Quá trình thiết kếđiều khiển robot song song chính là quá trình tìm quy luật điện áp đầu vào động cơ hoặc momen tại các khớp chủ động để bàn máy động của robot di chuyển theo quỹđạo mong muốn xd( )t [5][114]. Luật điều khiển có thểđược thiết kế trong không gian khớp của cơ cấu dẫn động đểđảm bảo e = q( )t -qd( )t 0 hoặc cũng có thểđược thiết kế trong không gian thao tác để ( ) d( ) 0
x t t
e x x . với việc điều khiển trong không gian khớp chúng ta cần thực hiện một bước giải bài toán động học ngược để tìm qd( )t từ quỹđạo mong muốn xd( )t . Sơđồ điều khiển robot trong không gian khớp được thể hiện trong (Hình 1.15)
Hình 1.15: Sơđồđiều khiển trong không gian khớp
Hệ thống điều khiển không gian thao tác có chức năng điều chỉnh sai số x và xdtiến về0.
Động học ngược
Luật điều
||x x d||0 (1.1) Trong đó:
- Véc tơ vị trí mong muốn xd
- Véc tơ phản hồi vị trí x
Hình 1.16: Sơđồđiều khiển trong không gian thao tác
Ưu điểm: Tác động trực tiếp tới các biến của không gian thao tác x
Nhược điểm: Trong quá trình điều khiển, phải đồng thời giải bài toán động học ngược do đó khối lượng tính toán lớn, thời gian lâu.
Phương pháp điều khiển robot song song trực tiếp trong không gian thao tác có nhiều ưu điểm do các thông tin tính toán lấy trực tiếp trong không gian làm việc, nhưng đến nay vẫn chưa nhận được nhiều quan tâm của các tác giả trong và ngoài nước do hạn chế trong các thiết bịđo. Tuy nhiên, với sự tiến bộ không ngừng của các phương pháp đo mới như các đầu đo laze, xử lý ảnh…. Dạng điều khiển này đang có một tiềm năng lớn ứng dụng vào robot song song. Dạng điều khiển này sẽ được tác giả nghiên cứu ở các chương tiếp theo.
Các bộ điều khiển trong không gian khớp hay không gian công tác là yếu tố quan trọng quyết định đến hoạt động của robot. Với đặc thù là hệ nhiều vật liên kết với nhau thành vòng kín, các yếu tốđộng học, động lực học ảnh hưởng rất nhiều trong quá trình điều khiển. Một số bộđiều khiển thường được sử dụng trong quá trình điều khiển robot song song bao gồm:
- Bộđiều khiển PID bám quỹđạo: đây là dạng điều khiển truyền thống dựa trên phản hồi thông tin chuyển động của robot để tính toán sai lệch về vị trí, vận tốc. Thuật toán tương ứng sẽ tính toán giá trị thông tin điều khiển để robot di chuyển theo quỹđạo mong muốn. Thành phần cơ bản của thuật toán bao gồm phần thuật toán PID và phần tính toán momen điều khiển dựa trên mô hình động lực học của robot.
- Điều khiển PD + bù trọng lực: Dạng điều khiển này cũng dựa trên thông tin phản hồi về vị trí và vận tốc để cung cấp thông tin cho bộ điều khiển. Ngoài
Bộđiều khiển Động cơ Cơ cấu robot Cảm biến xd x
thành phần PD trong cấu trúc thuật toán còn có thành phần bù trọng lực được tính toán dựa trên mô hình động lực học của robot.
- Bộđiều khiển trượt: với dạng điều khiển này, thuật toán điều khiển được thiết kếđể kéo các biến trạng thái của hệ thống về mặt trượt xác định, đây là dạng điều khiển có nhiều ưu điểm với các hệ phi tuyến như robot. Tuy nhiên, hiện tượng chattering là một nhược điểm lớn cần khắc phục của bộđiều khiển này. Ngày nay các bộđiều khiển thông minh trên cơ sở của điều khiển mờ và mạng nơ ron đã được ứng dụng rộng rãi trong điều khiển robot công nghiệp. Nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng trong điều khiển và độ chính xác đáp ứng đòi hỏi ngày càng cao từ các nhiệm vụ thực tế, luận án sẽ trình bày giải pháp kết hợp ưu điểm từ bộđiều khiển trượt và điều khiển mờ vào trong quá trình điều khiển robot ở các phần tiếp theo.