Nghiên cứu và phát triển giải thuật điều khiển robot
6 chân
Study and development of algorithm for 6-legged robot
1,a

Ng. Văn Chiến, bNg. Trường Thịnh

1

Bộ môn Cơ điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM
Ho Chi Minh City, Việt Nam
a
,

Tóm tắt— (Abstract)

Abstract—As robots become more sophisticated, they will
be applied to a greater range of applications, many of
which will require mobility. Walking is a form of
locomotion that is gentle to the environment; and by means
of this action, it is possible to move through a variety of
environments while selecting landing points. In recent
years, a great deal of research has been conducted. In the
area of legged locomotion, a biped locomotion robot is
expected to bevery useful in houses and factories designed
for smooth human locomotion. However, research on biped
locomotion has been. Making slow progress, mainly
because of control difficulty as compared to multilegged
locomotion. Thus, efforts are being made to develop
quadruped locomotion robots and six-legged robots for use
under extreme environments such as in nuclear power

plants, and on planetary surfaces. Constructing a successful
six-legged robot is a challenging project and requires
special mechanical design knowledge and an extensive onboard computer and software system to provide necessary

Robot có thể bước qua chướng ngại vật, có thể di
chuyển trên địa hình phức tạp và có thể di chuyển trên
bề mặt trơn. Những ưu điểm trên cho thấy tương lai
robot có chân sẽ được ứng dụng rộng rãi trong công
nghiệp, trong công tác kiểm tra, kiểm định, trong công
nghiệp vũ trụ, trong phục vụ đời sống con người.
Trong bài báo này sẽ đề cập tới việc nghiên cứu và
phát triển giải thuật dành cho robot 6 chân.
HÌNH DẠNG HEXAPOD:
A. Hình dạng Robot

Keywords-Legged robot; hexapod robot; ant robot

GIỚI THIỆU
Những năm gần đây việc nghiên cứu Robot di
chuyển bằng chân đã được nghiên cứu rộng rãi trong
các trường đại học, các viện nghiên cứu trên thế giới.
Walking Robot là Robot có chân và di chuyển được
nhờ các chân. Một số lĩnh vực có thể ứng dụng được
robot có bánh, tuy nhiên, có nhiều môi trường và vùng
hoạt động mà chỉ có Robot có chân mới di chuyển
trên đó được như : môi trường đất đá, đồi núi, vùng
lầy lội mà không thích hợp cho robot có bánh. Vì vậy,
những nghiên cứu về robot có chân sẽ có những ưu
điểm hơn so với robot có bánh. Trong khi nghiên cứu
các robot di chuyển theo các khớp, trên băng truyền

hoặc trên các bánh xe thì robot có bánh xe dễ dàng
điều khiển. Nó đạt được sự ổn định cao, dễ dàng thiết
kế[ ]. Nhược điểm của nó là yêu cầu mặt phẳng nền
phải bằng phẳng. Vì những lý do này, nhóm đi vào
nghiên cứu về robot có chân. Robot có chân về mặt
cấu trúc rất phức tạp và khó điều khiển tuy nhiên nó
cũng có một số ưu điểm so với các robot khác như:

Hình 1.

Hình dạng robot được thiết kế.

Hexapod là một Robot 6 chân. Nó có thể di chuyển
trên 3 chân hoặc nhiều hơn. Nếu một chân bị lỗi,
Robot vẫn đi bộ được. Với di chuyển dạng tam giác
robot 6 chân di chuyển nhanh hơn robot 4 chân. Và
nó đạt được tốc độ cao khi dáng đi ổn định. Tuy
nhiên, dáng đi tam giác thường không ổn định hơn so
với dáng đi dạng sóng. Vì vậy, để tăng tính ổn định
thì đòi hỏi phải có một động cơ mạnh, mômen xoắn
lớn. Và phải điều khiển theo từng modum. Ví dụ như
thay vì điều khiển tất cả các công việc trên một vi
điều khiển, thì ta chia nhỏ theo từng nhóm và giao
tiếp theo chủ - tớ. Hình 1 mô tả hình dạng Robot.

