Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
TÓM T溢T LU一N V;N
Trong lu壱n v
đ瓜ng l詠c h丑c (Omnidirectional Mobile Robot OMR). A吋 thi院t k院 b瓜 đi隠u khi吋n, c亥n
xác đ鵜nh véc t挨 sai s嘘 và sau đó ch丑n véc t挨 m員t tr逢嬰t. B瓜 Ai隠u khi吋n Ki吋u Tr逢嬰t Vi
phân (Differential Sliding Mode tracking Controller - DSMC) d詠a trên k悦 thu壱t backstepping, s詠 鰻n đ鵜nh c栄a h羽 th嘘ng đ逢嬰c đ違m b違o b荏i lý thuy院t 鰻n đ鵜nh Lyapunov.
Lu壱t đi隠u khi吋n s胤 鰻n đ鵜nh hóa véc t挨 m員t tr逢嬰t và làm véc t挨 sai s嘘 ti院n v隠 không
Lu壱n v
t嘘c đ瓜 nh逢 mong mu嘘n, t衣o n隠n t違ng c挨 b違n v噂i mô hình toán h丑c rõ ràng cho vi羽c
泳ng d映ng vào th詠c t院 cu瓜c s嘘ng nh逢: Robot hàn, v壱n chuy吋n v壱t t逢, thi院t b鵜 trong nhà
máy, xí nghi羽p, b羽nh vi羽n, các dây chuy隠n t詠 đ瓜ng hóa …
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiHUTECH
ABSTRACT
In this paper, an expected tracking slide controller is proposed for the omnidirectional mobile three-wheel Robot following a curve based on the kinetic model
(Omni-directional Mobile Robot OMR). To design such an expected tracking slide
controller, it is necessary to define the numerical vector and then choose the sliding
surface vector. The style of Differential Sliding Mode tracking Controller – (DSMC)
is based on the back-stepping technique, and the stability of the system is ensured by
Lyapunov theory of stability. The control rule will stabilize the sliding surface vector
and make the error vector get toward zero.
The paper also uses Matlab software to establish simulations and their results
prove both convergence and stability of the expected tracking slide controller.
The study contributes to the scientific foundation for designing and building
the Omni-directional Mobile Robot (OMR) to be controlled for moving along the
reference trajectory with high accuracy in terms of position and velocity as expected,
and creates basical basis with definitely mathematical model for further application
to real life, such as special robots for welding, transporting materials and equipment
in workshops, factories, hospitals, and the automation lines …HUTECH
M影C L影C
T詠a Trang
M影C L影C................................................................................................................................................ i
DANH M影C CÁC T洩 VI蔭T T溢T........................................................................................iv
DANH M影C CÁC B謂NG ............................................................................................................v
DANH M影C CÁC HÌNH 謂NH. ..............................................................................................vi
Ch逢挨ng 1 T蔚NG QUAN V陰 ROBOT................................................1
1.1 T鰻ng quan v隠 robot ....................................................................................................................1
1.2 S挨 l逢嬰c quá trình phát tri吋n. .................................................................................................1
1.3 A瓜ng c挨 nghiên c泳u...................................................................................................................6
1.4 Tóm t逸t các công trình nghiên c泳u liên quan..............................................................7
1.5 Nh壱n xét chung và h逢噂ng ti院p c壱n. ............................................................................... 32
1.6 M映c tiêu c栄a lu壱n v
Ch逢挨ng 2 C愛 S雲 LÝ THUY蔭T..................................................... 36
2.1 Gi噂i thi羽u ph逢挨ng pháp Lyapunov................................................................................ 36
2.2 A鵜nh lý 鰻n đ鵜nh th泳 2 c栄a Lyapunov ........................................................................... 36
2.3 Lý thuy院t đi隠u khi吋n tr逢嬰t................................................................................................... 38
2.3.1 Giずi thiうu chung................................................................................................ 38
2.3.2 Thiｘt kｘ bじ điｚu khiあn tr⇔ぢt ....................................................................... 40
Ch逢挨ng 3 MÔ HÌNH TOÁN .......................................................... 44
3.1 C医u trúc hình h丑c c栄a Robot di đ瓜ng đa h逢噂ng (OMR)................................... 44
3.2 Mô hình toán Robot di đ瓜ng đa h逢噂ng (OMR)...................................................... 45
3.2.1 Mô hình đじng hがc............................................................................................. 45
3.2.2 Mô hình đじng lばc hがc..................................................................................406
Ch逢挨ng 4 THI蔭T K蔭 B浦 AI陰U KHI韻N TR姶営T VI PHÂN.............. 49
4.1 D磯n nh壱p........................................................................................................................................ 49
4.2 Thi院t k院 b瓜 đi隠u khi吋n tr逢嬰t vi phân (DSMC) cho OMR................................. 49
Ch逢挨ng 5 K蔭T QU謂 MÔ PH碓NG................................................. 54
5.1 K院t qu違 mô ph臼ng.................................................................................................................... 54
5.2 K院t lu壱n.......................................................................................................................................... 62
Ch逢挨ng 6 K蔭T LU一N VÀ H姶閏NG PHÁT TRI韻N C曳A A陰 TÀI ....... 63HUTECH
6.1 Nh英ng k院t qu違 đ衣t đ逢嬰c ....................................................................................................... 63
6.2 H衣n ch院 c栄a đ隠 tài.................................................................................................................... 64
6.3 H逢噂ng phát tri吋n c栄a đ隠 tài ................................................................................................ 64
TÀI LI烏U THAM KH謂O ....................................................................................................... 65
PH影 L影C ............................................................................................................................................ 65
PH影 L影C B
PH影 L影C A....................................................................................................................................... 69
....................................................................................................................................... 72
PH影 L影C C....................................................................................................................................... 75
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiHUTECH
iv
DANH M影C CÁC T洩 VI蔭T T溢T
OMR: Robot di đ瓜ng đa h逢噂ng (omnidirectional mobile robot)
DSMC: Ai隠u khi吋n tr逢嬰t vi phân (Differnce Sliding Mode Control)
OMS-SOW: Robot di đ瓜ng đa h逢噂ng có bánh xe đa h逢噂ng (Omnidirectional
Mobile Robot - Steerable Omnidirectional Wheels)
4WD: B嘘n bánh xe có lái (Four Wheet Drive)
OOMR: Robot di đ瓜ng đa h逢噂ng v壱n hành ngoài lòng đ逢運ng (Offroad
Omnidirectional Mobile Robot)
BELBIC: B瓜 đi隠u khi吋n thông minh d詠a trên kh違 n
DOF: B壱c t詠 do (degree of freedom)
KC: Ai隠u khi吋n đ瓜ng h丑c (kinematic controller)
SMC: Ai隠u khi吋n ki吋u tr逢嬰t (sliding mode control).HUTECH
v
DANH M影C CÁC B謂NG
B違ng Trang
5.1: Giá trお các thông sぐ mô hình cてa OMR.............................................................56
5.2: Các giá trお thông sぐ mô phぎng ban đＺu. ...........................................................56
.1: Các thông sぐ cてa đじng c¬ DC. ............................................................................74
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiHUTECH
vi
DANH M影C CÁC HÌNH 謂NH
Hình Trang
1.1: Robot 4 chân cてa hãng R.S Mosher và hãng General Electri................ 2
1.2: Xe tば hành thám hiあm mｐt tr
1.4: Tay Robot trên tàu thám hiあm Viking . 5 ...................................................
