Đồ án Điều khiển robot bám đối tượng và tránh vật cản cố định (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Điều khiển robot bám đối tượng và tránh vật cản cố định (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ÐIỆN – ÐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ROBOT BÁM ĐỐI TƯỢNG VÀ TRÁNH VẬT CẢN CỐ ĐỊNH GVHD: THS. TRẦN ĐỨC THIỆN SVTH: ÂU DƯƠNG NAM MSSV: 09118034 SKL003125 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2014
2. V T TRƢỜNG Ð I HỌC SƢ PH M KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA Ð ỆN – Ð ỆN TỬ Ồ ÁN TỐT N H ỆP ỀU H ỂN R T Ố TƢ N V TR NH VẬT N Ố NH GVHD: ThS.Trần ức Thiện SVTH: Âu ƣơng Nam MSSV: 09118034 -Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 7-2014 -
3. Trƣờng H Sƣ Phạm Kỹ Thuật PHIẾU CHẤ Ồ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa iện – iện Tử (Dành cho cán bộ hƣớng dẫn) Bộ Môn Tự ộng iều Khiển Ngày tháng 7 năm 2014 Tên đề tài tốt nghiệp: ỀU H ỂN R T Ố TƢ N V TR NH VẬT N Ố NH Cán bộ hƣớng dẫn: TH.S TRẦN ĐỨC THIỆN Nhận xét: ề nghị: ƣợc bảo vệ: Bổ sung để đƣợc bảo vệ: hông đƣợc bảo vệ: Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trƣớc hội đồng: (dành cho cán bộ phản biện) Câu 1: Câu 2: ánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB, yếu): iểm: /10. Xin mời V hƣớng dẫn và GV phản biện tham gia hội đồng bảo vệ của thƣ mời đính kèm. Cán bộ hƣớng dẫn TH.S TRẦN ỨC THIỆN ii
4. Trƣờng H Sƣ Phạm Kỹ Thuật PHIẾU CHẤ Ồ ÁN TỐT NGHIỆP hoa iện – iện Tử (Dành cho cán bộ phản biện) Bộ Môn Tự ộng iều Khiển Ngày tháng 7 năm 2014 Tên đề tài tốt nghiệp: ỀU H ỂN R T Ố TƢ N V TR NH VẬT N Ố NH Cán bộ phản biện: Nhận xét: ề nghị: ƣợc bảo vệ: Bổ sung để đƣợc bảo vệ: hông đƣợc bảo vệ: Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trƣớc hội đồng: (dành cho cán bộ phản biện) Câu 1: Câu 2: ánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB, yếu): iểm: /10. Cán bộ phản biện iii
5. LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, chúng em xin gửi đến Thầy, ThS.Trần Đức Thiện lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất .Nhờ có sự hƣớng dẫn và giúp đỡ tận tình của Thầy trong suốt thời gian qua, chúng em đã có thể thực hiện và hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp và Luận Văn Tốt Nghiệp. Những lời nhận xét, góp ý và hƣớng dẫn tận tình của Thầy đã giúp chúng em có một định hƣớng đúng đắn trong suốt quá trình thực hiện đề tài, giúp chúng em nhìn ra đƣợc những ƣu khuyết điểm của đề tài và từng bƣớc hoàn thiện hơn. Đồng thời, chúng em xin trân trọng cảm ơn các Thầy Cô của Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật nói chung và của khoa Điện - Điện Tử nói riêng đã dạy dỗ chúng em suốt quãng thời gian ngồi trên ghế giảng đƣờng Đại học.Những lời giảng của Thầy Cô trên bục giảng đã trang bị cho chúng em những kiến thức và giúp chúng em tích lũy thêm những kinh nghiệm. Bên cạnh đó, chúng tôi xin cảm ơn sự hỗ trợ và giúp đỡ của bạn bè trong thời gian học tập tại Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật và trong quá trình hoàn trình hoàn thành Luận Văn Tốt Nghiệp này. Cuối cùng, chúng con cũng chân thành cảm ơn sự động viên và sự hỗ trợ của gia đình và cha mẹ trong suốt thời gian học tập.Đặc biệt, chúng con xin gửi lời cảm ơn trân trọng nhất đến cha mẹ, ngƣời đã sinh ra và nuôi dƣỡng chúng con nên ngƣời. Sự quan tâm, lo lắng và hy sinh lớn lao của cha mẹ luôn là động lực cho chúng con cố gắng phấn đấu trên con đƣờng học tập của mình.Một lần nữa, chúng con xin gửi đến cha mẹ sự biết ơn sâu sắc nhất. Hồ Chí Minh, ngày 1 tháng 7năm 2014 ÂU DƢƠNG NAM iv
