(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV
LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 10 năm 2020 (Ký tên ghi rõ họ tên) Huỳnh Văn Ý XI LỜI CẢM ƠN Trong khoảng thời gian học tập trường học hỏi nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý báu từ quý Thầy (Cô), bạn bè, đồng nghiệp Điều giúp tơi hồn thành tốt luận văn Thạc sĩ Tơi xin viết lời cảm ơn để bày tỏ lòng tri ân chân thành đến: Thầy PSG TS Nguyễn Trường Thịnh – Trưởng Khoa Cơ Khí trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, giảng viên hướng dẫn khoa học, ln tận tình hướng dẫn, động viên, cung cấp tài liệu, đưa lời khuyên, định hướng bước đắn suốt thời gian thực đề tài Các Thầy (Cô) Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM, người tận tình truyền đạt kiến thức tảng bổ ích suốt chương trình học Thạc sĩ trường Gia đình, bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện, bên hỗ trợ động viên tinh thần cho tơi lúc khó khăn Tơi mong muốn cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp người thân động viên, giúp đỡ suốt thời gian học tập thực Luận văn Và cuối cùng, xin gửi lời chúc sức khỏe, hạnh phúc thành công đến quý Thầy (Cô), người thân, bạn bè đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! XII TÓM TẮT Hiện nay, xe tự hành AGV (viết tắt Automated Guided Vehicles) sử dụng nhiều phát triển nhanh ưu điểm chi phí đầu tư khơng cao, làm việc môi trường nặng nhọc độc hại, hiệu suất cao Trong trình hoạt động xe tự hành có nhiều phương pháp điều khiển Laser Guidance, Optical Tape Guidance, Natural Features Guidance, Vision Guidance, Magnetic Gyro Guidance Technology, Magnetic Guidance… Để có chi phi thấp, khơng địi hỏi thiết bị q phức tạp Chính vậy, nhóm tác giả chọn phương pháp điều khiển Magnetic Guidance để điều khiển cho AGV đề tài nghiên cứu Tiến hành nghiên cứu, phân tích lý thuyết dựa việc tham khảo báo tài liệu nước ngồi nước có liên quan tới AGV Tiến hành thực nghiệm lựa chọn thực toán điều khiển AGV bám line xác tối ưu hóa đường Nhóm tác giả thấy thuật tốn Fuzzy PD phù hợp cho hệ thống điều khiển Kết cho thấy tính hiểu đem lại lớn, hẳn thuật toán cổ điển PID nhiều XIII ABSTRACT Currently, vehicles AGV (Automated Guided Vehicles) are used a lot of and developed very quickly because of the advantages such as low investment costs, working in hazardous and toxic environments, high productivity During the operation AGV, there are many control methods such as Laser Guidance, Optical Tape Guidance, Natural Features Guidance, Vision Guidance, Magnetic Gyro Guidance Technology, Magnetic Guidance To get low cost, no equipment is required is too complicated Therefore, the authors chose the Magnetic Guidance control method to control for AGVs in this thesis Conducting research, analyzing theory based on the reference of articles and domestic and foreign documents related to AGV Conduct experiments and select control algorithms to allow AGV to accurately grip the line and optimize the road The authors found that the Fuzzy PD algorithm is suitable for a control system The results show that its efficiency is much higher than the classical PID algorithms XIV MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC VIII LỜI CAM ĐOAN XI LỜI CẢM ƠN XII TÓM TẮT XIII ABSTRACT XIV MỤC LỤC XV CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.2.1 Tình hình nghiên cứu hệ thống điều khiển Robot AGV giới: 1.2.2 Phân loại AGV 1.3 Nhận xét chung hướng tiếp cận đề tài: 1.4 Mục tiêu luận văn 1.5 Nhiệm vụ phạm vi nghiên cứu đề tài 1.5.1 Nhiệm vụ đề tài: 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu: 1.6 Điểm luận văn CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 LÝ THUYẾT LOGIC MỜ 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Định nghĩa tập mờ 2.1.3 Các dạng hàm liên thuộc tiêu biểu 2.1.4 Các thông số đặc trưng tập mờ 2.1.5 Các phép toán tập mờ: 10 CHƯƠNG 3: 12 XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN FUZZY PD CHO AGV BÁM LINE 12 3.1 TỔNG QUAN ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN 12 3.1.1 Nguyên lý hoạt động: 13 3.1.2 Cơ cấu chấp hành 17 3.1.3 Phương pháp điều hướng cho robot AGV 19 3.1.4.Hệ thống thu thập liệu 19 XVI 3.1.5 Phương pháp định vị robot 20 3.1.6 Mơ hình động học Robot AGV 21 3.2 XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN Fuzzy PD 25 3.2.1 Xây dựng hệ thống mờ PD thích nghi để bám line 25 3.2.2 Xây dựng hàm liên thuộc cho điều khiển mờ PD thích nghi 26 3.2.3 Xây dựng luật mờ 29 3.2.4 Chọn thiết bị hợp thành giải pháp mờ 30 3.3 MÔ PHỎNG Q TRÌNH ĐÁP ỨNG CỦA HAI THUẬT TỐN FUZZY PD VÀ PD_CONTROL 32 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VỚI MƠ HÌNH ROBOT AGV 34 4.1 Kết thực nghiệm điều khiển Fuzzy PD PD_control 34 4.2 Ứng điều khiển Fuzzy PD cho robot AGV lấy hàng 40 4.2.1 Xây dựng map cho công việc lấy hàng robot 41 4.2.2 Thiết kế điều khiển cho robot AGV: 44 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 48 5.1 Kết đạt được: 48 5.2 Kết chưa đạt được: 48 5.3 Hướng phát triển 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 XVI DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1.2: AGV dạng xe nâng pallet Hình 1.3: AGV dạng xe chở hàng Hình 1.4: Cấu trúc ROBOT di chuyển bánh.Error! Bookmark not defined Hình 2.4: Độ cao, miền xác định, miền tin cậy tập mờ 10 Hình 3.1: Sơ đồ phần cứng AGV 13 Hình 3.2: Sơ đồ Line AGV 14 Hình 3.3: Bảng điều khiển cho AGV 15 Hình 3.4: Bản thiết kế 3D robot 17 Hình 3.5: Cấu hình phần đế Robot AGV 18 Hình 3.6: Hệ thống điều khiển tự động tốc độ động sử dụng thuật tốn PID 18 Hình 3.7: Góc bố trí cảm biến 20 Hình 3.8: Động lực học robot 22 Hình 3.9: Phân tích thành phần chuyển động robot mặt phẳng 23 Hình 3.10: cấu trúc điều khiển thích nghi cho hệ số Kp Kd 26 Hình 3.11: Hàm liên thuộc biến ngôn ngữ Erorr 27 Hình 3.12: Hàm liên thuộc biến ngôn ngữ change Erorr 28 Hình 3.13: Hàm liên thuộc biến ngơn ngữ Kp 28 Hình 3.14: Hàm liên thuộc biến ngôn ngữ Kd 29 Hình 3.15: Luật hợp thành nguyên lý giải mờ 30 Hình 3.16: Bề mặt điều khiển Kd với ngõ vào (Erorr, Change Erorr) 31 Hình 3.17: Bề mặt điều khiển Kp với ngõ vào (Erorr, Change Erorr) 31 Hình 3.18 Mơ hình tốn học matlab 32 Hình 3.19 Kết hai phương pháp điều khiển 33 Hình 4.1 Line thực tế để kiểm tra thống số bám line hai điều khiển 34 Hình 4.2 Miền giá trị cảm biến dị line vị trí khác 34 Hình 4.3 giá trị vị trí cảm biến trả thuật toán PD Fuzzy PD 