Nghiên cứu điều khiển quỹ đạo robot cá dựa trên logic mờ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ CAO VĂN ĐIỀN NGHIÊN CỨU ÐIỀU KHIỂN QUỸ ÐẠO ROBOT CÁ DỰA TRÊN LOGIC MỜ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ÐIỆN TỬ - 60520114 S K C0 2 Tp Hồ Chí Minh, tháng 4/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ CAO VĂN DIỄN NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN QUỸ ĐẠO ROBOT CÁ DỰA TRÊN LOGIC MỜ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ - 60520114 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2017 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: t n: C o V n i n Họ Giới tính: Nam Ngày, tháng, n m sinh: 20/02/1991 N i sinh: Ph y n Qu quán: Ph Y n Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: Phước Khánh, H Trị, Ph H , Ph Y n Điện thoại: 0903.20.02.91 Email: caodien202@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Hệ đào tạo: Đại học ch nh quy Thời gi n đào tạo từ 09/2009 đến 08/2013 N i học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư Phạm K Thu t TP Hồ Ch nh Minh Ngành học: K thu t C điện t T n đồ án tốt nghiệp: Thiết kế, chế tạo ro ot khảo sát đường cống đường k nh 600 mm Ngày n i ảo vệ: 27/07/2013, Kho C kh – ĐH Sư Phạm K Thu t TP HCM Người hướng dẫn: Ths Tưởng Phước Thọ III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC SAU KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Công việc đảm nhiệm Nơi công tác Công ty CP Pionner Technology 07/2013 – 11/2014 Số 62, Đ C18, P 12, Qu n T n TP.HCM nh, Nh n vi n Trường CĐ K Thu t C o Th ng 12/2014 đến n y 65 Hu nh Th c Kháng, P Q 1, Tp Hồ Ch Minh i ến Ngh , Giảng vi n án LỜI CAM ĐOAN Tôi c m đo n đ y công tr nh nghi n cứu Các số liệu, kết nêu lu n v n trung th c chư công bố bất k công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 03 năm 2017 Học vi n C oV n i n ii LỜI C M ƠN Để hoàn thành lu n v n này, xin cảm n tới thầy cô giáo người t n t nh hướng dẫn, giảng dạy định hướng cho suốt trình học t p, rèn luyện trường Đại học Sư Phạm K Thu t Thành Phố Hồ Chí Minh Tôi xin g i lời cảm n s u s c đến thầy PGS.TS Nguy n Ngọc Phư ng Người t n t nh hướng dẫn suốt q trình th c đề tài, góp ý thầy kiến thức quý báu nguồn động viên lớn cho tơi hồn thành lu n v n Ngồi ra, tơi g i lời cảm n tới gi đ nh người bạn, đồng nghiệp xung qu nh đóng góp nhiều mặt tinh thần góp ý quý giá gặp khó kh n Mặc ù cố g ng nỗ l c mình, song ch c ch n lu n v n khơng thể tránh khỏi thiếu sót Mong s bảo t n tình Q thầy Tp.HCM, tháng 03 n m 2017 Học vi n C oV n i n iii MỤC LỤC Trang Tr ng t Quyết định gi o đề tài Lý lịch cá nh n i Lời c m đo n ii Lời cảm n iii Tóm t t iv Abstract v Mục lục vi nh sách chữ viết t t x Danh sách hình xi nh sách ảng xv Chƣơng TỔNG QUAN 1 Giới thiệu 1 T ng qu n chung l nh v c nghi n cứu S lược ro ot cá 1.2.2 Tình hình nghiên cứu giới 1.2.3 Tình hình nghiên cứu nước 10 T nh cấp thiết củ đề tài 11 1.4 Mục đ ch nghi n cứu, khách thể đối tượng nghiên