Nghiên cứu và thử nghiệm robot di động bám quỹ đạo dùng giải thuật Pure Pursuit thích nghi

Bài viết tập trung vào nghiên cứu mô hình động học và triển khai giải thuật Pure Pursuit thích nghi lên mô hình robot di động hai bánh độc lập. Giải thuật được mô phỏng bằng phần mềm MATLAB/Simulink để đánh giá hiệu suất bám quỹ đạo thông qua các trường hợp khi thay đổi giá trị độ dài tiêu điểm và vận tốc.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu và thử nghiệm robot di động bám quỹ đạo dùng giải thuật Pure Pursuit thích nghi2Nghiên cứu và thử nghiệm robot di động bám quỹ đạodùng giải thuật Pure Pursuit thích nghiNguyễn Ngọc Tuấna*, Châu Trung Tínb, Lê Minh Phụngc, Trần Hoàng Xuân Thắngd,Nguyễn Văn Toàne, Nguyễn Xuân VinhfTóm tắt:Một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất của robot di động là bám quỹ đạo. Nhiệm vụ nàynhằm duy trì sự ổn định của hướng di chuyển để đảm bảo đạt được một quỹ đạo chính xác. Bộđiều khiển dựa trên hình học tương đối phổ biến và được triển khai trên robot di động và xe tựhành, tiêu biểu có giải thuật Pure Pursuit. Trong bài báo này nhóm tác giả tập trung vào nghiêncứu mô hình động học và triển khai giải thuật Pure Pursuit thích nghi lên mô hình robot diđộng hai bánh độc lập. Giải thuật được mô phỏng bằng phần mềm MATLAB/Simulink đểđánh giá hiệu suất bám quỹ đạo thông qua các trường hợp khi thay đổi giá trị độ dài tiêu điểmvà vận tốc. Kết quả mô phỏng được tổng hợp và đánh giá để làm cơ sở để đề xuất bộ điềukhiển Pure Pursuit thích nghi vận tốc nhằm nâng cao hiệu suất của bộ điều khiển. Sau đónhóm tác giả triển khai thiết kế và chế tạo một robot di động để đánh giá hiệu suất bám quỹđạo của robot ở môi trường thực tế.Từ khóa: robot di động, Pure Pursuit thích nghi, động học, bộ điều khiển dựa trên hình học, bám quỹ đạoa Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long; 73 Nguyễn Huệ, phường 2, thành phố Vĩnh Long, tỉnh Vĩnh Long. e-mail: tuannng1997@gmail.comb Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long; 73 Nguyễn Huệ, phường 2, thành phố Vĩnh Long, tỉnh Vĩnh Long. e-mail: tinct@vlute.edu.vnc Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long; 73 Nguyễn Huệ, phường 2, thành phố Vĩnh Long, tỉnh Vĩnh Long. e-mail: phunglm@vlute.edu.vnd Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long; 73 Nguyễn Huệ, phường 2, thành phố Vĩnh Long, tỉnh Vĩnh Long. e-mail: thangthx@vlute.edu.vne Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long; 73 Nguyễn Huệ, phường 2, thành phố Vĩnh Long, tỉnh Vĩnh Long. e-mail: toannv@vlute.edu.vnf Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long; 73 Nguyễn Huệ, phường 2, thành phố Vĩnh Long, tỉnh Vĩnh Long. e-mail: vinhnx@vlute.edu.vn* Tác giả chịu trách nhiệm chính.Tạp chí Khoa học Đại học Đông Á, Tập 2, Số 4(8), Tháng 12.2023, tr. 2-15 ISSN: 2815 - 5807©Trường Đại học Đông Á, Đà Nẵng, Việt Nam 3Research and Implement of Mobile Robot Usingthe Adaptive Pure Pursuit AlgorithmNguyen Ngoc Tuana*, Chau Trung Tinb, Le Minh Phungc, Tran Hoang Xuan Thangd,Nguyen Van Toane, Nguyễn Xuan VinhfAbstract:One of the most important tasks of a mobile robot is trajectory tracking. This task is to maintainthe stability of the movement direction to ensure a precise trajectory is achieved. Geometric-based controllers are relatively common and are deployed on mobile robots and autonomousvehicles, typically with the Pure Pursuit algorithm. In this paper, we focus on studyingkinematics and deploying the adaptive Pure Pursuit algorithm on an independent two-wheeledmobile robot model. The algorithm is simulated using MATLAB/Simulink software toevaluate the trajectory tracking performance through the cases when changing the focal distanceand velocity values. Simulation results are synthesized and evaluated to serve as a basis topropose a velocity-adaptive Pure Pursuit controller to improve the controllers performance.Then, design and build a mobile robot to evaluate the robot’s trajectory tracking performancein the real environment.Key words: mobile robot; adaptive Pure Pursuit; kinematics; geometric-based controllers; trajectorytracking Received: 2.4.2023; Accepted: 15.9.2023; Published: 31.12.2023 DOI: 10.59907/daujs.2.4.2023.159a Vinh Long University of Technology and Education; 73 Nguyen Hue, Ward 2, Vinh Long City, Vinh Long Province. e-mail: tuannng1997@gmail.comb Vinh Long University of Technology and Education; 73 Nguyen Hue, Ward 2, Vinh Long City, Vinh Long Province. e-mail: tinct@vlute.edu.vnc Vinh Long University of Technology and Education; 73 Nguyen Hue, Ward 2, Vinh Long City, Vinh Long Province. e-mail: phunglm@vlute.edu.vnd Vinh Long University of Technology and Education; 73 Nguyen Hue, Ward 2, Vinh Long City, Vinh Long Province. e-mail: thangthx@vlute.edu.vne Vinh Long University of Technology and Education; 73 Nguyen Hue, Ward 2, Vinh Long City, Vinh Long Province. e-mail: toannv@vlute.edu.vnf Vinh Long University of Technology and Education; 73 Nguyen Hue, Ward 2, Vinh Long City, Vinh Long Province. e-mail: vinhnx@vlute ...