Proceedings VCM 2012 58 điều khiển song phương của hệ thống teleoperation

Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 429 Mã bài: 102 Điều khiển song phương của hệ thống Teleoperation sử dụng phương pháp Scattering & Virtual Damping với trễ trên kênh truyền thông Bilateral Control of Teleoperation System Based on Scattering & Virtual Damping with Varying Time Delay Nguyễn Xuân Thuận, Đỗ Đức Nam Trường ĐHBK Hà Nội e-Mail: nxthuan7289@gmail.com; ddnam-ddm@mail.hut.edu.vn Tóm tắt Bài báo này đề xuất một phương pháp điều khiển song phương mới cho hệ Teleoperation SMSS với một robot Master và một robot Slave. Trong thuật giải này, chúng tôi đề xuất kết hợp điều khiển PD với bộ thông số Scattering và Virtual Damping. Việc sử dụng phương pháp Lyapunov đã chỉ ra sự ổn định toàn cục của hệ thống điều khiển đã đề xuất. Kết quả nhận được của phương pháp đã cải tiến được tính đồng nhất về vị trí và lực tương tác ở cả hai phía của hệ thống Teleoeration. Kết quả mô phỏng đã cho thấy tính hiệu quả của phương pháp đề xuất này. Abstract: This paper proposes a new bilateral control method of SMSS Teleoperation system with one Master and one Slave robot. In this strategy, we propose a combination control method between PD and Scattering and Virtual Damping parameters. Using Lyapunov technique, we can achieve the global stability of the control law. The achivement results of the proposed method are shown with the transparency improvement such as position and force between both sides of the Teleoperation system. The simulation results showed the effectiveness of the poropsed control law. Ký hiệu Ký hi ệ u Đơn v ị Ý ngh ĩa m,s Robot Master , Slave , m s q q rad Véc tơ góc khớp , m s q q   rad/s Véc tơ vận tốc góc khớp , m s q q   rad/s 2 Véc tơ gia tốc góc khớp , m s t t Nmm Véc tơ momen đầu vào F op F e N N L ự c ngư ờ i đi ề u khi ể n Lực phản hồi M m , M s Ma tr ậ n kh ố i lư ợ ng C m , C s M a tr ậ n Coriolis J m , J s Ma tr ậ n Jacobi Chữ viết tắt SMSS: Single Master – Singgle Slave 1.Phần mở đầu Teleoperation là một hệ thống thiết bị có sự tương tác ở khoảng cách khác nhau tương tự như một hệ thống “điều khiển từ xa” thường gặp trong học thuật và môi trường kỹ thuật. Trong các thiết bị thuộc hệ thống này, Robot điều khiển từ xa (cố định hoặc di động) được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật và cuộc sống hàng ngày. Teleoperation bao gồm một hệ thống chủ động, gọi là “Master” và một hệ thống phụ thuộc gọi là “Slave”. Người điều khiển sử dụng một hệ thống Teleoperation để gửi các tín hiệu thông tin và yêu cầu đến hệ “Slave” thông qua hệ “Master”. Căn cứ vào kênh truyền thông tin, hệ thống Teleoperation được gọi là đơn phương hoặc song phương. Trong Teleoperation đơn phương, không có phản hồi nào từ hệ “Slave” về hệ “Master”, và hệ “Slave” được thúc đẩy làm việc nhờ những tín hiệu được gửi từ “Master”[1]. Trong Teleoperation song phương, ngoài tín hiệu được gửi từ “Master” đến “Slave” thì còn có tín hiệu phản hồi ngược từ hệ “Slave” gửi về hệ “Master”, những tín hiệu phản hồi có thể là về vị trí, vận tốc, gia tốc của robot, lực tương tác với môi trường làm việc và thậm chí là hình ảnh, âm thanh, nhiệt độ… tại khu vực làm việc ở cả hai phía trong hệ [2], [3]. Trong các nghiên cứu trước đây, nhìn chung, các phương pháp điều khiển đã đề xuất đều tập trung vào việc nâng cao tính tương đồng về vị trí và lực phản hồi ở hai phía của hệ thống Teleoperation, như phương pháp điều khiển PD được đưa ra trong [4], [5], phương pháp điều khiển thụ động được đề xuất trong [6], điều khiển trở kháng [7], điều khiển bám [8] hay là điều khiển trở kháng bám kết hợp phương pháp Scattering [9]. Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 430 Mã bài: 102 H.1 Hệ thống Teleoperation song phương. Các phương pháp giới thiệu ở trên đều đã đạt được một số kết quả đáng ghi nhận, cải tiến được một số tính năng trong hệ thống, tuy nhiên vẫn tồn tại những hạn chế cần được tiếp tục cải thiện. Trong [4], luật điều khiển đưa ra không quá phức tạp, và quỹ đạo chuyển động của hai robot Master và Slave trong hệ vẫn tồn tại nhiễu, trong đề xuất này vấn đề điều khiển lực chưa được đề cập tới, ngoài ra trên kênh truyền thông, thời gian trễ chỉ được giả thiết là hằng số. Trên công trình [5], với việc thay đổi và cải tiến phương pháp PD, các kết quả nhận được là khả quan hơn, độ nhiễu của quỹ đạo chuyển động đã được cải thiện đặc biệt khi các robot di chuyển tự do, thời gian trễ trên kênh truyền thông là biến thiên, tuy nhiên trong nghiên cứu này vẫn chưa đề cập đến vấn đề điều khiển về lực. Trong một nghiên cứu gần đây hơn [8], các tác giả đã sử dụng phương pháp Impedance Matched kết hợp Scattering. Đề xuất này đã làm giảm được nhiễu hơn trên quỹ đạo của các robot, đã điều khiển được lực tương tác trên các robot, tuy nhiên, các lực trên chưa thật sự tương đồng ở hai phía của hệ thống và thời gian trễ trên kênh truyền thông chỉ là hằng số. Với việc phân tích kết quả của các nghiên cứu trước đó, trong nội dung bài báo này, các tác giả đề xuất một phương pháp điều khiển mới với việc kết hợp giữa phương pháp điều khiển PD và Scattering, trong đó có sử dụng hệ số giảm chấn ảo (Virtual Damping). Trên kênh truyền thông, thời gian trễ được dùng là thay đổi. Để phân tích sự ổn định của phương pháp điều khiển đã đề xuất cho hệ thống Teleoperation song phương ở trên, bài báo này đã sử dụng phương pháp ổn định của Lyapunov để chứng minh hệ là ổn định toàn cục. Kết quả đưa ra ở phần mô phỏng trong phần cuối của bài báo đã thể hiện được những ưu điểm và minh chứng được tính hiệu quả của phương pháp mà chúng tôi đề xuất. 2.Nội dung chính 2.1 Động lực học hệ SMSS Trong bài báo này, chúng ta xét một cặp robot được bố trí hai phía của một hệ thống Teleoperation, với thời gian trễ trên kênh truyền thông là biến thiên. Cấu trúc của hệ thống này được biểu diễn trên H.1. Giả thiết bỏ qua ảnh hưởng của ma sát, trọng lực và một số nhiễu tác động khác, phương trình động lực học của hệ Teleoperation với một robot Master và một robot Slave được mô tả như sau :         , , s s s s s s s T m m m m m m m m s s en T v m op M q q C q q q J F M q q C q q q J F t t                      (1) Trong đó các chỉ số dưới “m” và “s” là biểu diễn tắt lần lượt cho master và slave, 1 , n m s q q R   là các véc tơ góc khớp, 1 , n m s q R q     là các véc tơ vận tốc góc khớp, 1 , n m s q R q     là các véc tơ gia tốc góc khớp. 1 , n m s R t t   là các véc tơ mô men đầu vào, 1 n op F R   véc tơ lực của người điều khiển tác động vào robot Master. 