cứu .12 Nhiệm vụ nghi n cứu giới hạn củ đề tài 13 Nội ung nghi n cứu củ đề tài 14 Phư ng pháp nghi n cứu 15 vi Chƣơng CƠ SỞ L THU T 16 C sở sinh học ro ot cá 16 211 L chọn thiết kế mô sinh học cho ro ot cá .17 2 Nguy n lý 2 Động học i cá 17 i củ cá 18 2 Phư ng tr nh i Lighthill [9 18 2 Nguy n lý chuyển hướng củ ro ot cá 19 Lý thuyết điều khiển t động 21 Giới thiệu logic mờ 21 Một số khái niệm điều khiển [10 22 Định ngh t p mờ, thu t ngữ li n qu n 22 2322 iến ngôn ngữ 23 2.3.2.3 Các phép toán t p mờ 24 2.3.3 Mệnh đề hợp thành mờ, lu t hợp thành mờ 24 2.3.3.1 Mệnh đề hợp thành 24 2.3.3.2 Lu t hợp thành mờ [11] .24 2.3.3.3 Giải mờ 25 2.3.4 Bộ điều khiển mờ 27 Cấu tr c củ ộ điều khiển mờ 27 Nguy n lý điều khiển mờ 28 2.3.4.3 Trình t thiết kế điều khiển mờ 29 Chƣơng T NH TOÁN THI T K B ĐIỀU KHIỂN CHO ROBOT CÁ 30 Mô h nh ro ot cá 30 Động l c học củ ro ot cá .31 Động n ng kh u .31 2 Phư ng tr nh mô tả chuyển động robot cá 33 vii 323 ài toán thu n điều khiển vị tr khớp .33 3.2.4 Mô phư ng tr nh chuyển động khớp 36 3 Thiết kế ộ điều khiển cho ro ot cá 37 331 ộ điều khiển mờ t k gi-sugeno 37 3 S ước lượng khoảng cách .38 3 Đề xuất lu t mờ làm th y đ i hướng cho ro ot cá 40 3 Mờ hó ng vào ng r 40 3 Lu t mờ 42 3 3 Giải mờ 45 3 Mô ộ điều khiển mờ đáp ứng 48 Chƣơng THI T K VÀ CH TẠO CƠ KH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN CHO ROBOT CÁ 52 Thiết kế thi công c kh .52 4.1.1 L a chọn v t liệu 52 4.1.2 Kết cấu robot cá .54 Các thông số thiết kế 54 4.1.2.2 Phần đầu cá 56 4.1.2.3 Phần thân robot 57 4.1.2.4 Thiết kế hệ thống chống nước cho trục qu y động c 60 Đuôi cá .60 4.1.3 L a chọn động c cho Ro ot cá 61 4.1.3.1 Tính tốn moment cần thiết cho động c 61 4.1.3.2 Chống thấm nước cho động c RC s rvo 65 Các thành phần điện điều khiển .66 S đồ khối mạch điều khiển 66 2 Nguồn .66 viii 4.2.3 Mạch giảm áp LM2596 .67 4.2.4 Arduino Uno R3 68 4.2.5 Module bluetooth HC-05 .69 4.2.5.1 Chức n ng 69 S đồ chân 70 4.2.6 Cảm biến hồng ngoại GP2D12 71 Nguy n lý điều khiển động c s rvo .73 Chƣơng THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 76 Mục đ ch th c nghiệm .76 Th c nghiệm đánh giá 77 5.2.1 Khảo sát đặc tính cảm biến hồng ngoại môi trường nước 77 2 Khả n ng chống thấm 79 Chuyển động củ ro ot cá 79 Khả n ng phát v t cản tránh v chạm 80 Chƣơng K T LUẬN 83 Kết đạt 83 Hạn chế .83 Hướng phát triển 84 TÀI LIỆU THAM KH O 85 PHỤ LỤC .87 ix Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Gi i thiệ Trong kỉ XXI, khoa học k thu t có ước phát triển nh nh vượt b c tất l nh v c sống nhu cầu khám phá s v t, tượng t nhiên ngày t ng Trong đó, mơi trường ưới mặt nước l nh v c đ ng nghiên cứu sâu rộng rãi nhu cầu bảo vệ môi trường, hệ sinh thái, cứu hộ, quân s , vv… Hình 1.1: Con người ước chinh phục đại ng Để phục vụ mục đ ch đó, thiết ị ưới nước UVs ( utonomous Underwater Vehicles), UUVs (Unmanned Undersea Vehicles) ROVs (Remotely Op r t V hicl s nghiên cứu phát triển ngày hoàn thiện h n n m gần đ y Lịch s phát triển thiết bị g n liền với nghiên cứu c chế phát sinh l c đ y ưới nước, chủ yếu nhờ cánh quạt (propeller) hay áp l c kh Tuy nhi n, c chế tạo l c đ y nhờ cánh quạt hay áp l c khí th o kiểu truyền thống có số nhược điểm độ linh hoạt không cao, g y ồn tiêu tốn nhiều Người vẽ: Ngày vẽ: Cao Văn Diễn TRƯƠNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM NẮP Tỉ lệ: Ký hiệu Người vẽ: Ngày vẽ: Cao Văn Diễn TRƯƠNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM NẮP ĐẦU Tỉ lệ: Ký hiệu Người vẽ: Ngày vẽ: Cao Văn Diễn TRƯƠNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM NẮP ĐẦU Tỉ lệ: Ký hiệu Người vẽ: Ngày vẽ: Cao Văn Diễn TRƯƠNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM NỐI THÂN VÀ ĐẦU Tỉ lệ: Ký hiệu Người vẽ: Ngày vẽ: Cao Văn Diễn TRƯƠNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM NẮP THÂN Tỉ lệ: Ký hiệu Người vẽ: Ngày vẽ: Cao Văn Diễn TRƯƠNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM THÂN Tỉ lệ: Ký hiệu TRỤC DẪN ĐỘNG Người vẽ: Ngày vẽ: THANH NỐI Cao Văn Diễn TRƯƠNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM TRỤC DẪN ĐỘNG VÀ THANH NỐI Tỉ lệ: Ký hiệu NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN QUỸ ĐẠO ROBOT CÁ DỰA TRÊN LOGIC MỜ STUDY FISH ROBOT TRAJECTORY CONTROL BASED ON FUZZY LOGOC Cao Văn Diễn, Nguyễn Ngọc Phương Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM TÓM TẮT Bài báo này tập trung vào robot cá mô phỏng theo loài cá Carangiform với sự chuyển động linh hoạt cá thật môi trường nước, và thuật toán mờ làm thay đổi quỹ đạo đường để tránh vật cản của robot Từ đó, làm tiền đề để nghiên cứu các ứng dụng của robot cá vào cuộc sống thực tiễn Robot di chuyển môi trường nước có rất nhiều vật cản thì việc tránh va chạm với vật cản là vấn đề cần ưu tiên Khả phát hiện, ghi nhận những cản trở và khả tránh né các loại va chạm của robot cá được quyết định bởi sự chuyển động nhẹ nhàng, linh hoạt cùng với dữ liệu trả về từ các cảm biến Dữ liệu trả về chính là giá trị khoảng cách từ các cảm biến đến vật cản Vì dữ liệu là phi tuyến, nên chúng có thể được giải quyết bằng các thuật toán mờ Thuật toán mờ được ứng dụng cho robot cá để tránh vật cản thực chất là việc đọc các giá trị cảm biến và đưa các quyết định mờ làm thay đổi góc rẽ hướng để robot có thể di chuyển theo hướng khơng có trở ngại Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng, robot cá thay đổi hướng chuyển động theo kết quả của quyết định mờ được đề xuất chuyển động mơi trường có mật đợ cản trở cao mà khơng va chạm Từ khóa: robot cá; thuật tốn mờ; quỹ đạo; vật cản; va chạm ABSTRACT This paper is focused on the fish robot which simulate Carangiform fish with flexible movements as real fish in water environment and fuzzy algorithms change on trajectory direction of robot’s path to avoid obstacles From there, the premise to study the applications of fish robots to real life Robots move in a water environment has many obstacles, so avoiding collisions with obstacles is a priority The ability to detect, recognize the obstacles and avoid collisions of fish robots is determined by the gentle, smooth movement along with the data returned from the sensors The return data is the distance from the sensor to the obstacles Because the data is nonlinear, they can be solved with the fuzzy trajectory direction The fuzzy algorithm is applied to a fish robot to avoid obstacles is actually reading the values of sensors and making fuzzy decisions that change deflection angle so that the robot can move in the direction without any obstacle The experimental results indicate that fish robot changes the trajectory planed following the proposed fuzzy decision results within the higher obstracles density without clollision Keywords: fish robot; fuzzy; trajectory; obstracles; clollision GIỚI THIỆU Trong kỉ XXI, khoa học kỹ thuật có bước phát triển nhanh vượt bậc tất lĩnh vực sống nhu cầu khám phá vật, tượng tự nhiên ngày tăng Trong đó, mơi trường mặt nước lĩnh vực nghiên cứu sâu rộng rãi nhu cầu bảo vệ môi trường, hệ sinh thái, cứu hộ, quân sự, vv… Để phục vụ mục đích đó, thiết bị nước AUVs (Autonomous Underwater Vehicles), UUVs (Unmanned Undersea Vehicles) ROVs (Remotely Operated Vehicles) nghiên cứu phát triển ngày hoàn thiện năm gần Lịch sử phát triển thiết bị gắn liền với nghiên cứu chế phát sinh lực đẩy nước, chủ yếu nhờ cánh quạt (propeller) hay áp lực khí Tuy nhiên, chế tạo lực đẩy nhờ cánh quạt hay áp lực khí theo kiểu truyền thống có số nhược điểm độ linh hoạt không cao, gây ồn tốn lượng [1-2] Do hướng nghiên cứu khác dựa chế tạo lực đẩy cá mang tính linh hoạt cao hơn, nghiên cứu sinh học Phỏng sinh học, lĩnh vực nghiên cứu liên quan đến sinh vật học robot, nhận nhiều ý nhà nghiên cứu robot Các hệ theo sinh học cung cấp giá trị quan trọng lý thuyết, thuật toán ứng dụng thực tế cho robot nước Trong danh mục robot bơi, robot cá mơ hình hóa theo cá thật tự nhiên có đặc tính tốc độ cao, hiệu đẩy tới lớn khả động tuyệt vời Những lợi lợi ích lớn cho ứng dụng rộng rãi đời sống thực tế Các ứng dụng robot nước thường hỗ trợ đánh bắt cá, cứu hộ cứu nạn, thu dọn rác thải, xử lý tràn dầu, giám sát kiểm tra cơng trình nước, sử dụng nhiều quân sự, kỹ thuật nghiên cứu biển Trong ngành dầu khí, chúng sử dụng để làm công việc kiểm tra giàn khoan đường ống dẫn khí, dẫn dầu Trong ngành viễn thông, robot nước sử dụng để khảo sát đáy biển trước đặt cáp lòng biển kiểm tra trạng cáp truyền Trong quân sự, robot nước sử dụng để gài tìm kiếm tháo gỡ thủy lơi, mìn phối hợp người việc tác chiến nước Robot nước thiết bị quan trọng cứu hộ tàu thuyền bị đắm đáy biển Trong thám hiểm nghiên cứu biển, robot nước sử dụng để khảo sát địa hình đáy biển, thu thập liệu độ phóng xạ, độ rị rỉ ng̀n khí đáy biển, theo dõi việc sinh sản đàn cá, Trong ngành lượng nguyên tử robot nước cỡ nhỏ dùng để kiểm tra thiết bị nhà máy điện nguyên tử Việt Nam quốc gia ven biển, có đường bờ biển dài 3000 