Đồ Án Nghiên cứu xây dựng phương pháp điều khiển Robot tự hành dựa trên Logic mờ

LỜI NÓI ĐẦU
Thế kỷ 20,thế kỷ của sự phát triển vượt bậc của nhân loại cả về khoa học kỹ thuật lẫn kinh tế. Ngày nay, Robot không còn là cái gì đó quá xa lạ với mọi người với những cái tên như ASIMO, TIAN Chúng là sự kết tinh những thành tựu to lớn về khoa học kỹ thuật của nhân loại. Robot được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, y tế, nghiên cứu khoa học, giải trí, phục vụ đời sống con người. Kéo theo đó là những yêu cầu về những thế hệ robot thông minh, linh hoạt có kỹ năng lao động như con người. Để đáp ứng điều đó đòi hỏi phải trang bị cho Robot một bộ điều khiển thông minh, phức tạp. Và trong một số trường hợp bộ điều khiển kinh điển thuần túy không còn đáp ứng được nữa, yêu cầu đặt ra là phải xây dựng một bộ điều khiển đa năng, thông minh hơn.
Lý thuyết Mờ ra đời ở Mỹ lần đầu tiên năm 1965 bởi giáo sư L.A Zadeh tại trường đại học Barkeley,bang Califorlia- Mỹ, từ đó lý thuyết Mờ được phát triển và ứng dụng rộng rãi, đặc biệt ở Nhật trong các nghành tự động hóa. Điều khiển Mờ thực sự hữu dụng đối với các đối tượng phức tạp, nó có thể giải quyết các vấn đề mà điều khiển kinh điển không thể giải quyết được. Trong lĩnh vực nghiên cứu và chế tạo robot, bộ điều khiển mờ cho phép tổng hợp các tri thức, kinh nghiệm của con người vào robot cho phép nó linh hoạt, thông minh hơn. Ở cấp độ cao, người ta xây dựng trí tuệ nhân tạo dựa trên bộ Neuron mờ.
Đề tài: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ROBOT TỰ HÀNH DỰA TRÊN LOGIC MỜ là ví dụ nhỏ về ứng dụng của logic mờ trong điều khiển. Không chỉ giới hạn trong lĩnh vực Robot, ứng dụng của logic Mờ còn được sử dụng rộng rãi trong nghành khoa học khác như sinh học, các hệ thống sản xuất tự động
Nội dung để tài gồm 5 chương:
- Chương I: Tổng quan về robot tự hành
- Chương II: Mô hình toán học Robot tự hành
- Chương III: Logic mờ
- Chương IV: Xây dựng thuật toán điều khiển robot tự hành dựa trên logic mờ và mô phỏng trên phần mềm Matlab-Simulink
- Chương V: Xây dựng mô hình robot tự hành
Trong suốt quá trình thực hiện đề tài, tôi đã được sự giúp đỡ của các bạn trong nhóm, các thầy trong bộ môn Kỹ thuật máy-khoa Cơ khí-ĐHGTVT, và đặc biệt là thầy An Tri Tân.
Trong quá trình thực hiện không khỏi mắc phải những sai sót, mọi lời nhận xét, góp ý hoặc bổ sung nhằm hoàn thiện đề tài của các thầy, các bạn đọc là điều vô cùng quý giá đối với tôi. Tôi xin chân thành cám ơn!







​ LỜI NÓI ĐẦU 4
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ ROBOT TỰ HÀNH 6
1.1.Giới thiệu chung. 6
1.2.Phân loại robot tự hành. 8
1.2.1.Robot tự hành di chuyển bằng chân(Legged Robot) 8
1.2.2.Robot tự hành di chuyển bằng bánh(Wheel Robot tự hành) 9
1.3.Phương pháp điều hướng cho robot tự hành. 14
1.3.1.Phương pháp điều hướng có tính toán. 15
1.3.2.Phương pháp điều hướng robot theo phản ứng. 16
1.3.3.Phương pháp điều khiển lai ghép. 18
CHƯƠNG II
MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC VÀ KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ CHO ROBOT TỰ HÀNH 19
2.1.Mô hình động học cho robot 19
2.1.1.Mô hình bánh xe robot 20
2.1.2.Phương trình động học robot 21
2.2.Kỹ thuật định vị cho robot tự hành. 24
Chương III
CƠ SỞ VỀ LOGIC MỜ VÀ ĐIỀU KHIỂN MỜ 26
3.1.Giới thiệu về logic Mờ (Fuzzy Logic) 26
3.2.Một số khái niệm cơ bản. 30
3.2.1.Định nghĩa tập mờ và các thuật ngữ liên quan. 30
3.2.2.Bộ điều khiển Mờ. 37
CHƯƠNG IV
XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VỀ ỨNG DỤNG LOGIC MỜ TRONG KỸ THUẬT DẪN HƯỚNG CHO ROBOT TỰ HÀNH VÀ MÔ PHỎNG TRÊN MATLAB – SIMULATINK 39
4.1. Giới thiệu về Matlab Simulink và Fuzzy Logic Toolbox. 39
4.1.1.Matlab Simulink. 39
4.1.2.Fuzzy Logic Toolbox. 42
4.2.Xây dựng bộ điều khiển Fuzzy Logic Controller (FLC) trên Fuzzy Logic Toolbox 43
4.2.1.Thuật toán điều khiển Mobile robot, định nghĩa các biến vào ra 43
4.2.2.Xác định tập mờ. 45
4.3.Xây dựng và mô phỏng Mobile robot trên Matlab Simulink. 53
4.3.1.Xây dựng mô hình Mobile robot 53
4.3.2.Xây dựng sơ đồ khối toàn bộ của Mobile robot 54
4.3.4.Kết quả mô phỏng quá trình. 55
CHƯƠNG V
XÂY DỰNG MÔ HÌNH ROBOT TỰ HÀNH 58
5.1. Xây dựng sơ đồ khối hoạt động của robot 58
5.2. Xây dựng khối điều khiển cho Mobile robot 60
5.2.1. Khối xử lý tín hiệu. 60
5.2.2. Khối mạch công suất 64
5.2.3.Gia công các khối mạch. 70
5.2.3.Cảm biến. 72
5.4.Thiết kế cơ khí 72
5.5.Kết quả thực nghiệm 72
PHỤ LỤC 76
PHỤ LỤC 76
A.Sơ đồ nguyên lý mạch động lực. 76
B.Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển. 77
C.Chương trình áp dụng logic mờ cho Mobile robot 78