Nghiên cứu thiết kế robot lặn Rov Mini

Bài báo trình bày về nghiên cứu thiết kế mô hình và hệ thống điều khiển thiết bị lặn

dưới nước (ROV). Đây là một trong những robot quan trọng được sử dụng trong môi trường nước với

nhiều mục đích, đặc biệt đối với hải quân và công nghiệp hàng hải. ROV có dây này được thiết kế ở

trạng thái cân bằng trong mặt phẳng ngang, được trang bị các động cơ đẩy và cảm biến cung cấp tín

hiệu cho phép thực hiện chuyển động sáu bậc tự do. Bên cạnh đó, camera và tay gắp tích hợp vào

ROV hỗ trợ các tác vụ khảo sát dưới nước. Điều khiển ROV là một nhiệm vụ khó khăn do động học rất

phức tạp. Bộ điều khiển sử dụng trong bài viết là bộ điều khiển PID đơn giản, dễ áp dụng, thực tế hóa.

Phần mềm điều khiển được thiết kế đơn giản, dễ sử dụng, giúp kết nối, giám sát và điều khiển ROV.

pdf 8 trang dienloan 19220
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu thiết kế robot lặn Rov Mini", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Nghiên cứu thiết kế robot lặn Rov Mini

Nghiên cứu thiết kế robot lặn Rov Mini
 44 
Journal of Transportation Science and Technology, Vol 30, Nov 2018 
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ROBOT LẶN ROV MINI 
RESEARCH DESIGN ROV MINI ROBOT 
Trần Văn Tạo1, Trần Ngọc Huy2, Huỳnh Tấn Đạt3, Châu Thanh Hải4 
1Khoa Kỹ thuật Giao thông 
2,3,4Phòng TN trọng điểm DCSELAB 
Trường ĐH Bách khoa TPHCM 
tao.tranvan@hcmut.edu.vn 
Tóm tắt: Bài báo trình bày về nghiên cứu thiết kế mô hình và hệ thống điều khiển thiết b ị lặn 
dưới nước (ROV). Đây là một trong những robot quan trọng được sử dụng trong môi trường nước với 
nhiều mục đích, đặc biệt đối với hải quân và công nghiệp hàng hải. ROV có dây này được thiế t kế ở 
trạng thái cân bằng trong mặt phẳng ngang, được trang bị các động cơ đẩy và cảm biến cung cấp tín 
hiệu cho phép thực hiện chuyển động sáu bậc tự do. Bên cạnh đó, camera và tay gắp tích hợp vào 
ROV hỗ trợ các tác vụ khảo sát dưới nước. Điều khiển ROV là một nhiệm vụ khó khăn do động học rất 
phức tạp. Bộ điều khiển sử dụng trong bài viết là bộ điều khiển PID đơn giản, dễ áp dụng, thực tế hóa. 
Phần mềm điều khiển được thiết kế đơn giản, dễ sử dụng, giúp kết nối, giám sát và điều khiển ROV. 
Từ khóa: Sáu bậc tự do; dưới nước; động cơ đẩy; điều khiển PID; ROV. 
Chỉ số phân loại: 2.2 
Abstract: This paper presents the research of the design and control system for Remotely 
Operated Vehicle (ROV). This is one of the most important types of underwater robots used for 
various purposes, especially in navy and marine industries. The design keeps our tethered ROV self - 
stabilized in the horizontal plane. It is also equipped with thrusters and sensor feedbacks, allowing six 
