CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước
1.4.2 Các nghiên cứu ngoài nước
Các nghiên cứu của các tác giả ngoài nước đa dạng, từ các nghiên cứu về động học, động lực học dựa trên các phương trình Newton-Euler, Kane, Lagrange đến các cơng trình nghiên cứu phát triển trong các giai đoạn gần đây. Trong đó các tác giả tập trung nhiều vào các vấn đề điều khiển và phân tích kỳ dị robot song song.
Trong các dạng điều khiển robot song song phải kể đến như: điều khiển PD+ bù trọng lực, điều khiển dựa theo mơ men tính tốn [5][48]–[50]. Đây là dạng điều khiển đơn giản dễ áp dụng cho robot song song. Tuy nhiên, để đảm bảo chất lượng đáp ứng điều khiển tốt hơn nữa các thuật toán điều khiển mới được nhiều tác giả tập trung nghiên cứu. Bộ điều khiển robot song song kết hợp giữa thuật toán PID và fuzzy
[62] được áp dụng và thực nghiệm trên robot Isoglide ba bậc tự do (Hình 1.22). Q trình mơ phỏng hoạt động được thực hiện trên Matlab, Simulink và SimMechanics. Kết quả của nghiên cứu đã chỉ ra bộ điều khiển lai giữa Fuzzy và PID đem lại kết quả tốt hơn bộ điều khiển truyền thống.
Bộ điều khiển kết hợp giữa mờ loại 2 và giải thuật di truyền để đạt được chất lượng mong muốn đầu ra của cơ cấu servo [63]. Vấn đề trong quá trình thiết kế bộ điều khiển được giải quyết bằng cách tối ưu thông số của hệ mờ bằng giải thuật di truyền. Động cơ servo được cung cấp một thơng tin phản hồi duy nhất là vị trí. Mơ hình hóa, mơ phỏng kết quả hoạt động đã minh họa tính hiệu quả của hệ thống đã
được tối ưu. Giải thuật di truyền và đánh giá hiệu quả của bộ điều khiển logic mờ loại hai được trình bày [64]. Đầu tiên, bộ điều khiển logic mờ loại hai được phát triển nhờ giải thuật di truyền sau đó so sánh với sự phát triển với bộ điều khiển mờ loại 1 có các thơng số thiết kế khác nhau. Giải thuật di truyền với các bước tính tốn mơ phỏng lại q trình tiến hóa trong tự nhiên đã đem lại sự hiệu quả cho thuật tốn đề xuất.
Hình 1.22: Robot song song Isoglide3 trong phòng nghiên cứu [62]
Trước những phát triển mới của công nghệ đo thông tin của robot trực tiếp từ trong không gian thao tác, các nghiên cứu nhằm điều khiển robot song song trực tiếp từ không gian thao tác đã được đề xuất [65]–[69]. Tuy nhiên, trong các nghiên cứu này các tác giả thường sử dụng các mơ hình dạng đơn giản hóa làm giảm độ chính xác của các thử nghiệm. Một số dạng điều khiển trong không gian thao tác có thể kể đến bao gồm: Điều khiển chỉ với động lực học của khâu chấp hành cuối [69], điều khiển chỉ với động lực học của các chân robot, và điều khiển kết hợp tổng thể động lực học của các chân robot lẫn khâu chấp hành cuối [68][70]. Trong [71], các tác giả đã thiết kế bộ điều khiển cho robot song song cả trong không gian công tác lẫn khơng gian khớp, sau đó đáp ứng của các bộ điều khiển đó được so sánh với nhau. Trong cả hai trường hợp, giải thuật di truyền được sử dụng để xác định thông số tối ưu cho các mặt trượt. Hiệu suất, tính bền vững và độ mượt của q trình điều khiển được so sánh với độ trơn của quỹ đạo bám. Hiệu quả của bộ điều khiển được xác định bằng căn bậc hai của tổng bình phương các sai lệch bám quỹ đạo trong khi độ bền vững được so sánh với bước tăng sai lệch của căn bậc hai sai lệch giữa điều kiện không tải và đầy tải. Thông qua mô phỏng đã chỉ ra rằng điều khiển trong không gian khớp tạo ra sai lệch lớn nhưng cần ít tác động điều khiển. Tín hiệu đáp ứng điều khiển cũng trơn hơn trong trường hợp điều khiển trong không gian khớp.
Kỳ dị động học, động lực học ngược của robot song song cũng là một vấn đề ảnh hưởng lớn tới khả năng hoạt động trơn tru của robot. Thơng thường, vị trí kỳ dị
của robot song song được xác định dựa trên giá trị của định thức ma trận Jacobi [15], sử dụng các phương pháp hình học [23][72] hoặc phương pháp đại số kết hợp với hình học [73]. Các vị trí kỳ dị này có ảnh hưởng xấu đến hoạt động của robot thậm chí gây biến dạng phá hủy robot. Các thuật toán vượt kỳ dị cả về động học lẫn động lực học đã được đề xuất. Trong các nghiên cứu [74]–[76] đã đề xuất giải pháp vượt kỳ dị động lực học cho robot song song trong khi vẫn giữ được tính ổn định hoạt động của robot. Theo đó, khi robot đi vào vùng kỳ dị, các phương trình động lực của robot song song được hiệu chỉnh sử dụng các đạo hàm bậc cao được sử dụng. Các biến đổi tương tự cũng được áp dụng để vượt kỳ dị động học [77] cho các robot song song.
Các nghiên cứu về robot song song ở ngoài nước là rất đa dạng. Tuy nhiên, cũng như các nghiên cứu trong nước, các nghiên cứu ngoài nước cũng thường chỉ dựa trên cơ sở là mơ hình robot song song được mơ tả các khâu khớp mà chưa quan tâm tới ảnh hưởng của hệ dẫn động. Hơn nữa, các vấn đề liên quan thực tế sử dụng như khó bố trí cảm biến thu thập thơng tin các biến khớp bị động ở một số robot song song có kết cấu đặc biệt hoặc trong các trường hợp thiết kế cải tạo từ các robot có sẵn hay đơn giản là muốn hạ giá thành sản phẩm. Ước lượng động học giúp cho bộ điều khiển có được thơng tin các biến khớp bị động này để tính tốn. Đây là việc làm cần thiết để đáp ứng nhu cầu đa dạng trong thiết kế, chế tạo robot song song nhưng chưa được nhiều tác giả tập trung nghiên cứu và hoàn thiện cơ sở lý thuyết.