2
f Sciences, Beijing 100080, P.R.China












66 44 03 2

 








TP. H C MINH - 2010
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi luôn được sự quan tâm, hướng dẫn và động viên của
Quý Thầy Cô, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình.
Tôi xin bày tỏ lòng tri ân đến:

PGS.TS Dương Hoài Nghĩa, Đại học Bách Khoa Tp.HCM đã trực tiếp, tận tình
hướng dẫn và giúp đỡ để tôi có thể hoàn tất luận văn này.
Hội đồng bảo vệ luận văn đã đóng góp ý kiến, nhận xét và đánh giá luận văn của tôi.
Phòng đào tạo SĐH của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã tổ chức và quản lý
hiệu quả trong quá trình đào tạo.
PGS.TS Đặng Văn Liệt đã có nhiều đóng góp ý kiến quý báu cũng như việc tạo mọi
điều kiện để tôi thực hiện luận văn.
Quý Thầy Cô đồng nghiệp ở Bộ môn Vật Lý-Tin Học đã động viên và giúp đỡ trong
quá trình thực hiện luận văn.
Gia đình, bạn bè chân tình động viên, chia sẻ khó khăn mà tôi gặp phải.

Nguyễn Thanh Nhiên


i

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC HÌNH v
DANH MỤC CÁC BẢNG viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƢƠNG 1 3
TỔNG QUAN 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 3
1.1.1. Khái niệm điều khiển-điều khiển tự động 3
1.1.2. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tự động điển hình 4
1.1.3. Phân loại hệ thống điều khiển tự động 6
1.2. TỔNG QUAN VỀ ROBOT 7

1.2.1. Định nghĩa 7
1.2.2. Lịch sử phát triển
[2]
8
1.2.3. Các thế hệ robot 20
1.2.4. Những xu hƣớng phát triển của robot hiện đại 22
CHƢƠNG 2 23
MÔ HÌNH HÓA ROBOT 23
ĐI BẰNG HAI CHÂN 23
ii

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
2.1. Giới thiệu 23
2.2. Mô hình robot đi hai chân có 5 liên kết 23
2.2.1. Mô tả cấu hình của robot 24
2.2.2. Phƣơng trình động học của robot khi hai chân chạm đất 26
2.2.3. Phƣơng trình động học khi chân trái hoặc chân phải chạm đất. 34
2.3. Mô hình robot 40
2.3.1. Giới thiệu mô hình Simulink của robot
[13]
40
2.3.2. Các khối chức năng trong mô hình 40
CHƢƠNG 3 54
ĐIỀU KHIỂN ROBOT 54
ĐI BẰNG HAI CHÂN BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PD 54
3.1. Tổng quan về điều khiển PD trong robot 54
3.2. Khối điều khiển PD trong Matlab/Simulink 55
3.2.1. Khối Create references 56
3.2.2. Khối Controller 58
CHƢƠNG 4 67

PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN 67
MÔMEN TÍNH 67
4.1. Tổng quát 67
4.2. Thiết lập phƣơng trình toán học cho phƣơng pháp điều khiển mômen tính 68
4.3. Thiết lập bộ điều khiển mômen tính trên nền Matlab/Simulink 73
iii

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
4.3.1. Giá trị  và  trong độ sai biệt giữa tín hiệu ra – tín hiện tham chiếu . 74
4.3.2. Thiết kế bộ điều khiển mômen tính trên nền Matlab/Simulink 75
CHƢƠNG 5 79
KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 79
5.1. Phân tích tín hiệu đặt 79
5.1.1. Tín hiệu đặt cho phƣơng pháp điều khiển PD 79
5.1.2. Tín hiệu đặt cho phƣơng pháp điều khiển mômen tính 80
5.2. Kết quả mô phỏng bằng phƣơng pháp điều khiển PD 81
5.3. Kết quả mô phỏng bằng phƣơng pháp điều khiển mômen tính 84
5.4. Chƣơng trình mô phỏng hoạt hình trên Matlab/Simulink 89
CHƢƠNG 6 91
KẾT LUẬN VÀ 91
HƢỚNG PHÁT TRIỂN 91
6.1. Kết luận 91
6.2. Hƣớng phát triển 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO 94
PHỤ LỤC 97
A.1. Các hệ số trong ma trận A(q) sử dụng các khối trong Matlab/Simulink để
chứa 97
A.1.1. Cột thứ nhất của ma trận A với 

