BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

——————— * ———————

LƯU THỊ HUẾ

PHÁT TRIỂN CÁC THUẬT TOÁN

THÔNG MINH ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG

CỦA HỆ THỐNG ROBOT DẠNG TAY MÁY ĐÔI

Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Mã số: 9520216

Phản biện 1: GS.TS. Đào Văn Hiệp

Phản biện 2: GS.TS. Lê Hùng Lân

Phản biện 3: TS. Đỗ Trung Hải

tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Vào hồi 14 giờ 00, ngày 27 tháng 10 năm 2021

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội.

2. Thư viện Quốc gia Việt Nam.

làm trong cuộc sống. Ở đó, các robot dạng tay đôi được sử dụng để thay thế hoàn toàn

cho con người trong các môi trường độc hại như nhà máy điện hạt nhân, cứu hỏa, môi

trường có nhiệt độ, độ phóng xạ cao. Song song với việc nâng cao độ chính xác trong

các khâu lắp ghép cơ khí thì điều khiển cũng là một vấn đề quan trọng để nâng cao

khả năng phối hợp giữa các tay máy trong hệ, cải thiện chất lượng làm việc của các

tay máy. Hiện nay có nhiều phương pháp điều khiển cho hệ thống robot dạng tay máy

đôi phối hợp chuyển động đã được công bố và áp dụng vào thực tiễn nhất là những hệ

thống biết chính xác được thông số của robot và đối tượng.

Nhưng hệ thống robot dạng tay máy đôi – đối tượng có tính phi tuyến, các tham số

bất định, đồng thời chịu nhiều tác động của nhiễu ngoài. Vì vậy vấn đề được đặt ra cần

Vì vậy, luận án này sẽ tập trung vào nghiên cứu và phát triển các thuật toán thông

minh để nâng cao chất lượng điều khiển cho hệ thống robot dạng tay máy đôi phối hợp

chuyển động một đối tượng chung.

2. Mục tiêu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu:

Nghiên cứu và ứng dụng điều khiển thông minh cho hệ thống robot dạng tay máy

đôi để nâng cao chất lượng điều khển.

Đối tượng nghiên cứu:

Hệ thống robot dạng tay máy đôi, các tay máy có cùng cấu hình phối hợp chuyển

động cùng mang một đối tượng được mô tả toán học bằng hệ phương trình trạng

trí cuối là tĩnh.

− Nghiên cứu và ứng dụng mạng noron cho điều khiển robot dạng tay máy đôi

Phương pháp nghiên cứu:

− Nghiên cứu lý thuyết: Xây dựng cấu hình động lực học, thiết kế luật điều khiển

cho hệ thống robot dạng tay máy đôi.

− Mô phỏng kiểm chứng.

− Xây dựng mô hình thực nghiệm.

3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học:

Luận án góp phần phát triển một số thuật toán điều khiển thông minh cho hệ tay

4. Cấu trúc nội dung của luận án

làm năm chương:

Chương 1 trình bày về đối tượng nghiên cứu, các phương pháp điều khiển trong hệ

thống robot dạng tay máy đôi. Tiếp theo đó, trên cơ sở phân tích các nghiên cứu thì

chương 1 cũng đưa ra định hướng nghiên cứu của luận án.

Chương 2 thực hiện mô hình hóa đối tượng. Nội dung bắt đầu từ xây dựng các

mối quan hệ ràng buộc của các tay máy với đối tượng. Dựa trên phương pháp Euler-

Lagrange và sử dụng phương trình Lagrange dạng nhân tử phương trình động lực học

của hệ tay máy đôi – đối tượng được thiết lập.

định của hệ thống. Bộ quan sát thích nghi NN và bộ ước lượng lực được sử dụng để

ước lượng vận tốc của đối tượng, ước lượng lực tại điểm tiếp xúc theo đối tượng.

Chương 5 xây dựng thực nghiệm của hệ thống tay máy đôi – đối tượng. Tiếp đó mô

Chương 1

giới về các phương pháp điều khiển cho hệ thống robot dạng tay máy đôi.

1.1. Tổng quan về hệ thống robot dạng tay máy đôi và ứng dụng

Việc xác định thao tác tay máy đôi là một vấn đề vô cùng đa dạng và phức tạp,

người cầm tách cà phê bằng cánh tay trái trong khi vẽ một bức tranh bằng cánh tay

phải. Thao tác phối hợp có thể được chia thành hai loại, thao tác phối hợp theo mục

tiêu và thao tác phối hợp chuyển động. Thao tác phối hợp theo mục tiêu đề cập đến

tình huống hai tay máy cùng thực hiện một nhiệm vụ, nhưng cả hai cánh tay được chỉ

định chuyển động độc lập, giống như một người đang gõ bàn phím bằng cả tay trái và

tay phải. Thao tác phối hợp chuyển động hai tay máy biểu thị tình huống hai tay máy

phối hợp tác động đồng thời lên cùng một đối tượng ở dạng đối xứng hoặc dạng không

đối xứng, đối tượng có thể được giữ ổn định, di chuyển từ nơi này tới nơi khác, đối

tượng được các tay máy thao tác có thể là một đối tượng rắn đồng chất, đối tượng rắn

không đồng chất hoặc có thể là một đối tượng đàn hồi – bề mặt của đối tượng bị biến

• Chia sẻ tải giữa các tay máy.

• Thay đổi vị trí không gian của đối tượng (chuyển từ nơi này đến nơi khác)

• Theo dõi vị trí và hướng nhất định của đối tượng.

• Thực hiện một số công việc trên đối tượng đứng yên hoặc chyển động.

Hệ tay máy đôi đã được ứng dụng để thay thế con người làm các công việc nặng nhọc,

độc hại, hay nhàm chán trong nhiều ngành:

− Trong công nghiệp: dùng sử lý hàng hóa phóng xạ, trong lắp ráp và vận chuyển các

vật nặng. . .

− Dùng trong hỗ trợ con người: thăm dò biển sâu, hay hỗ trợ phi hành đoàn trong

sứ mệnh thám hiểm không gian.

1.2.1. Các phương pháp điều khiển cơ bản

1.2.1.1. Bộ điều khiển chủ/tớ (master/slave)

Một tay máy chính (chủ) áp đặt chuyển động tuyệt đối của đối tượng cho tay máy

phụ (tớ).

Ưu điểm: Hệ thống điều khiển đơn giản, một tay máy đóng vai trò chính điều khiển

và dẫn hướng chuyển động cho các tay máy còn lại.

Nhược điểm: Không có sự chia sẻ điều khiển giữa các tay máy trong hệ, gây áp lực

điều khiển cho một tay máy.

4

1.2.1.2. Điều khiển PD lực/vị trí

tuyến thông thường được áp dụng cho các hệ thống có mô hình được biết chính xác.

Đề xuất phương hướng thực hiện nghiên cứu:

− Mô hình hóa: Việc mô hình hóa chính là xây dựng mô hình mô phỏng trên