Luận văn Điều khiển bám quỹ đạo mong muốn của robot di động đa hướng sử dụng bộ điều khiển trượt

Luận văn Điều khiển bám quỹ đạo mong muốn của robot di động đa hướng sử dụng bộ điều khiển trượt

H tên h c viên: Bùi ình Thiên Gi i tính: Nam

Ngày, tháng, n m sinh: 03/03/1975 N i sinh: ng Nai

Chuyên ngành: Thi t b , m ng và nhà máy đi n MSHV:1081031023

III NGÀY GIAO NHI M V : ngày 15 tháng 09 n m 2011

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : ngày 15 tháng 06 n m 2012

V CÁN B H NG D N: TS Nguy n Hùng

Cán b h ng d n Khoa qu n lý chuyên ngành

TS Nguy n Hùng

H U

H

Tôi xin cam đoan r ng lu n v n v i n i dung “ i u khi n bám qu đ o

mong mu n c a robot di đ ng đa h ng s d ng b đi u khi n tr t” là công

trình nghiên c u c a riêng tôi, d i s h ng d n c a TS Nguy n Hùng

Các s li u, k t qu mô ph ng nêu trong lu n v n là trung th c, có ngu n trích d n và ch a đ c công b trong các công trình nghiên c u khác

Tp H Chí Minh, ngày 15 tháng 06 n m 2012

Ng i th c hi n lu n v n

Bùi ình Thiên

H U

H

Khi tôi b c chân đ n i h c K Thu t Công Ngh thành ph H Chí Minh,

n i tôi đã đ c dìu d t đ n b n b tri th c b i nh ng ng i Th y, Cô, Anh, Ch v i

t m lòng hy sinh, t n t y và bao dung

Xin c m n i h c K thu t Công ngh thành ph H Chí Minh, cùng quý

Th y, Cô đã t n tình truy n đ t ki n th c và t o m i đi u ki n t t nh t cho l p chúng tôi trong su t h c trình cao h c

V i lòng tri ân sâu s c, tôi mu n nói l i cám n đ n Th y TS Nguy n Hùng,

ng i đã nhi t tình h ng d n và ch b o cho tôi trong su t th i gian th c hi n nghiên c u này

Cám n t t c các b n trong khóa h c , nh ng ng i cùng chung chí h ng trong con đ ng tri th c đ t t c chúng ta có đ c k t qu ngày hôm nay

C m n gia đình và nh ng ng i thân đã đ ng viên, h tr tôi trong su t th i gian th c hi n nghiên c u này

Xin trân tr ng c m n và tri ân

Tp H Chí Minh, ngày 15 tháng 06 n m 2012

Ng i th c hi n lu n v n

Bùi ình Thiên

H U

H

Trong lu n v n, tác gi trình bày b đi u khi n tr t bám theo qu đ o mong

mu n cho robot ba bánh di đ ng đa h ng bám theo đ ng cong d a trên mô hình

đ ng l c h c (Omnidirectional Mobile Robot OMR) thi t k b đi u khi n, c n xác đ nh véc t sai s và sau đó ch n véc t m t tr t B i u khi n Ki u Tr t Vi phân (Differential Sliding Mode tracking Controller - DSMC) d a trên k thu t back-stepping, s n đ nh c a h th ng đ c đ m b o b i lý thuy t n đ nh Lyapunov

Lu t đi u khi n s n đ nh hóa véc t m t tr t và làm véc t sai s ti n v không

Lu n v n s d ng ph n m m Matlab đ mô ph ng và các k t qu mô ph ng đã

ch ng minh kh n ng h i t và tính n đ nh c a b đi u khi n

Lu n v n giúp làm c s khoa h c cho vi c thi t k đ ch t o các robot di đ ng

đa h ng đi u khi n bám theo qu đ o tham chi u v i đ chính xác cao v v trí và

t c đ nh mong mu n, t o n n t ng c b n v i mô hình toán h c rõ ràng cho vi c

ng d ng vào th c t cu c s ng nh : Robot hàn, v n chuy n v t t , thi t b trong nhà máy, xí nghi p, b nh vi n, các dây chuy n t đ ng hóa …

omni-is based on the back-stepping technique, and the stability of the system omni-is ensured by Lyapunov theory of stability The control rule will stabilize the sliding surface vector and make the error vector get toward zero

The paper also uses Matlab software to establish simulations and their results prove both convergence and stability of the expected tracking slide controller