H 1.5: Robot lｆp trình đ⇔ぢc đＺu tiên do George Dovol thiｘt kｘ. 5 .........................
1.6: Robot di đ じng đa h⇔ずng OMR. . 9 ................................................................
1.7: Các hう tがa đじ và thông sぐ cho bánh xe đa h⇔ずng. 10 ..................................
1.8: Mô tＶ hình hがc cho OMR-SOW. 11 .............................................................
1.9: Kｘt quＶ thばc nghiうm bám theo đ⇔ぜng tròn. 12 ............................................
1.10: C¬ cＸu truyｚn đじng..............................................................................13
1.11: Mô hình Robot th ばc nghiうm. 13 ...............................................................
1.12: Chuyあn đじng Robot nhìn tな trên xuぐng. 14 ...............................................
1.13: Robot di đじng đa h⇔ずng trên con l
1.15: Bánh xe vô h⇔ ずng............................................................................................................ 16
1.16: Phân tích lばc tác đじng lên Robot. 16 .......................................................
1.17: Xe l
1.20: Truyｚn đじng cho 4WD. .......................................................................20
1.21: Di chuyあn đa h⇔ずng lばc và c¬ chｘ 4WD 20 ............................................HUTECH
vii
1.22: Mô hình 3D nhìn tな bên d⇔ずi 21 ..............................................................
1.23: Robot khi leo mｐt phｌng nghiêng. 21 ......................................................
1.24: S¬ đげ khぐi điｚu khiあn ..........................................................................22
1.25: Robot đa h⇔ずng ba bánh.....................................................................23
1.26: Tín hiうu điｚu khiあn và thぜi gian trい 23 ......................................................
1.27: Mô hình Robot th ばc nghiうm . 25 ................................................................
1.28: Phân tích lばc và các hう tがa đじ 25 .............................................................
1.29: Quぶ đＴo đおnh h⇔ずng hình tròn 26 .............................................................
1.30: S¬ đげ hう thぐng điｚu khiあn.....................................................................27
1.31: Kích th⇔ずc cてa Robot đ⇔ぢc thiｘt kｘ trên SolidWorkd 28 ...........................
1.32: CＸu hình cてa Robot chuyあn đじng 28 .........................................................
1.33: Robot đa h⇔ずng ba bánh dùng đあ ch¬i đá banh 29 ...................................
1.34: Hう thぐng điｚu khiあn cho Robot 30 .............................................................
1.35: Mô hình hình h がc cてa Robot . 30 ................................................................
1.36: S¬ đげ điｚu khiあn................................................................................... 31
1.37: Chuyあn đじng cてa Robot theo đ⇔ぜng cong kín...................................... 31
1.38: Tぐc đじ cてa đじng c¬ khi không có BELBIC và khi có BELBIC.............. 31
2.1: Minh hがa hàm Lyapunov ..........................................................................................37
2.2: Ví dつ minh hがa đおnh lý Lyapunov........................................................... 37
2.3: Các hう tがa đじ có điｚu khiあn.................................................................... 39
2.4: Hình chiｘu quぶ đＴo pha.......................................................................... 40
2.5: Biあu diいn hình chiｘu cてa quぶ đＴo pha .................................................... 42
2.6: Hiうn t⇔ぢng dao đじng (Charttering)........................................................ 43
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiHUTECH
viii
3.1: CＸu trúc hình hがc cてa OMR.......................................................................................... 44
Hình 4.1: Mô tＶ hình hがc véc t¬ sai sぐ e ................................................................................49
4.2: GiＶi thuｆt điｚu khiあn tr⇔ぢt vi phân DSMC..........................................................53
Hình 5.1: Quぶ đＴo tham chiｘu là đ⇔ぜng tròn .....................................................................55
5.2: Véc t¬ nhiいu lばc ƒd tác đじng lên OMR ..............................................................57
.5.3: Véc t¬ điｚu khiあn ngõ vào さ ......................................................................................57
5.4: Véc t¬ sai sぐ lúc khぞi đＺu 2,5 giây........................................................................58
5.5: Véc t¬ sai sぐ trがn thぜi gian 148,5 giây................................................................59
5.6: Véc t¬ mｐt tr⇔ぢt s lúc khぞi đＺu...............................................................................59
5.7: Các vｆn tぐc góc ω ω ω 1 2 3 , , cてa ba bánh...............................................................59
5.8: Vｆn tぐc dài vC cてa OMR ...........................................................................................60
5.9: Vｆn tぐc góc ωC cてa OMR ........................................................................................60
5.10: Chuyあn đじng cてa OMR lúc khぞi đＺu .................................................................61
5.11: Chuyあn đじng cてa OMR trがn thぜi gian ...............................................................61
.1: Mô tＶ hình hがc cてa OMR ..........................................................................................69
B.1: S¬ đげ mＴch điうn cてa đじng c¬ DC và bánh xe đa h⇔ずng...............................72
.1: Mô hình cてa OMR do chおu lばc ma sát và hiうn t⇔ぢng tr⇔ぢt..........................75HUTECH
ix
M雲 A井U
Khoa h丑c và công ngh羽 có vai trò r医t quan tr丑ng trong s詠 nghi羽p công nghi羽p
hóa và hi羽n đ衣i hó a đ医t n逢噂c, là th逢噂c đo và đ瓜ng l詠c phát tri吋n c栄a m厩i qu嘘c gia.
