Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ điện tử: Nghiên cứu thiết kế robot kiểm định bình chữa cháy

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

NGÔ XUÂN QUANG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ROBOT KIỂM ĐỊNH BÌNH CHỮA CHÁY

STUDY ON DESIGN OF ROBOT FOR FIRE EXTINGUISHER TESTING

Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử Mã số: 8520114

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2023

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG Tp.HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ

I TÊN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ROBOT KIỂM ĐỊNH BÌNH CHỮA CHÁY (STUDY ON DESIGN OF ROBOT FOR FIRE EXTINGUISHER TESTING) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

- Nghiên cứu tiêu chuẩn kiểm định bình chữa cháy TCVN 7027-2013 và TCVN TCVN 7026-2013, và đề xuất đầu bài thiết kế

- Đề xuất và lựa chọn phương án khả thi - Thiết kế hệ thống

- Mô phỏng và thực nghiệm (nếu được)

V NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 22/06/2023

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Tấn Tiến, người đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất, trang thiết bị, và đã tận tình hướng dẫn em phương pháp pháp nghiên cứu, kiển thức chuyên môn để em có thể hoàn thành được mục tiêu của luận văn đã đề ra

Em cũng xin cảm ơn quý Thầy (Cô) khoa Cơ khí đã trang bị cho em những kiến thức vững chắc giúp em hoàn thành luận văn này cũng như để giải quyết những vấn đề trong tương lai

Xin cảm ơn các anh, các bạn, các em trong DCSELab đã hỗ trợ em vượt qua những khó khăn, giải đáp những thắc mắc trong suốt quá trình học cao học

TÓM TẮT

Bình chữa cháy đóng vai trò then chốt trong việc dập tắt ngọn lửa ngay từ giai đoạn đầu, trước khi đám cháy bắt đầu lan rộng và gây thiệt hại nặng nề Do đó, khả năng dập lửa tương ứng được ghi trên nhãn bình chữa cháy, thể hiện khả năng chữa cháy của bình, là một vấn đề nhạy cảm và quan trọng trong việc chữa cháy Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của việc tự động hóa hệ thống chữa cháy, luận văn này đề xuất bài toán thiết kế, phương án, thiết kế hệ thống và giải thuật điều khiển cho robot kiểm định bình chữa cháy dựa vào tiêu chuẩn TCVN 7027-2013 và TVCN 7027-2013

ABSTRACT

All flames are extinguished as early as possible, or fire services have to deal with major conflagrations This leads to the fact that the quality of fire extinguishers have become a very sensitive and important issue in firefighting Inspired by the development of automatic fire fighting systems, this paper proposes key specifications, feasible solutions, mechanical design, algorithm and controller design of mobile robot for fire extinguisher testing, which based on the standard of fire extinguishers, namely ISO 7165:2009 and ISO 11601:2008

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan toàn bộ luận văn này do chính bản thân em nghiên cứu dưới sự hướng dẫn khoa học của Thầy PGS TS Nguyễn Tấn Tiến

Các số liệu, kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực

Tác giả luận văn

Ngô Xuân Quang

2.1 Phương án sử dụng mobile robot bánh xe – bàn trượt 𝑶𝒚𝒛 12

2.1.1 Phương án bám quỹ đạo của mobile robot 14

2.1.2 Phương án cấu hình mobile robot bánh xe 18

2.1.3 Phương án chắn lửa 19

2.1.4 Phương án cơ cấu tác động cuối 19

2.2 Phương án sử dụng mobile robot bánh xích – tay máy 20

2.2.1 Phương án cấu hình tay máy 21

2.2.2 Phương án cấu hình mobile robot bánh xích 22

2.2.3 Phương án bộ điều khiển mobile robot bánh xích 22

3.1 Phương án mobile robot bánh xe – bàn trượt 𝑶𝒚𝒛 24

3.1.1 Kích thước và vùng làm việc của robot kiểm định bình chữa cháy 24

3.1.2 Giải thuật điều khiển 26

3.2 Phương án mobile robot bánh xích – tay máy 45

3.2.1 Kích thước và khả năng tải của mobile robot bánh xích 45

3.2.2 Kích thước và vùng làm việc của tay máy 45

3.2.3 Giải thuật điều khiển 47

4.1 Kết quả mô phỏng phương án mobile robot bánh xe – bàn trượt 𝑶𝒚𝒛 56

4.1.1 Kết quả vùng làm việc của robot kiểm định bình chữa cháy 56

4.1.2 Kết quả bộ điều khiển mobile robot bánh xe sử dụng 3 CMU camera 57

4.2 Kết quả mô phỏng phương án mobile robot bánh xích – tay máy 62

4.2.1 Kết quả vùng làm việc của robot kiểm định bình chữa cháy 62

4.2.2 Kết quả bộ điều khiển tay máy 64

4.2.3 Kết quả bộ điều khiển mobile robot bánh xích 66

4.3 Kết quả thực nghiệm xác định tọa độ mobile robot với 3 CMU camera 70

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1-1: Đám cháy thử loại A cho việc kiểm định bình chữa cháy 2

Hình 1-2: Đám cháy thử loại B cho việc kiểm định bình chữa cháy 3

Hình 1-3: Người vận hành kiểm định bình chữa cháy trong phòng kiểm định 3

Hình 1-4: Các thành phần cơ bản của bình chữa cháy 6

Hình 1-5: Các bước sử dụng bình chữa cháy 7

Hình 1-6: Hướng di chuyển của người vận hành ở giai đoạn I 9

Hình 1-7: Quỹ đạo mong muốn của loa phun lên đám cháy thử loại A 9

Hình 1-8: Quỹ đạo mong muốn của loa phun lên đám cháy thử loại B khi người vận hành đi từ vị trí 1 đến vị trí 5 10

Hình 1-9: Yêu cầu về phạm vi làm việc của robot đối với đám cháy thử 11

Hình 2-1: Sơ đồ nguyên lý cho phương án sử dụng mobile robot bánh xe – bàn trượt 𝑂𝑦 − 𝑂𝑧 cho tác vụ kiểm định bình chữa cháy 14

Hình 2-2: So sánh tầm với của robot giữa cố định và thay đổi ví trí giữa robot và tâm đám cháy 15

Hình 2-3: Mobile robot bám theo tường bằng cảm biến 16

Hình 2-4: Phương pháp sử dụng 3 CMU camera để bám line 18

Hình 2-5: Cấu hình của mobile robot bánh xe 19

Hình 2-6: Phương án sử dụng tấm chắn lửa 19

Hình 2-7: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu hình bình hành cho khâu tác động cuối 20