6. TÓM TẮT LUẬN VĂN Theo dự đoán trong tƣơng lai ,robot sẽ là tâm điểm của một cuộc cách mạng lớn sau Internet. Con ngƣời sẽ có nhu cầu sở hữu một robot cá nhân nhƣ nhu cầu một máy tính PC bây giờ. Với xu hƣớng này, cùng các ứng dụng truyền thống khác của robot trong công nghiệp, y tế, giáo dục đào tạo, giải trí và đặc biệt là trong an ninh quốc phòng thì thị trƣờng robot sẽ vô cùng to lớn. Đề tài luận văn hƣớng tới việc ứng dụng công nghệ xử lý ảnh và sử dụng cảm biến siêu m để tránh vật cản cho robot tự hành, tạo tiền đề cho việc xây dựng một robot dịch vụ hoàn chỉnh, có khả năng phục vụ cho đời sống con ngƣời. Trong khuôn khổ của luận văn, nhóm sẽ tập trung xây dựng một mô hình robot di động hoàn chỉnh có khả năng bám đối tƣợng theo màu và tránh chƣớng ngại vật cố định trên quãng đƣờng di chuyển. Một điểm mới đƣợc nhấn mạnh là khối thị giác máy tính cho mobile robot, với sự hỗ trợ của thiết bị chơi game Kinect có khả năng t nh toán khoảng cách tới đối tƣợng Sinh viên thực hiện: ÂU DƢƠNG NAM v
7. ề mục Trang Mục lục vi Danh mục từ viết tắt viii Danh mục hình x Danh mục bảng xii Mục lục hƣơng 1: iới thiệu 1 1.1 Đặt vấn đề 2 1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 2 1.3 Mục tiêu luận văn và nhiệm vụ đề tài 3 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 4 1.5 Nội dung luận văn 4 hƣơng 2: ở sở thu ết 5 2.1 Giới thiệu robot và các nguyên l hoạt động của robot 6 2.11 Giới thiệu robot di động 6 2.12 Nguyên l hoạt động của robot 12 2.2 Các phƣơng pháp phát hiện và tránh vật cản 16 2.21 Các phƣơng pháp phát hiện vật cản kh ng sử dụng camera 16 2.22 Các phƣơng pháp phát hiện vật cản sử dụng camera 19 2.3 Các phƣơng pháp tránh vật cản 23 2.4 Tổng hợp các phƣơng pháp tránh vật cản 36 hƣơng 3: iới thiệu các thiết ị v phần mềm 38 3.1Các thiết bị chấp hành và cảm biến 39 3.1.1Atmega 32 39 3.1.2 Driver Servo DCS 810 42 3.1.3 Động cơ servo DC 42 3.14 Động cơ DC 43 3.1.5 Encoder 44 3.1.6 Cảm biến siêu m 47 3.1.7 Camera Kinect 49 vi
8. 3.2 Các phần mềm sử dụng 57 3.21 Thƣ viện hỗ trợ Kinect 57 3.22 So sánh Kinect SDK beta và Openni 58 3.23 point Cloud library 61 hƣơng 4: iải thuật điều hiển 63 4.1Giải thuật điều khiển 64 4.1.1 Giải thuật PID góc bám đối tƣợng 64 4.2 Giải thuật về xử l ảnh 74 4.21 Cơ bản về xử l ảnh 74 4.22 Kh ng gian màu chuyển đổi giữa các kh ng gian màu 72 4.23 Phƣơng pháp phát hiện màu 73 4.24 T nh toán góc lệch robot so với đối tƣợng 75 hƣơng 5: ết quả thực nghiệm 79 5.1 M hình thực tế 80 5.2 Kết quả chạy thử nghiệm 80 hƣơng : ết uận v hƣớng phát triển 81 6.1 Kết luận 81 6.2 Hƣớng phát triển 82 T ỆU TH H 83 vii
