Tính toán động học robot di động sáu chân

Bài viết Tính toán động học robot di động sáu chân thiết lập phương pháp di chuyển của robot, đảm bảo robot di chuyển nhịp nhàng, chuyển động theo quỹ đạo thẳng và có thể di chuyển với tốc độ cao mà vẫn đáp ứng được bài toán công suất chuyển động.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tính toán động học robot di động sáu chân Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT DI ĐỘNG SÁU CHÂN Nguyễn Tiến Thịnh1, Nguyễn Tuấn Anh1, Nguyễn Huy Thế1 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: nguyehuythe@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG góc quay của mỗi bậc tự do đều có giới hạn và miền hoạt động đối xứng tạo cho robot có Robot di động được nghiên cứu, sản xuất và khả năng di chuyển linh hoạt. ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống, trong đó robot di chuyển bằng nhiều chân, tương tự như 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU động vật chân khớp. Đây là một trong những loại robot quan trọng, đặc biệt được sử dụng Đối với robot nhiều chân, vấn đề giữ thăng trong các nhiệm vụ phức tạp, do loại robot này bằng trong quá trình di chuyển dễ dàng hơn có tính ổn định, khả năng thăng bằng tốt, di so với robot ít chân. Trong quá trình nghiên chuyển được ở các địa hình phức tạp, đặc biệt cứu, phân tích và phỏng sinh chuyển động là ở những khu vực bất thường, nguy hiểm như của động vật có ba phương pháp di chuyển hầm mỏ hay do thám hành tinh khác. Trong bài với robot nhiều chân: di chuyển từng chân báo này, nhóm tác giả khảo sát bài toán phân (Hình 2a) - khi robot di chuyển chậm hoặc tích động học với mô hình robot hexapod, mô xoay tròn, di chuyển phối hợp (Hình 2b) – phỏng cấu trúc thân nhện và sáu chân được bố khi robot di chuyển với tốc độ trung bình và trí đối xứng. Mục đích chính của bài báo là di chuyển ba chân so le (Hình 2c) – khi robot thiết lập phương pháp di chuyển của robot, di chuyển nhanh tiến/lùi [2]. đảm bảo robot di chuyển nhịp nhàng, chuyển động theo quỹ đạo thẳng và có thể di chuyển với tốc độ cao mà vẫn đáp ứng được bài toán công suất chuyển động. Hình 2. Các phương pháp di chuyển Bài toán điều khiển chuyển động của robot còn bị ảnh hưởng bởi công suất hệ thống điều Hình 1. Mô hình robot sáu chân khiển. Với cách di chuyển từng chân công Hình 1 biểu diễn mô hình robot đã được suất cần đáp ứng nhỏ trong khi di chuyển ba thiết kế có cấu trúc chân phân bố đều theo chân so le hoặc kiểu hỗn hợp sẽ cần công thân hình tròn, sáu chân được bố trí đối xứng, suất lớn hơn. Trong giới hạn nghiên cứu này, nhờ đó robot có cấu trúc ổn định [1]. Mỗi chỉ xét bài toán điều khiển robot di chuyển chân của robot có 3 bậc tự do dạng RRR, các theo dạng ba chân so le và trong mặt phẳng 53 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 nằm ngang. Trong thời gian tới, robot sẽ (O3i): Là hệ tọa độ gắn trên chân tại vị trí được trang bị thêm cảm biến để có thể thích tiếp xúc với mặt đất. ứng với các kiểu chuyển động khác và các Sử dụng phương pháp Denavit-Hartenberg dạng địa hình phức tạp. cho bài toán động học robot, thiết lập được Với phương pháp di chuyển ba chân so le bảng tham số DH của chân robot như trong nhau, trọng tâm của robot luôn không đổi, do Bảng 1. đó vấn đề thăng bằng trong khi robot di Từ bảng động học DH với một vị trí bất kỳ chuyển luôn được đảm bảo Hình 3. của thân robot ta xác định được vị trí điểm cuối của chân robot tiếp xúc với đất theo ma Trọng tâm robot trận biến đổi sau: 0 0 k 1 2 3T  kT  1T  2T  3T (1) Trong đó: + ijT là ma trận chuyển từ khâu j về khâu i + w, h,  0 là tham số của thân robot được xác định trước. a) Bảng 1. Bảng động học DH của chân robot b) Khâu a  d  1 w 0 h 0 Hình 3. Trọng tâm robot khi di chuyển 2 a1 900 0 1i Robot dạng nhện với kết cấu đối xứng, các 3 a2 0 0  2i chân có cấu trúc giống nhau và có khả năng di 4 a3 0 0 3i chuyển độc lập. Do đó, để thuận tiện cho tính toán động học, từng chân robot được xét riêng Từ biểu thức (1) ta có ma trận biến đổi của với hệ tọa độ được xác định như Hình 4. hệ cố định (O) sang hệ tọa độ (O3) đặt tại điểm tiếp xúc của chân robot với mặt đất như sau: C01C23 C01S23 S01 C01(a1 a2C2 aC 3 23 )wC0 S C S S C S (a a C aC )wS  0 3T   01 23 01 23 01 01 1 2 2 3 2 ...