The study contributes to the scientific foundation for designing and building the Omni-directional Mobile Robot (OMR) to be controlled for moving along the reference trajectory with high accuracy in terms of position and velocity as expected, and creates basical basis with definitely mathematical model for further application

to real life, such as special robots for welding, transporting materials and equipment

in workshops, factories, hospitals, and the automation lines …

H U

H

M C L C i

DANH M C CÁC T VI T T T iv

DANH M C CÁC B NG v

DANH M C CÁC HÌNH NH. vi

Ch ng 1 T NG QUAN V ROBOT 1

1.1 T ng quan v robot 1

1.2 S l c quá trình phát tri n. 1

1.3 ng c nghiên c u 6

1.4 Tóm t t các công trình nghiên c u liên quan 7

1.5 Nh n xét chung và h ng ti p c n. 32

1.6 M c tiêu c a lu n v n. 33

1.7 Nhi m v c a lu n v n 33

1.8 Gi i h n c a lu n v n. 33

1.9 i m m i c a lu n v n. 34

1.10 N i dung t ng quát c a lu n v n. 34

H U

H

Ch ng 2 C S LÝ THUY T 36

2.1 Gi i thi u ph ng pháp Lyapunov. 36

2.2 nh lý n đ nh th 2 c a Lyapunov 36

2.3 Lý thuy t đi u khi n tr t 38

2.3.1 Gi i thi u chung 38

2.3.2 Thi t k b đi u khi n tr t 40

Ch ng 3 MÔ HÌNH TOÁN 44

3.1 C u trúc hình h c c a Robot di đ ng đa h ng (OMR) 44

3.2 Mô hình toán Robot di đ ng đa h ng (OMR) 45

3.2.1 Mô hình đ ng h c 45

3.2.2 Mô hình đ ng l c h c 406

Ch ng 4 THI T K B I U KHI N TR T VI PHÂN 49

4.1 D n nh p 49

4.2 Thi t k b đi u khi n tr t vi phân (DSMC) cho OMR 49

Ch ng 5 K T QU MÔ PH NG 54

5.1 K t qu mô ph ng 54

5.2 K t lu n 62

Ch ng 6 K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N C A TÀI 63

H U

H

6.1 Nh ng k t qu đ t đ c 63

6.2 H n ch c a đ tài 64

6.3 H ng phát tri n c a đ tài 64

TÀI LI U THAM KH O 65

PH L C 65

PH L C B PH L C A 69

72

PH L C C 75

OMR: Robot di đ ng đa h ng (omnidirectional mobile robot)

DSMC: i u khi n tr t vi phân (Differnce Sliding Mode Control)

OMS-SOW: Robot di đ ng đa h ng có bánh xe đa h ng (Omnidirectional

Mobile Robot - Steerable Omnidirectional Wheels)

4WD: B n bánh xe có lái (Four Wheet Drive)

OOMR: Robot di đ ng đa h ng v n hành ngoài lòng đ ng (Offroad

Omnidirectional Mobile Robot)

BELBIC: B đi u khi n thông minh d a trên kh n ng t duy c m xúc (Brain

Emotional Learning Bared Intelligent Controller)

DOF: B c t do (degree of freedom)

KC: i u khi n đ ng h c (kinematic controller)

SMC: i u khi n ki u tr t (sliding mode control)

