Tuyển tập Công trình khoa học Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 8

Hội Cơ điện tử Việt Nam
Trường Đại học Cần Thơ (Đơn vị đăng cai tổ chức)
Ủy ban Nhân dân Thành phố Cần Thơ
Hội Tự động hóa Cần Thơ
Khu Cơng nghệ cao Thành phố Hồ Chí Minh

Tuyển tập Cơng trình khoa học
Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 8 (VCM-2016)
Cần Thơ, ngày 25 - 26/11/2016

Nhà xuất bản Khoa học Tự nhiên và Công nghệ


Hội Cơ điện tử Việt Nam
Trường Đại học Cần Thơ (Đơn vị đăng cai tổ chức)
Ủy ban Nhân dân Thành phố Cần Thơ
Hội Tự động hóa Cần Thơ
Khu Cơng nghệ cao Thành phố Hồ Chí Minh

Tuyển tập Cơng trình khoa học
Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 8 (VCM-2016)
Cần Thơ, ngày 25 - 26/11/2016

Nhà xuất bản Khoa học Tự nhiên và Công nghệ


Tuyển tập Cơng trình khoa học
Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 8 (VCM-2016)

ISBN: 978-604-913-503-3

Nhà xuất bản Khoa học Tự nhiên và Công nghệ
Địa chỉ: Nhà A16, Số 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội
Điện thoại:(04) 22149040
Fax: (04) 37910147
Email:


Tuyển tập Cơng trình khoa học
Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 8 (VCM-2016)
Cần Thơ, ngày 25 - 26/11/2016

BAN BIÊN TẬP
PGS. TS. Lê Hoài Quốc
GS. TSKH. Nguyễn Đức Cương
PGS. TS. Trần Quang Vinh
PGS. TS. Nguyễn Chí Ngơn
TS. Nguyễn Minh Thạnh
TS. Trần Thanh Hùng
TS. Nguyễn Chánh Nghiệm
ThS. Trần Nhựt Thanh


LỜI NÓI ĐẦU
Nhằm hỗ trợ cho sự phát triển bền vững của đất nước và lĩnh vực khoa học công nghệ Cơ điện tử, từ năm 2002, Hội Cơ điện tử Việt Nam định kỳ hai năm một
lần tổ chức Hội nghị khoa học toàn quốc về Cơ điện tử.
Tiếp theo sự thành công của các Hội nghị VCM-2002, VCM-2004, VCM2006, VCM-2008, VCM-2010, VCM-2012, VCM-2014, Hội Cơ điện tử Việt Nam,
Ủy ban Nhân Dân Thành phố Cần Thơ, Khu Công nghệ cao Thành phố Hồ Chí
Minh, Hội Tự động hóa Cần Thơ, và Trường Đại học Cần Thơ phối hợp tổ chức
Hội nghị VCM-2016.
Hội nghị là dịp để các nhà khoa học trình bày các kết quả nghiên cứu mới của

mình, trao đổi những ý tưởng khoa học, tìm hiểu những vấn đề để có thể ứng dụng
vào thực tiễn đất nước.
Hội nghị đã nhận được 176 bài và qua hai vịng phản biện Ban chương trình
đã chọn ra được 131 bài được trình bày và in trong Tuyển tập của Hội nghị. Tuyển
tập của Hội nghị đã được cấp mã số ISBN là 978-604-913-503-3.

Ban biên tập cảm ơn sự tham gia nhiệt tình, có trách nhiệm của các tác giả,
các thành viên Ban biên tập, Ban Chương trình, Ban tổ chức, Ban thư ký và nhà
xuất bản Khoa học Tự nhiên và Công nghệ đã giúp đỡ trong việc ấn hành tuyển tập.
Mong nhận được ý kiến đóng góp của bạn đọc về các sai sót của tuyển tập.
Ban Biên tập


Đơn vị tài trợ chính
Trường Đại học Cần Thơ
Ủy ban Nhân dân Thành phố Cần Thơ
Khu Công nghệ cao Thành phố Hồ Chí Minh

Đơn vị đăng cai tổ chức Hội nghị
Trường Đại học Cần Thơ
Đơn vị đồng tổ chức Hội nghị
Hội Cơ điện tử Việt Nam
Ủy ban Nhân dân Thành phố Cần Thơ
Khu Cơng nghệ cao Thành phố Hồ Chí Minh
Hội Tự động hóa Cần Thơ
Ban Chỉ đạo
Đỗ Hữu Hào, Trần Việt Trường
Chủ tịch Hội nghị
Nguyễn Khoa Sơn
Đồng Chủ tịch Hội nghị

Hà Thanh Tồn
Ban Chương trình
Trưởng ban: Lê Hồi Quốc
Phó trưởng ban: Nguyễn Đức Cương, Trần Quang Vinh
Thành viên
Bùi Quốc Khánh, Bùi Thế Dũng, Chử Đức Trình, Đặng Văn Nghìn, Đào Văn Hiệp, Đinh Văn
Phong, Đoàn Quang Vinh, Dương Hoài Nghĩa, Hồ Phạm Huy Ánh, Lã Hải Dũng, Lê Bá Dũng,
Ngơ Kiều Nhi, Nguyễn Chí Ngơn, Nguyễn Chỉ Sáng, Nguyễn Công Định, Nguyễn Đức Cương,
Nguyễn Hữu Trung, Nguyễn Minh Thạnh, Nguyễn Ngọc Lâm, Nguyễn Ngọc Phương, Nguyễn
Phùng Quang, Nguyễn Tấn Tiến, Nguyễn Tăng Cường, Nguyễn Thanh Sơn, Nguyễn Thế
Truyện, Nguyễn Văn Chúc, Nguyễn Văn Khang, Nguyễn Văn Nhờ, Nguyễn Vũ Quỳnh, Phạm
Mạnh Thắng, Phạm Minh Tuấn, Phạm Ngọc Tiệp , Phạm Thị Ngọc Yến , Phan Xuân Minh,
Ryutaro Maeda, Sungchul Kang, Susumu Sugiyama, Tạ Cao Minh, Thái Doãn Tường, Thái
Quang Vinh, Thân Ngọc Hoàn, Trần Đức Tân, Trần Đức Thuận, Trần Hoài Linh, Trần Quang
Vinh, Trần Thanh Hùng, Võ Minh Trí, Vũ Hoả Tiễn, Vũ Quốc Trụ.


Tham gia phản biện
Ngô Quang Hiếu, Nguyễn Chánh Nghiệm, Nguyễn Hữu Cường, Nguyễn Trọng Tài, Trần Nhựt
Thanh, Trương Quốc Bảo.
Ban Tổ chức
Trưởng ban: Nguyễn Chí Ngơn
Phó Trưởng ban: Dương Nghĩa Hiệp, Võ Minh Trí, Đặng Văn Nghìn
Đặng Huỳnh Giao, Lê Hải Tồn, Lê Phan Hưng, Lưu Trọng Hiếu, Ngơ Quang Hiếu, Nguyễn
Huỳnh Anh Duy, Nguyễn Khắc Nguyên, Nguyễn Minh Luân, Nguyễn Nhựt Duy, Nguyễn
Thanh Nhã, Nguyễn Thị Thanh Thủy, Nguyễn Thị Vân, Nguyễn Văn Khanh, Nguyễn Văn
Ngọc, Phạm Minh Quốc, Phan Hồng Toàn, Phương Thanh Vũ, Trần Lê Trung Chánh, Trương
Quốc Bảo, Trương Thoại Khánh, Võ Quốc Hùng.
Ban Thư ký
Trưởng ban: Trần Thanh Hùng

Nguyễn Chánh Nghiệm, Nguyễn Hữu Cường, Phan Văn Nhiều, Trần Nhựt Thanh.


MỤC LỤC

Susumu Sugiyama
Development of Environmental Friendly Polymer MEMS Fabrication Technology ............... 1
Sungchul KANG
MODMAN: Modular Manipulation System ............................................................................. 4
Ryutaro MAEDA
IoT for Life and Green .............................................................................................................. 5
Đinh Văn Nam, Phan Văn Dư, Hồ Sỹ Phương và Nguyễn Văn Cường
Nghiên Cứu và Thử Nghiệm Thiết Kế Hệ Robot Tự Động Bám Khuôn Mặt Sử Dụng Thuật
Toán PCA và Viola-Jones ......................................................................................................... 6
Nguyen Phu Thuong Luu
The Effect of Suspension Stiffness for Vehicle Anti-Rollover Control .................................. 14
Nguyễn Quốc Ân và Nguyễn Đình Dũng
Tính Tốn Quỹ Đạo Tiếp Cận Hạ Cánh Tối Ưu cho Máy Bay Không Người Lái Cỡ Nhỏ ... 19
Phạm Nhật Tân, Chu Bá Long, Trương Nguyên Vũ và Nguyễn Tấn Tiến
Nghiên Cứu Thiết Kế Cơ Cấu Dẫn Động Đàn Hồi Nối Tiếp Ứng Dụng cho Khớp Cổ Chân
Humanoid UXA-90 ................................................................................................................. 28
Nguyễn Văn Tiến Anh, Trần Thiên Phúc và Nguyễn Tấn Tiến
Nghiên Cứu Điều Khiển Bước Đi Trên Robot UXA-90 Light ............................................... 35
Nguyễn Nhật Đăng Khoa, Chu Bá Long, Nguyễn Thanh Phương và Nguyễn Tấn Tiến
Thiết Kế Bộ Điều Khiển Tối Ưu cho Robot Dáng Người UXA 90-Light .............................. 43
Nguyễn Đình Châu Minh và Lê Xuân Huy
Nghiên Cứu Thiết Kế Sơ Bộ MicroDragon, Vệ Tinh Lớp Micro Đầu Tiên Do Người Việt Phát
Triển ........................................................................................................................................ 50
Cong Bang Pham and Manh Truong Tran
Study and Develop a Low Cost 2-D Laser Engraver Based on 5-Bar Linkage ...................... 59

Cao Văn Trung, Ngơ Thanh Bình, Đỗ Bình Ngun, Huỳnh Minh Cảnh và Phan Như Quân
Thiết Kế và Chế Tạo Hệ Thống Điều Khiển và Giám Sát Từ Xa Các Trạm Biến Áp Công
Cộng Tại Điện Lực Đồng Nai ................................................................................................. 65
Lê Anh Kiệt, Nguyễn Hồng Phúc, Nguyễn Xuân Vinh, Nguyễn Ngọc Lâm và Lê Anh Tài
Phân Tích Động Lực Học và Tối Ưu Hóa Cấu Hình Lai cho Robot Bốc Xếp AKB .............. 71
Phạm Bá Khiển, Phạm Hùng Kim Khánh và Nguyễn Hùng
Thiết Kế và Chế Tạo Máy In 3D Kết Hợp với Khắc Laser và Phay CNC.............................. 78


