Điều khiển bám cho robot di động đa hướng dùng bộ điều khiển trượt ( đính kèm full tệp)

v BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM NGUYỄN THÀNH TRUNG ĐIỀU KHIỂN BÁM CHO ROBOT DI ĐỘNG ĐA HƯỚNG DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ điện tử Mã số ngành: 60520114 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. NGUYỄN HÙNG TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2013 vi vii viii CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. NGUYỄN HÙNG Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM ngày … tháng … năm …… Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) 1. …………………………………………………………… 2. …………………………………………………………… 3. …………………………………………………………… 4. …………………………………………………………… 5. …………………………………………………………… ix Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV x TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc TP. HCM, ngày … tháng … năm ……. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN THÀNH TRUNG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 19/4/1977 Nơi sinh: TP.HCM Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ điện tử MSHV: 1241840020 I- TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN BÁM CHO ROBOT DI ĐỘNG ĐA HƯỚNG DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1. Nhiệm vụ của đề tài: - Xây dựng mô hình động học và mô hình động lực học của robot di động đa hướng ba bánh (OMR). - Nghiên cứu phương pháp điều khiển trượt tích phân cho Robot di động đa hướng ba bánh (OMR). - Tìm hiểu xử lý ảnh OpenCV, kít nhúng Raspberry Pi và lập trình xử lý Pic. - Mô phỏng Robot bám theo quỹ đạo tham chiếu bộ điều khiển sử dụng Matlab M-file cho Robot di động đa hướng ba bánh (OMR). 2. Nội dung của đề tài: xi Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Mô hình toán Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển trượt tích phân Chương 5: Mô phỏng và thực nghiệm Chương 6: Kết luận và hướng phát triển của đề tài III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 18/6/2013 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/12/2013 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. NGUYỄN HÙNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) xii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn (Ký và ghi rõ họ tên) Nguyễn Thành Trung xiii LỜI CÁM ƠN Qua thời gian học tập và nghiên cứu tại trường, nay tôi đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp cao học của mình. Để có được thành quả này, tôi đã nhận được rất nhiều sự hỗ trợ và giúp đỡ tận tình từ Thầy, Cô, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình. Tôi chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô Khoa Cơ - Điện - Điện Tử, quý Thầy, Cô Phòng Quản Lý Khoa Học – Đào Tạo Sau Đại Học Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM đã hướng dẫn giúp đỡ, hỗ trợ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi muốn nói lời cám ơn đến Thầy TS. Nguyễn Hùng, người đã nhiệt tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Cảm ơn đồng nghiệp, bạn bè đã hỗ trợ trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu, gia đình và người thân đã động viên, hỗ trợ tôi trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu này. Trân trọng. Tp. Hồ Chí Minh, ngày …… tháng … năm …… Người thực hiện luận văn xiv Nguyễn Thành Trung [...]... Raspberry Pi và điều khiển xử lý Pic 5 Nội dung nghiên cứu: - Xây dựng mô hình động học và mô hình động lực học của Robot di động đa hướng ba bánh (OMR) - Nghiên cứu thiết kế phương pháp điều khiển trượt tích phân cho Robot di động đa hướng ba bánh (OMR), bám theo quỹ đạo - Mô phỏng Robot bám theo quỹ đạo tham chiếu bộ điều khiển sử dụng Matlab M-file cho Robot di động đa hướng ba bánh (OMR) - Thực hiện... tối đa Vì các lý do trên, tôi đã chọn đề tài Điều khiển bám cho Robot di động đa hướng dùng bộ điều khiển trượt ” để làm đề tài nghiên cứu và ứng dụng Matlab để kiểm chứng giải thuật điều khiển đưa ra 3 Phạm vi nghiêng cứu : -Ứng dụng lý thuyết về động học và động lực học, phương