ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT THÍCH NGHI TAY MÁY 5 BẬC TỰ DO LẮP  TRÊN ROBOT CHỮA CHÁY TRONG NHIỆM VỤ MỞ CỬA

Trần Quỳnh Trang; Nguyễn Phạm Thục Anh

doi:10.34238/tnu-jst.13750

ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT THÍCH NGHI TAY MÁY 5 BẬC TỰ DO LẮP TRÊN ROBOT CHỮA CHÁY TRONG NHIỆM VỤ MỞ CỬA

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 05/10/25 Ngày hoàn thiện: 26/11/25 Ngày đăng: 26/11/25

Các tác giả

1. Trần Quỳnh Trang , 1) Đại học Bách khoa Hà Nội, 2) Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam
2. Nguyễn Phạm Thục Anh, Đại học Bách khoa Hà Nội

Tóm tắt

Nghiên cứu này tập trung phát triển bộ điều khiển cho tay máy 5 bậc tự do (5-DOF) gắn trên robot chữa cháy nhằm thực hiện nhiệm vụ mở cửa cầu thang trong các tình huống khẩn cấp. Trên cơ sở phân tích động học và động lực học, bài báo đã thiết kế bộ điều khiển trượt thích nghi dựa trên lý thuyết ổn định Lyapunov, cho phép ước lượng và bù trừ các bất định trong mô hình cũng như nhiễu từ môi trường. Các kết quả mô phỏng cho thấy bộ điều khiển trượt thích nghi đạt độ bám quỹ đạo chính xác, sai số nhỏ và ổn định tiệm cận ngay cả khi có sai lệch tham số và tác động ngoại lực. Thử nghiệm thực tế với hai loại cửa (cửa gia đình và cửa chống cháy) chứng minh sai lệch định vị bàn tay robot luôn dưới 5% phạm vi làm việc, đảm bảo khả năng nắm và xoay tay nắm cửa thành công. Kết quả nghiên cứu khẳng định tính hiệu quả và khả năng ứng dụng triển khai trong thực tế của bộ điều khiển trượt thích nghi được phát triển cho tay máy 5-DOF gắn trên robot chữa cháy.

Từ khóa

Điều khiển trượt thích nghi; Robot chữa cháy; Nhiệm vụ mở cửa; Tay máy 5 bậc tự do; Ổn định Lyapunov

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] W. W. Marzouk, A. Elbaset, and A. I. A. Galal, “Modelling, Analysis and Simulation for A 6 Axis Arm Robot by PID Controller,” IJMPERD, vol. 9, no. 4, pp. 363–376, 2019,

[2] T. M. N. Nguyen and X. B. Dang, “A neural flexible PID controller for task-space control of robotic manipulators,” Front. Robot. AI, vol. 9, Jan. 2023, Art. no. 975850.

[3] R. Fellag, T. Benyahia, M. Drias, M. Guiatni, and M. Hamerlain, “Sliding mode control of a 5 dofs upper limb exoskeleton robot,” in 2017 5th International Conference on Electrical Engineering - Boumerdes (ICEE-B), Boumerdes: IEEE, Oct. 2017, pp. 1–6.

[4] X. Cheng, Y. Zhang, H. Liu, D. Wollherr, and M. Buss, “Adaptive neural backstepping control for flexible-joint robot manipulator with bounded torque inputs,” Neurocomputing, vol. 458, pp. 70–86, Oct. 2021.

[5] Y. Zhao, M. Wu, J. Mei, W. Zhao, and Y. Jin, “Sliding mode control with self-adaptive parameters of a 5-DOF hybrid robot,” Science Progress, vol. 107, no. 4, pp. 1-21, Oct. 2024,

[6] P. Yang, X. Ma, J. Wang, G. Zhang, Y. Zhang, and L. Chen, “Disturbance Observer-Based Terminal Sliding Mode Control of a 5-DOF Upper-Limb Exoskeleton Robot,” IEEE Access, vol. 7, pp. 62833–62839, 2019.

[7] W. K. Alqaisi, M. Soliman, A. Badawi, I. M. Elzein, and C. Z. El-Bayeh, “Four DOF Robot Manipulator Control Using Feedback Linearization Based on Sliding Mode Control,” International Journal of Robotics and Control Systems, vol. 5, no. 2, pp. 781–793, Feb. 2025,

[8] Y. Wang, L. Wang, and Y. Zhao, “Research on Door Opening Operation of Mobile Robotic Arm Based on Reinforcement Learning,” Applied Sciences, vol. 12, no. 10, pp. 1-19, May 2022,

[9] H. Peralta-Caprachin, R. Angeles-Orahulio, and E. Paiva-Peredo, “Design and Position Control of a Robot with 5 Degrees of Freedom,” IJMERR, vol. 13, no. 2, pp. 241–248, 2024,

[10] Z. Gan, G. Huang, J. Zhang, X. Liu, and C. Shan, “The Control System and Application Based on ROS Elevating Fire-Fighting Robot,” J. Phys.: Conf. Ser., vol. 2029, no. 1, pp. 1-12, Sept. 2021.

[11] A. A. Mohammed and M. Sunar, “Kinematics modeling of a 4-DOF robotic arm,” in 2015 International Conference on Control, Automation and Robotics, Singapore: IEEE, May 2015, pp. 87–91.

[12] L. Bao, D. Kim, S.-J. Yi, and J. Lee, “Design of a Sliding Mode Controller with Fuzzy Rules for a 4-DoF Service Robot,” Int. J. Control Autom. Syst., vol. 19, no. 8, pp. 2869–2881, Aug. 2021,

[13] M. Crenganis, A. Barsan, M. Tera, and A. Chicea, “Dynamic analysis of a five degree of freedom robotic arm using MATLAB-Simulink Simscape,” MATEC Web Conf., vol. 343, pp. 1-11, 2021,

[14] H. Z. Ting, M. H. M. Zaman, M. F. Ibrahim, and A. M. Moubark, “Kinematic Analysis for Trajectory Planning of Open-Source 4-DoF Robot Arm,” IJACSA, vol. 12, no. 6, pp. 760-777, 2021.

[15] J. Baek, M. Jin, and S. Han, “A New Adaptive Sliding-Mode Control Scheme for Application to Robot Manipulators,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 63, no. 6, pp. 3628–3637, June 2016.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.13750

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