Trần Đức Độ
Mơ Hình Hóa và Bù Trễ đối với Cơ Cấu Chấp Hành Áp Điện Dựa Trên Mơ Hình Prandtl Ishlinskii .................................................................................................................................. 84
Phan Như Qn, Ngơ Thanh Bình, Cao Văn Trung, Ngơ Kim Long, Đỗ Bình Ngun, Trương
Thanh Hải và Huỳnh Minh Cảnh
Tối Ưu Cân Bằng Tải cho Mạng LTE dựa vào Điều Chỉnh Góc Nghiêng Anten .................. 90
Đinh Văn Nam, Phan Văn Dư, Hồ Sỹ Phương và Đặng Thái Sơn
Nghiên Cứu và Thử Nghiệm Thiết Kế Hệ Thống Tự Động Hóa Q Trình Đọc Ghi Dữ Liệu
của Các Máy Hiển Thị Số Trên Cơ Sở Mạng Noron Nhân Tạo ............................................ 97
Lê Xuân Hải, Quách Thái Quyền, Lê Văn Hùng, Nguyễn Văn Thái, Trần Hải Đăng, Phan
Xuân Minh, Phạm Đức Tuấn và Bùi Thế Hào
Nâng Cao Chất Lượng Điều Khiển Cần Cẩu Treo bằng Điều Khiển Trượt Bậc Hai Thích Nghi
Mờ ......................................................................................................................................... 103
Đỗ Việt Dũng, Đặng Xuân Kiên và Lê Ân Tình
Điều Khiển Cân Bằng Mơ Hình Giàn Khoan Tự Nâng dựa trên Giải Thuật Fuzzy-PID ..... 110
Hoàng Thị Tú Uyên, Phạm Đức Tuấn, Lê Xuân Hải, Lê Việt Anh, Nguyễn Công Hiểu và Phan
Xuân Minh
Thiết Kế Bộ Điều Khiển Bám Quỹ Đạo Sử Dụng Mạng Nơ-Ron với Hệ Số Thích Nghi cho
Tàu Thủy ............................................................................................................................... 116
Nguyễn Thế Truyện và Nguyễn Văn Cường
Hệ Thống Tự Động Hoá cho Các Nhà Trồng Cây ................................................................ 123
Nguyễn Văn Chung, Đỗ Như Ý và Phạm Quang Hiếu

Khảo Sát Nguyên Lý Điều Khiển Kết Hợp của Tên Lửa Không Đối Không ....................... 131
Trần Đức Thuận, Phạm Quang Hiếu, Nguyễn Văn Lâm và Nguyễn Văn Chung
Tổng Hợp Bộ Điều Khiển Tối Ưu - Thích Nghi cho Thiết Bị Bay Có Tốc Độ Thay Đổi.... 135
Lê Tiên Phong, Ngô Đức Minh và Nguyễn Văn Liễn
Một Phương Pháp Điều Khiển Mới Nâng Cao Khả Năng Khai Thác Nguồn Pin Mặt Trời. 140
Võ Thanh Hà và Nguyễn Phùng Quang
Vai Trị của Bộ Điều Khiển Dịng Dead-Beat trong Cách Nhìn Mới Cấu Trúc Hệ Truyền
Động Xoay Chiều Ba Pha ..................................................................................................... 148
Đinh Hồng Toàn, Trương Đăng Khoa và Nguyễn Trần Hiệp
Thiết Kế Luật Dẫn và Điều Khiển Tên Lửa Kết Hợp trên Cơ Sở Hệ Mờ Thích Nghi ......... 156
Nguyen Huu-Dang Khoa, Pham Thi-Thu Hien and Le Thanh Hai
A Real-Time Embedded Vein Detection System Utilizing Near Infrared Technology ........ 164
Hoang Nam Nguyen, Dang Thanh Bui and Nguyen Huy Phuong
Applying IoT (Internet of Things) for Monitoring House Energy and Ambient Environment
Parameters ............................................................................................................................. 170


Nguyễn Vinh Quan, Nguyễn Văn Nhờ và Dương Hoài Nghĩa
Điều Khiển Định Hướng Từ Thông Stator cho Động Cơ Ba Pha Khơng Đồng Bộ trong Điều
Kiện Bão Hịa Từ................................................................................................................... 176
Nguyễn Vinh Quan, Nguyễn Văn Nhờ và Dương Hoài Nghĩa
Điều Khiển Gián Tiếp Định Hướng Từ Thông Stator cho Động Cơ Ba Pha Khơng Đồng Bộ
trong Điều Kiện Bão Hịa Từ ................................................................................................ 184
Cao Văn Kiên và Hồ Phạm Huy Ánh
Pendubot Balancing System Using Hybrid Fuzzy PID Control Optimized by Differential
Evolution Algorithm.............................................................................................................. 191
Nguyễn Tấn Sỹ, Huỳnh Thái Hoàng
Ứng Dụng Điều Khiển Từ Xa Các Thiết Bị trong Nhà Kết Hợp Mạng CAN và Web Server
Nhúng trên Vi Điều Khiển .................................................................................................... 199
Nguyễn Hoàng Duy và Đỗ Bình Nguyên

Thiết Kế Bộ Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa qua Mạng Di Động Sử Dụng Tín Hiệu DTMF ... 206
Le Minh Phuong, Pham Thi Xuan Hoa and Nguyen Minh Huy
Control of Power in an Island Microgrid using Adaptive Droop Control............................. 211
Le Minh Phuong, Pham Thi Xuan Hoa and Nguyen Minh Huy
Control of Power Sharing in an Island Microgrid Using Virtual Impedance ....................... 221
Lê Minh Phương, Phạm Thị Xuân Hoa và Nguyễn Minh Huy
Control of Power in Island Microgrids Based on Online Line Impedance Estimate ............ 231
Trần Văn Thân và Lương Hồng Sâm
Lựa Chọn Tham Số Khâu Ước Lượng Trạng Thái cho Hệ Truyền Động Ghép Nối Điện – Cơ
Có Tính Đến Yếu Tố Đàn Hồi trên Trục............................................................................... 241
Van Khanh Nguyen, Gia Bao Tran, Phu Chau Huynh, To Cuong Nguyen and Van Sat Nguyen
Hệ Thống Đo Lường, Giám Sát và Phân Tích Mơi Trường Ao Ni Tơm Công Nghiệp.... 249
Thân Trọng Khánh Đạt, Trần Hữu Phước và Trần Thiên Phúc
Mơ Hình và Thực Nghiệm Các Kiểu Dáng Di Chuyển cho Robot 4 Chân .......................... 255
Phùng Trí Cơng, Nguyễn Duy Anh và Võ Cường
Nghiên Cứu Xác Định Không Gian Làm Việc Tối Ưu cho Quá Trình Sơn Tự Động của Mơ
Hình Robot 5 Bậc Tự Do ...................................................................................................... 263
Pham Van Anh, Nguyen Tan Tien and Vo Tuong Quan
The Flexible Pectoral Fin for Fish Robot: A Modeling Approach and Propulsive Efficiency
Comparision Between Several Fin Types ............................................................................. 269
Quoc Le Hoai, Thanh Nguyen Minh, Glazunov Victor A., Kheylo Sergey V., Razumeev
Konstantin E. and Garin Oleg A.
Oscillations and Control of Spherical Parallel Manipulator ................................................. 278


Tran Thien Huan, Ho Pham Huy Anh
Implementation of Novel Stable Walking Method for Small-Sized Biped Robot ................ 283
Phạm Hữu Đức, Hoàng Văn An, Bùi Đức Vinh, Trần Quang Phước và Đoàn Thế Thảo
Thiết Kế Bộ Cảm Biến Râu cho Robot Tự Hành .................................................................. 293
Nguyễn Trí Dũng, Chu Bá Long, Lê Hoài Quốc và Nguyễn Tấn Tiến

Hoạch Định Dáng Đi cho Robot Dạng Người Ứng Dụng cho Mơ Hình UXA90-Light ...... 299
Tan Tien Nguyen, Quang Dung Le, Nhat Dang Khoa Nguyen and Van Dong Nguyen
Study on Design of Unit Thrust Applied for Small Flight Object ........................................ 307
Tan Tien Nguyen, Thien Chi Tran and Thanh Tam Huynh
Design of A Humanoid Arm to Perform the Task of Shaking Hand .................................... 313
Phạm Uyên Phương, Võ Văn Tân Nhật, Nguyễn Xuân Tiên và Nguyễn Tấn Tiến
Nghiên Cứu Tạo Chuyển Động cho Robot Đồng Diễn Sử Dụng Kinect .............................. 322
Võ Thanh Hà, An Thị Hoài Thu Anh, Vũ Hoàng Phương và Nguyễn Tùng Lâm
Nghiên Cứu Hệ Thống Giả Lập Turbine Gió Sử Dụng Máy Phát PMSG ............................ 329
Lê Thị Thùy Trâm và Đào Minh Đức
Nghiên Cứu Đáp Ứng của Cơ Cấu Tập Phục Hồi Khớp Khuỷu Tay và Cổ Tay Khi Sử Dụng
Xylanh Khí Nén..................................................................................................................... 337
Tin Huu Le Quang Nguyen and Viet-Hong Tran
Mechanical Design of a Finger Exoskeleton for Haptic Applications .................................. 342
Trần Văn Thân và Lương Hồng Sâm
Thiết Kế Cấu Trúc Điều Khiển Bù Sự Ảnh Hưởng Mômen Tải Tác Động lên Hệ Truyền
Động Ghép Nối Điện – Cơ Có Tính Đến Yếu Tố Đàn Hồi trên Trục. ................................. 350
Ngo Phong Nguyen and Quang Hieu Ngo
Adaptive Fuzzy Sliding Mode Control of Container Cranes ................................................ 357
Le Phuong Truong, Nguyen Van Tan and Phan Van Duc
Developing Photovoltaic Evaluation System Using MATLAB/Simulink and Arduino Platform
............................................................................................................................................... 364
Nguyễn Hoàng Huy và Nguyễn Vũ Quỳnh
Nghiên Cứu Thiết Kế Bộ Điều Khiển Mờ Thích Nghi với Tải Thay Đổi cho Động Cơ PMSM
Không Dùng Cảm Biến ......................................................................................................... 371
Le Hoai Quoc, Nguyen Minh Thanh và Phan Van Duc
Variable Structure Control State Feedback for Two DOF Active Magnetic Bearing System ....
............................................................................................................................................... 377
Phó Hồng Linh, Lâm Thiện Tín và Võ Minh Trí
Khảo Sát Tính Phi Tuyến và Nhận Dạng Hệ Ổn Định Lưu Lượng Chất Lỏng Công Nghiệp ....

