Phát triển các thuật toán thông minh điều khiển chuyển động của hệ thống robot dạng tay máy đôi

TŒng quan v• hằ thŁng robot d⁄ng tay mĂy ổi v ứng dửng

Viằc xĂc ành thao tĂc tay mĂy ổi l mºt vĐn • vổ cũng a d⁄ng v phức t⁄p, khổng ch¿ phử thuºc v o ºng lỹc hồc robot m cặn phử thuºc v o nhu cƒu cıa cĂc nhiằm vử ữổc giao [1] cung cĐp mºt ành nghắa phƠn cĐp cho thao tĂc robot d⁄ng tay mĂy ổi, nhữ trong H…nh 1.1 Theo ành nghắa, thao tĂc hai tay mĂy cõ th” ữổc phƠn lo⁄i theo thao tĂc khổng phŁi hổp v thao tĂc phŁi hổp. Thao tĂc khổng phŁi hổp ch¿ ra t…nh huŁng r‹ng chuy”n ºng ºc l“p ữổc ch¿ ành cho mỉi tay mĂy, giŁng nhữ mºt ngữới cƒm tĂch c phả b‹ng cĂnh tay trĂi trong khi v‡ mºt bức tranh b‹ng cĂnh tay phÊi Thao tĂc phŁi hổp cõ th” ữổc chia th nh hai lo⁄i, thao tĂc phŁi hổp theo mửc tiảu v thao tĂc phŁi hổp chuy”n ºng Thao tĂc phŁi hổp theo mửc tiảu • c“p ‚n t…nh huŁng hai tay mĂy cũng thỹc hiằn mºt nhiằm vử, những cÊ hai cĂnh tay ữổc ch¿ ành chuy”n

H…nh 1.1: ành nghắa phƠn cĐp cıa thao tĂc robot d⁄ng tay mĂy ổi ºng ºc l“p, giŁng nhữ mºt ngữới ang gê b n ph‰m b‹ng cÊ tay trĂi v tay phÊi. Thao tĂc phŁi hổp chuy”n ºng hai tay mĂy bi”u thà t…nh huŁng hai tay mĂy phŁi hổp tĂc ºng ỗng thới lản cũng mºt Łi tữổng ð d⁄ng Łi xứng ho°c d⁄ng khổng Łi xứng, Łi tữổng cõ th” ữổc giœ Œn ành, di chuy”n tł nỡi n y tợi nỡi khĂc, Łi tữổng ữổc cĂc tay mĂy thao tĂc cõ th” l mºt Łi tữổng r›n ỗng chĐt, Łi tữổng r›n khổng ỗng chĐt ho°c cõ th” l mºt Łi tữổng n hỗi b• m°t cıa Łi tữổng bà bi‚n d⁄ng khi chàu tĂc ºng lỹc tł cĂc tay mĂy Lu“n Ăn n y, tĂc giÊ t“p trung nghiản cứu hằ thŁng robot d⁄ng tay mĂy ổi phŁi hổp chuy”n ºng cũng mºt Łi tữổng H…nh 1.2 v‰ dử mºt hằ thŁng robot d⁄ng tay mĂy ổi ang phŁi hổp thao tĂc cũng mºt Łi tữổng, ð Ơy Łi tữổng ang ữổc giœ Œn ành.

H…nh 1.2: Hằ thŁng robot d⁄ng tay mĂy ổi phŁi hổp.

Mửc tiảu ch‰nh cıa phŁi hổp chuy”n ºng cũng mºt Łi tữổng trong hằ thŁng robot d⁄ng tay mĂy ổi:

• Chia sã tÊi giœa cĂc tay mĂy.

• Thay Œi và tr‰ khổng gian cıa Łi tữổng (chuy”n tł nỡi n y ‚n nỡi khĂc)

• Theo dêi và tr‰ v hữợng nhĐt ành cıa Łi tữổng.

• Thỹc hiằn mºt sŁ cổng viằc trản Łi tữổng ứng yản ho°c chy”n ºng.

5 ị tữðng v• mºt cỉ mĂy ho°c robot tỹ ºng cõ khÊ nông thay th‚ sức lao ºng cıa con ngữới trong cĂc cổng viằc tã nh⁄t v tŁn thới gian, Â trð th nh mửc tiảu cıa cĂc kÿ sữ v nh phĂt minh tł xa xữa cho tợi nay Hằ thŁng robot Â v ang trÊi qua nhœng thay Œi lợn v ng y c ng mang l⁄i nhœng tĂc ºng kinh t‚, xÂ hºi Ăng k” cho cuºc sŁng con ngữới [2] Robot cổng nghiằp Â ữổc sò dửng rºng rÂi v th nh cổng trong cĂc quy tr…nh sÊn xuĐt thổng thữớng do º b•n, tŁc º v º ch

‰nh xĂc cao trong mổi trữớng cổng nghiằp [3] Vợi nhœng phĂt tri”n trong cổng nghằ robot v cĂc yảu cƒu v• hiằu quÊ v chĐt lữổng trong quy tr…nh sÊn xuĐt, thao tĂc phŁi hổp cıa cĂc tay mĂy ng y c ng thu hút sỹ chú ỵ do ti•m nông ứng dửng khĂc nhau trong thỹc t‚ v cÊ nhœng thĂch thức lỵ thuy‚t

[4] V‰ dử trong cĂc ứng dửng sÊn xuĐt ổ tổ, viằc l›p r›p, v“n chuy”n, sỡn, õng gõi v h n thữớng ặi họi t‰nh linh ho⁄t v cỡ ºng cao m mºt robot ỡn khổng th” thỹc hiằn ữổc Do õ, sỹ phŁi hổp cıa nhi•u tay mĂy phĂt sinh nhữ mºt kÿ thu“t quan trồng ” tông hiằu quÊ v nƠng cao t‰nh linh ho⁄t trong cĂc ứng dửng cổng nghiằp Ngo i º phức t⁄p cao cıa nhiằm vử m mºt robot ỡn khổng th” thỹc hiằn ữổc, mºt sŁ ºng cỡ khĂc ” phĂt tri”n hằ thŁng a robot nhữ khÊ nông phƠn phŁi tÊi, khÊ nông th‰ch nghi cao khi mºt tay mĂy xÊy ra lỉi, khÊ nông mð rºng v t‰nh linh ho⁄t cao [5] Ngo i ra, trong ng nh cổng nghiằp, robot cổng nghiằp d⁄ng tay mĂy ổi ng y c ng ữổc coi l mºt xu hữợng ƒy hứa hàn cıa tỹ ºng hõa cổng nghiằp [6, 7], do mºt lo⁄t cĂc °c i”m: (1) tay mĂy ổi giŁng nhữ con ngữới cung cĐp cho ngữới v“n h nh cĂch thao tĂc trỹc quan hỡn, (2) khÊ nông dỹ phặng cao, cÊi thiằn t‰nh linh ho⁄t trong thao tĂc cĂc nhiằm vử khĂc nhau, (3) thao tĂc ỗng bº rút ng›n thới gian thỹc hiằn nhiằm vử Dỹa trản nhœng °c i”m n y, robot d⁄ng tay mĂy ổi do õ ữổc coi l dặng robot cổng nghiằp ch‰nh trong th‚ hằ ti‚p theo v Â ữổc sò dửng trong nhi•u cỡ sð sÊn xuĐt v nghiản cứu Khổng giŁng nhữ robot ỡn, i”m nhĐn v o robot d⁄ng tay mĂy ổi luổn l sỹ linh ho⁄t cıa chúng, robot tay mĂy ổi cõ hai tay mĂy giŁng nhữ con ngữới ữổc ký vồng s‡ thay th‚ con ngữới m khổng phÊi thi‚t k‚ l⁄i nỡi l m viằc [8, 9, 10] KhÊ nông sò dửng thay th‚ robot cho con ngữới ữổc cho l ch…a khõa cıa tỹ ºng hõa linh ho⁄t, chi ph‰ thĐp Khi viằc sò dửng robot trong cĂc mổi trữớng chôm sõc sức khọe v gia …nh tông lản th… ặi họi robot phÊi th‰ch nghi vợi cĂc mổi trữớng l m viằc khĂc nhau CĂc robot dĂng ngữới tiản ti‚n hỡn ữổc ký vồng s‡ b›t chữợc cĂc h nh vi cıa con ngữới, h nh ºng v thao tĂc cĂc Łi tữổng theo nhœng cĂch tữỡng tỹ nhữ con ng÷íi.

Hằ thŁng robot d⁄ng tay mĂy ổi Â ữổc ứng dửng trong nhi•u ng nh: Trong cổng nghiằp, tay mĂy ổi ữổc sò dửng ” l m viằc trong mổi trữớng phõng x⁄

[11], ữổc sò dửng theo c°p vợi i•u khi”n cho tłng tay mĂy HÂng Power Co., Inc., ð Nh“t BÊn [12] Â phĂt tri”n mºt hằ thŁng i•u khi”n tł xa tay mĂy ổi ” bÊo tr… ữớng dƠy nõng trản khổng Hằ thŁng i•u khi”n a robot ữổc cổng nh“n l hiằu quÊ hỡn trong viằc l›p rĂp v v“n chuy”n tł nhœng th“p k trữợc [13], viằc sò dửng chúng ữổc hứa hàn s‡ giÊm chi ph‰ sÊn xuĐt do nhi•u robot ho⁄t ºng song song, °c biằt trong cĂc quy tr…nh tŁc º thĐp nhữ h n hỗ quang [14]. Mºt trong sŁ n y nỉ lỹc v o khÊ nông thao tĂc v nh›m v o cĂc ứng dửng sÊn xuĐt cổng nghiằp, nhữ Robot tay mĂy ổi cıa Toyota [15] ABB • xuĐt mºt cĂnh tay ổi (FRIDA) 14 trửc ữổc trang bà bº kàp linh ho⁄t (H…nh 1.3), nh‹m Ăp ứng cĂc kàch bÊn sÊn xuĐt nhanh thữớng thĐy trong ng nh cổng

6 nghiằp iằn tò, tiảu dũng v ng y c ng tông trong cĂc lắnh vỹc khĂc [16] Dỹ Ăn SMErobotics [17] thỹc hiằn nhiằm vử l›p rĂp vợi robot tay mĂy ổi cổng nghiằp th” hiằn trong H…nh 1.4.

H…nh 1.3: FRIDA robot tay mĂy ổi ABB H…nh 1.4: L›p rĂp vợi tay mĂy ổi cổng nghiằp thuºc dü ¡n SMErobotics

H…nh 1.5: Robot tay mĂy ổi Motoman DA20 l›p r¡p gh‚

H…nh 1.6: Robot h⁄ng n°ng cıa Hitachi ” dồn dàp FUKUSHIMA

H…nh 1.8: Hai robot PUMA uŁn cong mºt t§m H…nh 1.7: Bº i•u khi”n tay mĂy ổi linh ho⁄t

Ngo i ra, hằ thŁng tay mĂy ổi cặn ữổc ứng dửng trong l›p rĂp cĂc bº ph“n

[18], H…nh 1.5 l h…nh £nh robot Motoman DA20 l›p r¡p gh‚ H¢ng Hitachi [19] ¢ phĂt tri”n mºt robot tay mĂy ổi cõ th” mang vĂc n°ng trong nhœng khổng

7 gian nhọ, cho nhiằm vử dồn dàp nh mĂy iằn h⁄t nhƠn bà họng (H…nh 1.6). Mºt bº i•u khi”n robot tay mĂy ổi cổng nghiằp (H…nh 1.7) ” l›p rĂp ch‰nh xĂc cĂc bº ph“n cỡ kh‰, cụng cõ th” sò dửng ” nƠng phổi lợn v n°ng [20]

Mºt lắnh vỹc khĂc ữổc nghiản cứu õ l ành h…nh l⁄i v“t liằu Hằ thŁng tay mĂy ổi ữổc sò dửng ” uŁn cĂc bº ph“n kim lo⁄i [21] (H…nh 1.8) v trong [22] hằ thŁng tay mĂy ổi ữổc sò dửng ” gĐp cĂc thũng carton th nh cĂc h…nh d⁄ng ành trữợc Tay mĂy ổi ữổc dũng trong nhiằm vử l›p rĂp theo ành hữợng cổng nghiằp cho cĂc Łi tữổng a diằn r›n [23], sò dửng phữỡng phĂp hồc tł quan sĂt Nhữ v“y cõ th” thĐy sỹ phŁi hổp cıa hai tay mĂy l m cho viằc thỹc hiằn cĂc nhiằm vử phức t⁄p, nguy hi”m s‡ trð nản khÊ thi v tŁt hỡn [24, 25] v cho ph†p thao tĂc cĂc v“t th” lợn hỡn v n°ng hỡn khõ cõ th” khÊ thi khi thỹc hiằn vợi robot ỡn [26] Mºt v i ứng dửng khĂc nœa m tay mĂy ổi ữổc sò dửng

” hỉ trổ con ngữới nhữ: tay mĂy ổi ữổc i•u khi”n tł xa trong thôm dặ bi”n sƠu [27] (H…nh 1.9), hay hỉ trổ phi h nh o n trong sứ mằnh thĂm hi”m khổng gian [28].

H…nh 1.9: Robot tay mĂy ổi cıa Stanford khĂm phĂ mºt con t u ›m bà bọ hoang.

Tay mĂy ổi ữổc sò dửng trong gia …nh nh‹m hỉ trổ, thay th‚ con ngữới l m mºt sŁ cổng viằc nhữ dồn phặng, g›p quƒn Ăo v ròa ch†n [29, 30].

Ngo i ra, robot cặn ữổc phĂt tri”n ” cung cĐp dàch vử chôm sõc v hỉ trổ nh b‚p cho ngữới gi Robot tay mĂy ổi ữổc sò dửng trong nh b‚p ” l m bĂnh, pha tr [8, 31] Thỹc hiằn cĂc nhiằm vử liản quan ‚n chôm sõc sức khọe nhữ chuy”n ngữới bằnh tł giữớng sang xe lôn [32, 33], H…nh 1.10 l h…nh Ênh robot cıa nh“t bÊn cõ th” chuy”n bằnh nhƠn tł giữớng sang xe lôn v ngữổc l⁄i.

Ngo i ra robot tay mĂy ổi cặn ữổc phĂt tri”n trong quy tr…nh sÊn xuĐt thuŁc chŁng ung thữ Robot tay mĂy ổi ữổc sò dửng ” pha ch‚ thuŁc chŁng ung thữ, k‚t quÊ mang l⁄i khổng ch¿ l sỹ an to n v hiằu quÊ cho cÊ bằnh nhƠn v nhƠn viản nh thuŁc, m cặn giÊm giĂ thuŁc chŁng ung thữ [34], H…nh 1.11 l h…nh Ênh robot tay mĂy ổi Motoman cıa Yaskawa ang pha ch‚ thuŁc

M°c dũ hằ thŁng a robot nõi chung, hằ tay mĂy ổi nõi riảng cõ rĐt nhi•u ứng dửng trong cĂc lắnh vỹc khĂc nhau, nhœng cổng viằc m hằ tay mĂy ổi thỹc hiằn vữổt xa khọi khÊ nông thỹc hiằn cıa robot ỡn Những sỹ phức t⁄p cıa hằ thŁng phŁi hổp hai ho°c nhi•u tay mĂy gƠy ra nhi•u thĂch thức hỡn

H…nh 1.10: Robot RIBA Nh“t BÊn cõ th” nƠng bằnh nhƠn tł giữớng lản xe lôn.

H…nh 1.11: Robot tay mĂy ổi Motoman ang pha ch‚ thuŁc chŁng ung thữ. m cõ th” khổng cõ trong trữớng hổp thao tĂc vợi robot ỡn ” cÊi thiằn chĐt lữổng l m viằc cıa hằ tay mĂy ổi th… vĐn • i•u khi”n luổn ữổc quan tƠm. CĂc vĐn • ch‰nh khi i•u khi”n hằ tay mĂy ổi cƒn ữổc xem x†t ‚n nhữ: hằ tay mĂy ổi l hằ cõ t‰nh phi tuy‚n; ºng hồc v ºng lỹc hồc cıa hằ l bĐt ành; cĂc mŁi quan hằ ºng hồc, ºng lỹc hồc giœa cĂc tay mĂy v Łi tữổng luổn phÊi ữổc Êm bÊo trong quĂ tr…nh Łi tữổng chuy”n ºng; cĂc tay mĂy phÊi chuy”n ºng phŁi hổp sao cho Êm bÊo quÿ ⁄o chung cıa Łi tữổng ữổc thi‚t l“p; Łi tữổng luổn phÊi ữổc giœ Œn ành trong quĂ tr…nh chuy”n ºng; mºt sŁ tr⁄ng thĂi cıa hằ thŁng khổng o ữổc ho°c rĐt khõ o trỹc ti‚p b‹ng cÊm bi‚n V… v“y phƒn ti‚p theo tĂc giÊ s‡ tr…nh b y mºt sŁ phữỡng phĂp i•u khi”n Â ữổc • xuĐt cho hằ tay mĂy ổi.

TŒng quan cĂc cổng tr…nh nghiản cứu v• phữỡng phĂp i•u khi”n hằ thŁng robot d⁄ng tay mĂy ổi

C¡c ph÷ìng ph¡p i•u khi”n cì b£n

1.2.1.1 Bº i•u khi”n chı/tợ (master/slave)

CĂc nghiản cứu i•u khi”n cho hằ tay mĂy ổi tữỡng tĂc vợi nhau Â ữổc quan tƠm v nghiản cứu tł nhœng nôm 80 bði nhi•u nh nghiản cứu. Phữỡng phĂp ti‚p c“n ban ƒu vợi viằc i•u khi”n hằ thŁng tay mĂy ổi thao tĂc cũng mºt Łi tữổng dỹa trản khĂi niằm chı/tợ [35, 36] Cử th” hằ thŁng phŁi hổp ữổc chia th nh:

Mºt tay mĂy ch‰nh (chı) chàu trĂch nhiằm Ăp °t chuy”n ºng tuyằt Łi cıa Łi tữổng Do õ, tay mĂy ch‰nh ữổc i•u khi”n và tr‰ ” ⁄t ữổc sỹ theo dêi ch‰nh xĂc v b•n vœng cıa quÿ ⁄o tham chi‚u và tr‰/hữợng cıa Łi tữổng khi bà nhi„u ngo i tĂc ºng Hay nõi cĂch khĂc, tay mĂy chı ữổc i•u khi”n ” cõ mºt quÿ ⁄o Ăp °t cho tay mĂy phử (tợ).

Tay mĂy tợ ữổc i•u khi”n b‹ng Ăp °t lỹc ” tuƠn thı chuy”n ºng tữỡng tĂc do tay mĂy chı yảu cƒu Do õ, mong muŁn tay mĂy tợ tuƠn thı theo c ng trì tru c ng tŁt chuy”n ºng do tay m¡y chı ¡p °t. ìu i”m: Hằ thŁng i•u khi”n ỡn giÊn, hằ thŁng ữổc i•u khi”n nhữ i•u khi”n cho robot ỡn, mºt tay mĂy õng vai trặ ch‰nh i•u khi”n v dÔn hữợng chuy”n ºng cho cĂc tay mĂy cặn l⁄i.

Nhữổc i”m: Khổng cõ sỹ chia sã i•u khi”n giœa cĂc tay mĂy trong hằ, gƠy Ăp lỹc i•u khi”n cho mºt tay mĂy.

1.2.1.2 Bº i•u PD lüc/và tr‰

Mºt cĂch ti‚p c“n khĂc nœa ” ữa ra bº i•u khi”n hằ tay mĂy ổi, õ l xem x†t viằc xƠy dỹng trong khổng gian phŁi hổp Lu“t i•u khi”n ữổc ữa ra rĐt ỡn giÊn dỹa trản PD vợi cĐu trúc bũ trồng trữớng Cõ hai cĂch ti‚p c“n cỡ bÊn: cĂch thứ nhĐt l t…m giĂ trà khợp mong muŁn tữỡng ứng

10 vợi nhiằm vử phŁi hổp b‹ng cĂch sò dửng thu“t toĂn ºng hồc ngữổc v thay th‚ chúng v o sỡ ỗ i•u khi”n PD trong khổng gian khợp [37]; cĂch thứ hai t…m và tr‰ mong muŁn cıa tłng tay mĂy dỹa trản và tr‰ tữỡng Łi v tuyằt Łi mong muŁn cıa Łi tữổng v thay th‚ chúng v o bº i•u khi”n PD trong khổng gian ho⁄t ºng cıa robot [38, 39] V… nhiằm vử phŁi hổp thữớng ữổc ch¿ ành theo chuy”n ºng tuyằt Łi v tữỡng Łi, quÿ ⁄o mong muŁn cıa khƠu tĂc ºng cuŁi s‡ ữổc t‰nh b‹ng cĂch sò dửng cĂc r ng buºc chuỉi kh†p k‰n Do phữỡng phĂp n y phÊi xĂc ành ữổc ºng lỹc hồc ngữổc, v… v“y cõ nhœng tr⁄ng thĂi cõ th” xÊy ra cĂc gõc khợp cıa cĂc tay mĂy rỡi v o và tr‰ m khổng xĂc ành ữổc ma tr“n nghàch Êo cıa mổ h…nh ºng lỹc hồc Hỡn nœa phữỡng phĂp n y i•u khi”n trong khổng gian khợp cıa robot, khổng phÊi i•u khi”n trong khổng gian l m viằc cıa Łi tữổng.

1.2.1.3 Ph÷ìng ph¡p tuy‚n t‰nh hâa ƒu v o ra.

CĂc kÿ thu“t phÊn hỗi phi tuy‚n Â ữổc sò dửng ” tuy‚n t‰nh hõa cĂc phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa chuy”n ºng trong hằ thŁng k‰n [40] Sò dửng ƒu v o dữ ” i•u khi”n lỹc r ng buºc hay lỹc tữỡng tĂc giœa hai tay mĂy CĂc r ng buºc cho thĐy r‹ng mºt phƒn ƒu ra l lỹc tữỡng tĂc phử thuºc v o ƒu v o, do õ cĂc bº t‰ch hổp ƒu v o Â ữổc sò dửng Hai tay mĂy phŁi hổp i•u khi”n chuy”n ºng cũng mºt Łi tữổng lợn vợi cĂc ti‚p xúc lôn ba chi•u, chuy”n ºng cıa Łi tữổng cụng nhữ quÿ t‰ch cıa cĂc i”m ti‚p xúc giœa cĂc khƠu tĂc ºng cuŁi trản b• m°t Łi tữổng ữổc i•u khi”n trỹc ti‚p b‹ng thu“t toĂn i•u khi”n phÊn hỗi phi tuy‚n v tuy‚n t‰nh hõa hằ thŁng ữổc phĂt tri”n trong [41] i•u khi”n và tr‰ v lỹc ti‚p xúc cıa Łi tữổng h… nh chœ nh“t vợi hai ngõn tay b‹ng kÿ thu“t tuy‚n t‰nh hõa phÊn hỗi v o ra Bº i•u khi”n tuy‚n t‰nh hõa ữổc thi‚t k‚ cho i•u khi”n và tr‰ cıa Łi tữổng v lỹc n›m, sau õ mð rºng gỗm cĂc lỹc r ng buºc v hữợng Łi tữổng

[42] Phữỡng phĂp tuy‚n t‰nh hõa ƒu v o ra cho phŁi hổp chuy”n ºng Â cho ph†p i•u khi”n lỹc những l m tông yảu cƒu thi‚t k‚ v l m phĂt sinh i”m ký dà cıa ma tr“n t¡ch.

