Thiết kế, chế tạo robot Delta và khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến độ rung trong quá trình hoạt động

Bài báo "Thiết kế, chế tạo robot Delta và khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến độ rung trong quá trình hoạt động" tập trung khảo sát, phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ rung của robot Delta trong quá trình hoạt động, qua đó đề xuất đóng góp phương pháp xử lý vấn đề rung lắc tại đầu gắp. Kết quả đo đạc thực nghiệm đã cho thấy giá trị khối lượng cơ cấu cánh tay phù hợp để hạn chế độ rung và tăng độ chính xác lặp lại của chuyển động. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế, chế tạo robot Delta và khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến độ rung trong quá trình hoạt động 606 Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ XI, Hà Nội, 02-03/12/2022Thiết kế, chế tạo robot Delta và khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến độ rung trong quá trình hoạt động Lê Phấn Nam1,*, Nguyễn Quang Minh1, Lê Đức1 và Nguyễn Ngọc An1 1 Khoa Điện tử Viễn thông, Đại học Công nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội *Email: phannam.lee@gmail.com Tóm tắt. Robot Delta là một robot kiểu song song thường được sử dụng để gắp đặt vật tải nhỏ, đóng gói hàng hoá tốc độ cao trong công nghiệp. Bài báo tập trung khảo sát, phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ rung của robot Delta trong quá trình hoạt động, qua đó đề xuất đóng góp phương pháp xử lý vấn đề rung lắc tại đầu gắp. Kết quả đo đạc thực nghiệm đã cho thấy giá trị khối lượng cơ cấu cánh tay phù hợp để hạn chế độ rung và tăng độ chính xác lặp lại của chuyển động. Từ khóa: Robot Delta, Robot song song, Vibration Reduction of Delta Robot.1. Giới thiệu Robot Delta được giới thiệu bởi Reymond Clavel vào đầu những năm 1980s nhằm đáp ứng nhucầu của công nghiệp cần thao tác tốc độ cao với các vật thể có khối lượng nhỏ [1, 2]. Từ đó đến nay,robot Delta đã và đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng như đóng gói, phân loại, gắp đặt,v.v. do có thể đạt được độ chính xác cao, tốc độ di chuyển và khả năng tăng tốc nhanh, dễ tính toán độnghọc, động lực học [3, 4]. Do robot Delta hoạt động ở tốc độ cao nên xử lý rung là một vấn đề khó và chịu ảnh hưởng từnhiều khâu như thiết kế, lắp đặt cơ khí, quỹ đạo di chuyển. Robot sẽ giảm hiệu suất hoạt động do độrung gây ra bởi các liên kết mềm, nhất là trong điều kiện tốc độ cao và đặc biệt là sẽ ảnh hưởng tới độchính xác tại vị trí đầu cuối. Do đó, việc hạn chế tối đa độ rung của robot Delta là một hướng nghiêncứu quan trọng [5]. Có một số phương pháp xử lý rung đã được giới thiệu như hiệu chỉnh động học bằnghai mô hình: tính sai lệch của tất cả bộ phận cơ khí ngoại trừ các khớp cầu và mô hình chỉ xem xét cácsai lệch ảnh hưởng đến vị trí đầu cuối và giả định rằng hình bình hành tạo bởi các khâu bị động là hoànhảo [6]; điều khiển triệt tiêu rung động định hình thông minh, lập kế hoạch quỹ đạo [7]; tìm các lò xothích hợp và kết quả chuyển động của cơ cấu bằng cách sử dụng mô phỏng đa thân và tối ưu hóa số,phương pháp này có thể được áp dụng cho các cấu hình lò xo và robot khác nhau và không yêu cầu xâydựng phương trình chuyển động [8]. Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất phương pháp giảm thiểu độ rung tại đầu gắp của robot Deltabằng cách thay đổi khối lượng của bộ phận cơ cấu tay gắp. Để thực hiện khảo sát và minh chứng, bàibáo thực hiện thiết kế một robot Delta có dạng cấu trúc 3RUS, thực hiện nhiệm vụ gắp và đặt vật thể cókhả năng chịu tải lên tới 5 kg và có thể thao tác trên không gian làm việc 50x50x50 cm3. Sau đó, thựchiện phân tích bài toán động học cho di chuyển, động lực học để xác định các thông số và thiết kế thínghiệm khảo sát độ rung. Kết quả thực nghiệm cho thấy phương pháp đề xuất có thể triệt tiêu tốt runglắc, cải thiện hiệu quả về độ chính xác di chuyển của đầu gắp trong quá trình hoạt động. Cấu tạo robotđược minh họa trong Hình 1.1. 607 Lê Phấn Nam, Nguyễn Quang Minh, Lê Đức, Nguyễn Ngọc An Hình 1.1. Cấu tạo robot Delta kiểu 3RUS với mô hình của subchain thứ i2. Bài toán động học - động lực học2.1. Phương trình động học thuận Cấu tạo của robot Delta dạng 3RUS bao gồm hai đế có thể được coi như là hình tam giác đều, đếchính B cố định, đế phụ P di động; các khâu chủ động B1 A1 , B2 A2 , B3 A3 và bị động A1 P , A2 P2 , A3 P3 1như mô tả trong Hình 2.1a. Trong đó, ba khâu chủ động liên kết với đế chính và được dẫn động bởi bađộng cơ. Mỗi khâu bị động là một hình bình hành với chiều dài hai cạnh h và L b , nhờ cấu trúc đó đế phụsẽ là một vật di chuyển tịnh tiến. Trong không gian khớp, robot có 3 bậc tự do xác định bởi các giá trịθ1 , θ 2 , θ3 thay đổi theo góc giữa các khâu chủ động và đế chính. Hình 2.1a. Mô hình robot Hình 2.1b. Mô hình đế chính Hình 2.1c. Mô hình đế phụ Delta Bảng 2.1. Chú thích các ký hiệu trên hình Ký hiệu Chú thích Ký hiệu Chú thích Bi Vị trí gắn động cơ Pi Vị trí đỉnh cơ cấu chấp hành wB = R Bán kín ...