degrees – of – freedom motion. Moreover, underwater tasks can be executed via the integrated camera 
and grabber. Control of ROV is not easy due to its dynamic characteristics. The PID controller has 
been proposed in this paper as it is easy to study and apply. The remote control software is designed 
for a simple and user friendly interface, which allow user to connect, monitor and control the ROV. 
Keywords: Six degrees – of – freedom motion; Underwater; Thrusters; PID controller; 
Remotely Operated Vehicle (ROV). 
Classification number: 2.2 
1. Giới thiệu 
Việt Nam là một quốc gia ven biển, với 
những hoạt động về an ninh quốc phòng, 
kinh tế, môi trường, du lịch trên biển diễn ra 
rất tấp nập. Ở những khu vực có độ sâu lớn 
hoặc điều kiện phức tạp, con người không thể 
giải quyết các nhiệm vụ khó khăn. Do đó, 
việc chế tạo các thiết bị dưới nước hỗ trợ và 
dần thay thế con người là rất cần thiết, vừa 
đảm bảo sự an toàn cho con người, vừa giám 
sát thực hiện một cách chính xác và hiệu quả 
các mục tiêu đề ra về tác vụ, yêu cầu kĩ thuật. 
Trong đó, phương tiện ngầm điều khiển từ xa 
ROV được liên kết với trung tâm điều khiển 
trên bờ hoặc trên mặt nước (tàu mẹ) bằng hệ 
thống cáp trong quá trình hoạt động. Đôi khi 
dây cáp còn có tác dụng phụ giúp trục vớt 
các vật thể nặng từ dưới đáy biển. Bán kính 
làm việc của loại robot này bị giới hạn bởi 
chiều dài dây cáp dẫn. ROV có thể làm việc 
trong khoảng thời gian lớn dưới nước mà 
không phải thoát lên khỏi mặt nước để nạp 
thêm điện năng. Vì vậy phương tiện ngầm 
điều khiển từ xa này dễ dàng điều khiển, cấp 
nguồn và truyền tín hiệu thông qua dây cáp. 
vận hành một số thao tác đơn giản như hàn, 
cắt, gắp, lau chùi trên tàu mẹ. Với tính mở và 
đa dạng ứng dụng, tùy thuộc vào loại công 
việc và phạm vi ứng dụng mà người ta thiết 
kế ROV với những kích cỡ khác nhau, theo 
đó là một số ứng dụng như khảo sát biển, 
giàn khoan, thu thập dữ liệu chất lượng nước 
và sinh vật biển. 
Từ những năm 1950 đến nay, lĩnh vực 
này đã được phát triển khắp thế giới, đáp ứng 
đa dạng yêu cầu về kích thước và khả năng 
thực hiện tác vụ theo yêu cầu. Một số ROV 
đã được nghiên cứu và thương mại hóa trên 
thế giới. Có thể kể đến một số như ROV 
Hercules Mystic Aquarium – Institute for 
Exploration có khả năng làm việc ở độ sâu 
4000m với hai cánh tay máy và camera HD 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI, SỐ 30-11/2018 
45 
hay ROV JHUROV được chế tạo tại phòng 
thí nghiệm Hệ thống Động lực học và Điều 
khiển (The Dynamical Systems and Control 
Laboratory) thuộc Đại học John Hopkins, sử 
dụng làm nền tảng phục vụ các thí nghiệm 
giải thuật điều khiển và định vị. Ngoài các 
ROV được nghiên cứu trong phòng thí 
nghiệm, các công ty lớn đã cho ra đời các thế 