5.1: Giá tr các thông s mô hình c a OMR. 56

5.2: Các giá tr thông s mô ph ng ban đ u. 56

.1: Các thông s c a đ ng c DC 74

H U

H

vi

1.1: Robot 4 chân c a hãng R.S Mosher và hãng General Electri 2

1.2: Xe t hành thám hi m m t tr ng Lunokhod 3

1.3: Robot Shakey-Robot đ u tiên nh n d ng đ i t ng b ng camera . 4

1.4: Tay Robot trên tàu thám hi m Viking 5

H 1.5: Robot l p trình đ c đ u tiên do George Dovol thi t k 5

1.6: Robot di đ ng đa h ng OMR 9

1.7: Các h t a đ và thông s cho bánh xe đa h ng 10

1.8: Mô t hình h c cho OMR-SOW 11

1.9: K t qu th c nghi m bám theo đ ng tròn 12

1.10: C c u truy n đ ng 13

1.11: Mô hình Robot th c nghi m . 13

1.12: Chuy n đ ng Robot nhìn t trên xu ng . 14

1.13: Robot di đ ng đa h ng trên con l n báng xích (OOMR) . 15

nh 1.14: Robot đa h ng b n bánh (OMR) . 16

1.15: Bánh xe vô h ng. 16

1.16: Phân tích l c tác đ ng lên Robot 16

1.17: Xe l n b n bánh . 18

1.18:Robot đa h ng c a xe l n b n bánh . 18

1.19: Mô hình 3D c a Robot 4WD 19

1.20: Truy n đ ng cho 4WD . 20

1.21: Di chuy n đa h ng l c và c ch 4WD 20

H U

H

vii

1.22: Mô hình 3D nhìn t bên d i 21

1.23: Robot khi leo m t ph ng nghiêng . 21

1.24: S đ kh i đi u khi n 22

1.25: Robot đa h ng ba bánh 23

1.26: Tín hi u đi u khi n và th i gian tr 23

1.27: Mô hình Robot th c nghi m 25

1.28: Phân tích l c và các h t a đ 25

1.29: Qu đ o đ nh h ng hình tròn 26

1.30: S đ h th ng đi u khi n 27

1.31: Kích th c c a Robot đ c thi t k trên SolidWorkd 28

1.32: C u hình c a Robot chuy n đ ng 28

1.33: Robot đa h ng ba bánh dùng đ ch i đá banh 29

1.34: H th ng đi u khi n cho Robot 30

1.35: Mô hình hình h c c a Robot 30

1.36: S đ đi u khi n 31

1.37: Chuy n đ ng c a Robot theo đ ng cong kín 31

1.38: T c đ c a đ ng c khi không có BELBIC và khi có BELBIC 31

2.1: Minh h a hàm Lyapunov 37

2.2: Ví d minh h a đ nh lý Lyapunov 37

2.3: Các h t a đ có đi u khi n 39

2.4: Hình chi u qu đ o pha 40

2.5: Bi u di n hình chi u c a qu đ o pha 42

2.6: Hi n t ng dao đ ng (Charttering) 43

H U

H

viii

3.1: C u trúc hình h c c a OMR 44

Hình 4.1: Mô t hình h c véc t sai s e 49

4.2: Gi i thu t đi u khi n tr t vi phân DSMC 53

Hình 5.1: Qu đ o tham chi u là đ ng tròn 55

5.2: Véc t nhi u l c ƒ d tác đ ng lên OMR 57

.5.3: Véc t đi u khi n ngõ vào 57

5.4: Véc t sai s lúc kh i đ u 2,5 giây 58

5.5: Véc t sai s tr n th i gian 148,5 giây 59

5.6: Véc t m t tr t s lúc kh i đ u 59

5.7: Các v n t c góc ω ω ω 1 , 2 , 3 c a ba bánh 59

5.8: V n t c dài v C c a OMR 60

5.9: V n t c góc ωC c a OMR 60

5.10: Chuy n đ ng c a OMR lúc kh i đ u 61

5.11: Chuy n đ ng c a OMR tr n th i gian 61

.1: Mô t hình h c c a OMR 69

B.1: S đ m ch đi n c a đ ng c DC và bánh xe đa h ng 72

.1: Mô hình c a OMR do ch u l c ma sát và hi n t ng tr t 75

th n v t ch t, đ ng th i đ a máy móc vào thay th cho lao đ ng tay chân

hòa nh p v i s phát tri n chung c a th gi i đòi h i chúng ta ph i ti p c n

và h c h i nh ng công ngh m i trong đó ti n trình phát tri n t đ ng hóa trong công nghi p là m t u tiên và c ng là m t trong nh ng yêu c u b t bu c cho s đi lên c a

thi t k ch t o ra robot đang là m t đ tài mang tính ng d ng th c t cao

và c n bn trong hàng lo t các ng d ng quan tr ng và đ y t hú v c a MOBILE ROBOT Nó thay th cho con ng i làm nh ng công vi c n ng nh c và có ph n quan tr ng h n trong nh ng môi tr ng nhi m x , đ c h i hay nhi t đ cao…

So v i robot di đ ng truy n th ng có 2 bánh xe hay 4 bánh xe, robot di đ ng đa

h ng (OMR) có kh n ng di chuy n nhanh theo b t k h ng nào và xoay h ng

t c th i theo ý mu n cách t do Robot di đ ng đa h ng có b chuy n đ ng có công

su t cao h n b chuy n đ ng có bánh xe đ u, đ c bi t chúng đ c ng d ng trong

đ i s ng hàng ngày nh robot ch m sóc t i nhà, robot v n phòng, robot đi u d ng,

y t v.v

th c hi n m c tiêu đi u khi n trên Trong lu n v n, tác gi trình bày ph ng pháp và ch c n ng b đi u khi n c a robot di đ ng đa h ng bám theo qu đ o