............................................................................................................................................... 382


Trần Xuân Tùy, Phạm Đăng Phước và Đào Minh Đức
Nghiên Cứu Đáp Ứng của Cơ Cấu Tập Phục Hồi Chức Năng Chi Dưới ............................. 389
Cao Van Kien and Ho Pham Huy Anh
Identification Coupled Tanks System with Multilayer Fuzzy Logic and Differential Evolution
Algorithm .............................................................................................................................. 396
Phạm Quốc Khánh, Cao Văn Kiên và Hồ Phạm Huy Ánh
Ước Lượng Thông Số Động Cơ PMSM dựa trên Thuật Tốn Tiến Hóa Vi Sai................... 404
Nguyễn Vũ Quỳnh, Võ Thanh Công và Nguyễn Việt Hưng
Sử Dụng Công Cụ SimMechanics trong Giảng Dạy Chuyên Ngành Điều Khiển Tự Động.......
............................................................................................................................................... 410
Nguyễn Tấn Tiến, Trần Thanh Tùng và Kim Sang Bong
Giảng Dạy Thiết Kế Hệ Thống Cơ Điện Tử qua Đồ Án ....................................................... 416
Cong Bang Pham and Nguyen Dang Minh
Study, Design and Control Belt-Driven 2-D CNC System ................................................... 423
Đinh Công Sang, Lâm Thành Hiển, Trần Phú Cường, Nguyễn Thanh Sơn
Mô Hình Truyền Dữ Liệu Dùng Ánh Sáng LED Kết Hợp Giữa PLC (Power Line
Communication) và VLC (Visible Light Communications) ................................................. 429
Nguyễn Trần Hiệp và Nguyễn Xuân Hùng
Một Phương Pháp Xác Định Hướng Tàu Mục Tiêu cho Ngư Lôi Tự Dẫn dựa trên Mạng
Hydrophone Tuyến Tính ....................................................................................................... 434
Nguyễn Văn Vị Quốc và Dương Hoài Nghĩa
Điều Khiển Tàu Định Vị Động Học ...................................................................................... 440
Nguyễn Ngọc Minh, Nguyễn Quang Long, Hà Sinh Nhật, Chu Mạnh Hoàng và Vũ Ngọc Hùng
Nghiên Cứu Thiết Kế Chế Tạo Con Quay Vi Cơ Kiểu Âm Thoa Có Độ Suy Hao Thấp trong
Mơi Trường Khơng Khí ........................................................................................................ 448
Ngoc-Huy Tran, Thanh-Duong Nguyen, Dinh-Duy-Khanh Ngo, Duy-Trung Truong, VanHung Tran and Thanh-Nam Nguyen
Brain Control Interfaces with Posterior Dominant Rhythm Detection Using EEG Signals. 453

Lê Tiến Dung, Vũ Việt Phương, Lê Xuân Huy và Nguyễn Đình Châu Minh
So Sánh Các Thuật Tốn Hội Tụ Ảnh Ra-Đa Khẩu Độ Tổng Hợp ...................................... 458
Quân Trịnh Hoàng, Quân Phạm Minh, Quế Nguyễn Xuân, Thức Nguyễn Văn, Huynh Hoàng
Thế, Hùng Trương Xuân, Huy Lê Xuân, Phương Vũ Việt and Tuấn Phạm Anh
Kết Quả Nghiên Cứu Phát Triển Bộ Giả Lập Môi Trường Không Gian Dùng cho Kiểm
Nghiệm Hệ Thống Xác Định và Điều Khiển Tư Thế Vệ Tinh ............................................. 464
Trầ n Văn Thuận, Nguyễn Minh Khai và Dương Trường Duy
Bộ Tăng Áp Độ Lợi Cao DC-DC Không Cách Ly ............................................................... 472


Lương Hoàn Tiến, Nguyễn Minh Khai, Trần Văn Thuận và Ngơ Văn Thun
Bộ Nghịch Lưu Một Pha Nguồn Z Hình T với Giải Thuật Ngắn Mạch Hỗn Hợp ............... 477
Võ Đại Vân, Nguyễn Minh Khai, Trần Tấn Tài, Nguyễn Minh Tâm, Đỗ Đức Trí
Nghịch Lưu Một Pha Tăng Áp Bảy Bậc ............................................................................... 482
Ngô Kiều Nhi, Nguyễn Quang Thành, Đào Thanh Tiến và Huỳnh Thanh Bình
Thiết Kế và Chế Tạo Cảm Biến Áp Suất Sử Dụng Công Nghệ Strain Gauge ...................... 486
Trần Ngọc Hải, Lê Cung và Ngô Anh Dũng
Nghiên Cứu Thực Nghiệm về Ổn Định Tốc Độ của Trục Chính Máy Tiện Khi Truyền Động
bằng Động Cơ Thủy Lực ....................................................................................................... 494
Trần Ngọc Hải, Trần Xuân Tùy và Hoàng Hữu Vỹ
Nghiên Cứu, Thiết Kế và Chế Tạo Máy Phay CNC 4 Trục Cỡ Nhỏ .................................... 500
Ha Quang Thinh Ngo, Quoc Chi Nguyen and Thanh Phuong Nguyen
Design of ARM-based Motion Controller for Servo System in the Industry ....................... 505
Nguyen Trong Tai, Truong Duy Trung and Pham Van Phuc
Điều Khiển Thích Nghi Vật Liệu Có Nhớ - SMA ................................................................ 512
Nguyễn Đình Tứ, Trần Chí Cường, Lê Hồng Đăng, Phạm Thanh Tùng và Nguyễn Chí Ngơn
Mơ Hình Hóa và Điều Khiển Robot Ba Bánh Đa Hướng ..................................................... 517
Nguyễn Văn Nhờ, Phạm Thúy Ngọc
Kỹ Thuật Điều Khiển Độ Rộng Xung Sóng Mang Mới để Giảm Điện Áp Common Mode cho
Động Cơ 6 Pha Không Đối Xứng ......................................................................................... 524

Nguyễn Văn Nhờ, Phạm Thúy Ngọc
Kỹ Thuật Điều Chế Độ Rộng Xung Mới Dùng Sóng Mang để Giảm Điện Áp Common Mode
cho Bộ Nghịch Lưu 3 Pha ..................................................................................................... 532
Trần Văn Lợi, Nguyễn Văn Bình, Nguyễn Văn Bang và Đỗ Văn Dũng
Thiết Kế Bộ Điều Khiển Hệ Thống Lái Steer-By-Wire ....................................................... 539
Cong Binh Phan and Truong Thinh Nguyen
Application of Dielectric Electro Active Polymer Material in Ocean Wave Energy Converter
Systems .................................................................................................................................. 545
Lê Anh Kiệt, Nguyễn Hồng Phúc, Nguyễn Xuân Vinh, Nguyễn Ngọc Lâm và Lê Anh Tài
Thiết Kế Chế Tạo Hệ Thống Điều Khiển Robot Bốc Xếp AKB .......................................... 551
Nguyễn Văn Khoa và Nguyễn Chí Ngơn
Điều Khiển Backstepping Hệ Tay Máy ................................................................................ 557
Bùi Xuân Khoa, Đỗ Quốc Tuấn và Lã Hải Dũng
Nghiên Cứu Xây Dựng Chương Trình Điều Khiển cho Thiết Bị Tự Động Điều Chỉnh Đặc
Tính Điều Khiển Kênh Dọc trên Máy Bay Thế Hệ Mới ....................................................... 564


Giang Hồng Bắc và Nguyễn Phùng Quang
Điều Khiển Tầng Ổ Đỡ Từ Chủ Động với Vòng Trong Là Vòng Điều Khiển Từ Thông.... 569
Vương Anh Trung, Nguyễn Văn Thinh and Vũ Mạnh Hùng
Tổng Hợp Luật Điều Khiển Tối Ưu cho Máy Bay Không Người Lái Sử Dụng Cánh Lái Ga
Động ...................................................................................................................................... 574
Lê Văn Lẻ, Ngô Quang Hiếu
Điều Khiển Cần Cẩu trong Công Nghiệp .............................................................................. 579
Nguyễn Huỳnh Phi Long, Phạm Phương Tùng và Nguyễn Quốc Chí
Phát Triển Hệ Thống Khử Dao Động Tích Hợp Hệ Thống Thị Giác cho Cầu Trục Container
............................................................................................................................................... 584
Thanh Hai Le, Pham Hien and Heon Hwang
Calculating 3D Information Using CMLAN and Stereo Image............................................ 590
Đinh Thành Nhân, Trương Quốc Bảo và Trương Quốc Định

Thuật Toán Cải Tiến để Phát Hiện Nhắm-Mở Mắt Sử Dụng Đặc Trưng Hog và Máy Học
Véctơ Hỗ Trợ......................................................................................................................... 596
Van-Tuyen Dinh, Manh-Dung Ngo and Hoang-Hon Trinh
Histogram of Oriented Gradients based Vehicle Detection .................................................. 603
Huu-Cuong Nguyen
Large-Scale Moving Object Measurement Using Stereo Vision Technology ...................... 609
Nguyen Tan Dai, Nguyen Huu Duoc, Doan The Thao
Remote Gaze Estimation based on Face and Iris Detection under IR Light ......................... 613
Ngo Ha Quang Thinh, Nguyen Quoc Chi and Nguyen Thanh Phuong
Design and Control of PC-based Servo System .................................................................... 620
Đỗ Văn Cần, Nguyễn Phùng Quang và Đoàn Quang Vinh
Nghiên Cứu, Thiết Kế Phần Cứng Bộ CNC-on-Chip ........................................................... 628
Võ Duy Thành, Nguyễn Hoàng Thạch và Đỗ Mạnh Cường
Ứng Dụng Mạng CAN trong Thu Thập và Hiển Thị Dữ Liệu Phân Tán ............................. 636
Đỗ Văn Cần, Lê Nam Dương và Bùi Văn Vũ
Thiết Kế Kiến Trúc Thành Phần PLC của Bộ CNC trên Công Nghệ CSoC ........................ 643
Trọng Nghĩa Nguyễn, Tăng Khả Duy Nguyễn và Thanh Hùng Trần
Hệ Thống Giám Sát Điện Năng Tự Động bằng Mạng Cảm Biến Không Dây ..................... 651
Tăng Quốc Nam và Trần Tuấn Trung
Ứng Dụng Thuật Toán Kiến cho Bài Tốn Tìm Đường Đi của Robot Tự Hành .................. 658
Võ Khắc Phú, Bùi Trọng Hiếu, Trương Nguyên Vũ và Nguyễn Tấn Tiến
Nghiên Cứu Phát Triển Robot Vệ Sinh Đường Ống Tự Động ............................................. 666