1 n e F R   là véc tơ lực phản hồi từ môi trường tới robot Slave, , n n m s M M R   là các ma trận momen quán tính khối lượng thay thế xác định dương và đối xứng, 1 , n m m s s C q C q R     là các véc tơ mô men Coriolis và hướng tâm, , n n m s J J R   là các ma trận Jacobian. Gọi i z với , i m s  là tọa độ vị trí khâu tác động cuối của robot biểu diễn trong miền không gian làm việc, i z có mối quan hệ với i q trong miền không gian biến khớp và được biểu diễn như dưới đây :   ( ) (  , ), i ii z t J q q t m s i     (2) Với một vài phép biến đổi, ta thu được hệ động lực học của hệ thống Teleoperation biểu diễn trong miền không gian làm việc như sau:         ' ' , , m m m m m m m m op s s s s s s s s env M q z C q q z F M q q C q q z F t t                          (3) Với : 1 T k k k k J MM J     (4) Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 431 Mã bài: 102 1 1 ( ) T k k k k k k k J C M J J J C        (5) ' T k k k J t t   (6) Giả thiết 1 [12] Lực tác động của người op F và lực phản hồi từ môi trường e F là bị giới hạn Giả thiết 2 [12] Người tác động và môi trường có thể được mô hình như những hệ thống thụ động tương ứng. Với giả thiết này năng lượng của người tác động được mô tả như sau:   0 ( ) ( ) 0 t T op m F z dd d d    (7) và môi trường từ xa được mô tả như sau:   0 ( ) ( ) 0 t T e s F z dd d d    (8) Trong đó 2 1 ,m s z z R   là các vectơ đầu vào của người tác động và môi trường tương ứng. Tính chất 1 [10] ( ), ( ) m m s s M q M q là các ma trận quán tính đối xứng, xác định dương và tồn tại các hằng số dương 1 2 , i i m m thỏa mãn: 1 2 0 ( ) , , i i i i m I M q m I i m s     Tính chất 2 [10] Ma trận Coriolis ( , ) m m m m C q q q   và ( , ) s s s s C q q q   bị giới hạn bởi các hằng số dương , m s c c thỏa mãn: ( , ) ( ), , i i i i i i C q q q c q i m s      Tính chất 3 [10] Từ các ma trận ( , ) m m m C q q  và ( , ) s s s C q q  xác định được ma trận ( , ) i i i N q q   ( , ) 2 ( , ), , i i i i i i M q q C q q i m s      , thỏa mãn : ( , ) 0, , T i i i z N q q z i m s    Trong đó: 1 n z R   là véctơ bất kì. Tính chất 4 [10] Ma trận quán tính ( ) i i M q  là đối xứng, các mà trận ( ), ( , ) i i i i M q C q q    xác định dương và tồn tại các hằng số dương 1 2 , , i i i m m c thỏa mãn : 1 2 0 ( ) i i i i m I M q m I    , , i i i C c z i m s     Tính chất 5 [10] Từ các ma trận ( , ) i i i C q q   xác định được ma trận : ( , ) ( , ) 2 ( , ) i i i i i i i i i N q q M q q C q q          thỏa mãn : ( , ) 0, , T i i i z N q q z i m s     trong đó: 1 n z R   là véctơ bất kì 2.2 Đối tượng điều khiển Mục tiêu chính của hệ Teleoperation trên quan điểm về lý thuyết điều khiển là phải đảm bảo được tính ổn định, đồng nhất ở cả hai phía robot của hệ. Do đó chúng ta mong muốn thiết kế một phương án điều khiển mới để đạt được các mục tiêu và đối tượng điều khiển sau đây: Đối tượng 1: Hệ thống Teleoperation với 2 kênh truyền thông là ổn định với vị trí, vận tốc của các robot Master/Slave bị giới hạn. Đối tượng 2: Trong miền không gian làm việc, mục tiêu tương đồng về vị trí giữa hai robot Master/Slave sẽ đạt được khi : i ( ) 0 as , , e t t i m s     (9) với: i ( ) ( ) ( ( )), , ; , i j e t z t z t T t i m s j s m      Đối tượng 3: Tính đồng nhất của hệ đạt được với i ( ) ( ) 0, , i z t z t i m s      khi : op ( ) ( ) F t Fe t  (10) 2.3 Thiết kế điều khiển Đề xuất luật điều khiển kết hợp phương pháp PD & Scattering. Ta đặt : 0 1 1 1 0 1 1 ˆˆ ( ) ( ) ˆ ˆ ( ) ( ) T p s p m s s m D D m s s m T K K z z dt K dt b K z z b                   (11) Ta đặt : 1 m 2 m m z u b b     (12) 1 s 2 s bX u b     (13) 1 m 2 m m z v b b     (14) 1 s 2 s b X b v     (15) với: m m ( ( )) ( ); ( ( )) ( ) s s u t T t u t v t T t v t     (16) Ta rút ra được:     1s p s D s K X z