Mô hình toán học và thiết kế bộ điều khiển bám quỹ đạo cho robot di động sử dụng cơ cấu lái với 3 bánh xe đa hướng

Trong nghiên cứu này, chúng tôi giới thiệu cơ chế dẫn động ba bánh đa hướng (3OWDM) cho robot di động đa hướng. Cấu trúc và cách điều hướng chuyển động của robot 3OWDM với ba bánh xe đa hướng được trình bày. Mô hình toán học được thiết lập để mô tả chuyển động của robot. Một hệ thống điều khiển được đề xuất để điều khiển chuyển động của robot trên sàn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô hình toán học và thiết kế bộ điều khiển bám quỹ đạo cho robot di động sử dụng cơ cấu lái với 3 bánh xe đa hướng TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY MÔ HÌNH TOÁN HỌC VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO CHO ROBOT DI ĐỘNG SỬ DỤNG CƠ CẤU LÁI VỚI 3 BÁNH XE ĐA HƯỚNG MATHEMATICAL MODEL AND TRAJECTORY TRACKING CONTROL DESIGN FOR MOBILE ROBOTS USING A DRIVE MECHANISM WITH 3 OMNIDIRECTIONAL WHEELS PHẠM ĐÌNH BÁ*, PHAN VĂN DƯƠNG Viện Cơ khí, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam *Email liên hệ: bapd.vck@vimaru.edu.vn hay những khu vực kín và khó di chuyển. Robot di Tóm tắt động đa hướng đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng Trong nghiên cứu này, chúng tôi giới thiệu cơ chế rãi bởi khả năng cơ động [5, 6]. Tính cơ động này là dẫn động ba bánh đa hướng (3OWDM) cho robot được tạo lên bởi các bánh xe đa hướng. Các bánh xe di động đa hướng. Cấu trúc và cách điều hướng chuyển động của robot 3OWDM với ba bánh xe đa hướng này được cấu thành từ các con lăn. Như vậy, đa hướng được trình bày. Mô hình toán học được các con lăn sẽ chuyển động một cách riêng lẻ so với thiết lập để mô tả chuyển động của robot. Một hệ chuyển động của bánh xe. Điều này tạo ra tính cơ động thống điều khiển được đề xuất để điều khiển cao so với bánh xe truyền thống khác. chuyển động của robot trên sàn. Kết quả mô Trong hệ thống robot, điều khiển bám quỹ đạo là phỏng số chứng minh khả năng của 3OWMD. Một một chủ đề nóng. Một số lượng lớn các phương pháp số hình ảnh thí nghiệm cũng được thể hiện để minh chứng đáp ứng điều khiển của robot. tiếp cận để thực hiện việc kiểm soát bám quỹ đạo đã được đưa ra trong các báo cáo [7-9]. Trong quá trình Từ khóa: Bánh xe đa hướng, Mô hình động học, điều khiển bám quỹ đạo, sai số của quỹ đạo và tín hiệu Mô hình động lực học, Robot chuyển động đa phản hồi được sử dụng để bộ điều khiển đưa ra tín hiệu hướng, điều khiển bám quỹ đạo. điều khiển phù hợp. Abstract Robot sử dụng trong nghiên cứu này là một In this study, we propose a three-omnidirectional- robot di động sử dụng một cơ cấu lái với ba bánh wheel drive mechanism (3OWDM) for an omnidirectional mobile robot. The structure and xe đa hướng (3OWDM). Robot có thể được điều way of navigating the robot motion of the khiển để bám quỹ đạo cho trước thông qua bộ điều 3OWDM with the three omnidirectional wheels khiển PID. are presented. A mathematical model is Những nội dung chính của nghiên cứu này được established to describe the robot's motion. A liệt kê như sau. Xây dựng mô hình toán của 3OWDM; control system is proposed to control the motion Bộ điều khiển PID được khai thác để điều khiển bám of the robot on the floor. Simulation results demonstrate the capabilities of 3OWMD. Some quỹ đạo của 3OWDM. Dựa trên phương pháp Ziegler- experimental images are also shown to Nichols 2 các thông số của bộ điều khiển được thiết demonstrate the control response of the robot. lập. Sau đó, hệ thống điều khiển vòng kín được mô Keywords: Omnidirectional wheel, Kinematic phỏng trong môi trường MATLAB/ Simulink để đánh model, Dynamic model, Tracking trajectory giá đáp ứng của bộ điều khiển. Từ kết quả mô phỏng control. cho thấy 3OWDM có thể bám quỹ đạo. Một số hình ảnh thí nghiệm cũng được thể hiện để minh chứng đáp ứng điều khiển của robot. 1. Giới thiệu chung Robot di chuyển đa hướng là một loại robot có thể 2. Phương thức di chuyển của cơ cấu lái ba di chuyển đồng thời chuyển động tịnh tiến và chuyển bánh xe đa hướng động quay [1]. Khác với những robot [2] sử dụng Trong phần này chúng tôi giới thiệu cách thức mà những bánh xe thông thường không thể di chuyển theo 3OWDM di chuyển. Như đã đề cập ở trên, Robot hướng khác khi cơ cấu lái chưa đổi hướng. Bằng việc 3OWDM có cấu trúc bao gồm một thân và một cơ khai thác robot di động đa hướng [3, 4], nó làm tăng cấu lái gồm 3 bánh xe đa hướng đặt đều nhau một tính cơ động trong môi trường di chuyển nhất là trong góc 120°. những khu vực hẹp ví dụ như khu vực với đông người, SỐ 69 (01-2022) 45 TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG ...