Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ điện tử: Nghiên cứu điều khiển bước đi cho humanoid

ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP HCM

75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA

TRҪ175ËĈӬC

NGHIÊN CӬ8Ĉ,ӄU KHIӆ1%ѬӞ&Ĉ,&+2+80$12,'

STUDY ON CONTROL WALKING FOR HUMANOID ROBOT

Chuyên ngành: Kӻ thuұW&ѫĈLӋn Tӱ Mã sӕ: 8520114

LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ

&{QJWUuQKÿѭӧc hoàn thành tҥi: 7UѭӡQJĈҥi hӑc Bách Khoa ± Ĉ+4*-HCM

Cán bӝ Kѭӟng dүn khoa hӑc: PGS.TS NguyӉn Tҩn TiӃn Cán bӝ chҩm nhұn xét 1: PGS.TS Ngô Quang HiӃu Cán bӝ chҩm nhұn xét 2: TS NguyӉn HӳX&ѭӡng

LuұQYăQWKҥFVƭÿѭӧc bҧo vӋ tҥL7UѭӡQJĈҥi hӑF%iFK.KRDĈ+4*7S+&0QJj\WKiQJQăP(trӵc tuyӃn)

Thành phҫn HӝLÿӗQJÿiQKJLiluұQYăQWKҥFVƭJӗm: 1 Chӫ tӏch: PGS.TS NguyӉn Quӕc Chí

2 7KѭNê76/r7KDQK+ҧi

3 Phҧn biӋn 1: PGS.TS Ngô Quang HiӃu 4 Phҧn biӋn 2: TS NguyӉn HӳX&ѭӡng 5 Ӫy viên: TS Trҫn ViӋt Hӗng

Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch HӝLÿӗQJÿiQKJLi/9Yj7Uѭӣng Khoa quҧn lý chuyên ngành sau khi luұQYăQÿmÿѭӧc sӱa chӳa (nӃu có)

ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP.HCM

III NGÀY GIAO NHIӊM VӨ: 22/02/2021

V NGÀY HOÀN THÀNH NHIӊM VӨ: 13/06/2021

LӠI CҦ0Ѫ1

Xin chân thành cҧP ѫQ3*6761JX\Ӊn Tҩn TiӃn - JLiPÿӕc Phòng thí nghiӋm TrӑQJÿLӇPĈLӅu khiӇn sӕ Yj.ƭWKXұt hӋ thӕQJ'&6(/$% ÿmWҥRÿLӅu kiӋQFѫKӝi YjJL~Sÿӥ tôi rҩt nhiӅu trong suӕt quá trình thӵc hiӋn luұQYăQYӯa qua

Ĉӗng thӡi xin cҧPѫQFiFWKjQKYLrQWURQJ'&6(/$%FNJQJÿmKӛ trӧ W{LYѭӧt qua nhӳQJNKyNKăQJLҧLÿiSQKӳng thҳc mҳc trong suӕt quá trình hӑc cao hӑc.

TÓM TҲT

LuұQYăQQj\QJKLrQFӭu tәng quát vӅ chuyӇQÿӝQJEѭӟFÿLFӫa humanoid robot NhҵPÿӇ tҥRFѫVӣ cho các nghiên cӭu vӅ sau, luұQYăQÿmÿӅ xuҩt mӝWP{KuQKÿӝng lӵc hӑc tәng quát cho phҫQWKkQGѭӟLPѭӡi hai bұc tӵ do cӫDKXPDQRLGURERW6DXÿymӝt bӝ ÿLӅu khiӇn phi tuyӃn backstepping sliding mode controller ÿѭӧFÿӅ xuҩt nhҵm ÿLӅu khiӇn hӋ WKkQGѭӟi TiӃp theo, nhҵm hӛ trӧ humanoid robot trong viӋc cân bҵng WKHRSKѭѫQJQJDQJNKLÿӭng mӝt chân, mӝWFѫFҩXÿӕi trӑng và bӝ ÿLӅu khiӇn cho nó ÿѭӧFÿӅ xuҩt

ABSTRACT

To successfully realize biped walking process for humanoid robot, a precise mathematical model is required to express its dynamic characteristics In the past, many studies have been conducted for the commercialized humanoid robot UXA-90, yet no dynamic model for the lower body of UXA-90 has been derived This leads to WKHLQDFFXUDF\LQMRLQWV¶YHORFLWLHVDQGDccelerations when implementing the controller on UXA-90 Hence, in this thesis, a dynamic model for the lower body of humanoid robot is proposed To control the aforementioned dynamic model, a backstepping sliding mode controller is utilized to guarantee tKHV\VWHP¶VUREXVWQHVV7KLVWKHVLValso proposed a novel balance mechanism and a controller to assist the humanoid robot in balancing on one leg Finally, simulations are carried out in MATLAB to evaluate the effectiveness of the proposed controllers.

LӠI &$0Ĉ2$1

7{L[LQFDPÿRDQWRjQEӝ luұQYăQQj\GRFKtQKEҧn thân tôi nghiên cӭXGѭӟi sӵ

Kѭӟng dүn khoa hӑc cӫa PGS.TS NguyӉn Tҩn TiӃn

Các sӕ liӋu, kӃt quҧ trong luұQYăQOjWUXQJWKӵFYjFKѭDWӯQJÿѭӧc công bӕ trong bҩt kǤ công trình nào khác

Tác giҧ luұQYăQ

TrҫQ7UtĈӭc

2.6.2 Các nghiên cӭXÿmWKӵc hiӋn trên UXA-90 15

&KѭѫQJ7+,ӂT Kӂ BӜ Ĉ,ӄU KHIӆN 16

3.1 0{KuQKÿӝng lӵc hӑc 16

3.2 Mô hình cӫa pha vung chân 21

3.3 Mô hình cӫa pha chҥPÿҩt 21

3.4 ThiӃt kӃ bӝ ÿLӅu khiӇn backstepping sliding mode cho phҫQWKkQGѭӟi 23

3.5 0{KuQKKyDKXPDQRLGURERWÿӭng mӝt chân vӟLFѫFҩXÿӕi trӑng 27

3.5.1 0{KuQKÿҫ\ÿӫ cӫDKXPDQRLGURERWNKLÿӭng mӝt chân 27

3.5.2 0{KuQKÿѫQJLҧn cӫa humanoid URERWNKLÿӭng mӝt chân 29

3.6 ThiӃt kӃ bӝ ÿLӅu khiӇn cho hӋ humanoid robot vӟLFѫFҩXÿӕi trӑng 32

&KѭѫQJ.ӂT QUҦ 40

4.1 KӃt quҧ bӝ ÿLӅu khiӇn Backstepping Sliding Mode 40

4.2 KӃt quҧ bӝ ÿLӅu khiӇn cho hӋ humanoid robot sӱ dөQJÿӕi trӑQJÿӇ cân bҵng trên mӝt chân 46

DANH MӨ&&Ð1*75Î1+Ĉ­&Ð1*%Ӕ 53

TÀI LIӊU THAM KHҦO 86

&KѭѫQJ MӢ ĈҪU

1.1 Lý do chӑQÿӅ tài

ĈmWӯ lâu, humanoid robot là mӝt trong nhӳQJÿӅ WjLÿѭӧc các nhà nghiên cӭu quan WkPÿһc biӋt GҫQQăPWU{LTXDNӇ tӯ ngày WABOT-1 do Ichiro Kato và cӝng sӵ tҥi Ĉҥi hӑF:DVHGDÿѭӧc công nhұQOjKXPDQRLGURERWÿҫu tiên trên thӃ giӟi Trong suӕt khoҧng thӡLJLDQÿyÿmFyUҩt nhiӅu thӃ hӋ KXPDQRLGURERWÿѭӧFUDÿӡi vӟLEѭӟc tiӃn Yѭӧt bұFQKѭ$6,02Fӫa Honda, series HRP (Humanoid Robotics Project) cӫa AIST và Kawada, series KHR cӫa KAIST, Atlas cӫD%RVWRQ'\QDPLF«