B. Cơ cấu chân Robot


2


1

2

1

3

2

1

3

1

3

2

3

1

Cách đi dạng sóng: Di chuyển đầu tiên là ở chân cuối cùng của
1 bên. Khi chân di chuyển thì thứ tự các chân bước lên phía
trước lan ra như cơn sóng về phía trước của thân và tiếp tục
các chân phía bên kia cũng bắt đầu từ chân phía sau cùng.
Điều này có nghĩa là Robot luôn có 5 chân tiếp xúc với mặt
đất ở mọi thời điểm được mô tả như hình 4. Cách đi này chậm

nhất so với các cách đi được giới thiệu ở các phần trên nhưng
nó có độ ổn định nhất và có thể chuyển động trên các môi
trường gồ ghề phức tạp như đi trên núi và các chướng ngại vật
lớn. Mục đích nguyên cứu của chúng ta là Robot chuyển động
thẳng với vận tốc không cao nên mục tiêu chúng ta đề ra là
xem xét Robot có chân với cách chuyển động ổn định tĩnh
định.

1
1

2

3

2

3

1

2

3

1

2

1


3

1

2

3

1

2

3

1

1

3

2

2

1

3

2


3

1

3

2

2

1

1

3

2

1

2

1

3

Hình 4.

3


1

3

2

3

2

3

C. Cách đi sử dụng trong Hexapod
Chúng ta thường bắt đầu việc nghiên cứu cách đi của Robot là
từ việc nghiên cứu chuyển động trên đường thẳng. Từ việc
nghiên cứu cách đi của Robot ta có thể phân tích sự ổn định,
thay đổi vị trí đặt chân và sự thay đổi vị trí đặt chân theo yêu
cầu cho phép xác định đường cong quỹ đạo của thân. Để điều
khiển Robot có chân điều quan trọng là các chân Robot không
được chạm nhau, vì vậy lựa chọn cách đi là chúng ta phải
tránh các chân vướng nhau trong khi chuyển động đảm bảo
yêu cầu giữa tốc độ và sự ổn định.
Có 2 cách đi mà Robot 6 chân có thể thực hiện được đó là
cách đi tam giác thay đổi và cách đi dạng sóng. Mỗi cách đi
này thích hợp với mỗi loại địa hình khác nhau, với mỗi loại
địa hình chỉ có một cách di chuyển nhất định.
Cách đi tam giác thay đổi: : được sử dụng cho Robot di
chuyển trên mặt phẳng với tốc độ di chuyển nhanh. Robot
luôn luôn được cân bằng vì lúc nào Robot cũng có ít nhất 3

chân tiếp xúc với nền. Cách đi này tạo bởi 2 pha, nâng lên bởi
3 chân sau đó chúng được hạ xuống để nâng 3 chân khác. Khi
3 chân nâng lên được đẩy về sau và thân di chuyển về phía
trước và cứ như vậy các chu kỳ sau tiếp tục được mô tả như
hình 3.Đây là cách đi đơn giản và ổn định nhất của Robot 6
chân. Quy luật chính của cách đi tam giác thay đổi là ta chia
các chân Robot làm 2 nhóm khác nhau nhưng thực hiện di
chuyển giống nhau ở từng nữa chu kỳ. Tuy nhiên cách đi này
không phải là cách đi tối ưu dành cho Robot tĩnh định 6 chân.

Chuyển động dạng tam giác của robot 6 chân.

2

Trước khi thiết kế cơ cấu chân cần xem xét đến khối lượng
của Robot cũng như khối lượng của từng chân. Đồng thời, một
robot có chân cần tính đến hiệu quả năng lượng và đòi hỏi ít
momen xoắn. Để có được cách thức đi một cách uyển chuyển
thì các động cơ gắn trên Robot phải độc lập một cách tương
đối với nhau. Vì vậy, cần chọn cơ cấu có sự ổn định và hiệu
quả năng lượng. Ba động cơ servo được sử dụng trong mỗi
chân như hình 2. Các động cơ servo tại các khớp 2 và 3 có thể
xoay quanh 2 trục ngang. Tuy nhiên, động cơ thứ 3 chỉ có thể
quay trên một trục thẳng đứng.

1

Hình dạng chân Robot.

2


3

Hình 2.

2

3

Hình 3.

Chuyển động dạng sóng của robot 6 chân.