1.2.1.4 i•u khi”n lai lüc/và tr‰ v i•u khi”n trð kh¡ng

Phữỡng phĂp i•u khi”n lai lỹc/và tr‰ v trð khĂng Â ữổc sò dửng rºng r Âi trong thi‚t k‚ hằ thŁng i•u khi”n cho tay mĂy ổi phŁi hổp chuy”n ºng

Bº i•u khi”n lai lỹc/ và tr‰ [43, 44, 45], b“c tỹ do phử cıa hằ thŁng a robot ữổc sò dửng ” i•u khi”n nºi lỹc; mổ men cĂc khợp yảu cƒu l tŒng cıa mổ men tł vặng i•u khi”n lỹc v vặng i•u khi”n và tr‰ Bº i•u khi”n lai lỹc /và tr‰ cho hằ gỗm hai tay mĂy ỡn dũng ” nƠng v di chuy”n v“t r›n trong khổng gian l m viằc sò dửng kÿ thu“t i•u khi”n hỗi ti‚p phi tuy‚n ữổc • xuĐt bði N Xi v cĂc cĂc cºng sỹ [46] PhƠn t‰ch thi‚t k‚ hằ thŁng i•u khi”n lai lỹc /và tr‰ trong trữớng hổp tay g›p v“t di chuy”n ‚n và tr‰ yảu cƒu, cõ t‰nh ‚n nhiằm vử xoay, lôn, v trữổt v“t trản ngõn tay ữổc

T Yoshikawa • c“p [47] VĐn • thao tĂc kh†o l†o cıa tay mĂy vợi Łi tữổng cứng b‹ng hằ thŁng hai tay mĂy phŁi hổp ” giÊi quy‚t vĐn • n y bº i•u khi”n lai lỹc/và tr‰ t“p trung vợi ƒu v o momen giợi h⁄n ữổc • xuĐt [48], dỹa trản nguyản lỵ trỹc giao và tr‰, hữợng cıa Łi tữổng v lỹc n›m Â ữổc i•u khi”n ỗng thới Dỹa trản t‰nh trỹc giao, phƠn t‰ch ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng th nh phƒn chı ºng v phƒn bà ºng Sau

11 õ, b‹ng cĂch sò dửng phƠn tĂch cho ph†p i•u khi”n ỗng thới nºi lỹc v chuy”n ºng cıa Łi tữổng • xuĐt trong [49] Sỹ phƠn tĂch cıa vặng i•u khi”n lỹc v và tr‰ cụng ữổc sò dửng trong sỡ ỗ i•u khi”n dỹa trản mổ h…nh, yảu cƒu cĂc ph†p o lỹc ” ki”m soĂt sai sŁ phŁi hổp cõ liản quan

‚n v“n tŁc cıa cĂc tay mĂy n‹m trản phữỡng phĂp tuy‚n vợi hữợng cıa Łi tữổng Theo õ sai sŁ cõ th” l thữợc o cıa lỹc 'y/k†o [50] Trong trữớng hổp khĂc cıa hằ thŁng tay mĂy ổi, mºt tay mĂy ữổc phƠn i•u khi”n lỹc trong khi õ tay thứ hai ữổc phƠn i•u khi”n và tr‰, sỡ ỗ i•u khi”n trð th nh i•u khi”n chı -tợ, ữu i”m cıa phữỡng phĂp n y ch¿ cƒn mºt tay mĂy ữổc trang bà cÊm bi‚n lỹc [51] Bº i•u khi”n lai lỹc/và tr‰ cho hằ tay mĂy ổi- Łi tữổng ữổc • xuĐt [52], i•u khi”n và tr‰ v i•u khi”n lỹc ữổc tĂch riảng thổng qua ma tr“n lỹc chồn, ma tr“n lỹa chồn l ma tr“n ữớng ch†o cõ sŁ phƒn tò b‹ng tŒng sŁ b“c tỹ do (DOF) cıa hai tay mĂy N‚u lỹa chồn b“c tỹ do n y sò dửng i•u khi”n và tr‰, th… b“c tỹ do khĂc s‡ ữổc sò dửng i•u khi”n lỹc i•u khi”n lai lỹc/và tr‰ ữổc giÊ ành r‹ng khổng gian và tr

‰ v lỹc l trỹc giao v °c t‰nh n y phÊi ữổc duy tr… trong suŁt quĂ tr… nh chuy”n ºng Cõ nghắa l nhiằm vử phÊi xĂc ành ch‰nh xĂc trong hai khổng gian Sỹ thay Œi trong nhiằm vử s‡ phÊi thay Œi trong ma tr“n chuy”n m⁄ch, cõ th” dÔn ‚n i•u khi”n khổng Œn ành Hỡn nœa, mổi trữớng cƒn bi‚t mºt cĂch ch‰nh xĂc, n‚u khổng s‡ cõ khÊ nông xÊy ra sai sŁ lỹc ð cĂc hữợng ữổc i•u khi”n và tr‰ v ngữổc l⁄i.

KhĂc vợi i•u khi”n lai lỹc/và tr‰, i•u khi”n trð khĂng t“p trung v o vĐn • cÊi thiằn tữỡng tĂc lỹc giœa robot vợi mổi trữớng trong khi vÔn Êm bÊo ữổc chuy”n ºng theo quÿ ⁄o yảu cƒu Bº i•u khi”n trð khĂng phi t“p trung cho cĂc hằ thŁng a robot ữổc • xuĐt trong [53], bº i•u khi”n Êm bÊo và tr

‰ cıa Łi tữổng ữổc hºi tử tiằm c“n theo và tr‰ mong muŁn v nºi lỹc ữổc giợi h⁄n i•u khi”n trð khĂng thữớng ữổc thảm v o mºt vặng tŒng dÔn bản ngo i, cặn vặng trong l bº i•u khi”n và tr‰ ” i•u khi”n trỹc ti‚p lỹc ti‚p xúc [54] Trong mºt nghiản cứu khĂc, i•u khi”n trð khĂng ữổc sò dửng ” bũ lỹc ngo i [55] i•u khi”n và tr‰ v lỹc thổng qua quan hằ ữổc gồi l trð khĂng cõ th” l“p tr…nh ữổc, ữổc th” hiằn b‹ng mºt hằ thŁng ữổc xĂc ành bði cĂc thổng sŁ quĂn t‰nh, giÊm chĐn v º cứng

[52], bº i•u khi”n trð khĂng ữổc thỹc hiằn cho tłng tay mĂy n›m b›t Łi tữổng CĂc r ng buºc vặng k‰n ữổc t⁄o ra bði quan hằ ºng hồc, mŁi liản hằ và tr‰ mong muŁn cıa Łi tữổng vợi và trà mong muŁn cıa tay mĂy ” cÊi thiằn chĐt lữổng cıa bº i•u khi”n trð khĂng, bº i•u khi”n trð khĂng k†p Â ữổc • xuĐt [56, 57], vợi hai vặng i•u khi”n: vặng ngo i l bº khi”n trð khĂng t“p trung cho Łi tữổng ữổc thao tĂc, vặng trong l bº i•u khi”n trð kh¡ng phi t“p trung cho tłng tay m¡y K‚t qu£ cuŁi còng trong viằc sò dửng i•u khi”n trð khĂng trong thao tĂc tay mĂy ổi: cõ th” ⁄t ữổc trð khĂng mong muŁn cho chuy”n ºng cıa Łi tữổng vợi mổi trữớng cıa nõ, cụng nhữ trð khĂng mong muŁn cho chuy”n ºng tay mĂy thao tĂc vợi Łi tữổng ( i•u khi”n nºi lỹc giĂn ti‚p) CÊ i•u khi”n trð khĂng v i•u khi”n lai lỹc/ và tr‰ •u dỹa trản mổ h…nh ºng cıa robot v Łi tữổng.

Tł tŒng quan v• cĂc nghiản cứu i•u khi”n cỡ bÊn cho hằ tay mĂy ổi rút ra mºt sŁ nh“n x†t sau:

Bº i•u khi”n phÊi xĂc ành ữổc ch‰nh xĂc cĂc tham sŁ ºng hồc, ºng lỹc hồc cıa tay mĂy Łi tữổng.

CĂc thổng tin v• tr⁄ng thĂi cıa robot v Łi tữổng cƒn phÊi o ữổc ch

‰nh xĂc Tuy nhiản mºt sŁ bi‚n tr⁄ng thĂi khõ o ữổc ch‰nh xĂc b‹ng cĂc cÊm bi‚n ho°c thổng tin o khổng ch‰nh xĂc.

Nhữ v“y vĐn • °t ra cƒn xƠy dỹng cĂc bº i•u khi”n Ăp ứng ữổc yảu cƒu:Khi cĂc tham sŁ ºng hồc, ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng thay Œi th… hằ thŁng vÔn l m viằc Œn ành ỗng thới cĂc bi‚n tr⁄ng thĂi khõ o ữổc ch‰nh xĂc b‹ng cÊm bi‚n, cĂc bi‚n tr⁄ng thĂi n y s‡ ữổc xĂc ành b‹ng bº quan sĂt.

C¡c ph÷ìng ph¡p i•u khi”n n¥ng cao

1.2.2.1 i•u khi”n th‰ch nghi câ c§u tróc.

VĐn • thi‚t k‚ bº i•u khi”n th‰ch nghi cho hằ tay mĂy ổi phŁi hổp chuy”n ºng Êm bÊo Łi tữổng ữổc giœ Œn ành theo mºt quÿ ⁄o xĂc ành Â ữổc cĂc nh nghiản cứu quan tƠm trong nhi•u nôm Sỹ phĂt tri”n cıa cĂc bº i•u khi”n th‰ch nghi l mºt bữợc quan trồng Łi vợi cĂc ứng dửng robot tŁc º cao, ch‰nh xĂc Ngay cÊ hằ thŁng cõ cĐu trúc cổng nghiằp tŁt, robot vÔn Łi m°t vợi sỹ bĐt ành liản quan ‚n cĂc tham sŁ mổ tÊ cĂc t

‰nh chĐt ºng lỹc hồc cıa robot, cıa Łi tữổng (v‰ dử khổng bi‚t khŁi lữổng, mổ men quĂn t‰nh) V… cĂc thổng sŁ n y khõ xĂc ành ữổc ch

‰nh xĂc, chúng h⁄n ch‚ khÊ nông robot thao tĂc ch‰nh xĂc trản v“t th” v cõ th” l m hằ thŁng mĐt Œn ành Mºt sŁ nghiản cứu Â giÊi quy‚t mºt phƒn nhœng bĐt Œn trản Nhữ trong [58] Â mð rºng lu“t th‰ch nghi ữổc suy ra tł thuy‚t Popov Hyperstability ” t‰nh toĂn trỹc ti‚p cĂc thổng sŁ khổng ch‰nh xĂc cıa robot v tÊi trồng Mºt bº i•u khi”n th‰ch nghi hiằu quÊ cho hai tay mĂy giœ mºt Łi tữổng khổng xĂc ành vợi bº tham sŁ ƒy ı cıa mổ h…nh ºng lỹc hồc cıa cĂc tay mĂy [59] Hay phữỡng phĂp i•u khi”n c§u tróc thay Œi (Variable structure control (VSC)) cho chuy”n ºng, nºi lỹc, v ngo⁄i lỹc cıa hai tay mĂy giœ ch°t mºt Łi tữổng [60] ” giÊi quy‚t sỹ bĐt ành tham sŁ n y nhi•u nghiản cứu Â • xuĐt bº i•u khi”n th

‰ch nghi cho hằ thŁng tay mĂy ổi nhữ i•u khi”n th‰ch nghi và tr‰, i•u khi”n th‰ch nghi lüc, i•u khi”n th‰ch nghi lai lüc/và v‰, v.v Mºt bº i•u khi”n th‰ch nghi và tr‰ sò dửng ºng hồc ngữổc cıa hằ a robot Â ữổc • xuĐt trong [61] Bº i•u khi”n trữổt th‰ch nghi cho hằ tay mĂy ổi phflng ” n›m v di chuy”n Łi tữổng, ỗng thới phƠn phŁi lỹc tŁi ữu ” giÊm thi”u tŒng nông lữổng tiảu thử bði cĂc bº truy•n ºng Â ữổc • xuĐt trong

[62] Bº i•u khi”n th‰ch nghi lai lüc/và tr‰ cho hai tay m¡y phflng phŁi hổp ” di chuy”n mºt Łi tữổng m khổng cƒn bi‚t tham sŁ ºng lỹc hồc cıa chúng v ữợc lữổng trồng tƠm cıa Łi tữổng v lỹc ti‚p xúc ữổc tr…nh b y trong [63, 64, 65, 66, 67] Ngo i ra, bº i•u khi”n th‰ch nghi lai lüc/ và tr‰ cho hằ a robot g›p mºt Łi tữổng chung, vợi tham sŁ cıa cÊ Łi tữổng v cĂc tay mĂy ữổc ữợc lữổng, ỗng thới khổng cƒn sò dửng cÊm bi‚n ” o lỹc v mổ men t⁄i i”m ti‚p xúc ữổc tr…nh b y trong [68] Bº i•u khi”n th‰ch nghi b•n vœng ” phŁi hổp hai tay mĂy phflng giœ mºt Łi tữổng, cĂc thổng sŁ bĐt ành cıa cĂc tay mĂy ữổc ữợc lữổng vợi lu“t c“p nh“t ữổc

13 xĂc ành dỹa trản nguyản lỵ Œn ành Lyapunov ữổc tr…nh b y trong [69]. B‹ng cĂch sò dửng kÿ thu“t i•u khi”n trữổt b“c hai (second-order sliding mode control (SOSMC)) k‚t hổp vợi i•u khi”n th‰ch nghi tham chi‚u mổ h… nh (model-reference adaptive control (MRAC)) ” ữợc lữổng cĂc tham sŁ khổng xĂc ành ữổc ch‰nh xĂc cıa cĂc tay mĂy trong hằ tay mĂy ổi [70]. K‚t lu“n:

CĂc tham sŁ bĐt ành cıa robot, Łi tữổng Â ữổc ữợc lữổng ” tł õ ữợc lữổng mổ h…nh ºng lỹc robot mºt cĂch giĂn ti‚p.

Bº i•u khi”n l m viằc hiằu quÊ ngay cÊ khi tham sŁ robot, Łi tữổng bi‚n Œi, những phÊi bi‚t rê tham sŁ n o bi‚n Œi v phÊi xĂc ành ữổc ma tr“n hỗi quy.

1.2.2.2 i•u khi”n th‰ch nghi khổng cõ cĐu trúc.

C¡c thu“t to¡n th‰ch nghi tham sŁ cƒn x¡c ành ch‰nh x¡c c¡c tham sŁ bĐt ành, nh‹m tĂch ra ữổc ma tr“n hỗi quy khổng phử thuºc v o tham sŁ bĐt ành cıa mổ h…nh Viằc sò dửng ma tr“n hỗi quy ” xƠy dỹng lu“t c“p nh“t, ặi họi lữổng t‰nh toĂn lợn Ngo i ra, cĂc thu“t toĂn n y ch¿ t“p trung v o bĐt ành cõ cĐu trúc (structured uncertainties) m khổng xem x†t tợi bĐt ành khổng cõ cĐu trúc (unstructured uncertainties) Gƒn Ơy, cĂc thu“t toĂn thổng minh nhƠn t⁄o nhữ m⁄ng noron (NN), mớ, v.v Â cho thĐy t‰nh khÊ thi Łi vợi bũ bĐt ành Mºt hằ thŁng mớ ữổc sò dửng ” t

‰nh gƒn úng cĂc h m phi tuy‚n chữa bi‚t Â ữổc • xuĐt trong [71] i•u khi”n và tr‰ v nºi lỹc cho hằ thŁng a robot trong phŁi hổp chuy”n ºng vợi mổ h…nh ºng lỹc hồc v nhi„u ngo i chữa bi‚t ữổc tr…nh b y trong

[72, 73, 74] Trong cĂc nghiản cứu n y, bº i•u khi”n ữổc thi‚t k‚ vợi cĐu trúc logic mớ ” ữợc lữổng tĐt cÊ cĂc th nh phƒn phi tuy‚n cıa hằ thŁng khổng bi‚t cÊ trong mổ h…nh v nhi„u ngo i Bº i•u khi”n th‰ch nghi noron ” theo dêi quÿ ⁄o lỹc v và tr‰ cıa robot khi ti‚p xúc vợi b• m°t phflng vợi cĂc thổng sŁ bĐt ành Â ữổc • xuĐt trong [75]; bº i•u khi”n Êm bÊo sai sŁ và tr‰ v lỹc nhọ tũy ỵ Thu“t toĂn trữổt th‰ch nghi dỹa trản m⁄ng noron Â ữổc phĂt tri”n trong [76, 77] ” i•u khi”n cĂc tay mĂy, m⁄ng noron Â ữổc sò dửng ” ữợc lữổng cĂc thổng sŁ bĐt ành v nhi„u ngo i Bº i•u khi”n lai lỹc/và tr‰ dỹa trản NN cho robot khợp m•m ữổc tr…nh b y trong [78] Bº i•u khi”n Êm bÊo º ch‰nh xĂc theo dêi và tr‰ v khÊ nông theo dêi lỹc bĐt k” lỹc mong muŁn l trỡn hay khổng trỡn Bº i•u khi”n H 1 sò dửng NN Â ữổc • xuĐt trong [79] ” xĐp x¿ cĂc tham sŁ bĐt ành cıa hằ thŁng a robot phŁi hổp chuy”n ºng Sai sŁ và tr‰ v lỹc ữổc ki”m soĂt ch°t ch‡ ngay cÊ khi mºt khợp khổng ữổc k‰ch ho⁄t, i•u n y Â ữổc ki”m chứng b‹ng thỹc nghiằm Bº i•u khi”n th‰ch nghi

NN lai lỹc/và tr‰ Â ữổc phĂt tri”n cho hằ thŁng i•u khi”n a robot phŁi hổp vợi mổ h…nh ºng lỹc hồc khổng bi‚t; mºt m⁄ng noron truy•n thflng Â ữổc sò dửng ” ữợc lữổng ºng lỹc khổng bi‚t [80] Trong [81, 82, 83], mổ h…nh ºng hồc ngữổc cıa hằ thŁng robot tay mĂy ổi Â ữổc sò dửng ” thi‚t k‚ bº i•u khi”n v NN ữổc • xuĐt ” xĐp x¿ ºng lỹc hồc bĐt ành.

Bº i•u khi”n trữổt th‰ch nghi sò dửng m⁄ng noron xuyản tƠm (RBFNN) cho cĂc tay mĂy song song vợi mổ h…nh bĐt ành, ma sĂt v nhi„u ngo i ữổc tr…nh b y trong [84]; lu“t hồc trỹc tuy‚n cıa NN v kÿ thu“t trữổt

14 phi tuy‚n Â l m giÊm hiằn tữổng chatterring Bº i•u khi”n lỹc ỗng bº

NN dỹa trản và tr‰ cho cĂc tay mĂy phŁi hổp khi hằ thŁng xem x†t tợi ma sĂt khợp, nhi„u ngo i ữổc tr…nh b y trong [85], trong õ ºng lỹc hồc bĐt ành cıa hằ thŁng ữổc bũ bði m⁄ng noron truy•n thflng (FFNN).

M⁄ng NN Â ữợc lữổng ữổc ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng, bº i•u khi”n th

‰ch nghi NN l m viằc Œn ành ngay cÊ khi cõ nhi„u tĂc ºng.

Bº i•u khi”n l m viằc vợi giÊ thi‚t tĐt cĂc tr⁄ng thĂi cıa cıa hằ thŁng cõ th” o ữổc trỹc ti‚p tł cĂc cÊm bi‚n.

Bº quan s¡t

TĐt cÊ cĂc bº i•u khi”n Â nõi ‚n trong mửc 1.1.1 v 1.1.2 •u dỹa trản giÊ ành r‹ng tĐt cÊ cĂc bi‚n cıa hằ thŁng nhữ và tr‰ v v“n tŁc chuy”n ºng cıa cĂc khợp, và tr‰ v v“n tŁc chuy”n ºng cıa Łi tữổng, lỹc tĂc ºng.v.v cõ th” o ữổc ch‰nh xĂc Tuy nhiản, trong nhi•u trữớng hổp viằc o b‹ng cÊm bi‚n khổng ữổc ch‰nh xĂc, do nhi„u ho°c cÊm bi‚n khổng °t ữổc ch‰nh xĂc t⁄i và tr‰ o, do õ ⁄i lữổng cƒn o ữổc xĂc ành b‹ng ph†p t‰nh giĂn ti‚p, bº quan sĂt ữổc thi‚t k‚ ” thay th‚ ph†p o trỹc ti‚p Mºt sŁ cổng tr…nh nghiản cứu cho robot ỡn khổng dũng tợi mºt sŁ cÊm bi‚n trong bº i•u khi”n nh‹m: giÊm chi ph

‰, giÊm trồng lữổng cho robot, l m viằc tin c“y ngay cÊ khi cõ nhi„u CĂc bº quan sĂt phi tuy‚n thổng thữớng ữổc Ăp dửng cho cĂc hằ thŁng cõ mổ h… nh ữổc bi‚t ch‰nh xĂc Nhữ bº quan sĂt ữổc sò dửng ” ữợc lữổng v“n tŁc cĂc khợp tr…nh b y trong [86, 87] Bº quan sĂt lỹc ữổc sò dửng trong i•u khi”n robot ữổc tr…nh b y trong [88], thu“t toĂn ch¿ yảu cƒu o và tr‰ cĂc gõc khợp Trong [89] cĂc bº i•u khi”n Â ữổc • xuĐt ch¿ yảu cƒu cĂc ph†p o và tr‰ liản k‚t Bº quan sĂt cĂc bi‚n tr⁄ng thĂi v nhi„u cặn ữổc thi‚t k‚ vợi mổ h… nh ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng l bĐt ành, sò dửng cĂc thu“t toĂn i•u khi”n thổng minh nhữ i•u khi”n th‰ch nghi, i•u khi”n mớ, i•u khi”n sò dửng m⁄ng NN.v.v . Bº i•u khi”n mớ th‰ch nghi, vợi bº quan sĂt ữổc thi‚t k‚ ” thay th‚ ph†p o v“n tŁc khợp trỹc ti‚p nh‹m giÊm chi ph‰ [90, 91, 92] Bº i•u khi”n mớ th‰ch nghi vợi phÊn hỗi ƒu ra sò dửng bº quan sĂt v“n tŁc Â ữổc tr…nh b y trong [90].

Bº quan sĂt phi tuy‚n th‰ch nghi mớ Â ữổc tr…nh b y trong

[91] ” ữợc lữổng v“n tŁc cĂc khợp cıa hằ thŁng robot vợi tham sŁ bĐt ành v nhi„u ngo i i•u khi”n quÿ ⁄o cho mºt tay mĂy vợi mổ h…nh bĐt ành v nhi„u ngo i ữổc • xuĐt trong [92], quan sĂt v“n tŁc v quan sĂt nhi„u ữổc thi‚t k‚ ” ữợc lữổng v“n tŁc v nhi„u Bº i•u khi”n th‰ch nghi lai lỹc/và tr‰ ữổc phĂt tri”n tł lu“t i•u khi”n th‰ch nghi cıa E.Slotine ch¿ cƒn o và tr‰ cĂc khợp cıa robot ữổc • xuĐt trong [93], lỹc v v“n tŁc chuy”n ºng cıa cĂc khợp ữổc ữợc lữổng b‹ng bº quan sĂt M⁄ng NN Â trð th nh mºt cổng cử m⁄nh m‡ sò dửng trong bº quan sĂt th‰ch nghi vợi mổ h…nh bĐt ành Bº quan sĂt phi tuy‚n v“n tŁc ữổc thi‚t k‚ ” ữợc lữổng v“n tŁc cĂc khợp cıa tay mĂy, dỹa trản v“n tŁc khợp ữổc ữợc lữổng, mºt bº i•u khi”n trð khĂng RBFNN ữổc phĂt tri”n ” theo dêi lỹc ti‚p xúc mong muŁn cıa khƠu tĂc ºng cuŁi [94] Bº quan sĂt dỹa trản m⁄ng noron ữổc thi‚t k‚ ” ữợc lữổng v“n tŁc cĂc khợp, t‰n hiằu n y ữổc sò dửng l m t‰n hiằu v o cho bº i•u khi”n th‰ch nghi NN lai lỹc / và tr‰ tr…nh b y trong [95] Trong [96], bº quan sĂt th‰ch nghi dỹa trản m⁄ng NN Â ữổc thi‚t k‚ ” ữợc lữổng cĂc tr⁄ng thĂi khổng bi‚t v v“n tŁc cĂc khợp, bº

15 quan sĂt dặng iằn phƒn ứng ữổc sò dửng nhữ t‰n hiằu i•u khi”n Bº quan sĂt th‰ch nghi noron ữổc thi‚t k‚ trong [97]; ð nghiản cứu n y, bº quan sĂt dỹa trản cỡ sð cıa bº quan sĂt Luenberger v dỹa trản RBFNN ” ữợc lữổng bi‚n v“n tŁc cıa mºt hằ khợp m•m.

• xuĐt phữỡng hữợng thỹc hiằn nghiản cứu:

Nhiằm vử cỡ bÊn cıa lu“n Ăn l phĂt tri”n cĂc thu“t toĂn thổng minh i•u khi”n chuy”n ºng phŁi hổp trong hằ tay mĂy ổi ” thỹc hiằn cĂc nºi dung n y, lu“n Ăn t“p trung v o nghiản cứu mºt sŁ vĐn •:

Mổ h…nh hõa: Viằc mổ h…nh hõa ch‰nh l xƠy dỹng mổ h…nh mổ phọng trản cỡ sð phƠn t‰ch mổ h…nh toĂn hồc ” th” hiằn ºng lỹc hồc cıa tay mĂy ổi - Łi tữổng

VĐn • i•u khi”n lỹc: Thữớng khổng o ữổc ho°c khõ o ữổc b‹ng cÊm bi‚n lỹc v… v“y cƒn nghiản cứu v phĂt tri”n bº quan sĂt nh‹m ữợc lữổng lỹc trong i•u khi”n lüc.

Trong quĂ tr…nh v“n h nh hằ thŁng phĂt sinh cĂc y‚u tŁ bĐt ành v… v“y cƒn nghiản cứu v phĂt tri”n thu“t toĂn i•u khi”n th‰ch nghi, bũ th nh phƒn bĐt ành cıa mổ h…nh ºng lỹc hồc hằ thŁng.

Hằ thŁng vła phĂt sinh cĂc y‚u tŁ bĐt ành khi v“n h nh, vła phĂt sinh mºt sŁ tr⁄ng thĂi khõ o ho°c khổng o ữổc b‹ng cÊm bi‚n V… v“y cƒn nghiản cứu v phĂt tri”n thu“t toĂn i•u th‰ch nghi dỹa trản bº quan sĂt th‰ch nghi noron, vła bũ th nh phƒn bĐt ành cıa mổ h…nh ºng lỹc hồc, vła ữợc lữổng cĂc tr⁄ng thĂi khõ o ữổc trỹc ti‚p b‹ng cÊm bi‚n cıa hằ thŁng.

K‚t lu“n ch÷ìng 1

Ch÷ìng n y lu“n ¡n ¢ t…m hi”u tŒng quan v• c¡c ph÷ìng ph¡p i•u khi”n cıa hằ thŁng robot d⁄ng tay mĂy ổi, Ănh giĂ cĂc phữỡng phĂp i•u khi”n Nh‹m phĂt tri”n cĂc phữỡng phĂp i•u khi”n mợi cho hằ thŁng robot d⁄ng tay mĂy ổi dỹa trản nhœng thu“t toĂn v bº quan sĂt Â cõ CĂc phữỡng phĂp Â nghiản cứu phƒn lợn giÊi quy‚t cĂc b i toĂn tŒng hổp bº i•u khi”n cho hằ thŁng robot d⁄ng tay mĂy ổi vợi mổ h…nh ch‰nh xĂc, ho°c mổ h…nh bĐt ành tham sŁ v dỹa trản giÊ thi‚t tĐt cÊ cĂc bi‚n tr⁄ng thĂi cıa hằ thŁng •u cõ th” o ữổc ch‰nh x¡c b‹ng c£m bi‚n.