Ngoài viӋc khҧ QăQJÿLYjFKҥ\WK{QJWKѭӡng, càng ngày các humanoid robot càng ÿѭӧc tích hӧp nhiӅu chӭFQăQJSKӭc tҥp, trang bӏ hӋ thӕng AI, có khҧ QăQJWKӵc hiӋn nhiӅu tác vө ÿzLKӓi sӵ linh hoҥW«9ӟi nhӳng sӵ phát triӇn mҥnh mӁ trên, humanoid robot càng ÿѭӧc ӭng dөng nhiӅXWURQJFiFOƭQKYӵFQKѭTXkQVӵ, y tӃ, giҧi cӭu, giҧi WUt«7X\QKLrQOƭQKYӵc nghiên cӭu humanoid robot ӣ ViӋt Nam vүn còn hҥn chӃ so vӟLFiFQѭӟc bҥn

Chính vì vұ\ÿӅ tài mong muӕn nghiên cӭu vӅ SKѭѫQJSKiSÿLӅu khiӇn humanoid robotÿѭDUDPӝt mô hình tәng quát nhҩt, có thӇ ӭng dөng làm nӅn tҧng cho các nghiên cӭu vӅ sau

1.2 Ĉһt vҩQÿӅ

HiӋn tҥi humanoid robot UXA-90 cӫD'&6(/$%FKѭDFyP{KuQKÿӝng lӵc hӑc, các khӟSÿѭӧFÿLӅu khiӇn riêng biӋt bҵng bӝ ÿLӅu khiӇQ3,'Ĉӗng thӡLÿӇ cân bҵng khi nhҩc mӝt chân lên (lúc di chuyӇQÿӭng mӝWFKkQ« 8;$-90 còn nghiêng phҫn hông quá nhiӅu, khiӃQFKRGiQJÿLNK{QJJLӕQJQJѭӡi Vì thӃ, mөc tiêu luұQYăQQKѭVDX

x Xây dӵQJP{KuQKÿӝng lӵc hӑc cho phҫQWKkQGѭӟi 12 bұc tӵ do cӫa humanoid robot

xĈѭDP{KuQKÿӝng lӵc hӑc phҫQWKkQGѭӟi 12 bұc tӵ do vӅ dҥng: ݔሶ ൌ ݂ሺݔሻ ൅ ݃ሺݔሻݑ ൅ ݀ሺݐሻ

6DXÿyWKLӃt kӃ bӝ ÿLӅu khiӇn phi tuyӃn backstepping sliding mode cho hӋ thӕng trên

x Xây dӵQJP{KuQKFѫFҩXÿӕi trӑng gҳn lên phía sau humanoid robot nhҵm hӛ trӧ viӋc cân bҵnJNKLÿӭng mӝt chân

x ThiӃt kӃ bӝ ÿLӅu khiӇn nhҵPÿLӅu khiӇQFѫFҩXÿӕi trӑng

&KѭѫQJ TӘNG QUAN

2.1 Mӝt sӕ humanoid robot tiêu biӇXWURQJYjQJRjLQѭӟc 2.1.1 7URQJQѭӟc

a TOPIO humanoid robot

Hình 2.1 Robot TOPIO cͯa TOSY

723,2726<3LQJ3RQJ3OD\LQJ5RERW OjURERWGiQJQJѭӡi có khҧ QăQJFKѫLbóng bàn vӟLFRQQJѭӡLĈѭӧc phát triӇn tӯ QăPEӣi công ty TOSY cӫa ViӋt Nam LҫQÿҫu tiên TOPIO phiên bҧQÿѭӧFÿѭDUDJLӟi thiӋu tҥi TriӇn lãm Robot quӕc tӃ IREX vào thánJQăPWҥi thành phӕ Tokyo, Nhұt BҧQĈӃn nay, 723,2ÿmUDPҳt phiên bҧn 3.0 có hình dáng giӕQJQJѭӡLKѫQ

HiӋn tҥi, TOPIO vүQFKѭDFyNKҧ QăQJGLFKX\Ӈn cân bҵng trên hai chân

b VIEBOT

Hình 2.2 VIEBOT cͯa VIELINA

VIEBOT là mӝt sҧn phҭm cӫa VIELINA (ViӋn nghiên cӭXĈLӋn tӱ, Tin hӑc, Tӵ ÿӝng hóa, Bӝ &{QJ7KѭѫQJ QJKLrQFӭu và phát triӇn