GIẢI THUẬT VÀ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG
Với những vấn đề đã đề cập ở trênchúng ta đã tạo ra
những đặt tính vật lý của Robot. Ở đây ta coi hệ thống thần
kinh của Robot chính là các mạnh điện tử điều khiển ở đây nó
xử lý tất cả các thông tin được đưa đến và ra các quyết định để
điều khiển các cơ cấu chấp hành. Tín hiệu điện được chuyển
thành các tín hiệu xung đi vào bộ vi xử lý để xử lý các tín hiệu
liên quan. Sau đó bộ vi xử lý sẽ xử lý các tín hiệu này và đưa
ra các quyết định đối với môi trường xung quanh. Sau đó sẽ
chuyển thành tín hiệu điện làm cho các cơ cấu chấp hành thực
hiện chuyển động. Muốn Robot xử lý được tất cả các tình
huống, đòi hỏi chúng ta phải có các kiến thức về lập trình và
kiến thức về trí tuệ nhân tạo để tạo lập cho Robot có thể phản
ứng lại với các tác động của môi trường. Có 2 mức độ điều
khiển trong Robot. Điều khiển mức độ thấp bao gồm tất cả các
cách làm cho chân di chuyển. Điều khiển mức độ cao, nó sẽ
điều khiển thích hợp với mọi dữ liệu của môi trường xung



quanh, ở cách điều khiển này Robot phải đáp ứng được các
u cầu theo các dữ liệu đưa vào từ các tín hiệu của cảm ứng
để đưa ra cách thức di chuyển thích hợp. Với cách điều khiển
này bộ điều khiển này sẽ xác định cách đi thích hợp và tìm
kiếm cách thức chuyển động của mỗi chân sao cho thích hợp.
Khi thiết kế Robot hồn tồn tự động chúng ta phải thiết kế
sao cho Robot phải sử dụng năng lượng sao có hiệu quả nhất.
Bởi vì Robot phải mang trên thân nó 12 động cơ, 6 cơ cấu
chân và các bộ điều khiển xử lý nếu muốn nó hoạt động sao
cho có hiệu quả nhất. Sử dụng năng lượng sao cho có hiệu quả
nhất trong chuyển động của Robot có chân rất khó đạt được
bởi vì cả 2 lực nâng thân lên và đẩy thân tiến lên phía trước
được chia đều cho các động cơ gắn trên các khớp. Chúng ta
phải đảm bảo sao cho Robot có chân sử dụng năng lượng sao
cho có hiệu quả nhất bởi vì nó phải mang tất cả các khối động
cơ và điều khiển thêm vào đó là khối lượng của thân nếu
chúng ta sử dụng chúng như là 1 Robot tự động hồn tồn.
Cách tính thích hợp về hiệu suất sử dụng năng lượng của
Robot có chân ta xét tới độ cản trở đặc trưng như sau:

ρ=

Giải thuật điều khiển chúng ta sẽ phát triển theo cách
chuyển động của tam giác thay đổi. Các chân của Robot
sẽ được chia làm 2 nhóm. Nhóm chân thứ nhất bao gồm
các chân PA, TB, PC. Các chân còn lại là nhóm chân thứ
hai. Có 2 phương án để tạo chuyển động của chân là:
Các chân trụ sẽ sẽ cố định điểm đặt chân và xoay động cơ

θ1 về phía sau sẽ làm cho thân Robot bị đẩy về phía trước
với cách chuyển động này động năng và thế năng của
Robot là hằng số. Và các chân trụ sẽ cố định và các động
cơ θ1, θ2 và θ3 sẽ cùng chuyển động sao cho quỹ đạo
chuyển động của trọng tâm Robot là đường thẳng. Còn
với cách chuyển động này thì động năng và thế năng của

Trạng thái có động năng nhỏ nhất
và thế năng lớn nhất

Trạng thái có động năng lớn nhất
và thế năng nhỏ nhất

E
(W .L)