Hình 2-8: Sơ đồ nguyên lý cho phương án sử dụng mobile robot bánh xích – tay máy cho tác vụ kiểm định bình chữa cháy 21

Hình 2-9: Sơ đồ nguyên lý tay máy hình bình hành cho tác vụ kiểm định bình chữa cháy 22

Hình 2-10: Cấu hình mobile robot bánh xích 22

Hình 3-1: Mô hình xác định vị trí tương đối giữa mobile robot đối với một đám cháy thử bất kì và khoảng cách camera 2 so với tâm mobile robot 24

Hình 3-2: Thiết kế cơ khí robot kiểm định bình chữa cháy 26

Hình 3-3: Chương trình hoạt động chính của robot kiểm định bình chữa cháy 26

Hình 3-4: Chương trình con “Khởi tạo thông số” 27

Hình 3-5: Chương trình con “Giai đoạn I” 29

Hình 3-6: Chương trình con “Giai đoạn II” 31

Hình 3-7: Tọa độ của bàn trượt 𝑂𝑧 trong 𝐺 với đám cháy thử loại A khi khâu tác động cuối thực hiện quỹ đạo mong muốn 33

Hình 3-8: Hành trình bàn máy ∆𝑦 trong 𝑅 34

Hình 3-9: Quỹ đạo mong muốn của khâu tác động cuối và tọa độ của bàn trượt 𝑂𝑦 trong 𝐺 với đám cháy thử loại A 35

Hình 3-10: Hệ tọa độ CMU camera 𝐶 38

Hình 3-11: Cấu trúc mobile robot sử dụng 3 CMU camera 38

Hình 3-12: Tâm đường tròn trong hệ tọa độ mobile robot 𝑅 40

Hình 3-13: Sai số tracking của mobile robot trong hệ tọa độ cố định 𝐺 42

Hình 3-14: Cấu hình và kích thước của mobile robot bánh xích 45

Hình 3-15: Hệ tọa độ tay máy 46

Hình 3-16: Cấu trúc bộ điều khiển tay máy 47

Hình 3-17: Mô hình mobile robot bánh xích 48

Hình 4-1: Vùng làm việc của robot kiểm định bình chữa cháy 56

Hình 4-2: Hành trình bàn trượt khi thực hiện quỹ đạo phun lên đám cháy thử 20A 57

Hình 4-3: Mô phỏng thứ nhất 58

Hình 4-4: Mô phỏng thứ hai 61

Hình 4-5: Vùng làm việc và cấu hình của tay máy hình bình hành và khoảng cách giữa tâm mobile robot và tâm đám cháy thử cho tác vụ kiểm định bình chữa cháy 64

Hình 4-6: Kết quả mô phỏng bộ điều khiển tay máy 66

Hình 4-7: Kết quả mô phỏng bộ điều khiển mobile robot bánh xích 70

Hình 4-8: Mô hình thực nghiệm xác định tọa độ mobile robot bằng 3 CMU camera 71

Hình 4-9: Mô hình robot thực nghiệm theo tỉ lệ 1/3 của robot kiểm định bình chữa cháy 71

Hình 4-10: Hệ thống 3 Pixy2 CMU camera trên mobile robot 72

Hình 4-11: Tọa độ mobile robot khi sử dụng và không sử dụng phương pháp least square (LSM) so với quỹ đạo đường tròn mong muốn 73

Hình 4-12: Sai số tracking khi sử dụng và không sử dụng phương pháp least square (LSM) 74

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1: Kích thước các đám cháy thử loại A 5

Bảng 1-2: Kích thước các đám cháy thử loại B 5

Bảng 1-3: Thông số kĩ thuật của một số bình chữa cháy xách tay 5

Bảng 1-4: Thông số kĩ thuật của một số bình chữa cháy có bánh xe 6

Bảng 1-5: Thông số kĩ thuật cho robot kiểm định bình chữa cháy 10

Bảng 3-1: Khoảng cách làm việc giữa tâm mobile robot và tâm đám cháy thử, và vị trí giữa tâm mobile robot và line khi robot thực hiện tác vụ kiểm định bình chữa cháy 𝑚𝑚 25

Bảng 3-2: Tọa độ các điểm biên của khâu tác động cuối 𝐺𝑧 theo trục 𝑂 𝐺𝑧 trong 𝐺 theo đơn vị 𝑚 33

Bảng 3-3: Tọa độ các điểm biên của khâu tác động cuối 𝐺𝑥𝐸𝑖 theo trục 𝑂 𝐺𝑥 và 𝐺𝑦𝐸𝑖 theo trục 𝑂 𝐺𝑦 trong 𝐺 theo đơn vị 𝑚 35

Bảng 3-4: Góc quay cho phép của tay máy hình bình hành kiểm định bình chữa cháy 46

Bảng 3-5: Thông số D-H (Denavit-Hartenberg) của tay máy hình bình hành 46

Bảng 4-1: Số liệu cho mô phỏng 57

Bảng 4-2: Khoảng cách làm việc giữa tâm mobile robot và tâm đám cháy thử 62

Bảng 4-3: Thông số mô hình thực nghiệm 71

TỔNG QUAN

1.1 Lý do chọn đề tài

Bình chữa cháy là một trong những vật dụng cứu hỏa rất cần thiết trong các tòa nhà văn phòng, thương mại, chung cư, nhà ở, Bình chữa cháy thường được đặt ở các giá treo trên tường, ở một góc của căn phòng, hoặc cũng có thể là phòng chứa Bình chữa cháy đóng vai trò then chốt trong việc dập tắt đám cháy ngay từ giai đoạn đầu, trước khi đám cháy bắt đầu lan rộng và gây thiệt hại nặng nề Nhiều vụ hỏa hoạn lớn nhỏ gây nên những thiệt hại đáng kể không chỉ tài sản mà còn cả tính mạng con người Do đó, thông số thể hiện khả năng dập lửa tương ứng hay còn gọi là công suất của bình chữa cháy được ghi trên nhãn bình, thể hiện khả năng chữa cháy của bình, là một vấn đề nhạy cảm và quan trọng trong việc chữa cháy Một bình chữa cháy trong một lô bình chữa cháy bất kì trước khi được đưa ra thị trường phải được kiểm định sự thích hợp về công suất đối với các loại đám cháy thử khác nhau như đề cập trong tiêu chuẩn TCVN 7026-2013 “Chữa cháy – Bình chữa cháy xách tay – Tính năng và cấu tạo” [1] và TCVN 7027-2013 “Chữa cháy – Bình chữa cháy có bánh xe – Tính năng và cấu tạo” [2]