pháp điều khiển trượt, xử lý ảnh OpenCV - Lập trình nhúng trên kít Raspberry Pi kết hợp với lập trình xử lý Pic điều khiển. .. tích phân ( Integral Sliding Mode Control) OMS-SOW : Robot di động đa hướng có bánh xe đa hướng (Omnidirectional Mobile Robot - Steerable Omnidirectional Wheels) 4WD : Bốn bánh xe có lái (Four Wheet Drive) BELBIC : Bộ điều khiển thông minh dựa trên khả năng tư duy cảm xúc (Brain Emotional Learning Bared Intelligent Controller) DOF : Bậc tự do (degree of freedom) KC : Điều khiển động học (kinematic... động đa hướng có bánh xe đa hướng (OMR-SOW) Robot này có thể hoạt động đa hướng hoặc theo chế độ di chuyển vi sai tùy vào điều kiện chuyển động Theo chế độ di động đa hướng, sẽ có 3 DOF cùng chuyển động và 1 DOF giữ chức năng điều khiển hoạt động theo kiểu truyền động biến đổi liên tục (CVT) Có thể sử dụng chức năng CVT để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng khi Robot hoạt động bằng cách tăng tỷ suất... Qvivaldi kaist ac Kr http://vivaldi kaist ac kr/-iclab [9] Trong bài viết này tác giả trình bày đặt tính di động cơ bản được phát triển trong robot di dộng đa hướng, các thiết bị truyền động, quan sát và cảm biến hồng ngoại được mô tả Ứng dụng được chứng minh trong robot bong đá Tác giả sử dụng logic mờ để điều khiển, kiểm soát sự chuyển động của robot bóng đá Tính di động đa hướng làm cho điều khiển. .. 51 3.1 Cấu trúc hình học của Robot di động đa hướng 51 3.2 Mô hình toán Robot di động đa hướng (OMR) 52 3.2.1 Mô hình động học 52 3.2.2 Mô hình động lực học 53 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT TÍCH PHÂN 56 4.1 Dẫn nhập 56 4.2 Thiết kế bộ điều khiển trượt tích phân (ISMC) cho OMR 56 CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG & THỰC... Robot di động sử dụng bánh đa hướng (gọi tắt là Robot di động đa hướng) có những ưu điểm vượt trội như : khả năng thay đổi vị trí và định hướng linh hoạt, độ chính xác cao , bởi vì chúng có khả năng dịch chuyển và quay đồng thời hoặc độc lập, vì vậy Robot di động đa hướng đã thu hút được nhiều sự chú ý hơn Trong kỹ thuật điều khiển chuyển động của OMR, vấn đề bám quỹ đạo và tác động nhanh là rất cần thiết... chuyển động thích hợp hơn cho Robot di động đa hướng (OMR), phương pháp APF cải tiến (iAPF), bằng cách đưa yếu tố quay vòng vào nhân tố tiềm năng (APF) Theo đó, hướng chuyển động xuất phát từ nhân tố tiềm năng truyền thống (tAPF) sẽ được điều tiết Kế đó là phần phân tích tốc độ tối đa, gia tốc tối đa và mức tiêu thụ năng lượng của OMR vận hành theo các hướng khác nhau, dựa trên các hạn chế động lực và động. .. hướng Hơn nữa, chiều cao tối đa của bơm lắp đặt trên OMR rất hạn chế do bán kính của trục bánh xe đa hướng nhỏ hơn nhiều so với bán kính của bánh xe của 21 Robot di động thông thường Để khắc phục các hạn chế này, Robot chỉ có thể vận hành y như Robot di động thông thường nếu không cần đến chức năng di động đa hướng Hình 1.2 Các hệ tọa độ và thông số cho bánh xe đa hướng [2] Omni-directional Mobile Base... của Robot / vận tốc bánh xe Kế đến là phần khảo sát động năng và cơ năng của rô bốt Trong phần đề xuất thuật toán điều khiển, Góc điều khiển được điều khiển sao cho các motor có thể vận hành trong khu vực 23 có tốc độ cao và lực xoắn thấp, nhờ đó sẽ tạo ra hiệu quả sử dụng năng lượng tối đa Các phép thử khác nhau sẽ cho thấy điều khiển chuyển động của OMR-SOW rất hoàn hảo , thuật toán điều khiển cho . x. 16 Hình 1. 14: Góc nghiên . 16 Hình 1. 15: Góc nghiên . 16 Hình 1. 16: Các sai số khi rô bốt bám đường thẳng . 17 Hình 1. 17: Robot đa hướng 4 bánh . 18 Hình 1. 18: Bánh xe vô hướng . 19 Hình. OMR-SOW. 14 Hình 1. 9: Kết quả thực nghiệm bám theo đường tròn. 14 Hình 1. 10: Tọa độ tuyến tính 15 Hình 1. 11: Định nghĩa vận tốc cho khối lượng . 15 Hình 1. 12: Góc nghiên 15 Hình 1. 13: Vận. đầu. 61 9 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. 1: Robot di động đa hướng 11 Hình 1. 2: Các hệ tọa độ và thông số cho bánh xe đa hướng . 12 Hình 1. 3: Cấu trúc của OmniKity . 12 Hình 1. 4: OmniKity