Ngày nay khoa h 丑c k悦 thu壱t và công ngh羽 đang phát tri吋n v噂i t嘘c đ瓜 khá nhanh
chóng, mang l衣i nh英ng l嬰i ích to l噂n cho con ng逢運i v隠 t医t c違 m丑i ph逢挨ng di羽n, tinh
th亥n v壱t ch医t, đ欝ng th運i đ逢a máy móc vào thay th院 cho lao đ瓜ng tay chân.
A吋 hòa nh壱p v噂i s詠 phát tri吋n chung c栄a th院 gi噂i đòi h臼i chúng ta ph違i ti院p c壱n
và h丑c h臼i nh英ng công ngh羽 m噂i trong đó ti院n trình phát tri吋n t詠 đ瓜ng hóa trong công
nghi羽p là m瓜t 逢u tiên và c┡ng là m瓜t trong nh英ng yêu c亥u b逸t bu瓜c cho s詠 đi lên c栄a
đ医t n逢噂c chúng ta.
Các h羽 th嘘ng máy móc đ逢嬰c l壱p trình t詠 đ瓜ng và ROBOT (đ員c bi羽t là các tay
máy) đ逢嬰c đ逢a vào nhà máy, s違n xu医t ra các s違n ph育m mang tính ch医t hàng lo衣t,
nh茨m t
thi院t
A吋 thi院t k院 ch院 t衣o ra robot đang là m瓜t đ隠 tài mang tính 泳ng d映ng th詠c t院 cao
và c
quan tr丑ng h挨n trong nh英ng môi tr逢運ng nhi宇m x衣, đ瓜c h衣i hay nhi羽t đ瓜 cao…
So v噂i robot di đ瓜ng truy隠n th嘘ng có 2 bánh xe hay 4 bánh xe, robot di đ瓜ng đa
h逢噂ng (OMR) có kh違 n
su医t cao h挨n b瓜 chuy吋n đ瓜ng có bánh xe đ隠u, đ員c bi羽t chúng đ逢嬰c 泳ng d映ng trong
đ運i s嘘ng hàng ngày nh逢 robot ch
A吋 th詠c hi羽n m映c tiêu đi隠u khi吋n trên. Trong lu壱n v
x
chúng tui th詠c hi羽n k院 ho衣ch đi隠u khi吋n theo ki吋u tr逢嬰t trong đi隠u ki羽n có nhi宇u và
ma sát, k院t h嬰p v噂i b瓜 đi隠u khi吋n tr逢嬰t vi phân (DSMC). Các k院t qu違 mô ph臼ng thu
đ逢嬰c đ吋 ch泳ng minh hi羽u qu違 b瓜 đi隠u khi吋n đã đ隠 xu医tHUTECH
1
Ch逢挨ng 1
T蔚NG QUAN V陰 ROBOT
1.1 T蔚NG QUAN V陰 ROBOT
Theo qua trình phát tri吋n c栄a xã h瓜i, nhu c亥u t詠 đ瓜ng hóa trong s違n xu医t, trong
đ運i s嘘ng, trong y t院, trong nghiên c泳u khoa h丑c, trong tìm ki院m c泳u n衣n, trong trang
b鵜 c栄a các l詠c l逢嬰ng v┡ trang. . . ngày m瓜t nâng cao. Xu h逢噂ng t衣o ra nh英ng dây
truy隠n, thi院t b鵜 t詠 đ瓜ng, nh英ng robot có tính linh ho衣t cao đã hình thành và không
ng瑛ng phát tri吋n. . . và vì th院 nhu c亥u 泳ng d映ng robot t詠 đ瓜ng linh ho衣t đ吋 ph映c v映
các l┄nh v詠c trên ngày càng ph鰻 bi院n
Robot là c挨 c医u đa ch泳c n
ph育m. . . thông qua các truy隠n đ瓜ng đ逢嬰c l壱p trình ho員c đ逢嬰c đi隠u khi吋n t瑛 xa. Robot
có th吋 thao tác nh逢 con ng逢運i và có th吋 h嬰p tác v噂i nhau m瓜t cách thông minh.