hệ ROV đa dạng phục vụ theo yêu cầu khách 
hàng như VideoRay, BlueRobotics, Seabotix 
[7a, 7b]. Trong hình 1 là một số mô hình 
ROV. 
Hình 1. Một số mô hình ROV dạng hộp. 
Bài báo tập trung mô tả về thiết kế mô 
hình ROV dạng hộp, bố trí các thiết bị, lựa 
chọn các thiết bị cảm biến, chấp hành, linh 
kiện điện tử để thiết kế hệ thống điều khiển 
cho robot lặn. Bên cạnh đó là nghiên cứu về 
mô hình toán động học, động lực học cho 
ROV phục vụ cho mô phỏng điều khiển mô 
hình thực tế. 
2. Thiết kế chế tạo ROV 
2.1. Kết cấu chung 
Mục tiêu đặt ra trong thiết kế ROV là 
bảo vệ và cách li hoàn toàn các thiết bị, cảm 
biến cũng như động cơ. Hạn chế rủi ro khi 
gặp sự cố hay va chạm có thể dẫn đến hư hại 
hoặc mất kiểm soát ROV. Vì thế kết cấu 
được lựa chọn là kiểu khung giàn hình hộp, 
trên đó lắp khoang thiết bị, các động cơ đẩy 
và có thể mở rộng lắp thêm các cơ cấu chấp 
hành khác nếu cần. Robot được kết nối với 
trung tâm điều khiển đặt trên mặt nước (trên 
bờ, trên tàu mẹ) thông qua dây cáp. Dây 
cáp cung cấp điện năng, cho phép robot có 
thể làm việc lâu dài dưới nước mà không cần 
quan tâm đến việc nạp năng lượng để sử 
dụng. Ngoài ra, cáp nối còn được dùng để 
truyền lệnh điều khiển tới robot, truyền dữ 
liệu thu được từ robot về trạm trung tâm để 
quản lí và điều khiển, đồng thời hỗ trợ thu 
hồi robot. 
Kết cấu chung và thông số kỹ thuật của 
ROV được trình bày trong bảng 1 và hình 2. 
Bảng 1. Thông số kỹ thuật. 
Chỉ tiêu Thông số 
Kích thước + Chiều dài: 0.6m 
+ Chiều rộng: 0.37m 
+ Chiều cao của thân: 0.4m 
Khối lượng 25 kg 
Tốc độ cho phép 0 - 2 knots 
Độ sâu tối đa 20m 
Kết nối / 
Truyền thông 
Ethernet 
Nguồn cung cấp 220 VAC-50Hz 
Hệ thống định vị GPS, AHRS, USBL 
Hệ thống quan sát Mechanical Scanning Sonar, 
Camera, Lights 
Chế độ vận hành + Chế độ manual: Sử dụng 
joystick để điều khiển robot 
+ Chế độ tự động: Gồm giữ 
hướng và giữ độ sâu 
Hình 2. Kết cấu khung ROV. 
ROV có kết cấu khung dàn bằng nhôm 
định hình, với kết cấu này có thể dễ dàng 
tháo lắp và sửa chữa. Trong đó các thành 
phần gồm: (1) hệ ba phao nhựa giúp robot 
nổi và giữ thăng bằng, (2) khoang trong suốt 
chống thấm nước chứa bộ xử lí trung tâm và 
camera quan sát, (3) tay máy hỗ trợ mang vác 
và gắp vật thể dưới nước, (4) bộ phận thu 
thập mẫu nước với dung tích dự kiến là 2.5 
lít, (5) hộp nhôm kín nước được dùng để 
 46 
Journal of Transportation Science and Technology, Vol 30, Nov 2018 
chứa mạch công suất, mạch nguồn cấp cho 
robot, (6) hộp nhựa kín nước dùng để chứa 
các cảm biến (IMU, áp suất, GPS), mạch 
điều khiển thu nhận tín hiệu từ cảm biến và 
mạch điều khiển động cơ, (7) năm động cơ 
đẩy phụ dùng để giữ hướng, giữ độ sâu và 
đổi hướng cho robot, (8) động cơ không chổi 
quét công suất 400W đóng vai trò đẩy chính 
cho robot, (9) cảm biến USBL (Ultra – Short 
BaseLine) dùng để định vị vị trí và hướng 
mũi tàu của robot khi dưới nước. Các thành 
phần cốt lõi được giới thiệu trong hình 3. 
2.2. Hệ thống vận động 
Hệ thống vận động của ROV gồm năm 
động cơ của hãng Seabotix, mỗi động có thể 
đạt đến công suất 50W có vỏ chống nước và 
ăn mòn với môi trường nước. 
a) 
b) 
c) 
Hình 3. Các thành phần cốt lõi gồm: 
a) Hộp camera và trung tâm xử lý; 
 b) Hộp chứa cảm biến; 
c) Hộp chứa mạch nguồn và driver. 
Hình 4 cho thấy sơ đồ bố trí động cơ trên 
khung robot đảm bảo cho robot có thể hoạt 
động sáu bậc tự do. 
Hình 4. Sơ đồ bố trí động cơ và điều khiển. 
Trong hình 5 là mô phỏng ROV di 
chuyển trong môi trường nước bằng phần 
mềm ANSYS. 
Hình 5. Mô phỏng ROV di chuyển trong môi trường 
nước bằng phần mềm ANSYS. 
2.3. Sơ đồ thiết bị điện 
Hình 6 cho thấy toàn bộ sơ đồ điện của 
cả hệ thống ROV. Chuẩn giao tiếp được 
dùng chủ yếu trong hệ thống là CAN 
(Controller Area Network), với tốc độ có thể 
lên đến 1 Mbps nên chuẩn CAN có thể đảm 
bảo được tốc độ đáp ứng cho toàn hệ thống 
đồng thời có thể hạn chế nhiễu ảnh hưởng tới 
đường tín hiệu dựa vào việc lấy vi sai hai dây 
CANBUS. Board xử lí trung tâm là 
Raspberry PI 3 (Model B) với lõi ARM tốc 
độ xử lí lên đến 1 Gbps đảm nhiệm tính toán 
và điều khiển chính, hai board ARM 
STM32F407VGTxx [3] được dùng để thu 
thập dữ liệu từ cảm biến đồng thời nhận lệnh 
điều khiển từ board xử lí trung tâm để điều 
khiển động cơ. Chuẩn Ethernet TCP/IP sẽ 
được dùng để giao tiếp giữa board xử lí trung 
tâm cà trạm mặt đất. 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI, SỐ 30-11/2018 
47 
Hình 6. Sơ đồ điện. 
3. Mô hình động học, động lực học 
ROV 
Chuyển động của ROV được mô tả trong 
hai hệ quy chiếu khác nhau [5]: Hệ quy chiếu 
quán tính NED (North – East – Down), gốc 
On bất kì và hệ quy chiếu gắn với vật thể, 
gốc Ob ở tâm trọng lực của vật. Từ hai hệ 
quy chiếu đó, ta định nghĩa mô hình động 
học và động lực học sáu bậc tự do của ROV 
với các tham số trạng thái như hình 7. 
a) 
b) 
Hình 7. a)Hệ quy chiếu gắn với vật thể; 
 b) Hệ quy chiếu NED. 
3.1. Mô hình động học 
Xét hệ quy chiếu NED, vectơ độ dời và 
tọa độ góc Euler được định nghĩa chung bằng 
vectơ vị trí 1 2 , , , ,
T T
x y zη η η φ θ ψ=   =      . 
Trong khi đó, xét hệ quy chiếu gắn với vật, 
vận tốc tuyến tính và vận tốc góc được định 
nghĩa chung bằng vectơ vận tốc 
[ ], , , , , Tv u v w p q r= [8]. Phương trình động 
học của ROV sử dụng ma trận xoay Jacobian 
chuyển hệ tọa độ được định nghĩa với quy 
ước cos(x) = cx, sin(x) = sx, tan(x) = tx như 
sau: 
2( ) vJη η= (1) 
1 2
2
2 2
( ) 0
( )
0 ( )
J
J
J
η
η
η
 