Nhữ v“y cƒn cõ cĂc • xuĐt tŒng hổp bº i•u khi”n cho hằ thŁng robot d⁄ng tay mĂy ổi cõ mổ h…nh bĐt ành, bũ th nh phƒn bĐt ành khổng cĐu trúc cho hằ thŁng, ỗng thới ữợc lữổng cĂc bi‚n tr⁄ng thĂi khõ o ữổc ch‰nh xĂc b‹ng c£m bi‚n.

CH×ÌNG 2 áNG H¯C V áNG LĩC H¯C CếA H TAY M Y ˘I

Mỉi cĐu trúc hằ tay mĂy ổi cõ mºt cĐu h…nh, ºng lỹc hồc riảng Trong chữỡng n y, tĂc giÊ tr…nh b y cĐu trúc v ºng lỹc hồc cıa mºt hằ tay mĂy ổi cử th” Hằ tay mĂy ổi tĂc giÊ lỹa chồn nghiản cứu ữổc giợi h⁄n: hai tay mĂy cõ cũng cĐu h…nh, phŁi hổp chuy”n ºng cũng di chuy”n mºt Łi tữổng r›n chung trản m°t phflng vợi i”m cuŁi l cŁ ành.

2.1 Nguyản lỵ cĐu t⁄o v l m viằc cıa hằ tay mĂy ổi Łi tữổng nghiản cứu gỗm hai tay mĂy phflng giŁng nhau thao tĂc vợi mºt Łi tữổng r›n h…nh hºp chœ nh“t Mỉi tay mĂy cõ ba b“c tỹ do, vợi khƠu tĂc ºng cuŁi cıa tay mĂy ổi ti‚p xúc vợi Łi tữổng r›n t⁄i i”m xĂc ành Mổ h…nh cıa hằ thŁng ữổc minh hồa nhữ H…nh 2.1, tham khÊo [98].

H…nh 2.1: Mổ h…nh tay mĂy ổi thao tĂc mºt Łi tữổng. ƒu tiản ành nghắa cĂc khung tồa º ch‰nh nhữ sau:

OXY : Khung tồa º gŁc (khung tồa º tham chi‚u), ỗng thới l khung tồa º g›n vợi tay mĂy thứ nhĐt; o v x v y v : Khung tồa º g›n vợi trồng tƠm cıa Łi tữổng; a: l kho£ng c¡ch giœa hai tay m¡y; l v : l chi•u rºng cıa Łi tữổng.

áNG H¯C V áNG LĩC H¯C CếA H TAY M Y ˘I 17 2.1 Nguyản lỵ cĐu t⁄o v l m viằc cıa hằ tay mĂy ổi

CĂc r ng buºc h…nh hồc ” giœ liản l⁄c giœa khƠu tĂc ºng cuŁi cıa

2.2.1 MŁi quan hằ giœa tay mĂy thứ nhĐt v Łi tữổng

H…nh 2.2: MŁi quan hằ và tr‰ giœa Łi tữổng v tay mĂy thứ nhĐt.

Trong H…nh 2.2 (x 01 ; y 01 ): và tr‰ khƠu tĂc ºng cuŁi cıa tay mĂy thứ nhĐt.

Và tr‰ cıa gŁc tồa º Łi tữổng ữổc xĂc ành dỹa v o và tr‰ khƠu tĂc ºng cuŁi cıa tay mĂy thứ nhĐt, v tồa º i”m ti‚p xúc vợi khung tồa º cıa Łi tữổng Tồa º cıa o v ữổc xĂc ành trong khung tồa º gŁc:

: vợi x 01 = d 11 cos 11 + d 12 cos( 11 + 12 ) + d 13 cos( 11 + 12 + 13 ); y 01 = d 11 sin 11 + d 12 sin( 11 + 12 ) + d 13 sin( 11 + 12 + 13 ):

2.2.2 MŁi quan hằ giœa tay mĂy thứ hai v Łi tữổng

H…nh 2.3: MŁi quan hằ và tr‰ giœa Łi tữổng v tay mĂy thứ hai.

Trong H…nh 2.3 (x02; y02): và tr‰ khƠu tĂc ºng cuŁi cıa tay mĂy thứ hai.

Và tr‰ cıa Łi tữổng ữổc xĂc ành dỹa v o và tr‰ khƠu tĂc ºng cuŁi cıa tay mĂy thứ hai v tồa º i”m ti‚p xúc vợi khung tồa º cıa Łi tữổng Tồa º cıa ov ữổc t

2.2.3 MŁi quan hằ gœa và tr‰ cıa Łi tữổng v khƠu tĂc ºng cuŁi cıa cĂc tay m¡y

Dỹa v o phữỡng tr…nh (2.1) v phữỡng tr…nh (2.2) cõ ữổc hằ phữỡng tr…nh quan hằ giœa và tr‰ cıa Łi tữổng v và tr‰ khƠu tĂc ºng cuŁi cıa c¡c tay m¡y nh÷ sau:

Tł phữỡng tr…nh (2.3) xƠy dỹng hằ phữỡng tr…nh r ng buºc h…nh hồc giœa khƠu tĂc ºng cuŁi cıa tay mĂy ổi vợi Łi tữổng, nh‹m Êm bÊo ti‚p xúc giœa tay mĂy ổi v Łi tữổng

Tł ph÷ìng tr…nh (2.3) công x¡c ành kh¥u t¡c ºng cuŁi cıa tay m¡y thứ tữổng ữổc xĂc inh nhữ sau: ữổc khoÊng cĂch Y i , tł i”m ti‚p xúc cıa i tợi trửc o v x v trong khung tồa º cıa Łi

Ngo i ra Y i ữổc xĂc ành theo khoÊng cĂch tł tƠm cıa khƠu tĂc ºng cuŁi tợi tƠm cıa Łi tữổng.

C1 v C2 l h‹ng sŁ Tł giÊ thi‚t khổng xÊy ra trữổt t⁄i i”m ti‚p xúc, v… v“y cõ phữỡng tr… nh r ng buºc sau:

ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng

Phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa hằ tay mĂy - Łi tữổng ữổc xƠy dỹng dỹa v o phữỡng tr…nh Lagrange d⁄ng nhƠn tò H m Lagrange ữổc xĂc ành:

20 trong õ K l tŒng ºng nông cıa hằ thŁng, bao gỗm ºng nông cĂc khƠu cıa tay mĂy thứ nhĐt, tay mĂy thứ hai v ºng nông cıa Łi tữổng P l tŒng th‚ nông cıa hằ thŁng, bao gỗm th‚ nông cıa cĂc khƠu cıa cĂc tay mĂy, v th‚ nông cıa Łi tữổng K v P ữổc xĂc ành:

K 1 : ºng nông cıa tay mĂy thứ nhĐt;

K 2 : ºng nông cıa tay mĂy thứ hai;

K v : ºng nông cıa Łi tữổng;

P 1 : Th‚ nông cıa tay mĂy thứ nhĐt;

P 2 : Th‚ nông cıa tay mĂy thứ hai;

P v : Th‚ nông cıa Łi tữổng.

2.3.1 ºng nông cıa hằ thŁng

” xĂc ành ºng nông cıa hằ thŁng, ta s‡ xĂc ành ºng nông cıa tłng tay mĂy v cıa Łi tữổng ” xĂc ành ºng nông cıa tay mĂy cƒn °t trồng tƠm cho cĂc khƠu cıa tay m¡y.

2.3.1.1 ºng nông cıa tay mĂy ổi a) ºng nông cıa tay mĂy thứ nhĐt:

Trong H…nh 2.4 mổ tÊ °t trồng tƠm cho cĂc khƠu cıa tay mĂy thứ nhĐt

H…nh 2.4: Mổ tÊ trồng tƠm cĂc khƠu cıa tay mĂy thứ nhĐt.

21 ữổc gồi l trồng tƠm cıa cĂc khƠu 11; 12; 13 cıa tay mĂy

K 11 : ºng nông cıa khƠu 11 cıa tay mĂy thứ nhĐt, K 11 ữổc xĂc ành

K 12 : ºng nông cıa khƠu 12 cıa tay mĂy thứ nhĐt, K 12 ữổc xĂc ành bði

K 13 : ºng nông cıa khƠu 13 cıa tay mĂy thứ nhĐt, K 13 ữổc xĂc ành bði

13 ) 2 : b) ºng nông cıa tay mĂy thứ hai:

Trong H…nh 2.5 mổ tÊ °t trồng tƠm cho cĂc khƠu cıa tay mĂy thứ hai

H…nh 2.5: Mổ tÊ trồng tƠm cĂc khƠu cıa tay mĂy thứ hai. thứ nhĐt. lg 11 ; lg 12 ; lg 13 l khoÊng cĂch tł khợp nŁi tợi tƠm cıa cĂc khƠu.

Dỹa v o H…nh 2.4 th… ºng nông cıa tay mĂy thứ nhĐt K 1 l tŒng ºng nông cıa cĂc khƠu Do õ K 1 ữổc xĂc ành nhữ sau:

O 21 ; O 22 ; O 23 ữổc gồi l trồng tƠm cıa cĂc khƠu 21; 22; 23 cıa tay mĂy thứ hai. lg 21 ; lg 22 ; lg 23 l khoÊng cĂch tł khợp nŁi tợi tƠm cıa cĂc khƠu.

Tữỡng tỹ nhữ cĂch xĂc ành ºng nông cıa tay mĂy thứ nhĐt, ºng nông cıa tay mĂy thứ hai ữổc xĂc ành

13 11; 12; 13 trong õ K 21 ; K 22 ; K 23 lƒn lữổt l ºng nông cıa cĂc khƠu 21; 22; 23 cıa tay mĂy thứ hai ºng nông cıa cĂc khƠu cıa tay mĂy hai ữổc xĂc ành:

2.3.1.2 ºng nông cıa Łi tữổng.

; trong õ M l khŁi lữổng cıa Łi tữổng, J v l mổ men quĂn t‰nh cıa Łi tữổng.

2.3.2 Th‚ nông cıa hằ thŁng

Th‚ nông cıa hằ thŁng bao gỗm th‚ nông cıa tay mĂy ổi v th‚ nông cıa Łi tữổng

P = P 1 + P 2 + P v : a) Th‚ nông cıa tay mĂy ổi

Th‚ nông cıa tay mĂy thứ nhĐt:

Th‚ nông cıa tay mĂy thứ nhĐt l tŒng th‚ nông cıa cĂc khƠu Dỹa v o H… nh 2.4 th‚ nông cıa tay mĂy thứ nhĐt ữổc xĂc ành

P 1 = P 11 + P 12 + P 13 ; trong õ lƒn lữổt l th‚ nông cıa cĂc khƠu cıa tay mĂy thứ nhĐt cõ º d i lƒn lữổt l d 11 ; d 12 ; d 13 Dỹa v o H…nh 2.4 th‚ nông cıa cĂc khƠu xĂc ành ữổc nhữ sau:

Th‚ nông cıa tay mĂy thứ hai:

CĂch xĂc ành th‚ nông cıa tay mĂy thứ hai tữỡng tỹ nhữ cĂch xĂc ành th‚ nông cıa tay mĂy thứ nhĐt Th‚ nông cıa tay mĂy thứ hai cụng l tŒng th‚ nông cıa cĂc khƠu cıa tay mĂy thứ hai

P 23 =m 23 g (d 21 sin 21 + d 22 sin( 21 + 22 ) + lg 23 sin( 21 + 22 + 23 )) : b) Th‚ nông cıa Łi tữổng

2.3.3 Phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng p dửng phữỡng tr…nh Lagrange d⁄ng nhƠn tò, phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa tay mĂy ổi Łi tữổng ữổc thi‚t l“p trong [99] (Chữỡng 5, trang 254): d @L T @L T 2 f i @Q T 2 @R T

X X vợi q = [q i ; z] T ; Q i v R i l cĂc r ng buºc cıa tay mĂy thứ i cõ trong phữỡng tr…nh (2.4) v (2.7) a) Phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa tay mĂy thứ nhĐt sin ! f 1

1: Vector mổ men tĂc ºng lản cĂc khợp cıa tay mĂy thứ nhĐt;

H 1 (q 1 ): Ma tr“n quĂn t‰nh cıa tay mĂy thứ nhĐt cõ cù 3 3;

C 1 (q 1 ; q 1 ): Ma tr“n tữỡng hỉ v ly tƠm cıa tay mĂy thứ nhĐt cõ cù 3 3 ; g1(q1): Vector trồng trữớng cıa tay mĂy thứ nhĐt;

01 l ma tr“n Jacobian cıa tay mĂy thứ nhĐt cõ cù 3 2

Ma tr“n H 1 (q 1 ) xĂc ành ữổc nhữ sau:

CĂc th nh phƒn trong ma tr“n quĂn t‰nh H 1 (q 1 ) ữổc xĂc ành

+ 2d 11 cos 12 (m 12 lg 12 + m 13 d 12 ) + 2m 13 lg 13 (d 11 cos( 12 + 13 ) + d 12 cos 13 );

H 13 =H 31 = J 13 + m 13 (lg 13 2 + d 11 lg 13 cos( 12 + 13 ) + d 12 lg 13 cos 13 ); H 22

Ma tr“n tữỡng hỉ v ly tƠm cıa tay mĂy thứ nhĐt C 1 (q 1 ; q 1 ) ữổc xĂc ành tł ma tr“n H 1 (q 1 ) düa v o t‰nh ch§t H_

1 (q 1 ) 2C 1 (q 1 ; q 1 ) l ma tr“n Łi xứng lằch Tham khÊo t i liằu [100] (Chữỡng 9, trang 206) nhữ sau

CĂc th nh phƒn trong ma tr“n C 1 (q 1 ; q 1 ) ữổc xĂc ành:

= (d 11 sin 12 (m 12 lg 12 + m 13 lg 13 ) + m 13 d 11 lg 13 sin( 12 + 13 )) ;

C 11 = (d 11 sin 12 (m 12 lg 12 + m 13 lg 13 ) + m 13 d 11 lg 13 sin( 12 + 13 )) _

13 : Tữỡng tỹ xĂc ành ữổc cĂc th nh phƒn cặn l⁄i C 22 ; C 23 ; C 31 ; C 32 ; C 33 cıa ma tr“n C 1 (q 1 ; q 1 ) tữỡng ứng nhữ sau:

C = m d 12 lg 13 sin 13 _ m d lg 13 sin 13 _ m 13 d lg 13 sin 13 _ 13 ;

C =m 13 lg 13 (d sin( 12 + 13 ) + d 12 sin 13 ) _ + m 13 d lg 13 sin 13 _ ;

Vector trồng trữớng cıa tay mĂy thứ nhĐt ữổc xĂc ành nhữ sau:

CĂc th nh phƒn trong vector trồng trữớng cõ bi”u thức: g 11 =(m 11 glg 11 + m 12 gd 11 + m 13 gd 12 ) cos 11

+ (m 12 glg 12 + m 13 gd 12 ) cos( 11 + 12 ) + m 13 glg 13 cos( 11 + 12 + 13 ); g 22 =(m 12 glg 12 + m 13 gd 12 ) cos( 11 + 12 ) + m 13 glg 13 cos( 11 + 12 +

Ma tr“n Jacobi J 01 cıa tĂy mĂy thứ nhĐt ữổc xĂc ành bði:

J231 =d 13 cos( 11 + 12 + 13 ); b) ºng lỹc hồc cıa tay mĂy thứ hai ữổc xĂc ành tữỡng tỹ nhữ ºng lỹc hồc cıa tay mĂy thứ nhĐt Vợi q2 = [ 21 22 23 ] T l bi‚n th” hiằn cho cĂc gõc khợp cıa tay mĂy thứ hai

2: Vector mổ men tĂc ºng lản cĂc khợp cıa tay mĂy thứ hai;

H 2 (q 2 ): Ma tr“n quĂn t‰nh cıa tay mĂy thứ hai cõ cù 3 3;

C 2 (q 2 ; q 2 ): Ma tr“n tữỡng hỉ v ly tƠm cıa tay mĂy thứ hai cõ cù 3 3 ; g2(q2): Vector trồng trữớng cıa tay mĂy thứ hai;

@x 02 T @y 02 l ma tr“n Jacobian cıa tay mĂy thứ hai.

CĂc ma tr“n H 2 (q 2 ); C 2 (q 2 ; q 2 ); g 2 (q 2 ) v J 02 cõ bi”u thức tữỡng tỹ nhữ cĂc ma tr“n H 1 (q 1 ); C 1 (q 1 ; q 1 ); g 1 (q 1 ) v J 01 cıa tay mĂy thứ nhĐt.

28 c) ºng lỹc hồc cıa Łi tữổng

Vợi z = qv = [x y ] T l vector ch¿ và tr‰ v hữợng cıa Łi tữổng Dỹa v o phữỡng tr…nh (2.9) phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa Łi tữổng ữổc xĂc ành nhữ sau:

Phữỡng tr…nh (2.12) ữổc mổ tÊ chi ti‚t nhữ phữỡng tr…nh (2.13)

Tł phữỡng tr…nh (2.12) v (2.13) cĂc ma tr“n th nh phƒn cıa phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa Łi tữổng ữổc xĂc ành nhữ sau:

Phữỡng tr…nh (2.13) ữổc vi‚t l⁄i nhữ sau:

H z (z): Ma tr“n quĂn t‰nh cıa Łi tữổng cõ cù 3 3 ;

C z (z; z): Ma tr“n tữỡng hỉ v li tƠm cıa Łi tữổng cõ cù 3 3 ữổc xĂc ành tł ma tr“n düa v o t‰nh ch§t H _ z (z) 2C z (z; z) l ma tr“n Łi xứng lằch; g z (z): Vector trồng trữớng cıa Łi tữổng.

Tł ph÷ìng tr…nh (2.10), ph÷ìng tr…nh (2.11) v ph÷ìng tr…nh (2.14) ta cõ hằ phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng tay mĂy ổi Łi tữổng nhữ

Trong chữỡng n y, lu“n Ăn Â phƠn t‰ch ºng hồc v cĂc mŁi quan hằ r ng buºc trong hằ tay mĂy ổi thao tĂc cũng mºt Łi tữổng XƠy dỹng ºng hồc, ºng lỹc hồc cıa hằ tay mĂy ổi Łi tữổng v cĂc r ng buºc giœa cĂc tay mĂy v Łi tữổng.

Hằ phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc tay mĂy ổi Łi tữổng xƠy dỹng ữổc trong chữỡng n y l cỡ sð ” xƠy dỹng v phĂt tri”n cĂc thu“t toĂn i•u khi”n cho hằ tay mĂy ổi phŁi hổp thao tĂc cũng mºt Łi tữổng trong chữỡng ti‚p theo.

THI TK I UKHI NCÌB NCHOH TAYM Y ˘I

Dỹa trản cỡ sð mổ h…nh ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng tay mĂy ổi Łi tữổng ữổc xƠy dỹng trong Chữỡng 2 Chữỡng n y, tĂc giÊ s‡ phĂt tri”n cĂc thu“t toĂn i•u khi”n chuy”n ºng cıa tay mĂy ổi, phŁi hổp di chuy”n mºt Łi tữổng vợi cĂc tham sŁ cıa mổ h…nh ºng lỹc hồc ữổc giÊ ành rê.

Trữợc h‚t tĂc giÊ xƠy dỹng v ki”m chứng bº i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng cho hằ thŁng dỹa theo nghiản cứu [101] v [102], ti‚p õ thi‚t k‚ i•u khi”n cho hằ tay mĂy ổi dỹa trản mổ h…nh quan sĂt GPI.

3.1 Thi‚t k‚ bº i•u khi”n cho tay mĂy ổi sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng

GiÊ thi‚t cĂc tham sŁ mổ h…nh cıa hằ thŁng: chi•u d i cĂc khƠu cıa cĂc tay mĂy, mổ men quĂn t‰nh cıa cĂc khợp, khŁi lữổng cĂc khƠu cıa cĂc tay mĂy, khŁi lữổng v mổ men quĂn t‰nh cıa Łi tữổng xĂc ành ữổc ch‰nh xĂc.

GiÊ thi‚t hằ l m viằc trong m°t phflng n‹m ngang, khổng chàu Ênh hữðng cıa lỹc trồng trữớng KhƠu tĂc ºng cuŁi cıa cĂc tay mĂy khổng bà trữổt trản b• m°t cıa Łi tữổng, hai i”m ti‚p xúc giœa tay mĂy v ổi tữổng l Łi xứng Hằ phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa tay mĂy ổi Łi tữổng trong phữỡng tr…nh (2.15) trð th nh

3.1.1 i•u khi”n lỹc cho hằ tay mĂy ổi

” tay mĂy ổi di chuy”n Łi tữổng tợi và tr‰, hữợng mong muŁn th… trữợc h‚t Łi tữổng phÊi ữổc giœ ch›c ch›n v Œn ành bði hai tay mĂy V… v“y, vĐn

• i•u khi”n lỹc ữổc thỹc hiằn trữợc tiản trong b i toĂn i•u khi”n phŁi hổp chuy”n ºng cıa hai tay mĂy Thu“t toĂn i•u khi”n lỹc ữổc • xuĐt trản cỡ sð thu“t toĂn i•u khi”n lỹc trong t i liằu [101] v [102] nhữ sau: f1 =J 01 T sin f d K v1 q

1 Y 2 ) f d ; (3.2) cos 1 sin trong õ: lỹc °t f d l lỹc ti‚p xúc mong muŁn, ữổc chồn theo thổng sŁ cıa Łi tữổng; K v1 ; K v2 l ma tr“n hằ sŁ cıa bº i•u khi”n xĂc ành dữỡng, trong thu“t toĂn i•u khi”n lỹc ữổc • xuĐt trong phữỡng tr…nh (3.2) chứa cĂc th nh phƒn:

+ Th nh phƒn thứ nhĐt: i•u khi”n lỹc f 1 ; f 2 ti‚n tợi giĂ trà lỹc °t f d

+ Th nh phƒn thứ hai: L th nh phƒn giÊm dao ºng.

+ Th nh phƒn thứ ba: Êm bÊo Łi tữổng khổng bà xoay.

Thay phữỡng tr…nh (3.2) v o phữỡng tr…nh (3.1) phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng k‰n cõ ữổc:

X@ sin 4 5A vợi f i = f d f i sai sŁ cıa lỹc i•u khi”n.

NhƠn hai v‚ cıa phữỡng tr…nh (3.3) vợi q i T Phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa hằ ữổc mổ tÊ bði

2dt 2 2 1) i q i T J 0 T i sin f i 2 i=1 qiT Hiqi = i=1 ( i=1 qiT Kviqi d X X cos X

Phữỡng tr…nh chuy”n ºng Łi tữổng ữổc vi‚t l⁄i nhữ sau:

NhƠn cĂc phữỡng tr…nh trong hằ (3.5) lƒn lữổt vợi x; y;

⁄o h m hai v‚ hằ phữỡng tr…nh (2.4) ta cõ

Dỹa v o phữỡng tr…nh (3.7), phữỡng tr…nh ⁄o h m cĂc r ng buºc ữổc vi‚t nhữ sau: f 1 Q _ 1 + f 2 Q _ 2 =x( f 1 f 2 ) cos + y( f 1 f 2 ) sin q 1 T J 01 T sin f 1 cos

⁄o h m hằ phữỡng tr…nh (2.5), suy ra

= y 02 cos (x x 02 ) cos _ (y y 02 ) sin _ (3.9) q 1 T J 01 T cos + q 2 T J 02 T cos + l v _ sin sin

⁄o h m hằ phữỡng tr…nh (2.5) v (2.6), sau õ nhƠn lƒn lữổt phữỡng tr…nh trong hai hằ vợi 1 v 2 cõ ữổc:

Tł phữỡng tr…nh (3.10) v (3.11) cõ ữổc: q 1 T J 01 T cos 1 q 2 T J 02 T cos 2 + x ( 1 + 2 ) sin sin sin

Cºng hai v‚ cıa hằ phữỡng tr…nh (3.4) v (3.6), dỹa v o phƠn t‰ch cıa phữỡng tr…nh (3.8), (3.9) v (3.12) Khi õ phữỡng tr…nh cıa hằ ữổc mổ tÊ nh÷ sau:

Tł phữỡng tr…nh (3.13) rút ra ữổc: + l v (Y

Dỹa v o phữỡng tr…nh (3.14) h m Lyapunov ữổc chồn nhữ sau:

Tł bi”u thức h m Lyapunov v ⁄o h m cıa h m Lyapunov thĐy ữổc r‹ng, h m Lyapunov l h m dữỡng, cặn ⁄o h m cıa nõ l h m Ơm Vợi giÊ thi‚t hai i”m ti‚p xúc cıa tay mĂy ổi vợi Łi tữổng l Łi xứng, tức l Y 1 Y 2 = 0.

Theo nguyản lỵ Œn ành Lyapunov, phƠn t‰ch lỵ thuy‚t cõ th” dÔn ‚n k‚t lu“n r‹ng V = 0 v V _ = 0 khi

Dỹa v o phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc k‰n cıa hằ (3.3), khi q i ! 0 th… q i ! 0. Khi õ theo ành lỵ Lasalle rút ra ữổc f i ! 0 khi t ! 1

Nhữ v“y Łi tữổng Â ữổc tay mĂy ổi kàp Œn ành.

3.1.2 i•u khi”n gõc xoay cıa Łi tữổng

Khi Łi tữổng Â ữổc kàp Œn ành, lúc n y hai tay mĂy s‡ thao tĂc vợi Łi tữổng ƒu tiản, Łi tữổng s‡ ữổc xoay ‚n gõc °t mong muŁn Thu“t toĂn i•u khi”n hữợng (gõc xoay) cıa Łi tữổng tợi gõc mong muŁn ữổc • xuĐt

@ sin 4 5A vợi = d l sai sŁ cıa gõc xoay; f v f l cĂc hằ sŁ xĂc ành dữỡng.

Sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng ” k‚t hổp cĂc bº i•u khi”n: i•u khi”n kàp Œn ành (3.2) v ” i•u khi”n gõc xoay tữỡng ứng (3.15) Thu“t toĂn i•u khi”n hỉn hổp lỹc v gõc xoay ữổc • xuĐt:

Bº i•u khi”n (3.16) • xuĐt ữổc phƠn t‰ch Œn ành nhữ sau:

NhƠn cÊ hai v‚ hằ phữỡng tr…nh (3.15) lƒn lữổt cho q 1 v q 2 , lúc n y thu“t toĂn i•u khi”n gõc xoay ữổc vi‚t l⁄i nhữ sau: f sin 1 q1 T 1 + q2 T 2 = l v r

⁄o h m hằ phữỡng tr…nh (2.6) v lĐy hiằu ⁄o h m cıa hai phữỡng tr…nh cõ ữổc:

Tł phữỡng tr…nh (3.9) v phữỡng tr…nh (3.18) cõ ữổc: sin sin q 1 T J 01 T cos + q 2 T J 02 T cos +l v _ r 1 ( _

Tł phữỡng tr…nh (3.17) v (3.19) cõ ữổc f _ (l v q 1 T 1 + q 2 T 2 = l v r 1 r 2 r 1 r 2 ) : _ (3.20) f

Th‚ phữỡng tr…nh (3.16) v o phữỡng tr…nh (3.1), rỗi nhƠn 2 v‚ cıa phữỡng tr…nh vợi q i T K‚t hổp vợi phữỡng tr…nh (3.14) v phữỡng tr…nh (3.20) phữỡng tr…nh

35 cıa hằ ữổc mổ tÊ: d 2 1

Tł gi£ thi‚t r 1 + r 2 < l v , th… ⁄o h m cıa h m Lyapunov l mºt h m x¡c ành ¥m

Tł h m Lyapunov lỹa chồn v ⁄o h m cıa h m Lyapunov, nh“n ữổc V 0 v V _ 0 DĐu b‹ng V = 0 v V _ = 0 ch¿ x£y ra khi

Nhữ v“y tay mĂy mĂy ổi Â kàp Œn ành Łi tữổng v i•u khi”n hữợng cıa Łi tữổng theo hữợng mong muŁn Bº i•u khi”n (3.16) • xuĐt Â ữổc chứng minh t‰nh Œn ành theo tiảu chu'n Lyapunov.

3.1.3 i•u khi”n và tr‰ cıa Łi tữổng

Khi Łi tữổng Â ữổc kàp Œn ành, v xoay ‚n hữợng mong muŁn Ti‚p theo Łi tữổng s‡ ữổc di chuy”n tợi và tr‰ mong muŁn (xd, yd) Thu“t toĂn i•u khi”n và tr‰ cıa Łi tữổng ữổc • xuĐt nhữ sau:

Phữỡng tr…nh (3.22) i•u khi”n chuy”n ºng cıa Łi tữổng theo trửc x, phữỡng tr…nh (3.23) i•u khi”n chuy”n ºng cıa Łi tữổng theo trửc y

Trong hằ phữỡng tr…nh i•u khi”n (3.22) v (3.23) và tr‰ xa v ya ữổc xĂc ành nhữ sau: x a =x

2 2 tham sŁ cıa bº i•u khi”n x ; y l c¡c h‹ng sŁ x¡c ành d÷ìng.

— phƒn 3.1.2 Â i•u khi”n ữổc hữợng cıa Łi tữổng tợi hữợng mong muŁn ! d : Khi õ và tr‰ thỹc cıa Łi tữổng x ! x a ; y ! y a Lúc n y thu“t toĂn (3.22) v (3.23) Êm bÊo ữổc (x a ; y a ) ! (x d ; y d ) th… (x; y) ! (x d ; y d ).

Sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng ” k‚t hổp cĂc bº i•u khi”n: i•u khi”n ” kàp Œn ành (3.2), i•u khi”n gâc quay (3.15) v i•u khi”n và tr‰ (3.22), (3.23) cıa Łi tữổng tữỡng ứng.

Thu“t toĂn i•u khi”n ữổc • xuĐt:

Lóc n y ta cƒn ph¥n t‰ch t‰nh Œn ành cho bº i•u khi”n (3.24) • xu§t Nh¥n cÊ hai v‚ cıa hai phữỡng tr…nh trong hằ phữỡng tr…nh (3.22) lƒn lữổt vợi q T v q T , lúc n y bº i•u khi”n và tr‰ theo trửc x thu ữổc: 1

+ x ( r 2 ( 21 + 22 + 23 ) sin d x 02 ) (x a x d ): chồn r 1 = r 2 = r bº i•u khi”n chuy”n ºng cıa Łi tữổng theo trửc x thu ữổc: q 1 T x1 +q 2 T x2 = x (r (( 11 + 12 + 13 ) ( 21 + 22 + 23 )) sin d (x 01 + x 02 )) (x a x d )):

⁄o h m và tr‰ (xa, ya) cıa Łi tữổng thu ữổc k‚t quÊ nhữ sau: x01 + x

Tł phữỡng tr…nh (2.6) lĐy tŒng ⁄o h m cıa hai phữỡng tr…nh cõ ữổc

Do õ bº i•u khi”n chuy”n ºng cıa Łi tữổng theo trửc x cõ k‚ quÊ nhữ phữỡng tr…nh (3.25) q 1 T x1 + q 2 T x2 = 2 x ( x a ) (x a x d ) (3.25)

Tữỡng tỹ bº i•u khi”n chuy”n ºng cıa Łi tữổng theo trửc y cõ k‚t quÊ nhữ ph÷ìng tr…nh (3.26) q 1 T y1 + q 2 T y2 = 2 y ( y a ) (y a y d ): (3.26)

Th‚ phữỡng tr…nh (3.24) v o phữỡng tr…nh (3.1), rỗi nhƠn 2 v‚ cıa phữỡng tr…nh vợi q i T K‚t hổp vợi phữỡng tr…nh (3.14), phữỡng tr…nh (3.20), phữỡng tr…nh

(3.25) v phữỡng tr…nh (3.26), phữỡng tr…nh cıa hằ ữổc mổ tÊ:

Tł h m Lyapunov lỹa chồn v ⁄o h m cıa h m Lyapunov, nh“n ữổc V 0 v V _ 0 DĐu b‹ng V = 0 v V _ = 0 ch¿ cõ ữổc khi

Nhữ v“y theo tiảu chu'n Œn ành Lyapunov hằ thŁng Œn ành tiằm c“n CĂc tay mĂy Â kàp Œn ành Łi tữổng, i•u khi”n và tr‰ v hữợng cıa Łi tữổng tợi và tr‰ v hữợng mong muŁn.

K‚t lu“n l⁄i sỡ ỗ tŒng quan cıa hằ thŁng v bº i•u khi”n ữổc mổ tÊ trong H…nh 3.1

H…nh 3.1: Sỡ ỗ khŁi hằ thŁng bº i•u khi”n lỹc, và tr‰ v hữợng cıa Łi tữổng.

3.1.4 Mổ phọng hằ tay mĂy ổi khi dũng bº i•u khi”n theo nguyản lỵ x‚p chỗng

Phƒn n y s‡ giợi thiằu k‚t quÊ mổ phọng minh hồa cĂc • xuĐt i•u khi”n ð cĂc phƒn 3.1.1, 3.1.2 v 3.1.3 Vợi i”m ƒu v i”m cuŁi cıa chuy”n ºng cho Łi tữổng sò dửng trong mổ phọng nhữ sau: x 0 = 0; 54; y 0 = 1; 4; 0 = 0 rad; x d = 0; 7; y d = 1; 3; d = 0; 262 rad:

Lüc mong muŁn l h‹ng sŁ, gi¡ trà lüc °t f d = 10[N]

Thi‚t k‚ i•u khi”n cho hằ tay mĂy ổi dỹa trản mổ h…nh quan sĂt

” xƠy dỹng bº quan sĂt GPI, ành nghắa cĂc bi‚n tr⁄ng thĂi nhữ sau: x i = x 2i = q i ; x 3 = x 23 = z (3.28) x1i q i x

Thay phữỡng tr…nh (3.28) v o hằ phữỡng tr…nh (3.1) Ta cõ phữỡng tr…nh tr⁄ng thĂi cıa hằ thŁng x1i = x 2i 1 (x 1i ) ( i C i (x 2i ; x 1i )x 2i ) + ( 1) i H i 1 (x 1i )J 0 T i (x 1i ) sin (3.29) x 2i = Hi f i (3.30) cos x13 = x 23 2 3 (3.31)

Ph÷ìng tr…nh (3.30) trð th nh cos

Mửc tiảu cıa lu“n Ăn l thi‚t k‚ mºt bº quan sĂt ” ữợc t‰nh mºt cĂch gƒn úng cĂc lỹc f i v tr⁄ng thĂi x 2k (k = 1 3) Mºt a thức theo thới gian bi”u di„n Z i s‡ ữổc • xuĐt, ð Ơy Z i l t‰n hiằu khổng xĂc ành v ữổc ữợc lữổng thổng qua bº quan sĂt tuy‚n t‰nh Luenberger i•u n y cõ th” cõ ữổc theo giÊ ành sau:

GiÊ thi‚t 3.1: Mỉi mºt th nh phƒn cıa Z i cõ th” vi‚t nhữ sau: p 1

43 vợi mỉi a j cıa vector p 1 chi•u cõ hằ sŁ khổng Œi v r(t) miảu tÊ cho sŁ h⁄ng dữ cõ giĂ trà nhọ, tữỡng ứng vợi º ch‰nh xĂc mong muŁn khi khai tri”n tłng th nh phƒn cıa Z i theo (3.35)

Vợi mỉi th nh phƒn cıa vectỡ Z i (t) ( ữổc xem nhữ mºt t‰n hiằu thới gian) cõ th” ữổc mổ h…nh hõa bði mºt a thức Taylor cõ b“c l p 1 cŁ ành cºng vợi sŁ h⁄ng dữ, sŁ h⁄ng dữ r(t) cõ hằ sŁ rĐt nhọ v cõ b“c l p B‹ng cĂch sò dửng ph†p xĐp x¿ n y nhữ l mổ h…nh bản trong ð bữợc quan sĂt, dÔn ‚n viằc tỹ c“p nh“t hằ sŁ a j v sŁ h⁄ng cặn l⁄i r(t) i•u n y giúp bº quan sĂt cõ khÊ nông bĂm cĂc t‰n hiằu khổng bi‚t thay Œi theo thới gian mºt cĂch gƒn úng.

GiÊ thi‚t 3.2: Tỗn t⁄i ‰t nhĐt cĂc ⁄o h m b“c p ƒu tiản cıa Z i (t)

Vợi cĂc giÊ thi‚t trữợc õ, t‰n hiằu vector Z i (t) cõ th” ữổc vi‚t ð d⁄ng khổng gian tr⁄ng th¡i nh÷ sau [112]:

Bº quan sĂt GPI ữổc phĂt tri”n tł [111] nhữ sau:

Y i ành nghắa sai sŁ giœa giĂ trà bi‚n tr⁄ng thĂi v cĂc ữợc lữổng cıa chúng: x~ 1i =x 1i x^ 1i x~ 2i =x 2i x^ 2i

Z i Z i x~ 13 =x 13 x^ 13 x~ 23 =x 23 x^ 23 : trong õ x 1i v x 13 l giĂ trà tr⁄ng thĂi ƒu ra cıa hằ thŁng v o ữổc b‹ng cĂc cÊm bi‚n thổng thữớng ” sai sŁ ữợc lữổng cıa cĂc tr⁄ng thĂi x~ 1i ; x~ ~ 2i ; Z i ! 0 th… cĂc hằ sŁ quan sĂt f 0i; 1i; 2i; g xĂc ành dữỡng ữổc chồn sao cho a thức sau: p(s) = s 3 I + 2i s 2 + 1i s + ; (3.39)

44 trð th nh a thức Hurwitz X†t trong khổng gian tr⁄ng thĂi phữỡng tr…nh (3.29)

(3.32) v phữỡng tr…nh (3.36) Mổ h…nh ºng lỹc hồc trong vặng k‰n vợi bº quan sĂt GPI hằ phữỡng tr…nh (3.37) d„ d ng xĂc ành sai sŁ ữợc lữổng cıa hằ phữỡng tr…nh tr⁄ng thĂi cıa hằ thŁng:

B‹ng cĂch lo⁄i bọ ~ ph÷ìng tr…nh trð th nh:

V… phữỡng tr…nh (3.39) l a thức Hurwitz vợi phƒn thỹc ð bản trĂi cıa m°t phflng phức v r (p) (t) ữổc giợi h⁄n bði giÊ thi‚t 3.1 Ta thĐy r‹ng sai sŁ quan

(3) (2) _ ~ sĂt (x~ 1i ; x~ 1i ; x~ 1i ; x~ 1i ) giợi h⁄n nhọ, tiằm c“n v• khổng, dÔn ‚n Z i cụng nhọ

^ trð th nh ữợc lữổng gƒn úng tũy ỵ Êm bÊo cĂc bi‚n ữợc lữổng x^ 1i ; x^ 2i ; Z i cıa c¡c tr⁄ng th¡i x 1i ; x 2i ; Z i x~ 2i ! 0 ) x^ 2i ! x 2i = q i : (3.40)

Do õ giĂ trà Z i cõ th” ữổc ữợc lữổngZ ^ i , ( 1) i H i 1 (x 1i )J 0 T cos f ^ i : i (x 1i ) (3.41) cos

Do v“y ữợc lữổng cıa lỹc f i ữổc xĂc ành:

^ + ^ (3.42) vợi B i = ( 1) i J T 0i sin f i = B i H i (q i )Z i ; B i + = B i v B i+ l ma tr“n gi£ £o cıa B T (Bi B iT ) cos 1

3.2.2 PhƠn t‰ch kàp Œn ành Łi tữổng bði robot tay mĂy ổi

” i•u khi”n sỹ chuy”n ºng cıa Łi tữổng th… trữợc h‚t phÊi Êm bÊo Łi tữổng ữổc kàp Œn ành Nghắa l tŒng hổp lỹc, tŒng hổp mổ men tĂc ºng lản Łi tữổng b‹ng khổng PhĂt tri”n thu“t toĂn cıa nhõm tĂc giÊ S Arimoto [101].

Thu“t toĂn i•u khi”n ữổc phĂt tri”n nhữ sau: f1 =J 01 T cos _ sin f d K v1 q^ 1 t

Bº i•u khi”n lỹc gỗm 4 th nh phƒn: th nh phƒn ƒu tiản i•u khi”n lỹc f 1 ; f 2 ti‚n tợi giĂ trà lỹc °t f d ; th nh phƒn thứ 2 l th nh phƒn giÊm dao ºng; th nh phƒn thứ 3 Êm bÊo v“t khổng bà xoay trong quĂ tr…nh chuy”n ºng; th nh phƒn thứ 4 Êm bÊo lỹc tĂc ºng cıa cĂc tay mĂy nhanh ⁄t tợi giĂ trà lỹc °t v khò sai lằch tắnh.

Vợi f^ i = f d f^ i CĂc t‰n hiằu lỹc tĂc ºng, v“n tŁc cĂc khợp trong thu“t toĂn • xuĐt ữổc lĐy tł bº quan sĂt ữổc thi‚t k‚ trong mửc 3.2.1 Theo nhữ phƒn 3.2.1 th… cĂc t‰n hiằu quan sĂt v ữợc lữổng s‡ bĂm sĂt vợi t‰n hiằu thỹc, do v“y q^_ i = q i ; f^ i = f i ; z^_

Thay (3.43)- (3.44) v o (3.1) phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa hằ ữổc mổ tÊ:

2dt 2 2 ( 1) i q i T J 0 T i sin f i i=1 qiT Hiqi = i=1 d X X cos

Phữỡng tr…nh chuy”n ºng giœ Łi tữổng ữổc vi‚t l⁄i nhữ sau:

NhƠn cĂc phữỡng tr…nh trong hằ (3.46) lƒn lữổt vợi x; y; _ v hằ ph÷ìng tr…nh (2.4) ta câ:

Suy ra f 1 Q _ 1 + f 2 Q _ 2 =x( f 1 f 2 ) cos + y( f 1 f 2 ) sin q 1 T J 01 T sin f 1 cos

⁄o h m hằ phữỡng tr…nh (2.5) ” xĂc ành

= y 02 cos (x x 02 ) cos _ (y y 02 ) sin _ (3.49) q 1 T J 01 T cos + q 2 T J 02 T cos + l v _ sin sin :

⁄o h m hằ phữỡng tr…nh (2.5) v (2.6) nhƠn lƒn lữổt cĂc phữỡng tr…nh trong hai hằ vợi 1, 2 cõ ữổc q 1 T

J 02 T cos 2 + x ( 1 + 2 ) sin sin sin l v _ y ( 1 + 2 ) cos + 2 ( 1 2 )

Cºng hai v‚ cıa hằ phữỡng tr…nh (3.45)-(3.47) v dỹa v o phƠn t‰ch cıa phữỡng tr…nh (3.48)-(3.50) Khi õ phữỡng tr…nh cıa hằ ữổc mổ tÊ nhữ sau: 2dt q i T H i q i + Mx 2 + My 2 + J v _ 2 ! = q i T K vi q i l v (Y

Tł phữỡng tr…nh (3.51) rút ra ữổc:

ThĐy r‹ng V 0 v _ 0 Theo nguyản lỵ Œn ành Lyapunov, phƠn t‰ch lỵ

V thuy‚t câ th” d¤n ‚n k‚t lu“n r‹ng V = 0 v _ V = 0 khi

Do õ kàp Œn ành ữổc chứng minh.

K‚t lu“n l⁄i sỡ ỗ tŒng quan cıa hằ thŁng cºng bº quan sĂt cºng bº i•u khi”n ữổc mổ tÊ trong H…nh 3.8

H…nh 3.8: Sỡ ỗ khŁi hằ thŁng, bº i•u khi”n v bº quan sĂt.

3.2.3 Mổ phọng bº i•u khi”n cho hằ tay mĂy ổi dũng bº quan sĂt GPI

” xĂc minh k‚t lu“n trản v• viằc kàp Œn ành Łi tữổng b‹ng robot tay mĂy ổi, viằc mổ phọng ºng lỹc hồc kh†p k‰n cıa to n hằ thŁng Â ữổc thỹc hiằn trong MatLab / Simulink Hiằu quÊ cıa bº quan sĂt GPI v bº i•u khi”n • xuĐt s‡ ữổc khÊo sĂt CĂc thổng sŁ cıa bº quan sĂt v bº i•u khi”n lỹa chồn nh÷ trong B£ng 3.3

BÊng 3.3: CĂc thổng sŁ bº i•u khi”n v bº quan sĂt

V“n tŁc cıa cĂc khợp v Łi tữổng ữổc th” hiằn trong H…nh 3.9 H…nh 3.11.

Cõ th” thĐy r‹ng v“n tŁc ữợc lữổng cıa cĂc khợp cıa tay mĂy thứ nhĐt, tay mĂy thứ hai v cıa Łi tữổng Â bĂm ch‰nh xĂc vợi v“n tŁc thỹc.

H…nh 3.9: V“n tŁc cĂc khợp cıa tay mĂy thứ nhĐt v ữợc lữổng cıa chúng.

H…nh 3.10: V“n tŁc cĂc khợp cıa tay mĂy thứ hai v ữợc lữổng cıa chúng.

H…nh 3.11: V“n tŁc cıa Łi tữổng v ữợc lữổng cıa chúng. a) V“n tŁc chuy”n ºng theo trửc x; b) V“n tŁc chuy”n ºng theo trửc y; c) V“n tŁc xoay

Ti‚p theo xem x†t i•u khi”n lỹc Trữớng hổp ƒu tiản khi lỹc mong muŁn l h‹ng sŁ, giĂ trà lỹc °t f d = 10[N] CĂc k‚t quÊ ữổc th” hiằn trong H…nh 3.12 H…nh 3.13 cõ th” thĐy r‹ng cĂc lỹc ữợc lữổng bĂm ch‰nh xĂc vợi lỹc ti‚p xúc thỹc giœa Łi tữổng v khƠu tĂc ºng cuŁi cıa cĂc tay mĂy trong khoÊng 5 giƠy.

H…nh 3.12: Lỹc ti‚p xúc v ữợc lữổng chúng.

H…nh 3.13: Sai sŁ ữợc lữổng lỹc cıa tay mĂy ổi.

Trữớng hổp thứ hai khi cĂc lỹc mong muŁn l mºt h m tuƒn ho n Do khi Łi tữổng chuy”n ºng th… lỹc tł tay mĂy ổi tĂc ºng lản Łi tữổng cõ th” bà thay Œi tũy theo sỹ chuy”n ºng cıa Łi tữổng f d = 20 + 10 sin t + 5 cos( t) [N]:

H…nh 3.14: Lüc t¡c ºng t⁄i kh¥u t¡c ºng cuŁi.

Nhữ v“y thi‚t k‚ bº quan sĂt v“n tŁc cĂc khợp cıa tay mĂy ổi, v“n tŁc cıa Łi tữổng v ữợc lữổng quan sĂt lỹc cıa tay mĂy ổi tĂc ºng lản Łi tữổng B‹ng giÊ ành cĂc tham sŁ ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng Â bi‚t v ữổc xĂc ành ch‰nh xĂc.Phữỡng phĂp phƠn t‰ch, ti‚p c“n dỹa trản bº quan sĂt tŒng hổp t¿ lằ t‰ch phƠn (GPI) Bº i•u khi”n lỹc ữổc thi‚t k‚ dỹa v o t‰n hiằu lỹc tĂc ºng, v“n tŁc cĂc khợp cıa tay mĂy ổi ữổc lĐy tł bº quan sĂt Quan sĂt lỹc ữổc thỹc hiằn mºt cĂch giĂn ti‚p b‹ng ữợc lữổng lỹc thổng qua ma tr“n quĂn t‰nh cıa hằ thŁng v sai sŁ quan sĂt và tr‰ cĂc khợp cıa tay mĂy ổi V“n tŁc cĂc khợp cıa tay mĂy ổi v cıa Łi tữổng ữổc quan sĂt mºt cĂch trỹc ti‚p Mổ phọng ki”m chứng thi‚t k‚ bº i•u khi”n lỹc v bº quan sĂt v“n tŁc, lỹc nh“n ữổc k‚t quÊ tŁt ngay cÊ khi lỹc thi‚t k‚ bi‚n thiản.

Chữỡng n y ki”m chứng v phĂt tri”n mºt sŁ bº i•u khi”n khĂc nhau cho hằ tay mĂy ổi Łi tữổng vợi giÊ thi‚t mổ h…nh ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng xĂc ành ữổc ch‰nh xĂc:

- Bº i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng.

- Ph¡t tri”n bº quan s¡t lüc trong bº i•u khi”n lüc.

Bº i•u khi”n, bº quĂn sĂt • xuĐt •u ữổc mổ phọng ki”m chứng trản mổ h… nh hằ tay mĂy ổi, mỉi tay mĂy l mºt tay mĂy phflng cõ ba b“c tỹ do v Łi tữổng r›n CĂc k‚t quÊ mổ phọng ữa ra •u cho thĐy bº i•u khi”n, bº quan sĂt • xuĐt ho⁄t ºng tŁt, quÿ ⁄o thỹc Â bĂm vợi quÿ ⁄o thi‚t k‚, t‰n hiằu quan sĂt Â bĂm vợi t‰n hiằu thỹc vợi sai lằch tắnh nhọ gƒn nhữ b‹ng khổng.

Nhữổc i”m cĂc phữỡng phĂp i•u khi”n ữổc thi‚t k‚ trong chữỡng n y l cƒn xĂc ành ch‰nh xĂc cĂc tham sŁ trong mổ h…nh ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng. Những trản thỹc t‚ cĂc tham sŁ n y rĐt khõ xĂc ành ch‰nh xĂc, vĐn • n y s‡ ữổc kh›c phửc ð chữỡng ti‚p theo.

Vợi nºi dung trong chữỡng n y, lu“n Ăn Â cổng bŁ cĂc b i bĂo sau:

1 Lữu Thà Hu‚, Nguy„n Ph⁄m Thửc Anh, Ùng dửng bº quan sĂt lỹc trong i•u khi”n lỹc cıa tay mĂy ổi , Chuyản san o lữớng, i•u khi”n v Tỹ ºng hâa, quy”n 21, sŁ 2, pp.19-25, ISSN 1859-0551, 2018.

2 Nguyen Pham Thuc Anh, Luu Thi Hue, Using force estimator to control a dual-arm robot in manipulating an object , VJST 2019 Vietnam Japan Science And Technology Symposium, Ha Noi, pp.32-37, 2019.