Robot th逢運ng đ逢嬰c s穎 d映ng các công vi羽c l員p đi l員p l衣i, các công vi羽c d宇 gây nhàm
chán, s胤 cho các k院t qu違 chính xác, nhanh h挨n, kinh t院 h挨n n院u đ逢嬰c th詠c hi羽n b荏i
con ng逢運i
Các robot đã đ逢嬰c s穎 d映ng đ吋 ph映c v映 cho các máy móc công nghi羽p ngay t瑛
khi k悦 thu壱t này ra đ運i. Càng ngày ngành robot càng phát tri吋n, nó đem l衣i nh英ng
thay đ鰻i quan tr丑ng trong s違n xu医t, trong đ運i s嘘ng và trong an ninh qu嘘c phòng. Giá
thành c栄a robot đang gi違m đi trong khi tính n
1.2 S愛 L姶営C QUÁ TRÌNH PHÁT TRI韻N.
Thu壱t ng英 Robot đ逢嬰c sinh ra t瑛 trên sân kh医u, không ph違i trong phân x逢荏ng
s違n xu医t. Nh英ng Robot xu医t hi羽n l亥n đ亥u tiên trên 荏 trên NewYork vào ngày
09/10/1922 trong v荏 “Rossum’s Universal Robot” c栄a nhà so衣n k鵜ch ng逢運i Ti羽p
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiHUTECH
2
Karen Kapek vi院t n
đ逢a vào nh英ng 泳ng d映ng trong công nghi羽p th詠c s詠 l衣i là nh英ng tay máy. Vào n
đ亥u tiên, và cùng n
bi院t l詠c tác đ瓜ng lên khâu cu嘘i. S穎 d映ng nh英ng thành qu違 đó, vào n
chân, có chi隠u dài h挨n 3m, n員ng 1.400kg, s穎 d映ng đ瓜ng c挨 đ嘘t trong có công su医t
g逸n 100 mã l詠c (hình 1.1)
Hình 1.1 Robot 4 chân c栄a hãng R.S Mosher và hãng General Electric
C┡ng trong l┄nh v詠c này, m瓜t thành t詠u khoa h丑c công ngh羽 đáng k吋 đã đ衣t
đ逢嬰c vào n
3
Hình 1.2 Xe tば hành thám hiあm mｐt tr
th嘘ng thu nh壱n hình 違nh đ吋 nh壱n d衣ng đ嘘i t逢嬰ng (hình 1.3). Robot này đ逢嬰c l壱p trình
tr逢噂c đ吋 nh壱n d衣ng đ嘘i t逢嬰ng b茨ng camera, xác đ鵜nh đ逢運ng đi đ院n đ嘘i t逢嬰ng và th詠c
hi羽n m瓜t s嘘 tác đ瓜ng trên đ嘘i t逢嬰ng.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiHUTECH
4
Hình 1.3- Robot Shakey-robot đＺu tiên nhｆn dＴng đぐi t⇔ぢng bｊng camera
N
minh đ逢嬰c g丑i là thi院t b鵜 chuy吋n kh噂p đ逢嬰c l壱p trình. Joseph Engelberger, ng逢運i mà
ngày nay th逢運ng đ逢嬰c g丑i là cha đ飲 c栄a robot công nghi 羽p, đã thành l壱p hãng
Unimation sau khi mua b違n quy隠n thi院t b鵜 c栄a Devol và sau đó đã phát tri吋n nh英ng
th院 h羽 robot đi隠u khi吋n theo ch逢挨ng trình. N
NASA c栄a Hoa K┻ đ吋 l医y m磯u đ医t trên sao Ho違 (hình 1.4).HUTECH
5
Hình 1.4- Tay robot trên tàu thám hiあm Viking 1 .
Trong ho衣t đ瓜ng s違n xu医t, đa s嘘 nh英ng robot công nghi 羽p có hình d衣 ng c栄a
“cánh tay c挨 khí”, c┡ng chính vì v壱y mà đôi khi ta g員p thu壱t ng英 ng逢運i máy - tay
máy trong nh英ng tài li羽u tham kh違o và giáo trình v隠 robot. Trên hình 1.5 trình bày
m瓜t robot là m瓜t cánh tay c挨 khí khác xa v噂i robot R2D2, nh逢ng đ嘘i v噂i s違n xu医t nó
mang l衣i l嬰i ích to l噂n.
Hình 1.5- Robot lｆp trình đ⇔ぢc đＺu tiên do George Dovol thiｘt kｘ.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiHUTECH
6
1.3 A浦NG C愛 NGHIÊN C永U
Ngày nay khoa h丑c k悦 thu壱t và công ngh羽 đang phát tri吋n v噂i t嘘c đ瓜 khá nhanh
chóng, mang l衣i nh英ng l 嬰i ích to l噂n cho con ng逢運i v隠 t医t c違 m丑i ph逢挨ng di羽n, tinh
th亥n v壱t ch医t, đ欝ng th運i đ逢a máy móc vào thay th院 cho lao đ瓜ng tay chân.
A吋 hòa nh壱p v噂i s詠 phát tri吋n chung c栄a th院 gi噂i đòi h臼i chúng ta ph違i ti院p c壱n
và h丑c h臼i nh英ng công ngh羽 m噂i trong đó ti院n trình phát tri吋n t詠 đ瓜ng hóa trong công
nghi羽p là m瓜t 逢u tiên và c┡ng là m瓜t trong nh英ng yêu c亥u b逸t bu瓜c cho s詠 đi lên c栄a
đ医t n逢噂c chúng ta
Trong nh英ng n
có bánh xe th逢運ng bao g欝m r obot di đ瓜ng có bánh xe v à c亥n đi隠u khi吋n đ逢嬰c g逸n
trên robot di đ瓜ng. Vì robot di đ瓜ng nên b瓜 đi隠u khi吋n có bánh xe th詠c hi羽n ch泳c
n
đã đ逢嬰c 泳ng d映ng r瓜ng rãi trong s違n xu医t, làm đ逢運ng vi隠n, mài, l逸p ráp, hàn, m荏 c穎a,
nhà kho, ch
h逢噂ng t詠 do 3 c医p (DOF) có kh違 n
chuy吋n d鵜ch và công tác có công su医t cao h挨n b瓜 chuy吋n đ瓜ng có bánh xe đ隠u, đ員c
bi羽t 泳ng d映ng trong đ運i s嘘ng hàng ngày nh逢 robot ch
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
TÓM T溢T LU一N V;N
Trong lu壱n v
đ瓜ng l詠c h丑c (Omnidirectional Mobile Robot OMR). A吋 thi院t k院 b瓜 đi隠u khi吋n, c亥n
xác đ鵜nh véc t挨 sai s嘘 và sau đó ch丑n véc t挨 m員t tr逢嬰t. B瓜 Ai隠u khi吋n Ki吋u Tr逢嬰t Vi
phân (Differential Sliding Mode tracking Controller - DSMC) d詠a trên k悦 thu壱t backstepping, s詠 鰻n đ鵜nh c栄a h羽 th嘘ng đ逢嬰c đ違m b違o b荏i lý thuy院t 鰻n đ鵜nh Lyapunov.