H U

H

x

chúng tôi th c hi n k ho ch đi u khi n theo ki u tr ttrong đi u ki n có nhi u và

ma sát, k t h p v i b đi u khi n tr t vi phân (DSMC) Các k t qu mô ph ng thu

đ c đ ch ng minh hi u qu b đi u khi n đã đ xu t

Theo qua trình phát tri n c a xã h i, nhu c u t đ ng hóa trong s n xu t, trong

đ i s ng, trong y t , trong nghiên c u khoa h c, trong tìm ki m c u n n, trong trang

b c a các l c l ng v trang ngày m t nâng cao Xu h ng t o ra nh ng dây truy n, thi t b t đ ng, nh ng robot có tính linh ho t cao đã hình thành và không

ng ng phát tri n và vì th nhu c u ng d ng robot t đ ng linh ho t đ ph c v các lnh v c trên ngày càng ph bi n

Robot là c c u đa ch c n ng có kh n ng l p trình dùng đ quan sát, do thám, thu th p thông tin hay đ di chuy n nguyên v t li u, các chi ti t, các d ng c , các v t

ph m thông qua các truy n đ ng đ c l p trình ho c đ c đi u khi n t xa Robot

có th thao tác nh con ng i và có th h p tác v i nhau m t cách thông minh Robot th ng đ c s d ng các công vi c l p đi l p l i, các công vi c d gây nhàm chán, s cho các k t qu chính xác, nhanh h n, kinh t h n n u đ c th c hi n b i con ng i

Các robot đã đ c s d ng đ ph c v cho các máy móc công nghi p ngay t khi k thu t này ra đ i Càng ngày ngành robot càng phát tri n, nó đem l i nh ng thay đ i quan tr ng trong s n xu t, trong đ i s ng và trong an ninh qu c phòng Giá thành c a robot đang gi m đi trong khi tính n ng, s đa d ng c a nó đ c gia t ng và công ngh ngày càng d s d ng

Thu t ng Robot đ c sinh ra t trên sân kh u, không ph i trong phân x ng

s n xu t Nh ng Robot xu t hi n l n đ u tiên trên trên NewYork vào ngày 09/10/1922 trong v “Rossum’s Universal Robot” c a nhà so n k ch ng i Ti p

H U

H

2

Karen Kapek vi t n m 1921, còn t robot là cách g i t t c a t Robota - theo ti ng

Ti p có ngh a là công vi c lao d ch Nh ng Robot th c s có ích đ c nghiên c u đ

đ a vào nh ng ng d ng trong công nghi p th c s l i là nh ng tay máy Vào n m

1948, nhà nghiên c u Goertz đã nghiên c u ch t o lo i tay máy đôi đi u khi n t xa

đ u tiên, và cùng n m đó hãng General Mills ch t o tay máy g n t ng t s d ng

c c u tác đ ng là nh ng đ ng c đi n k t h p v i các hành trình n n m 1954, Goertz ti p t c ch t o m t d ng tay máy đôi s d ng đ ng c servo và có th nh n

bi t l c tác đ ng lên khâu cu i S d ng nh ng thành qu đó, vào n m 1956 hãng General Mills cho ra đ i tay máy ho t đ ng trong công vi c kh o sát đáy bi n N m

1968 R.S Mosher, thu c hãng General Electric, đã ch t o m t thi t b bi t đi có b n chân, có chiu dài h n 3m, n ng 1.400kg, s d ng đ ng c đ t trong có công su t

g n 100 mã l c (hình 1.1)

C ng trong l nh v c này, m t thành t u khoa h c công ngh đáng k đã đ t

đ c vào n m 1970 là xe t hành thám hi m b m t c a m t tr ng Lunokohod 1

đ c đi u khi n t trái đ t (hình 1.2)

H U

H

4

Hình 1.3- Robot Shakey- robot đ u tiên nh n d ng đ i t ng b ng camera

N m 1952 máy đi u khi n ch ng trình s đ u tiên ra đ i t i H c Vi n Công ngh Massachusetts (Hoa K ) Trên c s đó n m 1954, George Devol đã thi t k robot l p trình v i đi u khi n ch ng trình s đ u tiên nh m t thi t b do ông phát minh đ c g i là thi t b chuy n kh p đ c l p trình Joseph Engelberger, ng i mà ngày nay th ng đ c g i là cha đ c a robot công nghip, đã thành l p hãng Unimation sau khi mua bn quy n thi t b c a Devol và sau đó đã phát tri n nh ng

th h robot đi u khi n theo ch ng trình N m 1962, Robot Unmation đ u tiên đ c

đ a vào s d ng t i hãng General Motors; và n m 1976 cánh tay robot đ u tiên trong không gian đã đ c s d ng trên tàu thám hi m Viking c a c quan Không Gian NASA c a Hoa K đ l y m u đ t trên sao Ho (hình 1.4)