9. Danh mục từ viết tắt C CCP Capture/Compare/PWM CL Code Laboratories CNC Computerized Numerical Control CPU Central Processing Unit E ECCP Enhanced Capture/Compare/PWM EPROM Erasable Programmable Read – Only Memory USART Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter H HDD Hard Disk Drive I ICD In – Circuit Debugger ICSP In – Circuit Serial Programming IR Infrared M MFC Microsoft Foundation Class Library MSSP Master Synchronous Serial Port MUX Multiplexer N NI Natural Interaction NUI Natural User Interface Q QVGA Quarter Video Graphics Array viii
10. R RAM Random Access Memory RANSAC RANdom SAmple Consensus RGB Red, Green, Blue S SDK Software Development Kit SSP Synchronous Serial Port SXGA Super eXtended Graphics Array T TOF Time Of Flight TTL Transistor – Transistor Logic U UAV Unmanned Arial Vehicles USART Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter USB Universal Serial Bus V VGA VTK Video Graphics Array Visualization Toolkit ix
11. Danh mục hình Hình 2.11: Robot di chuyển b ng bánh xe 7 Hình 2.12: Robot di chuyển b ng ch n 7 Hình 2.13: Robot nomad 200 và cơ cấu lái đồng bộ 11 Hình 2.14: Cơ cấu lái vi sai 12 Hình 2.15: Cơ cấu điều khiển và truyền động cho bánh xe 13 Hình 2.16: Điểm ICR 13 Hình 2.17: Các trạng thái di chuyển của robot 15 Hình 2.18: M hình robot d ng c ng tắc hành trình 16 Hình 2.19: Cảm biến siêu m 17 Hình 2.20: Hiện tƣợng forcasing 18 Hình 2.21: Hiện tƣợng Crosstalk 18 Hình 2.22: Thị trƣờng của robot với optical flow 19 Hình 2.23: Ảnh gốc và ảnh sau khi tách biên 20 Hình 2.24: Hạn chế của phƣơng pháp dò biên 21 Hình 2.25: Phƣơng pháp dò nền 21 Hình 2.26: Phƣơng pháp Stereo Vision 22 Hình 2.27: Robot tự hành trong 3 tình huống bám biên 24 Hình 2.28: Robot di chuyển qua lại giữa các bức tƣờng 26 Hình 2.29: Robot đi vào góc nh và có những khe hở nh 26 Hình 2 : Sơ ồ ƣới 28 Hình 2.32: Histogram grid 29 Hình 2.33: trƣờng hợp robot kh ng qua đƣợc 2 khe vật cản 31 Hình 2.34: M hình bài toán 32 H nh 2 35: Các trƣờng hợp phát hiện vật cản 34 Hình 3.1: Sơ đồ điều hiển 55 Hình 3.11: Xử l đa tiến trình 56 Hình 3.12: ATEMEGA32 và Driver DCS 810 56 Hình 3.13: ATEMEGA32 39 Hình 3.14: Sơ đồ chân atmega 32 40 x
12. Hình 3.15: Sơ đồ khối của atmega 32 41 Hình 3.16: Cặp động cơ servo 42 Hình 3.17: Điều chỉnh độ rộng xung PWM 43 Hình 3.18: Dạng sóng áp và d ng trên động cơ 44 Hình 3.19: Optical Encoder 45 Hình 3.20: Hai kênh A và lệch pha nhau 46 Hình 3.21: nco r đi m động cơ s rvo 47 Hình 3.22: Cảm biến SRF05 và độ rộng ch m sóng 48 Hình 3.23: Dạng sóng xung phát và thu nhận đƣợc 48 Hình 3.24: Thiết bị Kinect 49 Hình 3.25: Những thành phần ch nh của Kinect 50 Hình 3 26: Động cơ điều khiển góc ng ng Kinect 51 Hình 3.27: Bên trong Kinect 51 Hình 3.28: T nh toán khoảng cách từ một đi m chiếu từ Projector 52 Hình 3.29: Kinect adapter 59 Hình 3.30: Thƣ viện openni 60 Hình 3.31: Point cloud library logo 61 H nh 1: PID v ng k n 64 Hình 4.11: Đáp ứng của các hệ thống điều khiển 66 Hình 4.12: Quá trình tính toán PID 67 Hình 4.13: T nh toán PID cho góc bám vật 68 Hình 4.14: Giải thuật PID góc 69 H nh 15: Các bƣớc cơ bản trong xử l ảnh 70 Hình 4.16: Kh ng gian màu RG 72 Hình 4.17: Kh ng gian màu HSV 73 H nh 18: Hình ảnh khi chƣa đƣợc c lập màu đo 74 Hình 4.19: Ảnh sau khi đƣợc c lập 74 Hình 4.20: Góc lệch của t m khung ảnh so với đối tƣợng 76 Hình 4.21: Giải thuật xử l ảnh 77 xi