Lu壱t đi隠u khi吋n s胤 鰻n đ鵜nh hóa véc t挨 m員t tr逢嬰t và làm véc t挨 sai s嘘 ti院n v隠 không
Lu壱n v
t嘘c đ瓜 nh逢 mong mu嘘n, t衣o n隠n t違ng c挨 b違n v噂i mô hình toán h丑c rõ ràng cho vi羽c
泳ng d映ng vào th詠c t院 cu瓜c s嘘ng nh逢: Robot hàn, v壱n chuy吋n v壱t t逢, thi院t b鵜 trong nhà
máy, xí nghi羽p, b羽nh vi羽n, các dây chuy隠n t詠 đ瓜ng hóa …
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiHUTECH
ABSTRACT
In this paper, an expected tracking slide controller is proposed for the omnidirectional mobile three-wheel Robot following a curve based on the kinetic model
(Omni-directional Mobile Robot OMR). To design such an expected tracking slide
controller, it is necessary to define the numerical vector and then choose the sliding
surface vector. The style of Differential Sliding Mode tracking Controller – (DSMC)
is based on the back-stepping technique, and the stability of the system is ensured by
Lyapunov theory of stability. The control rule will stabilize the sliding surface vector
and make the error vector get toward zero.
The paper also uses Matlab software to establish simulations and their results
prove both convergence and stability of the expected tracking slide controller.
The study contributes to the scientific foundation for designing and building
the Omni-directional Mobile Robot (OMR) to be controlled for moving along the
reference trajectory with high accuracy in terms of position and velocity as expected,
and creates basical basis with definitely mathematical model for further application
to real life, such as special robots for welding, transporting materials and equipment
in workshops, factories, hospitals, and the automation lines …HUTECH
M影C L影C
T詠a Trang
M影C L影C................................................................................................................................................ i
DANH M影C CÁC T洩 VI蔭T T溢T........................................................................................iv
DANH M影C CÁC B謂NG ............................................................................................................v
DANH M影C CÁC HÌNH 謂NH. ..............................................................................................vi
Ch逢挨ng 1 T蔚NG QUAN V陰 ROBOT................................................1
1.1 T鰻ng quan v隠 robot ....................................................................................................................1
1.2 S挨 l逢嬰c quá trình phát tri吋n. .................................................................................................1
1.3 A瓜ng c挨 nghiên c泳u...................................................................................................................6
1.4 Tóm t逸t các công trình nghiên c泳u liên quan..............................................................7
1.5 Nh壱n xét chung và h逢噂ng ti院p c壱n. ............................................................................... 32
1.6 M映c tiêu c栄a lu壱n v
Ch逢挨ng 2 C愛 S雲 LÝ THUY蔭T..................................................... 36
2.1 Gi噂i thi羽u ph逢挨ng pháp Lyapunov................................................................................ 36
2.2 A鵜nh lý 鰻n đ鵜nh th泳 2 c栄a Lyapunov ........................................................................... 36
2.3 Lý thuy院t đi隠u khi吋n tr逢嬰t................................................................................................... 38
2.3.1 Giずi thiうu chung................................................................................................ 38
2.3.2 Thiｘt kｘ bじ điｚu khiあn tr⇔ぢt ....................................................................... 40
Ch逢挨ng 3 MÔ HÌNH TOÁN .......................................................... 44
3.1 C医u trúc hình h丑c c栄a Robot di đ瓜ng đa h逢噂ng (OMR)................................... 44
3.2 Mô hình toán Robot di đ瓜ng đa h逢噂ng (OMR)...................................................... 45
3.2.1 Mô hình đじng hがc............................................................................................. 45
3.2.2 Mô hình đじng lばc hがc..................................................................................406
Ch逢挨ng 4 THI蔭T K蔭 B浦 AI陰U KHI韻N TR姶営T VI PHÂN.............. 49
4.1 D磯n nh壱p........................................................................................................................................ 49
4.2 Thi院t k院 b瓜 đi隠u khi吋n tr逢嬰t vi phân (DSMC) cho OMR................................. 49
Ch逢挨ng 5 K蔭T QU謂 MÔ PH碓NG................................................. 54
5.1 K院t qu違 mô ph臼ng.................................................................................................................... 54
5.2 K院t lu壱n.......................................................................................................................................... 62
Ch逢挨ng 6 K蔭T LU一N VÀ H姶閏NG PHÁT TRI韻N C曳A A陰 TÀI ....... 63HUTECH
6.1 Nh英ng k院t qu違 đ衣t đ逢嬰c ....................................................................................................... 63
6.2 H衣n ch院 c栄a đ隠 tài.................................................................................................................... 64
6.3 H逢噂ng phát tri吋n c栄a đ隠 tài ................................................................................................ 64
TÀI LI烏U THAM KH謂O ....................................................................................................... 65
PH影 L影C ............................................................................................................................................ 65
PH影 L影C B
PH影 L影C A....................................................................................................................................... 69
....................................................................................................................................... 72
PH影 L影C C....................................................................................................................................... 75
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiHUTECH
iv
DANH M影C CÁC T洩 VI蔭T T溢T
OMR: Robot di đ瓜ng đa h逢噂ng (omnidirectional mobile robot)
DSMC: Ai隠u khi吋n tr逢嬰t vi phân (Differnce Sliding Mode Control)
OMS-SOW: Robot di đ瓜ng đa h逢噂ng có bánh xe đa h逢噂ng (Omnidirectional
Mobile Robot - Steerable Omnidirectional Wheels)
4WD: B嘘n bánh xe có lái (Four Wheet Drive)
OOMR: Robot di đ瓜ng đa h逢噂ng v壱n hành ngoài lòng đ逢運ng (Offroad
Omnidirectional Mobile Robot)
BELBIC: B瓜 đi隠u khi吋n thông minh d詠a trên kh違 n
DOF: B壱c t詠 do (degree of freedom)
KC: Ai隠u khi吋n đ瓜ng h丑c (kinematic controller)
SMC: Ai隠u khi吋n ki吋u tr逢嬰t (sliding mode control).HUTECH
v
DANH M影C CÁC B謂NG
B違ng Trang
5.1: Giá trお các thông sぐ mô hình cてa OMR.............................................................56
5.2: Các giá trお thông sぐ mô phぎng ban đＺu. ...........................................................56
.1: Các thông sぐ cてa đじng c¬ DC. ............................................................................74
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiHUTECH
vi
DANH M影C CÁC HÌNH 謂NH
Hình Trang
1.1: Robot 4 chân cてa hãng R.S Mosher và hãng General Electri................ 2
1.2: Xe tば hành thám hiあm mｐt tr
1.4: Tay Robot trên tàu thám hiあm Viking . 5 ...................................................