H U

H

5

Hình 1.4- Tay robot trên tàu thám hi m Viking 1

Trong ho t đ ng s n xu t, đa s nh ng robot công nghip có hình d ng c a

“cánh tay c khí”, cng chính vì v y mà đôi khi ta g p thu t ng ng i máy - tay máy trong nh ng tài li u tham kh o và giáo trình v robot Trên hình 1.5 trình bày

m t robot là m t cánh tay c khí khác xa v i robot R2D2, nh ng đ i v i s n xu t nó mang l i l i ích to l n

Hình 1.5- Robot l p trình đ c đ u tiên do George Dovol thi t k

th n v t ch t, đ ng th i đ a máy móc vào thay th cho lao đ ng tay chân

hòa nh p v i s phát tri n chung c a th gi i đòi h i chúng ta ph i ti p c n

và h c h i nh ng công ngh m i trong đó ti n trình phát tri n t đ ng hóa trong công nghi p là m t u tiên và c ng là m t trong nh ng yêu c u b t bu c cho s đi lên c a

đ t n c chúng ta

Trong nh ng n m g n đây, ngày càng có nhi u ng i quan tâm đ n yêu c u c i

ti n b thi t b chuy n đ ng có bánh xe, hay còn g i là robot di đ ng B đi u khi n

có bánh xe th ng bao g m r obot di đ ng có bánh xe v à c n đi u khi n đ c g n trên robot di đ ng Vì robot di đ ng nên b đi u khi n có bánh xe th c hi n ch c

n ng đi u khi n trên di n tích r ng h n so v i b đi u khi n có robot c đ nh và tránh đ c thao tác Vì nh ng u vi t so v i thi t b đi u khi n có robot c đ nh, nên

đã đ c ng d ng r ng rãi trong s n xu t, làm đ ng vi n, mài, l p ráp, hàn, m c a, nhà kho, ch m sóc s c kh e và dò tìm nguy hi m đ i v i con ng i

So v i robot di đ ng truy n th ng có 2 bánh xe hay 4 bánh xe, robot di đ ng đa

h ng t do 3 c p (DOF) có kh n ng di chuy n nhanh theo b t k h ng nào và xoay h ng t c th i theo ý mu n Robot di đ ng đa h ng có b chuy n đ ng chuy n d ch và công tác có công su t cao h n b chuy n đ ng có bánh xe đ u, đ c

bi t ng d ng trong đ i s ng hàng ngày nh robot ch m sóc b nh nhân t i nhà, robot

v n phòng, robot đi u d ng, y t v.v

H U

H

7

1.[1] Design and Control of an Omnidirectional Mobile Robot with Steerable Omnidirectional Wheels

Jae-Bok Song*, Kyung-Seok Byun**

*Korea University, ** Mokpo National University Republic of Korea

ng d ng robot di đ ng b ng bánh xe g n đây đã t ng c ng đ c kh n ng

c a robot ph c v ng i khuy t t t hay ng i già và robot công nghi p di đ ng, làm

vi c trong các môi tr ng khác nhau H u h t robot di đ ng b ng bánh xe ph bi n

hi n nay đ c trang b hai bánh xe đ c l p Vì các robot này có 2 c p đ ho t đ ng t

do (DOF), nên chúng có th quay tròn quanh 1 đi m , nh ng l i không th th c hi n chuy n đ ng đa chi u, k c chuy n đ ng nghiêng v t qua h n ch v n đ ng này, tác gi đ xu t robot di đ ng đa h ng (OMR) Chúng có th di chuy n theo

m t h ng b t k mà không c n thay đ i h ng c a bánh xe, vì chúng có th th c

hi n v n đ ng v i 3 DOF trên m t m t ph ng 2 chi u Cho đ n nay đã có nhi u đ

xu t v robot di đ ng đa h ng; trong đó th ng s d ng bánh xe thông th ng (tác

gi Blumrich, 1974) (Ilou, 1975), bánh xe hình c u (West & Asada, 1997), bánh xe

l ch tâm (Wada & Mory, 1996) Robot di đng đa h ng s d ng bánh xe đa h ng

g m có các tr c l n th đ ng hay bánh xe hình c u th ng có 3 hay 4 bánh xe V n

đ ng c a 3 robot trên bánh xe đa h ng có kh n ng th c hi n 3 ki u v n đ ng DOF,

b ng cách v n hành 3 thi t b truy n đ ng đ c l p (Carlisle, 1983) (Pin & Killough, 1999), nh ng chúng có th g p v n đ v đ n đ nh vì có góc ti p đ t, đ c bi t khi