13. anh ục ảng ảng 2 : Các loại cơ cấu và bố tr cho robot 9 ảng 2 2: iểu tƣợng cho các loại bánh xe 10 Bảng 3.1: Góc mở và tiêu cự của RGB và IR camera .54 ảng 3.2: C ng suất tiêu thụ trên Kinect 57 xii
14. CHƢƠN 1: GIỚI THIỆU Nội dung chính 1.1 ặt vấn đề 1.2 T nh h nh nghiên cứu trong v ngo i nƣớc 1.3 ục tiêu uận văn và nhiệm vụ của đề t i 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 5 Nội ung uận văn 1
15. 1.1 ặt vấn đề Theo dự đoán trong vòng 20 năm nữa mỗi ngƣời sẽ có nhu cầu sử dụng một robot cá nhân nhƣ nhu cầu một máy tính PC hiện nay và robot sẽ là tâm điểm của một cuộc cách mạng lớn sau Internet. Với xu hƣớng này, cùng các ứng dụng truyền thống khác của robot trong công nghiệp, y tế, giáo dục đào tạo, giải trí và đặc biệt là trong an ninh quốc phòng thì thị trƣờng robot sẽ vô cùng to lớn. Robot đã có những bƣớc tiến đáng kể trong hơn nửa thế kỷ qua. Robot đầu tiên đƣợc ứng dụng trong công nghiệp vào những năm 60 để thay thế con ngƣời làm những công việc nặng nhọc, nguy hiểm trong môi trƣờng độc hại. Do nhu cầu sử dụng ngày càng nhiều trong quá trình sản xuất phức tạp nên robot công nghiệp cần có những khả năng thích ứng linh hoạt và thông minh hơn. Ngày nay, ngoài ứng dụng sơ khai ban đầu của robot trong chế tạo máy thì các ứng dụng khác nhƣ trong y tế, chăm sóc sức kh e, nông nghiệp, đóng tàu, xây dựng, an ninh quốc phòng đang là động lực cho sự phát triển của ngành công nghiệp robot. Có thể kể đến những loại robot đƣợc quan tâm nhiều trong thời gian qua là: tay máy robot (Robot Manipulators), robot di động (Mobile Robots), robot ph ng sinh học (Bio Inspired Robots) và robot cá nhân (Personal Robots). Robot di động đƣợc nghiên cứu nhiều nhƣ xe tự hành trên mặt đất AGV (Autonomous Guided Vehicles), robot tự hành dƣới nƣớc AUV (Autonomous Underwater Vehicles), robot tự hành trên không UAV (Unmanned Arial Vehicles) và robot vũ trụ (Space robots). Với robot ph ng sinh học, các nghiên cứu trong thời gian qua tập trung vào hai loại chính là robot đi bộ (Walking robot) và robot dáng ngƣời (Humanoid robot). Bên cạnh đó các loại robot ph ng sinh học nhƣ cá dƣới nƣớc, các cấu trúc chuyển động ph ng theo sinh vật biển cũng đƣợc nhiều nhóm nghiên cứu, phát triển. 1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc - Tình hình nghiên cứu về robot di động trên thế giới: Robot di động là đối tƣợng đƣợc nghiên cứu rất rộng rãi tại các trƣờng đại học nổi tiếng trên thế giới. Hai hội nghị nổi tiếng nhất của hiệp hội IEEE về lĩnh vực robot và tự động hóa là ICRA 2
16. - (IEEE International Conference on Robotics and Automation) và IROS (IEEE Inteligent Robots an Systems) dành nhiều phần riêng cho lĩnh vực robot di động. Các bài toán trên robot di động đƣợc quan tâm là: tìm đƣờng đi, tránh vật cản, định vị và xây dựng bản đồ môi trƣờng. Hiện nay bài toán định vị và xây dựng bản đồ đồng thời (SLAM: Simultanuous Localization and Mapping) rất đƣợc các nhà khoa học quan tâm. Đã có nhiều hãng sản xuất robot di động phục vụ mục đ ch giáo dục robot Pioneer 2, Pioneer 3, AmigoBot, Nomads . - Các robot này hầu hết đƣợc trang bị các cảm biến nhƣ sonar, laser, camera cùng với các hệ điều hành nhúng để có thể kết nối máy tính qua mạng Ethernet TCP/IP. Các