Cho tới thời điểm này, nhóm nghiên chưa tìm thấy công bố hay thiết bị nào về vấn đề tự động hóa việc kiểm định bình chữa cháy Tác vụ này vẫn chủ yếu được thực hiện bởi con người Khi xử lý các đám cháy, người vận hành liên tục tiếp xúc với nhiều yếu tố có hại, nguy hiểm như nhiệt độ cao, độ ẩm cao, khói bụi chủ yếu là CO2, SO2, Vì điều kiện làm việc khắc nghiệt, nên người vận hành luôn có nguy cơ đối mặt với cháy nổ và sức khỏe bị ảnh hưởng nghiêm trọng Ngoài ra, khi tiếp xúc với các đám cháy thử lớn, nhiệt độ rất cao lên đến 700𝑜𝐶 − 800𝑜𝐶 tại khoảng cách 300 𝑚𝑚 so với mép ngoài đám cháy thử Điều này làm cho người vận hành không thể tiến sát lại đám cháy thử như yêu cầu trong quy trình dập tắt đám cháy thử và gặp khó khăn trong việc phun chính xác Hệ quả dẫn đến không đánh giá khả năng của bình chữa cháy một cách chính xác

Để góp phần cải thiện chất lượng của việc kiểm định bình chữa cháy, cũng như hỗ trợ con người trong những công việc nguy hiểm Chính vì vậy, luận văn mong muốn nghiên cứu về robot kiểm định bình chữa cháy

1.2 Tổng quan về tiêu chuẩn kiểm định bình chữa cháy

Theo TCVN 7026-2013 và TCVN 7027-2013, việc kiểm định bình chữa cháy được tiến hành trong một phòng có các cửa dẫn không khí vào điều chỉnh được tại bốn góc, có đủ thể tích và thông gió để đảm bảo cung cấp khí oxy cần thiết và nhìn thấy được trong thời gian thử Phòng thử có sàn bêtông nhẵn, có chiều cao tới trần khoảng 7.5 𝑚 và thể tích tối thiểu 1700 𝑚3 Mô hình đám cháy thử được dựng ở vị trí kiểm định với cấu trúc, kích thước, và chất gây cháy khác nhau tùy thuộc vào công suất bình chữa cháy được đem đi kiểm định như Hình 1-1 và Hình 1-2 Người vận hành sử dụng bình chữa cháy với công suất và đặc tính tương ứng với đám cháy thử đang thử nghiệm, tuân thủ cách sử dụng bình chữa cháy, di chuyển quanh đám cháy thử, và thực hiện đúng theo quy trình dập tắt đám cháy thử, phun hết chất chữa cháy trong bình lên đám cháy thử để đánh giá khả năng của bình chữa cháy như Hình 1-3

1.2.1 Đám cháy thử

Tiêu chuẩn TCVN 7026-2013 và TCVN 7027-2013 đề xuất đám cháy thử loại A, loại B, loại C, loại D, và loại F Mỗi loại đám cháy thử sẽ có cấu trúc thử và nhiên liệu thử khác nhau tùy thuộc vào loại đám cháy mà chúng đặc trưng cho Ví dụ, đám cháy thử loại A đặc trưng cho các chất rắn dễ cháy có cấu trúc thử gồm có một cũi làm bằng các thanh gỗ vuông với kích thước 𝑤 × ℎ × ℎ, được sắp xếp thích hợp theo quy định, và một khay mồi cháy được đặt dưới cũi gỗ như Hình 1-1b; đám cháy thử loại B đặc trưng cho các chất lỏng dễ cháy như xăng dầu, có cấu trúc thử là một khay hình trụ bằng thép lá hàn với kích thước ℎ × 𝐷 theo quy định và sử dụng hydrocacbon béo làm nhiên liệu thử như Hình 1-2b; tương tự cho đám cháy thử loại C, D và F

Công suất được ghi trên nhãn bình chữa cháy được xác định bằng đặc tính và kích thước của đám cháy thử lớn nhất mà bình chữa cháy đó có khả năng dập tắt Ví dụ, bình MFZL8-ABC có công suất 4A khi phun hết chất chữa cháy trong bình sẽ dập tắt được đám cháy thử loại A có kích thước lớn hơn là đám cháy thử loại A mà bình MFZL4-ABC với công suất 2A có thể dập tắt

Các đám cháy thử được xem như là đã được dập tắt khi:

- Loại A: tất cả các ngọn lửa được dập tắt, không còn nhìn thấy ngọn lửa nào sau 10 phút khi bình chữa cháy đã phun hết Sự tồn tại của các ngọn lửa nhỏ còn sót lại trong khoảng 10 phút được bỏ qua Ngọn lửa nhỏ còn sót lại được định nghĩa là ngọn lửa có chiều cao nhỏ hơn 50 𝑚𝑚 và kéo dài trong khoảng thời gian ít hơn 1 phút Không được chạm vào cũi gỗ trong quá trình chữa cháy, nếu cũi loại A đỗ xuống trong quá trình thử thì việc kiểm định không có hiệu lực - Loại B, C, D: tất cả các ngọn lửa được dập tắt và ở điểm nào đó trong khay vẫn

còn tồn tại lượng heltan có chiều sâu nhỏ nhất là 5 𝑚𝑚

- Loại F: tất cả các ngọn lựa được dập tắt hoàn toàn, không được có sự bùng cháy lại của dầu thực vật sau 20 phút khi bình chữa cháy phun hoặc khi nhiệt độ giảm xuống dưới nhiệt độ tự bốc cháy ít nhất là 35𝑜𝐶

Kích thước đám cháy thử loại A và B theo TCVN 7026-2013 như Bảng 1-1 và Bảng 1-2 Kích thước đám cháy thử loại C, D, và F tham khảo trong TCVN 7026-2013

Bảng 1-1: Kích thước các đám cháy thử loại A

1.2.2 Các loại bình chữa cháy và các bước sử dụng bình chữa cháy

Một số hãng bình chữa cháy được sử dụng phổ biến, mà cụ thể ở đây là ở thị trường Việt Nam như Yamato Protec, Multron, , với các loại và công suất khác nhau ứng với các đám cháy thử khác nhau Bình chữa cháy trên thị trường được chia làm 2 loại chính là bình chữa cháy xách tay và bình chữa cháy có bánh xe với thông số kĩ thuật như Bảng 1-3 và Bảng 1-4:

- Bình chữa cháy xách tay có khối lượng từ 20 𝑘𝑔 trở xuống và kích thước đủ cho phép người vận hành có thể mang vác di chuyển bình như Hình 1-4a [1] - Bình chữa cháy có bánh xe chủ yếu là các bình lớn với khối lượng có thể lên

