Sai lệch bám quỹ đạo của robot có sự thay đổi lớn do giá trị ban đầu về vị trí của robot xa quỹ đạo đặt, khi đó robot gặp quá độ mất khoảng 4 giây để bám vào quỹ đạo đặt, sau đó quỹ đạo di chuyển của robot hội tụ với quỹ đạo đặt sau thời gian từ giây 37. Trong q trình bám vẫn cịn sự dao động nhẹ của robot quanh quỹ đạo đặt do bộ NMPC làm việc với tính năng thời gian trễ của bộ điều khiển. Sự nhấp nhô này không làm ảnh hưởng nhiều đến chất lượng điều khiển của hệ thống.
Bảng 3.8. Sai lệch bám quỹ đạo
Thời gian (s) 32 34 35 37 40 60 70
Sai lệch (10-1 m) 0 5 0 0 0 0 0
Trong Chương 3, luận án tiến hành thiết kế hệ điều hướng cho robot trên cơ sở xây dựng thuật toán Lập kế hoạch di chuyển tồn cục A, từ đó xây dựng thuật tốn TEB nhằm điều hướng quỹ đạo cục bộ tránh vật cản động cho FWOMR với yêu cầu đáp ứng nhanh khi tránh vật cản, giảm thời gian quá độ khi robot di chuyển ở quỹ đạo cục bộ nhưng vẫn bám theo đường quỹ đạo toàn cục. Với yêu cầu thời gian đáp ứng nhanh của bộ điều khiển đã lựa chọn địi hỏi robot đảm bảo thích ứng với việc phát hiện vật cản tĩnh và động phát sinh trên quỹ đạo tồn cục đặt trước, khi đó việc ưu tiên là lập kế hoạch di chuyển cục bộ nhằm tránh vật cản động đồng thời bám nhanh vào quỹ đạo đặt trước. Vì vậy các tình huống đặt ra với trường hợp này là xây dựng quỹ đạo di chuyển sao cho robot di chuyển linh hoạt và ổn định.
Tiến hành so sánh các thuật toán lựa chọn nhằm đánh giá chất lượng bộ điều khiển được đặt ra thể hiện thuật tốn MPC tính đáp ứng nhanh khi gặp vật cản động cụ thể như sau:
- Thuật toán SMC bám quỹ đạo sau thời gian đáp ứng khoảng 4 giây, hơn nữa vì thuật tốn SMC có hiện tượng quá điều khiển khi mất khoảng 2,5 giây quá điều chỉnh sau khi bám quỹ đạo đặt.
- Thuật toán DSC bám quỹ đạo sau thời gian đáp ứng khoảng 3,5 giây, nhưng thuật tốn DSC có hiện tượng dao động khoảng 2,5 giây sau khi bám quỹ đạo đặt dẫn đến sự kém ổn định, giảm chất lượng bám quỹ đạo theo đề xuất.
1https://youtu.be/DRSf4KmiNWs
2https://youtu.be/sm1WZ2x42i4
Thuật toán MPC bám quỹ đạo sau thời gian đáp ứng khoảng 2,5 giây, hơn nữa khơng có hiện tượng dao động mà giảm dần giá trị bám theo quỹ đạo đặt cho thấy chất lượng bám quỹ đạo đáp ứng yêu cầu đề xuất.
Kết quả mơ phỏng được kiểm chứng, so sánh với thuật tốn đã sử dụng cho thấy tính hiệu quả khi robot di chuyển tránh vật cản, kết quả được thể hiện trong công bố [CT3]1, [CT4], [CT5]2 của luận án.
Để kiểm chứng chất lượng bộ điều khiển đề xuất, ở chương 4 luận án sẽ tiến hành thực nghiệm robot trong môi trường thực tế trên phần cứng đã lựa chọn với các kịch bản có vật cản tĩnh và động trong mơi trường bất định.
Chương 4
THỰC NGHIỆM THUẬT TỐN ĐIỀU KHIỂN
Với mơ hình hệ thống cho FWOMR sử dụng thuật tốn nhận thức mơi trường dựa trên thuật toán EKF-SLAM ở Chương 2, các thuật tốn điều hướng tồn cục và cục bộ cho robot kết hợp thuật toán điều khiển bám quỹ đạo được xây dựng trong Chương 3, từ đó luận án tiến hành thực nghiệm robot trong môi trường thực tế nhằm kiểm chứng cơ sở lý thuyết đã đề xuất.
Để tiến hành thực nghiệm hệ thống robot, luận án tiến hành thiết kế hoàn chỉnh và xây dựng các kịch bản thử nghiệm với mơ hình robot (Hình 4.1):
• Mơ hình robot Omni • Cảm biến lidar • 3D Camera
• Máy tính nhúng Jetson TX2 • Vi mạch nhúng STM32F • Cơ cấu chấp hành
Về cấu trúc bộ phận di chuyển là 4 bánh Omni đa hướng, giúp cho việc di chuyển của robot dễ dàng và linh hoạt hơn.