Bài giảng Robot và điều khiển chuyển động

ROBOT VÀ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG 
(2 TÍN CHỈ)
Nắm được cỏc cấu trỳc robot và điều khiển chuyển động tay 
mỏy. Động học và động lực học robot. Cỏc bộ phận truyền 
động secvo và cảm biến. Thuật toỏn điều khiển robot theo quĩ 
đạo đặt.
Mụ tả túm tắt học phần
Khỏi niệm cơ bản và phõn loại robot, Cỏc phộp biến 
đổi đồng nhất, Hệ phương trỡnh động lực học robot, 
Động lực học và bài toỏn thiết kế quỹ đaọ chuyển động, 
Hệ truyền dẫn và cỏc thiết bị cảm biến
Mục tiờu của học phần
Chương 1. Tổng quan về robot cụng nghiệp
Đ1.1. tự động húa & robot cụng nghiệp
Tạo hỡnh bề mặt trờn mỏy 
cụng cụ điều khiển số
1- Khỏi niệm.
• Trờn mỏy cụng cụ điều khiển theo chương trỡnh số,
đường tỏc dụng giữa dụng cụ và chi tiết được hỡnh
thành nhờ cỏc dịch chuyển toạ độ trờn nhiều trục.
Để sản sinh một biờn dạng gia cụng, giữa cỏc
chuyển động trờn từng trục toạ độ riờng lẻ phải cú
một quan hẹ hàm số( tuyến tớnh hoặc phi tuyến).
• Cỏc điểm tựa phải nằm dày đặc đến mức sao cho
biờn dạng gia cụng tạo ra đủ chớnh xỏc ( khụng cú
điểm nào nằm ngoài vựng dung sai cho phộp).
• Giỏ trị toạ độ vị trớ cỏc điểm trung gian được tỡm ra
trong một cụm chức năng của điều khiển số- gọi là
bộ nội suy.
Tạo hỡnh bề mặt trờn mỏy 
cụng cụ điều khiển số
1- Khỏi niệm.
• Bộ nội suy cú nhiệm vụ:
- Tỡm ra vị trớ cỏc điểm trung gian cho phộp hỡnh thành biờn
dạng cho trước trong giới hạn dung sai xỏc định.
- Tốc độ đưa ra vị trớ cỏc điểm trung gớan phải phự hợp với
tốc độ chạy dao.
- Đi tới chớnh xỏc cỏc điểm kết thỳc chương trỡnh.
• Về mặt kỹ thuật, việc nội suy cú thể được thực hiện bằng
cỏc thiết bị làm việc theo kiểu số hoặc kiểu tương tự.
- Bộ nội suy kiểu tương tự đơn gỉn nhưng độ chớnh xỏc hạn
chế.
- Trờn thực tế người ta dựng cỏc bộ nội suy làm việc theo
nguyờn tắc số.
Tạo hỡnh bề mặt trờn mỏy 
cụng cụ điều khiển số
• Nội suy số.
Việc tớnh toỏn cỏc hàm số ở dạng số cú thể thực hiện theo
2 phươn phỏp:
- Tớnh toỏn hàm số trực tiếp từ đường cong dạng hàm toỏn
học: f(x,y,z)=0
Sau mỗi bước nội suy sẽ được kiểm tra sai lệch vị trớ thực
so với đường cong để điều chỉnh chuyển động trờn cỏc trục.
- Tớnh toỏn theo cỏc thụng số của đường cong là hàm của
thời gian thực.
- Chuyển cỏc phương trỡnh riờng của hệ sang
phương trỡnh vi phõn để tớnh toỏn bằng số, sẽ
tỡm ra cỏc giỏ trị chạy dao trờn từng tục thụng
qua tổng vi phõn. Phương phỏp này gọi là
phương phỏp phõn tớch vi phõn số DDA.
(Digital- Differential- Analyse);