di chuy n trên đo n đ ng có tr ng tâm cao khi có t i tr ng Do v y c n s d ng các

lo i ph ng ti n v n chuy n 4 bánh đã đ c nhi u ng i quan tâm (Muir & Neuman, 1987) Tuy nhiên lc kéo đ c l p c a 4 bánh xe s t o thêm m t DOF n a đ i phó v i v n đ ch ng tréo, đã có đ xu t s d ng c c u có kh n ng kéo b n bánh

xe đa h ng s d ng ba thi t b truy n đ ng (Asama et al., 1995) Ph ng th c khác

đ gi i quy t DOF th a này là thi t k c c u s d ng l c th a này đ thay đ i tr t t

c a các bánh xe (Wada & Asada, 1999) (Tahboub & Asada, 2000) C c u này còn

có tên g i là “theo d u chân bi n đ i” (VFM) Vì m i quan h gi a v n t c robot và

đ ng, nh ng robot di đ ng s d ng h p s có t l bánh r ng c đ nh, vì n u không

h truy n đ ng s r t n ng n , k nh càng và đ t ti n Vì v y, truy n đ ng d a trên

s p x p bánh xe s giúp v n hành ti t ki m n ng l ng B CVT có th cung c p l c kéo c a mô-t hi u qu h n vì t su t v n t c c a nó n m trong kho ng r ng h n Tuy nhiên, robot di đ ng do (Wada & Asada, 1999) đ xu t, có kho ng r ng r t h n

ch khó b o đ m đ c đ n đ nh c a ph ng ti n v n chuy n Trong nghiên c u này, tác gi đ xu t robot di đ ng đa h ng có bánh xe đa n ng (OMR-SOW) c th trong Hình 1.6 đ c i ti n công su t c a b CVT theo đó đ n đ nh c a robot luôn

đ c b o đ m b t k s p x p bánh xe ra sao và nh th kho ng cách c a t su t t c

đ c ng đ c m r ng nhi u OMR-SOW là robot di đ ng đa h ng có chuy n đ ng

3 DOF và 1 DOF gi vai trò đi u kh i n Có th th c hi n DOF đi u khi n b ng cách

s d ng bánh xe đa h ng đi u khi n đ ng b Trong khi VFM có tr c đi u khi n chung cho c 4 bánh xe, thì OMR-SOW c m i bánh xe s có m t tr c lái đ c l p Vì

v y, OMR-SOW có t su t v n t c r ng h n mà không gi m đ n đ nh V n đ ng

đ ng lo t - Robot trên bánh xe đa h ng đã đ c phát tri n trong phòng thí nghi m,

ph i c n đ n c c u này k t h p v i luân chuy n tu n t các bánh xe (Byun & Song,

2003)

Nh ng OMR-SOW c ng có m t s h n ch nh t đ nh Khi không c n đ n kh

n ng đa h ng, đ c bi t trong tr ng h p có l c kéo theo đ ng th ng thông th ng,

C c u đa h ng có xu h ng ng n tr robot v n hành hi u qu Trong tr ng h p này s c n đ n s s p x p các bánh xe nh trong ô tô (c th , 4 bánh xe s p song

song) đ v n hành c c u đa h ng H n n a, chi u cao t i đa c a b m l p đ t trên

OMR r t h n ch do bán kính c a tr c bánh xe đa h ng nh h n nhi u so v i bán kính c a bánh xe robot di đ ng thông th ng kh c ph c các h n ch này, robot

ch có th v n hành y nh robot di đ ng thông th ng n u không c n đ n ch c n ng

di đ ng đa h ng Trong nghiên c u này tác gi đ xu t m t c c u m i, có th s

d ng làm c c u kéo vi sai c ng nh di đ ng đa h ng

H U

H

10

Hình 1.7 Các h t a đ và thông s cho bánh xe đa h ng

2.[2] ENERGY EFFICIENT DRIVE OF AN OMNIDIRECTIONAL MOBILE ROBOT WITH STEERABLE OMNIDIRECTIONAL WHEELS

Jae-Bok Song, Jeong-Keun Kim

Department of Mechanical Engineering, Korea University, Seoul, Korea

(Tel : +82-2-3290-3363 ; E-mail: jbsong@korea.ac.kr)