Nguyễn Minh Tuấn và Tăng Quốc Nam
Ổn Định Cân Bằng Robot Hai Bánh Dọc nhờ Con Quay Hồi Chuyển ................................. 673
Nguyễn Văn Đơng, Lê Quang Bình, Nguyễn Đức Tiến, Nguyễn Tấn Tiến
Một Số Giải Pháp cho Hệ Động Lực Đẩy Đồng Trục của Thiết Bị Dưới Nước .................. 678
Tống Nhựt Phương, Chu Bá Long, Phan Tấn Tùng và Nguyễn Tấn
Thiết Kế Cơ Khí cho Robot Dạng Người ............................................................................. 685

Thắng Phạm Quang, Nghìn Đặng Văn, Đại Kiều Nguyễn Phương, Tuấn Cao Trần Ngọc và
Hiển Phạm Xuân
Thiết Kế Cụm Lấy Thịt trong Hệ Thống Lột Vỏ Tôm Bán Tự Động ................................... 691
Đặng Văn Nghìn, Phạm Xuân Hiển, Kiều Nguyễn Phương Đại, Cao Trần Ngọc Tuấn, Gia
Xuân Long
Nghiên Cứu Thiết Kế Cụm Gieo Hạt Tự Động trên Khay.................................................... 696
Vũ Thanh Trần, Vui-Văn Nguyễn, Nho-Van Nguyen and Hoà i Nghıã Dương
Thực Nghiệm Điều Khiển Bộ Biến Đổi AC-DC-AC 1 Pha- 3 Pha Dùng DSP .................... 700
Nghìn Đặng Văn, Đại Kiều Nguyễn Phương, Long Gia Xuân, Tuấn Cao Trần Ngọc và Hiển
Phạm Xuân
Thiết Kế Máy Đùn Sợi Nhựa Cỡ Nhỏ ................................................................................... 706
Nguyễn Ngọc Bình and Tăng Quốc Nam
Nghiên Cứu, Thiết Kế và Chế Tạo Máy In 3D Theo Công Nghệ FDM trên cơ sở Robot Song
Song Delta ............................................................................................................................. 713
Nguyễn Hữu Cường
Phát Triển Hệ Thống Laser-Camera để Tái Dựng Bề Mặt Ba Chiều của Vật Thể ............... 721
Lê Anh Tú, Vũ Đức Thái và Ngô Phương Thùy
Cải Tiến Mạng Nơron Tự Tổ Chức cho Mục Đích Phân Cụm Dữ Liệu ............................... 726
Hồ Phạm Huy Ánh, Trần Lê Minh Tâm và Nguyễn Đức Minh
Hệ Thống Nhận Dạng Khuôn Mặt Sử Dụng Mạng Nơ-Ron Tự Cấu Trúc và Phương Pháp
Biến Đổi Cosin Rời Rạc ........................................................................................................ 735
Lê Hoàng Đăng, Nguyễn Đình Tứ, Trần Chí Cường, Phạm Thanh Tùng và Nguyễn Chí Ngơn
Điều Khiển Robot 3 Bánh Đa Hướng Sử Dụng Bộ Điều Khiển RBF-PD Tự Chỉnh ........... 744
Hà Thị Thu Phương, Nguyễn Tiến Thư, Hồ Phạm Huy Ánh, Cao Văn Kiên
Tối Ưu Công Suất MPPT Nguồn Quang Năng PV Dùng Thuật Tốn P&O Mờ Thích Nghi ....
............................................................................................................................................... 750
Nguyen Ngoc Phuong, Nguyen Truong Thinh and Le Phan Hung
Ứng Dụng Bộ Điều Khiển Fuzzy Logic trong Hệ Thống DCS Blueline cho Điều Khiển Cánh
Hướng Gió Turbine Khí ........................................................................................................ 758
Đào Văn Thành, Nguyễn Trọng Tài

Điều Khiển Con Lắc Ngược Quay Sử Dụng Giải Thuật Mờ ................................................ 764


Trung Thanh Pham, Hai Nam Tran and Ngoc Anh My Nguyen
A Mathematical Model for Simulation and Manufacturing Ball-End Mill Using 5 Degrees of
Freedom Manipulator ............................................................................................................ 769
Võ Minh Trí, Khưu Hữu Nghĩa
Điều Khiển Mềm Dẻo Robot Mitsubishi Melfa RV-2AJ Trực Tiếp Từ Máy Tính .............. 779
Nguyễn Văn Khang, Nguyễn Đình Dũng, Nguyễn Văn Quyền
Điều Khiển Bám Quỹ Đạo Robot Song Song Delta Khơng Gian 3-PRS dựa trên Mơ Hình Hệ
Các Phương Trình Vi Phân-Đại Số ....................................................................................... 785
Tuan Tran Cong, Lâm Nguyễn Ngọc, Thanh Nguyen Minh and Khoa Đỗ Tân
Tối Ưu Hóa Theo Đa Tiêu Chí Thiết Kế Tay Máy Song Song Có Các Chuỗi Động Phụ Phân
Bố Bên Ngồi Khơng Gian Làm Việc Có Tính Đến Độ Cứng Vững ................................... 796
Nguyễn Tiến Kiệm
Điều Khiển Hệ Rơ Bốt Có Chú Ý Tác Động của Phụ Tải Khơng Biết Trước và Mơ Hình
Động Lực Ma Sát LuGre ...................................................................................................... 802
Ngô Kiều Nhi, Nguyễn Quang Thành, Phạm Bảo Toàn và Trần Vân Anh
Đề Xuất Một Phương Pháp Mới nhằm Đánh Giá Tốc Độ Suy Giảm Độ Cứng của Dầm dưới
Tác Dụng của Tải Trọng Di Chuyển ..................................................................................... 806
Phạm Bảo Tồn, Ngơ Kiều Nhi, Vương Cơng Luận và Nguyễn Quang Lợi
Khảo Sát Sự Xuống Cấp của Cầu bằng Hàm Mật Độ Phổ Công Suất.................................. 815
Bùi Ngọc Can, Nguyễn Thị Thái Huyền, Võ Tường Quân và Nguyễn Tấn Tiến
Nghiên Cứu Giải Thuật Máy Cắt Ống Laser ........................................................................ 823
Nguyễn Đức Chính, Phạm Nhật Tân, Trương Nguyên Vũ và Nguyễn Tấn Tiến
Nghiên Cứu Thiết Kế Thiết Bị Trợ Lực Khớp Cổ Chân cho Người Tàn Tật ....................... 829
Ngô Kiều Nhi, Nguyễn Quang Thành, Nguyễn Hoàng Kim Anh
Xây Dựng Mối Quan Hệ giữa Đô ̣ Không Tin Câ ̣y với Tín Hiệu Dao Động Thực Tế tại Các
Cầu......................................................................................................................................... 835
Nhat Khang Duong, Thien Phuc Tran, Tan Tien Nguyen

Ý Tưởng Thiết Kế cho Giường Y Tế Đa Chức Năng Dạng Mô Đun .................................. 843


Hội nghị toàn quốc lần thứ 8 về Cơ Điện tử - VCM-2016

Nghiên Cứu Điều Khiển Bước Đi Trên Robot UXA-90 Light
Study on Walking Control of Humanoid Robot UXA-90 Light
Nguyễn Văn Tiến Anh, Trần Thiên Phúc, và Nguyễn Tấn Tiến
Trường Đại học Bách khoa, 268 Lý Thường Kiệt, Q.10, Tp.HCM
; ;
Tóm tắt

Chữ viết tắt

Bài báo này giới thiệu những kết quả ở giai đoạn đầu
trong nghiên cứu về robot dáng người (Humanoid
robot) tại HiTech Mechatronics Lab, dựa trên cấu hình
phần cứng của robot UXA-90 Light. Dưới đây, việc
thực hiện chuyển động đi cho robot sẽ được trình bày
cụ thể với 3 nội dung chính: giải bài tốn động học cho
hai chân dựa trên lý thuyết về dual quaternion, tạo quỹ
đạo đi mong muốn bằng mơ hình con lắc ngược và thiết
kế bộ điều khiển Preview Control cho tác vụ đi. Kết
quả mơ phỏng cho thấy trong q trình đi robot luôn
nằm trong miền ổn định và đây là cơ sở để chúng tơi
tiến hành thực nghiệm trên mơ hình thật.

ZMP
CoM
LIPM

DOF
DSP
SSP

Abstract: This paper introduces the first step on
study of humanoid research in HiTech Mechatronics
Lab. The studies based on hardware of humanoid robot
UXA-90 Light. The kinematic of biped leg was solved
by dual quaternion method, walking pattern generated
based on Linear Inverted Pendulum Model
successfully and the Preview Controller is
implemented for walking control. The simulation
shows that robot is stable walking.

Ký hiệu
Ký hiệu
𝑅𝑜
𝑇𝑟
ℛℯ(𝑞)
𝒥𝓂(𝑞)
𝒟 (𝑞)

Đơn vị

𝒫 (𝑞)
𝓋ℯ𝒸(𝑞)
𝒫
ℒ
𝑃𝐶𝑜𝑀
𝑀

𝑔
𝐷𝑠
𝑇𝑐

𝑘𝑔𝑚𝑠 −1
𝑘𝑔𝑚2 𝑠 −1
𝑚
𝑘𝑔
𝑚𝑠 −2
𝑚
𝑠

𝑇𝑑𝑠
𝑇𝑠𝑠
∆𝑡

𝑠
𝑠
𝑠

VCM-2016

Ý nghĩa
Phép xoay trục tọa độ
Phép tịnh tiện trục tọa độ
Phần thực của quaternion
Phần ảo của quaternion 𝑞
Dual part của dual number 𝑞
Primary part của dual number
𝑞

Dạng vector cột quaternion,
dual quaternion 𝑞
Moment động lượng tịnh tiến
Moment động lượng xoay
Vị trí trọng tâm của robot
Khối lượng robot
Gia tốc trọng trường
Khoảng cách một bước đi
Thời gian thực hiện một bước
đi
Thời gian DSP
Thời gian SSP
Thời gian lấy mẫu

Zero moment point
Center of mass
Linear inverted pendulum model
Degree of freedom
Double support phase
Single support phase