H 1.5: Robot lｆp trình đ⇔ぢc đＺu tiên do George Dovol thiｘt kｘ. 5 .........................
1.6: Robot di đ じng đa h⇔ずng OMR. . 9 ................................................................
1.7: Các hう tがa đじ và thông sぐ cho bánh xe đa h⇔ずng. 10 ..................................
1.8: Mô tＶ hình hがc cho OMR-SOW. 11 .............................................................
1.9: Kｘt quＶ thばc nghiうm bám theo đ⇔ぜng tròn. 12 ............................................
1.10: C¬ cＸu truyｚn đじng..............................................................................13
1.11: Mô hình Robot th ばc nghiうm. 13 ...............................................................
1.12: Chuyあn đじng Robot nhìn tな trên xuぐng. 14 ...............................................
1.13: Robot di đじng đa h⇔ずng trên con l
1.15: Bánh xe vô h⇔ ずng............................................................................................................ 16
1.16: Phân tích lばc tác đじng lên Robot. 16 .......................................................
1.17: Xe l
1.20: Truyｚn đじng cho 4WD. .......................................................................20
1.21: Di chuyあn đa h⇔ずng lばc và c¬ chｘ 4WD 20 ............................................HUTECH
vii
1.22: Mô hình 3D nhìn tな bên d⇔ずi 21 ..............................................................
1.23: Robot khi leo mｐt phｌng nghiêng. 21 ......................................................
1.24: S¬ đげ khぐi điｚu khiあn ..........................................................................22
1.25: Robot đa h⇔ずng ba bánh.....................................................................23
1.26: Tín hiうu điｚu khiあn và thぜi gian trい 23 ......................................................
1.27: Mô hình Robot th ばc nghiうm . 25 ................................................................
1.28: Phân tích lばc và các hう tがa đじ 25 .............................................................
1.29: Quぶ đＴo đおnh h⇔ずng hình tròn 26 .............................................................
1.30: S¬ đげ hう thぐng điｚu khiあn.....................................................................27
1.31: Kích th⇔ずc cてa Robot đ⇔ぢc thiｘt kｘ trên SolidWorkd 28 ...........................
1.32: CＸu hình cてa Robot chuyあn đじng 28 .........................................................
1.33: Robot đa h⇔ずng ba bánh dùng đあ ch¬i đá banh 29 ...................................
1.34: Hう thぐng điｚu khiあn cho Robot 30 .............................................................
1.35: Mô hình hình h がc cてa Robot . 30 ................................................................
1.36: S¬ đげ điｚu khiあn................................................................................... 31
1.37: Chuyあn đじng cてa Robot theo đ⇔ぜng cong kín...................................... 31
1.38: Tぐc đじ cてa đじng c¬ khi không có BELBIC và khi có BELBIC.............. 31
2.1: Minh hがa hàm Lyapunov ..........................................................................................37
2.2: Ví dつ minh hがa đおnh lý Lyapunov........................................................... 37
2.3: Các hう tがa đじ có điｚu khiあn.................................................................... 39
2.4: Hình chiｘu quぶ đＴo pha.......................................................................... 40
2.5: Biあu diいn hình chiｘu cてa quぶ đＴo pha .................................................... 42
2.6: Hiうn t⇔ぢng dao đじng (Charttering)........................................................ 43
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiHUTECH
viii
3.1: CＸu trúc hình hがc cてa OMR.......................................................................................... 44
Hình 4.1: Mô tＶ hình hがc véc t¬ sai sぐ e ................................................................................49
4.2: GiＶi thuｆt điｚu khiあn tr⇔ぢt vi phân DSMC..........................................................53
Hình 5.1: Quぶ đＴo tham chiｘu là đ⇔ぜng tròn .....................................................................55
5.2: Véc t¬ nhiいu lばc ƒd tác đじng lên OMR ..............................................................57
.5.3: Véc t¬ điｚu khiあn ngõ vào さ ......................................................................................57
5.4: Véc t¬ sai sぐ lúc khぞi đＺu 2,5 giây........................................................................58
5.5: Véc t¬ sai sぐ trがn thぜi gian 148,5 giây................................................................59
5.6: Véc t¬ mｐt tr⇔ぢt s lúc khぞi đＺu...............................................................................59
5.7: Các vｆn tぐc góc ω ω ω 1 2 3 , , cてa ba bánh...............................................................59
5.8: Vｆn tぐc dài vC cてa OMR ...........................................................................................60
5.9: Vｆn tぐc góc ωC cてa OMR ........................................................................................60
5.10: Chuyあn đじng cてa OMR lúc khぞi đＺu .................................................................61
5.11: Chuyあn đじng cてa OMR trがn thぜi gian ...............................................................61
.1: Mô tＶ hình hがc cてa OMR ..........................................................................................69
B.1: S¬ đげ mＴch điうn cてa đじng c¬ DC và bánh xe đa h⇔ずng...............................72
.1: Mô hình cてa OMR do chおu lばc ma sát và hiうn t⇔ぢng tr⇔ぢt..........................75HUTECH
ix
M雲 A井U
Khoa h丑c và công ngh羽 có vai trò r医t quan tr丑ng trong s詠 nghi羽p công nghi羽p
hóa và hi羽n đ衣i hó a đ医t n逢噂c, là th逢噂c đo và đ瓜ng l詠c phát tri吋n c栄a m厩i qu嘘c gia.