=  
 
 (2) 
1 2( )
c c s c c s s s s c c s
J s c c c s s s c s s s c
s c s c c
ψ θ ψ φ ψ θ φ ψ φ ψ φ θ
η ψ θ ψ φ φ θ ψ ψ φ θ ψ φ
θ θ φ θ φ
− + + 
 = + − + 
 − 
2 2
1
( ) 0
0 / /
s t c t
J c s
s c c c
φ θ φ θ
η φ φ
φ θ φ θ
 
 = − 
  
3.2. Mô hình động lực học 
Khi vật rắn di chuyển trong môi trường 
nước, có nhiều yếu tố phải xét đến [4]. Tuy 
nhiên, phương trình động lực học tổng quát 
có thể áp dụng cho hầu hết các trường hợp: 
( ) ( ) ( )Mv C v v D v v g η τ+ + + = (3) 
Vế trái của ma trận là tổng hợp lực và 
momen tác động, gồm nhiều thành phần như 
lực đẩy động cơ, nhiễu, lực tác dụng của 
sóng, gió, dòng chảy ngầm, còn vế phải là 
 48 
Journal of Transportation Science and Technology, Vol 30, Nov 2018 
các thành phần khối lượng, lực cản trở do 
chuyển động gây ra. 
Khi ROV di chuyển, lượng lưu chất 
(nước) xung quanh cũng dao động theo, tác 
động qua lại lẫn nhau làm xuất hiện các 
thành phần cộng thêm. Trong phương trình 
động lực học tổng quát, M là ma trận khối 
lượng quán tính, gồm khối lượng quán tính 
của ROV (MRB) và khối lượng cộng thêm 
của nước (MA) với m, I và khối lượng và các 
momen quán tính theo các trục X, Y, Z. 
RB AM M M= + (4) 
0 0 0
0 0 0
0 0 0
0
0
0
G G
G G
G G
RB
G G x xy xz
G G yx y yz
G G zx zy z
m mz my
m mz mx
m my mx
M
mz my I I I
mz mx I I I
my mx I I I
− 
 − 
 −
=  − − − 
 − − −
 
− − −  
( , , , , , )= −
     A u v w p q rM diag X Y Z K M N 
Tương tự C(v) là ma trận tổng hợp thủy 
động lực Coriolis – Hướng tâm của vật rắn 
(ROV) và thành phần cộng thêm. 
( ) ( ) ( )RB AC v C v C v= + (5) 
( )
( ) ( )
3 3 12
12 22
0
( )
 
=  − 
x
B T
C v
C v
C v C v
( )12
( ) (x ) (x )
( ) (z ) (y )
(z ) (z ) (x )
+ − − − + 
 = − + + − − 
 − − − + + 
G G G G
G G G G
G G G G
m y q z r m q w m r v
C v m y p w m r x p m r u
m p v m q u m p y q 
( )22
0
0
0
 − − + + −
 = + − − − + 
 − − + + − 
yz xz z yz xy y
yz xz z xz xy x
yz xy y xz xy x
I q I p I r I r I p I q
C v I q I p I r I r I q I p
I r I p I q I r I q I p
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
( )
0 0
0 0
0 0
− 
 − 
 −
=  − − 
 − −
 
− −  
 
 
 
   
   
   
w v
w u
v u
A
w v r q
w u r p
v u q p
Z w Y v
Z w X u
Y v X u
C v
Z w Y v N r M q
Z w X u N r K p
Y v X u M q K p
(6) 
D(v) là ma trận giảm chấn thủy động lực làm cản trở chuyển động của ROV gồm thành 
phần tuyến tính và phi tuyến: ( ) { , , , , , } { ,Y ,Z , ,M , }u v w p q ruu v v w w p p q q r rD v diag X Y Z K M Ndiag X u v w K p q N r= −− 
Cuối cùng là ma trận lực phục hồi g(η) do tương tác của lực đẩy Archimedes và trọng lực 
tác dụng lên ROV. 
( )sin
( )cos sin
( )cos cos
( )
( )cos cos (z )cos sin
(z )sin (x )cos cos
(x )cos sin ( )sin
B BG G
B BG G
B BG G
W B
W B
W B
g
y W y B W z B
W z B W x B
W x B y W y B
θ
θ φ
θ φ
η
θ φ θ φ
θ θ φ
θ φ θ
 
 
 
 
 
 
 
 
  
−
− −
− −
=
− − + −
− + −
− − − −
 (7) 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI, SỐ 30-11/2018 
49 
Xét vế phải của phương trình (1), gọi τ = 
[X, Y, Z, K, M, N]T là ma trận lực đẩy và 
momen quay đặc trưng của ROV, được tổng 
hợp từ vectơ u = [F1, F2, F3, F4, F5, F6]T là 
các lực đẩy thành phần của từng động cơ 
(hình 8). 
a) 
b) 
Hình 8. a) Hệ quy chiếu gắn với vật thể; 
b) Hệ quy chiếu NED. 
Từ cách bố trí gá đặt các động cơ trên 
ROV, ta xây dựng được mối quan hệ giữa τ 
và u thông qua ma trận phân bố lực B như 
dưới đây [1][2]. 
1
2
3
45 5 6 6
51 3 2 2
64 2
1 0 0 0 0 0
0 1 1 0 0 0
0 0 0 1 1 1
.
0 0
0 0
0 0 0 0
F
F
F
B u
Fl l l l
Fl l l l
Fl l
τ
  