1. Phần mở đầu
Ở Việt Nam cũng đã có những nghiên cứu về robot đi
hai chân như Hubot-1 [1] và HUTECH-1 [2]. Hai
nghiên cứu trên cũng đã được những kết quả ban đầu
như bài toán động học, tạo quỹ đạo đã được giải quyết
tuy nhiên việc áp dụng xuống mơ hình thực cịn gặp
nhiều hạn chế, robot di chuyển khá nặng nề và kém ổn
định. Từ năm 2016, HiTech Mechatronics Lab đã thực
hiện các nghiên cứu đầu tiên của mình về robot dáng

người. So với hai nhóm nghiên cứu trên chúng tơi tiến
hành một hướng tiếp cận khác đó là dựa trên một cấu
hình humanoid robot thương mại, nhóm nghiên cứu tập
trung vào việc xây dựng giải thuật điều khiển, xây dựng
các tác vụ như: đi, ngồi, chào hỏi, đá bóng… và áp
dụng lên mơ hình sẵn có. Việc chế tạo một humanoid
robot trong nước sẽ nằm ở giai đoạn tiếp theo của
nghiên cứu.
Robot di chuyển bằng hai chân là phần quan trọng
trong nghiên cứu về robot dáng người, những nghiên
cứu thành công đều phát triển từ robot đi bằng hai chân
như Wabian với WL-5 [3], Honda với E0 [4] và các dự
án khác [5–8]. Vấn đề chính của nghiên chuyển động
đi hai chân là hoạch định ra quỹ đạo di chuyển mong
muốn và điều khiển robot giữ thăng bằng và bám theo
quỹ đạo đó. Một số phương pháp đã áp dụng thành
công để tạo quỹ đạo cho robot như: model-based gait,
biological mechanism-based gait and natural
dynamics-based gait [9]. Tuy nhiên việc phân tích ổn
định của robot đi bằng hai chân là một bài toán phức
tạp bởi đây là một hệ có độ phi tuyến lớn,
underactuated, chịu tác động của ngoại lực và có nhiều
trạng thái thay đổi trong suốt q trình hoạt động [10].
Để phân tích ổn định của robot đi hai chân có các
phương pháp: ZMP, periodicity-based gait, theory of
capture points và foot placement estimator.
Bài báo này trình bày việc thực hiện chuyển động đi
bằng hai chân cho robot UXA-90 Light bao gồm các
vấn đề: mơ hình hóa robot hai chân, hoạch định quỹ
đạo đi và thiết kế bộ điều khiển.

35


Hội nghị toàn quốc lần thứ 8 về Cơ Điện tử - VCM-2016
Dual number được giới thiệu bởi Clifford [18] và
được định nghĩa:
𝑎 = 𝑎 + 𝜀𝑎′
Trong đó 𝜀 là tốn tử dual có tính chất 𝜀 2 = 0 nhưng
𝜀 ≠ 0. 𝒫(𝑎) = 𝑎 được gọi là primary part và 𝒟(𝑎) =
𝑎′ được gọi là dual part.
Dual quaternion là một dual number có primary part
và dual part đều là quaternion
𝑞 = (𝑞1 + 𝑞2 𝑖̂ + 𝑞3 𝑗̂ + 𝑞4 𝑘̂ )
+ 𝜀(𝑞5 + 𝑞6 𝑖̂ + 𝑞7 𝑗̂ + 𝑞8 𝑘̂ )
Với một dual quaternion 𝑞 chúng ta primary part lần
H. 1

Cấu trúc robot UXA-90 Light

Nghiên cứu này sử dụng robot UXA-90 Light của hãng
Robobuilder với tổng cộng 23 DOF (H. 1). Ở giai đoạn
đầu, chúng tôi tập trung vào chuyển động đi hai chân
với 12 DOF, các bậc tự do cịn lại thì khơng chuyển
động nên không xét tới. Một số thông số cơ bản của
robot được trình bày trong B. 1
B. 1

Thơng số robot UXA-90 Light

Khối lượng
Chiều cao
Chiều rộng
Số bậc tự do

Cảm biến

9.5 𝑘𝑔
1000 𝑚𝑚
350 𝑚𝑚
12 DOF (hai chân)
8 DOF (hai tay)
1 DOF (khớp hông)
2 DOF (đầu)
IMU 2G 9Axis, ±90° (Pitch),
±180° (Roll/Yaw)

2. Mơ hình hóa robot hai chân
Chúng tôi áp dụng lý thuyết về dual quaternion để giải
quyết bài toán động học, đây là một phương pháp biểu
diễn đồng thời vị trí, hướng của end-effector một cách
ngắn gọn và đơn giản hơn so với phương pháp sử dụng
ma trận biến đổi thuần nhất (ma trận 4×4) [11]. Nhiều
nghiên cứu đã áp dụng thành cơng lý thuyết dual
quaternion để giải quyết các bài toán trong lĩnh vực
robotics [12–16].
2.1 Cơ sở lý thuyết
Quaternion được giới thiệu bởi Hamilton [17] và được
định nghĩa:
𝑞 = 𝑞1 + 𝑞2 𝑖̂ + 𝑞3 𝑗̂ + 𝑞4 𝑘̂

Trong đó, 𝑞1 , 𝑞2 , 𝑞3 và 𝑞4 là các số thực, 𝑖̂, 𝑗̂, 𝑘̂ là các
phần ảo và thõa mãn 𝑖̂2 = 𝑗̂2 = 𝑘̂ 2 = 𝑖̂𝑗̂𝑘̂ = −1. Nếu 𝑞
là một quaternion chúng ta có ℛℯ(𝑞) = 𝑞1 , ℐ𝓂(𝑞) =
𝑇
[𝑞2 𝑞3 𝑞4 ]𝑇 and 𝖎 = [𝑖̂ 𝑗̂ 𝑘̂] . Khi đó 𝑞 được viết lại
thành 𝑞 = ℛℯ(𝑞) + 𝖎 ∘ 𝒥𝓂(𝑞) với ∘ biểu phép nhân
các phần tử tương ứng của hai ma trận.
Với một quaternion cho trước 𝑞 = ℛℯ(𝑞) + 𝖎 ∘
𝒥𝓂(𝑞), toán tử 𝓋ℯ𝒸 dùng để biểu diễn một quaternion
dưới dạng ma trận cột
ℛℯ(𝑞)
𝓋ℯ𝒸(𝑞) = [
]
𝒥𝓂(𝑞)
= [𝑞1 𝑞2 𝑞3 𝑞4 ]𝑇

VCM-2016

lượt là 𝒫 (𝑞) = 𝑞1 + 𝑞2 𝑖̂ + 𝑞3 𝑗̂ + 𝑞4 𝑘̂ và 𝒟 (𝑞) =
𝑞5 + 𝑞6 𝑖̂ + 𝑞7 𝑗̂ + 𝑞8 𝑘̂ . Dạng ma trận của một dual
quaternion
𝓋ℯ𝒸 (𝑞) = [

𝓋ℯ𝒸 (𝒫 (𝑞))
]
𝓋ℯ𝒸 (𝒟 (𝑞))

= [𝑞1 𝑞2 𝑞3 𝑞4 𝑞5 𝑞6 𝑞7 𝑞8 ]𝑇
2.2 Phép biến đổi tọa độ dùng Dual quaternion
Dưới đây chúng tôi giới thiệu cách biểu diễn các phép

biến đổi tọa độ dưới dạng dual quaternion.

H. 2

Phép xoay và tịnh tiến hệ trục tọa độ

Một chuyển động xoay quanh gốc tọa độ một góc 𝜃
𝑇
quanh một vector đơn vị 𝑛 = [𝑛𝑥 𝑛𝑦 𝑛𝑧 ] biểu diễn ở
dạng dual quaternion
𝜃
𝜃
𝑅𝑜(𝑛, 𝜃) = cos + 𝖎 ∘ 𝑛 sin
2
2
Một chuyển động tịnh tiến dọc theo vector đơn vị 𝑡 =
𝑇
[𝑡𝑥 𝑡𝑦 𝑡𝑧 ] một khoảng cách 𝑑 được biểu diễn ở dạng
dual quaternion
𝑡
𝑇𝑟(𝑡, 𝑑) = 1 + 𝜀 𝑑
2
Thực hiện liên tiếp các phép xoay và tịnh tiến tọa độ
như H. 3.

H. 3

Minh họa các phép biến đổi tọa độ

Dual quaternion

𝒪0 sang 𝒪1

0

𝑞1 biểu diễn phép dời từ hệ tọa độ

36


Hội nghị toàn quốc lần thứ 8 về Cơ Điện tử - VCM-2016
10 0
𝑝 𝑟
2 1 1
Trong đó thành phần 𝒫 ( 0𝑞1 ) = 0𝑟1 biểu diễn phép
0

𝑞1 = 0𝑟1 + 𝜀

xoay và thành phần 2𝒟 ( 0𝑞1 ) 𝒫 ( 0𝑞1 ) = 0𝑝1 biểu diễn
phép tịnh tiến. Tương tự phép dời từ hệ tọa độ 𝒪1 sang
hệ tọa độ 𝒪2 được biểu diễn bằng dual quaternion 1𝑞2 ,
cuối cùng phép dời tọa độ 𝒪0 sang tọa độ 𝒪2
0
𝑞2 = 0𝑞1 1𝑞2
2.3 Động học chân robot UXA-90 Light
Cấu tạo của hai chân robot là giống nhau do đó chúng
tơi trình bày việc giải bài tốn động học thuận, động
học ngược cho chân trái, chân cịn lại hồn tồn tương
tự.
Đặt hệ tọa độ cho mỗi khâu theo quy ước DenavitHartenberg [19], khi đó phép biến đổi từ tọa độ 𝒪𝑖−1

sang 𝒪𝑖 được thực hiện thông qua các chuyển động
xoay và tịnh tiến sau:
Xoay quanh trục 𝑧𝑖−1 góc 𝜃𝑖 :
𝜃𝑖
𝜃𝑖
𝑅𝑜(𝑧𝑖−1 , 𝜃𝑖 ) = cos + 𝑘̂ sin
2
2
Tịnh tiến dọc theo trục 𝑧𝑖−1 khoảng cách 𝑑𝑖 :
𝑑𝑖
𝑇𝑟(𝑧𝑖−1 , 𝑑𝑖 ) = 1 + 𝜀 𝑘̂
2
Tịnh tiến dọc theo trục 𝑥𝑖 khoảng cách 𝑎𝑖 :
𝑎𝑖
𝑇𝑟(𝑥𝑖 , 𝑎𝑖 ) = 1 + 𝜀 𝑖̂
2
Xoay quanh trục 𝑥𝑖 góc 𝛼𝑖 :
𝛼𝑖
𝛼𝑖
𝑅𝑜(𝑥𝑖 , 𝛼𝑖 ) = cos + 𝑖̂ sin
2
2
Dual quaternion biểu diễn phép biến đổi tọa độ 𝒪𝑖−1
sang tọa độ 𝒪𝑖 theo quy ước Denavit-Hartenberg
𝑖−1
𝑞𝑖 = 𝑅𝑜(𝑧𝑖−1 , 𝜃𝑖 )𝑇𝑟(𝑧𝑖−1 , 𝑑𝑖 )𝑇𝑟(𝑥𝑖 , 𝑎𝑖 )𝑅𝑜(𝑥𝑖 , 𝛼𝑖 )
= 𝒫 ( 𝑖−1𝑞𝑖 ) + 𝜀𝒟 ( 𝑖−1𝑞𝑖 )
Trong đó:
𝜃𝑖
𝛼𝑖

𝜃𝑖
𝛼𝑖
𝒫 ( 𝑖−1𝑞𝑖 ) = cos cos + 𝑖̂ cos sin
2
2
2
2
𝜃𝑖
𝛼𝑖
𝜃𝑖
𝛼𝑖
̂
+ 𝑗̂ sin sin + 𝑘 sin cos
2
2
2
2
1
𝜃𝑖
𝛼𝑖
𝜃𝑖
𝛼𝑖
𝑖−1
𝒟 ( 𝑞𝑖 ) = − (𝑑𝑖 sin cos + 𝑎𝑖 cos sin )
2
2
2
2
2
1

𝜃𝑖
𝛼𝑖
𝜃𝑖
𝛼𝑖
+ 𝑖̂ (−𝑑𝑖 sin sin + 𝑎𝑖 cos cos )
2
2
2
2
2
1
𝜃𝑖
𝛼𝑖
𝜃𝑖
𝛼𝑖
+ 𝑗̂ (𝑑𝑖 cos sin + 𝑎𝑖 sin cos )
2
2
2
2
2
1
𝜃𝑖
𝛼𝑖
𝜃𝑖
𝛼𝑖
̂
+ 𝑘 (𝑑𝑖 cos cos − 𝑎𝑖 sin sin )
2
2

2
2
2
Hệ tọa độ đặt lên mỗi khâu của chân trái robot UXA90 Light được thể hiện trong H. 4.