VIEBOT có 19 trөc tӵ GRNtFKWKѭӟc bҵQJQJѭӡi thұWFyÿҫ\ÿӫ FiFWtQKQăQJÿmÿăQJNêWKHRWKX\ӃWPLQKÿӅ WjLQKѭNKҧ QăQJEҳWFKѭӟc và playback cӱ chӍ, 2 cánh tay vӟi 6 trөc tӵ do mӛi cánh tay, có khҧ QăQJWUX\Ӆn hình ҧnh và âm thanh vӅ trung WkPÿLӅu khiӇn trong thӡi gian thӵc

Tuy nhiên, VIEBOT hiӋn chӍ di chuyӇn dӵa trên bánh xe

2.1.2 1JRjLQѭӟc

a Humanoid robot cӫa Honda

Hình 2.3 Các th͇ h͏ humanoid robot cͯa HONDA

Công nghӋ di chuyӇn bҵnJFKkQÿѭӧc phit triӇn bӣi Honda thӡi bҩy giӡ QKѭOj mӝt cich tiӃp cұQÿӝc nhҩt tӟi thich thӭc cӫa sӵ tӵ vұQÿӝng Sӱ dөng bt quyӃt ÿҥt ÿѭӧc tӯ nhӳng nhӳng mүu thӱ nghiӋm, cic nhj nghiên cӭu bҳWÿҫu ip dөng công nghӋ mӟi njy cho thӵc tӃ Vjo ngjy 20 thiQJ  QăP  KXPDQRLG URERW$6,02ÿҥi diӋn cho thjnh quҧ qua nhiӅXQăPWKHRÿXәi cӫD+21'$ÿm UDÿӡi

$6,02ÿѭӧc honda giӟi thiӋXYjRQăP$6,02FyWKӇ vӯa thӵc hiӋn chҥy YjÿLWӕFÿӝ lên tӟi 3 km/h) ASIMO còn thӵc hiӋQÿѭӧc các tác vө QKѭOrQ[Xӕng cҫu thang, thӵc hiӋn chuyӇQÿӝng nhҧ\ÿLWKҷng, rӁÿLYzQJWUzQYjWKӵc hiӋQÿҧo Kѭӟng liên tөF«

b HRP cӫa AIST/KAWADA

Hình 2.4 Nhóm robot HRP

HRP là dӵ án phát triӇn robot giúp viӋc tҥi Nhұt Bҧn Dӵ án này do Kawada ,QGXVWULHVÿӭQJÿҫXYjÿѭӧc sӵ trӧ giúp cӫa ViӋn Khoa hӑc và Công nghӋ Công nghiӋp Tiên tiӃn cӫa Nhұt Bҧn (AIST) và Kawasaki Heavy Industries, Inc

1ăPGӵ án HRP-URERWQj\ÿѭӧc phát triӇn dӵa trên Robot Honda P3 HRP-ÿmÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ ÿLӅu tra các ӭng dөng cӫa mӝWURERWKuQKQJѭӡLÿӇ bҧo trì các công trình công nghiӋp và các dӏch vө an ninh tҥLQKjYjYăQSKzQJ6DXÿydӵ iQÿmSKiWWULӇn robot HRP-1S Trong robot này, hӑ ÿmNӃt hӧp phҫn cӭng Honda P3 và bӝ ÿLӅu khiӇn AIST Chân và cánh tay cӫDQyÿѭӧc kiӇm soát riêng biӋt và ÿLӅu này không phù hӧp cho mӝt sӕ ӭng dөng