CH×ÌNG 4 NGHI N CÙU I U KHI N TH˘NG MINH CHO H TAY M Y ˘I

— chữỡng 3, bº i•u khi”n ữa ra dỹa trản giÊ thi‚t cĂc tham sŁ ºng hồc v ºng lỹc hồc cıa cĂc tay mĂy - Łi tữổng xĂc ành ữổc ch‰nh xĂc Những thỹc t‚ cĂc tham sŁ n y thữớng khổng xĂc ành ữổc ch‰nh xĂc Phƒn ti‚p theo lu“n Ăn s‡ tr…nh b y bº i•u khi”n th‰ch nghi dỹa trản m⁄ng noron xuyản tƠm(RBFNN) ” bũ th nh phƒn bĐt ành cıa mổ h…nh ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng tay mĂy ổi Łi tữổng.

i•u khi”n th‰ch nghi cho hằ tay mĂy ổi sò dửng m⁄ng noron xuyản tƠm

” xƠy dỹng thu“t toĂn i•u khi”n cho hằ thŁng, dỹa v o mŁi quan hằ ºng hồc cıa hằ thŁng (2.3) LĐy vi phƠn phữỡng tr…nh (2.3) nh“n ữổc k‚t quÊ nhữ sau: x = x 0i + ( 1) i l v sin _ + Y i

NhƠn cÊ hai v‚ phữỡng tr…nh (4.1) vợi cos v phữỡng tr…nh (4.2) vợi sin rỗi cºng hai v‚ cıa hai ph÷ìng tr…nh ta câ: cos x + sin y = cos x 0i + sin y 0i + Y i _

) cos x + sin y Y i _ =[cos sin ] y 0i ; x0i vợi 8 dx @x q x 0i = dt 0i = @q 0 i i @

V… v“y (4.3) ữổc vi‚t dữợi d⁄ng ma tr “n: cos sin Y i 2y 3 = cos sin J 0i q i : (4.4)

Dỹa v o phữỡng tr…nh (4.4) vector v“n tŁc chuy”n ºng cıa Łi tữổng ữổc bi”u di„n theo v“n tŁc cĂc khợp cıa tay mĂy nhữ sau:

Hay vi‚t mºt cĂch ng›n gồn z = A i q i ; z = A i q i + A_ i q i ; vợi A i = D i + cos sin J 0i ; D i + = D i T (D i D i T ) 1 ; D i = cos sin Y i : Lúc n y v“n tŁc cĂc khợp cıa hai tay mĂy ữổc vi‚t theo v“n tŁc chuy”n ºng cıa Łi tữổng nhữ phữỡng tr…nh (4.5) q = A z; q = A z + Bz; (4.5) vợi q = [q 1 T ; q 2 T ] T ;

A l ma tr“n chuy”n v“n tŁc cĂc khợp theo v“n tŁc chuy”n ºng cıa Łi tữổng, ma tr“n A cõ cù 6 3 ºng lỹc cıa tay mĂy ổi ữổc bi”u di„n trong hằ phữỡng tr…nh (2.15) cõ th” ữổc vi‚t l⁄i mºt cĂch ng›n gồn nhữ sau:

E iT = [sin ; cos ] J 0i ; H(q) = blockdiag [H 1 (q 1 ); H 2 (q 2 )] ; C(q; q) = blockdiag [C 1 (q 1 ; q 1 ); C 2 (q 2 ; q 2 )] ;

J B l ma tr“n cõ k‰ch thữợc 4 6 ºng lỹc hồc cıa Łi tữổng trong hằ phữỡng tr…nh (2.15) cõ th” ữổc vi‚t l⁄i nhữ sau:

Lỹc/momen tĂc ºng lản Łi tữổng b‹ng tŒng hổp lỹc cıa hai tay mĂy t⁄i i”m ti‚p xúc thổng qua ma tr“n chuy”n Œi :

F z = E F; vợi E = 2 sin cos sin cos 3 :

F = E + F z ; (4.8) vợi E + = E T (E E T ) 1 l ma tr“n giÊ Êo cıa ma tr“n g›p E Sò dửng cĂc mŁi quan hằ cĂc phữỡng tr…nh (4.5), (4.6), (4.7) v phữỡng tr…nh (4.8), phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng ữổc mổ tÊ nhữ sau:

Ma tr“n quĂn t‰nh H p , ma tr“n tữỡng hỉ v li tƠm C p v vector trồng trữớng G p trong phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc (4.9) cıa hằ chứa cĂc tham sŁ cıa cÊ cĂc tay mĂy v Łi tữổng nhữ chi•u d i, khŁi lữổng cĂc khợp nŁi, mổ men quĂn t‰nh, khŁi lữổng cıa Łi tữổng.v.v RĐt khõ ” xĂc ành cĂc giĂ trà n y mºt cĂch ch

‰nh xĂc do cĂc lỉi o lữớng, mổi trữớng v cõ th” do sỹ thay Œi cıa tÊi trồng Do õ, ta giÊ ành r‹ng cĂc th nh phƒn thỹc t‚ trong phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc (4.9)

H p ; C p ; G p ữổc tĂch ra th nh phƒn xĂc ành ữổc ch‰nh xĂc H 0 ; C 0 ; G 0 v th nh phƒn khổng xĂc ành ữổc ch‰nh xĂc do sai sŁ cıa mổ h…nh l H p ; C p ; G p : CĂc th nh phƒn n y ữổc vi‚t th nh mŁi quan hằ sau:

Do õ phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc (4.9) cıa hằ ữổc mổ tÊ l⁄i nhữ sau:

H 0 z + C 0 z + G 0 + f(z; z) = ; (4.10) vợi f(z; z) chứa cĂc th nh phƒn khổng xĂc ành ữổc ch‰nh xĂc cıa mổ h…nh ữổc bi”u di„n nhữ sau: f(z; z) = H p z + C p z + G p :

Sai sŁ giœa quÿ⁄o °t v quÿ ⁄o thỹc cıa Łi tữổng ữổc ành nghắa e p = z d z; (4.11) trong â z d : quÿ ⁄o và tr‰, hữợng thi‚t k‚ cıa Łi tữổng; z: quÿ ⁄o và tr‰, hữợng thỹc cıa Łi tữổng.

Xem x†t lồc sai sŁ theo tiảu chu'n sau: s = e p + e p ; (t) = A s; (4.12) vợil ma tr“n tham sŁ xĂc ành dữỡng Khi s ! 0 th… z ! z d khi t ! 1 Bº lồc sai sŁ ” kh›c phửc t…nh tr⁄ng "bũng nŒ thổng tin" (explosion of information) ữa v o bº i•u khi”n, nhœng t‰n hiằu cõ tƒn sŁ cao s‡ ữổc l m màn bði bº lồc [113] (chữỡng 1, trang 11) ºng lỹc hồc cıa hằ ữổc vi‚t dữợi d⁄ng lồc sai sŁ dỹa v o phữỡng tr…nh (4.9) (4.12) nh÷ sau:

H p s = f 0 (e p ; e p ) + f(e p ; e p ) C p s ; (4.13) vợi f 0 (e p ; e p ) = H 0 (z d + e p ) + C 0 (z d + e p ) + G 0 l h m phi tuy‚n cıa hằ xĂc ành ữổc ch‰nh xĂc v f(e p ; e p ) = H p (z d + e p ) + C p (z d + e p ) + G p (4.14) l th nh phƒn phi tuy‚n cıa hằ khổng xĂc ành ữổc ch‰nh xĂc.

Trong trữớng hổp lỵ tữðng ( f(e p ; e p ) = 0), nghắa l cĂc tham sŁ cıa mổ h…nh hằ thŁng bi‚t ữổc ch‰nh xĂc, trong phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa hằ ch¿ cõ cĂc th nh phƒn lúc n y mổ h…nh cıa hằ ữổc coi l mổ h…nh lỵ tữðng Lu“t i•u khi”n phữỡng tr…nh (4.15) cho hằ vợi mổ h…nh lỵ tữðng ữa ra nhữ sau:

= f 0 (e p ; e p ) + K s ; (4.15) vợi K s l ma tr“n tham sŁ xĂc ành dữỡng.

Xem x†t hằ thŁng Œn ành theo tiảu chu'n Lyapunov, h m Lyapunov ữổc

2 s T Hs; vợi H = A T Hp; ” chứng minh, ta sò dửng bŒ • sau xem [80].

BŒ • 4.2 CõH=A T H p ; N = A T C p th… _ 2N l ma tr“n Łi xứng lằch.

V = s Hs + 2s Hs: trong â H_ l ⁄o h m cıa h m H, s l ⁄o h m cıa h m s Sò dửng phữỡng tr…nh (4.13), phữỡng tr…nh (4.15) v t‰nh chĐt cıa ma tr“n Łi xứng lằch cıa BŒ

Theo t‰nh ch§t ma tr“n s T A T = (A s) T Lóc n y

⁄o h m cıa h m Lyapunov l mºt h m ¥m Ta th§y r‹ng h m Lyapunov l h m xĂc ành dữỡng v ⁄o h m cıa h m Lyapunov l h m xĂc ành Ơm Theo tiảu chu'n Œn ành Lyapunov, hằ thŁng Œn ành tiằm c“n.

Những thỹc t‚ th… phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa hằ luổn tỗn t⁄i cĂc th nh phƒn bĐt ành khổng xĂc ành ữổc nhữ phữỡng tr…nh (4.10) Vợi lu“t i•u khi”n nhữ phữỡng tr…nh (4.15) th… hằ s‡ mĐt Œn ành Ch‰nh v… v“y lu“n Ăn • xuĐt sò dửng RBFNN ” bũ nhœng th nh phƒn bĐt ành, ” sai sŁ cıa và tr‰, hữợng cıa Łi tữổng so vợi giĂ trà °t l nhọ nhĐt H…nh 4.1 dữợi Ơy l sỡ ỗ th” hiằn bº i•u khi”n sò dửng RBFNN ” bũ th nh phƒn bĐt ành

H…nh 4.1: Sỡ ỗ khŁi bº i•u khi”n sò dửng RBFNN.

Bº i•u khi”n xƠy dỹng cho mổ h…nh thỹc cıa hằ thŁng dỹa trản bº i•u khi”n (4.15) cõ bũ thảm th nh phƒn bĐt ành cıa hằ thŁng Lu“t i•u khi”n • xu§t:

(e p ; e p ) l th nh phƒn xĐp x¿ cho sai lằch giœa mổ h…nh thỹc v mổ h…nh lỵ tữðng CĐu trúc cıa RBFNN ” bũ th nh phƒn bĐt ành cıa mổ h…nh ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng s‡ ữổc tr…nh b y trong phƒn ti‚p theo.

Chúng ta bi‚t r‹ng m⁄ng noron RBF cõ th” ữổc sò dửng ” t‰nh gƒn úng cĂc h m phi tuy‚n bĐt ký ho°c ” bũ cho th nh phƒn bĐt ành cıa mổ h…nh trong hằ thŁng i•u khi”n Trong lu“n Ăn n y, RBFNN ữổc ứng dửng trong viằc bũ th nh phƒn bĐt ành cıa mổ h…nh ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng tay mĂy ổi Łi tữổng Lu“t c“p nh“t trỹc tuy‚n cıa NN ữổc thi‚t k‚ dỹa trản lỵ thuy‚t Œn ành Lyapunov nh‹m Êm bÊo t‰nh Œn ành cıa hằ thŁng.

CĐu trúc cıa RBFNN gỗm ba lợp vợi nhi•u ƒu v o v nhi•u ƒu ra ữổc th” hiằn trong H…nh 4.2 [114]

Vợi x = [x1; x2; :::; xn] T l vector ƒu v o cıa m⁄ng; m l sŁ noron trong lợp 'n; f(x) l vector ƒu ra cıa m⁄ng; j(x) l h m cỡ sð Gaussian cıa noron j trong lợp 'n H m cỡ sð ữổc lỹa chồn nhữ sau:

2b j 2 ! j (x) = exp kx c j k 2 ; j = 1; 2::::; m; vợi c j l tƠm cıa h m Gaussian; b j l º rºng cıa h m Gaussian. ƒu ra cıa RBFNN ữổc xĂc ành:

(4.18) vợi W l ma tr“n trồng sŁ cıa m⁄ng cõ k‰ch thữợc m k Vector (x) ữổc xĂc

4 m (x) 5 ƒu ra thứ i cıa RBFNN ữổc xĂc ành: m f (x) = X j W ji (x) = w T (x); i = 1; 2::::; k; i j i

=1 vợi w i = [W 1i W 2i W ji W mi ] T l vector cºt thứ i cıa ma tr“n trồng sŁ.

B‹ng cĂch chồn ma tr“n trồng sŁ th‰ch hổp, RBFNN cõ th” t‰nh gƒn úng vợi bĐt ký h m liản tửc n o vợi º ch‰nh xĂc tũy ỵ Do õ, ƒu ra cıa m⁄ng ữổc vi‚t: f(x) = W T (x) + "; (4.19) vợi W l ma tr“n trồng sŁ tŁi ữu, l ma tr“n h‹ng sŁ xĂc ành dữỡng; " l vector sai sŁ xĐp x¿ Vợi mºt h‹ng sŁ dữỡng nhọ tũy ỵ "N , luổn tỗn t⁄i mºt " thọa mÂn j"j

< "N Trồng sŁ tŁi ữu bà ch°n kW k Wmax Do õ, ƒu ra cıa m⁄ng ữổc ữợc lữổng

^ f(x) = W ^ T (x); (4.20) vợi ^ l trồng sŁ ữợc lữổng cıa trồng sŁ tŁi ữu cıa NN, ữổc t⁄o bði lu“t c“p

W nh“t trồng sŁ trỹc tuy‚n.

Dỹa v o lỵ thuy‚t cıa RBFNN tr…nh b y ð ph‰a trản Th nh phƒn f(e p ; e p ) cıa mổ h…nh ºng lỹc hồc (4.13) s‡ dũng RBFNN xĐp x¿ Dỹa v o phữỡng tr…nh (4.19) f(e p ; e p ) ữổc bi”u di„n nhữ sau: f(e p ; e p ) = W T (x) + ": (4.21)

H m f ^ (e ; e ) l ữợc lữổng cıa h m f(e ; e ) , dỹa v o phữỡng tr…nh (4.20) p p p p ữổc bi”u di„n nhữ sau:

Sai sŁ cıa trồng sŁ ữợc lữổng cıa m⁄ng NN ữổc ành nghắa:

Khi õ, sai sŁ cıa h m f(e ; e ) v f ^ (e ; e ) ữổc xĂc ành bði p p p p f ~ (e ; e ) = f(e ; e ) f ^ (e ; e ) p p p p p p

Dỹa v o phữỡng tr…nh (4.14) ƒu v o cıa RBFNN ữổc chồn x = [e p e ] T Tł ph÷ìng tr…nh (4.13), lu“t i•u khi”n (4.16) v ph÷ìng tr…nh (4.23) ta câ:p

4.1.3 XƠy dỹng lu“t c“p nh“t trồng sŁ

Xem x†t hằ thŁng Œn ành theo tiảu chu'n Lyapunov, h m Lyapunov ữổc • xuĐt:

V = 2 s Hs + 2tr(W W ); (4.25) vợi H = A T H p ; dửng BŒ • 4.1 v l ma tr“n tham sŁ xĂc ành dữỡng ” chứng minh, ta sò BŒ

V = s Hs + 2 s Hs + tr(W W ) Düa v o BŒ • 4.2 th… ma tr¥n H_ s T (H_

2A T C p ) s = 0 Khi â, düa v h m cıa h m Lyapunov nh÷ sau:

2A T C p l ma tr“n o ph÷ìng tr…nh (4.24) Łi xứng lằch do v“y ta xĂc ành ữổc ⁄o

Do t‰nh ch§t cıa ma tr“n s T A T = (A s) T , ta câ

” hằ Œn ành th… ⁄o h m cıa h m Lyapunov phÊi l m mºt h m xĂc ành Ơm nghắa l V _ 0 Khi õ:

V… trồng sŁ lỵ tữðng W l mºt ma tr“n h‹ng sŁ, do õ W_

= 0 th… ⁄o h m cıa sai sŁ trồng sŁ

: Nhữ v“y lu“t c“p nh“t trồng sŁ cıa m⁄ng l :

Vợi lu“t i•u khi”n (4.16) v lu“t c“p nh“t (4.26) Theo tiảu chu'n Lyapunov hằ Œn ành tiằm c“n.

Phƒn ti‚p theo s‡ tr…nh b y mổ phọng ki‚m chứng cho thu“t toĂn th‰ch nghi và tr‰ sò dửng m⁄ng noron vła • xuĐt.

Quÿ ⁄o °t và tr‰ v gõc xoay cıa Łi tữổng ữổc thi‚t k‚ vợi i”m ƒu v i”m cuŁi cıa chuy”n ºng sò dửng trong mổ phọng nhữ sau: x 0 = 0; 54; y 0 = 1; 4; 0 = 0 rad; x f = 1; 2; y f = 1; 9; f = 0; 349 rad:

Quÿ ⁄o b“c nôm ữổc thi‚t k‚ [115] (Chữỡng 7, trang 209) vợi thới gian chuy”n ºng tł i”m ƒu tợi i”m cuŁi T f = 2; 05902s, quÿ ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng cõ ữổc: x d =0; 54 + 0; 7561t 3 0; 5508t 4 + 0; 107t 5 y d =1; 4 + 0; 5728t 3 0; 4173t 4 + 0; 0811t 5 d =0; 3999t 3 0; 2913t 4 + 0; 0566t 5 : )C¡c tham sŁ cıa bº i•u khi”n

Bº i•u khi”n cõ hai tham sŁ K s v cƒn ữổc xĂc ành CĂc tham sŁ n y ữổc lỹa chồn dỹa trản viằc khÊo sĂt Œn ành cıa cĂc Ăp ứng trong mºt dÊi giĂ trà cıa cĂc thổng sŁ i•u khi”n Dỹa trản phƠn t‰ch Ênh hữðng cıa cĂc tham sŁ ữổc khÊo sĂt trong mi•n rºng, lỹa chồn tŁi ữu theo cĂc yảu cƒu i•u khi”n. Tham sŁ K s lỹa chồn khổng quĂ lợn, n‚u quĂ lợn hằ thŁng mĐt Œn ành v gia tŁc chuy”n ºng cıa cĂc gõc khợp, Łi tữổng trong quĂ tr…nh quĂ º cõ k‚t quÊ rĐt lợn, i•u n y l m cho cỡ cĐu chĐp h nh khõ cõ th” Ăp ứng ữổc Những cụng khổng ữổc nhọ, khi K s cõ giĂ trà nhọ th… k‚t quÊ i•u khi”n cõ sai sŁ lợn. Tham sŁ ữổc lỹa chồn lợn hỡn so vợi K s , những n‚u tham sŁ n y cõ giĂ trà lợn quĂ th… hằ thŁng mĐt Œn ành Dỹa trản cĂc phƠn t‰ch lỹa chồn ữổc tham sŁ K s v nh÷ sau:

= diag(350; 350; 350). ) C¡c tham sŁ thi‚t k‚ m⁄ng noron RBF:

M⁄ng noron RBF sò dửng cho thi‚t k‚ bº i•u khi”n cõ sĂu ƒu v o l sai sŁ v ⁄o h m sai sŁ và tr‰, hữợng cıa Łi tữổng SĂu ƒu ra tữỡng ứng vợi mổ men sĂu khợp cıa hai tay mĂy, lúc n y m⁄ng noron RBF bũ th nh phƒn bĐt ành cıa hằ thŁng, tức mổ men tĂc ºng lản cĂc khợp ữổc thảm v o. ƒu ra cıa m⁄ng NN phử thuºc v o h m Gaussian v sŁ noro trong lợp 'n. GiĂ trà h m Gauss phử thuºc v o thi‚t k‚ vectỡ tƠm c j , giĂ trà º rºng b j Nguyản t›c thi‚t k‚ c j v b j v sŁ noron trong lợp 'n dỹa trản viằc khÊo sĂt Œn ành cıa cĂc Ăp ứng trong mºt dÊi giĂ trà, v khÊ nông bũ th nh phƒn bĐt ành cıa m⁄ng NN Łi vợi hằ thŁng Nguyản t›c thi‚t k‚ nhữ sau:

i•u khi”n th‰ch nghi lai lüc/ và tr‰

Viằc ki”m soĂt lỹc t⁄i và tr‰ ti‚p xúc giœa khƠu tĂc ºng cuŁi cıa tay mĂy ổi v Łi tữổng l rĐt cƒn thi‚t ” xĂc ành lỹc t⁄i õ thữớng sò dửng cÊm bi‚n lỹc ” x¡c ành nh÷ trong [67, 72] Nh÷ng c£m bi‚n lüc bà £nh h÷ðng r§t nhi•u cıa tĂc ºng nhi„u ngo i, ngo i ra lỹc tĂc ºng cıa hai tay mĂy tĂc ºng lản Łi tữổng rĐt khõ o ữổc ch‰nh xĂc v… cÊm bi‚n lỹc khổng th” °t t⁄i i”m ti‚p xúc giœa tay mĂy vợi Łi tữổng Nhữ trong [68] Â ữa ra thu“t toĂn i•u khi”n th‰ch nghi lai lỹc/và tr‰ khổng sò dửng cÊm bi‚n o lỹc Trong nghiản cứu n y bº i•u khi”n th‰ch nghi tham sŁ cõ cĐu trúc Â ữổc sò dửng, i•u n y khõ khôn khi phÊi xĂc ành ch‰nh xĂc tham sŁ bĐt ành cıa hằ thŁng ỗng thới thu“t toĂn sò dửng ºng lỹc hồc nghàch Êo dỹa trản mổ h…nh v t‰nh gƒn úng ºng hồc nghàch Êo õ Khi õ, cĂc bº i•u khi”n phức t⁄p, i•u kiằn ti‚p xúc giœa khƠu tĂc ºng cuŁi cıa cĂc tay mĂy v Łi tữổng cõ th” khổng ữổc Êm bÊo Trong phƒn ti‚p theo lu“n ¡n s‡ tr…nh b y bº i•u khi”n lüc do kh¥u t¡c ºng cuŁi cıa c¡c tay m¡y t¡c ºng lản Łi tữổng t⁄i và tr‰ ti‚p xúc, m khổng cƒn sò dửng cÊm bi‚n lỹc ỗng thới phĂt tri”n thu“t toĂn th‰ch nghi lai lỹc/và tr‰, thu“t toĂn n y khổng cƒn xĂc ành ch‰nh xĂc cĂc tham sŁ bĐt ành cıa mổ h…nh ºng lỹc hồc v khổng phÊi xĂc ành ºng lỹc hồc nghàch Êo cıa hằ thŁng.

4.2.1 Thi‚t k‚ lỹc tĂc ºng lản Łi tữổng

V“n tŁc tham chi‚u cıa Łi tữổng ữổc ành nghắa nhữ sau: z r = (z d + e p ): (4.27) vợi l ma tr“n hằ sŁ xĂc ành dữỡng Lỹc mong muŁn ữổc t⁄o ra bði ữợc lữổng mổ h…nh tham chi‚u cıa Łi tữổng nhữ sau, xem trong [68] d ^ ^ (z; z r ; z r ) ^ 0 ; (4.28)

F z = H z z r + C z (z; z r )z r + g^ z = Y 0 vợi ^ 0 l tham sŁ ữợc lữổng cıa 0 ; 0 = [M; J v ] tham sŁ bĐt ành cıa Łi tữổng v ^ ^

Y 0 (z; z r ; z r ) l ma tr“n hỗi quy cıa Łi tữổng

Lu“t c“p nh“t cĂc tham sŁ ºng lỹc hồc cıa Łi tữổng dỹa theo Li-Slotine

[116] ữổc ữa ra nhữ sau:

^ 0 = 0 Y 0 (z; z r ; z r )s 0 ; vợi 0 l ma tr“n hằ sŁ xĂc ành dữỡng, v s 0 l sai sŁ giœa v“n tŁc thỹc v v“n tŁc tham chi‚u cıa Łi tữổng s 0 = z z r = e p e p :

Lỹc thi‚t k‚ tĂc dửng lản Łi tữổng ữổc c“p nh“t dỹa trản ữợc lữổng cĂc tham sŁ ºng lỹc hồc cıa Łi tữổng Lỹc thi‚t k‚ t⁄i cĂc i”m ti‚p xúc phÊi thọa mÂn mŁi quan hằ trong phữỡng tr…nh (4.8) Do õ, lỹc thi‚t k‚ t⁄i i”m ti‚p xúc ữổc ữa ra nhữ sau:

4.2.2 i•u khi”n lai lüc/ và tr‰

Bº i•u khi”n lai lỹc/ và tr‰ m khổng phÊi sò dửng cÊm bi‚n o lỹc t⁄i i”m ti‚p xúc ữổc • xuĐt nhữ sau:

Sai sŁ ữợc lữổng cıa cĂc tham sŁ cıa Łi tữổng ữổc ành nghắa 0 = ^ 0 0 , do õ phƒn sai sŁ ºng lỹc hồc cıa Łi tữổng thu ữổc

Xem x†t hằ thŁng Œnành theo tiảu chu'n Lyapunov, do v“y h m Lyapunov ữổc • xuĐt nhữ sau:

⁄o h m cıa h m Lyapunov phữỡng tr…nh (4.33) thu ữổc:

Vợi lu“t i•u khi”n (4.31), sò dửng hằ phữỡng tr…nh (4.30), phữỡng tr…nh (4.23) th‚ v o phữỡng tr…nh (4.13) ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng ữổc mổ tÊ:

Th‚ phữỡng tr…nh (4.35) v o phữỡng tr…nh ⁄o h m cıa h m Lyapunov (4.34), sò dửng BŒ • 4.2 ỗng thới sò dửng phữỡng tr…nh (4.29) v phữỡng tr… nh (4.32) ⁄o h m cıa h m Lyapunov xĂc ành ữổc nhữ sau:

Dỹa v o t‰nh chĐt cıa ma tr“n s T A T = (A s) T v sò dửng BŒ • 4.1, ta cõ

Theo tiảu chu'n Lyapunov ” hằ thŁng Œn ành th… ⁄o h m cıa h m Lyapunov phÊi l mºt h m xĂc ành Ơm nghắa l V_

) W + (x) (A s) = 0: ~ Lu“t c“p nh“t trồng sŁ cıa m⁄ng noron ữổc xĂc ành:

Nhữ v“y vợi thu“t toĂn i•u khi”n • xuĐt trong phữỡng tr…nh (4.31), lu“t c“p nh“t tham sŁ cıa Łi tữổng phữỡng tr…nh (4.29), v lu“t c“p nh“t trồng sŁ cıa m⁄ng noron phữỡng tr…nh (4.36) Theo tiảu chu'n Œn ành cıa Lyapunov th… hằ thŁng Œn ành.