H. 4

Hệ tọa độ đặt lên một chân của robot

Với hệ trục tọa độ đã chọn, bảng thông số DenavitHartenberg dùng để giải bài toán động học được thể
hiện ở B. 2
B. 2

𝑖
1
2
3
4
5
6

Bảng thông số Denavit-Hartenberg

𝜃𝑖
𝜃1 + 𝜋/2
𝜃2 + 𝜋/2
𝜃3
𝜃4
𝜃5
𝜃6

𝛼𝑖
−𝜋/2
𝜋/2
0
0
𝜋/2
0

𝑎𝑖
0
0
𝑙2
𝑙3
0
𝑙4

𝑑𝑖
−𝑙1
0
0
0
0
0

𝑙1 = 0.042𝑚, 𝑙2 = 𝑙3 = 0.21𝑚, 𝑙4 = 0.065𝑚
Động học thuận của chân robot UXA-90 Light
𝑞𝑒 = 0𝑞1 1𝑞2 2𝑞3 3𝑞4 4𝑞5 5𝑞6
Tiếp theo, chúng ta tính tốn ma trận Jacobian 𝐽𝑥 để
giải bài toán động học ngược. Gọi 𝑥̇ 𝑒 = [𝑣 𝜔]𝑇 là vận

tốc của bàn chân robot (end-effector) và vận tốc góc
𝑇
của các khớp là 𝜃̇ = [𝜃̇1 𝜃̇2 𝜃̇3 𝜃̇4 𝜃̇5 𝜃̇6 ] chúng ta có
mối quan hệ 𝑥̇ 𝑒 = 𝐽𝑥 𝜃̇ . Khi biểu diễn bằng dual
quaternion
𝓋ℯ𝒸(𝑥̇ 𝑒 ) = 𝐽𝑥 𝜃̇
Trong đó, 𝑥̇ 𝑒 là đạo hàm bậc nhất của dual quaternion
thể hiện vị trí của bàn chân, 𝐽𝑥 là ma trận dual
quaternion Jacobian tương ứng.
Có hai phương pháp để tính ma trận dual quaternion
Jacobian: tính trực tiếp và tính dựa vào quy ước
Denavit-Hartenberg (gián tiếp) [20]. Trong bài báo
này, chúng tôi trình giới thiệu phương pháp gián tiếp
để tính ma trận 𝐽𝑥 .
Đặt 𝐽𝑥 = [𝑗1 𝑗2 𝑗3 𝑗4 𝑗5 𝑗6 ]𝑇 với 𝑗1 … 𝑗6 là các ma trận
cột.
𝑗𝑖+1 = 𝓋ℯ𝒸(𝑧𝑖 𝑥𝑒 ), 𝑖 = 0, … ,5
∗
1 0
Với 𝑧𝑖 =
𝑞𝑖 𝑘̂ ( 0𝑞𝑖 ) hay 𝑧𝑖 = 𝒫(𝑧𝑖 ) + 𝜀𝒟(𝑧𝑖 )
2

trong đó
𝒫(𝑧𝑖 ) = 𝑖̂(𝑞𝑖2 𝑞𝑖4 + 𝑞𝑖1 𝑞𝑖3 ) + 𝑗̂(𝑞𝑖3 𝑞𝑖4 − 𝑞𝑖1 𝑞𝑖2 )
1
+ 𝑘̂(𝑞𝑖24 − 𝑞𝑖23 − 𝑞𝑖22 + 𝑞𝑖21 )
2

VCM-2016

37


Hội nghị toàn quốc lần thứ 8 về Cơ Điện tử - VCM-2016
𝒟(𝑧𝑖 ) = 𝑖̂(𝑞𝑖2 𝑞𝑖8 + 𝑞𝑖6 𝑞𝑖4 + 𝑞𝑖1 𝑞𝑖7 + 𝑞𝑖5 𝑞𝑖3 )
+ 𝑗̂(𝑞𝑖3 𝑞𝑖8 + 𝑞𝑖7 𝑞𝑖4 − 𝑞𝑖1 𝑞𝑖6 − 𝑞𝑖5 𝑞𝑖2 )
+ 𝑘̂ (𝑞𝑖4 𝑞𝑖8 − 𝑞𝑖3 𝑞𝑖7 − 𝑞𝑖2 𝑞𝑖6 + 𝑞𝑖1 𝑞𝑖5 )
Tiếp theo đó chúng tơi giải bài tốn động học ngược
bằng phương pháp số (H. 5).

H. 5

Giải động học ngược dùng Jacobian pseudo-inverse

Gọi sai lệch giữa vị trí mong muốn và vị trí hiện tại của
end-effector là ∆𝑥 = 𝑥𝑒𝑑 − 𝑥𝑒 , đạo hàm bậc nhất hai vế
∆𝑥̇ = 𝑥̇ 𝑒𝑑 − 𝑥̇ 𝑒
𝑑
Bởi vì 𝑥𝑒 là một hằng số nên phương trình trên trở
thành 𝓋ℯ𝒸(∆𝑥̇ ) = −𝐽𝑥 𝜃̇. Chọn 𝜃̇ = 𝐽𝑥+ 𝐾𝓋ℯ𝒸(∆𝑥) thì
phương trình động học ngược
𝓋ℯ𝒸(∆𝑥̇ ) + 𝐾𝓋ℯ𝒸(∆𝑥) = 0
Nếu 𝐾 là một ma trận xác định dương thì sau một số
lần lặp tính tốn 𝓋ℯ𝒸(∆𝑥) sẽ tiến về 0 tức vị trí hiện tại
bằng trùng với vị trí mong muốn, bài tốn động học
ngược được giải quyết.

3. Hoạch định quỹ đạo đi
Robot đi hai chân là một hệ thống có độ phi tuyến cao

nên việc phân tích hệ thống một cách tường minh gặp
nhiều khó khăn. Vì vậy, các nghiên cứu về robot hai
chân thường tìm cách phân tích hệ thống qua một hệ
đơn giản hơn để tạo quỹ đạo đi và thiết kế bộ điều
khiển. Ở đây, chúng tôi sử dụng mơ hình Con lắc ngược
tuyến tính (LIPM) được giới thiệu bởi Kajita [21] cho
việc tạo quỹ đạo của trọng tâm robot (CoM), quỹ đạo
bàn chân được tạo bằng phương pháp nội suy với các
điều kiện biên cho trước [22].
Một bước đi của con người được chia ra làm nhiều giai
đoạn nhỏ, ở mỗi giai đoạn các chân sẽ phối hợp chuyển
động để đưa trọng tâm đi chuyển về phía trước H. 6.

H. 6

Các giai đoạn của một bước đi

3.1 Quỹ đạo CoM
Chúng tôi tạo quỹ đạo di chuyển trong trường hợp
robot đi thẳng, trên sàn phẳng, thông số bước đi được
trình bày trong B. 3. Khi robot bắt đầu di chuyển và
chuẩn bị dừng thì bước chân ngắn lại hơn so với bước
đi bình thường nhằm mục đích tăng dần và giảm dần
vận tốc như vậy dáng đi sẽ gần với dáng đi tự nhiên của
con người [23] với 3 trạng thái:
 Tăng tốc: robot chuyển từ vị trí đứng yên sang
trạng thái đi, vận tốc tăng từ 0 lên vận tốc mong
muốn 𝑣 trong thời gian 𝑇𝑖 .
 Đi ổn đinh: robot di chuyển với vận tốc 𝑣

VCM-2016

 Giảm tốc: robot giảm dần vận tốc từ 𝑣 về 0 trong
thời gian 𝑇𝑓 .
Quỹ đạo trọng tâm tạo bởi phương pháp LIPM tại thời
điểm thay đổi chân đứng có vận tốc thay đổi đột ngột
vì vậy gia tốc của CoM có thể rất lớn, điều này dẫn đến
robot có thể bị hư hỏng. Để quỹ đạo CoM có vận tốc
liên tục tại thời điểm đổi chân, thời gian được thêm vào
thời điểm đổi chân
𝑆(𝑡0 ) = 𝑝𝐶𝑜𝑀 (𝑡0 )
𝑆(𝑡0 + 𝑇𝑑𝑠 ) = 𝑝𝐶𝑜𝑀 (𝑡0 + 𝑇𝑑𝑠 )
𝑆̇(𝑡0 ) = 𝑝̇𝐶𝑜𝑀 (𝑡0 )
𝑆̇(𝑡0 + 𝑇𝑑𝑠 ) = 𝑝̇𝐶𝑜𝑀 (𝑡0 + 𝑇𝑑𝑠 )
𝑇𝑑𝑠
̈
{𝑆 (𝑡0 + 2 )= 0
B. 3

𝑠𝑥
𝑠𝑦

Thông số bước đi

0
𝑙0

𝐷𝑠 /2
𝑙0

𝐷𝑠
𝑙0

𝐷𝑠
𝑙0

𝐷𝑠
𝑙0

𝐷𝑠
0
𝑙0 𝑙0 /2

0
0

Giải thuật tạo quỹ đạo dựa trên LIPM [24]
Bước 1:
Lựa chọn thời gian thực hiện một bước đi 𝑇𝑐 , thông số
bước đi 𝑠𝑥 , 𝑠𝑦 từ B. 3. Xác định vị trí ban đầu của CoM
(𝑥, 𝑦, 𝑧𝑐 ) và vị trí đặt chân ban đầu (𝑝𝑥∗ , 𝑝𝑦∗ ) =
(𝑝𝑥0 , 𝑝𝑦0 ). Tính các thông số
𝑇0 = √