Trong bài vi t này tác gi s trình bày phiên b n th hai c a robot di đ ng đa

h ng có bánh xe đa h ng (OMR-SOW) Robot này có th ho t đ ng đa h ng

ho c theo ch đ di chuy n vi sai tùy vào đi u ki n chuy n đ ng Theo ch đ di

đ ng đa h ng, s có 3 DOF cùng chuy n đ ng và 1 DOF gi ch c n ng đi u khi n

ho t đ ng theo ki u truy n đ ng bi n đ i liên t c (CVT) Có th s d ng ch c n ng CVT đ nâng cao hi u qu s d ng n ng l ng khi robot ho t đ ng b ng cách t ng t

su t v n t c = v n t c c a robot / v n t c bánh xe K đ n là ph n kh o sát đ ng

n ng và c n ng c a robot Trong ph n đ xu t thu t toán đi u khi n, Góc đi u khi n

đ c đi u khi n sao cho các mô-t có th v n hành trong khu v c có t c đ cao và

d ng góc đi u khi n c đ nh Ngoài ra, qua đó c ng s cho th y ch đ di chuy n vi sai có kh n ng t o ra l c kéo đa h ng và hi u qu s d ng n ng l ng t t h n

Hình 1.8 Mô t hình h c cho OMR-SOW

CHEN*, Shinji KOYAMA**, Shinichiro MITSUTAKE**

and Takashi ISODA**

*Department of Environmental Science and Engineering, Faculty of Bioresources, Mie University

1515 Kamihama-cho, Tsu, Mie, 514-8507 Japan

**Kyusyu Institute of Technology, 680-4 Kawazu, Iizuka, Fukuoka, 820-8502 Japan

Tác gi trình bày robot di đ ng đa h ng có th đi trên lòng ho c l đ ng và

có kh n ng v t qua ch ng ng i v t Robot đ c trang b v i h th ng bánh xích, con l n t đ ng đi u khi n robot ch y theo h ng tùy ch n và theo m t qu đ o, bài báo phân tích chuy n đ ng và rút ra các ph ng trình đ tính đi n áp đ u vào c a

đ ng c theo h ng ho c qu đ o đ nh s n M c dù có th th c hi n phân tích d a trên lý thuyt , r t khó đi u khi n robot trong th i gian th c Vì v y, tác gi đ xu t

m t ph ng pháp đi u khi n thông minh b ng cách s d ng l p trình di truy n (GP)

đ tìm ra tuy n đ ng t i u d n d t robot đ n đích và tránh ch ng ng i v t Tác gi

đã th c hi n nhi u l n và mô ph ng đ ch ng minh hi u qu c a c ch và ph ng pháp đi u khi n thông minh đ a ra

H U

H

14

Hình 1.12 Chuy n đ ng Robot nhìn t trên xu ng

4 [4] “IEEE Robotics and Automation Society

“Omni-directional robot and adaptive control method for off-road running”

”

Bài báo trình bày robot di đ ng đa h ng v n hành ngoài lòng đ ng (OOMR)

có th đi trên đ ng g gh và qua ch ng ng i v t Robot đ c xây d ng v i b n

b ph n thu th p thông tin, con l n, đ ng c và c ng có th đ c g i là " Robot di

đ ng đa h ng trên con l n bánh xích." T ng b ph n: thu th p thông tin - con l n,

đ ng c có th đ c đi u khi n đ c l p, và chuy n đ ng c a robot có th đ c ki m soát qua t c đ c a m i đ ng c Tác gi c ng thi t k m t h th ng ki m soát v trí

và v n t c c a robot Robot có th đ c t đ ng đi u khi n ch y theo h ng tùy

ch n và theo đúng qu đ o Tác gi c ng ch ng minh ph ng pháp đi u khi n thích nghi cho OMR Hi u qu c a c ch và ph ng pháp đi u khi n đã đ c xác minh

b i nhi u l n ki m tra v n hành trên th c nghi m và mô ph ng máy tính

H U

H

15

Hình 1.13 Robot di đ ng đa h ng trên con l n bánh xích (OOMR)

5 [5] A Motion Planning Method for Omnidirectional Mobile Robot Based on the Anisotropic Characteristics

Chuntao Leng 1 , Qixin Cao 2 and Yanwen Huang

Trong bài vi t này tác gi đ xu t ph ng pháp quy ho ch chuy n đ ng thích

h p h n cho robot di đ ng đa h ng (OMR), ph ng pháp APF c i ti n (iAPF), b ng cách đ a y u t quay vòng vào nhân t ti m n ng (APF) Theo đó, h ng chuy n

