất một cơ chế chấp hành dạng BDTR …… 61
3.1.3 Ảnh hưởng xét theo quỹ đạo điểm công tác …………………………………. 63
3.1.3.1 Ảnh hưởng của tổn thất một cơ chế chấp hành dạng PDT ……… 63
3.1.3.2 Ảnh hưởng của tổn thất một cơ chế chấp hành dạng BDT ……… 66
3.1.3.3 Ảnh hưởng của tổn thất một cơ chế chấp hành dạng BDTR …… 69
3.2 Phương pháp điều khiển khi có tổn thất cơ chế chấp hành ……………………… 72
3.2.1 Giới thiệu ………………………………………………………………………………… 72
3.2.2 Khái quát về lý thuyết điều khiển trượt ……………………………………….. 73
3.2.3 Khái quát về lý thuyết điều khiển thích nghi ………………………………… 77
3.2.4 Mô hình hệ thống khi có tổn thất cơ chế chấp hành dạng PDT ………. 80
3.2.5 Thiết kế bộ điều khiển trượt thích nghi khi có tổn thất cơ chế chấp
hành dạng PDT ………………………………………………………………………… 81
3.2.6 Áp dụng cho tay máy robot 2-DOF …………………………………………….. 85
3.2.7 Áp dụng cho robot công nghiệp 6-DOF ………………………………………. 89
3.3 Kết luận chương 3 …………………………………………………………………………….. 97
4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM CHO MỘT DẠNG TAY
MÁY ROBOT ……………………………………………………………………………………….. 99
4.1 Giới thiệu robot Serpent 1 ………………………………………………………………….. 99
4.2 Động học …………………………………………………………………………………………. 99
4.2.1 Động học thuận ………………………………………………………………………. 101
4.2.2 Động học ngược …………………………………………………………………….. 102
4.3 Mô hình động lực học ……………………………………………………………………… 104
4.3.1 Mô hình toán học ……………………………………………………………………. 104
4.3.2 Mô hình bán vật lý ………………………………………………………………….. 105
4.4 Lập quỹ đạo chuyển động ………………………………………………………………… 107
4.5 Các kết quả mô phỏng và thực nghiệm ………………………………………………. 112
4.5.1 Kết quả mô phỏng…………………………………………………………………… 112
4.5.2 Kết quả thực nghiệm ……………………………………………………………….. 125
4.6 Kết luận chương 4 …………………………………………………………………………… 136
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………………………………………. 137
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN …………. 140
TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………………………………. 141
PHỤ LỤC ……………………………………………………………………………………………..PL1