-Optimization of energy consumption in robotic arm: design of a counter-balancing system
Trần Ngọc Đảm, Nguyễn Thị Thu Hiền -Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM

TÓM TẮT: Trong tương lai, việc giảm năng lượng tiêu thụ của thiết bị công nghiệp là rất quan trọng. Hiện nay hầu hết các robot làm việc trong công nghiệp không được tối ưu năng lượng tiêu thụ. Trong bài báo này, năng lượng tiêu thụ của robot được tối ưu để giải quyết vấn đề năng lượng bằng cách thêm vào một hệ thống cân bằng đối trọng là một lò xo nối giữa trục quay và tay robot. Chuyển động của tay robot là chuyển động xoay của một vật rắn quanh một điểm cố định được mô tả bằng góc giữa trục hoành và tay robot. Khi tay robot di chuyển xuống, lò xo bù một phần khối lượng của robot và do đó giảm bớt tải đặt trên động cơ. Mô hình toán và hàm tiêu thụ năng lượng được sử dụng. Các tham số của lò xo và điểm kết nối giữa lò xo và tay robot được tối ưu hoá sử dụng phương pháp tối ưu hoá toán học. Mô hình thật tay robot với cơ cấu cân bằng đối trọng được xây dựng cho việc kiểm tra. Kết quả cho thấy tổng năng lượng tiêu thụ của tay robot phụ thuộc mạnh mẽ vào chiều dài và vị trí điểm đặt lò xo. Với giải pháp này, năng lượng tiêu thụ của robot có thể giảm xuống từ 10% đến 20% phụ thuộc vào khối lượng robot.
Từ khóa: Robot, tối ưu năng lượng, điều khiển kín, mô hình robot

ABSTRACT: For reaching a sustainable energy, the reduction of consumed energy is very important. However, almost robotics working in industry has not optimized energy. In this study, the consumed energy of robots was optimized to solve about disadvantages by adding a counterbalancing system that is a spring suspended between the rotating column and the link arm of the robot. The motion of the robot arm is a rotation of a rigid body about the fixed point described by the angle measured between the horizontal axis and the link arm. When the link arm is moved down this spring compensates a part of the weight of the robot arm and thus reduces the load on the motor actuating the second axis. The mathematical model and the consumed energy function of the robot arm with the counterbalancing system were used. The parameters of spring and the connection point between spring and link arm are to be optimized using numerical optimization methods. The real model of the robot arm with the counterbalancing system was setup of testing. The results show that total consumed energy of robot strongly depends on the undeflected length l, and connected point between spring and link arm and between spring and based arm. The optimal consumed energy by adding counterbalancing system is easily and efficiently and can be solved for all kind of robot. At the optimal solution, the consumed energy of robot can be reduced about 10% to 20% dependence on total mass of robot.
Keywords: Industrial robotic, optimal energy, feedback control, modeling robotic..
Toàn văn bài báo ( Thầy/cô vui lòng đăng nhập bằng email ...@hcmute.edu.vn để xem)


Góp ý
Họ và tên: *  
Email: *  
Tiêu đề: *  
Mã xác nhận:
 
 
   
  
 
 
   
 *
Copyright © Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật - TP.HCM  
Địa chỉ: Phòng 601B, 1 Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Thành Phố Hồ Chí Minh. 
Điện thoại: 08-3722.1223 (8168)
Email:
tapchikhgdkt@hcmute.edu.vn

                                      
                                

Truy cập tháng: 20,894

Tổng truy cập:230,227