robot này thƣờng có phần mềm điều khiển đi kèm đƣợc thiết kế riêng cho robot của hãng đó, tuy nhiên hầu hết các robot di động phục vụ mục đ ch giáo dục thông dụng trong giới nghiên cứu thƣờng có thể điều khiển dùng phần mềm mã nguồn mở Player/Stage. Đ y là phần mềm mã nguồn mở đƣợc sử dụng phổ biến nhất trong lĩnh vực robot di động và đƣợc phát triển rất mạnh. - Tình hình nghiên cứu trong nước: Trong những năm gần đ y robot di động là đối tƣợng đƣợc quan tâm nhiều. Các nghiên cứu về robot ở Việt Nam liên quan nhiều đến các vấn đề về động lực học, thiết kế quỹ đạo, xử lý thông tin cảm biến, cơ cấu chấp hành, điều khiển và phát triển trí thông minh cho robot. Đã có nhiều loại robot đƣợc chế tạo qua các đề tài nghiên cứu khoa học ở các trƣờng đại học tuy nhiên các robot cho mục đ ch chuyên dụng này là các hệ khép kín, khó sử dụng cho mục đ ch giảng dạy, khó đƣợc phát triển thêm bởi cộng đồng. Việc ứng dụng thƣ viện Opencv và PCL để điều khiển và lấy dữ liệu trực tiếp trên robot cũng nhƣ thông qua mạng TCP/IP, đồng thời nó cũng là một góc nh cho việc sử dụng các phần mềm mã nguồn mở của Microsoft theo chủ trƣơng của bộ khoa học công nghệ. 1.3 ục tiêu uận văn và nhiệm vụ của đề t i Đề tài thực hiện x y dựng robot di động liên kết với phần mềm và đƣợc điều khiển b ng mã nguồn mở Player. Robot di động đƣợc trang bị các cảm biến đo khoảng cách, camera Kinect của Microsoft, các giải thuật nhƣ là hƣớng dẫn th ch nghi. Phần mềm điều khiển robot đƣợc xây dựng dƣới dạng mã nguồn mở trên Player. 3
17. Nhiệm vụ cụ thể của đề tài nhƣ sau: X y dựng thuật toán điều khiển. Nghiên cứu và sử dụng cảm biến SRF05 và camera Kinect. Nghiên cứu và sử dụng thuật toán hƣớng dẫn th ch nghi để tránh vật cản. Điều khiển robot bám đối tƣợng và tránh vật cản cố định. Nghiên cứu và sử dụng phần mềm visual studio 2010, kết hợp thƣ viện Openni, thƣ viện Poind cloud libary 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu: Các phƣơng pháp nghiên cứu đƣợc sử dụng nhƣ sau: Nghiên cứu tài liệu, sách báo điện tử liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu robot di động. Nghiên cứu lý thuyết để xây dựng thuật toán di chuyển cho robot di động. Khảo sát những m hình robot di động, các chƣơng trình điều khiển hiện có. Tiến hành thực nghiệm: viết và kiểm tra chƣơng trình, cách cài đặt, cách viết driver trên chƣơng trình trên Visual studio 2010. Thực nghiệm các thuật toán thƣờng dùng cho robot di động. 1.5 Nội dung luận văn Nội dung luận văn bao gồm 6 chƣơng: hƣơng 1: Giới thiệu. Sơ lƣợc về nội dung đề tài. hƣơng 2: s thu ết. Tìm hiểu về các cơ cấu chuyển động robot và phƣơng pháp tránh vật cản hƣơng 3: Giới thiệu về c c thiết v ph n mềm. Giới thiệu các thiết bị thực hiện robot: cảm biến, động cơ, encoder, và phần mềm điều khiển chƣơng trình. hƣơng 4: Gi i thu t điều hi n. Nội dung chính đề cập l thuyết điều khiển PID, giải thuật PID góc quay, cơ bản về xử l ảnh và giải thuật xử l ảnh hƣơng 5: ết qu th c hiện. M hình thực tế và video kết quả hƣơng 6: ết u n v hướng ph t tri n: Đề cập đến những kết quả mà robot làm đƣợc đồng thời cải tiến robot theo những hƣớng mới. 4