K X z        (17) 1 1 1 ˆ ˆ . . m s m b X b z        (18) Luật điều khiển được đề xuất như sau: ' 1 ' 1 m s m m s m s s D z D z                (19) Luật điều khiển đã đề xuất được biểu di ễn với s ơ đ ồ khối d ư ới H.2 432 Nguyễn Xuân Thuận, Đỗ Đức Nam VCM2012 H.2 Sơ đồ khối điều khiển 2 kênh của hệ SMSS 2.3 Phân tích tính ổn định Trong phần này ta đề cập đến việc xét tính ổn định của luật điều khiển đã đề xuất. Hệ thống teleoperation đã cho sẽ ổn định tiệm cận với độ trễ trên kênh truyền thông là thay đổi. Định lý 1: Hệ thống điều khiển vòng kín SMSS Teleoperation (3) sẽ ổn định tiệm cận khi thỏa mãn các điều kiện của Đối tượng điều khiển 1,2. Chứng minh: xét hàm Lyapunov được chọn dưới đây : 2 1 1 0 1 ( . . ( ) ) 2 ( . . ) .  ( . ) T T m m s s s t t env s op m m m s o V z Mm z z Ms z Kd X z F z F z dt z X dt t t                     (20) Ba biểu thức đầu trong (20) đều dương do , , , m s m m M M C C     là các ma trận xác đinh dương theo tính chất 4 Áp dụng giả thiết 2, ta cũng nhận được biểu thức thứ 4 là dương. Còn lại, xét biểu thức thứ năm : 0 0 ( . . ) 1 ( . ) 2 . t m m s t T T T T m m m m s ss s x X dt u u v v v u uv dt t t          (21) Thay điều kiện (16) vào ta được : 0 0 ( . . .   ) 1 ( . . . ) 0 2 t m m s t T T T T m m m m s ss s x X dt u u v v v u u dtv t t           (22) Do đó ta có : 0 V  Đạo hàm của hàm V theo thời gian, ta được : 1 1 1 1 2 2 ) ) 1 1 ( )( 2 ( . ( . ) ( ) ( 2 . ) m s s m s s s m m m m T T m m op m s env s T T m m s d s env s op m sm m s z C z z C z z M z z M z z z z z D z V F F K X z X F D z F X                                               Áp dụng tính chất 5, ta có: 1 2 2 1 1 1 ( ( ) ( ) ) ( ) ( ) )( . T T m op m env s d s en s s m m m v s op m s m m s s V Fz z z z z z D z F K X z D F z X F X                              (23) Thay biểu thức (11) vào ta được : 1 2 1 2 1 ) ( ) ( ) ( ) ( s s s m m m s s p s s s T z zV K z D z D X X X z                     (24) 22 2 . . ( ) 0  mp ms s s V K X z z D D z           (25) Hàm   V z bán xác định dương, có đạo hàm liên tục theo thời gian, nên áp dụng bổ để Barbalat ta có   0 V z   khi t   . Vì vậy, hệ thống được coi là “ổn định tiệm cận.” Bổ đề 1 : Xét hệ thống được mô tả theo hệ phương trình (1). Với trạng thái ổn định hệ sẽ thỏa mãn Đối tượng điều khiển 3 với:         0; , , i i i z t z t z t z t const i ms         Ta nhận được lực phản hồi của môi trường tác động vào robot Slave như sau: op env F F  (26) Chứng minh: Ở trạng thái ổn định, ta có:   1 1 1 1 1 1 1 ( ) ( ) ( .( ) ). ( ) m s m m s m X t z t t t b b b X t bt z t t t t                      Với     0 i i z t z t     . Ta có: 1 1 0 m s t t   (27) Mặt khác: ' 1 ' 1 m m s s s m m s D z D z               (28) Do đó : 0 m s t t   (29) Suy ra: op en v F F  (30) Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 433 Mã bài: 102 2.4 Kết quả mô phỏng Hai robot Master và Slave sử dụng trong quá trình mô phỏng có cấu hình giống nhau, các thông số hình học của hai robot sử dụng trong điều khiển được biểu diễn trên H.3. Các kết quả mô phỏng nhận được bằng việc sử dụng phần mềm Matlab Simulink. H.3 Robot 2 bậc tự do dạng Scara Và các thông số khác được biểu diễn trên B.1 B.1 Các thông số của robot l 1 [m] l 2 [m] M 1 [kgm 2 ] M 2 [kgm 2 ] R[kgm 2 ] 0.2 0.2 0.366 0.0291 0.0227 H.4 Cấu trúc bài toán điều khiển vị trí Trong mô phỏng này, khâu cuối của robot Slave sẽ được điều khiển từ vị trí 0 0 0 ( , ) z x y  tới chạm với