35 Hình 4.4 thể thay đổi KP Kd bám theo đường Line 36 Hình 4.5 cấu robot AGV dùng bánh xe 37 Hình 4.6 Đáp ứng vận tốc theo độ lệch vị trí thuật tốn PD_control 38 Hình 4.7 Đáp ứng vận tốc theo độ lệch vị trí Fuzzy PD 39 Hình 4.8 Độ lệch trung bình hai phương pháp điều khiển 39 XVII Hình 4.9: Phần trăm độ lệch vị trí hai phương pháp điều khiển 40 Hình 4.10: Các xe chất hàng người lấy chuyển sang line khác 41 Hình 4.11: tọa độ thẻ RFID 42 Hình 4.12: Sơ đồ chương trình AGV lấy hàng 43 Hình 4.13: bảng khiển Robot AGV 44 Hình 4.14: Map thị vị trí robot hình 45 Hình 4.15: Bảng điều khiển cho robot thực công việc 46 Hình 4.16: Thực nghiệm chạy thực line 47 XVIII DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1: Các phép toán tập mờ 10 Bảng 3.1: Ma trận luật Kp 29 Bảng 3.2: Ma trận luật Kd 30 Bảng 4.1: Thống kê miền giá trị cảm biến 35 XIX DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT AGV Automated Guided Vehicles Xe tự hành PID Proportional Integral Derivative Một chế phản hồi vòng điều khiển RFID Radio Frequency Identification Nhận dạng qua tần số vơ tuyến RF Radio Frequency Truyền tín hiệu sóng vơ tuyến MEMS Micro Electro Mechanical Systems Hệ vi điện tử MAP Bản đồ Line Đường cho robot di chuyển VSLAM Visual simultaneous localization and mapping SLAM Simultaneous localization and mapping XX 4.2.2 Thiết kế điều khiển cho robot AGV: Vì số lượng robot nên trình thiết kế ban đầu đơn giản Bộ điều khiển nhận thông số tọa độ x, y robot để thị vị trí robot điều khiển Để cho xác khoảng cách line có gắng thêm thẻ RFID để hiểu chỉnh lại tọa độ robot cho với thực tế Đồng thời bảng điều khiển thiết kế theo mã sản phẩm số lượng cần chuyển Trong hình 4.5 thể cụ thể chức vừa nói Hình 4.13: bảng khiển Robot AGV Trong hình 4.14 phần thị vị trí robot biểu diễn nút chấm đỏ Và nút để điều chỉnh tỉ lệ map với sơ đồ thực 44 Hình 4.14: Map thị vị trí robot hình Trong hình 4.15 cho ta điều khiển vị trí gởi lệnh điều khiển xuống robot mã sản phẩm, số lượng sản phẩm, tốc độ… 45 Hình 4.15: Bảng điều khiển cho robot thực cơng việc 46 Cuối kiểm tra chạy thử nghiệm theo map lưu bên robot Hình 4.16: Thực nghiệm chạy thực line 47 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Kết đạt được: Đề tài khái quát sở lý thuyết logic mờ, mệnh đề mờ, luật mờ, số mờ kết hợp điều khiển kinh điện PD với mờ Dựa kiến thức tảng để đề tài xây dựng mơ thành công điều điều khiển mờ cho robot di chuyển bánh xe bám line Đồng thời đề tài cho hiểu sâu thuật toán Fuzzy PD ứng dụng chúng vào sản xuất đời sống 5.2 Kết chưa đạt được: Chưa tối ưu phần mềm điều khiển giao tiếp nên trình hiển thị lên hình chưa có mượt mà Việc điều chỉnh thơng số điều khiển mờ cịn phức tạp chưa có phương pháp định, việc thiết kế điều khiển mờ dựa vào kinh nghiệm người thiết kế 5.3 Hướng phát triển Tiếp tục phát triển phần mềm để điều khiển robot mượt mà Và xây dựng điều khiển mờ tổng quát cho robot AGV 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Structural Properties and Classification of Kinematicand Dynamic Models of Wheeled Mobile Robots,Guy Campion, Georges Bastin, and Brigitte D’AndrCaNove, iEEE transactions on Robotics and automation, vol.12, no 1, february 1996 [2] Phạm