18. HƢƠN 2: Ơ SỞ THU ẾT Nội dung chính 2 iới thiệu ro ot v ngu ên hoạt động của ro ot 2 iới thiệu ro ot i động 2 2 Ngu ên hoạt động của ro ot 2 2 ác phƣơng pháp tránh v phát hiện vật cản 2.21 Các phƣơng pháp phát hiện vật cản không sử dụng camera 2.22 Các phƣơng pháp phát hiện vật cản sử dụng camera 2 ác phƣơng pháp tránh vật cản 2. Tổng hợp các phƣơng pháp tránh vật cản 5
19. 2.1 iới thiệu robot v ngu ên hoạt động 2.11 iới thiệu robot  Ph n oại ro ot Robot di động thƣờng đƣợc phân loại dựa vào môi trƣờng mà chúng di chuyển hay theo cơ cấu chấp hành. Theo môi trƣờng di chuyển, robot di động đƣợc phân loại thành: - Robot mặt đất: Loại robot này thƣờng bao gồm những bánh xe, cơ cấu chân với hai hay nhiều chân. - Robot trên không: Loại này thƣờng đƣợc xem nhƣ là máy bay không ngƣời lái (UAVs). - Robot dƣới nƣớc: Loại này thƣờng đƣợc xem nhƣ là robot tự động dƣới nƣớc để thám hiểm hay thực hiện chức năng nào đó (AUVs). Theo cơ cấu chấp hành chuyển động, robot di động thƣờng đƣợc phân loại thành: - Robot di chuyển b ng chân, kiểu chân nhân tạo hay kiểu chân động vật - Robot di chuyển b ng bánh xe - Robot di chuyển b ng xích Hình 2.11 cho thấy các robot di chuyển b ng bánh xe. Các bánh xe này thƣờng đƣợc gắn vào trục của những động cơ DC hay động cơ bƣớc. B ng cách điều khiển các động cơ một cách độc lập, robot có thể di chuyển theo những vận tốc và quỹ đạo khác nhau. Quỹ đạo di chuyển của robot có thể xác định đƣợc b ng cách đếm số vòng xoay của bánh xe. Hình 2.12 cho thấy hai robot có cơ cấu chuyển động b ng chân. Robot di chuyển b ng chân thƣờng đƣợc sử dụng trong môi trƣờng mấp mô, lồi lõm phức tạp. Cơ cấu chân robot có thể đƣợc co lại, giản ra nhờ bộ phận khí nén hay những động cơ với bộ phận truyền lực b ng cơ khí giúp cho robot di chuyển. Hạn chế của robot này là sử dụng nhiều cảm biến và việc điều khiển các chân chuyển động sao cho phù hợp với môi trƣờng di chuyển, giữ thăng b ng cho robot thì rất phức tạp. 6
20.  Lựa chọn cơ cấu chuyển động Vấn đề đầu tiên cần quyết định khi thiết kế một robot di động là lựa chọn cơ cấu chuyển động. Các tiêu chí để đánh giá cơ cấu chuyển động bao gồm: khả năng di chuyển, khả năng điều khiển đƣợc, khả năng bám, leo, độ ổn định, hiệu suất, dễ bảo trì, môi trƣờng mà robot làm việc, giá thành, tính đơn giản trong thiết kế và thi công, độ bền . a. Robot Pioneer 2-DX b. Robot AmigoBot Hình 2.1 Robot di chu ển ằng bánh xe 7
21. a. Robot ASIMO b.Robot 6 chân Hình 2.12. Robot di chu ển ằng chân Mặc dù loại robot b ng chân có thể di chuyển trong nhiều môi trƣờng khác nhau, nhƣng hầu nhƣ các ứng dụng trên robot này chủ yếu tập trung làm sao để điều khiển cho robot có thể đi và giữ thăng b ng. Việc giữ cho robot 2 chân giữ đƣợc thăng b ng không phải đơn giản. Robot có thể di chuyển và giữ thăng b ng dễ dàng hơn nếu đƣợc trang bị nhiều chân nhƣng các bài toán ứng dụng cũng hạn chế. Robot có loại bánh xe có nhiều dạng nhƣ bảng 2.1. Đề tài thực hiện chọn loại robot 3 bánh xe, gồm hai bánh động lực và một bánh làm nhiệm vụ giữ thăng b ng. Đ y là là loại robot có cơ cấu chuyển động đơn giản, dễ thử nghiệm các thuật toán di chuyển theo quỹ đạo, định vị. Với loại cơ cấu chuyển động b ng bánh xe, các cơ cấu lái thƣờng gặp là cơ cấu lái đồng bộ và vi sai. 8
22. S K L 0 0 2 1 5 4