đến gần 100 𝑘𝑔 với chiều dài dây phun dài từ 3 − 5 𝑚 cho phép người vận hành di chuyển loa phun thuận tiện hơn như Hình 1-4b [2]

Bảng 1-3: Thông số kĩ thuật của một số bình chữa cháy xách tay

Model MFZL4-ABC MFZL8-ABC EXT-CO2-2K EXT-CO2-5K

Model EXT-ABC-4K EXT-ABC-9K ABC-EN3-4K ABC-EN3-9K

Chiều dài dây phun 50 𝑐𝑚 50 𝑐𝑚 50 𝑐𝑚 50 𝑐𝑚

Bảng 1-4: Thông số kĩ thuật của một số bình chữa cháy có bánh xe

Model MFZL10-ABC CO2-MT24 EXT-ABC-25K EXT-ABC-50K

loa phundây phunvỏ bìnhvalve

loa phundây phun

vỏ bìnhvalve

a Bình chữa cháy xác tay b Bình chữa cháy có bánh xe

Hình 1-4: Các thành phần cơ bản của bình chữa cháy

Các bước sử dụng bình chữa cháy để dập đám cháy gồm 4 bước như Hình 1-5

Bước 1 Rút chốtBước 2 Hướng loa phun vào gốc đám cháy

Bước 3 Bóp valveBước 4 Quét loa phun qua lại

Hình 1-5: Các bước sử dụng bình chữa cháy

1.2.3 Quy trình dập tắt đám cháy thử

Đám cháy thử được chuẩn bị trong phòng thử tiêu chuẩn như đề cập Một người vận hành được trang bị quần áo làm việc thích hợp bước vào vị trí bắt đầu, tuân thủ đúng cách sử dụng bình chữa cháy, và thực hiện đúng quy trình dập tắt đám cháy thử

Quy trình dập tắt đám cháy thử gồm có 2 giai đoạn chính:

Giai đoạn I: thực hiện kĩ thuật “phun đuổi lửa” hay còn gọi là “lùa lửa” để dập tắt đám cháy thử khi di chuyển từ vị trí bắt đầu đến vị trí 1 như Hình 1-6 Kĩ thuật “phun đuổi lửa” yêu cầu người vận hành cầm loa phun, bắt đầu từ phía trước với khoảng cách không nhỏ hơn 1000 𝑚𝑚 so với mép ngoài đám cháy thử, phun liên tục vào mặt trước đám cháy thử, và dần dần đưa loa phun tới sát đám cháy thử Giảm khoảng cách phun dần cho đến khi đạt khoảng cách tối thiểu 300 𝑚𝑚 so với mép ngoài đám cháy thử Sau

đó, người vận hành di chuyển lần lượt đến vị trí 2, vị trí 3, vị trí 4, và về lại vị trí 5 như Hình 1-6 để thực hiện quỹ đạo phun tương ứng lên mặt bên phải, mặt trước, mặt bên trái, và mặt bên trên của đám cháy thử, không phun vào mặt phía sau Duy trì valve điều khiển dòng chất chữa cháy ở vị trí phun lớn nhất để đảm bảo tia phun ra liên tục Công đoạn này giúp phủ chất chữa cháy lên toàn bộ đám cháy thử, lùa ngọn lửa nhỏ lại

Đối với đám cháy thử loại A, chất chữa cháy được phun vào mặt phía trước và hai mặt bên, không phun vào mặt phía sau khi người vận hành di chuyển từ vị trí 1 đến vị trí 4 với quỹ đạo loa phun như Hình 1-7a, và hướng loa phun xuống khoảng hơn 60𝑜 so với phương thẳng đứng để phủ chất chữa cháy từ trên xuống khi người vận hành di chuyển từ vị trí 4 đến vị trí 5 với quỹ đạo loa phun như Hình 1-7b

Đối với đám cháy thử loại B, loa phun được hướng xuống khoảng 60𝑜 so với phương thẳng đứng phun liên tục chất chữa cháy lên khay đám cháy thử khi người vận hành di chuyển từ vị trí 1 đến vị trí 5 với quỹ đạo loa phun như Hình 1-8

Giai đoạn II: lúc này chỉ còn lại những đám cháy nhỏ xuất hiện bất kì trong khay, người vận hành quan sát, di chuyển bình chữa cháy đến từng vị trí có ngọn lửa nhỏ, và phun chất chữa cháy lên đó Sau khi không còn ngọn lửa nào bùng cháy lại, người vận hành di chuyển về vị trí ban đầu kết thúc quy trình dập tắt đám cháy thử

2

5

loa phunvị trí bắt đầu

đám cháy thử

2

5

đám cháy thử

a Hướng di chuyển của người vận hành với đám cháy thử loại A

b Hướng di chuyển của người vận hàng với đám cháy thử loại B

Hình 1-6: Hướng di chuyển của người vận hành ở giai đoạn I

𝑤

300𝑚𝑚 300𝑚𝑚

Lưu ý:

- Kích thước của đám cháy thử loại C, D và K đã được bao hàm trong đám cháy thử loại A, cho nên chỉ có đám cháy thử loại A và B được đề cập trong luận văn này Tổng đám cháy thử loại A và B là 19

- Giả sử loa phun của bình chữa cháy được cầm bởi khâu tác động cuối của robot

Bảng 1-5: Thông số kĩ thuật cho robot kiểm định bình chữa cháy

Yêu cầu về tải trọng bình chữa cháy

Kích thước bình 𝜙185 𝑚𝑚 × 700 𝑚𝑚 𝜙350 𝑚𝑚 × 1300 𝑚𝑚

Yêu cầu về phạm vi làm việc

Vị trí làm việc xa nhất của khâu tác động cuối so với mép ngoài đám cháy thử

Vị trí làm việc gần nhất của khâu tác động cuối so với mép ngoài đám cháy thử

Vị trí làm việc thấp nhất của khâu

Vị trí làm việc cao nhất của khâu

Yêu cầu làm việc khác

cháy thử

xả của bình chữa cháy

1000𝑚𝑚 𝐹

đám cháy thử loại Bvòi phun

𝐷

b Phạm vi làm việc của robot đối với đám cháy thử loại B

Hình 1-9: Yêu cầu về phạm vi làm việc của robot đối với đám cháy thử

PHƯƠNG ÁN ĐỀ XUẤT

Trong phần này, luận văn đề xuất phương án để mô phỏng lại hành động sử dụng bình chữa cháy để dập tắt đám cháy thử Hệ thống gồm bộ phận phía trên gọi là bộ phận chấp hành cầm loa phun thực hiện quỹ đạo loa phun mong muốn ,và bộ phận phía dưới gọi là bộ phận di động mang vác bộ phận chấp hành