7URQJJLDLÿRҥn hai cӫa HRP (2000 - 2002), hӑ ÿmSKiWWULӇn mӝWURERWQJѭӡi mӟi là HRP-7Uѭӟc tiên, hӑ phát triӇn hai mô-ÿXQURERW+35-2L (mô-ÿXQFKkQ YjHPR-$P{ÿXQFiQKWD\ .Kҧ QăQJYұQÿӝng bám cӫa HRP-2L tӕWKѫQ+35-1, nó có thӇ ÿLWUrQEӅ mһt không bҵng phҷng, tӕFÿӝ ÿLEӝ OrQÿӃn 2,5 km/h Mô-ÿXQFiQKWD\ÿѭӧc thiӃt kӃ cho nhiӋm vө WѭѫQJWiFYӟLFRQQJѭӡL6DXÿyKӑ phát triӇn toàn bӝ FѫWKӇ KuQKQJѭӡi trên hai mô-ÿXQӣ WUrQYjQyÿѭӧc gӑi là HRP-2P Cuӕi cùng, dӵ án cҧi tiӃn HRP-2P tҥi các phҫn riêng biӃt cӫa nӅn tҧQJURERWKuQKQJѭӡi và cho ra mҳt HRP-YjRQăP

MӝWÿLӅu thú vӏ cӫa HRP-2 là khҧ QăQJWӵ ÿӭng dұy sau khi robot nҵm ӣ mһWWUѭӟc hoһFVDXĈLӅu này không thӇ thӵc hiӋQÿѭӧc bӣi ASIMO

c HUBO cӫa KAIST

Hình 2.5 Nhóm robot HUBO cͯa KAIST

Nghiên cӭu cӫDURERWÿѭӧc lҩy cҧm hӭng tӯ $6,027URQJQăP.+5-0 ÿѭӧc ra mҳt vӟi hiӋn trҥng chӍ có phҫQWKkQFKѭDFyFiQKWD\KRjQFKӍQKÿѭӧc phát triӇn bӣi phòng nghiên cӭu KAIST KHR-1 và KHR-2 tiӃSWKHRÿѭӧc hoàn thiӋQKuQKGiQJFRQQJѭӡi, có bàn tay và phҫQÿҫu, và ra mҳWQăP6DXÿyKHR-3 hoàn thiӋQYjÿѭӧc lҩy tên là HUBO và trình diӉQYjRÿӇ kӍ niӋm 100 QăPF{QJEӕ thuyӃWWѭѫQJÿӕi hҽp

KAIST và Hanson Robotics tham gia chӃ tҥo Albert HUBO, mӝWURERWQJѭӡi phҫn ÿҫu có khҧ QăQJP{SKӓng theo khuôn mһt cӫa các nhà khoa hӑc nәi tiӃng Phҫn ÿҫu thêm vào còn có khҧ QăQJWKӇ hiӋn các cҧP[~FQKѭQJҥc nhiên, buӗQEm«

HUBO-ÿѭӧc biӃWQKѭ.+5-ÿѭӧc phát triӇn vào 2009, có tәng cӝng 40 Dof Nó có chiӅu cao 125 cm, nһng 45 kg TӕFÿӝ ÿLEӝ ÿҥt 1.5 km/h và có thӇ chҥy vӟi vұn tӕc 3.6 km/h HUBO- ÿѭӧc tham gia bӣi United States Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) và nhóm DRC-HUBO có trө sӣ tҥi Drexel University và nhóm KAIST

d Humanoid robot cӫa Boston Dynamics

Hình 2.6 Atlas cͯa Boston Dynamics

9jRQăPPӝt trong nhӳQJURERWQJѭӡi ҩQWѭӧng nhҩt tҥi thӡLÿLӇm này là $WODVÿѭӧc phát triӇn Boston Dynamics, mӝt công ty Mӻ5RERWÿѭӧc dӵa trên nguyên bҧn cӫa Petman robot

Petman sӱ dөng dүQÿӝng bҵng thӫy lӵFÿӇ tҥo ra khҧ QăQJFKX\ӇQÿӝng mҥnh mӁ QKѭFѫFKӃ tӵ nhiên cӫDFRQQJѭӡi Robot nһng tӟi 80 kg và có thӇ vác tҧi lên tӟi 23 kg, cao 140 cm, có hình dáng phù hӧp vӟi hình dáng cӫD QJѭӡL ÿjQ {QJRobot có 29 DOFs, và có khҧ QăQJÿLEӝ lên tӟi 4.8 km/h