  
  
  
= =   − − −   
  −
  
−      
 (8) 
Trong đó: l1 = 10mm, l2 = 150mm, l3 = 
140mm, l4 = 200mm, l5 = 125mm, l6 = 
115mm. 
4. Hệ thống điểu khiển ROV 
4.1. Giải thuật điều khiển 
Có nhiều phương pháp điều khiển đối 
tượng phi tuyến, càng phức tạp càng cho kết 
quả điều khiển tối ưu [6]. Tuy nhiên với mô 
hình không đủ khả năng xác định toàn bộ 
thông số như ROV thì bộ điều khiển PID vẫn 
đáp ứng được ở một mức độ nào đó. Ưu 
điểm của giải thuật điều khiển này là dễ dàng 
mô hình hóa và áp dụng trên thực tế cho kết 
quả khá tốt. 
Giải thuật điều khiển chính trong ROV 
là PID để giữ góc phương vị và giữ độ sâu 
cho robot lặn. Khi ROV giữ được góc 
phương vị và độ sâu sẽ cho phép robot thực 
hiện được các tác vụ như: Gắp vật bằng tay 
gắp, lấy mẫu nước. 
4.1.1. Điều khiển giữ góc phương vị 
Cảm biến IMU sẽ đọc dữ liệu góc 
nghiêng của robot. Tín hiệu đặt và bộ số PID 
sẽ được cập nhật trực tiếp bằng GUI điều 
khiển, bộ điều khiển dùng Raspberry để tính 
toán và thực thi tác vụ điều khiển robot (hình 
9). 
Hình 9.Sơ đồ điều khiển PID giữ góc Heading. 
4.1.2. Điều khiển giữ độ sâu 
Cảm biến áp suất sẽ đọc dữ liệu để biết 
được độ sâu hiện tại của robot. Tín hiệu đặt 
và bộ số PID cho giữ độ sâu sẽ được cập nhật 
trực tiếp trên GUI điều khiển, bộ điều khiển 
dùng Raspberry để tính toán và xử lí (hình 
10). 
Hình 10. Sơ đồ điều khiển PID giữ Depth. 
4.2. Kết quả mô phỏng 
Dựa trên mô hình toán đã được mô tả ở 
nội dung trên, các hệ số PID được tinh chỉnh 
theo phương pháp thử và sai để tìm ra các hệ 
số có đáp ứng tốt. Hình 11 và 12 cho thấy 
 50 
Journal of Transportation Science and Technology, Vol 30, Nov 2018 
đáp ứng ngõ ra mô phỏng, các hệ số PID hiệu 
chỉnh đối với điều khiển lặn là [120, 0, 
180]T, giữ hướng [25, 0, 0.5]T. Đáp ứng của 
hệ thống đối với bộ điều khiển xây dựng là 
khá tốt: Thời gian đáp ứng nhanh, sai số nhỏ, 
không có hiện tượng vọt lố, dao động tại 
trạng thái yêu cầu. Robot có thể duy trì hoạt 
động tốt ở nhiều mức trạng thái khác nhau: 
Giữ độ sâu tại 1m, 5m, 3m; giữ hướng 60 độ, 
30 độ, 40 độ. 
Hình 11. Kết quả điều khiển giữ độ sâu. 
Hình 12. Kết quả điều khiển giữ hướng. 
4.3. Phần mềm điều khiển 
Phần mềm điều khiển (hình 13) được 
xây dựng trên nền tảng Visual Studio, cho 
phép người dùng giám sát các thông số trạng 
thái như chiều quay, công suất đẩy của động 
cơ (%), các góc nghiêng định hướng của 
ROV, độ sâu, và lưu chúng lại dưới dạng 
bảng tính Excel, phục vụ cho việc khảo sát, 
phân tích sau này. Bên cạnh đó, sau khi kết 
nối giữa GUI với ROV qua giao diện kết nối 
Ethernet, ta có thể dùng Joystick để điều 
khiển ROV theo ý muốn hoặc điều chỉnh các 
thông số Kp, Ki, Kd , của bộ điều khiển PID 
để robot có thể bám theo giá trị đặt ban đầu. 
Hình 13. Giao diện GUI điều khiển tổng hợp. 
Mô hình ROV hoàn chỉnh đã được xây 
dựng và đang thực nghiệm, tinh chỉnh robot 