Thượng Cát Xu phát triển robot giới tình hình nghiên cứu phát triển robot việt nam Hội nghị khoa học kỹ niệm 35 năm viện KH CN Việt Nam, Hà Nội, 2010 [3] Francesco Cupertino, Vincenzo Giordano, David Naso, And Luigi Delfine Fuzzy Control of Mobile Robot IEEE Robotics & Automation Magazine, 2016 [4] Nguyễn Hữu Hiếu Ứng dụng kỹ thuật Neural Fuzzy vấn đề robot tự hành Luận văn thạc sĩ vật lý điện tử hướng kỹ thuật, Đại học khoa học tự nhiên- Đại học quốc gia Tp HCM, 2009 [5] Hongwei Mo, Qirong Tang, Longlong Meng Behavior-Based Fuzzy Control for Mobile Robot Navigation Article ID 561451, Hindawi Publishing Corporation, 2013 [6] Nguyễn Xuân Hoàng Nghiên cứu xây dựng phương pháp điều khiển robot tự hành dựa sở logic mờ Đại hoc giao thông vận tải Hà Nội, Hà Nội, 2010 [7] Đường Khánh Sơn, Từ Diệp Công Thành Ứng dụng điều khiển self tuning fuzzy-pi điều khiển omni-directional mobile robot Tạp chí Khoa học Ứng dụng [8] Đỗ Ngọc Anh Logic mờ, số mờ hệ mờ Chuyên đề phương pháp toán tin học Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh.Tp HCM, 2005 [9] Nguyễn Khánh Ngọc Tìm Hiểu Logic Mờ xây dựng ứng dụng điều khiển tự động tốc độ xe ôtô Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 7-1012 [10] Đinh Việt Cường Nghiên cứu ứng dụng logic mờ Đại số gia tử cho toán điều khiển Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Thái nguyên 2009 [11] Trần Thuận Hoàng Nghiên cứu phương pháp tổng hợp cảm biến dùng cho kỹ 49 thuật dẫn đường robot di động Luận văn tiến sĩ công nghệ điện tử viễn thông Đại học công nghệ Hà Nội, 2013 [12] Vamsi Mohan Peri Fuzzy logic controller for an autonomous mobile robot Bachelor of Technology in Electrical Engineering, Cleveland state university, 2005 [13] Jin Zhao, Bimal K Bose Evalution of Membership Functions for fuzzy logic controlled induction motor drive IEEE, 2002 [14]Michael Hunt Autonomous mobile robot navigation using fuzzy logic control The School of Computer Applications Dublin City University, 1998 [15] Mircea Niţulescu Mobile Robot Tracking Control Experiments along Memorized Planed Trajectories IEEE 2006 [16] Shinnosuke, I., Gayko, J.E.: Development, evaluation and introduction of a lane keeping assistance system In: IEEE Intelligent Vehicles Symposium, Parma, Italy (2004) [17] Anıl Sezgin Ưmer Çetin Design and Implementation of Adaptive Fuzzy PD Line Following Robot [18] http://egeminusa.com/wp-content/uploads/2016/09/header_tugger.jpg [19] https://www.weareaim.com/Products_iBotMain.aspx [20] http://arduino.vn/result/5401-pid-speed-position-control 50 51 52 53 54 55 56 57 ... cơng trình nghiên cứu AGV Xây dựng mơ hình động lực học AGV Thiết kế điều khiển Fuzzy PD AGV bám theo line Mô thực nghiệm đánh giá kết 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu hệ thống điều khiển Fuzzy... phần mềm điều khiển cho Robot AGV chạy theo hoạch định cho trước Từ trình nghiên cứu đưa giải thuật tốt hơn, để tối ưu hóa cho hệ thống điều khiển Robot AGV 1.4 Nhiệm vụ phạm vi nghiên cứu đề tài... điều khiển Fuzzy cho Robot AGV làm mơ hình để thực nghiệm hệ thống điều khiển 1.5 Điểm luận văn Điều khiển Mobile Robot AGV Fuzzy PD để bám theo line xác giải thuật điều khiển AGV theo nhiệm vụ