 97

A.1.2. Cột thứ hai của ma trận A với 

 97
iv

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
A.1.3. Cột thứ ba của ma trận A với 

 98
A.1.4. Cột thứ tƣ của ma trận A với 

 98
A.1.5. Cột thứ năm của ma trận A với 

 99
A.1.6. Cột thứ sáu của ma trận A với 

 99
A.1.7. Cột thứ bảy của ma trận A với 

 99
A.2. Các hệ số trong vector b(q) sử dụng các khối trong Matlab/Simulink để
chứa 100
A.3. Hàm Linearization.m: 102










v

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
DANH MỤC CÁC HÌNH
 khi h thu khin t 
5
ng v  
8
-Louis Jacquet-Droz tit l i
vit t ng  
9
   
10
 thit k t ni
ting
10
 mt thit b  u khin t u

11
 1.7. T c nhn lt v kch c
son gi i Czech Karel Capek
11
n t Westinghouse to ra 2 trong s nh
 d chuyng c
12
 dng cm t   nhng
k thu

12
  i th
gi
13
o ra Walking Truck  Chic xe ti bi
14
 thc hin nhng phn nh 
chuyn s dm bin chm  cm nhn
15
ng dp
16
nh v
17
- Robot hong tng h
17
c
18
 t ni ting ca Canada
18
 ng d sng 
gian
19
- mt Humanoid c
20
- mt th h robot mi c
20
t
24
i l
26

a Robot bi trong Simulink
40
i Dymamic Model
41
i Ma trn A(q)
41
t th nht trong ma trn A(q)
42
t th hai trong ma trn A(q)
42
t th ba trong ma trn A(q)
43
t th n A(q)
43
t th n A(q)
44
vi

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
t th n A(q)
44
t th by trong ma trn A(q)
45





45
i Ground contact

46
Khi Leg tip position
46
i Leg tip speed
47
1. Khi Calculate forces
48
i Leg tip projection
49
i Vectors
49
i Controls
49

50

51

51
i Force projection
52
i Knee stopper
52
i Knee control (L)
53
1. Khu khin PD
55
2. Khi Create references
56
3

57
4
57
5
58
6. Khu khin PD
58
7. Khi Detect phase
59
8. Khi Select parameters
60
9. Khi Differences
63
0. Khi PD
64
1. Khi PD1  
65
 u khin b
67
  
74

74
 

75

77

78


79
u u khi
80


81
vii

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
 th 
82
 th 
82





83





83

84

84


85
 th 

86
  th 

86
 th 

87
 th 

87
ph
88


88
ng hot phng
89










viii

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bng 3.1. Bng trng a khi Detect phase
60
Bng 3.2. B c u khin PD
63





ix

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ĐKTĐ: Điều khiển tự động
PD: Proportional Derivative: Tỷ lệ vi phân
C: Controller : Thiết bị điều khiển
O: Object: Đối tượng điều khiển
M: Measuring Device: Thiết bị đo lường
PLC: Programmable Logic Controller : Bộ điều khiển logic khả trình
MEMS: Micro Electronics Mechanics System: Hệ vi cơ điện tử



