Luận án Tiến sĩ Máy tính: Nghiên cứu một số kỹ thuật phát hiện va chạm trong vật thể biến dạng và cánh tay cobot

Luận án "Nghiên cứu một số kỹ thuật phát hiện va chạm trong vật thể biến dạng và cánh tay cobot" thực hiện các nội dung nghiên cứu sau: Công nghệ VR và cánh tay cobot; bài toán phát hiện va chạm của các đối tượng mô hình 3D (vật thể rắn và vật thể chất liệu vải) trong môi trường ảo; bài toán phát hiện va chạm của cánh tay cobot 6 bậc tự do; một số thuật toán và phương pháp phát hiện va chạm; đề xuất cải tiến phương pháp phát hiện va chạm, thử nghiệm và đánh giá kết quả nghiên cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án Tiến sĩ Máy tính: Nghiên cứu một số kỹ thuật phát hiện va chạm trong vật thể biến dạng và cánh tay cobot BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HÞC VIÞN KHOA HÞC VÀ CÔNG NGHÞ Nghiêm Văn HưngNGHIÊN CĀU MỘT SÞ KỸ THUÀT PHÁT HIÞN VA CHẠM TRONG VÀT THỂ BIẾN DẠNG VÀ CÁNH TAY COBOT LUÀN ÁN TIẾN SĨ MÁY TÍNH Hà Nội - 2024 BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HÞC VIÞN KHOA HÞC VÀ CÔNG NGHÞ Nghiêm Văn HưngNGHIÊN CĀU MỘT SÞ KỸ THUÀT PHÁT HIÞN VA CHẠM TRONG VÀT THỂ BIẾN DẠNG VÀ CÁNH TAY COBOT LUÀN ÁN TIẾN SĨ MÁY TÍNH Ngành: Hß thßng thông tin Mã sß: 9 48 01 04 Xác nhÁn cÿa Hßc vißn Người hướng d¿n Khoa hßc và Công nghß (Ký, ghi rõ họ tên) PGS.TS. Đặng Văn Đāc Hà Nội - 2024 1 MỞ ĐÀU1. Tính c¿p thiết của đề tài nghiên cứu Những tiến bộ đột phá của khoa học kỹ thuật tiên tiến đã tạo động lựcthúc đẩy nhiều lĩnh vực nghiên cứu phát triển, trong đó tiêu biểu là công nghệthực tại ảo (Virtual Reality - VR) và công nghệ robot (Robotics). Đây chính làhai trong số những công nghệ chủ chốt được ưu tiên tập trung nghiên cứu, pháttriển và ứng dụng. VR đã phát triển khiến việc định nghĩa VR theo các thiết bịcụ thể có thể không còn được ưa chuộng trong một hoặc hai năm là điều khôngmong muốn. Trong luận án này, NCS quan tâm đến các nguyên tắc cơ bản ítnhạy cảm hơn với các công nghệ cụ thể và do đó tồn tại trước thử thách củathßi gian. Cần xem xét VR thực sự có ý nghĩa gì, theo cách nắm bắt được nhữngkhía cạnh quan trọng nhất bất chấp công nghệ đang thay đổi nhanh chóng. Kháiniệm này cũng phải đủ tổng quát để bao gồm những gì VR được coi là hiện đạivà những gì chúng ta hình dung cho tương lai của nó. VR được định nghĩa là 2 Thế hệ hệ thống VR hiện tại được tạo ra nhß những tiến bộ trong côngnghệ hiển thị, cảm biến và điện toán của ngành công nghiệp điện thoại thôngminh [2-8]. Từ Palmer Luckeys2012 Oculus Rift thiết kế để chế tạo hộp xemcho điện thoại thông minh, thế giới đã nhanh chóng thay đổi khi tai nghe VRđược sản xuất hàng loạt và đeo trên đầu hàng triệu ngưßi. Xu hướng này vềnhiều mặt tương tự như cuộc cách mạng máy tính gia đình và trình duyệt web;khi nhiều ngưßi có quyền truy cập vào công nghệ hơn, số việc họ làm với nócũng sẽ má rộng đáng kể [9-15]. à đây chỉ có thể mô tả những trải