Luận án tiến sĩ Y học: Nghiên cứu về tối ưu hoá thiết kế và điều khiển tay máy song song kiểu Stewart–Gough Platform

Mục tiêu nghiên cứu luận văn nhằm xây dựng những cơ sở khoa học về tối ưu hóa thiết kế và điều khiển tay máy song song kiểu Stewart–Gough Platform, góp phần tạo ra công cụ để thiết kế, chế tạo các hệ thống ứng dụng cụ thể.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án tiến sĩ Y học: Nghiên cứu về tối ưu hoá thiết kế và điều khiển tay máy song song kiểu Stewart–Gough Platform i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng nội dung của luận án này là kết quả nghiên cứu của riêng tácgiả. Tất cả những tham khảo từ các nghiên cứu liên quan đều được nêu nguồn gốc mộtcách rõ ràng. Những kết quả nghiên cứu và đóng góp trong luận án chưa được công bốtrong bất kỳ công trình khoa học nào khác. Tác giả luận án Nghiên cứu sinh Nguyễn Xuân Vinh ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến hai Thầy hướng dẫn: PGS. TS. Nguyễn NgọcLâm và TS. Nguyễn Minh Thạnh đã tận tình hướng dẫn tôi thực hiện các công trình nghiêncứu và hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô, Cán bộ, Nhân viên của Viện Nghiên cứuĐiện tử, Tin học, Tự động hóa và Phân Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóaTP.HCM đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tậpvà nghiên cứu. Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Gia đình của tôi, những ngườithân đã chia sẻ mọi khó khăn, luôn động viên tôi vượt qua khó khăn để hoàn thành tốt luậnán này. iii MỤC LỤCMỞ ĐẦU......................................................................................................................... 1CHƯƠNG 1: TAY MÁY SONG SONG KIỂU STEWART–GOUGH PLATFORM VÀCÁC CƠ SỞ TOÁN HỌC. .............................................................................................. 5 1.1 Tổng quan về tối ưu hóa thiết kế và điều khiển tay máy song song kiểu Stewart– Gough Platform. .......................................................................................................... 5 1.1.1 Giới thiệu về tay máy song song .................................................................. 5 1.1.2 Tình hình nghiên cứu về tay máy song song kiểu Stewart–Gough Platform . 6 1.2 Các cơ sở toán học về tay máy song song kiểu Stewart–Gough Platform.......... 13 1.2.1 Phân tích hình học tay máy song song kiểu Stewart–Gough Platform ........ 14 1.2.2 Mô hình toán của tay máy song song kiểu Stewart–Gough Platform .......... 15 1.3 Kết luận chương 1 ............................................................................................ 22CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CÔNG CỤ MÔ HÌNH HÓA, KHẢO SÁT KHẢ NĂNGHOẠT ĐỘNG CỦA TAY MÁY SONG SONG KIỂU STEWART–GOUGH PLATFORM .............................................................................................................................. 23 2.1 Xây dựng công cụ mô hình hóa tay máy song song kiểu Stewart–Gough Platform ......................................................................................................................... 23 2.2 Mô hình hóa tay máy song song kiểu Stewart–Gough Platform sử dụng bộ công cụ đã thiết kế.............................................................................................................. 27 2.2.1 Điểm làm việc của tay máy với góc hướng tâm khâu là hằng số................. 27 2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến vùng làm việc ................................................... 29 2.2.3 Cấu hình làm việc của tay máy song song với góc hướng tâm khâu thay đổi ................................................................................................................... 32 2.2.4 Áp dụng lý thuyết Vít xác định cấu hình suy biến, điểm kỳ dị và vùng lân cận của tay máy song song ........................................................................................... 34 2.2.5 Độ cứng vững của tay máy......................................................................... 39 2.3 Kết luận chương 2 ............................................................................................ 39 ivCHƯƠNG 3. GIẢI PHÁP VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ TỐI ƯU HÓA THIẾT KẾTAY MÁY SONG SONG KIỂU STEWART–GOUGH PLATFORM .......................... 41 3.1 Các thuật toán tối ưu và phương pháp tối ưu hóa thiết kế tay máy song song.... 41 3.1.1 Các thuật toán tối ưu .................................................................................. 41 3.1.2 Phương pháp tối ưu hóa thiết kế tay máy song song ................................... 46 3.2 Tối ưu hóa thiết kế tay máy song song theo một tiêu chí................................... 51 3.3 Tối ưu hóa thiết kế tay máy song song theo hai tiêu chí .................................... 56 3.3.1 Tối ưu hóa thiết kế theo hai tiêu chí dùng giải thuật di truyền và thuật toán PSI ................................................................................................................... 57 3.3.2 Tối ưu hóa thiết kế theo hai tiêu chí dùng thuật toán GA-PSI..................... 61 3.3.3 Tối ưu hóa thiết kế tay máy song song theo ba tiêu chí............................... 66 3.4 Nhận xét và kết luận chương 3.......................................................................... 71CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VỚI ỨNG DỤNG GIẢI PHÁPTỐI ƯU HÓA THIẾT KẾ ............................................................................................. 73 4.1 Xây dựng mô hình thực nghiệm.................... ...