2.1 Phương án sử dụng mobile robot bánh xe – bàn trượt 𝑶𝒚𝒛

Cơ cấu bàn trượt 𝑂𝑦 − 𝑂𝑧 mang bình chữa cháy di chuyển quanh đám cháy thử trên mobile robot bánh xe bám theo quỹ đạo hình tròn được hoạch định sẵn và hướng loa phun vào mục tiêu như Hình 2-1 Hệ thống gồm 3 bậc tự do của bàn trượt 𝑂𝑦𝑧 và 3 bậc tự do của mobile robot bánh xe

Bình chữa cháy xách tay với chiều dài dây phun hạn chế như Bảng 1-5 được đặt

trên bàn trượt 𝑂𝑦, và di chuyển cùng với bàn trượt như Hình 2-1a Bình chữa cháy có

bánh xe với kích thước và chiều dài dây phun lớn như Bảng 1-5 được bố trí cố định trên mobile robot, và loa phun được giữ bởi khâu tác động cuối trên bàn trượt 𝑂𝑦 như Hình 2-1b

Ưu điểm:

- Điều khiển bàn trượt 𝑂𝑦 − 𝑂𝑧 tuyến tính

- Thay đổi kích thước line tùy theo kích thước đám cháy thử, giúp giảm gánh nặng về yêu cầu tầm vươn xa của bàn trượt 𝑂𝑦 − 𝑂𝑧

- Kết cấu đơn giản

- Quỹ đạo di chuyển của mobile robot là hình tròn cho phép giảm số lượng line yêu cầu để robot hoàn thành tác vụ đối với 19 đám cháy thử A và B

Nhược điểm:

- Quỹ đạo loa phun hạn chế

ℎ𝑟 robot

đám cháy thửvòi phun

𝑥𝑚𝑖𝑛 𝑥𝑚𝑎𝑥

∆𝑥 𝑧

a Đối với loại bình chữa cháy xách tay

𝑅

𝐺

b Đối với loại bình chữa cháy có bánh xe

Hình 2-1: Sơ đồ nguyên lý cho phương án sử dụng mobile robot bánh xe – bàn trượt 𝑂𝑦 − 𝑂𝑧 cho tác vụ kiểm định bình chữa cháy

2.1.1 Phương án bám quỹ đạo của mobile robot

Dựa vào kích thước của 19 đám cháy thử trong Bảng 1-1 và Bảng 1-2, đám cháy bé nhất là đám cháy thử 1A có bề rộng 500 𝑚𝑚 và đám cháy to nhất là đám cháy thử 233B có bề rộng 3000 𝑚𝑚 Nếu robot chỉ giữ một khoảng cách cố định so với tâm đám cháy thử thì sẽ đòi hỏi tầm với tối thiểu của robot là ∆𝑦 = 2500 𝑚𝑚 như Hình 2-2a để đáp ứng được yêu cầu về phạm vi làm việc như Hình 1-9 cho tất cả đám cháy thử Với mục đích giảm gánh nặng lên kết cấu cơ khí và giảm moment lật của robot khi phải đáp ứng tầm với trên, thì việc robot có các khoảng cách khác nhau so với tâm đám cháy thử tùy thuộc vào kích thước đám cháy thử đó được xem xét Ngoài ra, việc sử dụng thêm nhiều line cũng sẽ góp phần giảm bớt yêu cầu tầm với của robot như Hình 2-2b

𝑥

3300𝑚𝑚

line 1line 2

đám cháy thử 233Bđám cháy thử 233B

𝑥 𝑥 + 2500𝑚𝑚

𝑦𝑦 + 2500𝑚𝑚

đám cháy thửtường 1tường 2cảm biếnrobot

Hình 2-3: Mobile robot bám theo tường bằng cảm biến

Ưu điểm:

- Mô hình xác định sai số tracking đơn giản, bằng cách sử dụng linear potentiometer và angular potentiometer hoặc sử dụng 2 angular potentiometers - Sử dụng trực tiếp dữ liệu lấy về từ cảm biến như góc lệch và độ dịch chuyển mà

không cần thông qua phép chuyển đổi trung gian Nhược điểm:

- Dựng tường trong khu vực kiểm định là không mong muốn, điều này có thể ảnh hướng đến khả năng cháy của đám cháy thử

- Các potentiometer có thể bị nhiễu do nhiệt độ cao

- Việc di chuyển xe tiến vào gần hoặc tiến ra xa đám cháy thử sẽ không thuận lợi khi có tường cản trở dưới các bánh xe

b Sử dụng CMU camera bám line

Kĩ thuật xử lý ảnh là một phương án phổ biến cho mobile robot bám line, khi camera được sử dụng để phát hiện line [5], [6], [7] CMU camera được phát triển tại Carnegie Mellon University [8], nó cung cấp một hệ thống xử lý ảnh cho phép phát hiện

đối tượng, và dễ dàng tương tác với vi điều khiển và máy tính Thuật toán line tracking của CMU camera cho phép phát hiện line tối trên nền sáng hoặc ngược lại và cung cấp tọa độ trọng tâm của đoạn line nhanh chóng [9]

Luận văn đề xuất một phương án tracking mới, sử dụng 3 camera để xác định quỹ đạo đường cong hoặc đường tròn mong muốn với bán kính 𝑅 như Hình 2-4 thay vì cách thức thông thường

Camera 2 được bố trí nằm trên trục 𝑂𝑟𝑜𝑏𝑜𝑡𝑦𝑟𝑜, 3 camera có thể di chuyển dọc theo trục 𝑂𝑟𝑜𝑏𝑜𝑡𝑦𝑟𝑜 sao cho tâm thấu kính của chúng tạo thành đường cong có tâm 𝑂𝑐𝑎𝑚 và bán kính 𝑅 mong muốn Đồng thời 3 camera sẽ lần lượt bắt được 3 điểm trọng tâm của 3 đoạn line là điểm 𝐶1, điểm 𝐶2, và điểm 𝐶3 Nhờ thuật toán của CMU camera cho phép nhanh chóng thu được tọa độ các điểm này Từ đó, xác định được tọa độ tâm 𝑂𝑙𝑖𝑛𝑒 của đường tròn line có bán kính 𝑅 Khi 𝑂𝑐𝑎𝑚 tiến về 𝑂𝑙𝑖𝑛𝑒 đồng nghĩa với việc mobile robot đang bám theo line