Ngày nay khoa h 丑c k悦 thu壱t và công ngh羽 đang phát tri吋n v噂i t嘘c đ瓜 khá nhanh
chóng, mang l衣i nh英ng l嬰i ích to l噂n cho con ng逢運i v隠 t医t c違 m丑i ph逢挨ng di羽n, tinh
th亥n v壱t ch医t, đ欝ng th運i đ逢a máy móc vào thay th院 cho lao đ瓜ng tay chân.
A吋 hòa nh壱p v噂i s詠 phát tri吋n chung c栄a th院 gi噂i đòi h臼i chúng ta ph違i ti院p c壱n
và h丑c h臼i nh英ng công ngh羽 m噂i trong đó ti院n trình phát tri吋n t詠 đ瓜ng hóa trong công
nghi羽p là m瓜t 逢u tiên và c┡ng là m瓜t trong nh英ng yêu c亥u b逸t bu瓜c cho s詠 đi lên c栄a
đ医t n逢噂c chúng ta.
Các h羽 th嘘ng máy móc đ逢嬰c l壱p trình t詠 đ瓜ng và ROBOT (đ員c bi羽t là các tay
máy) đ逢嬰c đ逢a vào nhà máy, s違n xu医t ra các s違n ph育m mang tính ch医t hàng lo衣t,
nh茨m t
thi院t
A吋 thi院t k院 ch院 t衣o ra robot đang là m瓜t đ隠 tài mang tính 泳ng d映ng th詠c t院 cao
và c
quan tr丑ng h挨n trong nh英ng môi tr逢運ng nhi宇m x衣, đ瓜c h衣i hay nhi羽t đ瓜 cao…
So v噂i robot di đ瓜ng truy隠n th嘘ng có 2 bánh xe hay 4 bánh xe, robot di đ瓜ng đa
h逢噂ng (OMR) có kh違 n
su医t cao h挨n b瓜 chuy吋n đ瓜ng có bánh xe đ隠u, đ員c bi羽t chúng đ逢嬰c 泳ng d映ng trong
đ運i s嘘ng hàng ngày nh逢 robot ch
A吋 th詠c hi羽n m映c tiêu đi隠u khi吋n trên. Trong lu壱n v
x
chúng tui th詠c hi羽n k院 ho衣ch đi隠u khi吋n theo ki吋u tr逢嬰t trong đi隠u ki羽n có nhi宇u và
ma sát, k院t h嬰p v噂i b瓜 đi隠u khi吋n tr逢嬰t vi phân (DSMC). Các k院t qu違 mô ph臼ng thu
đ逢嬰c đ吋 ch泳ng minh hi羽u qu違 b瓜 đi隠u khi吋n đã đ隠 xu医tHUTECH
1
Ch逢挨ng 1
T蔚NG QUAN V陰 ROBOT
1.1 T蔚NG QUAN V陰 ROBOT
Theo qua trình phát tri吋n c栄a xã h瓜i, nhu c亥u t詠 đ瓜ng hóa trong s違n xu医t, trong
đ運i s嘘ng, trong y t院, trong nghiên c泳u khoa h丑c, trong tìm ki院m c泳u n衣n, trong trang
b鵜 c栄a các l詠c l逢嬰ng v┡ trang. . . ngày m瓜t nâng cao. Xu h逢噂ng t衣o ra nh英ng dây
truy隠n, thi院t b鵜 t詠 đ瓜ng, nh英ng robot có tính linh ho衣t cao đã hình thành và không
ng瑛ng phát tri吋n. . . và vì th院 nhu c亥u 泳ng d映ng robot t詠 đ瓜ng linh ho衣t đ吋 ph映c v映
các l┄nh v詠c trên ngày càng ph鰻 bi院n
Robot là c挨 c医u đa ch泳c n
ph育m. . . thông qua các truy隠n đ瓜ng đ逢嬰c l壱p trình ho員c đ逢嬰c đi隠u khi吋n t瑛 xa. Robot
có th吋 thao tác nh逢 con ng逢運i và có th吋 h嬰p tác v噂i nhau m瓜t cách thông minh.