Atlas cao 180 cm và nһng 50 kg, có tәQJ  '2)V 9jR QăP  %RVWRQDynamic cho ra mҳt mӝt phiên bҧn khác cӫD$WODVÿѭӧc thiӃt kӃ ÿӇ di chuyӇn ӣ môi WUѭӡQJQJRjLYjWURQJFiFWRjQQKj$WODVÿһc biӋt có thӇ WKtFKQJKLEѭӟc di chuyӇn tҥLFiFÿӏDKuQKNKiFQKDXQKѭWX\Ӄt hay trong rӯng

2.2 ChuyӇQÿӝQJEѭӟFÿL

ĈӇ có thӇ hòa nhұp vào cuӝc sӕQJFRQQJѭӡi, viӋFFѫEҧn nhҩt mà humanoid robot phҧLOjPÿѭӧFOjEѭӟc ÿLQKѭWKӃ mӟLSKiWKX\ÿѭӧc thӃ mҥQKÿһFWUѭQJFӫa humanoid URERWGRÿyÿLӅu khiӇQURERWEѭӟFÿLKLӇn nhiên trӣ thành mӝWKѭӟng nghiên cӭXÿѭӧc chú trӑQJKjQJÿҫXÿӕi vӟi tҩt cҧ các humanoid

Ӣ FRQQJѭӡLÿLOjPӝt quá trình di chuyӇn lһp lҥi có chu kì cӫa hai pha stance và swing ÿӕi vӟi mӛi chân và bҩWNuO~FQjRFNJQJSKҧi có ít nhҩt mӝt chân tiӃp xúc vӟi mһWÿҩt [1]6WDQFHSKDVHOjSKDWURQJÿyFҧ hai chân tiӃp xúc vӟi mһWÿҩt (khoҧng 60% chu kì ÿL YjVZLQJSKDVHOjSKDWURQJÿyFyPӝt chân không tiӃp xúc vӟi mһWÿҩt (khoҧng 40%

FKXNuÿL Khi hai chân cùng tiӃp xúc vӟi mһWÿҩt gӑi là double support Khi chӍ có mӝt chân tiӃp xúc vӟi mһWÿҩt gӑi là single support MӛLFKXNuÿLEDRJӗPKDLEѭӟc) xuҩt hiӋn hai lҫn double support vào lúc bҳWÿҫu và kӃt thúc cӫa mӝt stance pha Tӯ lúc bҳt ÿҫXÿӃn lúc kӃt thúc, double support chiӃm khoҧQJFKXNuÿLGRÿyKDLOҫn double support chiӃPFKXNuÿL9LӋc hiӇu chuyӇn ÿӝQJÿLFӫDFRQQJѭӡi sӁ giúp ích trong viӋFÿLӅu khiӇQURERWEѭӟFÿL

Hình 2.7 Các pha trong m͡WFKXNuE˱ͣFÿL

2.2.1 KiӇXÿLEӏ ÿӝng

KiӇXÿLEӏ ÿӝng (passive walking) là kiӇXÿLNK{QJFҫQÿӝQJFѫKD\QJXӗQÿLӋn, chúng dӵa vào trӑng lӵFÿӇ di chuyӇn trên mӝt mһt phҷng vӟLÿӝ dӕFEpĈһFÿLӇm cӫa loҥi chuyӇQÿӝng này là tiêu thө QăQJOѭӧng thҩSGiQJÿLWӵ QKLrQKѫQYjWKLӃt kӃ FѫKӑc không quá phӭc tҥp Vào thұSQLrQ0F*HHUÿmFKRUDÿӡi mӝWFѫcҩu bӕn thanh có khҧ QăQJGLFKX\Ӈn bӏ ÿӝng trên mһt phҷng [1] Cuӕi thұp niên 1990 Goswami, Espiau, và Keramane cho thҩy rҵQJ Fѫ Fҩu hai thanh có thӇ di chuyӇn әQÿӏnh [2] ViӋc nghiên cӭu vӅ kiӇXÿLEӏ ÿӝQJFNJQJÿѭӧc thӵc hiӋn trên không gian ba chiӅX&ROOLQVÿmWKLӃt kӃ mӝWFѫFҩu di chuyӇn bӏ ÿӝng trong không gian ba chiӅu dӵa trên thiӃt kӃ cӫa McGeer [3] GҫQÿk\PӝWP{KuQKPѭӡi bұc tӵ do trong không gian ba chiӅX ÿѭӧF ÿӅ ra dӵa trên mô hình cӫa McGeer bӣi Adolfsson và cӝng sӵ [4]

