Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu động lực các tay máy công nghiệp chịu tương tác lực từ môi trường

Mục tiêu nghiên cứu nhằm xây dựng cơ sở khoa học để khảo sát chuyển động của các tay máy robot công nghiệp, nghiên cứu các tính chất động học, động lực học và điều khiển của cánh tay robot công nghiệp. Thiết lập các biểu thức xác định các sai số, khảo sát ảnh hưởng của các sai số chuyển động đến độ chính xác của tay máy, thiết lập các phương trình động lực học để điều khiển tay máy robot công nghiệp theo yêu cầu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu động lực các tay máy công nghiệp chịu tương tác lực từ môi trường BỘ CÔNG THƯƠNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ VŨ ĐỨC BÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC CÁC TAY MÁY CÔNG NGHIỆP CHỊU TƯƠNG TÁC LỰC TỪ MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số: 9.52.01.03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội – 2019 4 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong hơn 40 năm qua, robot công nghiệp đã có những bước phát  triển và tiến hóa mạnh mẽ, các hướng nghiên cứu robot chuyển từ  robot công nghiệp sang phát triển các robot dịch vụ và đưa robot hòa  nhập vào nhu cầu xã hội của loài người. Theo dự báo thì trong vòng   20 năm tới, mỗi người sẽ có nhu cầu sử dụng một robot cá nhân như  cần một máy tính hiện nay và robot với trí tuệ nhân tạo được xem là  một trong những trụ cột của nền công nghiệp 4.0 với những nhà máy  thông minh và doanh nghiệp thông minh, cũng như  nhiều  ứng dụng  trong các lĩnh vực khác nhau của đời sống. Tại Việt Nam, việc tự  chủ  nghiên cứu,  ứng dụng, cải tiến và  phát triển các tay máy công nghiệp phù hợp với phương thức sản  xuất, đáp  ứng các yêu cầu phát sinh trong quá trình sản xuất chưa   nhiều, đặc biệt rất ít các nghiên cứu khoa học cơ bản về  động lực,   sự  tương tác động lực với môi trường nhằm giải quyết các bài toán  tối ưu trong thiết kế và điều khiển, giúp nâng cao độ  chính xác điều   khiển, độ tin cậy và độ bền các tay máy công nghiệp.  Xuất phát từ  thực tế  đó, nghiên cứu sinh chọn đề  tài  “Nghiên  cứu động lực các tay máy công nghiệp chịu tương tác lực từ  môi   trường”  nhằm nghiên cứu  ảnh hưởng của các yếu tố  động lực do  tương tác với môi trường, ảnh hưởng của khe hở khớp động đến sai  số  làm việc, từ  đó đề  xuất các giải pháp cải thiện thiết kế, điều  khiển giúp nâng cao độ tin cậy, độ bền và độ  chính xác của tay máy  công nghiệp đem lại hiệu quả cao nhất. 2. Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng cơ sở khoa học để  khảo sát chuyển động của các tay  máy robot công nghiệp, nghiên cứu các tính chất động học, động lực   học và điều khiển của cánh tay robot công nghiệp. Thiết lập các biểu   thức xác định các sai số, khảo sát ảnh hưởng của các sai số  chuyển  động đến độ chính xác của tay máy, thiết lập các phương trình động   lực học để điều khiển tay máy robot công nghiệp theo yêu cầu. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ­  Đối  tượng nghiên  cứu:  Robot  công  nghiệp:  Robot  bốc  xếp,  robot hàn, robot vận chuyển trong các dây chuyền sản xuất có cấu  trúc chuỗi động học hở và nửa hở nửa kín. 5 ­ Phạm vi nghiên cứu:  + Nghiên cứu về động học, các vấn đề  động lực học như  phản  lực khớp động, vấn đề  đàn hồi tay máy, vấn đề  về  khe hở  khớp   động. + Khảo sát bài toán điều khiển chuyển động chương trình của  tay máy robot công nghiệp khi không có tác động của môi trường và  khi có tác động của môi trường. 4. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với kiểm chứng qua   mô phỏng Trên cơ  sở  đối tượng nghiên cứu, xây dựng mô hình tay máy  công nghiệp, từ  đó xây dựng mô hình tính toán của cơ  hệ, sử  dụng  phương pháp ma trận truyền và phương trình Lagrange dạng ma trận   dựa   trên  Nguyên   lý   Phù   hợp   để   thành   lập  các   phương   trình  điều  khiển. Các tính toán được thực hiện nhờ  chương trình máy tính lập   trình trên phần mềm Matlab; Maple.  5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ­ Ý nghĩa khoa học:  + Xây dựng được mô hình khảo sát cơ  hệ  chịu liên kết của các  tay máy công nghiệp; + Thiết lập hệ phương trình chuyển động của các tay máy công  nghiệp khi tồn tại khe hở khớp; +  Thiết   lập  hệ   phương   trình  tính  toán  sai   lệch  chuyển  động   chương trình và khảo sát  ảnh hưởng của chúng đến độ  chính xác   hoạt động thực của tay máy khi chịu tác động từ môi trường. ­ Ý nghĩa thực tiễn: + Qua việc mô hình hóa động lực học tay máy, mô phỏng quá  trình làm việc, đề  xuất phương pháp “tích phân đầu của hệ” để  tối  giản các bài toán động lực học cơ hệ; + Kết quả  mô phỏng, việc giải bài toán động lực học cơ  hệ  được  ứng dụng trong việc nâng cao độ  chính xác, độ  bền tay máy  ngoài thực tế. 6. Những đóng góp mới của luận án ­ Đề xuất phương án mô hình hóa tay máy với khớp quay có khe  hở; 6 ­ Đề xuất phương án mô hình hóa tay máy có khâu đàn hồi bằng  phương pháp khối lượng thu gọn và độ cứng tương đương; ­ Thiết lập các biểu thức xác định sai số  động học do khe hở  khớp, do biến dạng đàn hồi; ­ Thiết lập phương trình động học của tay nắm đàn hồi khi tay  nắm có khối lượng và khi không có khối lượng. ­   Đề   xuất   mô   hình  lực  tương   tác  giữa   khâu  thao   tác   và   môi   trường trong trường hợp phụ thuộc vào vận tốc. 7. Bố cục của luận án Luận án gồm phần mở đầu, kết luận và 4 chương nội dung: Chương 1: Tổng quan về tay máy công nghiệp. Chương 2: Cơ sở lý thuyết khảo sát động học, động lực học của  tay máy công nghiệp. Chương 3: Khảo sát động lực học tay máy và  ảnh hưởng của  các sai số chuyển động đến độ chính xác của tay máy. Chương 4: Điều khiển các tay máy công nghiệp. Chương1. TỔNG QUAN VỀ TAY MÁY CÔNG NGHIỆP Trong chương này, luận án đã trình bày những nét cơ bản về tay  máy robot công nghiệp, phân loại tay máy robot công nghiệp, phân   tích sự  tương tác giữa robot với môi trường làm việc, phân tích các  nguyên nhân cơ  bản gây ra sai số  của tay máy robot trong quá trình   làm việc, phân tích và tổng hợp tình hình nghiên cứu ở trong nước và  ngoài nước có liên quan đến nội dung nghiên cứu của luận án, tìm  hiểu về  các phương pháp điều khiển robot. Từ  các phân tích này và  nhu cầu thực tiễn, tác giả  đã chọn đề  tài và nội dung, p ...