Ưu điểm:

- Sử dụng line nên không làm ảnh hưởng đến sự cháy của đám cháy thử

- Xác định được bán kính và tâm đường cong, điều này cho phép hoạch định tất cả các điểm trên đường cong tại bất kì thời điểm nào Do đó, khi camera không bắt được đường line, mobile robot vẫn có thể quay trở lại đường line bằng phương pháp khác như odometry (hay còn gọi lạ dead reackoning)

- Giảm sai số góc của mobile robot so với line với 1 camera bố trí ở đầu và 1 camera bố trí ở đuôi của mobile robot

- Khi có 1 camera hoặc 2 camera mất tín hiệu tại một thời điểm bất kì trong quá trình robot đang chạy, thì robot vẫn có khả năng bám line

- Không bị hiện tượng trượt xung như khi dùng encoder để ước tính vị trí mobile robot theo phương pháp dead reackoning

Nhược điểm:

- CMU camera bị nhiễu do sự thay đổi của ánh sáng

- Có các phép biến đổi trung gian để xử lý tín hiệu thu được từ camera - Xử lý dữ liệu từ nhiều camera

CAM #3CAM #2

CAM #1𝑂𝑙𝑖𝑛𝑒

𝑅 𝑅

Hình 2-4: Phương pháp sử dụng 3 CMU camera để bám line

Kết luận

→ Chọn phương án sử dụng nhiều line tròn và mỗi đám cháy thử khác nhau sẽ ứng với khoảng cách làm việc khác nhau như Hình 2-2b Ngoài ra, 3 CMU camera sẽ được dùng để mobile robot bám line

2.1.2 Phương án cấu hình mobile robot bánh xe

Cấu hình mobile robot được thiết kế như Hình 2-5, bên cạnh 2 bánh dẫn động thì việc sử dụng 4 bánh tự lựa giúp việc di chuyển mobile robot tiến vào gần hoặc ra xa đám cháy thử thuận tiện hơn Lý do cho việc di chuyển mobile robot vào gần hoặc ra xa đám cháy thử đã được trình bày ở trên

Hình 2-5: Cấu hình của mobile robot bánh xe

2.1.3 Phương án chắn lửa

Để đảm bảo nhiệt độ robot nằm trong phạm vi cho phép khi áp sát vào đám cháy thử đang cháy, các tấm ceramic dạng bông gốm được bố trí xung quanh robot để chịu nhiệt và cách nhiệt Một tấm chắn lửa cố định vào khung xe, giúp cách nhiệt bên trong xe với bên ngoài và một tấm chắn lửa cố định trên bàn trượt 𝑂𝑦, giúp cách nhiệt phần hệ thống vươn ra như Hình 2-6

Thông số kĩ thuật tấm ceramic:

- Nhiệt độ làm việc: 1260𝑜𝐶 − 1430𝑜𝐶 - Khả năng cách nhiệt: 100𝑜𝐶/𝑐𝑚

tấm chắn lửa

Hình 2-6: Phương án sử dụng tấm chắn lửa

2.1.4 Phương án cơ cấu tác động cuối

Sử dụng cơ cấu hình bình hành như Hình 2-7, cho phép dễ dàng bố trí tấm chắn lửa và giúp duy trì hướng của tấm chắn lử vuông góc với mặt đất

tấm chắn lửa

Hình 2-7: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu hình bình hành cho khâu tác động cuối

2.2 Phương án sử dụng mobile robot bánh xích – tay máy

Tay máy mang bình chữa cháy di chuyển quanh đám cháy thử trên mobile robot bánh xích bám theo đường line đã được hoạch định sẵn và hướng loa phun vào mục tiêu như Hình 2-8 Hệ thống gồm 4 bậc tự do của tay máy và 3 bậc tự do của mobile robot bánh xích

Quy trình thiết kế và kết quả nghiên cứu phương án này được trình bày trong tài liệu [10], [11], T Nguyen, N X Quang, D V Tu, N T Trung, N H Hung, and N T Tien “Design of Mobile Manipulator for Fire Extinguisher Testing Part II: Design and Simulation,” presented at the 7th International Conference on Advanced Engineering – Theory and Applications 2022, Ho Chi Minh, Viet Nam, 2022

[12], [13] Ưu điểm:

- Sự linh hoạt của tay máy cho phép thực hiện đa dạng quỹ đạo phun, và linh động hơn trong việc đưa loa phun đến các vị trí điểm lửa

- Thay đổi kích thước line tùy theo kích thước đám cháy thử, giúp giảm gánh nặng về yêu cầu tầm vươn xa của tay máy

- Sử dụng line giúp không cần thêm công trình phụ trong khu vực kiểm định - Mobile robot bánh xích cho phép lực kéo tốt so với mobile robot bánh xe có

kích thước tương đương phù hợp cho ứng dụng tải nặng và tốc độ thấp [14] - Mobile robot bánh xích có khả năng leo bậc thang, vượt vật cản, và giúp hỗ trợ

vận chuyển bình chữa cháy

- Mobile robot bánh xích đa nhiệm trong các ứng dụng phòng cháy chữa cháy như vận chuyển vòi rồng, do thám, vận chuyển nạn nhân,

Hình 2-8: Sơ đồ nguyên lý cho phương án sử dụng mobile robot bánh xích – tay máy cho tác vụ kiểm định bình chữa cháy

2.2.1 Phương án cấu hình tay máy

Tác vụ kiểm định bình chữa cháy yêu cầu một tay máy có 4 bậc tư do với sơ đồ nguyên lý như Hình 2-9 Khớp 𝐴 của tay máy là khớp xoay quanh trục 𝑧 Khớp 𝐵 và 𝐶 cũng là khớp xoay cho phép tay máy hướng khâu tác động cuối và loa phun vào mục tiêu như bước 2 của Hình 1-5 Khớp 𝐺 cho phép hỗ trợ điều chỉnh hướng của loa phun

một cách thuận tiện hơn Ngoài ra, để mô phỏng lại bước 4 của Hình 1-5, cơ cấu tay quay con trượt được thêm vào ở khâu tác động cuối để quét loa phun qua lại Việc sử dụng cơ cấu hình bình hành để tạo thành hệ động học kín cho phép đặt động cơ ở bệ máy, do đó khối lượng trên cánh tay nhỏ, giúp tăng độ cứng vững và giảm quán tính tay máy Bên cạnh đó, cơ cấu hình bình hành giúp duy trì hướng của khâu tác động cuối là không đổi, điều này cho phép kiểm soát hướng của loa phun dễ dàng hơn