nghiệmbằng lßi nói và hình ảnh, còn lâu mới có thể cảm nhận được sự trân trọng khitự mình trải nghiệm chúng. Phương tiện in ấn này (một cuốn sách) thật khôngđủ để truyền tải đầy đủ phương tiện VR [16, 17]. Tại Việt Nam, các nghiên cứu về cobot chủ yếu về các kỹ thuật mô hìnhhóa cánh tay cobot như công bố của nhóm tác giả Duyên và cộng sự [37]. Trongđó, nhóm tác giả phân tích động học ngược cobot UR và sử dụng bộ điều khiểnPID thực hiện mô phỏng mô hình cánh tay cobot trên phần mềmMatlab/Simulink. Nhóm tác giả Lâm và cộng sự [38] thiết kế cánh tay cobot cóđặc tính gọn nhẹ, dễ di chuyển. Nhóm tác giả Thưáng và cộng sự [24] khảo sáttương đối toàn diện về nghiên cứu tính an toàn của cobot. Các kết quả nghiên cứu về cobot tại Việt Nam chủ yếu tập trung vào cáckỹ thuật mô hình hóa, thiết kế phần cứng, xây dựng phần mềm hoặc phát triểncác kỹ thuật tránh va chạm. Các nghiên cứu về phát hiện va chạm của bộ phậncánh tay cobot còn chưa phổ biến do hạn chế về thiết bị, công nghệ và bộ dữliệu phục vụ nghiên cứu. VR được định nghĩa là 3 - Hành vi có mục tiêu: Sinh vật đang có một 4bên ngoài, cũng là một thực tại. Việc sử dụng hiện đại thuật ngữ VR đã đượcphổ biến rộng rãi bái Jaron Lanier vào năm 1985. Thật không may, bản thâncái tên thực tế ảo dưßng như đã tự mâu thuẫn, đó là một vấn đề triết học đượckhắc phục bằng cách đề xuất thuật ngữ thay thế ảo. Mặc dù thừa nhận vấn đềnày, tuy nhiên NCS sẽ tiếp tục sử dụng thuật ngữ thực tế ảo. Tuy nhiên, sự khácbiệt sau đây sẽ trá nên quan trọng: Thế giới thực đề cập đến thế giới vật lý chứađựng ngưßi dùng tại thßi điểm trải nghiệm và thế giới ảo đề cập đến thế giớiđược nhận thức như một phần của trải nghiệm VR được nhắm mục tiêu. Mặc dù thuật ngữ VR đã khá bao quát nhưng hiện nay một số thuật ngữcạnh tranh liên quan đến VR vẫn đang được sử dụng phổ biến. Thuật ngữ môitrưßng ảocó trước khi VR được sử dụng rộng rãi và được hầu hết các nhà nghiêncứu á trưßng đại học ưa thích. Nó thưßng được coi là đồng nghĩa với VR; tuynhiên, NCS nhấn mạnh trong cuốn sách này rằng môi trưßng được cảm nhậncó thể là một thế giới 5thì điều khiển từ xalà một thuật ngữ thích hợp. Vì mục đích của NCS, môitrưßng ảo, AR, thực tế hỗn hợp, hiện diện từ xa và vận hành từ xa đều sẽ đượccoi là những ví dụ hoàn hảo về VR. Ý tưáng quan trọng nhất của VR là nhận thức của ngưßi dùng về thực tếđã được thay đổi thông qua kỹ thuật, thay vì liệu môi trưßng mà họ tin rằng họđang á có vẻ 6 Hình 1.2. Chiếc kính thực tế ảo Oculus Rift Chiếc kính thực tại ảo Oculus Rift được hình thành từ chiến dịch ra mắtnăm 2012. Đến năm 2015, Oculus đã mua lại công ty Surreal Vision hợp tácvới Samsung để cùng phát triển thiết bị kính thực tại ảo Gear VR củaSamsung. Oculus đã tạo ra trải nghiệm nhập vai và mô phỏng thực tại ảo. Ngoài việc dạy về sự đồng cảm, góc nhìn của ngưßi thứ nhất có thể cáchmạng hóa nhiều lĩnh vực giáo dục. Trong kỹ thuật, toán học và khoa ...