4.2.3 Mổ phọng ki”m chứng trản Matlab/Simulink

” xĂc minh k‚t lu“n trản cıa bº i•u khi”n • xuĐt, bº i•u khi”n v ºng hồc k‰n cıa hằ thŁng ữổc mổ phọng trản Matlab/simulink Quÿ ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng ữổc thi‚t k‚ theo quÿ ⁄o b“c nôm, phữỡng tr…nh quÿ ⁄o và tr‰ v gõc xoay tŁi ữu cıa Łi tữổng ữổc thi‚t k‚ nhữ mửc 4.1.4.

)C¡c tham sŁ cıa bº i•u khi”n

CĂc tham sŁ cıa bº i•u khi”n ữổc k‚ thła mºt phƒn cĂc tham sŁ cıa bº i•u khi”n mửc 4.1 Ngo i ra, trong bº i•u khi”n n y cƒn xĂc ành thảm cĂc tham sŁ cıa bº i•u khi”n lỹc CĂc tham sŁ cıa bº i•u khi”n lỹc v 0 ữổc lỹa chồn dỹa trản viằc khÊo sĂt Œn ành cıa cĂc Ăp ứng trong mºt dÊi giĂ trà cıa cĂc thổng sŁ i•u khi”n Dỹa trản phƠn t‰ch Ênh hữðng cıa cĂc tham sŁ ữổc khÊo sĂt trong mi•n rºng, lỹa chồn tŁi ữu theo cĂc yảu cƒu i•u khi”n Tham sŁ 0 ữổc lỹa chồn vła phÊi v ữổc lỹa chồn nhọ Dỹa trản cĂc phƠn t‰ch tham sŁ cıa bº i•u khi”n ữổc lỹa chồn nhữ sau:

)CĐu trúc v cĂc tham sŁ cıa m⁄ng noron hữợng tƠm

CĐu trúc v tham sŁ cıa m⁄ng noron sò dửng ữổc k‚ thła, thła hữðng tł cĐu trúc v tham sŁ cıa m⁄ng RBFNN ữổc thi‚t k‚, lỹa chồn trong mửc 4.1 V… v“y c§u tróc v tham sŁ cıa m⁄ng nh÷ sau:

M⁄ng noron RBF cõ sĂu ƒu v o, sĂu ƒu ra v 50 noron trong lợp 'n. Trồng sŁ khði t⁄o cıa m⁄ng t⁄i thới i”m t = 0 l W 0 = [6] 50 6 ;

T¥m cıa h m cì sð c j = [ 2; 2] 50 ; º rºng cıa h m cì sð b j = 10;

Tham sŁ hồc cıa m⁄ng = diag[2:::2] 50

Phƒn ti‚p theo s‡ l k‚t quÊ mổ phọng vợi cĂc sai lằch khĂc nhau cıa mổ h…nh.

Mổ phọng hằ thŁng vợi sai lằch cıa mổ h…nh l 30% cho bº i•u khi”n cõ sò dửng m⁄ng noron RBF ” bũ th nh phƒn bĐt ành, v bº i•u khi”n khổng câ bò th nh phƒn b§t ành

K‚t quÊ mổ phọng cıa thu“t toĂn i•u khi”n th‰ch nghi lai lỹc/và tr‰ v bº i•u khi”n lai lỹc/và tr‰, vợi quÿ ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng ữổc thi‚t k‚ v lỹc thi‚t k‚ theo Łi tữổng ữổc th” hiằn trong H…nh 4.9 H…nh 4.12

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 a) Và tr‰ cıa Łi tữổng

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 b) Sai sŁ và tr‰ khi bº i•u khi”n câ bò th nh phƒn b§t ành H…nh 4.9: Quÿ ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng theo trửc x.

1.3 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 a) Và tr‰ cıa Łi tữổng

4 b) Sai sŁ và tr‰ khi bº i•u khi”n câ bò th nh phƒn b§t ành H…nh 4.10: Quÿ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng theo trửc y.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 a) Gõc xoay cıa Łi tữổng b) Sai sŁ gõc xoay khi bº i•u khi”n cõ bũ th nh phƒn b§t ành H…nh 4.11: Quÿ ⁄o gõc xoay cıa Łi tữổng.

H…nh 4.12: TŒng lỹc v mổ men t⁄i tƠm cıa Łi tữổng khi bº i•u khi”n cõ bũ th nh phƒn bĐt ành.

Mổ phọng hằ thŁng vợi sai lằch cıa mổ h…nh l 70% cho bº i•u khi”n cõ sò dửng m⁄ng noron RBF ” bũ th nh phƒn bĐt ành.

CĂc k‚t quÊ mổ phọng i•u khi”n và tr‰ v hữợng cıa Łi tữổng theo quÿ ⁄o °t cho trữợc khi sai lằch cıa mổ h…nh l 70% ữổc th” hiằn trong H…nh 4.13 H…nh 4.16.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 a) Và tr‰ cıa Łi tữổng b) Sai sŁ và tr‰

H…nh 4.13: Quÿ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng theo trửc x.

4 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 a) Và tr‰ cıa Łi tữổng b) Sai sŁ và tr‰

H…nh 4.14: Quÿ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng theo trửc y.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 a) Gõc xoay cıa Łi tữổng b) Sai sŁ gõc xoay

H…nh 4.15: Quÿ ⁄o gõc xoay cıa Łi tữổng.

H…nh 4.16: TŒng lỹc v mổ men t⁄i tƠm cıa Łi tữổng.

K‚t quÊ mổ phọng cho thĐy bº i•u khi”n khổng cõ bũ th nh phƒn bĐt ành mĐt Œn ành Bº i•u khi”n sò dửng m⁄ng noron RBF ” bũ th nh phƒn bĐt ành cıa mổ h…nh ho⁄t ºng tŁt v Œn ành, m⁄ng RBF Â bũ ữổc th nh phƒn bĐt ành cıa mổ h…nh thỹc Và tr‰ v gõc xoay cıa Łi tữổng Â hºi tử theo quÿ ⁄o mong muŁn, vợi º quĂ i•u ch¿nh b‹ng khổng v sai lằch tắnh gƒn nhữ b‹ng khổng. Nhữ trong H…nh 4.9 H…nh 4.12, sai sŁ lợn nhĐt giœa và tr‰, hữợng mong muŁn vợi và tr‰, hữợng thỹc dồc theo trửc x, trửc y v gõc xoay ch¿ l 5

[mm] (0,7%); 3 [mm] (0,6%) v 0,007 [rad] (2%) Trong H…nh 4.12, t⁄i và tr‰ cƠn b‹ng tŒng lỹc v mổ men tĂc ºng lản Łi tữổng b‹ng khổng, Łi tữổng ữổc giœ Œn ành t⁄i và tr‰ cƠn b‹ng.

Khi sai lằch cıa mổ h…nh lợn, lợn hỡn 70% M⁄ng NN khổng kàp c“p nh“t

” bũ th nh phƒn bĐt ành cho mổ h…nh Và tr‰ v hữợng cıa Łi tữổng cõ xu hữợng lằch khọi và tr‰ v hữợng mong muŁn Nhữ trong H…nh 4.13 v H…nh 4.15, sai sŁ và tr‰, hữợng cõ xu hữợng tông dƒn Trong h…nh 4.16, t⁄i và tr

‰ mong muŁn tŒng lỹc v mổ men tĂc ºng lản Łi tữổng khĂc khổng, Łi tữổng bà trữổt khọi và tr‰ cƠn b‹ng.

Bº i•u khi”n ữổc thi‚t k‚ trong Phƒn 4.2 ữổc dỹa trản giÊ thi‚t cĂc bi‚n cıa hằ thŁng nhữ và tr‰ v v“n tŁc cĂc khợp, và tr‰ v v“n tŁc cıa Łi tữổng cõ th” o ch‰nh xĂc ữổc Tuy nhiản trong nhi•u trữớng hổp, do cÊm bi‚n o lữớng khổng ho n hÊo, do nhi„u, cĂc t‰n hiằu quan sĂt ữổc thi‚t k‚ ” thay th‚ ph†p o trỹc ti‚p CÊ v“n tŁc cıa cĂc khợp v v“n tŁc di chuy”n theo trửc x, trửc y v v“n tŁc xoay cıa Łi tữổng khõ o ữổc b‹ng cÊm bi‚n Do v“y mºt bº quan sĂt th

‰ch nghi noron (NAO-neuro-adaptive observer) ữổc • xuĐt ” cung cĐp thổng tin cƒn thi‚t cıa v“n tŁc cho bº i•u khi”n Lúc n y mºt bº i•u khi”n th‰ch nghi dỹa trản m⁄ng noron RBF ữổc phĂt tri”n, sò dửng cĂc t‰n hiằu quan sĂt tł bº NAO, vła giÊi quy‚t ữổc vĐn • bĐt ành cıa mổ h…nh ºng lỹc hồc, vła giÊi quy‚t vĐn • mºt sŁ bi‚n tr⁄ng thĂi cıa hằ thŁng khõ o ữổc trỹc ti‚p.

i•u khi”n th‰ch nghi lai lỹc/và tr‰ sò dửng bº quan sĂt th‰ch nghi 73 1 Thi‚t k‚ bº quan s¡t th‰ch nghi

4.3.1 Thi‚t k‚ bº quan s¡t th‰ch nghi

Trong phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng phữỡng tr…nh (4.10) cĂc tr⁄ng thĂi gõc khợp cıa cĂc tay mĂy v và tr‰ cıa Łi tữổng (q; z) cõ th” o ữổc trỹc ti‚p, trong khi õ v“n tŁc cıa Łi tữổng, v“n tŁc chuy”n ºng cĂc khợp (z, q) v lỹc ti‚p xúc khổng th” o ữổc trỹc ti‚p ho°c rĐt khõ o trỹc ti‚p Mºt bº quan sĂt th‰ch nghi ữổc thi‚t k‚ ” ữợc lữổng cĂc tr⁄ng thĂi (z, q) v ữợc lữổng lỹc.

” xƠy dỹng bº quan sĂt, cĂc bi‚n tr⁄ng thĂi ữổc ành nghắa nhữ sau x 1 = z; x 2 = z: (4.37)

Thay phữỡng tr…nh (4.37) v o phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc (4.10), ta nh“n ữổc nhữ sau:

Theo t‰nh chĐt trong [95] th… C 0 (z; z) l tuy‚n t‰nh vợi mŁi quan hằ

C 0 (x 1 ; x 2 ) x 2 = C 0 (x 1 ; x^ 2 ) x^ 2 + C 0 (x 1 ; x~ 2 ) (x 2 + x^ 2 ); (4.39) vợi x~2 = x2 x^2 Thay phữỡng tr…nh (4.39) v o phữỡng tr…nh (4.38), phữỡng tr…nh tr⁄ng thĂi (4.38) ữổc vi‚t l⁄i nhữ sau:

: vợi f 01 (x 1 ; x^ 2 ) l phƒn mổ h…nh ºng lỹc hồc cõ th” xĂc ành ữổc. l phƒn mổ h…nh ºng lỹc hồc khổng bi‚t, khổng xĂc ành ữổc mổ tÊ nhữ sau: f 01 (x 1 ; x^ 2 ) =H 0 1 ( C 0 (x 1 ; x^ 2 ) x^ 2 G 0 )

Phữỡng tr…nh tr⁄ng thĂi (4.40) ữổc bi”u di„n d⁄ng nhữ sau:

H m phi tuy‚n N 0 (X 0 ) s‡ ữổc xĐp x¿, lúc n y m⁄ng noron RBF ữổc sò dửng ” xĐp x¿ h m N 0 (X 0 ) Dỹa v o phữỡng tr…nh (4.19), N 0 (X 0 ) ữổc bi”u di„n nh÷ sau:

^ ^ l h m xĐp x¿ cıa N 0 (X 0 ) Do õ, dỹa trản phữỡng tr…nh (4.20),

Bi‚n tr⁄ng thĂi x^ 1 ; x^ 2 ữổc ành nghắa l bi‚n quan sĂt cıa x 1 ; x 2 , sai sŁ quan s¡t l x~ 1 = x 1 x^ 1 v x~ 2 = x 2 x^ 2

^ T T T l ữợc lữổng cıa X 0 Dỹa trản phữỡng tr…nh (4.41),

V… v“y, X 0 = (x^ 1 ; x^ 2 ) phữỡng tr…nh (4.42) l phữỡng tr…nh tr⁄ng thĂi cıa hằ thŁng ữổc vi‚t l⁄i theo c¡c bi‚n quan s¡t v bº quan s¡t th‰ch nghi câ c¡c bi‚n tr⁄ng th¡i

X = A 0 X 0 ) + W (X ) + G(y CX 0 ) + 0 vợi 0 l phƒn bũ B‹ng cĂch chồn ma tr“n hằ sŁ quan sĂt G ” ma tr“n A 0 GC trð th nh ma tr“n Hurwitz Trł ph÷ìng tr…nh (4.41) cho ph÷ìng tr…nh (4.43), sai sŁ phữỡng tr…nh tr⁄ng thĂi cıa bº quan sĂt thu ữổc:

+ W l sai sŁ cıa trồng sŁ ữợc lữổng.

! 0 (X 0 ; X^ 0 ) = W T (X 0 ) (X ^ 0 ) + " 0 ; l sai sŁ ữợc lữổng cıa h m Gaussian.

V… v“y phữỡng tr…nh sai sŁ ºng lỹc hồc cıa bº quan sĂt cõ th” vi‚t l⁄i nhữ sau:

~ ~ y = CX 0 ; vợi A c = A 0 GC l ma tr“n Hurwitz, v ! m > 0 thọa

^ do giợi h⁄n trồng sŁ tŁi ữu cıa m⁄ng.

Xem x†t t‰nh Œn ành cıa hằ thŁng theo tiảu chu'n Œn ành Lyapunov, h m Lyapunov ữổc • xuĐt nhữ sau

2 2 vợi R l ma tr“n h‹ng sŁ xĂc ành dữỡng R = C T C P ; K 0 l h‹ng sŁ xĂc

0 ành d÷ìng, P 0 l ma tr“n d÷ìng Ti‚p theo Q 0 l mºt ma tr“n x¡c ành dữỡng ữổc ành nghắa nhữ sau

⁄o h m cıa h m Lyapunov (4.45) thu ữổc nhữ sau

Bº quan sĂt th‰ch nghi ữổc thi‚t k‚ nhữ phữỡng tr…nh (4.43) V… v“y, lu“t c“p nh“t cıa m⁄ng ữổc • xuĐt nhữ sau

0 = ! m sgn(G y~) vợi y~ T = (CX ~ T T l sai sŁ ữợc lữổng giœa bi‚n quan sĂt y^ v bi‚n thỹc

0 ) = x~ 1 y, do bi‚n y xĂc ành ữổc b‹ng o V… v“y y~ xĂc ành ữổc

V… trồng sŁ lỵ tữðng W l mºt ma tr“n h‹ng sŁ, do õ W_

= 0 th… ⁄o h m cıa sai sŁ trồng sŁ

Thay c¡c ph÷ìng tr…nh (4.44), (4.46), (4.49) v o ph÷ìng tr…nh (4.47) thu ữổc,

~ k! 0 k < ! m do giợi h⁄n trồng sŁ cıa

Do õ, tł phữỡng tr…nh (4.53) thu ữổc ⁄o h m cıa h m Lyapunov V_ l mºt h m Ơm H m Lyapunov (4.45) l h m xĂc ành dữỡng Theo nguyản lỵ Œn ành cıa Lyapunov, bº quan sĂt th‰ch nghi noron (NAO) cıa hằ tay mĂy ổi- Łi tữổng Œn ành.

4.3.2 i•u khi”n th‰ch nghi lai lỹc/và tr‰ dỹa trản bº quan sĂt th‰ch nghi noron

Trong phƒn n y, mºt bº i•u khi”n th‰ch nghi lai lỹc/và tr‰ dỹa trản m⁄ng noron RBF s‡ ữổc thi‚t k‚, cĂc t‰n hiằu v“n tŁc cĂc khợp v v“n tŁc chuy”n ºng cıa Łi tữổng ữổc lĐy tł NAO ữa v o bº i•u khi”n.

Tł phữỡng tr…nh (4.11) ta cõ ⁄o h m sai sŁ và tr‰ cıa Łi tữổng ữổc vi‚t theo bi‚n tr⁄ng th¡i nh÷ sau: e p = z d z = z d x 2 :

Ta câ sai sŁ cıa v“n tŁc quan s¡t nh÷ sau:

_ _ e p = x~ 2 = x 2 x^ 2 ; e~ p = e^ p x~ 1 = x 1 x^ 1 = e~ p = e^ p e p ; vợi z d ; z d l giĂ trà mong muŁn cıa x 1 ; x 2 ; x^ 1 ; x^ 2 l giĂ trà ữợc lữổng cıa x 1 ; x 2

Lúc n y phữỡng tr…nh sai sŁ, ⁄o h m sai sŁ (4.12) ữổc vi‚t theo bi‚n quan sĂt nhữ sau:

Ta câ s~ = s^ s = x~ 2 + x~ 1 ; vợi s^ l ữợc lữổng cıa s.

Lúc n y phữỡng tr…nh (4.13) ữổc vi‚t l⁄i theo bi‚n tr⁄ng thĂi cıa cĂc giĂ trà ữợc lữổng

M⁄ng noron s‡ ữổc thi‚t k‚ ” bũ th nh bĐt ành cıa mổ h…nh ºng lỹc hồc. Thu“t toĂn i•u khi”n và tr‰ dỹa trản bº quan sĂt th‰ch nghi ữổc thi‚t k‚ nhữ sau:

= f 0 (e^ p ; e^ p ) + f(e^ p ; e^ p ) + K s : f(e^ p ; e^_ p ) l th nh phƒn phi tuy‚n bĐt ành, ữổc ữợc lữổng bði m⁄ng noron f(e^ p ; e^ p ) = W c T c (e^ p ; e^ p ) + " c ; vợi sai sŁ " c nhọ tũy ỵ, luổn xƠy dỹng ữổc mºt m⁄ng noron thọa mÂn i•u kiằn Do õ th nh phƒn bĐt ành cıa hằ thŁng ữổc bũ b‹ng m⁄ng noron v ữổc vi‚t:

Tł phữỡng tr…nh (4.59), thu“t toĂn i•u khi”n (4.58) ữổc mổ tÊ:

4.3.2.2 Thi‚t k‚ lỹc tĂc ºng lản Łi tữổng:

Tł phữỡng tr…nh (4.27), v“n tŁc tham chi‚u cıa Łi tữổng ữổc vi‚t theo bi‚n quan sĂt nhữ sau:

_ (4.61) z^ r = z d + e^ p : Lỹc mong muŁn ữổc t⁄o ra bði ữợc lữổng mổ h…nh tham chi‚u cıa Łi tữổng, t‰n hiằu v“n tŁc tham chi‚u ữổc lĐy tł (4.61) Dỹa v o phữỡng tr…nh (4.28), lỹc mong muŁn ữổc xĂc ành nhữ sau:

F z = H z z^ r + C z (z^; z^ r )z^ r + g^ z = Y 0 (z^; z^ r ; z^ r ) ^ 0 Lu“t c“p nh“t cĂc tham sŁ ºng lỹc hồc cıa Łi tữổng dỹa theo Li-Slotine

[116] ữổc ữa ra nhữ sau:

Lỹc mong muŁn tĂc ºng lản Łi tữổng ữổc xĂc ành dỹa trản ữợc lữổng cĂc tham sŁ cıa Łi tữổng Lỹc mong muŁn t⁄i i”m ti‚p xúc phÊi thọa mÂn mŁi quan hằ trong phữỡng tr…nh (4.30) Do õ lỹc mong muŁn t⁄i i”m ti‚p xúc:

Lúc n y, bº i•u khi”n th‰ch nghi lai lỹc/ và tr‰ dỹa trản bº quan sĂt th

‰ch nghi m khổng cƒn sò dửng tợi cÊm bi‚n o lỹc t⁄i i”m ti‚p xúc ữổc • xuĐt nhữ sau:

= f 0 (e^ p ; e^ p ) + W c c (e^ p ; e^ p ) + J B F vợi c l ⁄i lữổng bũ cho phƒn sai sŁ cıa bº quan sĂt th‰ch nghi.

Thay phữỡng tr…nh (4.65) v o phữỡng tr…nh (4.55) v sò dửng phữỡng tr…nh (4.64), phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng ữổc vi‚t l⁄i theo c¡c h m cıa sai sŁ:

W c = W ~ c T c(e^p; e^ _ p) + Wc T ~ c (e~ p ; e~ _ p ); c (e^ p ; e^ p ) = W c c (e^ p ; e^ p ) + W c c (e p ; e p ) c (e^ p ; e^ p ) vợi W~ c = W^ c W c l sai sŁ ữợc lữổng cıa trồng sŁ v

~ _ _ c (e~ p ; e~ p ) = c (e p ; e p ) c (e^ p ; e^ p ) l sai sŁ ữợc lữổng cıa h m cỡ sð, v… v“y

4.3.2.3 XƠy dỹng lu“t c“p nh“t trồng sŁ cıa m⁄ng

Sai sŁ ºng lỹc hồc cıa Łi tữổng thu ữổc nhữ sau:

Xem x†t hằ thŁng Œn ành theo tiảu chu'n Lyapunov, do õ h m Lyapunov ữổc • xuĐt chồn nhữ sau:

⁄o h m theo thíi gian cıa h m Lyapunov trð th nh

Sò dửng t‰nh chĐt ma trƠn H _ z 2 C z cıa Łi tữổng l ma tr“n Łi xứng lằch

_ 2A T C p l ma tr“n cụng l ma tr“n Łi xứng v sò dửng BŒ • 4.2 th… H lằch, do õ T _

Ta cõ s + s~ = s^, sò dửng phữỡng tr…nh (4.63), (4.66) v (4.67) th… ⁄o h m cıa h m Lyapunov trð th nh:

Düa v o t‰nh ch§t cıa ma tr“n s^T AT = (A s^)

+ s^ A W c c (e~ p ; e~ p ) s^ 0 Y 0 0 v sò dửng BŒ • 4.1 ta cõ:

GiÊ ành 4.1: CĂc sai sŁ ữợc lữổng v• trồng sŁ v cĂc h m cỡ sð ữổc giợi h⁄n v thọa mÂn

W c T ~ c (e~ p ; e~ _ p ) E W c c , c ; vợi E W c ; c v c l cĂc h‹ng sŁ xĂc ành dữỡng.

GiÊ ành 4.2: CĂc sai sŁ ữợc lữổng cıa cĂc tham sŁ v cıa mổ h…nh tham chi‚u cıa Łi tữổng ữổc giợi h⁄n v thọa mÂn, k Y 0 0 k Y 0 E 0 , 0 ;

79 vợi E 0 ; Y 0v 0 l cĂc h‹ng sŁ xĂc ành dữỡng.

Theo GiÊ ành 4.1 v GiÊ ành 4.2 th… i•u kiằn giợi h⁄n s‡ thọa mÂn:

W c T ~ c (e~ p ; e~ _ p ) + k Y 0 0 k E W c c + Y 0 E 0 , c0 ; (4.70) vợi c0 l mºt h‹ng sŁ xĂc ành dữỡng. c ữổc sò dửng ” bũ nhœng sai sŁ do xĐp x¿, c ữổc thi‚t k‚ nhữ sau:

Tł ph÷ìng tr…nh (4.70) v (4.71) th…

Tł ph÷ìng tr…nh (4.72), ph÷ìng tr…nh ⁄o h m cıa h m Lyapunov (4.69) s‡ thu ữổc nhữ sau:

” hằ thŁng Œn ành th… V

Lu“t c“p nh“t trồng sŁ cıa m⁄ng l :

Nhữ v“y lu“t i•u khi”n (4.65) vợi lu“t c“p nh“t (4.63) v (4.73), th… h m Lyapunov V l h m dữỡng, cặn ⁄o h m V_ cıa h m Lyapunov l mºt h m ¥m. Theo nguyản lỵ Œn ành cıa Lyapunov th… hằ Œn ành.

Tł c¡c ph¥n t‰ch v x¥y düng thu“t to¡n i•u khi”n, bº quan s¡t th‰ch nghi, cụng nhữ lu“t c“p nh“t cĂc trồng sŁ cıa m⁄ng v lu“t c“p nh“t cĂc tham sŁ cıa Łi tữổng Sỡ ỗ khŁi bº i•u khi”n th‰ch nghi lai lỹc/và tr‰ sò dửng bº quan sĂt th‰ch nghi noron ữổc xƠy dỹng nhữ H…nh 4.17.

H…nh 4.17: Sỡ ỗ khŁi bº i•u khi”n quan sĂt th‰ch nghi.

Nh“n x†t: Do e p = z d x 2 v e^ _ p = z d x^ 2 sai sŁ v“n tŁc thüc l e p = e^ _ x~ p 2 V… sai sŁ quan sĂt X ~ 0 l giợi h⁄n v Â ữổc chứng minh trong mửc 4.3.1, i•u õ cõ nghắa l sai sŁ quan sĂt v“n tŁc x~ 2 trong khổng gian l m viằc giợi h⁄n v sai sŁ giœa v“n tŁc thỹc v v“n tŁc mong muŁn e p cụng giợi h⁄n. 4.3.2.4 K‚t quÊ mổ phọng

Trong phƒn n y, Bº i•u khi”n • xuĐt s‡ ữổc mổ phọng ki”m chứng trản Matlab/ Simulink Qụy ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng ữổc thi‚t k‚ theo quÿ ⁄o b“c nôm nhữ phƒn 3.4.