Với : E là năng lượng tiêu thụ trong q trình chuyển động.
W là khối lượng của Robot.
L là khoảng cách di chuyển.
Khi mà Robot di chuyển thẳng đứng thì độ cản trở đặc trưng là
1. Hiệu suất tồn phần của Robot di chuyển ngang với vận tốc
khơng đổi trên bề mặt có ma sát có hệ số cản trở là 0. Khi chân
trượt trên bề mặt thì hệ số cản trở đặc trưng là hệ số ma sát.
Cách đi của người ở tốc độ bình thường có hệ số đặc trưng 0,3
- 0,4. Ở phần trên ta nhận thấy ở đây có khó có thể xác định
được các tham số như khối lượng và năng lượng tiêu thụ. Ở
đây ta thấy khối lượng và năng lượng chính là tải trọng và năng
lượng tiêu thụ trong q trình di chuyển.
D. Phương thức đẩy thân di chuyển
Trong cách đi Robot để xác định Robot sẽ chuyển

động theo giải thuật nào chúng ta sẽ xác định các phương pháp
chuyển động của Robot mà chúng ta gọi đó là cách đi. Đặc
điểm quan trọng của việc đi lại của Robot là phải điều khiển
được các khả năng tạo cho Robot di chuyển. Cách đi là
phương pháp thơng qua các chân Robot di chuyển để tạo ra
cho thân Robot di chuyển.

Động năng và thế năng là hằng số

Hình 5.

Trạng thái có thế năng và động năng là hằng số

Robot sẽ thay đổi theo từng vị trí của trọng tâm sao cho
đảm bảo cơ năng bảo tồn.
Hình 6.

Trạng thái Robot đang ở trọng tâm

Robot có 6 chân và mỗi chân được điều khiển bởi 3 động
cơ. Chúng ta gọi các động cơ xoay thẳng đứng tại trục 1 để
thân hoặc chân tiến lên trước hoặc lùi về phía sau ta gọi là
động cơ θ1 và các động cơ để nâng chân lên hoặc hạ chân
xuống ta gọi là động cơ θ2, θ3. Nếu chân vng góc với
thân thì ta có giá trị θ1 là 0. Nếu chân tiến về phía trước ta
có góc θ1 là dương và lùi về phía sau là âm. Giá trị góc θ2,
θ3 là 0 khi nằm ngang và dương nếu các chân cách xa nền.
E. Giải thuật chuyển động thẳng
Giải thuật điều khiển được phát triển theo cách đi tam
giác thay đổi. Các chân của Robot được chia ra làm 2 nhóm

chân : các chân PA, PC, TB thuộc nhóm thứ nhất còn các chân
còn lại thuộc nhóm hai. Giải thuật điều khiển được đưa ra như
sau : Đầu tiên Robot ở trạng thái ban đầu. Bắt đầu chuyển
động các chân nhóm chân thứ nhất được nâng lên 1 góc θ2,
θ3 khỏi mặt đất. Sau đó các chân nhóm chân thứ hai xoay về
sau với góc quay -θ1 thì thân sẽ di chuyển về phía trước. Ngay
sau đó các chân của nhóm chân thứ nhất sẽ xoay ngược về
hướng mà nhóm chân thứ hai xoay một góc θ1. Lúc này nhóm
chân thứ hai đang cách mặt đất một khoảng sẽ được hạ xuống
bằng cách xoay động cơ một góc -θ2, -θ3 xuống vị trí mới.
Sau khi tất cả các chân động cơ đều chạm đất thì nhóm chân
thứ 2 được nâng lên một góc θ2, θ3. Xoay nhóm chân thứ nhất
1 góc -θ1 thân Robot sẽ tiếp tục di chuyển lên. Nhóm thứ 2 sẽ
xoay và hạ chân xuống vị trí mới . Như vậy lúc này các chân
Robot trở lại vị trí ban đầu và Robot đã di chuyển được 2
bước. Vị trí cuối cùng được thực hiện bằng cách thực hiện các


bước như trên.