môi trường tại vị trí 1 1 ( , ) e z x y  theo đường thẳng. Tại thời điểm ban đầu khâu cuối của 2 Robot tại điểm 0 0 ( , ) x y được cho bởi 1 2 , ) q q trong miền biến khớp và môi trường được đặt tại 1 1 ( , ) x y . Giá trị 0.06( ) set y m  . Thời gian trễ của hệ thống truyền thông được giả thiết trong 2 trường hợp như sau : Trường hợp 1: ( ) 0.001sin(0.03 ) 0.0015 [s] m T t t  ( ) 0.001sin(0.03 ) 0.0105 [s] s T t t  Trường hợp 2: ( ) 0.01sin(0.03 ) 0.015 [s] m T t t  ( ) 0.01sin(0.03 ) 0.015 [s] s T t t  Các hệ số của bộ điều khiển được chọn như sau : 900 0 0 900 b        , 200 0 200 0 , 0 200 0 200 v p K K               70 0 70 0 , 0 70 0 70 m s D D               Góc khớp ban đầu của các khâu của robot: 0 0 1 2 0 , 90 q q  , vị trí cài đặt ban đầu : z 0 =[0.28,0] T , vị trí của môi trường: z e =[0.28,0.06] T , lực tác động của người điều khiển, và lực phản hồi từ môi trường : [F ,F ]; [F ,F ] x y x y op op op e e e F F  Trong đó : F 1000( ) y e s set s y y y     Nếu s set y y  thì [0 0] T e F  Các kết quả mô phỏng cho 2 trường hợp được biều diễn trên các hình sau đây với 2 trường hợp chuyển động của các khâu trên robot: TH 1 : Khâu tác động cuối chuyển động tự do TH 2 : Khâu tác động cuối chuyển động có va chạm với môi trường. Từ các đồ thị ta có thể thấy với luật điều khiển được đưa ra, quỹ đạo, vận tốc của robot Master và robot Slave bám tương đối sát nhau. Kết quả mô phỏng với 2 trường hợp với thời gian trễ khác nhau được biểu diễn trong H.5 – H.16. Trên các hình từ H.5–H.7 là trường hợp mô phỏng khi robot Slave chuyển động tự do theo robot Master với độ trễ kênh truyền thông là nhỏ. Ta có thể thấy quỹ đạo và vận tốc của hai robot bám sát nhau với sai số tương đối bé. Hình 4.6 biểu diễn lực tác động của người điều khiển lên robot Master và lực phản hồi của robot Slave, trong lúc chuyển động tự do và chưa tác động vào môi trường làm việc thì lực phản hồi của robot Slave là hoàn toàn bằng không, tuy nhiên khi robot Slave có sự tương tác với môi trường thì lực phản hồi này xuất hiện và có trị số bằng với trị số của lực điều khiển ở phía Master trong thời gian va chạm (xem H.7). Và khi va chạm thì vị trí và vận tốc của hai robot vẫn đảm bảo được sự đồng nhất (H.8 – H.9). Tuy nhiên trong khoảng thời gian va chạm, sai số vị trí của hai robot tăng lên do vấn đề giảm chấn trên robot Master. - Trường hợp 1: + Khi robot Slave chuyển đông tự do (H.5-7) 434 Nguyễn Xuân Thuận, Đỗ Đức Nam VCM2012 0 10 20 30 40 50 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 t (s) Z x ( m ) zm zsmu 0 10 20 30 40 50 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 t (s) Z y (m ) zm zsmu H.5 Vị trí của Master và Slave có trễ 0 10 20 30 40 50 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 t (s) V x (m /s) dzm dzsmu 0 10 20 30 40 50 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 t (s) V y (m /s ) dzm dzsmu H.6 Vận tốc của Master và Slave có trễ 0 10 20 30 40 50 -10 -5 0 5 10 15 t (s) Fx (N ) Fop Fenv 0 10 20 30 40 50 -10 -5 0 5 10 15 t (s) F y (N ) Fop Fenv H.7 Lực tác động của người và môi trường + Khi robot Slave va chạm môi trường(H.8-10) 0 10 20 30 40 50 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 t (s) Zx (m ) zm zsmu 0 10 20 30 40 50 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 t (s) Zy (m ) zm zsmu va cham H.8 Vị trí của Master và Slave có trễ 0 10 20 30 40 50 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 t (s) V