) C¡c tham sŁ cıa bº i•u khi”n

CĂc tham sŁ cıa bº i•u khi”n n y ữổc k‚ thła v thła hữðng cĂc tham sŁ lỹa chồn trong thi‚t k‚ bº i•u khi”n mửc 4.2 Ngo i ra, trong bº i•u khi”n cặn cƒn lỹa chồn tham sŁ c0 nh‹m bũ ữổc sai sŁ cıa hằ thŁng do xĐp x¿ Tham sŁ n y ữổc lỹa chồn dỹa trản phƠn t‰ch Ênh hữðng cıa tham sŁ vợi yảu cƒu i•u khi”n, dỹa trản phƠn t‰ch Œn ành cıa hằ thŁng. Tham sŁ c0 ữổc lỹa chồn nhọ vła phÊi Dỹa trản cĂc phƠn t‰ch tham sŁ bº i•u khi”n ữổc lỹa chồn:

) C§u tróc v tham sŁ cıa m⁄ng noron RBF trong bº i•u khi”n C§u tróc v tham sŁ cıa m⁄ng noron sò dửng ữổc thi‚t k‚ dỹa trản cĐu trúc v tham sŁ cıa m⁄ng RBFNN lỹa chồn trong mửc 4.2 ” Êm bÊo sai sŁ xĐp x¿ cıa m⁄ng nhọ, v khÊ nông bũ th nh phƒn bĐt ành cıa m⁄ng NN cho hằ thŁng khi hằ thŁng xuĐt hiằn thảm sai sŁ do xĐp x¿ cĂc bi‚n tr⁄ng thĂi b‹ng bº quan sĂt Lúc n y sŁ noron trong lợp 'n ữổc chồn lợn ” sai sŁ xĐp x¿ cıa m⁄ng nh“n ữổc nhọ GiĂ trà ban ƒu trồng sŁ cıa m⁄ng ữổc lỹa chồn c'n th“n, cõ giĂ trà rĐt nhọ, Êm bÊo m⁄ng NN ữổc c“p nh“t mºt cĂch tł tł, hiằu quÊ trong giai o⁄n ƒu hồc online Qua phƠn t‰ch cĐu trúc v tham sŁ cıa m⁄ng ữổc lỹa chồn nhữ sau:

SŁ ƒu v o cıa m⁄ng l sĂu, sŁ ƒu ra cıa m⁄ng l sĂu v sŁ noron trong lợp 'n l 700

GiĂ trà ban ƒu trồng sŁ cıa m⁄ng ữổc lỹa chồn l W c = [0] 700 6

T¥m cıa h m Gaussian l c j = [ 2; 2] 700 : º rºng cıa h m Gaussian b j = 10:

Tham sŁ hồc cıa m⁄ng l = diag [2:::2] 700

) Tham sŁ cıa bº quan s¡t

” Êm bÊo r‹ng sai sŁ cıa bº quan sĂt ữổc hºi tử mºt cĂch nhanh chõng v• khổng, hằ sŁ cıa bº quan sĂt thữớng s‡ ữổc chồn ı lợn, v Êm bÊo A 0 GC trð th nh ma tr“n Huzvit Tuy nhiản, khổng nản sò dửng hằ sŁ quan sĂt quĂ lợn, v… cõ th” dÔn ‚n hiằu ứng bà nhi„u m⁄nh v cõ th” l m giÊm tuŒi thồ cıa hằ thŁng robot Hỡn nœa, hằ sŁ quan sĂt quĂ lợn ho°c quĂ nhọ s‡ dÔn ‚n cõ º quĂ i•u ch¿nh trong k‚t quÊ i•u khi”n Do õ, hằ sŁ quan sĂt cƒn ữổc i•u ch¿nh c'n th“n ” ⁄t ữổc k‚t quÊ phũ hổp vợi yảu cƒu thi‚t k‚ bº quan s¡t v bº i•u khi”n Düa v o c¡c ph¥n t‰ch tham sŁ cıa bº quan sĂt ữổc lỹa chồn nhữ sau:

) CĐu trúc v tham sŁ cıa m⁄ng noron trong bº quan sĂt th‰ch nghi Dỹa trản phữỡng tr…nh (4.42), m⁄ng noron RBF sò dửng trong bº quan sĂt th‰ch nghi cõ cĐu trúc gỗm: ch‰n ƒu v o l sai sŁ và tr‰, hữợng giœa giĂ trà thỹc v giĂ trà quan sĂt; giĂ trà quan sĂt và tr‰, hữợng v v“n tŁc chuy”n ºng cıa Łi tữổng; ba ƒu ra tữỡng ứng vợi ba th nh phƒn trong vecto v“n tŁc chuy”n ºng cıa Łi tữổng trong phữỡng tr…nh tr⁄ng thĂi hằ thŁng, lúc n y m⁄ng noron RBF sò dửng ” bũ th nh phƒn bĐt ành cıa hằ thŁng.

Gi¡ trà º rºng b j v Łi xứng GiĂ trà thiản ƒu v o m⁄ng. v tƠm c j cıa h m Gaussian ữổc lỹa chồn vła phÊi b j v c j ữổc lỹa chồn dỹa v o khÊo sĂt khoÊng bi‚n

SŁ noron trong lợp 'n ữổc chồn lợn ” sai sŁ xĐp x¿ cıa m⁄ng nh“n ữổc nhọ GiĂ trà khði t⁄o ban ƒu trồng sŁ cıa m⁄ng ữổc lỹa chồn c'n th“n, cõ giĂ trà rĐt nhọ, Êm bÊo m⁄ng NN ữổc c“p nh“t mºt cĂch tł tł, hiằu quÊ trong giai o⁄n ƒu hồc online Dỹa v o cĂc phƠn t‰ch, tham sŁ cıa m⁄ng ữổc lỹa chồn:

SŁ noron trong lợp 'n cıa m⁄ng l 700.

GiĂ trà ban ƒu cıa trồng sŁ ữổc lỹa chồn l W = [0] 700 3

Tham sŁ hồc cıa m⁄ng l K 0 = diag[20:::20] 700 v = diag [0; 02:::0; 02] 700 a) K‚t quÊ mổ phọng vợi sai lằch cıa mổ h…nh l10%:

Chữỡng n y nghiản cứu v • xuĐt mºt sŁ bº i•u khi”n nƠng cao cho hằ tay mĂy ổi Łi tữổng vợi mổ h…nh ºng lỹc hồc bĐt ành:

- PhĂt tri”n bº i•u khi”n th‰ch nghi sò dửng m⁄ng RBF

- PhĂt tri”n bº i•u khi”n th‰ch nghi lai lỹc/và tr‰ m khổng sò dửng cÊm bi‚n o lüc.

- PhĂt tri”n bº i•u khi”n th‰ch nghi lai lỹc/và tr‰ dỹa trản bº quan sĂt th

CĂc bº i•u khi”n • xuĐt •u ữổc mổ phọng ki”m chứng trản Matlab/ Simulink vợi mổ h…nh hằ tay mĂy ổi, mỉi tay mĂy l mºt tay mĂy phflng cõ ba b“c tỹ do v Łi tữổng r›n CĂc k‚t quÊ mổ phọng ữa ra •u cho thĐy bº i•u khi”n • xuĐt ho⁄t ºng tŁt, quÿ ⁄o thỹc Â bĂm vợi quÿ ⁄o thi‚t k‚ vợi sai lằch tắnh nhọ, dữợi 2%.

Vợi nºi dung trong chữỡng n y, lu“n Ăn Â cổng bŁ ữổc cĂc b i bĂo nhữ sau:

1 Luu Thi Hue, Nguyen Pham Thuc Anh, Duong Minh Duc, Adaptive force/ position control for dual-arm systembased on neural network radial basis function without using a force sensor , Journal of Science and Tech-nology - DaNang University, vol.18, no.12.1, pp.1-7, ISSN 1859-1531,2020.

2 Luu Thi Hue, Nguyen Pham Thuc Anh, Duong Minh Duc, Adaptive

Hybrid Force/Position Control Using Neuro-Adaptive Observer For

Dual-Arm Robot , International Review of Automatic Control

(I.RE.A.CO.), vol.13, no.6, pp.313-328, ISSN 1974-6059, (Scopus-Q3),

3 Luu Thi Hue, Nguyen Pham Thuc Anh, Adaptive Control for Dual-Arm Robotic System Based on Radial Basis Function Neural Network , JST: Smart Systems and Devices, vol 1, no.1, May 2021, pp 50-58, ISSN: 2734-9373, 2021.

THĩC NGHI M

Thi‚t k‚ v ch‚ t⁄o mổ h…nh thỹc nghiằm tay mĂy ổi

Hằ tay mĂy ổi m tĂc giÊ sò dửng trong phƒn thỹc nghiằm l mºt hằ gỗm hai tay mĂy phflng giŁng hằt nhau (giŁng nhữ k‚t cĐu cıa hằ tay mĂy ổi ữổc sò dửng mổ phọng trong Chữỡng 3), những mỉi tay mĂy ch¿ cõ hai khợp phŁi hổp chuy”n ºng cũng giœ v di chuy”n mºt Łi tữổng r›n chung CĂc h…nh Ênh thi‚t k‚ cỡ kh‰ cıa tay mĂy ổi nhữ H…nh 5.1 H…nh 5.2

Vợi thi‚t k‚ cỡ kh‰ nhữ v“y, hằ thŁng ữổc l m viằc nhữ sau: Mỉi tay mĂy sò dửng hai ºng cỡ i•u khi”n chuy”n ºng cho hai gõc khợp Trữợc h‚t phƠn t‰ch l m viằc cıa tay mĂy thứ hai: tay mĂy thứ hai sò dửng hai ºng cỡ l ºng cỡ

1 v ºng cỡ 2 ” i•u khi”n chuy”n ºng cho hai khợp ºng cỡ 1 i•u khi”n chuy”n ºng cho khợp 1 ( i•u khi”n chuy”n ºng link 21), ºng cỡ 2 i•u khi”n chuy”n ºng cho khợp 2 ( i•u khi”n chuy”n ºng link 24), ” trĂnh sò dửng ai truy•n chuy”n tł ºng cỡ 2 tợi khợp thứ 2 ( ai cõ º d i lợn) l m tông thới gian tr„, sai sŁ chuy”n ºng cıa khợp TĂc giÊ sò dửng thanh dÔn ºng (link 22, link

23) ” truy•n chuy”n ºng tł ºng cỡ 2 tợi khợp 2, khi ºng cỡ chuy”n ºng th… link

22 v link 23 cụng chuy”n ºng, link 22 v link 23 chuy”n ºng ữổc bao nhiảu th… link 24 (khợp 2) chuy”n ºng ữổc bĐy nhiảu Tữỡng tỹ nhữ tay mĂy thứ hai, tay mĂy thứ nhĐt cụng sò dửng hai ºng cỡ ” i•u khi”n chuy”n ºng cho hai khợp ( i•u khi”n chuy”n ºng link 11 v link 14) i•u khi”n chuy”n ºng cıa khợp 2 (link 14) cıa tay mĂy thứ nhĐt ữổc thổng qua chuy”n ºng cıa thanh dÔn ºng link 12 v link 13, khi ºng cì 4 chuy”n ºng th… link 12 v link 13 chuy”n ºng, link 12 v link 13 chuy”n ºng ữổc bao nhiảu th… link 14 chuy”n ºng ữổc bĐy nhiảu.

H…nh 5.1: Thi‚t k‚ cỡ kh‰ tay mĂy ổi.

H…nh 5.2: H…nh Ênh thỹc tay mĂy ổi

Phƒn thi‚t k‚ cỡ kh‰ cıa tay mĂy ổi cõ cĂc thổng sŁ nhữ trong BÊng 5.1

BÊng 5.1: Thổng sŁ tay mĂy v Łi tữổng.

CĂc khƠu KhŁi lữổng (Kg) Chi•u d i (m)

Kho£ng c¡ch hai tay m¡y - 0.12 Łi tữổng 0.15 0.14.

ºng lỹc hồc hằ tay mĂy ổi - Łi tữổng thỹc nghiằm

Phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa hằ tay mĂy ổi Łi tữổng trong mổ h…nh thỹc nghiằm cụng cõ d⁄ng nhữ phữỡng tr…nh (3.1) Những cĂc th nh phƒn trong phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa tay mĂy ổi cõ d⁄ng khĂc, cử th” nhữ sau: CĂc th nh phƒn trong phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa tay mĂy thứ nhĐt.

Ma tr“n H 1 (q 1 ); C 1 (q 1 ; q 1 ); g 1 (q 1 ); J 01 xĂc ành ữổc nhữ sau:

CĂc th nh phƒn trong ma tr“n quĂn t‰nh H 1 (q 1 ) ữổc xĂc ành:

CĂc th nh phƒn trong ma tr“n tữỡng hỉ v ly tƠm C 1 (q 1 ; q 1 ) ữổc xĂc ành:

CĂc th nh phƒn trong vectỡ trồng trữớng g 1 (q 1 ) ữổc xĂc ành: g 11 =(m 11 g lg 11 +m 12 gd 11 )cos 11 + m 12 g lg 12 cos( 11 + 12 ) g 22 =m 12 g lg 12 cos( 11 + 12 )

CĂc th nh phƒn trong ma tr“n Jacoby J 01 ữổc xĂc ành:

CĂc th nh phƒn trong phữỡng tr…nh ºng lỹc hồc cıa tay mĂy thứ hai ữổc xĂc ành t÷ìng tü nh÷ c¡c th nh phƒn trong ph÷ìng tr…nh ºng lüc ho⁄c cıa tay m¡y thứ nhĐt.

” phửc vử cho ki”m chứng cıa hằ thŁng thỹc nghiằm tay mĂy ổi- Łi tữổng, k‚t quÊ mổ phọng thu“t toĂn i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng vợi hằ tay mĂy ổi Łi tữổng, mỉi tay mĂy cõ hai b“c tỹ do s‡ ữổc tr…nh b y trong phƒn ti‚p theo.

Mổ phọng vợi hả tay mĂy ổi Łi tữổng, mỉi tay mĂy cõ hai b“c tü do

a) i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc x:

K‚t quÊ mổ phọng i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc x cıa Łi tữổng dũng bº i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng Vợi quÿ ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng dồc theo trửc x, khi và tr‰ theo trửc y ữổc giœ nguyản ữổc th” hiằn trong H…nh 5.3 - H…nh 5.5

0 5 10 15 20 a) Quÿ ⁄o chuy”n ºng b) Sai sŁ và tr‰ cıa Łi tữổng H…nh 5.3: Quÿ ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng dồc theo trửc x.

H…nh 5.4: Mổ men cıa cĂc khợp cıa tay mĂy thứ nhĐt.

H…nh 5.5: Mổ men cıa cĂc khợp cıa tay mĂy thứ nhĐt.

Tł k‚t quÊ mổ phọng H…nh 5.3 - H…nh 5.5 cõ th” thĐy r‹ng bº i•u khi”n hỉn hổp lỹc v và tr‰ theo trửc x cho k‚t quÊ tŁt, sai lằch và tr‰ theo trửc x lợn nhĐt l 0,013% Łi tữổng ữổc chuy”n ºng tợi và tr‰ mong muŁn vợi sai lằch tắnh rĐt nhọ gƒn nhữ b‹ng khổng T⁄i và tr‰ cƠn b‹ng mổ men tĂc ºng lản cĂc khợp cıa hai tay mĂy cõ giĂ trà khổng Œi, i•u õ chứng tọ Łi tữổng ữổc giœ Œn ành. b) i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc y:

K‚t quÊ mổ phọng i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc y cıa Łi tữổng dũng bº i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng Vợi quÿ ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng dồc theo trửc y , khi và tr‰ theo trửc x ữổc giœ nguyản ữổc th” hiằn trong H…nh 5.6

-0.5 0 2 4 6 8 10 12 b) Sai sŁ và tr‰ cıa Łi tữổng H…nh 5.6: Quÿ ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng dồc theo trửc y.

Tł k‚t quÊ mổ phọng H…nh 5.6 cõ th” thĐy r‹ng bº i•u khi”n hỉn hổp lỹc v và tr‰ theo trửc y cho k‚t quÊ tŁt, sai lằch và tr‰ theo trửc y lợn nhĐt l 0,038% Łi tữổng ữổc chuy”n ºng tợi và tr‰ mong muŁn vợi sai lằch tắnh rĐt nhọ 0,01% T⁄i và tr‰ cƠn b‹ng Łi tữổng ữổc giœ Œn ành. c) i•u khi”n hỉn hổp lỹc, hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng:

K‚t quÊ mổ phọng i•u khi”n hỉn hổp lỹc, hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng dũng bº i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng Vợi quÿ ⁄o hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng ữổc th” hiằn trong H…nh 5.7

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 b) Sai sŁ gõc xoay cıa Łi tữổng H…nh 5.7: Quÿ ⁄o hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng.

Tł k‚t quÊ mổ phọng H…nh 5.7 cõ th” thĐy r‹ng bº i•u khi”n hỉn hổp lỹc v hữợng chuy”n ºng cho k‚t quÊ tŁt, sai lằch hữợng lợn nhĐt l 1,6% Łi tữổng ữổc chuy”n ºng tợi hữợng mong muŁn vợi sai lằch tắnh rĐt nhọ 0,2% T⁄i và tr

‰ cƠn b‹ng Łi tữổng ữổc giœ Œn ành. d) i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc x, hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng:

K‚t quÊ mổ phọng i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc x, hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng dũng bº i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng Vợi quÿ ⁄o và tr‰ v hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng ữổc th” hiằn

0 5 10 15 20 25 a) Quÿ ⁄o chuy”n ºng b) Sai sŁ và tr‰ cıa Łi tữổng H…nh 5.8: Quÿ⁄o hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng dồc theo trửc x.

0 5 10 15 20 25 a) Quÿ ⁄o chuy”n ºng b) Sai sŁ gõc xoay cıa Łi tữổng

H…nh 5.9: Quÿ ⁄o hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng.

Tł k‚t quÊ mổ phọng H…nh 5.8 H…nh 5.9 cõ th” thĐy r‹ng bº i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ theo trửc x, hữợng chuy”n ºng cho k‚t quÊ tŁt Sai lằch và tr‰ theo trửc x lợn nhĐt l 0,075%, hữợng lợn nhĐt l 1% Łi tữổng ữổc chuy”n ºng tợi và tr‰, hữợng mong muŁn vợi sai lằch tắnh rĐt nhọ lƒn lữổt l 0,002% v 0,25% T⁄i và tr‰ cƠn b‹ng Łi tữổng ữổc giœ Œn ành. e) i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc y, hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng:

K‚t quÊ mổ phọng i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc y, hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng dũng bº i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng Vợi quÿ ⁄o và tr‰ v hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng ữổc th” hiằn trong H…nh 5.10 H…nh 5.11

Tł k‚t quÊ mổ phọng H…nh 5.10 H…nh 5.11 cõ th” thĐy r‹ng bº i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ theo trửc y, hữợng chuy”n ºng cho k‚t quÊ tŁt Sai lằch và tr‰ theo trửc y lợn nhĐt l 0,08%, hữợng lợn nhĐt l 1,8% Łi tữổng ữổc chuy”n ºng tợi và tr‰, hữợng mong muŁn vợi sai lằch tắnh rĐt nhọ lƒn lữổt l 0,025% v 0,5% T⁄i và tr‰ cƠn b‹ng Łi tữổng ữổc giœ Œn ành.

H…nh 5.10: Quÿ ⁄o chuy”n ºng theo

0 5 10 15 20 25 30 b) Sai sŁ và tr‰ cıa Łi tữổng trửc y cıa Łi tữổng.

-0.2 0 5 10 15 20 25 30 a) Quÿ ⁄o chuy”n ºng b) Sai sŁ gõc xoay cıa Łi tữổng

H…nh 5.11: Quÿ ⁄o hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng. f) i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc x v trửc y cıa Łi tữổng:

K‚t quÊ mổ phọng i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc x v trửc y cıa Łi tữổng dũng bº i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng Vợi quÿ ⁄o và tr‰ cıa Łi tữổng ữổc th” hiằn trong H…nh 5.12 H…nh 5.13

0 5 10 15 20 25 30 35 40 a) Quÿ ⁄o chuy”n ºng b) Sai sŁ và tr‰ cıa Łi tữổng

H…nh 5.12: Quÿ ⁄o chuy”n ºng theo trửc x cıa Łi tữổng.

H…nh 5.13: Quÿ ⁄o chuy”n ºng theo

0 5 10 15 20 25 30 35 40 b) Sai sŁ và tr‰ cıa Łi tữổng trửc y cıa Łi tữổng.

Tł k‚t quÊ mổ phọng H…nh 5.12 H…nh 5.13 cõ th” thĐy r‹ng bº i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ cho k‚t quÊ tŁt Sai lằch và tr‰ theo trửc x, trửc y lợn nhĐt lƒn lữổt l 0,02% v 0,03% Łi tữổng ữổc chuy”n ºng tợi và tr‰ mong muŁn vợi sai lằch tắnh rĐt nhọ lƒn lữổt l 0,002% T⁄i và tr‰ cƠn b‹ng Łi tữổng ữổc giœ Œn ành.

Tł k‚t mổ phọng H…nh 5.3 H…nh 5.13 thĐy r‹ng bº i•u khi”n l m viằc tŁt v Œn ành Łi tữổng ữổc giœ ch°t v ch›c ch›n trong quĂ tr…nh di chuy”n, k‚t quÊ cõ ữổc quÿ ⁄o và tr‰ v hữợng cıa Łi tữổng Â bĂm vợi quÿ ⁄o °t Sai lằch tắnh nhọ, quÿ ⁄o chuy”n ºng dồc theo trửc x sai lằch tắnh nhọ hỡn 0,08%, quÿ ⁄o chuy”n ºng dồc theo trửc y sai lằch tắnh nhọ hỡn 1%, quÿ ⁄o hữợng chuy”n ºng sai lằch tắnh nhọ hỡn 1%, º quĂ i•u ch¿nh nhọ dữợi 1%. H…nh 5.3b H…nh 5.13b cho thĐy t⁄i và tr‰ cƠn b‹ng sai lằch tắnh l h‹ng sŁ, chứng tọ Łi tữổng ữổc giœ Œn ành t⁄i và tr‰ cƠn b‹ng.

Phƒn ti‚p theo, xƠy dỹng hằ thŁng thỹc nghiằm v thò nghiằm hằ thŁng theo kàch bÊn ữổc mổ phọng nhữ phƒn 5.3 s‡ ữổc tr…nh b y.

CĐu trúc gh†p nŁi cıa hằ thŁng thỹc nghiằm ữổc thỹc hiằn nhữ H…nh 5.14.

CĐu trúc v ho⁄t ºng cıa hằ thŁng thỹc nghiằm

H…nh 5.14: Sỡ ỗ khŁi hằ thŁng thỹc nghiằm.

FDDI: Fiber Distributed Data Interface (dœ liằu phƠn tĂn sổ quang). Thu“t toĂn ữổc vi‚t v xƠy dỹng trản Matlab/Simulink v sò dửng phƒn m•m Control desk biản dàch Lúc n y cĂc t‰n hiằu tł bº i•u khi”n qua card DS1103, qua hºp giao diằn ” ữa t‰n hiằu i•u khi”n tợi driver cıa ºng cỡ servo thổng qua mºt board k‚t nŁi T‰n hiằu tł driver cıa ºng cỡ s‡ i•u khi”n chuy”n ºng cho ºng cỡ servo tł õ i•u khi”n chuy”n ºng cĂc khợp cıa tay mĂy ổi. TŁc º chuy”n ºng cıa ºng cỡ s‡ ữổc o b‹ng encoder, t‰n hiằu n y s‡

101 ữổc chuy”n tợi Matlab/Simulink thổng qua hºp giao diằn cıa DS1103 (qua cŒng INC), trản phƒn m•m Matlab/Simulink t‰n hiằu tł encoder s‡ ữổc chuy”n th nh t‰n hiằu gõc xoay cıa cĂc khợp, v phÊn hỗi l⁄i cho bº i•u khi”n.

V‰ tr‰ cıa Łi tữổng s‡ ữổc t‰nh giĂn ti‚p qua gõc xoay cıa cĂc khợp. Cặn hữợng (gõc xoay) cıa Łi tữổng s‡ ữổc o b‹ng cÊm bi‚n MPU6050 Và tr‰, hữợng cıa Łi tữổng s‡ ữổc phÊn hỗi l⁄i cho bº i•u khi”n.

5.4.1 CĂc thi‚t bà phƒn cứng

” i•u khi”n chuy”n ºng cho cĂc khợp cıa tay mĂy ổi sò dửng bŁn ºng cỡ servo i•u khi•u cho bŁn khợp ºc l“p ºng cỡ servo sò dửng l ºng cỡ xoay chi•u v cıa hÂng Misubishi, thổng sŁ, mÂ hiằu, °c t‰nh cıa ºng cỡ ữổc tr…nh b y trong phƒn dữợi Ơy, chi ti‚t ữổc tr…nh b y trong phử lửc. a) ºng cì AC servo Misubishi HC-KFS43: iằn Ăp cung cĐp: 220VAC.

TŁc º vặng quay: 3000 vặng/phút.

Encoder 17 bit, tŁc º phƠn giÊi 131072 xung/vặng.

Momen xo›n: 1.3 Nm, momen xo›n lợn nhĐt: 3.8 Nm. ºng cỡ AC Servo HC-KF43B tữỡng th‰ch vợi Servo Amplifiler: MR- J2S-40A/B/CP/CL. b) Driver MR-J2S-40A:

” i•u khi”n cho ºng cỡ servo sò dửng driver MR-J2S-40A, cĂc thổng sŁ cıa MR-J2S-40A nh÷ sau: iằn Ăp nguỗn cĐp: 3-pha 200 VAC ho°c 1-pha 230 VAC. iằn Ăp ra: 3 pha 200-230 V.