km, vùng biển rộng lớn hệ thống đảo nhiều Nhu cầu làm chủ biển đảo an ninh quốc phịng, kinh tế, mơi trường, cần đến thiết bị, máy móc tiên tiến, có robot nước Do nhu cầu nghiên cứu robot theo cá thật tự nhiên điều khiển hướng quỹ đạo robot môi trường nước cần thiết, làm tiền đề nghiên cứu cho nhiều ứng dụng robot nước phục vụ cho nhu cầu cấp thiết xã hội THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ 2.1 Mơ hình robot cá Robot cá đề tài theo loài cá carangiform để nghiên cứu có ưu điểm cấu trúc, vận tốc di chuyển mơ kết cấu đơn giản Khâu m0 Khâu m1 Khâu m2 Khâu m3 Hình Cấu trúc khâu, khớp Robot gồm phần: phần đầu, thân phần 2.2 Phương trình chuyển động robot  ành trình di chuyển th ng Chuyển động robot cá đề tài mơ tả phương trình dạng sóng khởi sướng Lighthil [3] ( ) ( ) ( ) (1) Ai góc động thứ i thân, cuống đuôi đuôi Ki hệ số nhân biên độ, Ami biên độ, f tần số, trễ pha động thứ i, góc lệch r hướng nhanh hay chậm ta dùng 10,12, 15 độ biên độ lớn góc độ trễ pha 0, , cho t ng thể bơi tương ứng Tần số bơi 1Hz Thơng thường, góc lệch làm cho độ mượt khác việc thay đ i hướng di chuyển, r trái hay r phải Hình Biên đợ của các khớp theo thời gian  ành trình chuyển hướng Khi cá hành trình chuyển hướng r , chuyển động phận tương tự hành trình th ng tr cộng thêm góc lệch (độ uốn) để điều khiển r hướng Robot cá s tăng giảm góc lệch để thay đ i hướng r r nhanh (góc r lớn) r chậm (góc r nhỏ) 2.3 Bộ điều khiển mờ Takagi-Sugeno Takagi-Sugeno (T-S) hệ gần trở thành công cụ kỹ thuật thực tế mạnh m để điều khiển hệ thống phức tạp Quyết định làm mờ phương pháp nội suy phân vùng hàm thành viên thành khu vực mờ Mỗi khu vực ước lượng mơ hình cục đơn giản mà thường mơ hình tuyến tính Vùng t ng thể thu thập cách nội suy tất lĩnh vực Kết là, định làm mờ quan sát hàm phi tuyến thông qua cấu trúc đơn giản quy định hạn chế [4] Luật suy diễn mờ thứ i biểu diễn sau: DI-THANG (hành trình bơi th ng ), RE-PHAI-VUA (r phải với góc độ v a, ), RE-PHAI-LON (r phải với góc độ r lớn ) Xem hình a àm liên tḥc của ng vào cảm biến trái (b àm liên thuộc của ng vào cảm biến giữa (c àm liên thuộc của ng vào cảm biến phải If x i is Ai1 AND x2 is A12 AND xr is Air, THEN (2) yi = fi(x1, x2, , xr), i = 1,2, nR Bộ điều khiển mờ ứng dụng gồm ngõ vào, ngõ ra: Hình Bợ điều khiển ngõ vào, ngõ Ngõ vào cảm biến đo khoảng cách t robot đến vật cản đặt bên trái, phải phần đầu robot hợp với góc 45 o Dựa vào thử nghiệm đo khoảng cách nước kích thước robot, ta chia phạm vi khoảng cách đo thành hàm thành viên (hàm liên thuộc) ngắn (D i ), v a (Di = 15 cm) dài (Di cm) Cụ thể, với cảm biến bên trái “trai-ngan”, “trai-vua”, “trai-dai”; với cảm biến bên phải “phai-ngan”, “phai-vua”, “phai-dai”; với cảm biến “giua-ngan”, “giua-vua”, “giua-dai” Xem hình Ng điều khiển thơng số góc r hướng , ta mờ hóa biến ng GOC-RE thành hàm liên thuộc RE-TRAI-LON (RTL-r trái với góc độ lớn, ), RE-TRAI-VUA (r trái với góc độ trung bình r trái lớn th ng, ), Hình