Robot th逢運ng đ逢嬰c s穎 d映ng các công vi羽c l員p đi l員p l衣i, các công vi羽c d宇 gây nhàm
chán, s胤 cho các k院t qu違 chính xác, nhanh h挨n, kinh t院 h挨n n院u đ逢嬰c th詠c hi羽n b荏i
con ng逢運i
Các robot đã đ逢嬰c s穎 d映ng đ吋 ph映c v映 cho các máy móc công nghi羽p ngay t瑛
khi k悦 thu壱t này ra đ運i. Càng ngày ngành robot càng phát tri吋n, nó đem l衣i nh英ng
thay đ鰻i quan tr丑ng trong s違n xu医t, trong đ運i s嘘ng và trong an ninh qu嘘c phòng. Giá
thành c栄a robot đang gi違m đi trong khi tính n
1.2 S愛 L姶営C QUÁ TRÌNH PHÁT TRI韻N.
Thu壱t ng英 Robot đ逢嬰c sinh ra t瑛 trên sân kh医u, không ph違i trong phân x逢荏ng
s違n xu医t. Nh英ng Robot xu医t hi羽n l亥n đ亥u tiên trên 荏 trên NewYork vào ngày
09/10/1922 trong v荏 “Rossum’s Universal Robot” c栄a nhà so衣n k鵜ch ng逢運i Ti羽p
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiHUTECH
2
Karen Kapek vi院t n
đ逢a vào nh英ng 泳ng d映ng trong công nghi羽p th詠c s詠 l衣i là nh英ng tay máy. Vào n
đ亥u tiên, và cùng n
bi院t l詠c tác đ瓜ng lên khâu cu嘘i. S穎 d映ng nh英ng thành qu違 đó, vào n
chân, có chi隠u dài h挨n 3m, n員ng 1.400kg, s穎 d映ng đ瓜ng c挨 đ嘘t trong có công su医t
g逸n 100 mã l詠c (hình 1.1)
Hình 1.1 Robot 4 chân c栄a hãng R.S Mosher và hãng General Electric
C┡ng trong l┄nh v詠c này, m瓜t thành t詠u khoa h丑c công ngh羽 đáng k吋 đã đ衣t
đ逢嬰c vào n
3
Hình 1.2 Xe tば hành thám hiあm mｐt tr
th嘘ng thu nh壱n hình 違nh đ吋 nh壱n d衣ng đ嘘i t逢嬰ng (hình 1.3). Robot này đ逢嬰c l壱p trình
tr逢噂c đ吋 nh壱n d衣ng đ嘘i t逢嬰ng b茨ng camera, xác đ鵜nh đ逢運ng đi đ院n đ嘘i t逢嬰ng và th詠c
hi羽n m瓜t s嘘 tác đ瓜ng trên đ嘘i t逢嬰ng.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiHUTECH
4
Hình 1.3- Robot Shakey-robot đＺu tiên nhｆn dＴng đぐi t⇔ぢng bｊng camera
N
minh đ逢嬰c g丑i là thi院t b鵜 chuy吋n kh噂p đ逢嬰c l壱p trình. Joseph Engelberger, ng逢運i mà
ngày nay th逢運ng đ逢嬰c g丑i là cha đ飲 c栄a robot công nghi 羽p, đã thành l壱p hãng
Unimation sau khi mua b違n quy隠n thi院t b鵜 c栄a Devol và sau đó đã phát tri吋n nh英ng
th院 h羽 robot đi隠u khi吋n theo ch逢挨ng trình. N
NASA c栄a Hoa K┻ đ吋 l医y m磯u đ医t trên sao Ho違 (hình 1.4).HUTECH
5
Hình 1.4- Tay robot trên tàu thám hiあm Viking 1 .
Trong ho衣t đ瓜ng s違n xu医t, đa s嘘 nh英ng robot công nghi 羽p có hình d衣 ng c栄a
“cánh tay c挨 khí”, c┡ng chính vì v壱y mà đôi khi ta g員p thu壱t ng英 ng逢運i máy - tay
máy trong nh英ng tài li羽u tham kh違o và giáo trình v隠 robot. Trên hình 1.5 trình bày
m瓜t robot là m瓜t cánh tay c挨 khí khác xa v噂i robot R2D2, nh逢ng đ嘘i v噂i s違n xu医t nó
mang l衣i l嬰i ích to l噂n.
Hình 1.5- Robot lｆp trình đ⇔ぢc đＺu tiên do George Dovol thiｘt kｘ.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiHUTECH
6
1.3 A浦NG C愛 NGHIÊN C永U
Ngày nay khoa h丑c k悦 thu壱t và công ngh羽 đang phát tri吋n v噂i t嘘c đ瓜 khá nhanh
chóng, mang l衣i nh英ng l 嬰i ích to l噂n cho con ng逢運i v隠 t医t c違 m丑i ph逢挨ng di羽n, tinh
th亥n v壱t ch医t, đ欝ng th運i đ逢a máy móc vào thay th院 cho lao đ瓜ng tay chân.
A吋 hòa nh壱p v噂i s詠 phát tri吋n chung c栄a th院 gi噂i đòi h臼i chúng ta ph違i ti院p c壱n
và h丑c h臼i nh英ng công ngh羽 m噂i trong đó ti院n trình phát tri吋n t詠 đ瓜ng hóa trong công
nghi羽p là m瓜t 逢u tiên và c┡ng là m瓜t trong nh英ng yêu c亥u b逸t bu瓜c cho s詠 đi lên c栄a
đ医t n逢噂c chúng ta
Trong nh英ng n
có bánh xe th逢運ng bao g欝m r obot di đ瓜ng có bánh xe v à c亥n đi隠u khi吋n đ逢嬰c g逸n
trên robot di đ瓜ng. Vì robot di đ瓜ng nên b瓜 đi隠u khi吋n có bánh xe th詠c hi羽n ch泳c
n
đã đ逢嬰c 泳ng d映ng r瓜ng rãi trong s違n xu医t, làm đ逢運ng vi隠n, mài, l逸p ráp, hàn, m荏 c穎a,
nhà kho, ch
h逢噂ng t詠 do 3 c医p (DOF) có kh違 n
chuy吋n d鵜ch và công tác có công su医t cao h挨n b瓜 chuy吋n đ瓜ng có bánh xe đ隠u, đ員c
bi羽t 泳ng d映ng trong đ運i s嘘ng hàng ngày nh逢 robot ch
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links