Lập trình Off-line cho tay máy robot sau khi thực hiện hiệu chỉnh

Bài báo trình bày phương pháp lập trình off-line cho tay máy robot sau khi hiệu chỉnh robot. Quá trình hiệu chỉnh robot ta sẽ nhận diện được tham số động học thực sự của robot và những tham số này thường khác với tham số động học do nhà sản xuất cung cấp. Các giá trị nhận diện này của các tham số động học khó cập nhật vào bộ điều khiển của các robot bán sẵn trên thị trường. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lập trình Off-line cho tay máy robot sau khi thực hiện hiệu chỉnh LẬP TRÌNH OFF-LINE CHO TAY MÁY ROBOT SAU KHI THỰC HIỆN HIỆU CHỈNH Nguyễn Hoài Nhân Viện Kỹ thuật HUTECH, trường Đại học Công nghệ TP.HCM (HUTECH) Email: nh.nhan@hutech.edu.vnTÓM TẮTBài báo trình bày phương pháp lập trình off-line cho tay máy robot sau khi hiệu chỉnh robot. Quá trìnhhiệu chỉnh robot ta sẽ nhận diện được tham số động học thực sự của robot và những tham số này thườngkhác với tham số động học do nhà sản xuất cung cấp. Các giá trị nhận diện này của các tham số động họckhó cập nhật vào bộ điều khiển của các robot bán sẵn trên thị trường. Thay vì thay đổi tham số mô hìnhrobot, phương pháp lập trình off-line cho tay máy robot sẽ tính các giá trị góc mới (chỉnh sửa) sao cho khitruyền giá trị góc này vào bộ điều khiển của nhà sản xuất thì robot sẽ di chuyển tới vị trí mong muốn. Kếtquả mô phỏng sẽ chứng tỏ sự đúng đắn và hiệu quả của phương pháp đề xuất.1. GIỚI THIỆUHệ thống robot thường được sử dụng trong các dây chuyền sản xuất, lắp ráp tự động. Các ứng dụng nàyluôn đòi hỏi robot có độ chính xác cao. Thông thường để thoả mãn yêu cầu về độ chính xác robot cầnđược hiệu chỉnh trước khi đưa vào sử dụng [1-7]. Quá trình hiệu chỉnh robot ta sẽ nhận diện được tham sốđộng học thực sự của robot và những tham số này thường khác với tham số động học do nhà sản xuất cungcấp. Tuy nhiên ta cũng không thể cập nhật các giá trị thực của các tham số này vào bộ điều khiển của cácrobot bán sẵn trên thị trường. Để khắc phục điều này, nghiên cứu này đưa ra một phương pháp lập trìnhoff line. Phương pháp này sẽ dựa trên vị trí điểm thao tác của robot để tính giá trị góc khớp robot, sau đócác giá trị này được chỉnh sửa sao cho khi chúng được đưa vào bộ điều khiển của robot, robot di chuyểncác khâu để đưa điểm thao tác tới vị trí mong muốn.Để thực hiện quá trình cân chỉnh độ chính xác của tay máy, các nghiên cứu trước đây tập trung vào bàitoán xác định các nguồn sai số có thể tồn tại trong cơ cấu cơ khí của tay máy [1-7], các phương pháp môhình tay máy [8-13], phương pháp thu thập dữ liệu phục vụ cho bài toán nhận diện tham số [14-17]. Tuynhiên chỉ có vài bài báo đề cập vấn đề áp dụng tham số nhận diện được trong quá trình cân chỉnh vàotrong việc lập trình robot chuyển động theo các vị trí mong muốn của người sử dụng [18, 19]. Tuy nhiêncác nghiên cứu này thực hiện trên các bộ điều khiển robot sử dụng trong phòng thí nghiệm nên việc cậpnhật tham số có thể thực hiện được một cách dễ dàng. Với robot thương mại, việc can thiệp vào bộ điềukhiển robot sẽ làm bộ điều khiển hoạt động sai. Vì thế phương pháp lập trình do nghiên cứu này thực hiệnsẽ khắc phục các hạn chế vừa nêu.Nghiên cứu này tính toán giá trị góc của robot tương ứng với vị trí điểm thao tác mong muốn của khâu tácđộng cuối (sử dụng bài toán nghịch). Sau đó sử dụng bài toán thuận với các tham số robot đã cập nhật từquá trình hiệu chỉnh và giá trị góc vừa tìm được để tính vị trí điểm thao tác cuối của robot. Sự lệch vị trígiữa 2 điểm thao tác (vị trí mong muốn và vị trí vừa tính được) sẽ là đầu vào cho giải thuật offline lặp đểxác định giá trị góc tương ứng cần thiết để thêm vào giá trị góc cần cung cấp cho bộ điều khiển (sử dụng1362mô hình động học của nhà sản xuất). Giá trị góc cuối cùng tìm được này sẽ điều khiển robot thực đi đến vịtrí mà người sử dụng mong muốn. Nghiên cứu thực hiện trên robot PUMA 560.Phần tiếp theo của bài báo được cấu trúc như sau: phần 2 trình bày động học thuận của robot PUMA 560dựa trên tham số động học cung cấp bởi nhà sản xuất, phần 3 trình bày công thức nhận diện tham số chomô hình khi cung cấp các cặp giá trị vị trí điểm thao tác cuối và góc khớp tương ứng. Phần 4 trình bàyphương pháp lập trình off-line cho robot. Kết luận được rút ra trong phần 5.2. MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC TAY MÁY ROBOTXét tay máy nối tiếp PUMA như mô tả trong Hình 1, mô hình động học tương ứng của nó được xây dựngnhư mô tả trong tài liệu [7], trong đó qui ước Denavit-Hartenberg (D-H) [7] được sử dụng để thiết lập cáchệ toạ độ gắn liền với từng khâu của tay máy. Các hệ toạ độ được cố định trên các khâu tính từ giá cố địnhtới khâu cuối như trong Hình 1. Các tham số danh nghĩa D-H được cho trong Bảng 1. θ1 θ2 z0, z1 z3 z2 θ3 x0 x1 x2 y3 ...