Hình 2.8&˯F̭u di chuy͋n b͓ ÿ͡ng cͯa McGeer [1]

2.2.2 KiӇXÿLFKӫ ÿӝng

Trong thӵc tӃ, khi di chuyӇn robot cҫn phҧi làm chӫ ÿѭӧFEѭӟFÿLFӫa mình, vì vұ\FiFKXPDQRLGURERWWKѭӡQJÿѭӧc cung cҩp nguӗQÿӇ hoҥWÿӝng NhӳQJQăPgҫQÿk\FKӭng kiӃn sӵ bùng nә cӫa các thӃ hӋ humanoid robot tiên tiӃn, khҧ QăQJdi chuyӇn linh hoҥWKѫQQKѭQKyPURERW+53Fӫa AIST/KAWADA, HUBO cӫa KAIST, Atlas cӫD%RVWRQ'\QDPLFV«9ӟi kiӇXÿLQj\KXPDQRLGURERWFyWKӇ thay ÿәLÿӝ dài ngҳn cӫDEѭӟFÿLWKD\ÿәi vұn tӕFÿDGҥng hóa chuyӇQÿӝQJ«7X\nhiên, humanRLGURERWÿzLKӓi kӃt cҩu phӭc tҥSKѫQSKҧi có các bӝ vi xӱ lý, cҧm biӃn nhҵPÿLӅu khiӇn toàn bӝ quá trình hoҥWÿӝng

2.3 Mô hình hóa

Nhìn chung, chuyӇQÿӝQJEѭӟFÿLFӫDFRQQJѭӡi là mӝt chuyӇQÿӝng phӭc tҥSÿzLhӓi sӵ phӕi hӧp cӫa nhiӅu bӝ phұn và giác quan cӫDFRQQJѭӡi mӝWFiFKFKtQK[iFĈһc tính này khiӃn cho viӋc nghiên cӭu và thiӃt kӃ humanoid robot gһp nhiӅu trӣ ngҥi Mӝt trong nhӳng vҩQÿӅ quan trӑng khi thiӃt kӃ humanoid robot là viӋFÿѭDUDPӝt mô hình hóa tәQJTXiW7K{QJWKѭӡng, viӋc mô hình hóa sӁ phө thuӝc vào viӋc xem gӕc tӑDÿӝ có di chuyӇn tӵ do hay cӕ ÿӏnh, tӭc là hӋ ÿӝng hӑc tӵ do hay là chuӛLÿӝng hӑc cӕ ÿӏnh [5]

2.3.1 Gӕc tӑDÿӝ cӕ ÿӏnh

Xuyên suӕt quá trình SSP và DSP, chân trө O~FQjRFNJQJWLӃp xúc vӟi mһWÿҩt, nӃu [HPQKѭEjQ chân trө cӕ ÿӏnh ӣ mһWÿҩt thì hӋ hai chân robot có thӇ [HPQKѭPӝt chuӛL ÿӝng hӑc tӯ EjQ FKkQ Qj\ VDQJ ÿӃn chân còn lҥL 7KHR SKѭѫQJ SKiS Qj\Raibert, Tzafestas và Tzafestas [6] ÿmP{KuQKKyDWKjQKF{QJURERWNKkXWUrQmһt phҷng 2D Plestan cùng các cӝng sӵ cӫD PuQK FNJQJ FKR UD P{ KuQK URERW khâu trên mһt phҷng 2D dӵa trên mүu RABBIT [7] (Hình 2.9)

