Tối ưu hóa góc quay các khớp trong điều khiển cánh tay robot

Bài viết Tối ưu hóa góc quay các khớp trong điều khiển cánh tay robot trình bày một phương pháp hình học để tính toán và tối ưu hóa các góc quay của các khớp trong việc điều khiển cánh tay robot trong mặt phẳng. Phương pháp được sử dụng trong bài báo mang tính trực quan và có thể mở rộng cho nhiều trường hợp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tối ưu hóa góc quay các khớp trong điều khiển cánh tay robot KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ TỐI ƯU HÓA GÓC QUAY CÁC KHỚP TRONG ĐIỀU KHIỂN CÁNH TAY ROBOT OPTIMIZATION OF JOINT-ANGLES IN CONTROLLING ROBOT ARM Nguyễn Mai Quyên1, Chu Bình Minh2, Hà Bình Minh3 1 Khoa Toán kinh tế - Trường Đại học Kinh tế quốc dân 2 Khoa Khoa học cơ bản - Trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp 3 Khoa Hệ thống thông tin quản lý - Trường Đại học Ngân hàng Thành phố Hồ Chí Minh Đến Tòa soạn ngày 07/05/2021, chấp nhận đăng ngày 13/07/2021 Tóm tắt: Bài báo trình bày một phương pháp hình học để tính toán và tối ưu hóa các góc quay của các khớp trong việc điều khiển cánh tay robot trong mặt phẳng. Phương pháp được sử dụng trong bài báo mang tính trực quan và có thể mở rộng cho nhiều trường hợp. Từ khóa: Ma trận, phép quay, cánh tay robot, tối ưu hóa, điều khiển. Abstract: The paper presents a geometrical method for calculating and optimizing the joint-angles of robot arm in the plane. The method used in the paper is very visual and can be extended to general cases. Keywords: Matrix, rotation, robot arm,; optimization, control. 1. GIỚI THIỆU khiển trên bàn tay robot khi biết vị trí các khớp và các góc của cánh tay. Trong bài toán Cánh tay robot với ưu điểm là thiết bị có thể động học nghịch, ta cần xác định vị trí các thực hiện các thao tác phức tạp trong những khớp của cánh tay robot khi biết vị trí cuối môi trường khắc nghiệt hoặc nguy hiểm. Cánh của chúng [1-3]. Bài toán thuận đã được giải tay robot thực hiện công việc một cánh nhanh quyết tương đối trọn vẹn trong nhiều trường chóng, chính xác, lặp lại nhiều lần mà không hợp; trong khi bài toán nghịch là một bài toán mệt mỏi. Do vậy, cánh tay robot ngày càng trở khó và không có phương pháp chung để giải nên phổ biến trong rất nhiều lĩnh vực trong quyết cho mọi trường hợp. Với mỗi trường công nghiệp cũng như trong cuộc sống. Bên hợp cánh tay robot, ta cần phải áp dụng kiến cạnh việc thiết kế các cánh tay robot cho phù thức hình học và đại số vào để tìm được các hợp với mỗi công việc, việc nghiên cứu động góc quay cho mỗi khớp. học cánh tay robot để tối ưu hoá năng lượng Trong bài báo này, chúng tôi sẽ sử dụng kết cho quá trình điều khiển luôn là bài toán được hợp các phương pháp biến đổi ma trận và biến quan tâm. đổi hình học để tìm các góc quay tối ưu cho Bài toán động học cánh tay robot gồm hai bài các khớp của cánh tay robot ba khâu trong toán chính là bài toán động học thuận và bài mặt phẳng. Trong Mục 2, chúng tôi sẽ trình toán động học nghịch. Trong bài toán động bày cơ sở toán học để thuận tiện cho quá trình học thuận, ta cần xác định vị trí điểm điều tính toán và mô phỏng cánh tay robot. Mục 3 16 TẠP CHÍ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ . SỐ 33 - 2022 KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ là nội dung chính của bài báo, trong đó chúng sẽ được biểu diễn dạng tôi phát biểu các bài toán động học và trình 1 0 0 0 bày một phương pháp tiếp cận thú vị dựa trên 0 1 0 0  các kiến thức toán học về hình học phẳng. 0  i0 J 0 k0 O    (1) Cuối cùng, phần kết luận được trình bày trong 0 0 1 0   mục 4 cùng với thảo luận về những bài toán 0 0 0 1 mở theo hướng nghiên cứu này. 2.2. Các phép biến đổi khung tọa độ 2. CƠ SỞ TOÁN HỌC: KHUNG TỌA ĐỘ VÀ Trong điều khiển cánh tay robot, có ba phép CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI MA TRẬN biến đổi khung tọa độ bao gồm: phép tịnh 2.1. Biểu diễn điểm, vector, khung tọa độ tiến; phép quay quanh trục tọa độ; phép biến Để quá trình tính toán vị trí của các khớp của đổi kết hợp giữa phép tịnh tiến và phép quay. cánh tay robot cũng như quá trình điều khiển a. Phép tịnh tiến cánh tay robot có thể thực hiện, có ba khái niệm cơ bản cần biểu diễn là: điểm, vector và Phép tịnh tiến là phép biến đổi từ khung tọa khung tọa độ. độ cũ sang khung tọa độ mới mà trong đó gốc tọa độ mới nhận được bằng cách tịnh tiến gốc Biểu diễn điểm và vector tọa độ cũ theo các trục tọa độ, trong khi các Trong hình học giải tích thông thường, điểm vector chỉ phương của khung tọa độ mới và vector được biểu diễn bằng bộ ba (a,b,c)T. không thay đổi. Chẳng hạn trong hình 1, Tuy nhiên, trong bài toán điều khiển cá ...