1

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN

LỜI NÓI ĐẦU
Ngành khoa học công nghệ mới, tạo ra các sản phẩm robot và nghiên cứu ứng dụng
chính hình thành trong những thập kỷ gần đây được gọi là Robotics. Trong Robotics có
hầu hết các vấn để của “cơ-điện tử”. Thuật ngữ “cơ - điện tử” (mechatronics) thể hiện sự
kết hợp giữa cơ học máy và điều khiển điện tử. Đồng thời sự phát triển của mechatronics
cũng được phản ánh trong khoa học công nghệ robot.
Một trong những tiêu chí đặc trưng cho robot là khả năng “lập trình được”
(programable). Muốn có khả năng đó robot phải dùng đến máy tính hoặc các thiết bị khác
có chức năng tương tự. Máy tính có vai trò như bộ não của robot.
Ngày nay sự cải thiện của tốc độ máy tính đã tạo ra những bước trưởng thành đáng
kể cho robot trong từng giai đoạn phát triển và đang mở ra những triển vọng trở thành
những robot thông minh nhờ khả năng xử lý rất nhanh của bộ điều khiển dùng máy tính.
Tuy nhiên khả năng hiện thực của robot này không chỉ phụ thuộc vào bộ điều khiển mà
còn ở khả năng nhận biết của các “cơ cấu cảm nhận” và khả năng phản ứng kịp thời của
cơ cấu “chân tay” chấp hành.
Robot ngày càng đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp và cuộc sống hàng
ngày. Chúng sẽ thực hiện những công việc rất nhàm chán hoặc nguy hiểm, những công
việc mà tốc độ và độ chính xác vượt quá khả năng của con người. Robot có hình dáng
như con người (humanoid) hoặc có thể bước đi trên hai chân như con người (biped robot)
là một trong những hướng nghiên cứu mạnh của ngành công nghiệp robot.
Xuất phát từ điểm đó, đề tài này chọn nghiên cứu về đối tượng robot có thể đi trên
hai chân giống như người và xây dựng một bộ điều khiển để điều khiển cho robot bước
đi. Việc mô phỏng di chuyển của robot được thực hiện trên máy tính, sử dụng phần mềm
Matlab. Nội dung của đề tài gồm các chương sau:

2

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
 Chƣơng 1: TỔNG QUAN
Trình bày tổng quan về điều khiển tự động, lịch sử hình thành và phát triển cũng

như ứng dụng của ngành công nghiệp robot.
 Chƣơng 2: MÔ HÌNH HÓA ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN
Trình bày về mô hình động học, phương trình động học của robot.
 Chƣơng 3: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN BẰNG PHƢƠNG
PHÁP PD
Trình bày về bộ điều khiển PD sử dụng trong việc điều khiển robot.
 Chƣơng 4: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN BẰNG PHƢƠNG
PHÁP MÔMEN TÍNH
Trình bày về việc xây dựng bộ điều khiển mômen tính và sử dụng trong việc điều
khiển robot.
 Chƣơng 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
Một số kết quả mô phỏng việc robot di chuyển với các tín hiệu vào-ra.
 Chƣơng 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN
Một số kết luận và hướng phát triển của đề tài.





3

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Trong mọi hoạt động của con người, ở bất cứ lĩnh vực nào, bất cứ vị trí nào đều liên
quan đến hai từ điều khiển. Trong khoa học, tồn tại một ngành khoa học đã và đang phát
triển mạnh mẽ, đó là điều khiển học. Điều khiển học là khoa học nghiên cứu về các quá
trình thu thập, xử lý tín hiệu và điều khiển trong mọi lĩnh vực đời sống xã hội, khoa học
công nghệ, môi trường Điều khiển học chia ra làm nhiều lĩnh vực khác nhau gồm điều

khiển học toán học, điều khiển học sinh học, điều khiển học kỹ thuật
[18]

Điều khiển học kỹ thuật là khoa học nghiên cứu về quá trình thu thập, xử lý tín hiệu
và điều khiển các quá trình và hệ thống thiết bị kỹ thuật
[18]
.
1.1.1. Khái niệm điều khiển-điều khiển tự động
Khái niệm điều khiển được hiểu là tập hợp tất cả các tác động mang tính tổ chức
của một quá trình nhằm đạt được mục đích mong muốn của quá trình đó. Hệ thống điều
khiển mà không có sự tham gia trực tiếp của con người trong quá trình điều khiển được
gọi là điều khiển tự động (ĐKTĐ)
[18]
.
Và để hiểu rõ hơn về điều khiển, ta xét ví dụ sau: Giả sử chúng ta đang lái xe trên
đường, chúng ta muốn xe chạy với tốc độ cố định 45km/h. Để đạt được điều này mắt
chúng ta phải quan sát đồng hồ đo tốc độ để biết được tốc độ của xe đang chạy. Nếu tốc
độ xe dưới 45km/h thì ta tăng ga, nếu tốc độ xe trên 45km/h thì ta giảm ga. Kết quả của
quá trình trên là xe sẽ chạy với tốc độ “gần” bằng tốc độ mong muốn. Quá trình lái xe
như vậy chính là quá trình điều khiển. Trong quá trình điều khiển chúng ta cần thu thập
thông tin về đối tượng cần điều khiển (quan sát đồng hồ đo tốc độ để thu thập thông tin
về tốc độ xe), tùy theo thông tin thu thập được và mục đích điều khiển mà chúng ta có
4