Để độ dịch chuyển theo phương ngang bằng không :
Giải thuật điều khiển Robot
chuyển động thẳng

cθ 2 =

cθ10 .cθ 20
cθ 1

Để Robot di chuyển một đoạn S với n chu kỳ bước thì :


S = 2.L 2.n.cθ 2.sθ 1 = 2.n.L 2.cθ10 .cθ 20 .tgθ 1

Trang thái ban đầu

Nâng nhóm chân thứ nhất

Xoay nhóm chân thứ 2 về
phía sau. Xoay nhóm chân
thứ nhất tiến lên phía trước

Hạ nhóm chân thứ nhất

Nâng nhóm chân thứ hai



S

arctg 
2
.
n
.
c
θ
.
c
θ
10

20 

2
 1− k 

θ 2 = arctg 
 k2 


cθ .cθ
k = 10 20
cθ 1

Như vậy : θ 1 =

Với

Số bước di chuyển của Robot phải thỏa mãn điều kiện sau khi
góc αmin < θ1 < αmax :

S
S
2.n.L 2cθ10 .cθ 20 .tgα max
2.n.L 2cθ10 .cθ 20 .tgα min

Vì θ1và θ2 là 2 hàm nghịch biến theo thời gian. Theo sơ đồ
chuyển động thì để Robot di chuyển lên thì góc θ1 giảm thì θ2
tăng và để Robot di lùi thì góc θ2 giảm thì θ1 tăng.

θ1

Xoay nhóm chân thứ nhất
về phía sau xoay nhóm
chân thứ hai về phía trước.
V

Hạ nhóm chân thứ hai

Hình 7.

Giải thuật điều khiển

Vì chúng ta xét Robot có 6 chân hoạt động trên mặt
phẳng có độ nghiêng không lớn theo phương án chuyển
động cách đi tam giác với quỹ đạo chuyển động là đường
thẳng nên quỹ đạo của hệ trục a i chính là quỹ đạo của
trọng tâm Robot. Để cho trọng tâm di chuyển 1 đoạn ∆y
theo trục y thì quỹ đạo chuyển động của hệ trục b i của
chân cũng là ∆y. Chúng ta xét Robot chuyển động thẳng
giả sử các góc ban đầu của chân là góc vẫy θ10 và góc
nâng chân là θ20 như vậy để chân chuyển động tạo ra quỹ
đạo chuyển động của thân nằm trên đường thẳng thì :

cosθ 1 cosθ 20
=
cosθ10 cosθ 2

Hình 8.

Thân được đẩy lên phía trước khi Robot chuyển động trên đường
thẳng

Khi 3 chân Robot chạm nền và bắt đầu đẩy thân tiến lên phía
trước thì cá góc quay vẫy và nâng chân phải quay với lượng
góc như nhau để tạo ra chuyển động thẳng. Với cách chuyển
động này thân Robot sẽ nhấp nhô như vậy thế năng sẽ thay
đổi. Khi động cơ xoay với vận tốc θ1 thì vận tốc của động cơ
nâng sẽ phụ thuộc vào vận tốc góc của động cơ nâng như sau :

− tgθ 1.θ1.k
θ 2 =
c 2θ 1 − k 2


Ban đầu chúng ta phải xác định các thơng số ban đầu của
Robot. Trước khi thân Robot di chuyển chúng ta phải phân
tích động học để tìm vị trí chân và bàn chân. Lúc này khi chân
được nâng lên, xoay và bước xuống. Do vậy để xác định bài
tốn phân tích động học nghịch để tìm vị trí mới của thân sau
khi thân đã di chuyển. Vì mối liên hệ giữa tâm Robot và vị trí
chân là cố địnhdo vậy khi tân Robot chuyển động thơng qua
các thơng số liên hệ giữa chân và tâm ta có thể xác định vị trí
mới của tâm Robot. Sau đó vị trí chân được tìm sẽ được thêm
vào các thơng số của toạ độ điểm tham chiếu.
Hình 9.

Mối quan hệ giữa góc θ1 và θ2 tạo nên chuyển động thẳng

Để điều khiển Robot có hiện thời 3 chân tiếp xúc với mặt đất

chuyển động về phía trước mà chỉ cần điều khiển động cơ vẫy
như vậy thì thế năng của hệ là hằng số ta phải bố trí các chân
Robot như sau để tạo chuyển động cùng một phía như hình vẽ
dưới:
X

B

X
Y

A

Y

B

A

A

Y

Y

X
X

X

Y

B

X

Y

A

Y

B

X

CG

A
Y

Y
X
X

X

B

X

Y
Y

B

A

Y

A

Y

X
X

Hình 10.