như hình 14. 
Hình 14. Hình ảnh thực nghiệm trong hồ bơi. 
5. Kết luận 
Bài báo đã trình bày các nghiên cứu về 
thiết kế mô hình và điều khiển thiết bị điều 
khiển từ xa dưới nước ROV, có khả năng tự 
nổi thăng bằng ở trạng thái nghỉ và sử dụng 
các động cơ đẩy để di chuyển đủ sáu bậc tự 
do. Thông qua các mô hình toán động học và 
động lực học giúp hiểu rõ về bản chất vật lý 
của ROV để áp dụng vào bộ điều khiển thực 
tế. Ngoài ra, việc thiết kế mô hình đã được đề 
cập phân tích và làm rõ nhờ vào việc lựa 
chọn thiết bị, vật liệu, sau đó là gá đặt bố trí, 
liên kết các thiết bị đã chọn ở vị trí thích hợp 
để đảm bảo hoạt động ổn định cho ROV  
Lời cảm ơn 
Nhóm tác giả cám ơn trường Đại học 
Bách khoa TPHCM đã tài trợ nghiên cứu 
trong khuôn khổ đề tài T-KTGT-2017-59. 
Tài liệu tham khảo 
[1] Chin, C. S. "Systematic modeling and model-
based simulation of a remotely operated vehicle 
using MATLAB and Simulink." International 
Journal of Modeling, Simulation, and Scientific 
Computing. 2.04 (2011): 481-511. 
[2] Chin, C. S. et al. "A robust controller design 
method and stability analysis of an underactuated 
underwater vehicle." International Journal of 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI, SỐ 30-11/2018 
51 
Applied Mathematics and Computer Science. 16 
(2006): 345-356. 
[3] Datasheet STMicroelectronics, pp.1-202. 
[4] Fossen T.I. “Handbook of Marine Craft 
Hydrodynamics and Motion Control.” Wiley, 
New York (2011). 
[5] Fossen T.I. “Marine Control Systems Guidance, 
Navigation, and Control of Ships, Rigs and 
Underwater Vehicles.” Marine cybernetics 
(2002). 
[6] García-Valdovinos, L.G., et al. “Modelling, 
design and robust control of a remotely operated 
underwater vehicle.” International J. of 
Advanced Robotic Systems. 11.1 (2014):1- 
[7a] https://www.gulfbase.org 
[7b]  
[8] SNAME. "Nomenclature for treating the motion 
of a submerged body through a fluid." New York: 
Technical and Research Bulletin (1952): 1-5. 
Thuật ngữ 
GPS - (Global Positioning System) Hệ 
thống Định vị Toàn cầu, là hệ thống xác định 
vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo; 
GUI - (Graphical User Interface) Giao diện 
đồ họa người dùng, trên các phần mềm máy 
tính; 
IMU - (Inertial Measurement Unit) Thiết 
bị đo gia tốc và góc xoay, được sử dụng để 
điều động máy bay và tàu vũ trụ; 
PID – (Proportional Integral Derivative) 
Bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ, là một cơ chế 
phản hồi vòng điều khiển tổng quát, qua 3 
khâu: tỉ lệ (P), tích phân (I) và đạo hàm (D); 
ROV – (Remotely Operated Vehicle) 
Thiết bị được điều khiển từ xa, trong bài này 
là các thiết bị hoạt động dưới nước. 
 Ngày nhận bài: 15/10/2018 
 Ngày chuyển phản biện: 18/10/2018 
 Ngày hoàn thành sửa bài: 8/11/2018 
 Ngày chấp nhận đăng: 15/11/2018 

File đính kèm:

  • pdfnghien_cuu_thiet_ke_robot_lan_rov_mini.pdf