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
cách xử lý thích hợp (quyết định tăng hay giảm ga), cuối cùng ta phải tác động vào đối
tượng (tác động vào tay ga) để hoạt động của đối tượng theo đúng yêu cầu mong muốn.
1.1.2. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tự động điển hình
Một hệ thống ĐKTĐ gồm ba thành phần cơ bản là đối tượng điều khiển (Object -
O), thiết bị điều khiển (Controller - C) và thiết bị đo lường (Measuring Device - M). Đối

tượng điều khiển là thành phần tồn tại khách quan có tín hiệu ra là đại lượng cần được
điều khiển và nhiệm vụ cơ bản của điều khiển là phải tác động lên đầu vào của đối tượng
điều khiển sao cho đại lượng cần điều khiển đạt được giá trị mong muốn. Thiết bị điều
khiển là tập hợp tất cả các phần tử của hệ thống nhằm mục đích tạo ra giá trị điều khiển
tác động lên đối tượng. Giá trị này được gọi là tác động điều khiển. Đại lượng cần điều
khiển còn được gọi là đại lượng ra của hệ thống ĐKTĐ. Những tác động từ bên ngoài lên
hệ thống được gọi là tác động nhiễu.
Có ba phương thức điều khiển là phương thức điều khiển theo chương trình,
phương thức bù nhiễu và phương thức điều khiển theo sai lệch. Trong phương thức điều
khiển theo chương trình, tín hiệu điều khiển được phát ra do một chương trình định sẵn
trong thiết bị điều khiển. Với phương thức bù nhiễu, tín hiệu điều khiển được hình thành
khi xuất hiện nhiễu loạn tác động lên hệ thống, tín hiệu điều khiển phát ra nhằm bù lại sự
tác động của nhiễu loạn để giữ cho giá trị ra của đại lượng cần điều khiển không đổi. Vì
vậy hệ bù nhiễu còn được gọi là hệ bất biến.
Trong kỹ thuật thường sử dụng phương thức điều khiển theo sai lệch, trong đó tín
hiệu điều khiển là sự sai lệch giữa giá trị mong muốn và giá trị đo được của đại lượng cần
điều khiển. Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển tự động theo sai lệch được mô tả trên hình
1.1.
5

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN

 khi h thu khin t 
Các tín hiệu tác động trong hệ thống:
u : tín hiệu vào (input)
y : tín hiệu ra (output)
x : tín hiệu điều khiển tác động lên đối tượng (O)
e : sai lệch điều khiển
f : tín hiệu phản hồi
Hệ thống ĐKTĐ luôn tồn tại một trong hai trạng thái là trạng thái xác lập (trạng thái

tĩnh) và trạng thái quá độ (trạng thái động). Trạng thái xác lập là trạng thái mà tất cả các
đại lượng của hệ thống đều đạt được giá trị không đổi. Trạng thái quá độ là trạng thái kể
từ thời điểm có tác động nhiễu cho đến khi hệ thống đạt được trạng thái xác lập mới. Lý
thuyết điều khiển tự động tập trung mô tả và phân tích trạng thái quá độ của hệ thống.
Trạng thái xác lập đánh giá độ chính xác của quá trình điều khiển. Nếu ở trạng thái xác
lập vẫn còn tồn tại sai lệch giữa tín hiệu chủ đạo và tín hiệu đo, giá trị này được gọi là sai
lệch dư (hay sai lệch tĩnh), ký hiệu là ∂ , hệ thống được gọi là hệ thống có sai lệch dư.
Nếu ∂ = 0 thì gọi là hệ thống không có sai lệch dư.
Trở lại ví dụ lái xe đã trình bày ở trên ta thấy đối tượng điều khiển chính là chiếc xe,
thiết bị đo lường là đồng hồ đo tốc độ và đôi mắt của người lái xe, bộ điều khiển là bộ
não của người lái xe, cơ cấu chấp hành là tay người lái xe. Tín hiệu vào u(t) là tốc độ xe
mong muốn (40km/h), tín hiệu ra y(t) là tốc độ hiện tại của xe, tín hiệu hồi tiếp f(t) là vị
6