Hình 2-9: Sơ đồ nguyên lý tay máy hình bình hành cho tác vụ kiểm định bình chữa cháy

2.2.2 Phương án cấu hình mobile robot bánh xích

Cấu hình mobile robot bánh xích có dạng hình thang như Hình 2-10, cho phép chúng có khả năng di chuyển tới và di chuyển ngược lại tương đương nhau, thuận lợi cho việc thực hiện quy trình dập tắt đám cháy thử Sử dụng bánh xích cao su vì cung cấp lực kéo tốt trên bề mặt khô ráo, độ dao động thấp, ít gây tiếng ồn, và không làm hư hỏng sàn bêtông

Hình 2-10: Cấu hình mobile robot bánh xích

2.2.3 Phương án bộ điều khiển mobile robot bánh xích

Vì tác vụ kiểm định bình chữa cháy diễn ra trên sàn bêtông nhẵn, nên bộ điều khiển có thể được thiết kế dựa trên mô hình mobile robot bánh xích với giả sử hệ số trượt giữa mặt đất và bánh xích là không đổi và nhỏ Tham khảo thiết kế trong tài liệu [11] Tuy nhiên, vì mục đích đa nhiệm cho mobile robot bánh xích trong ứng dụng chữa cháy, luận

văn đề xuất một bộ điều khiển cho mobile robot bánh xích có thể hoạt động cả trong nhà lẫn ngoài trời

Đặc tính của mobile robot bánh xích hoạt động trong điều kiện địa hình ngoài trời khác với khi làm việc trong nhà, yêu cầu xem xét đến hiện tượng trượt giữa bánh xích và địa hình Các hệ số trượt tạo ra sai số vị trí tích lũy, các hệ số này thường không biết và thay đổi đột ngột trong quá trình hoạt động khi di chuyển qua các địa hình khác nhau hoặc chuyển từ đường thẳng sang đường cong [15], [16] Do đó, những hệ số trượt không biết này nên được ước tính để hệ thống điều khiển cho mobile robot bánh xích đạt được sai số tracking tốt và bền vững Sliding mode control (SMC) có thể cung cấp robustness cho hệ thống điều khiển bất kể sự xuất hiện của uncertainties và đưa sai số tracking về 0 Luận văn đề xuất bộ điều khiển adaptive sliding mode cho mô hình tracked mobile robot xét đến ảnh hưởng của hệ số trượt lên bánh xích phải và bánh xích trái, luật điều khiển và luật ước tính hệ số trượt bánh xích trái và phải được đề xuất và được chứng minh ổn định theo tiêu chuẩn Lyapunov

THIẾT KẾ

3.1 Phương án mobile robot bánh xe – bàn trượt 𝑶𝒚𝒛

3.1.1 Kích thước và vùng làm việc của robot kiểm định bình chữa cháy

Robot kiểm định bình chữa cháy có tầm với gần nhất 𝑦𝑚𝑖𝑛 và xa nhất 𝑦𝑚𝑎𝑥 không đổi như Hình 3-1, có thể xác định khoảng cách 𝐷 giữa tâm mobile robot đến tâm đám cháy thử có bề rộng là 𝑤 và khoảng cách camera 2 cần dịch chuyển so với tâm mobile robot là 𝑑 để tâm thấu kính của 3 camera nằm trên line tròn có bán kính 𝑅𝑙𝑖𝑛𝑒, sao cho thỏa mãn yêu cầu tầm với cho tác vụ kiểm định bình chữa cháy như Hình 1-9

𝐷 𝑦𝑚𝑎𝑥

𝑤 1000𝑚𝑚

𝑑

𝑅𝑙𝑖𝑛𝑒1 line 1

line 2𝑤𝑚𝑏

𝑅𝑙𝑖𝑛𝑒2 300𝑚𝑚

Hình 3-1: Mô hình xác định vị trí tương đối giữa mobile robot đối với một đám

cháy thử bất kì và khoảng cách camera 2 so với tâm mobile robot

Khoảng cách từ tâm mobile robot đến tâm đám cháy thử bất kì xác định như sau: 𝐷 = 𝑦𝑚𝑎𝑥 + 300 +𝑤𝐹

với, 𝑅𝑙𝑖𝑛𝑒: bán kính đường tròn line

Robot kiểm định bình chữa cháy được thiết kế có thông số như sau:

- Tầm với gần nhất và xa nhất của khâu tác động cuối của bàn trượt 𝑂𝑦 so với tâm mobile robot là 𝑦𝑚𝑖𝑛 = 1445 𝑚𝑚 và 𝑦𝑚𝑎𝑥 = 2299 𝑚𝑚 Hành trình bàn trượt 𝑂𝑦 là ∆𝑦 = 854 𝑚𝑚

- Tầm với thấp nhất và cao nhất của khâu tác động cuối của bàn trượt 𝑂𝑧 so với mặt đất là 𝑧𝑚𝑖𝑛 = 400 𝑚𝑚 và 𝑧𝑚𝑎𝑥 = 1865 𝑚𝑚 Hành trình bàn trượt 𝑂𝑧 là ∆𝑧 = 1365 𝑚𝑚

- Bề rộng mobile robot 𝑤𝑚𝑏 = 1000 𝑚𝑚

- Khoảng cách dịch chuyển camera 2 so với tâm mobile robot, nói cách khác là khoảng cách giữa line và tâm mobile robot phải nằm trong khoảng −300 < 𝑑 <500 để đảm bảo camera luôn nằm bên trong mobile robot

- Bán kính line 1 là 𝑅𝑙𝑖𝑛𝑒1 = 3225 𝑚𝑚 và bán kính line 2 là 𝑅𝑙𝑖𝑛𝑒2 = 3935 𝑚𝑚 Dựa vào phương trình (3-1), (3-2), tầm với robot, và kích thước line như trên, ứng với từng đám cháy thử, robot kiểm định bình chữa cháy sẽ có từng vị trí làm việc tương ứng như Bảng 3-1

Bảng 3-1: Khoảng cách làm việc giữa tâm mobile robot và tâm đám cháy thử, và vị trí giữa tâm mobile robot và line khi robot thực hiện tác vụ kiểm định bình chữa cháy (𝑚𝑚)

Hình 3-2: Thiết kế cơ khí robot kiểm định bình chữa cháy

3.1.2 Giải thuật điều khiển

a Chương trình làm việc của robot kiểm định bình chữa cháy

• Chương trình hoạt động chính của robot kiểm định bình chữa cháy như Hình 3-3, gồm các bước sau:

Bắt đầu

Kết thúc

Khởi tạo thông số

Di chuyển Home

Giai đoạnIGiai đoạn

Hình 3-3: Chương trình hoạt động chính của robot kiểm định bình chữa cháy

Bước 1: người vận hành nhập vào các thông số khởi tạo cho chương trình để robot kiểm định bình chữa cháy hoạt động

Bước 2: robot di chuyển đến vị trí “Home”, với tọa độ mobile robot 𝑂𝑟𝑜0 ( 𝑥𝐺 𝑟𝑜0, 𝑦𝐺 𝑟𝑜0), góc xoay của robot 𝜃0 = 0, tọa độ bàn trượt 𝑂𝑧 là 𝑧𝐺 0 trong 𝐺 như Bảng 3-2, và tọa độ bàn trượt 𝑂𝑦 là 𝑦𝐺 0 trong 𝐺 như Bảng 3-3

Bước 3: thực hiện giai đoạn I của quy trình dập tắt đám cháy thử Bước 4: thực hiện giai đoạn II của quy trình dập tắt đám cháy thử Bước 5: kết thúc quy trình kiểm định đám cháy thử của robot

• Chương trình con “Khởi tạo thông số”, dựa vào những thông tin được nhập vào, quỹ đạo của khâu tác động cuối, tốc độ mobile robot, được xác định:

Khởi tạo thông số

Loại đám cháy thửKhối lượng

Thời gian xả cho GđI

Bề rộng đám 𝑤 cháy,

Chiều cao ℎ đám cháy, 𝑠𝑟𝑜

𝑡𝐼 𝐺𝑥𝑖, 𝑦𝐺 𝑖 𝐺𝑧𝑖

Chiều cao mobile robot

∆𝑡1, ∆𝑡2 ∆𝑡3 𝑡0→1

𝐷, 𝑑, 𝑅𝑙𝑖𝑛𝑒

Hình 3-4: Chương trình con “Khởi tạo thông số”

Bước 1.1: nhập loại đám cháy thử

Bước 1.1.1: nhập thời gian cho từng đoạn đường đi của loa phun 𝑡0→1, ∆𝑡1, ∆𝑡2, ∆𝑡3như Hình 3-7 ở “Giai đoạn I”

Từ đây, xác định được tổng thời gian xả ∑𝑡𝐼 Bước 1.1.2: nhập bề rộng đám cháy thử 𝑤

Từ 𝑤 và quỹ đạo mong muốn của loa phun như Hình 1-7, xác định được:

- Tọa độ các điểm biên của khâu tác động cuối 𝐸𝑖( 𝑥𝐺 𝑖, 𝑦𝐺 𝑖 ) trong 𝐺 như Hình 3-9 và Bảng 3-3

- Tổng quãng đường ∑𝑆𝑟𝑜 mobile robot phải di chuyển trong “Giai đoạn I” - Khoảng cách giữa mobile robot so với tâm đám cháy 𝐷 được xác định bằng

Từ ℎ và quỹ đạo mong muốn của loa phun như Hình 1-7, tọa độ các điểm biên của khâu tác động cuối 𝐸𝑖( 𝑧𝐺 𝑖) trong 𝐺 được xác định như Hình 3-7 và Bảng 3-2

Bước 1.2: nhập vào khối lượng bình 𝑚𝐹

Bước 1.3: nhập vào chiều cao mobile robot ℎ𝑟𝑜

Dựa vào thời gian ∆𝑡1 và tọa độ 𝐺𝑧𝑖 đã xác định ở trên, tốc độ mong muốn của bàn tượt 𝑂𝑧 được xác định 𝑣∆𝑧

• Chương trình con “Giai đoạn I” như Hình 3-5, robot di động theo quỹ đạo đã được hoạch định ở chương trình con “Khởi tạo thông số” tùy thuộc vào loại đám cháy thử, gồm các bước như sau:

𝑂𝑟𝑜0robot đứng

Phần I

Thoát𝑡 > 𝑡0→1

𝑂𝑟𝑜 0→ 𝑂𝑟𝑜6Quỹ đạo I.1 𝑁

𝑌𝑂𝑟𝑜 6 → 𝑂𝑟𝑜13Quỹ đạo I.2 𝑁

𝑌𝑂𝑟𝑜13 → 𝑂𝑟𝑜6Quỹ đạo I.3 𝑁

𝑌𝑂𝑟𝑜 6 → 𝑂𝑟𝑜18Quỹ đạo I.4 𝑁

𝑂𝑟𝑜 18 → 𝑂𝑟𝑜25Quỹ đạo I.5 𝑁

𝑌𝑂𝑟𝑜 25 → 𝑂𝑟𝑜23Quỹ đạo I.6 𝑁

𝑌𝑂𝑟𝑜 23 → 𝑂𝑟𝑜0Quỹ đạo I.7 𝑁

Hình 3-5: Chương trình con “Giai đoạn I”

Bước 3.1: mobile robot đứng tại vị trí “Home” 𝑂𝑟𝑜0, thực hiện kĩ thuật “phun đuổi lửa” trong 𝑡0→1 (𝑠) , bàn trượt 𝑂𝑧 di chuyển theo quỹ đạo từ tọa độ 𝑧𝐺 0 → 𝐺𝑧1 như Hình 3-7a, bàn trượt 𝑂𝑦 di chuyển từ tọa độ ( 𝑥𝐺 0,𝐺𝑦0) → ( 𝑥𝐺 1,𝐺𝑦1) như Hình 3-9

Bước 3.2: mobile robot di chuyển theo quỹ đạo đến tọa độ 𝑂𝑟𝑜6, bàn trượt 𝑂𝑧 di chuyển theo quỹ đạo I.1 từ tọa độ 𝐺𝑧1 → 𝐺𝑧6 như Hình 3-7b, bàn trượt 𝑂𝑦 di chuyển theo quỹ đạo I.1 từ tọa độ (𝐺𝑥1,𝐺𝑦1) → ( 𝑥𝐺 6,𝐺𝑦6) như Hình 3-9

Bước 3.3: mobile robot di chuyển theo quỹ đạo đến tọa độ 𝑂𝑟𝑜13, bàn trượt 𝑂𝑧 di chuyển theo quỹ đạo I.2 từ tọa độ 𝐺𝑧6 → 𝐺𝑧13 như Hình 3-7c, bàn trượt 𝑂𝑦 di chuyển theo quỹ đạo I.2 từ tọa độ (𝐺𝑥6,𝐺𝑦6) → ( 𝑥𝐺 13,𝐺𝑦13) như Hình 3-9