Phữỡng phĂp i•u khi”n: i•u ch‚ º rºng xung PWM, i•u khi”n dặng iằn. c) Hằ thŁng cÊm bi‚n phÊn hỗi gõc xoay cıa Łi tữổng:

” xĂc ành gõc xoay cıa Łi tữổng, phÊn hỗi v• cho bº i•u khi”n TĂc giÊ dũng cÊm bi‚n MPU6050 (module GY-521) k‚t nŁi vợi Arduino v gòi t‰n hiằu phÊn hỗi v• card DS1103 b‹ng giao ti‚p analog.

Hằ thŁng phÊn hỗi gõc cıa Łi tữổng ữổc xƠy dỹng xung quanh cÊm bi‚n MPU6050, vi i•u khi”n Arduino Uno R3 s‡ ồc t‰n hiằu cÊm bi‚n trÊ v• thổng qua giao thức I2C, sau õ nhớ DAC MCP4822 giao ti‚p vợi arduino b‹ng SPI xuĐt t‰n hiằu analog tợi DS1103 Arduino ho⁄t ºng ð tƒn sŁ m°c ành 8Mhz, giao ti‚p I2C hồa ºng vợi tƒn sŁ 400kHz, giao ti‚p SPI m°c ành 4Mhz.

5.4.2 Phƒn m•m i•u khi”n a) Card i•u khi”n thíi gian thüc dSPACE 1103

TĂc giÊ sò dửng card i•u khi”n thới gian thỹc dSPACE 1103 ” ki”m chứng thu“t toĂn i•u khi”n Â ữổc • xuĐt trong chữỡng 3, vła sò dửng ữổc chữỡng tr… nh i•u khi”n Â xƠy dỹng mổ phọng trản Matlab/Simulink, vła khổng phÊi xƠy dỹng v vi‚t l⁄i chữỡng tr…nh i•u khi”n khi sò dửng cĂc chip vi i•u khi”n ” thỹc hiằn.

Bº DSP - DS1103 l sÊn ph'm xò l‰ t‰n hiằu sŁ do hÂng dSPACE cıa ức sÊn xuĐt, ữổc t‰ch hổp gỗm: Phƒn cứng card DS1103, phƒn m•m Controldesk v Matlab/Simulink ” t⁄o th nh bº i•u khi”n ho n ch¿nh, cõ khÊ nông t‰nh toĂn tŁc º cao trong i•u khi”n theo thới gian thỹc v thao tĂc trỹc ti‚p hằ thŁng.

QuĂ tr…nh i•u khi”n l sỹ liản hằ m“t thi‚t giœa cĂc khŁi phƒn cứng v phƒn m•m Sỹ luƠn chuy”n cĂc tham sŁ giœa cĂc khŁi n y vợi nhiằm vử ữổc ph¥n ành nh÷ sau:

+ Phƒn m•m Matlab/Simulink: Thi‚t k‚ thu“t to¡n i•u khi”n.

+ Phƒn m•m Controldesk: biản dàch, quan sĂt cĂc tham sŁ tĂc ºng, cĂc t

‰n hiằu ƒu ra thỹc nghiằm.

+ Card DS1103: Giao ti‚p, truy•n cĂc t‰n hiằu tữỡng tĂc trỹc ti‚p giœa m¡y t‰nh v c¡c thi‚t bà ngo⁄i vi.

Card DS1103 ữổc t‰ch hổp vi xò l‰, ADC, DAC tŁc º cao DS1103 o lữớng v t⁄o ra cĂc t‰n hiằu tữỡng tỹ, t‰n hiằu sŁ ỡn bit qua cĂc cŒng I/O, t‰n hiằu sŁ a b‰t tł cĂc bº encoder, t⁄o xung i•u khi”n PWM, truy•n thổng trong hằ thŁng thổng tin cổng nghiằp thổng qua cĂc chu'n giao ti‚p RS 232 v Can. b) Phƒn m•m Controldesk

Controldesk dSPACE l phƒn m•m i k–m vợi card DS1103 ” thỹc hiằn ữổc thỹc nghiằm Phƒn m•m cung cĐp tĐt cÊ cĂc chức nông nhữ tr…nh biản dàch, cĂc cổng cử ” ữa ữổc t‰n hiằu i•u khi”n cho ºng cỡ, xƠy dỹng giao diằn, hi”n thà lản m n h…nh Ngữới dũng cõ th” mổ tÊ cĂc chữỡng tr…nh i•u khi”n, cụng nhữ mổ tÊ ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng thổng qua Simulink cıa Matlab. Controldesk liản hằ vợi Matlab ” nh“n dœ liằu v o thỹc hiằn chữỡng tr…nh.

” k‚t nŁi giœa phƒn cứng v phƒn m•n ( ºng cỡ servo, driver v DS1103) sò dửng mºt board k‚t nŁi vợi mửc ‰ch:

- CĂch ly cho bº i•u khi”n DS1103 vợi phƒn cứng (phƒn m⁄ch lỹc).

- Linh ho⁄t khi k‚t nŁi, linh ho⁄t ch‚ º l m viằc cıa ºng cỡ.

Momen sau khi ữổc t‰nh tł bº i•u khi”n DS1103 ữổc ữa tợi driver ” i•u khi”n ºng cỡ thổng qua board k‚t nŁi.

Chuy”n ch‚ º i•u khi”n tł i•u khi”n momen sang i•u khi”n và tr‰ v ngữổc l⁄i. T‰n hiằu i•u khi”n ºng cỡ quay thu“n, quay ngữổc ữổc lĐy tł t‰n hiằu ngo i, cụng ữổc Đu nŁi trản board m⁄ch.

Mổ h…nh thỹc nghiằm to n bº hằ thŁng

Hằ thŁng thỹc nghiằm sau khi thi‚t k‚, k‚t nŁi ữổc xƠy dỹng ho n thiằn th” hiằn trong H…nh 5.15

H…nh 5.15: Hằ thŁng thỹc nghiằm.

1: DS1103 interface box; 2: M¡y t‰nh (phƒn m•m Matlab v Controldesk); 3:DS1103; 4: Board k‚t nŁi; 5: Driver; 6: ºng cỡ servo; 7: Mổ h…nh tay mĂy ổi;8: Łi tữổng; 9: M⁄ch o gõc xoay cıa Łi tữổng.

Thò nghiằm hằ thŁng

Lu“n Ăn n y ch¿ tr…nh b y mºt phƒn thỹc nghiằm, thò nghiằm bº i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng Â ữổc tr…nh b y trong Chữỡng 3, mửc 3.1. Łi tữổng ữổc thi‚t k‚ chuy”n ºng theo quÿ ⁄o b“c 3 bao gỗm chuy”n ºng theo trửc x, trửc y v hữợng xoay.

Lỹc °t cıa tay mĂy ổi t⁄i i”m ti‚p xúc tĂc ºng lằn Łi tữổng vợi f d = 1; 5N CĂc thổng sŁ cıa bº i•u khi”n sò dửng trong thỹc nghiằm ữổc xĂc ành nhữ BÊng 5.2

BÊng 5.2: Thổng sŁ bº i•u khi”n.

Kàch bÊn thỹc nghiằm cho hằ thŁng s‡ ữổc thỹc hiằn nhữ sau: i•u khi”n hỉn hổp lỹc v và tr‰ Łi tữổng chuy”n ºng theo trửc x. i•u khi”n hỉn hổp lỹc v và tr‰ Łi tữổng chuy”n ºng theo trửc y. i•u khi”n hỉn hổp lỹc v hữợng cıa Łi tữổng.

104 i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc x v hữợng cıa Łi tữổng. i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc y v hữợng cıa Łi tữổng. i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc x; trửc y.

5.6.1 i•u khi”n hỉn hổp lỹc v và tr‰ Łi tữổng chuy”n ºng theo trửc x

K‚t quÊ thỹc nghiằm i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc x cıa Łi tữổng dũng bº i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng Vợi quÿ ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng dồc theo trửc x, khi và tr‰ theo trửc y ữổc giœ nguyản, quÿ ⁄o chuy”n ºng cĂc gõc khợp cıa tay mĂy ổi ữổc th” hiằn trong H…nh 5.16 H…nh 5.19

H…nh 5.16: Quÿ ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng dồc theo trửc x.

H…nh 5.17: Sai sŁ và tr‰ cıa Łi tữổng theo trửc x.

H…nh 5.18: Quÿ⁄o chuy”n ºng cĂc gõc khợp cıa tay mĂy thứ nhĐt.

H…nh 5.19: Quÿ⁄o chuy”n ºng cĂc gõc khợp cıa tay mĂy thứ hai. Łi tữổng ữổc di chuy”n theo trửc x tł và tr‰ cõ tồa º x = 6cm tợi và cõ tồa º x = 15cm Sai lằch tắnh quÿ ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng dồc theo trửc x l 0,5 mm (0,55%) Tł k‚t quÊ thỹc nghiằm H…nh 5.16 H…nh 5.19 cõ th” thĐy r‹ng bº i•u khi”n hỉn hổp lỹc v và tr‰ theo trửc x cho k‚t quÊ tŁt, Łi tữổng ữổc chuy”n ºng tợi và tr‰ mong muŁn vợi sai lằch tắnh nhọ (0,5%) T⁄i và tr‰ cƠn b‹ng Łi tữổng ữổc giœ Œn ành, th” hiằn qua H…nh 5.18 H…nh 5.19 gõc

106 cĂc khợp cıa tay mĂy ổi cõ giĂ trà Œnành.

5.6.2 i•u khi”n hỉn hổp lỹc v và tr‰ Łi tữổng chuy”n ºng theo trửc y

K‚t quÊ thỹc nghiằm i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc y cıa Łi tữổng dũng bº i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng Vợi quÿ ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng dồc theo trửc y, khi và tr‰ theo trửc x ữổc giœ nguyản, quÿ ⁄o chuy”n ºng cĂc gõc khợp cıa tay mĂy ổi ữổc th” hiằn trong H…nh 5.20 H…nh 5.22

0 2 4 6 8 10 12 a) Quÿ ⁄o chuy”n ºng b) Sai sŁ và tr‰ cıa Łi tữổng

H…nh 5.20: Quÿ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng dồc theo trửc y.

H…nh 5.21: Quÿ⁄o chuy”n ºng cĂc gõc khợp cıa tay mĂy thứ nhĐt

H…nh 5.22: Quÿ⁄o chuy”n ºng cĂc gõc khợp cıa tay mĂy thứ hai Łi tữổng ữổc di chuy”n theo trửc y tł và tr‰ cõ tồa º y = 55cm tợi và cõ tồa º y = 47cm Sai lằch tắnh quÿ ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng dồc theo trửc y l 1; 5mm (2; 0%).Tł k‚t quÊ thỹc nghiằm H…nh 5.20 H…nh 5.22 cõ th” thĐy r‹ng bº i•u khi”n hỉn hổp lỹc v và tr‰ theo trửc y cho k‚t quÊ tŁt, Łi tữổng ữổc chuy”n ºng tợi và tr‰ mong muŁn vợi sai lằch tắnh nhọ (2,0%) T⁄i và tr

‰ cƠn b‹ng Łi tữổng ữổc giœ Œn ành, th” hiằn qua H…nh 5.21 H…nh 5.22 gõc cĂc khợp cıa tay mĂy ổi cõ giĂ trà Œn ành.

5.6.3 i•u khi”n hỉn hổp lỹc v hữợng cıa Łi tữổng

K‚t quÊ thỹc nghiằm i•u khi”n hỉn hổp lỹc v hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng dũng bº i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng Vợi quÿ ⁄o hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng ữổc th” hiằn trong H…nh 5.23 H…nh 5.24

H…nh 5.23: Quÿ⁄o hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng.

H…nh 5.24: Sai sŁ hữợng chuy”nºng cıa Łi tữổng. Łi tữổng ữổc i•u khi”n hữợng xoay theo quÿ ⁄o tł gõc 0 0 tợi gõc

Sai lằch tắnh quÿ ⁄o chuy”n ºng xoay cıa Łi tữổng l 0; 2 0 (2,0%) th” hiằn trong H…nh 5.24 Tł k‚t quÊ thỹc nghiằm H…nh 5.23 H…nh 5.24 cõ th” thĐy r‹ng bº i•u khi”n hỉn hổp lỹc v hữợng xoay cıa Łi tữổng cho k‚t quÊ tŁt, Łi tữổng ữổc xoay tợi hữợng mong muŁn vợi sai lằch tắnh nhọ (2,0%) T⁄i và tr

‰ cƠn b‹ng Łi tữổng ữổc giœ Œn ành.

5.6.4 i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc x v hữợng cıa Łi tữổng

K‚t quÊ thỹc nghiằm i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc x v hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng dũng bº i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng, vợi quÿ ⁄o và tr‰ v hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng ữổc th” hiằn trong H…nh 5.25 H…nh 5.26

-2 0 5 10 15 20 25 a) Quÿ ⁄o chuy”n ºng b) Sai sŁ và tr‰ cıa Łi tữổng

H…nh 5.25: Quÿ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng dồc theo trửc x.

-1 0 5 10 15 20 25 b) Sai sŁ và tr‰ cıa Łi tữổng H…nh 5.26: Quÿ ⁄o hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng. Łi tữổng ữổc i•u khi”n di chuy”n theo quÿ ⁄o dồc trửc x tł và tr‰ cõ tồa º x = 8; 9cm tợi và cõ tồa º x = 12; 9cm, quÿ ⁄o hữợng gõc xoay tł gõc 0 0 tợi gõc

8 0 Sai lằch tắnh chuy”n ºng theo trửc x l 1mm (2; 5%), hữợng chuy”n ºng 0;

2 0 (2; 5%).Tł k‚t quÊ thỹc nghiằm H…nh 5.25 H…nh 5.26 cõ th” thĐy r‹ng bº i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ theo trửc x v hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng cho k‚t quÊ tŁt Łi tữổng ữổc chuy”n ºng tợi và tr‰, hữợng mong muŁn vợi sai lằch tắnh nhọ (2,5%) T⁄i và tr‰ cƠn b‹ng Łi tữổng ữổc giœ Œn ành.

5.6.5 i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc y v hữợng cıa Łi tữổng

K‚t quÊ thỹc nghiằm i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc y v hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng dũng bº i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng, vợi quÿ ⁄o và tr‰ v hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng ữổc th” hiằn trong H…nh 5.27 H…nh 5.28

-4.5 0 5 10 15 20 25 30 a) Quÿ ⁄o chuy”n ºng b) Sai sŁ và tr‰ cıa Łi tữổng

H…nh 5.27: Quÿ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng dồc theo trửc y.

-1 0 5 10 15 20 25 30 b) Sai sŁ và tr‰ cıa Łi tữổng H…nh 5.28: Quÿ ⁄o hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng. Łi tữổng ữổc i•u khi”n di chuy”n theo quÿ ⁄o dồc trửc y tł và tr‰ cõ tồa º y = 52; 9cm tợi và cõ tồa º y = 56; 9cm, quÿ ⁄o hữợng gõc xoay tł gõc 0 0 tợi gõc

8 0 Sai lằch tắnh chuy”n ºng theo trửc y l 0,8 mm (2%), hữợng chuy”n ºng 0;

2 0 (2,5%) Tł k‚t quÊ thỹc nghiằm H…nh 5.27 H…nh 5.28 cõ th” thĐy r‹ng bº i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ theo trửc y v hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng cho k‚t quÊ tŁt Łi tữổng ữổc chuy”n ºng tợi và tr‰, hữợng mong muŁn vợi sai lằch tắnh nhọ (2%) T⁄i và tr‰ cƠn b‹ng Łi tữổng ữổc giœ Œn ành.

5.6.6 i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc x v trửc y cıa Łi tữổng

K‚t quÊ thỹc nghiằm i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ chuy”n ºng theo trửc x vy cıa Łi tữổng dũng bº i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng, vợi quÿ ⁄o và tr

‰ cıa Łi tữổng ữổc th” hiằn trong H…nh 5.29 H…nh 5.30

0 5 10 15 20 25 30 35 40 a) Quÿ ⁄o chuy”n ºng b) Sai sŁ và tr‰ cıa Łi tữổng

H…nh 5.29: Quÿ⁄o chuy”n ºng cıa Łi tữổng dồc theo trửc x.

K‚t lu“t ch÷ìng 5

Trong chữỡng n y, lu“n Ăn Â tr…nh b y chi ti‚t xƠy dỹng thỹc nghiằm cıa hằ thŁng tay mĂy ổi Łi tữổng.

Lu“n Ăn Â mổ phọng v thỹc nghiằm ữổc thu“t toĂn i•u khi”n sò dửng

112 nguyản lỵ x‚p chỗng cho i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ v hữợng cıa Łi tữổng vợi hằ tay mĂy ổi, mỉi tay mĂy cõ hai b“c tỹ do v thu ữổc mºt sŁ k‚t quÊ:

- K‚t quÊ thỹc nghiằm thu ữổc quÿ ⁄o chuy”n ºng theo trửc x cıa Łi tữổng Â bĂm vợi quÿ ⁄o °t vợi º quĂ i•u ch¿nh b‹ng khổng v sai lằch tắnh nhọ 0,5%, k‚t quÊ chi ti‚t trong cĂc H…nh 5.16- H…nh 5.19 khi và tr‰ theo trửc y cıa Łi tữổng ữổc giœ cŁ ành.

- K‚t quÊ thỹc nghiằm thu ữổc quÿ ⁄o chuy”n ºng theo trửc y cıa Łi tữổng Â bĂm vợi quÿ ⁄o °t vợi º quĂ i•u ch¿nh b‹ng khổng v sai lằch tắnh nhọ 2%, k‚t quÊ chi ti‚t trong cĂc H…nh 5.20 H…nh 5.22, khi và tr‰ theo trửc x cıa Łi tữổng ữổc giœ cŁ ành.

- K‚t quÊ thỹc nghiằm thu ữổc quÿ ⁄o hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng Â bĂm vợi quÿ ⁄o °t vợi º quĂ i•u ch¿nh nhọ 2% v sai lằch tắnh nhọ 2%, k‚t quÊ chi ti‚t trong H…nh 5.23 H…nh 5.24.

- Khi thỹc nghiằm bº i•u khi”n hỉn hổp lỹc, và tr‰ v hữợng th… k‚t quÊ thỹc nghiằn thu ữổc quÿ ⁄o chuy”n ºng và tr‰ theo cĂc trửc, quÿ ⁄o hữợng chuy”n ºng cıa Łi tữổng cụng Â bĂm vợi quÿ ⁄o °t vợi º quĂ i•u ch¿nh nhọ dữợi 2,5% v sai lằch tắnh nhọ dữợi 2,5% K‚t quÊ chi ti‚t trong H…nh 5.25

CĂc k‚t quÊ mổ phọng v thỹc nghiằm •u cho thĐy Łi tữổng ữổc giœ Œn ành t⁄i và tr‰ c¥n b‹ng, chi ti‚t trong H…nh 5.3 H…nh 5.13, H…nh 5.17 H…nh 5.19, H…nh 5.20b H…nh 5.22, H…nh 5.24 v H…nh 5.25b H…nh 5.30b.

CĂc k‚t quÊ mổ phọng v thỹc nghiảm cho hằ thŁng cho thĐy k‚t quÊ mổ phọng v thỹc nghiằm cõ t‰nh tữỡng ỗng Qua õ thĐy ữổc r‹ng thu“t toĂn i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng Â • xuĐt trong Chữỡng 3 l m viằc tŁt v Œn ành ¥y l cì sð ” th§y r‹ng c¡c thu“t to¡n m lu“n ¡n • xu§t trong Ch÷ìng 3, Chữỡng 4 cõ t‰nh khÊ thi khi ữa v o hằ thŁng thỹc t‚.

Trong nºi dung lu“n Ăn Â giÊi quy‚t ƒy ı nhiằm vử °t ra nghiản cứu:

Trữợc tiản dỹa v o °c i”m cıa hằ tay mĂy ổi phŁi hổp chuy”n ºng cũng mºt Łi tữổng, tł õ xƠy dỹng mổ h…nh ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng nghiản cứu.

XƠy dỹng cĂc thu“t toĂn i•u khi”n cỡ bÊn, bº quan sĂt lỹc cho hằ thŁng vợi giÊ ành rê mổ h…nh ºng lỹc hồc cıa hằ thŁng CĂc k‚t quÊ mổ phọng cõ ữổc cho thĐy bº i•u khi”n, bº quan sĂt ữổc thi‚t k‚ cho chĐt lữổng tŁt, l m viằc Œn ành.

CĂc thu“t toĂn i•u khi”n nƠng cao, bº quan sĂt thổng minh ữổc xƠy dỹng Â giÊi quy‚t ữổc vĐn • mổ h…nh bĐt ành cıa hằ thŁng v khổng cƒn sò dửng cÊm bi‚n o mºt sŁ tr⁄ng thĂi cıa hằ thŁng CĂc k‚t quÊ cõ ữổc qua mổ phọng Â cho thĐy bº i•u khi”n v bº quan sĂt l m viằc tŁt.

Hằ thŁng thỹc nghiằm Â ữổc xƠy dỹng nh‹m thò nghiằm mºt sŁ thu“t toĂn

• xuĐt CĂc k‚t quÊ thỹc nghiằm vợi bº i•u khi”n sò dửng nguyản lỵ x‚p chỗng thu ữổc tữỡng ỗng vợi k‚t quÊ mổ phọng i•u n y cho thĐy t‰nh úng ›n v khÊ nông ứng dửng thỹc t‚ cıa cĂc thu“t toĂn • xuĐt.

Nhữ v“y lu“n Ăn Â cõ nhœng õng gõp v• m°t khoa hồc v thỹc ti„n nhữ sau:

- V• khoa hồc: Lu“n Ăn Â úc k‚t ữổc nhœng °c trững v• k‚t cĐu, ºng lỹc hồc, i•u khi”n robot d⁄ng tay mĂy ổi phŁi hổp di chuy”n cũng mºt Łi tữổng, °c biằt Â khÊo nghiằm, hằ thŁng hõa cĂc phữỡng phĂp i•u khi”n cỡ bÊn v nƠng cao, tông khÊ nông ứng dửng cho Łi tữổng n y M°t khĂc, lu“n Ăn cụng gõp phƒn phĂt tri”n v phŒ c“p cĂc kÿ thu“t i•u khi”n °c thũ nhữ: i•u khi”n khổng dũng sensor (sensorless control), i•u khi”n tỹa mổ h…nh, i•u khi”n th‰ch nghi, i•u khi”n cõ ứng dửng m⁄ng noron thổng minh, K‚t quÊ cıa lu“n Ăn l cỡ sð cho viằc nghiản cứu, phĂt tri”n robot thuºc nhi•u lắnh vỹc khĂc nhau.

- V• thỹc ti„n: Lu“n Ăn Â thỹc thi xƠy dỹng mổ h…nh ºng hồc, ºng lỹc hồc, thi‚t k‚ cĂc bº i•u khi”n cho hằ tay mĂy Łi - Łi tữổng cử th”: Â thi‚t l“p ữổc hằ thŁng thỹc nghiằm vợi mổ h…nh cỡ kh‰ cıa hằ tay mĂy ổi ữổc ch‚ t⁄o, ki”m nghiằm thu“t toĂn b‹ng card i•u khi”n thới gian thỹc DS 1103 K‚t quÊ ⁄t ữổc l cỡ sð phĂt tri”n cĂc lo⁄i robot Ăp ứng cĂc nhu cƒu a d⁄ng trong thỹc t‚, trỹc ti‚p l phửc vử o t⁄o.

Nhœng õng gõp mợi cıa lu“n Ăn:

1 XƠy dỹng bº ữợc lữổng lỹc ti‚p xúc giœa cĂc tay mĂy v cĂc i•u kiằn mổ h…nh khĂc nhau: mổ h…nh giÊ ành rê v Sò dửng bº quan sĂt GPI vợi mổ h…nh giÊ ành rê, v Li-Slotine Łi vợi mổ h…nh bĐt ành Łi tữổng x†t tợi mổ h…nh bĐt ành. lu“t c“p nh“t cıa

2 Ph¡t tri”n bº i•u khi”n th‰ch nghi và tr‰ v i•u khi”n th‰ch nghi lai lüc/ và

114 tr‰ trản cỡ sð bũ th nh phƒn bĐt ành cıa hằ thŁng Lu“t i•u khi”n th‰ch nghi ữổc xƠy dỹng b‹ng sò m⁄ng noron RBF Lỹc ti‚p xúc ữổc xĂc ành b‹ng bº ữợc lữổng lỹc Â • xuĐt.

3 PhĂt tri”n bº quan sĂt th‰ch nghi sò dửng m⁄ng noron RBF v thi‚t k‚ bº i•u khi”n th‰ch nghi lai lỹc/và tr‰ cho hằ vợi bº quan sĂt th‰ch nghi ữổc sò dửng ” ữợc lữổng cĂc bi‚n tr⁄ng thĂi v lỹc.

Hữợng phĂt tri”n cıa lu“n Ăn:

- XƠy dỹng l⁄i hằ thŁng cỡ kh‰ cıa tay mĂy ổi nh‹m linh ho⁄t hỡn v ho⁄t ºng trong khổng gian ba chi•u Tł õ thỹc nghiằm cĂc thu“t toĂn cặn l⁄i m lu“n ¡n • xu§t: i•u khi”n th‰ch nghi và tr‰, i•u khi”n th‰ch nghi lai lüc / và tr‰, i•u khi”n th‰ch nghi lai lỹc/và tr‰ dỹa trản bº quan sĂt th‰ch nghi noron.

- PhĂt tri”n cĂc thu“t toĂn i•u khi”n cho hằ tay mĂy ổi phŁi hổp chuy”n ºng Łi tữổng trong i•u kiằn và tr‰ cuŁi khổng tắnh.

DANH MệC C C C˘NG TR NH C˘NG Bă CếA LU N N

Định dạng
Số trang	297
Dung lượng	9,12 MB