Điều khiển ổn định và động lực học ngược tay máy robot một khâu đàn hồi

Trong bài viết này, lý thuyết điều khiển ổn định phương trình vi phân tuyến tính hệ số tuần hoàn được sử dụng để đảm bảo chuyển động thực của robot có khâu đàn hồi sai khác chuyển động mong muốn của khâu thao tác nhỏ như có thể.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều khiển ổn định và động lực học ngược tay máy robot một khâu đàn hồi Tuyển tập Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ nhất về Động lực học và Điều khiển Đà Nẵng, ngày 19-20/7/2019, tr. 167-176, DOI 10.15625/vap.2019000274 Điều khiển ổn định và động lực học ngược tay máy robot một khâu đàn hồi Nguyễn Văn Khang1), Đinh Công Đạt 1,2), Nguyễn Sỹ Nam3) 1) Bộ môn Cơ học ứng dụng, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2) Bộ môn Cơ lý thuyết, Trường Đại học Mỏ - Địa Chất 3) Bộ môn Cơ lý thuyết, Trường Đại học Xây dựng E-mail: khang.nguyenvan2@hust.edu.vnTóm tắt quy chiếu đồng hành để thiết lập phương trình vi phânĐộng lực học ngược robot có khâu đàn hồi là bài toán đang chuyển động của tay máy robot đàn hồi một khâu.được quan tâm nghiên cứu hiện nay. Trong bài báo này, lý Xét mô hình tay máy như hình 1. Tay máy OE đượcthuyết điều khiển ổn định phương trình vi phân tuyến tính hệ số xem là thanh đàn hồi, chiều dài khi chưa biến dạng là l.tuần hoàn được sử dụng để đảm bảo chuyển động thực của Đầu O của thanh gắn cứng vào khâu O (bao gồm cả độngrobot có khâu đàn hồi sai khác chuyển động mong muốn của cơ) quay quanh trục O, đầu E mang khối lượng mE .khâu thao tác nhỏ như có thể. Thí dụ mô phỏng số được thực Thanh được xem là đồng chất, thiết diện A, mật độ khốihiện cho thấy hiệu quả của phương pháp đề xuất. là ρ. Mômen phát động của động cơ là τ. Hệ tọa độ Ox 0y 0 là hệ tọa độ cố định, hệ tọa độ đồng hành Oxy làTừ khóa: Robot đàn hồi, động lực học ngược, phân tích daođộng, tuyến tính hóa, hệ quy chiếu đồng hành. hệ tọa độ động, chuyển động quay đồng thời cùng với robot rắn.1. Mở đầu Mô hình hóa và điều khiển robot đàn hồi là bài toáncó ý nghĩa khoa học và thực tiễn, và đang được quan tâmnghiên cứu hiện nay [1-4]. Trong đó bài toán động lựchọc ngược robot đàn hồi là bài toán có ý nghĩa kỹ thuậtnhưng không đơn giản [5-11]. Trong bài báo này trìnhbày việc áp dụng phương pháp hệ quy chiếu đồng hành(Floating frame of reference approach) [12-13] thiết lậpphương trình chuyển động của robot có khâu đàn hồi.Tương tự như ý tưởng của H. Asada [5] bài toán động lựchọc ngược của tay máy robot đàn hồi được tính theo ba Xét trường hợp thanh OE đàn hồi chỉ thực hiện biếnbước: Bước 1, xác định chuyển động của các khâu rắn dạng uốn ngang (bỏ qua biến dạng dọc thanh). Xét điểmkhả dĩ và mômen khả dĩ các khâu dẫn. Bước hai thiết lập P tại vị trí x trên thanh, gọi w (x , t ) là chuyển vị ngangphương trình dao động của các khâu đàn hồi dựa theo của điểm P.chuyển động của các khâu rắn khả dĩ, rồi phân tích biếndạng động của các khâu đàn hồi sao cho chuyển động của 2.1. Động năng của robotcác khâu không đi xa khỏi chuyển động của các khâu Động năng của hệ gồm động năng của khâu đàn hồicứng ảo. Bước ba từ chuyển động của các khâu cứng ảo OE, động năng của khâu quay 1 và động năng của khốivà biến dạng đần hồi ta tính các mô men các khâu dẫn lượng mEsao cho thực hiện được chuyển động của khâu thao tác. T = TOE + T1 + TE (1)Trong đó việc tính toán hai bước một và ba về nguyên tắc Trong đó động năng của khâu quay 1 làkhông có gì khó khăn. Việc tính toán bước hai là bài toán 1khó còn cần nghiên cứu tiếp. Trong bài báo này trình bày T1 = J 1qa2 (2)một ý tưởng mới giải quyết khâu hai của bài toán động 2lực học ngược robot có khâu đàn hồi. J 1 là mô men quán tính của khâu 1 (bao gồm cả động cơ) đối với điểm O.2. Thiết lập phương trình chuyển động của Động năng thanh đàn hồi OE khi thanh bị uốn làrobot đàn hồi 1 khâu bằng phương pháp hệ l ...