đ ng xu t phát t nhân t ti m n ng truy n th ng (tAPF) s đ c đi u ti t K đó là

ph n phân tích t c đ t i đa, gia t c t i đa và m c tiêu th n ng l ng c a OMR v n hành theo các h ng khác nhau, d a trên các h n ch đ ng l c và đ ng n ng c a OMR, và c ng trong bài vi t này, tác gi s trình bày tính ch t phi đ ng h ng c a OMR K đó là ph n đ xu t khái ni m m i v ch c n ng phi đ ng h ng c a

Hì nh 1.14 Robot đa h ng b n bánh (OMR)

Hình 1.15 Bánh xe vô h ng

(a) Unitary forces diagram (b) Forces of driving wheel (c) Forces of passive wheel

Hình.1.16 Phân tích l c tác đ ng lên Robot

Masayoshi Wada, Member, IEEE

Proceedings of the 2005 IEEE/ASME

International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics

Monterey, California, USA, 24-28 July, 2005

Trong bài báo này, tác gi trình bày robot di đ ng đa h ng lo i m i có c ch kéo b n bánh xe 4WD Robot di đ ng bao g m c p bánh xe, th ng ph n phía sau

c a robot và c p bánh xe đa n ng m t tr c Bánh xe th ng phía sau và bánh xe

đa n ng m t tr c, đ c g n cùng phía trên robot, liên k t qua xích hay b ng truy n

đ ng đ xoay đ ng lo t v i mô-t kéo, c th là truy n đ ng kéo đ ng b Bánh xe

đa n ng cho phép m t tr c robot di đ ng l n t do sang 2 bên trong khi cung c p l c kéo h ng v phía tr c C n l p đ t mô-t th ba đ xoay xe theo tr c th ng đ ng quanh tâm robot Các mô-t hai tr c kéo ph i h p qua b đi u khi n đa h ng di n

gi i tâm c a xe l n theo h ng tùy ý trong khi h ng chuy n đ ng c a xe đ c

mô-t riêng đi u khi n Nh v y robomô-t di đ ng 4WD mô-theo đ xu mô-t có mô-th di chuy n mô-theo

b t k h ng nào, không c n thay đ i h ng xe và r ngang, mà tác gi t m g i là di chuy n lan t a C c u 4WD cung c p l c kéo kh n ng leo b c thang và trên b m t

g gh vì toàn b bánh xe đ c ch đ ng v n hành và không s d ng đ n bánh xe

th đ ng C u hình không trùng l p có ba mô-t không nh ng ti t ki m chi phí mà còn nâng cao đ c đ tin c y c a c c u Trong bài báo này, tác gi phân tích đ ng

và tnh h c c c u 4WD và phát tri n ph ng pháp đi u khi n đa h ng Chuy n

đ ng đa h ng c a h th ng kéo 4WD theo đ xu t đ c ki m đ nh b ng mô ph ng

vi tính

E-mail: mwada@ieee.org

Bài báo trình bày s phát tri n xe l n đa h ng c h c 4WD có kh n ng làm nghiêng xe l n và ch ng minh th c nghi m b ng cách s d n g m u hình xe l n

t ng c ng kh n ng di đ ng c a xe l n tiêu chu n, th lo i m i robot di đ ng đa

h ng có c ch kéo b n bánh xe 4WD đ c đ a vào s d ng Robot di đ ng bao

g m c p bánh xe th ng phía sau và c p bánh xe đa n ng m t tr c Bánh xe

th ng phía sau và bánh xe đa n ng m t tr c, đ c g n cùng m t phía trên robot, và

H U

H

20

đ c n i k t v i nhau b ng xích hay b ng truy n đ ng đ t o chuy n đ ng quay tròn

đ ng th i v i mô-t kéo, c th là try n l c kéo đ ng b xoay xe l n t i tâm c a robot di đ ng quanh tr c đ ng, c n l p thêm mô-t th ba lên robot M u xe l n l p

h th ng 4WD theo đ xu t có kh n ng leo lên b c thang cao 9cm

H U

H

21

có th chuy n toàn b t i tr ng t tr c ra sau hay ng c l i, và nh v y có th c n

tr r t nhi u đ ng tác leo thang gi i quy t v n đ liên quan đ n đ nghiêng c a

xe, tác gi đã phát tri n c c u là nghiêng xe đ cân b ng cho xe l n 4WD, trong đó bao g m c c u nâng t đi u khi n b ng thu t toán n đ nh, s d ng b c m bi n đ nghiêng ch ng minh h th ng đ xu t, tác gi trình bày các k t qu th c nghi m, theo đó th c hi n thành công đ ng tác leo b c thang cao 9cm

Hình.1.22.Mô hình 3D nhìn t bên d i

Hình.1.23.Robot khi leo m t ph ng nghiêng