𝑧𝑐
𝑇𝑐
𝑇𝑐
, 𝐶 = cosh , 𝑆 = sinh
𝑔
𝑇0

𝑇0

Bước 2:
𝑇 = 0, 𝑛 = 0
Bước 3:
Vị trí, vận tốc của CoM trong thời gian 𝑡 ∈ [𝑇, 𝑇 + 𝑇𝑐 ]
được xác định từ phương trình chuyển động của con
lắc ngược
𝑡
𝑡
𝑥𝑖𝑛 − 𝑝𝑥∗ cosh + 𝑇0 𝑥̇ 𝑖𝑛 sinh + 𝑝𝑥∗
𝑇0
𝑇0
𝑥(𝑡)
[
]=
𝑡
𝑡
𝑦(𝑡)
𝑦 𝑛 − 𝑝𝑦∗ cosh + 𝑇0 𝑦̇ 𝑖𝑛 sinh + 𝑝𝑦∗
[ 𝑖
]
𝑇0
𝑇0
𝑥𝑖𝑛 − 𝑝𝑥∗
𝑡
𝑡
𝑠𝑖𝑛ℎ + 𝑥̇ 𝑖𝑛 𝑐𝑜𝑠ℎ
𝑇0
𝑇0

𝑇0
𝑥̇ (𝑡)
[
]= 𝑛
𝑦̇ (𝑡)
𝑦𝑖 − 𝑝𝑦∗
𝑡
𝑡
𝑠𝑖𝑛ℎ + 𝑦̇ 𝑖𝑛 𝑐𝑜𝑠ℎ
[ 𝑇0
𝑇0
𝑇0 ]
Bước 4:
𝑇 = 𝑇 + 𝑇𝑐 , 𝑛 = 𝑛 + 1
Bước 5:
Tính vị trí đặt chân bước thứ 𝑛: (𝑝𝑥𝑛 , 𝑝𝑦𝑛 )
𝑝𝑥𝑛
𝑝𝑥𝑛−1 + 𝑠𝑥𝑛
[ 𝑛 ] = [ 𝑛−1
]
𝑝𝑦
𝑝𝑦 − (−1)𝑛 𝑠𝑦𝑛
Bước 6:
𝑛 𝑛
Tính tốn bước tiếp theo (𝑥 , 𝑦 )
𝑠𝑥𝑛+1
𝑛
𝑥
2
[ 𝑛] =

𝑦
𝑠 𝑛+1
𝑛 𝑦
(−1)
[
2 ]

38


Hội nghị toàn quốc lần thứ 8 về Cơ Điện tử - VCM-2016

𝑛
𝑣𝑥
[ 𝑛]
𝑣𝑦

𝐶+1 𝑛
𝑥
𝑇0 𝐶
=
𝐶−1 𝑛
𝑦
[ 𝑇0 𝐶
]

Bước 7:
Tính giá trị (𝑥 𝑑 , 𝑥̇ 𝑑 ) và tương tự cho (𝑦 𝑑 , 𝑦̇ 𝑑 )
𝑛
𝑑

𝑝𝑛 + 𝑥
[𝑥 𝑑 ] = [ 𝑥 𝑛 ]
𝑥̇
𝑣𝑥
Bước 8:
Tính vị trí đặt chân tiếp theo 𝑝𝑥∗ , tương tự cho 𝑝𝑦∗
𝑎(𝐶 − 1) 𝑑
(𝑥 − 𝐶𝑥𝑖𝑛 − 𝑇𝑐 𝑆𝑥̇ 𝑖𝑛 )
𝑝𝑥∗ = −
𝐷
𝑏𝑆
𝑆
−
(𝑥̇ 𝑑 − 𝑥𝑖𝑛 − 𝐶𝑥̇ 𝑖𝑛 )
𝑇0 𝐷
𝑇0
2
𝑆
Với: 𝐷 = 𝑎(𝐶 − 1)2 + 𝑏 ( )
𝑇0
Bước 9:
Quay lại Bước 3

H. 8

3.2 Quỹ đạo bàn chân
Bài toán động học ngược của mỗi chân hoàn toàn giải
được nếu chúng ta biết được vị trí của CoM và bàn chân
tại mỗi thời điểm. Tiếp theo đâu chúng ta sẽ hoạch định
quỹ đạo của bàn chân bằng phương pháp nội suy [25]

với các điều kiện biên ở hai phương trình dưới.

H. 9

𝑥𝑎 (𝑡)

H. 7

Vận tốc CoM theo phương x

Sau khi thực hiện giải thuật tạo quỹ đạo CoM và bổ
sung thêm DSP thì vận tốc của trọng tâm tại thời điểm
đổi chân trụ đã khơng cịn hiện tượng thay đổi đột ngột
H. 7. Vị trí đặt chân của robot cũng được hoạch định
trước H. 8.

Vị trí các bước chân

𝑘𝐷𝑠
= {𝑘𝐷𝑠 + 𝐿𝑎0
(𝑘 + 2)𝐷𝑠
𝐿𝑎𝑛
𝑧𝑎 (𝑡) = {𝐻𝑎0

Nội suy quỹ đạo của bàn chân

𝑡 ∈ [𝑘𝑇𝑐 , 𝑘𝑇𝑐 + 𝑇𝑑𝑠 )
𝑡 = 𝑘𝑇𝑐 + 𝑇𝑚
𝑡 ∈ ((𝑘 + 1)𝑇𝑐 , (𝑘 + 1)𝑇𝑐 + 𝑇𝑑𝑠 )
𝑡 ∈ [𝑘𝑇𝑐 , 𝑘𝑇𝑐 + 𝑇𝑑𝑠 )

𝑡 = 𝑘𝑇𝑐 + 𝑇𝑚

𝐿𝑎𝑛 𝑡 ∈ ((𝑘 + 1)𝑇𝑐 , (𝑘 + 1)𝑇𝑐 + 𝑇𝑑𝑠 )
Với 𝑘 = 0,1, … , 𝑛 là số bước đi. Các thông số của quỹ
đạo bàn chân được thể hiện ở H. 8: 𝐿𝑎𝑛 = 𝑙4 , 𝐿𝑎0 =
0.4𝐷𝑠 , 𝐻𝑎0 = 𝐿𝑎𝑛 + 0.005 và 𝑇𝑚 = 0.5𝑇𝑐 . Robot bước
đi trên bề mặt bằng phẳng, bàn chân luôn song song với
mặt đất.
Trong suốt quá trình đi, hai chân của robot lần lượt
chuyển từ chân đứng sang chân lắc, từ pha double
support sang pha single support. (H. 10)

H. 10 Sự thay đổi pha và vị trí của hai bàn chân robot theo phương z trong quá trình đi

VCM-2016

39


Hội nghị toàn quốc lần thứ 8 về Cơ Điện tử - VCM-2016

4. Thiết kế bộ điều khiển
Sau khi đã có được quỹ đạo mong muốn, tiếp theo
chúng tơi thiết kế bộ điều khiển để robot đi ổn định.
Dựa trên lý thuyết ZMP, robot đi không bị ngã khi điểm
ZMP của robot luôn nằm trong mặt chân đế. Bộ điều
khiển Preview Control [26] được sử dụng để đảm bảo
điểm ZMP của robot bám theo quỹ đạo ZMP ổn định
mong muốn. Trong bài báo này, vị trí của ZMP
(𝑝𝑥 , 𝑝𝑦 ) của mơ hình robot được tính gần đúng dựa vào

moment động lượng
𝑀𝑔𝑥 + 𝑝𝑧 𝒫𝑥̇ − ℒ̇𝑦
𝑝𝑥 =
𝑀𝑔 + 𝒫𝑧̇
𝑀𝑔𝑦 + 𝑝𝑧 𝒫𝑦̇ − ℒ̇𝑥
𝑝𝑦 =
𝑀𝑔 + 𝒫𝑧̇
Trong đó 𝑝𝑧 = 0 do đi trên bề mặt phẳng, moment
𝑇
động lượng tịnh tiến 𝒫 = [𝒫𝑥 𝒫𝑦 𝒫𝑧 ] , moment động
𝑇

lượng xoay ℒ = [ℒ𝑥 ℒ𝑦 ℒ𝑧 ] , khối lượng của robot là
𝑀 , vị trí của CoM 𝑝𝐶𝑜𝑀 = [𝑥 𝑦 𝑧]𝑇 và 𝑔 = 9.81 là gia
tốc trọng trường.
Phương trình trạng thái của hệ robot trong miền rời rạc
𝑥(𝑘 + 1) = 𝐴𝑥(𝑘) + 𝐵𝑢(𝑘)
{
𝑝(𝑘) = 𝐶𝑥(𝑘)
Trong đó:
𝑥(𝑘) = [𝑥(𝑘Δ𝑡) 𝑥̇ (𝑘Δ𝑡) 𝑥̈ (𝑘Δ𝑡)]𝑇
𝑢(𝑘) = 𝑢(𝑘Δ𝑡), 𝑝(𝑘) = 𝑝(𝑘Δ𝑡)
𝑇
1 Δ𝑡 Δ𝑡 2
Δ𝑡 3 Δ𝑡 2
𝐴 = [0 1 Δ𝑡 ] , 𝐵 = [
Δ𝑡]
6 2
0 0
1

𝑇
𝑧𝑐
𝐶 = [1 0 − ]
𝑔

𝑖=0

𝑢(𝑘) = −𝐺𝑖 ∑ 𝑒(𝑘) − 𝐺𝑥 𝑥(𝑘)
𝑘

𝑗=1

− ∑ 𝐺𝑝 (𝑗)𝑝𝑟𝑒𝑓 (𝑘 + 𝑗)
𝑁𝐿

Với các hệ số 𝐺𝑖 , 𝐺𝑥 , 𝐺𝑝 (𝑗) được xác định từ các trọng
số 𝑄𝑒 𝑄𝑥 và 𝑅

5. Kết quả mô phỏng
Để kiểm tra kết quả tính tốn động học, tạo quỹ đạo và
bộ điều khiển, chúng tôi tiến hành mô phỏng bằng phần
mềm Matlab, các thơng số được trình bày trong B. 4.
B. 4

Thông số mô phỏng

𝐷𝑠
𝑇𝑐
𝑙0
∆𝑡

0.1 𝑚
1𝑠
0.114 𝑚
0.01 𝑠
Kết quả mô phỏng trong H. 12 cho thấy khi di chuyển
điểm ZMP của robot luôn nằm trong miền ổn định có
nghĩa là robot sẽ khơng bị ngã. Sau khi áp dụng bộ điều
khiển Preview control, ZMP của robot đã bám theo quỹ
đạo mong muốn. Những kết quả này là cơ sở để chúng
tơi áp dụng lên mơ hình robot thực.

