Tin Tức Ngành Automation: Gặp Gỡ BallBot, Robot Cân Bằng Trên Quả Cầu

BallBot trình diễn những nghiên cứu mới nhất về khả năng cân bằng của robot. Một robot di chuyển bằng cách cân bằng trên quả cầu có thể cung cấp các giải pháp chuyển động mới, mở ra nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng, đã phát triển và hoàn thiện một robot gắn trên quả cầu mang tên BallBot. Mặc dù vẫn cần tiếp tục cải tiến thiết kế, nhưng những phát hiện mới nhất của họ đã được công bố trên Tạp chí Quốc tế về Động lực Hệ thống Cơ học, chỉ ra triển vọng của robot này trong lĩnh vực robot học.

BallBot: Robot Cân Bằng Trên Quả Cầu

Nhiều dự án robot lớn đã liên quan đến con lắc ngược — một hình thức cân bằng cây gậy đứng thẳng và di chuyển nền tảng dưới nó để tránh bị ngã. Trong thử thách này, thường chỉ được thực hiện trong một hoặc hai chiều, cây gậy sẽ bị tác động, và nền tảng phải phản ứng lại với kích thích. BallBot thực hiện các phép tính này, nhưng thay vì một nền tảng, có một quả cầu lớn có thể lăn theo mọi hướng.

Để thực hiện hành động cân bằng này, các quy trình điều khiển của BallBot sử dụng nhiều phương thức khác nhau. Khi vật thể gắn trên BallBot có vẻ bị ngã, bộ điều khiển tính toán phản ứng và gửi tín hiệu điều khiển tới bốn bánh xe điều khiển chuyển động của quả cầu. Bằng cách điều chỉnh phanh và quay của các bánh xe này, quả cầu có thể lăn để giữ vật thể ở trên ổn định.

Hệ Thống Điều Khiển Cân Bằng Robot

Tại trung tâm của hệ thống điều khiển là Bộ Điều Khiển Bậc Hai Tuyến Tính (LQR). LQR giữ cho khối lượng được cân bằng và cho phép nó di chuyển theo các lộ trình đã được lập trình sẵn. Về các quy trình điều khiển thực tế, LQR thực hiện một số điều khiển tỷ lệ đạo hàm (PD), logic mờ, điều khiển chế độ trượt (SMC), và một số phương pháp khác làm việc cùng nhau.

Hầu hết công việc về BallBot hiện nay vẫn chỉ mang tính lý thuyết, nhưng các mô hình toán học đã được làm nổi bật trong Tạp chí Quốc tế về Động lực Hệ thống Cơ học. Điều thú vị là, kích thước của quả cầu không quan trọng bằng sự thay đổi của khối lượng mang theo, mặc dù thời gian phản ứng vẫn có thể được mô hình hóa. Ngoài ra, các mô hình không tính đến tính đàn hồi của quả cầu, ma sát tăng (do bụi bẩn hoặc tạp chất) và một số thách thức khác sẽ cần phải giải quyết trước khi BallBot có thể được triển khai trong thực tế.

Ưu Điểm Của Robot Cân Bằng Trên Quả Cầu

Thoạt nhìn, một robot di chuyển trên quả cầu có vẻ như là một thử thách không có mục đích. Thiết kế của nó gợi nhớ đến Gizmoduck, bạn của Darkwing Duck, người di chuyển trên một bánh xe. Một ý tưởng thú vị, nhưng lại là món đồ chơi tồi tệ nhất, vì nó rõ ràng sẽ bị ngã.

Thực tế, sự linh hoạt trong chuyển động của robot di chuyển bằng quả cầu là không gì sánh kịp. Với các quy trình điều khiển phù hợp, nó có thể di chuyển qua một cánh đồng gập ghềnh hoặc trên một thanh hẹp trên khu vực làm việc một cách dễ dàng như nhau. Thú vị là, con đường của quả cầu lăn có thể được theo dõi tương đối dễ dàng, bất kể địa hình. Các cầu thủ bóng đá làm điều này hàng ngày, và các chuyển động này có thể dễ dàng được mô hình hóa. Kết quả cuối cùng là một robot có thể di chuyển theo mọi hướng trên địa hình đa dạng và không xác định.

Robot Di Chuyển Một Cách Linh Hoạt

Khi hoàn thiện, BallBot có thể được sử dụng để di chuyển các vật thể một cách ít rung động hơn so với các robot sử dụng nhiều bánh xe. Chuyển động này có thể hữu ích cho việc phục vụ đồ uống mà không làm đổ, ngay cả tại một sự kiện ngoài trời lớn như đám cưới. Nó cũng có thể được sử dụng trong các hoạt động tìm kiếm và cứu hộ, nơi đầu và cột sống của bệnh nhân phải được ổn định và không bị chấn động; BallBot có thể cung cấp cơ chế an toàn hơn để di chuyển bệnh nhân so với việc sử dụng nhiều nhân viên cứu thương và ván cứu hộ.