x (m /s ) dzm dzsmu 0 10 20 30 40 50 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 t (s) V y (m /s ) dzm dzsmu H.9 Vận tốc của Master và Slave có trễ 0 10 20 30 40 50 -10 -5 0 5 10 15 t (s) F x (N ) Fop Fenv 0 10 20 30 40 50 -10 -5 0 5 10 15 t (s) Fy (N ) Fop Fenv H.10 Lực tác động của người và môi trường - Trường hợp 2: + Khi robot Slave chuyển đông tự do (H.11- 13) 0 10 20 30 40 50 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 t (s) Z x (m ) zm zsmu 0 10 20 30 40 50 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 t (s) Z y (m ) zm zsmu H.11 Vị trí của Master và Slave có trễ 0 10 20 30 40 50 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 t (s) V x (m /s ) dzm dzsmu 0 10 20 30 40 50 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 t (s) V x (m /s ) dzm dzsmu H.12 Vận tốc của Master và Slave có trễ 0 10 20 30 40 50 -10 -5 0 5 10 15 t (s) Fx (N ) Fop Fenv 0 10 20 30 40 50 -15 -10 -5 0 5 10 t (s) Fy (N ) Fop Fenv H.13 Lực tác động của người và môi trường + Khi robot Slave va chạm môi trường(H.14-16) 0 10 20 30 40 50 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 t (s) Z x (m) zm zsmu 0 10 20 30 40 50 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 t (s) Z y (m) zm zsmu va cham H.14 Vị trí của Master và Slave có trễ 0 10 20 30 40 50 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 t (s) V x ( m /s ) dzm dzsmu 0 10 20 30 40 50 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 t (s) Vy (m /s) dzm dzsmu H.15 Vận tốc của Master và Slave có trễ 0 10 20 30 40 50 -10 -5 0 5 10 15 t (s) F x (N ) Fop Fenv 0 10 20 30 40 50 -10 -5 0 5 10 15 t (s) Fy (N ) Fop Fenv H.16 Lực tác động của người và môi trường Trong trường hợp độ trễ lớn hơn ở trường hợp 2 (H.11–H.16), tuy quỹ đạo, vị trí của 2 robot Master và robot Slave vẫn tương tự nhau, nhưng độ trễ giữa 2 robot lớn hơn so với trường hợp Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 435 Mã bài: 102 thời gian trễ là nhỏ trong trương hợp 1, dẫn đến việc điều khiển vị trí, vận tốc, lực cũng khó hơn. Như vậy, với hai độ trễ khác nhau trong 2 trường hợp kể trên, từ kết quả mô phỏng có thể thấy hệ thống phụ thuộc rất nhiều vào yếu tố này. Việc cải thiện điều khiển với kênh truyền thôngcó trễ sẽ làm hệ thống ổn định hơn với mong muốn đạt sai số hệ thống bé hơn. 3. Kết luận Trong nghiên cứu này, các tác giả đã đưa ra một phương pháp điều khiển mới bằng việc kết hợp giữa điều khiển PD với Scattering & Virtual Damping đã đạt được các mục tiêu và đối tượng điều khiển đưa ra ở phần trước. Bên cạnh việc điều khiển về quỹ đạo chuyển động và lực phản hồi từ hai phía của hệ thống thì độ trễ trên kênh truyền thông ở đây là thay đổi theo thời gian. Những kết quả mô phỏng đã chỉ ra tính hiệu quả của phương pháp đưa ra. Trong các nghiên cứu sắp tới, một số vấn đề cần được phát triển đó là tăng thời gian trễ trên kênh truyền thông, cấu hình hai robot Master và Slave khác nhau với việc tối ưu hóa điều khiển cho các robot sao cho vẫn đảm bảo được tính đồng nhất ở hai phía của hệ Teleoperation. Tài liệu tham khảo [1] L. Basanez, J. Rosell, L. Palomo, Emmanuel Nuno and H. Portilla: A Framework for Robotized Teleoperated Tasks. [2] R.J Anderson and M.W Spong: Bilateral control of Teleoperators with Time Delay. IEEE Trans on Automatic Control, Vol.43, Issue 5, p.494-501,1989. [3] N. Hogan: On position Tracking in Bilateral Teleoperation. Proc. of the 2004 ACC, 1985. [4] Dongjun