Robot di động hai chân như giới thiệu và trình bày ở trên có cấu trúc là hệ nhiều vật gồm các khâu nối với nhau bằng các khớp, tùy theo cấu trúc thì robot có cách tựa trên nền khác nhau, nếu robot không có bàn chân thì nó tựa trên nền chỉ có hai điểm, còn nếu robot có bàn chân thì nó tiếp xúc với nền một phần hoặc cả diện tích bàn chân. Nên robot có mức độ cân bằng so với nền nói chung là kém. Như vậy một trong những vấn đề quan trọng là đảm bảo robot khi đứng yên cũng như khi di chuyển phải
Khớp hông Khớp cổ chân Khớp đầu gối Khớp cổ chân Khớp đầu gối Khớp hông Thân robot
17
giữ được trạng thái cân bằng. Trong quá trình di chuyển để thực hiện hoạt động theo mong muốn của con người, di chuyển của robot cần phải đảm bảo thực hiện được các thao tác.
Cùng với những yêu cầu trên, do con người trong quá trình hoạt động đã hình thành nên các dáng đi trong những trường hợp, tình huống khác nhau. Ví dụ lúc hoạt động bình thường con người có dáng đi thông thường, khi chạy con người cũng có dáng đi tư thế chạy mà có thể quan sát được thì đều thể hiện sự tối ưu ở việc đảm bảo sự cân bằng cũng như tối ưu về các yêu cầu khác. Cho nên việc thiết kế quỹ đạo chuyển động sao cho robot có bước đi vừa phù hợp với yêu cầu thao tác mong muốn vừa có dáng đi giống người là một trong những bài toán cần thiết khi nghiên cứu về robot.
Như vậy để điều khiển robot thực hiện được bước đi giống người với những tiêu chí đặt ra như trên thì có những bài toán cần được giải quyết đó là bài toán thiết kế quỹ đạo chuyển động, bài toán động học, bài toán động lực học và điều khiển.
Bài toán thiết kế quỹ đạo chuyển động của robot với mục đích là làm sao cho robot có được các bước đi uyển chuyển nhịp nhàng giống như bước đi của con người. Các quỹ đạo của bàn chân hay quỹ đạo cổ bàn chân và quỹ đạo của thân robot cần tham số hóa hay tính toán thiết kế theo một quy luật cụ thể.
Bài toán động học nhằm xác định mối quan hệ của các tham số động học như vị trí, vận tốc, gia tốc của các khâu với các thông số trạng thái chuyển động của robot như vị trí, vận tốc, gia tốc của thân và của các bàn chân.
Bài toán động lực học xác định mối quan hệ của các đại lượng động lực của robot, có thể căn cứ vào momen tác động ở các động cơ thì tìm được vị trị, vận tốc, gia tốc của các khâu và ngược lại dựa trên yêu cầu về quy luật chuyển động thì có thể tìm được lực hoặc momen dẫn động ở các động cơ.
Bài toán quan trọng của robot di động hai chân là bài toán điều khiển, mục đích của bài toán điều khiển là làm sao điều khiển robot thực hiện được chuyển động theo quỹ đạo mong muốn. Có rất nhiều phương pháp điều khiển như các phương pháp điều khiển kinh điển, các phương pháp điều khiển thông minh.
Một trong các phương pháp điều khiển kinh điển phải kể đến là phương pháp điều khiển vi tích phân tỷ lệ - PID (Proportional Integral Derivative) phương pháp này sẽ tính toán giá trị sai số là hiệu số giữa giá trị thực và giá trị đặt mong muốn, thực hiện giảm tối đa sai số bằng cách điều chỉnh giá trị điều khiển đầu vào, ưu điểm của phương pháp kinh điển là sẽ điều khiển chính xác khi biết được chính xác mô hình động lực của robot.
Các phương pháp điều khiển thông minh bao gồm phương pháp điều khiển mờ, phương pháp điều khiển dựa trên đại số gia tử và phương pháp điều khiển sử dụng mạng noron. Nói chung các phương pháp điều khiển này đều sử dụng các phương pháp tính toán trí tuệ nhân tạo khác nhau. Phương pháp điều khiển mờ dựa trên luật nếu-thì hoạt động theo cách suy luận của con người, phương pháp điều khiển sử dụng đại số gia tử là một trường hợp phát triền của logic mờ. Phương pháp điều khiển sử dụng mạng noron với mô hình tính toán song song bắt trước chức năng của hệ noron sinh học. Những phương pháp điều khiển này đều có ưu điểm về tính linh hoạt, tính đơn giản trong thiết kế, cũng như sự ổn định và tính thích nghi trong việc điều khiển các hệ thống phức tạp có các tham số bất định, phi tuyến.
18