Các hàm liên tḥc ngõ vào Hình Các hàm liên thuộc ngõ T sở tri thức điều khiển FLC, luật mờ điều khiển thiết kế dựa thực nghiệm robot cá bơi mơi trường nước có mật độ vật cản dày đặc Luật mờ mô tả tập mờ qui tắc mờ : “If CB-trai and CB-giua and CB-phai then GOC-RE” Ta có 27 luật if-then: • Trai-ngan: B ảng Luật cho cảm biến trá i ngắn CB-giua CB-phai Giua- Giua- Giuangan vua dai Phai-ngan RTL RPV RTV Phai-vua RPL RPV RPV Phai-dai • Trai-vua: RPL RPV RPL cách giải mờ: CB-trai = 10 cm; CB-giua = 12.5 cm; CB-phai = 18,5 cm Kết mô cho thấy, giá trị ng vào cảm biến trái đọc 10 cm, cảm biến 12,5 cm, cảm biến phải 18,5 góc r hướng 9,08o Và bề mặt điều khiển (control surface) tăng hay giảm đều, không nhấp nhô Như vậy, qui luật mờ điều khiển đáng tin cậy B ảng Luật cho cảm biến trá i vừa CB-giua CB-phai Giua- Giua- Giuangan vua dai Phai-ngan RTL RTL RTV Phai-vua RPL DT DT Phai-dai • Trai-dai: RPV RPV DT B ảng Luật cho cảm biến trá i dài CB-giua CB-phai Giua- Giua- Giuangan vua dai Phai-ngan RPL RTV RTL Phai-vua RPL RTV DT Phai-dai RTL RTV DT Có nhiều cách giải mờ cho hệ thống đây, giải mờ theo phương phương pháp trung bình trọng tâm (center average) [5] Giá trị góc r s tính theo cơng thức trung bình trọng tâm: ∑ ∑ () () Ứng dụng matlab để mô điều khiển thiết kế Hình control surface Mơ phương trình bơi: ( ) ( ) Hình Mơ phỏng đáp ứng ngõ Ví dụ trường hợp cụ thể để minh họa ( ) Với 10,12, 15 độ biên độ lớn góc độ trễ pha 0, , cho t ng thể bơi tương ứng Tần số bơi 1Hz Hình ành trình rẽ hướng , CHẾ TẠO ROBOT CÁ 3.1 Thiết kế chế tạo khí Bảng Vật liệu chế tạo TT Phần Bộ phận Thân đầu Đầu Nắp đầu Nối hộp Hộp chứa động Thân Đuôi Trục truyền động Trục phụ Thanh truyền Bạc Thân đuôi Vật liệu Composite Nhựa Acetal Nhựa Acetal Nhựa Acetal Đồng thau Đồng thau Nhôm cứng Đờng thau Silicon Hình Mơ hình tởng thể 3.2 Các thành phần điện điều khiển Robot cá trang bị cảm biến analog để phát vật cản nước Các liệu trả t cảm biền thông tin quan để robot đưa quỹ đạo đường để né vật cản, tránh va chạm Ngồi ra, robot còn có thêm module bluetooth giao tiếp với máy tính để kiểm tra liệu cảm biến cần thiết phát triển thêm số ứng dụng liên quan đến robot THỰC NGHIỆM Mục đích thực nghiệm để xác định giới hạn làm việc robot như: môi trường làm việc, khả di chuyển, chống thấm nước, khả phát vật cản mức độ phù hợp điều khiển mờ việc đưa quỹ đạo r hướng tránh va chạm T đó, phát triển hồn thiện hướng nghiên cứu Bảng Thông số bản của Robot cá STT Thơng số Kích thước Khối lượng Số khớp nối Cảm biến Điện áp hoạt động Dòng điện cực đại Thời gian hoạt động Vận tốc bơi Giá trị 554 mm x 160 mm x 100 mm 1.9 kg khớp hồng ngoại GP2D12 5V 650 mA 3,5 h 0,2 m/s Hình 10 Robot cá hoàn thiện Kết thực nghiệm cho thấy robot bơi th ng hay r trái, r phải với nhiều góc độ, hướng r khác Hình 11 Robot bơi th ng Hình 12 Hành trình rẽ phải trái Và robot tự hành mơi trường có nhiều cản trở mà khơng xảy va chạm Hình 13 Thực nghiệm điều khiển hướng quỹ đạo