Lee, and Mark W. Spong: Passive Bilateral Teleoperation With Constant Time Delay. IEEE Transaction on Robotics, Vol.22, No.2, p.269-281, 2006. [5] Toru Namerikawa: Bilateral Control with Constant Feedback Gains for Teleoperation with Time Varying Delay. Shanghai, P.R. China, December 16-18, 2009. [6] Dongjun Lee and Mark W. Spong: Passive bilateral control of teleoperators under constant time-delay. Proc. of the 16 th IFAC World Congress, Czech Republic, 2005. [7] H. C. Cho and J. H. Park: Impedance control with variable damping for bilateral teleoperation under time delay. JSME Int. Journal, serial C, Vol. 48, No.4, 2005. [8] J. Park, R. Cortesao, and O. Khatib: Robust and Adaptive Teleoperation for Compliant Motion Tasks. Stanford University, Robotics Group, 94305-9010 CA, USA. [9] T. Namerikawa and H. Kawada: Symmetric Impedence Matched Teleroperation with Postision Tracking. Proc. of 45 th IEEE Conference on Decision and Control, p.4496 – 4501, 13 rd -15 th , Dec. 2006. [10] H. Khalil: Nonlinear systems. Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ07458, 1996. [11] Nam D. D. and T. Namerikawa: Four-channel Force-Reflecting Teleoperation with Impedance Control, Int. Journal of Advanced Mechatronic Systems, Vol.2, No.5/6, pp.318- 329, 2010. [12] Nam D. D. and T. Namerikawa: Impedance Control for Force – Reflecting Teleoperation with Varying Damping under Communication Delays. Proc. of the 1st IFToMM International Symposium on Robotics and Mechatrocnics (ISRM), Hanoi, Vietnam, September 21 st -23 rd , 2009. [13] Phạm Đăng Phước: Giáo trình robot công nghiệp. NXB Khoa học. [14] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Hán Thành Trung: Lý thuyết điều khiển phi tuyến. NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2003 Nguyễn Xuân Thuận, sinh năm 1989, năm 2012, tốt nghiệp kỹ sư chuyên ngành Cơ điện tử, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Hiện đang là học viên Cao học - hệ khoa học của trường Đại học Bách Khoa về chuyên ngành Cơ điện tử. Hướng nghiên cứu chính là tính toán động học, động lực học, thiết kế điều khiển và mô phỏng cho các hệ thống Robot, Cơ điện tử. Đỗ Đức Nam, sinh năm 1977, từ năm 2000 là giảng viên tại bộ môn Cơ sở Thiết kế máy và Robot, Viện Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Anh nhận bằng Thạc sỹ thuộc chuyên ngành Cơ học máy của trưởng Đại học Bách Khoa năm 2003, sau khi tốt nghiệp Thạc sỹ, từ năm 2004 đến 2005 anh làm nghiên cứu viên tại Phòng thí nghiệm về Động lực học và Điều khiển tại trường Đại học kỹ thuật Nagaoka, Nhật Bản. Năm 2010, anh nhận bằng Tiến sỹ về Điều khiển Robot tại trường Đại học Kanazawa, Nhật Bản. Hướng nghiên cứu chính là động lực học và điều khiển các hệ cơ điện tử và hệ thống robot điều khiển từ xa, hệ thống mobile robot; tự động hóa thiết kế các hệ thống truyền động cơ khí. . Nam VCM2 012 H.2 Sơ đồ khối điều khiển 2 kênh của hệ SMSS 2.3 Phân tích tính ổn định Trong phần này ta đề cập đến việc xét tính ổn định của luật điều khiển đã đề xuất. Hệ thống teleoperation. truyền thông tin, hệ thống Teleoperation được gọi là đơn phương hoặc song phương. Trong Teleoperation đơn phương, không có phản hồi nào từ hệ “Slave” về hệ “Master”, và hệ “Slave” được thúc. Tiến sỹ về Điều khiển Robot tại trường Đại học Kanazawa, Nhật Bản. Hướng nghiên cứu chính là động lực học và điều khiển các hệ cơ điện tử và hệ thống robot điều khiển từ xa, hệ thống mobile