Hình 2.9 M͡t s͙ cách mô hình hóa vͣi g͙c t͕Dÿ͡ c͙ ÿ͓nh ͧ bàn chân

2.3.2 Gӕc tӑDÿӝ tӵ do

HӋ ÿӝng hӑFÿѭӧc xem là tӵ do nӃu nó không có khӟp nào bӏ ràng buӝc trӵc tiӃp vào không gian Yoonkwon Hwang và các cӝng sӵ ÿmÿѭDUDPӝt mô hình theo cҩu trúc cây (Hình 2.10), xuҩt phát tӯ WKkQYjÿLxuӕng hai chân [8] Humanoid robot Saika-3 cӫDĈҥi hӑF7RKRNXFNJQJVӱ dөng mô hình cҩu trúc cây, vӟi gӕFÿһt ӣ thân [9] Park và Kim thiӃt kӃ phҫQWKkQGѭӟi vӟi hai chân là hai chuӛLÿӝng hӑc mӣ [10] CHARLI-2 cӫa phòng thí nghiӋm Virginia Tech RoMeLa thӵc hiӋn mô hình hóa cho mӝt chân, rӗi áp dөng mô hình này cho cҧ hai chân vӟi gӕc tӑDÿӝ ÿһt ӣ phҫn hông [11]

2.4.1 Bӝ ÿLӅu khiӇn bұc cao

Nhìn chung, mӝt quӻ ÿҥo chuyӇQÿӝng sӁ ÿѭӧc hoҥFKÿӏnh sҹn (offline trajectory JHQHUDWLRQ ÿӇ humanoid robot di chuyӇQWKHR7X\QKLrQÿLӅu này chӍ khҧ thi khi P{LWUѭӡng mà humanoid robot hoҥWÿӝQJFyÿһc tính hoàn hҧo: mһWÿҩt phҷng hoàn WRjQNK{QJWUѫQWUѭӧt, không chӏu các yӃu tӕ ngoҥi cҧQKWiFÿӝQJYjRYjÿLӅu này là không thӇ'RÿyÿӇ humanoid robot có thӇ hoҥWÿӝng trong mӑi hoàn cҧnh khác nhau, quӻ ÿҥo sӁ phҧL ÿѭӧc cұp nhұt liên tөc (online trajectory generation) giúp robot ӭng phó vӟi mӑLWUѭӡng hӧp

Bӝ ÿLӅu khiӇn bұFFDRÿҧm bҧo quӻ ÿҥREѭӟFÿLFӫa humanoid robot luôn әQÿӏnh trong suӕt quá trình hoҥWÿӝng Kajita và cӝng sӵ [12] ÿӅ xuҩt preview control nhҵm ÿLӅu chӍnh quӻ ÿҥo CoM trong khi di chuyӇn Jun-Ho Oh và cӝng sӵ [13] sӱ dөng hai bӝ ÿLӅu khiӇn bұc cao: Landing Position Controller và Landing Timing &RQWUROOHUÿӇ hiӋu chӍnh quӻ ÿҥREѭӟFÿL0ӝt sӕ nghiên cӭu sӱ dөng mô hình con lҳFQJѭӧc, tӯ ÿyWKLӃt kӃ bӝ ÿLӅu khiӇn torque ӣ mҳt cá chân và áp dөng lên mӝt sӕ robot ӣ thұp niên 1980 và 1990: Takanishi và cӝng sӵ áp dөng trên WL-10RD [14], Sano và Furusho áp dөng trên Kenkyaku [15], Miyazaki và Arimoto áp dөng lên Idaten II [16][17], cuӕi cùng là Meltran II cӫa Kajita và Tani [18]&NJQJVӱ dөng

mô hình con lҳFQJѭӧc, BIPER-3 cӫa Shimoyama và Miura [19], series robot cӫa Raibert cùng cӝng sӵ [20] ÿmÿѭӧFÿLӅu khiӇn bҵng cách hiӋu chӍnh vӏ WUtÿһt chân Mӝt sӕ nghiên cӭu khác lҥLÿLӅu khiӇn quӻ ÿҥo cӫDÿLӇm ZMP thông qua gia tӕc cӫa trӑQJWkP&R0