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
trí kim trên đồng hồ đo tốc độ, sai số e(t) là sai lệch giữ tốc độ mong muốn và tốc độ hiện
tại, tín hiệu điều khiển x(t) là góc quay của tay ga.
1.1.3. Phân loại hệ thống điều khiển tự động
Có rất nhiều cách phân loại hệ thống ĐKTĐ. Mục đích của phần này không phải
nhằm đi sâu các cách phân loại hệ thống mà đi sâu một cách phân loại để thấy được vị trí,
giới hạn của phần lý thuyết đang nghiên cứu. Với mục đích đó, hệ thống ĐKTĐ được
phân làm hai loại chính, phụ thuộc vào tính chất của các phần tử trong hệ thống là hệ
thống tuyến tính và hệ thống phi tuyến. Hệ tuyến tính là hệ thống mà tất cả các phần tử
của nó đều là tuyến tính. Hệ phi tuyến là hệ thống mà chỉ cần một trong các phần tử của
nó là phi tuyến.
Nội dung cơ bản nhất của lý thuyết điều khiển tự động là đi sâu nghiên cứu hệ tuyến
tính. Đặc trưng cơ bản nhất của các phần tử tuyến tính là nguyên lý xếp chồng, nghĩa là
khi có một tổ hợp tín hiệu tác động ở đầu vào của phần tử thì tín hiệu ra sẽ bằng tổ hợp
tương ứng của các tín hiệu ra thành phần. Hệ thống phi tuyến không có tính chất này.
Dựa vào tính chất truyền tín hiệu mà hệ thống tuyến tính lại được phân ra làm hai

loại là hệ thống liên tục tuyến tính và hệ thống rời rạc tuyến tính. Các khái niệm liên tục
và rời rạc ở đây được hiểu theo biến thời gian. Hệ thống liên tục tuyến tính nếu tất cả các
tín hiệu xuất hiện trong hệ thống đều là tín hiệu liên tục theo thời gian. Hệ thống rời rạc
tuyến tính nếu chỉ cần một tín hiệu xuất hiện trong hệ thống tín hiệu rời rạc theo thời
gian.
Dựa vào lượng thông tin thu thập được ban đầu về đối tượng điều khiển và tính chất
của nó mà ta phải xây dựng được hệ thống thiết bị điều khiển thích hợp, đảm bảo được
chất lượng của điều khiển. Do đó, hệ thống liên tục tuyến tính được phân ra làm hai loại
là hệ điều khiển thông thường và hệ điều khiển tự thích nghi.
Hệ thống tuyến tính được xây dựng cho những đối tượng mà các thông tin ban đầu
về chúng khá đầy đủ. Trong hệ thống này, cấu trúc và tham số của thiết bị điều khiển là
7

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
không đổi với đối tượng điều khiển cụ thể. Đối với những đối tượng điều khiển mà thông
tin ban đầu không đầy đủ hay quá trình công nghệ có yêu cầu đặc biệt thì hệ thống tuyến
tính không đáp ứng được thì phải xây dựng hệ thống thích nghi. Đối với hệ thống thích
nghi, ngoài cấu trúc thông thường, trong thiết bị điều khiển còn có một số thiết bị đặc biệt
khác thực hiện chức năng riêng của nó nhằm đảm bảo chất lượng của quá trình điều
khiển.
Hệ thống ĐKTĐ còn được phân ra làm hai loại là hệ thống hở và hệ thống kín. Đối
với hệ thống hở, tín hiệu của đại lượng cần điều chỉnh không được sử dụng trong quá
trình tạo ra tác động điều khiển. Hệ thống kín sử dụng phương pháp điều khiển theo sai
lệch. Tín hiệu đo được của đại lượng cần điều khiển được đưa phản hồi trở lại đầu vào hệ
thống và được sử dụng trong quá trình tạo ra tác động điều khiển.
Việc phân loại các hệ thống ĐKTĐ trên đây chỉ là một cách. Tuy nhiên, giữa các
loại hệ thống này có liên quan mật thiết với nhau, ví dụ như trong hệ tuyến tính có hệ liên
tục và hệ rời rạc…
1.2. TỔNG QUAN VỀ ROBOT
1.2.1. Định nghĩa