Cách sắp xếp các chân sao cho động năng và thế năng là hằng số

Khi thiết kế để đẩy chân lên hoặc đưa thân tiến lên phía trước
thì các chân vẫy về phía trước và phía sau. Điều này làm cho
thân tiến 1 đoạn ngang so với tâm và đường chuyển động
thẳng.
Ta có góc vẫy là θ1 và bán kính góc vẫy là
L2.cosθ2. vậy ta có chiều dài chuyển động của 1 chu kỳ là:
L = L2. cosθ2
Và độ lệch ngang là :

∆L = L2. (1 - cosθ1)

Dựa vào gía trị lệch ngang ta nhận thấy nếu sau 1 chu kỳ thì
độ lệch ngang theo giải thuật chúng ta đưa ra là bằng 0.
Để mà xác định vị trí của tâm Robot, tất cả các vị trí và điều
kiện ban đầu của Robot phải được biết. Như vậy từ vị trí cuối
cùng mà Robot muốn hướng đến có thể biết nếu chúng ta biết
được số bước mà Robot phải chuyển động. Nếu tất cả các
bước đều giống nhau thì ta chỉ cần tính tốn một bước đầu rồi
nhân với số bước ra vị trí cuối cùng của Robot. Với phương
thức chuyển động này Robot sẽ di chuyển trên đường thẳng.
Còn trong trường hợp Robot chuyển động với các bước khác
nhau thì ta có Robot sẽ chuyển động nghiêng một góc tuỳ
thuộc vào sự chênh lệch của các bước với nhau. Lúc này tính
tốn động học ta sẽ tính tốn với từng bước rồi suy ra vị trí
tâm của Robot lúc bấy giờ.

F. Điều khiển Robot ở mức độ thấp theo chương trình:
Điều khiển chuyển động của Robot thì khơng chỉ là
vấn đề điều khiển chuyển động của 1 chân nào mà là sự kết
hợp việc điều khiển kết hợp chuyển động của các chân theo
một quy luật chuyển động nào đó. Nó cũng giống như việc
điều khiển nhiều cơ cấu tay máy chuyển động theo 1 quy luật
nhất định và cùng chịu vật tải chính là thân của nó và các động
cơ mà nó mang trên người. Trong trường hợp đối với Robot có
chân, các chân được xem như là cơ cấu tay máy được gắn với
bệ là thân có lúc di chuyển có lúc cố định. Chúng ta đã rút ra
nhiều phương pháp chuyển động của Robot từ những hoạt
động của động vật trong thiên nhiên. Trong những trường hợp
đặt biệt ta phải lập trình sẵn cho Robot để hoạt động có hiệu
quả trong nhiều mơi trường khác nhau. Trong trường hợp

chuyển động tĩnh định điều khiển chuyển động của các cơ cấu
chân là chính. Thơng qua các bài tốn tính tốn động học
thuận của các chân chúng ta có thể điều khiển chuyển động
của Robot theo ý mình. Điều khiển chuyển động của chân là ta
sẽ phân phối chuyển động của các chân và xác định điểm chân
đặt trên nền tuỳ theo từng địa hình. Điều khiển chuyển động
của thân chính xác và hợp lý cho các bậc tự do của thân đây là
1 trong những u cầu chính của việc thiết kế phần điều khiển
Xthân
Ythân
Z thân
*
Xthâ
n
*
Ythân
Z*thân

Phân tích động
học nghòch

Phân tích động
học nghòch

θ1i
θ2i

*
θ1i
θ*2i

Hệ
thống
khuếch
đại

Bộ đếm xung

M

Robot .
Hệ thống điều khiển của Robot di chuyển theo đường thẳng
được thực hiện theo sơ đồ hình 7. Đầu tiên chúng ta sẽ đưa
vào các giá trị tọa độ theo u cầu từ đây dựa vào phân tích
động học nghịch sẽ tìm được gía trị u cầu của các động cơ
θ1i, θ2i của các chân tức là các góc nâng và các góc xoay điều
khiển các động cơ của các nhóm chân. Với các cảm biến góc
quay sẽ cho ta giá trị thực tế của các cơ cấu chấp hành tức góc
θ*1i, θ*2i từ các giá trị này ta có thể tìm được vị trí của thân
Robot so với hệ trục tham chiếu như vậy ta có giá trị sai số
giữa thực tế và lý thuyết từ đây ta sẽ đưa gía trị điều khiển
đúng như thực tế.