ứng dụng giải thuật mờ KẾT LUẬN Bài báo cho biết tự động robot cá có hình thức bơi gần với cá thật tự nhiên Robot gờm có khâu, khớp di chuyển nhờ tạo lực đẩy phần thân Robot di chuyển linh hoạt mơi trường nước, bơi th ng, r phải hay trái với nhiều góc độ, hướng r khác Và robot tự hành mơi trường có nhiều vật cản mà khơng xảy va chạm Robot gờm có ba cảm biến hờng ngoại đặt bên trái, bên phải phía trước Sử dụng hệ thống cảm biến thay camera sonars để có hiệu việc đ i hướng Thuật toán điều khiển chuyển động sử dụng điều khiển mờ Takagi-Sugeno Giá trị khoảng cách t cảm biến đến vật cản ghi nhận sở để điều kiện đưa định mờ điều khiển hướng quỹ đạo robot cá Điều khiển mờ phù hợp với đối tượng robot cá, mà toán liên quan đến động học nước, mơ hình hóa robot cá vấn đề điều khiển cho đối tượng còn nhiều khó khăn, tính tốn phức tạp Kết thực nghiệm cho thấy, robot cá di chuyển linh hoạt mơi trường có mật độ vật cản cao mà không xảy va chạm Tuy nhiên, việc điều khiển quỹ đạo tập trung vào điều khiển hướng di chuyển để tránh va chạm chưa sâu nghiên cứu vấn đề liên quan vận tốc, độ lặn sâu, vv… Robot thiết kế thêm cấu lặn để điều khiển độ sâu Ngồi ra, phát triển robot theo hướng ứng dụng khác như: v biên dạng dáy hồ, khảo sát, nghiên cứu loại cá, vùng nước đại dương, vv … TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Daejung Shin, Seung Y Na, Jin Y Kim and Seong-Joon Baek, “Water Pollution Monitoring system by Autonomous Fish Robots,” WSEAS Trans on SYSTEM and CONTROL, Issue 1, Vol 2, pp 32-37, 2007 [2] Seung Y Na, Daejung Shin, “Fuzzy Decision Making on Direction Changes of Water Pollution Monitoring Underwater Robots,” Proceedings of the IASME / WSEAS, pp 3-5,2007 [3] M J Linghill, “Note on the swimming of slender fish”, Journal of Fluid Mechanics, vol 9, 1960, pp 305-317 [4] Y Farzaneh, A Tootoonchi, “A Systematic and Simple Approach for Designing Takagi-Sugeno Fuzzy Controller with Reduced Data,” IEEE Conference on Cybermetics and Intelligent Systems, pp.521 -526, 2008 [5] T Takagi, M Sugeno, “Fuzzy identification of systems and its applications to modeling and control,” IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, vol 15, pp 116-132, 1985 Tác giả chịu trách nhiệm viết: Họ tên: Cao Văn Diễn Đơn vị: BM điện tử - Khoa Cơ Khí – Trường ĐH SPKT TP HCM Điện thoại: 0903.20.02.91 Email: caodien202@gmail.com S K L 0 ... Bộ điều khiển mờ 27 Cấu tr c củ ộ điều khiển mờ 27 Nguy n lý điều khiển mờ 28 2.3.4.3 Trình t thiết kế điều khiển mờ 29 Chƣơng T NH TOÁN THI T K B ĐIỀU KHIỂN CHO ROBOT. .. động củ ro ot cá môi trường nước 14 Nội dung 2: Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển đo khoảng cách v t cản tr n logic mờ để điều khiển hướng r tránh v t cản cho ro ot cá  Nghiên cứu l a chọn... Một điều khiển mờ gồm kh u c + Khâu mờ hó + Th c lu t hợp thành mờ + Giải mờ 27 ản: T p hợp mờ C chế suy lu n Mờ hóa Giải mờ Đối tượng C sở lu t Đo lường Hình 2.14: Cấu tr c củ ộ điều khiển mờ