Khảo sát động lực học robot có khâu đàn hồi sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn

Bài viết Khảo sát động lực học robot có khâu đàn hồi sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn trình bày việc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) để khảo sát bài toán động lực học của robot phẳng có khâu đàn hồi chịu uốn, kéo, nén đồng thời.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát động lực học robot có khâu đàn hồi sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT CÓ KHÂU ĐÀN HỒI SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN Lương Bá Trường Trường Đại học Thủy lợi, email: truonglb@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU y0 B Động lực học robot là một bài toán quan y mB trọng trong thiết kế robot nói riêng và ngành x m,l,E,A,I kĩ thuật robot nói chung. Động lực học robot giúp chúng ta khảo sát mối quan hệ giữa lực dẫn động và đáp ứng của các khâu cũng như τ O θ x0 điểm thao tác robot. O0 Đối với các robot công nghiệp, các khâu của robot thường được xem như các vật rắn tuyệt đối. Mặc dù vậy, các vật liệu chế tạo Hình 1. Mô hình robot đàn hồi một trục quay các khâu động của robot đều có module đàn 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU hồi riêng, dẫn tới các khâu đó sẽ bị biến dạng đàn hồi khi làm việc. Thông thường chúng ta Phương pháp nghiên cứu lý thuyết. Tính sẽ bỏ qua các biến dạng đàn hồi này khi khảo toán sử dụng lý thuyết về phần tử hữu hạn và sát các bài toán của robot vì các biến dạng phương trình Lagrange loại II, mô phỏng kết này thường bé hoặc rất bé. Tuy nhiên khi vật quả tính toán trên phần mềm tính toán mô liệu chế tạo các khâu của robot có module phỏng số Matlab. q6 đàn hồi thấp hoặc điểm thao tác robot cần độ B’ q5 chính các cao khi làm việc, các biến dạng đàn y0 M’ x hồi này không thể bỏ qua. Trong báo cáo B q3 q4 trình bày việc sử dụng phương pháp phần tử A’ hữu hạn (FEM) để khảo sát bài toán động lực y M q2 học của robot phẳng có khâu đàn hồi chịu A q1 θ q7 O uốn, kéo, nén đồng thời. x0 q8 Mô hình robot áp dụng trong báo cáo là O0 robot phẳng một bậc tự do, có khâu đần hồi Hình 2. Phần tử khung phẳng OB như trên Hình 1, chuyển động quay quanh trục quay cố định O0. Liên kết của 2.1. Phần tử khung phẳng chịu lực phức tạp khâu đàn hồi OB và khớp quay là liên kết Ý tưởng của việc sử dụng phương pháp ngàm, momen quán tính của khâu đối với phần tử hữu hạn trong việc thiết lập phương trục quay tại O là J0. Điểm thao tác B có khối trình mô tả chuyển động của robot có khâu lượng mB và momen quán tính tại B là JB. đàn hồi là ta chia khâu đàn hồi đó thành các Khâu đàn hồi đồng chất có khối lượng m, phần tử nhỏ hơn. Trong mô hình này ta sử chiều dài l, module đàn hồi E, diện tích mặt dụng phần tử hữu hạn dạng khung phẳng chịu cắt ngang là A, momen chống uốn là I. Robot lực phức tạp: uốn, kéo, nén đồng thời như chuyển động trong mặt phẳng thẳng đứng Hình 2. Khi đó chuyển vị nút của phần tử dưới tác dụng của momen phát động τ. khung như sau: 48 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 T q e   q1 q2 q3 (1) q4 q5 q6  R 6  AE   l 0 0 0 Ma trận độ cứng của phần tử khung trong    c11 c12 c13 c14  12 EI 6 EI c hệ tọa độ địa phương được cho như sau:   2 0  c c c  K l3 l  ;C   21 22 23 24   EA EA     c31 c32 c33 c34  0 0  0 0  l le   ...