Hình 11.

Sơ đồ điều khiển Robot theo chương trình

Trên đây chúng ta đưa ra cách điều khiển Robot theo vị trí tuy
nhiên để điều khiển chính xác chúng ta sử dụng phương thức

điều khiển Robot theo lực – moment. Chúng ta tính vectơ
moment τ từ các giá trị yêu cầu của vị trí Robot dựa trên giải
thuật điều khiển. Các cảm biến góc quay của Robot cho phép
bộ điều khiển đọc vectơ vị trí khớp θ và vận tốc khớp θ .
Robot chúng ta đưa ra là Robot 6 chân mỗi chân có 3 bậc tự
do như vậy chúng ta điều khiển dựa trên mô hình động học
Lagrange để tính toán môment lực điều khiển cho phép tính
toán lực tương quan giữa các khớp động và dùng mối liên hệ
phản hồi để xác định phần moment lực hiệu chỉnh sao cho
chuyển động của Robot như yêu cầu. Chúng ta sử dụng
phương trình động lực học để tính moment dành cho quỹ đạo
di
chuyển.
Chúng
ta
đưa
ra
các
giá
trị






θ 1i,θ 2iθ 1i,θ 2i,θ 1i,θ 2i đưa ra từ bộ xử lý để tính toán
moment cần thiết điều khiển Robot theo phương trình động
học sau:
θ1i 0 

 θ1i 2 
M ( θ 1i,θ 2i ) .
+ B( θ 1i,θ 2i ) θ1i.θ 2i + C ( θ 1i,θ 2i )  2  + G ( θ 1i,θ 2i ) =



 0 θ 2i 
θ 2i 

[

]

KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC:

5
1

6
1

4
1

3
1

 τ 1i 
τ 2i 
 

2
1

Việc tính toán moment này dùng để điều khiển dòng điện tạo
chuyển động cho Robot theo yêu cầu. Nếu mô hình động lực
học chính xác và đúng, không bị nhiễu thì chuyển động của
Robot đúng như yêu cầu đề ra.

1
1

Hình 12.

Kết quả đạt được với đường đi cho trước

KẾT LUẬN
Chúng tôi đã đưa ra cơ cấu 3 bậc tự do vững chắc và phương
pháp di chuyển thẳng của Robot. Tính mới lạ của phương pháp
này đưa ra các giải thuật điều khiển cụ thể áp dụng cho Robot
có chân. Thuật toán này sẽ khắc phục được những thiếu xót
trong quá trình chuyển động của Robot 6 chân nói riêng và
Robot có chân nói chung.


Tài liệu tham khảo:
- Walking Hexapod Robot in Disaster Recovery:
Developing Algorithm for TerrainNegotiation and Navigation
Mohiuddin Ahmed, M. R. Khan, Md. Masum Billah and Soheli
Farhana

International Islamic University Malaysia (IIUM), Malaysia
- Thiết kế chế tạo Robot 6 chân
Nguyễn Mạnh Hiển, Trần Mạnh Hùng
Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM, Việt Nam
- Katsuhiko I. and Hisato K., “Adaptive Wave Gait for
Hexapod Synchronized Walking “Hosei University, Kaj ino-cho, Koganei, Tokyo 184, JAPAN.

- Ozguner, S. I. Tsai and R. B. McGhee, “An approach to the
use of terrain-preview information in rough-terrain locomotion
by a hexapod walkin, achine,” Int. J. Robotics Res., vol. 3, no.
2, pp. 134- 146, Summer 1984.
- Nonami K, Huang QJ, Komizo D, Shimoi N, Uchida H.
Humanitarian mine detection six-legged walking robot. In:
Proceedings of the third international conference on climbing
and walking robots; 2000. p. 861–8.
- P. Gonzalez de Santos and M.A. Jimenez, Generation of
discontinuous gaits for quadruped walking machines, J Robot
Syst 12 (9) (1995), pp. 599–611.
- R. B. McGhee and G. I. Iswandhi, “Adaptive locomotion of
a multilegged robot over rough terrain,”IEEE Trans. Syst. Man
Cybem., vol. SMC-9, no.4, pp. 176-182, Apr. 1979

1

1