H. 12 Kết quả mô phỏng bộ điều khiển bám theo ZMP

6. Kết luận

H. 11 Sơ đồ hệ thống

Với quỹ đạo ZMP mong muốn 𝑝𝑟𝑒𝑓 (𝑘) hàm mục tiêu
của bộ điều khiển
𝑖=𝑘

𝐽 = ∑[𝑄𝑒 𝑒 2 (𝑖) + ∆𝑥 𝑇 (𝑖)𝑄𝑥 ∆𝑥(𝑖) + 𝑅∆𝑢2 (𝑖)]
∞

𝑒(𝑖) = 𝑝(𝑖) − 𝑝𝑟𝑒𝑓 (𝑖) là sai số của ZMP, 𝑄𝑒 ,𝑅 > 0 và
𝑄𝑥 là ma trận 3×3 đối xứng xác định dương. ∆𝑥(𝑘) =
𝑥(𝑘) − 𝑥(𝑘 − 1) và ∆𝑢(𝑘) = 𝑢(𝑘) − 𝑢(𝑘 − 1).
Khi quỹ đạo của ZMP mong muốn có thể biết trước 𝑁𝐿
bước tiếp theo tại mỗi thời điểm lấy mẫu thì bộ điều
khiển Preview Control được xác định

VCM-2016

Trên đây là những kết quả nghiên cứu ban đầu của
Hitech Mechatronics Lab về lĩnh vực Humanoid robot.
Các vấn đề chính trong việc thực hiện chuyển động đi
cho robot UXA-90 Light đã được chúng tơi trình bày.
Kết quả mơ phỏng cho thấy robot có thể đi ổn định, và
việc thực nghiệm đang được tiến hành tại HiTech
Mechatronics Lab và kế quả sẽ được chúng tôi công bố
trong thời gian tới.

Tài liệu tham khảo
[1] Nhựt, N.T., Lam, C.T.: Walking planning for
biped robot hubot. J. Comput. Sci. Cybern. 26,
361–374 (2012).
[2] Phuong, N.T., Huy, T.D., Cuong, N.C., Loc,
H.D.: A simple walking control method for biped
robot with stable gait. J. Comput. Sci. Cybern. 29,
105–115 (2013).

40


Hội nghị toàn quốc lần thứ 8 về Cơ Điện tử - VCM-2016
[3] Kato, I., Tsuiki, H.: The hydraulically powered
biped walking machine with a high carrying
capacity. In: Dubrovnik, Y. (ed.) Proc. of the 4th
International Symposium on External Control of
Human Extremities. pp. 410–421 (1972).

[4] Hirose, M., Ogawa, K.: Honda humanoid robots
development. Philos. Trans. R. Soc. Math. Phys.
Eng. Sci. 365, 11–19 (2007).
[5] Hirukawa, H., Kanehiro, F., Kaneko, K., Kajita,
S., Fujiwara, K., Kawai, Y., Tomita, F., Hirai, S.,
Tanie, K., Isozumi, T., Akachi, K., Kawasaki, T.,
Ota, S., Yokoyama, K., Handa, H., Fukase, Y.,
Maeda, J., Nakamura, Y., Tachi, S., Inoue, H.:
Humanoid robotics platforms developed in HRP.
Robot. Auton. Syst. 48, 165–175 (2004).
[6] Kanehira, N., Kawasaki, T.U., Ohta, S., Ismumi,
T., Kawada, T., Kanehiro, F., Kajita, S., Kaneko,
K.: Design and experiments of advanced leg
module (HRP-2L) for humanoid robot (HRP-2)
development. In: IEEE/RSJ International
Conference on Intelligent Robots and Systems,
2002. pp. 2455–2460 vol.3 (2002).
[7] Park, I.-W., Kim, J.-Y., Park, S.-W., Oh, J.-H.:
Development of humanoid robot platform khr-2
(kaist humanoid robot 2). Int. J. Humanoid
Robot. 2, 519–536 (2005).
[8] Nelson, G., Saunders, A., Neville, N., Swilling,
B., Bondaryk, J., Billings, D., Lee, C., Playter, R.,
Raibert, M.: Petman: A humanoid robot for
testing chemical protective clothing. 日本ロボッ
ト学会誌. 30, 372–377 (2012).
[9] Al-Shuka, H.F.N., Allmendinger, F., Corves, B.,
Zhu, W.-H.: Modeling, stability and walking
pattern generators of biped robots: a review.
Robotica. 32, 907–934 (2014).

[10] van Zutven, P., Kostić, D., Nijmeijer, H.: On the
stability of bipedal walking. In: Simulation,
modeling, and programming for autonomous
robots. pp. 521–532. Springer (2010).
[11] Radavelli, L., Simoni, R., De Pieri, E., Martins,
D.: A Comparative Study of the Kinematics of
Robots Manipulators by Denavit-Hartenberg and
Dual Quaternion. Mecánica Comput. Multi-Body
Syst. 31, 2833–2848 (2012).
[12] Sahu, S., Biswall, B. B., Subudhi, B.: A Novel
Method for Representing Robot Kinematics using
Quaternion Theory, In Proceedings of IEEE
Sponsored Conference on Computational
Intelligence, Control and Computer Vision in
Robotics and Automation, 2008. pp. 181–184.
[13] Özgür, E., Mezouar, Y.: Kinematic modeling and
control of a robot arm using unit dual quaternions.
Robot. Auton. Syst. 77, 66–73 (2016).
[14] Pham, H.-L., Perdereau, V., Adorno, B.V.,
Fraisse, P.: Position and orientation control of
robot manipulators using dual quaternion
feedback. In: 2010 IEEE/RSJ International
Conference on Intelligent Robots and Systems
(IROS). pp. 658–663 (2010).

VCM-2016

[15] Yang, A.T., Freudenstein, F.: Application of
Dual-Number Quaternion Algebra to the
Analysis of Spatial Mechanisms. J. Appl. Mech.

31, 300–308 (1964).
[16] Dooley, J.R., McCarthy, J.M.: Spatial rigid body
dynamics using dual quaternion components,
1991 IEEE International Conference on Robotics
and Automation, 1991. Proceedings. pp. 90–95
vol.1 (1991).
[17] Hamilton, W.R.: Elements of quaternions.
Longmans, Green, & Company (1866).
[18] Clifford: Preliminary Sketch of Biquaternions.
Proc. Lond. Math. Soc. s1-4, (1871).
[19] Sciavicco, L., Siciliano, B.: Modelling and
control of robot manipulators. Springer, London ;
New York (2000).
[20] Adorno, B.V.: Two-arm manipulation: From
manipulators
to
enhanced
humanrobot
collaboration, Diss. Universit Pierre et Marie
Curie, France, (2011).
[21] Kajita, S., Kanehiro, F., Kaneko, K., Yokoi, K.,
Hirukawa, H.: The 3D linear inverted pendulum
mode: a simple modeling for a biped walking
pattern generation. In: 2001 IEEE/RSJ
International Conference on Intelligent Robots
and Systems, 2001. Proceedings. pp. 239–246
vol.1 (2001).
[22] Huang, Q., Yokoi, K., Kajita, S., Kaneko, K.,
Arai, H., Koyachi, N., Tanie, K.: Planning
walking patterns for a biped robot. Robot.

Autom. IEEE Trans. On. 17, 280–289 (2001).
[23] Rose, J., Gamble, J.G. eds: Human walking.
Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia
(2006).
[24] Kajita, S., Hirukawa, H., Harada, K., Yokoi, K.:
Introduction to Humanoid Robotics. Springer
Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg (2014).
[25] Huang, Q., Yokoi, K., Kajita, S., Kaneko, K.,
Arai, H., Koyachi, N., Tanie, K.: Planning
walking patterns for a biped robot. IEEE Trans.
Robot. Autom. 17, 280–289 (2001).
[26] Kajita, S., Kanehiro, F., Kaneko, K., Fujiwara,
K., Harada, K., Yokoi, K., Hirukawa, H.: Biped
walking pattern generation by using preview
control of zero-moment point. In: Robotics and
Automation, 2003. Proceedings. ICRA’03. IEEE
International Conference on. pp. 1620–1626.
IEEE (2003).
Nguyễn Văn Tiến Anh sinh năm
1992. Anh nhận bằng kỹ sư chuyên
ngành Cơ điện tử, Đại học Bách khoa
(HCMUT) năm 2015. Từ 2013 Tiến
Anh là thành viên của HiTech
Mechatronics Lab, HCMUT và từ
2016 là Nghiên cứu viên của Trung
tâm Nghiên cứu Thiết bị và Cơng
nghệ Cơ khí Bách khoa. Hướng
nghiên cứu chính hiện nay là Thiết bị
Cơ-Y-Sinh và Humanoid Robot.

41


Hội nghị toàn quốc lần thứ 8 về Cơ Điện tử - VCM-2016
Trần Thiên Phúc sinh năm 1965,
nhận bằng kỹ sư Cơ khí Chế tạo Máy
tại trường Đại học Bách khoa Tp.
HCM (HCMUT) năm 1987, bằng thạc
sỹ Cơ khí Chế tạo Máy cũng của
HCMUT năm 1995 và tiến sỹ Cơ điện
tử của trường ĐHQG Pukyong, Hàn
Quốc. Giảng viên HCMUT từ năm
1987 đến nay. Lĩnh vực nghiên cứu
hiện nay: Động lực học Cơ hệ, Tự động
hố Cơng nghiệp và các phương pháp gia công đặc biệt.
Nguyễn Tấn Tiến sinh năm 1968,
nhâ ̣n bằ ng kỹ sư Cơ khí Chế ta ̣o máy
của trường ĐH Bách khoa Tp. HCM
(HCMUT) năm 1990, nhâ ̣n bằ ng Tha ̣c
sỹ Cơ điê ̣n tử năm 1998 và Tiế n sỹ Cơ
điê ̣n tử năm 2001 của Trường ĐHQG
Pukyong, Hàn Quố c. Từ năm 1990 anh
là giảng viên bô ̣ môn Thiế t kế máy và
từ năm 2005 là giảng viên bô ̣ môn Cơ
điê ̣n tử, HCMUT. Liñ h vực nghiên cứu
hiê ̣n nay: lý thuyế t điề u khiể n, humanoid robot, hê ̣ thố ng cơ
điê ̣n tử và các ứng du ̣ng trong liñ h vực tự đô ̣ng hóa công
nghiê ̣p.

VCM-2016

42