Có rất nhiều định nghĩa dành cho cụm từ “robot”. Theo Viện Robot của Mỹ
năm 1979 thì “Robot là một cánh tay có thể tái lập trình, nhiều chức năng, được
thiết kế để di chuyển vật liệu, những phần khác, các công cụ hoặc những thiết bị
đặc biệt bằng những chuyển động khác nhau đã được lập trình trước nhằm thực
hiện nhiều nhiệm vụ công việc khác nhau” (Robot Institute of American 1979)
[2]
.
Còn theo từ điển của Webster (Webster‟s Dictionary) thì Robot là:
+ Sự bắt buộc bằng trí thông minh.
+ Nơi mà trí tuệ nhân tạo gặp thế giới thực.
+ Một thiết bị tự động thao tác những chức năng giống như của con người
hoặc là một cỗ máy trong hình dạng của con người.
8

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
1.2.2. Lịch sử phát triển
[2]

1.2.2.1. Những giai đoạn đầu
+ Giai đoạn thần thoại ban đầu: Ý niệm về việc làm sao cho các cỗ máy làm
việc cho con người các công việc thường ngày là một ý tưởng được đưa ra bởi
Aristole (384 – 322 BC).

1.2. ng v  
+ Giai đoạn từ thế kỷ 13-15: Các nhà phát minh làm việc cật lực để phát
triển một người máy thực sự có khả năng bắt chước những động tác của con
người. Thế hệ robot đầu tiên là những chiếc đồng hồ được điều chỉnh nhờ các bộ
phận tự động chuyển động. Một ví dụ đặc trưng đó chính là con gà trống được
dựng trên nóc nhà thờ tại Strasbourg vào năm 1350. Con gà này được thiết kế để
có thể tự động đập cánh và gáy vào buổi trưa mỗi ngày.

+ Giai đoạn thế kỷ 18: Vào năm 1774, nhà phát minh Pierre và Henri-Louis
Jacquet-Droz tiết lộ ra “Người viết tự động – Automatic Scribe”. Đây là hình mẫu
một chú bé có thể vẽ và viết bất kỳ đoạn thông điệp nào với chiều dài lên đến 40
ký tự. Một robot phụ nữ có thể chơi piano là một trong những phát minh lớn khác
của họ.

9

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN

3-Louis Jacquet-Droz tit l ra
i vit t ng  
+ Giai đoạn thế kỷ 19: Không giống như những loại người máy đồ chơi của
thế kỷ 18, những robot trong thế kỷ 19 được thiết kế nhằm đáp ứng yêu cầu phát
triền của xã hội công nghiệp thời đó. Một ví dụ đáng lưu ý đó chính là máy dệt –
Textile Machine. Hoạt động nhờ những tấm bìa đục lỗ, chiếc máy có thể lập trình
này có khả năng tạo ra một khối lượng sản xuất và là một trong những chiếc máy
đầu tiên có khả năng lưu trữ chương trình đã được thiết kế để điều khiển toàn bộ
quá trình hoạt động.

10

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN

4. Chi  
+Năm 1890. Thomas Edison sử dụng một phiên bản hoàn thiện nhất của
ông về phát minh máy hát để thiết kế ra búp bê biết nói rất nổi tiếng.