)(
)(
)(
tzz
tyy
txx
Tạo hỡnh bề mặt trờn mỏy 
cụng cụ điều khiển số
2- Cỏc dạng nội suy.
Theo biờn dạng nội suy tạo ra, cú:
• Nội suy tuyến tớnh ( thẳng).
• Nội suy phi tuyến ( trũn, parabol).
Đối với nội suy thẳng và nội suy vũng:
• Nội suy thẳng theo 2 trong n trục.
• Nội suy thẳng theo n trong n trục.
• Nội suy vũng theo 2 trong n trục.
• Nội suy vũng theo 2 trong n trục đồng thời với nội
suy thẳng theo một trục vuụng gúc với mặt phẳng
của đường trũn nội suy (nội suy đường xoắn vớt).
Tạo hỡnh bề mặt trờn mỏy 
cụng cụ điều khiển số
2- Phương phỏp nội suy.
a-Cỏc hệ CNC thực hiện
nội suy theo hai mức:
• Nội suy thụ: Xỏc định
toạ độ của cỏc điểm
trung gian giữa điểm
đầu và điểm cuối(P1,
P2, P3,).
• Nội suy tinh xỏc: Thực
hiện nội suy tuyến tớnh
giữa cỏc điểm trung
gian này.
Giỏ trị đầu vào
P1, P2, P3
Nội suy thụ
Cỏc điểm trung gian
P11, P12, P13,
Nội suy tinh
Xi YiP1
P2
P3
P11
Tạo hỡnh bề mặt trờn mỏy 
cụng cụ điều khiển số
b- Phương phỏp nội suy DDA.
• Phương phỏp nội suy tuyến tớnh.
A
B
V
XA XB
YA
YB
X
Y
dt
T
XX
XdtVXtX
t
AB
AXA  


0
)(
dt
T
YY
YdtVYtY
t
AB
AYA  


0
)(
V
YYXX
V
L
T ABXBAB
22 )()( 

Tạo hỡnh bề mặt trờn mỏy 
cụng cụ điều khiển số
Chia thời gian T thành cỏc khoảng t=T/N đủ nhỏ.
Thay phộp tớch phõn bằng phộp cộng:
X
t
X
t
X = X(t)
Y
t
Y
t
Y = Y(t)
n
N
XX
XtX ABA

)(
n
N
YY
YtY ABA

)( 




YnYY
XnXX
An
An
Dữ liệu vào: 
XA,YA,XB,YB,V,f
(XB-XA) ; (YB-YA)
(XB-XA)>(YB-YA)
N’=
YB-YA
f
N’=
XB-YA
f
m>lgN’
N=10m
X=
XB-XA
Y=
YB-YA
NN
;
Xn=XA+X ; YB=YA+YXn<XB;Yn<YB
Kết thỳc
Bước cộng tiếp theo
(XB-XA)
2 ; (YB-YA)
2
(XB-XA)
2 - (YB-YA)
2L=
T=
L
V
t =
T
N
; f=
T
t

Xn , Yn
Đỳng
Sai
m=1,2,3
•Phương phỏp nội suy vũng
Phương trỡnh đường trũn.
Gọi T là thời gian chạy hết toàn vũng.
Với t=T/N

P(x,y)







sin
cos
RY
RX
T
t
 2




















t
T
RtY
t
T
RtX


2
sin)(
2
cos)(




















)(
22
cos
2
)(
22
sin
2
tX
T
t
T
R
Tdt
dY
tY
T
t
T
R
Tdt
dX


  tY
T
XtX A
2
)(
  tX
T
YtY A
2
)(



n
i
A tiY
N
XtX
1
)(
2
)(




n
i
A tiX
N
YtY
1
)(
2
)(

•Nội suy Parabol
• Chủ yếu dựng trờn cỏc mỏy nhiều trục(4,5)
• Một đường parabol khụng gian được tạo bởi 3
điểm P1, P2, P3.
P2: là điểm giữa của P1 và P5.
P5: là điểm giữa của P1 và P3.
P5
P4
P1
P3
P2
•Nội suy ghộp nối.
• Sự nối ghộp và chuyển tiếp giứa cỏc đường cong
được thực hiện thụng qua cỏc tiếp tuyến.
• Với kiểu nội suy này cỏc dạng hỡnh học phức tạp
cú thể được lập trỡnh bằng cỏch sử dụng cỏc khối
dữ liệu chương trỡnh ớt hơn một cỏch đỏng kể hơn
so với khi sử dụng nội suy thẳng.
1, Nguyễn Thiện Phúc, Rô bốt công nghiệp. 
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2002.
2, Đào Văn Hiệp, Rô bốt công nghiệp. Nhà xuất 
bản Khoa học và Kỹ thuật, 2004.
3, Tạ Duy Liêm, Rô bốt công nghiệp. Nhà xuất 
bản Khoa học và Kỹ thuật .
4, Nguyễn Mạnh Tiến, Điều khiển Rô bốt công 
nghiệp. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2007
.
4, Industrial Robots, Computer Interfacing and 
Control Weslvy E. Snyder Prentice Hall 1987.
Tài liệu tham khảo
Cú nhiều, robots, trong băng chuyền, mỏy gia cụng CNC, cỏc trạm sơn, hậu cần.
Tải xuống từ quản lý sản xuất, kết nối với quản trị mạng.
Tự động húa linh hoạt (FMS)