Lập kế hoạch chuyển động thông minh cho robot di động ba bánh bằng điều khiển dự báo theo mô hình phi tuyến

Tóm tắt

 Nghiên cứu này đề xuất một chiến lược lập kế hoạch chuyển động thông minh, an toàn và hiệu quả cho robot di động ba bánh, dựa trên sự tích hợp giữa phương pháp điều khiển dự báo theo mô hình phi tuyến (NMPC) và hàm rào điều khiển (CBF), gọi chung là NMPCCBF. Phương pháp được triển khai trong MATLAB R2023b sử dụng công cụ CasADi và bộ giải IPOPT, và được đánh giá qua hai kịch bản mô phỏng đầy thách thức liên quan đến cả các vật cản cố định và vật cản chuyển động. Các kết quả thu được cho thấy rằng NMPCCBF không chỉ cho phép robot tránh va chạm hiệu quả mà còn tạo ra các quỹ đạo ngắn hơn, các sai số vị trí và hướng nhỏ hơn, cùng các tín hiệu điều khiển mượt mà, và ổn định hơn so với phương pháp NMPC truyền thống. Nhờ khả năng phản ứng linh hoạt và duy trì hiệu suất điều khiển cao trong môi trường có nhiều biến động, phương pháp được đề xuất cho thấy tiềm năng đầy hứu hẹn cho các ứng dụng thực tiễn trong các hệ thống robot hoạt động dưới các điều kiện vận hành phức tạp.