5. Thomas Edison thit k t ni ting
+Năm 1898, Nikola Tesla, một nhà phát minh nổi tiếng, được cấp bằng

sáng chế cho một thiết bị có khả năng điều khiển từ xa đầu tiên. Thiết bị “viễn
thông tự động” là một chiếc thuyền không thủy thủ được điều khiển từ một
khoảng cách mà không cần dung đến dây dẫn.
11

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN


1.6.  mt thit b  u khin t 
+ Giai đoạn thế kỷ 20: Từ “robot” được nhắc đến lần đầu tiên là trong một
vở kịch của nhà soạn giả người Czech Karel Capek (1890 – 1939). Từ “robot” có
nguồn gốc từ tiếng Czech “robota” có nghĩa là “người bị áp bức bóc lột”. Trong
vở kịch, một “robot” Czech được mô tả như là một người công nhân bị cưỡng bức
lao động. Sau vở kịch này, những cỗ máy tự động bằng cơ điện được xem như là
các robot.

1.7. T c nhn lt v kch ca
n gi i Czech Karel Capek
12

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
+Năm 1940: Tập đoàn điện tử Westinghouse tạo ra 2 trong số những robot
đầu tiên có sử dụng động cơ điện cho toàn bộ chuyển động của cơ thể. Elektra –
tên của robot – có thể khiêu vũ, đếm đến 10 và hút thuốc lá, và con chó đi cùng,
Sparko – cũng là một robot – có thể đi, ngồi trên hai chân sau và có thể sủa.


1.8. Tn t Westinghouse to ra 2 trong s nhu
 dng c chuyng c
+Năm 1941: Isaac Asimov lần đầu tiên sử dụng cụm từ “robotics” để mô tả

những kỹ thuật trong các robot. Ông ta cũng là người đã dự đoán sự phát triển của
ngành công nghiệp robot.

1.9. Isaac Asimov l dng cm t  
nhng k thu
13

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
+Tiến sĩ W. Grey Walter, một trong những người đi tiên phong vĩ đại trong
lĩnh vực robotics. Ông phát triển những robot có hình dạng như con rùa tự động di
chuyển – Elsie và Elmer – được thiết kế với động cơ bánh lăn được điều khiển bởi
một mạch điện đơn giản và hai ống chân không.
+Năm 1951: Raymond Goerzt thiết kế bộ “hoạt động viễn thông” đầu tiên –
một thiết bị cho phép những hành động được thực hiện tại một khoảng cách nhất
định. Thiết bị của Goerzt là một cánh tay có khớp nối, dung để cầm những vật liệu
phóng xạ.
+Năm 1962: Hãng General Motors cài đặt robot công nghiệp lần đầu tiên
trên một băng chuyền sản xuất. Đó là một robot có tên là Unimate và được sử
dụng trong một xí nghiệpp xe hơi của hang General Motors tại Trenton, bang New
Jersey. Robot này sẽ nâng những khối kim loại nóng từ một máy đổ khuôn và xếp
chúng vào chồng.
+Năm 1968: SRI International – được biết đến với tên Viện nghiên cứu
Standford – xây dựng và thử nghiệm robot tự hành đầu tiên với khả năng quan sát.
Shakey – tên của robot – được trang bị với một camera truyền hình, một bộ tìm
kiếm dãy rộng và các cảm biến. Shakey là robot tự hành đầu tiên có thể “nghĩ” và
“đáp ứng” với thế giới xung quanh nó.


1.10  i
th gii xung quanh 

14

LVCH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT ĐI BẰNG HAI CHÂN HVCH: NGUYỄN THANH NHIÊN
+Năm 1968: Hãng General Electric đã tạo ra Walking Truck – Chiếc xe tải
biết đi. Đây là một chiếc xe đi được được điều khiển bằng tay.

1.11. o ra Walking Truck  Chic xe ti bi
+Năm 1969: Đại học Stanford phát triển một cánh tay robot bằng điện được
điều khiển bằng máy vi tính. Điều này trở thành một chuẩn cho những dự án
nghiên cứu sau đó.
+Năm 1974: Giáo sư Sheinman – ông là một niềm tự hào của Stanford Arm
– đã tạo dựng nên công ty Vicarm để đưa ra thị trường những phiên bản của cánh
tay robot được điều khiển bởi máy vi tính cho những ứng dụng trong lĩnh vực
công nghiệp. Cánh tay robot này – được biết đến với tên Silver Arm – thực hiện
những phần nhỏ trong dây chuyền sử dụng các cảm biến chạm – cảm nhận.