Giáo trình Kỹ thuật robot: Phần 2 - PGS.TS Nguyễn Trường Thịnh & ThS. Tưởng Phước Thọ

Giáo trình Kỹ thuật robot này gồm có 12 chương, trình bày một cách hệ thống các kiến thức về kỹ thuật robot từ các phần cơ bản về cấu trúc chung và các thành phần cấu tạo của robot, phân tích động học robot cho đến phần phân tích động học vận tốc, động lực học, phương pháp lập quỹ đạo chuyển động và các công nghệ tiên tiến tích hợp lên robot như các cảm biến, thị giác máy và các cơ cấu truyền động và cơ cấu chấp hành cuối. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 2 dưới đây!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Kỹ thuật robot: Phần 2 - PGS.TS Nguyễn Trường Thịnh & ThS. Tưởng Phước Thọ Chương 7: BỘ ĐIỀU KHIỂN ROBOT Chương này đề cập đến việc phân tích và thiết kế hệ thống điềukhiển robot. Việc thiết kế robot luôn phải đảm bảo độ ổn định, khả năngnhạy cảm của robot đối với nhiều yếu tố tác động. Trong chương nàycũng đã giới thiệu một vài nền tảng của việc điều khiển tuyến tính và phituyến cũng như ứng dụng của chúng với các loại robot khác nhau.7.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRONG ROBOT Bộ điều khiển là thiết bị xử lý truyền thông, thông tin giữa các thiếtbị vào/ra, điều phối các chuyển động và cơ cấu chấp hành của robot theoyêu cầu đặt ra. Nó chấp nhận những tín hiệu vào cần thiết với robot vàđưa tín hiệu ra để điều khiển động cơ hay cơ cấu chấp hành đáp ứng yêucầu hoạt động của robot và thế giới xung quanh. Các bộ điều khiển cónhiều dạng với mức độ phức tạp và trong thiết kế chúng tùy thuộc vàocác chức năng của robot cũng như độ phức tạp của các tác vụ mà robotphải thực hiện. Giao tiếp truyền Chuyển đổi năng động servo lượng hệ thống Máy tính bộ điều Bộ nhớ khiển robot Cảm biến môi trường Hệ thống làm xung quanh mát Trang thiết bị quá trình SX Thiết bị dạy Input/Output Cảm biến Bộ phận vào/ra phản hồi Bộ nhớ chương trình Phần cứng máy tính Hình 7.1: Sơ đồ khối bộ điều khiển robot Trong chương này đề cập đến việc phân tích và thiết kế bộ điềukhiển mức độ thấp cho robot. Những khái niệm về tính ổn định và độ nhạysẽ được trình bày. Mục đích của chương này là giới thiệu cho người đọccác khái niệm cơ bản về cả hai vấn đề lý thuyết điều khiển tuyến tính vàphi tuyến, ứng dụng của nó để điều khiển tay máy công nghiệp và robot diđộng. Chúng ta cũng sẽ xem xét các nguyên lý thiết kế bộ điều khiển dànhcho hệ thống phản hồi với bộ điều khiển PID trong robot. Ngoài ra, một số 243hệ thống điều khiển nâng cao cũng được đề cập trong chương này nhưthích nghi (Adaptive), phi tuyến (Nonlinear), tối ưu (Optimal). Điều khiển được xác định như là khả năng tạo ra trạng thái của hệthống để đạt được giá trị yêu cầu hoặc giá trị cài đặt. Ví dụ như bàn đạpchân ga và thắng trong xe ô tô đề điều khiển tốc độ để đạt đến hoặc duytrì tốc độ hoặc bám theo quỹ đạo vận tốc yêu cầu. Hoặc trong robot,chúng ta có thể yêu cầu điều khiển vận tốc thay đổi tuyến tính, điều chỉnhtốc độ, vị trí của cánh tay máy hoặc điều khiển các biến khác nhau. Trong một hệ thống điều khiển kỹ thuật luôn yêu cầu phải đảm bảoít nhất hai phần: bộ điều khiển (controller) và đối tượng được điều khiển(plant). Các thành phần này có thể hình thành hệ thống điều khiển cóhoặc không có phản hồi như Hình 7.2. u(t) Bộ điều khiển Đối tượng điều khiển (controller) (plant) Giá trị vào Biến được yêu cầu điều khiển (a) Biến được + Sai số u(t) điều khiển Bộ điều khiển Đối tượng điều khiển Giá trị vào - e(t) yêu cầu b(t) Phản hồi (b) Hình 7.2: Hệ thống điều khiển vòng hở (a) và vòng kín (b) Trong Hình 7.2a là cấu hình vòng điều khiển hở và Hình 7.2b làvòng điều khiển kín. Nếu chúng ta có các lò nướng cũ thì đây chính làvòng điều khiển hở, chúng hoạt động như sau: giả sử chúng ta biết trongmỗi phút lò nhiệt nâng nhiệt độ lên 1oC, như vậy để đảm bảo lò nhiệtnâng nhiệt độ từ 20oC lên 100oC chúng ta cần 80 phút. Chú ý rằng, tronghệ thống không có cảm biến nào cho chúng ta biết được nhiệt độ thật sựsau một tiếng hoặc hai tiếng đồng hồ. Khi lò nướng cũ thì hiệu suất sẽgiảm, như vậy sau 80 phút có thể nhiệt độ không nâng lên 100oC mà cóthể là 60 hoặc 70oC. Để giải quyết vấn đề không chính xác của lò chúngta sẽ sử dụng một cảm biến ở đường ra hoặc biến được điều khiển (nhiệtđộ trong trường hợp này) và so sánh nó với giá trị yêu cầu, sự khác nhauđó chính là sa ...