RealTEQ Academy.

1. CK 0000071736
GS.TSKH. NGND. NGUYỄN THIỆN PHÚC
ROBOT DƯỚI NƯỚC
(Underwater Robots)
NGUYÉN
o c u e t
Sách tặng
NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI

3. GS. TSKH. NGND. NGUYỄN THIỆN PHÚC
ROBOT DƯỚI NƯỚC
(Underwater Robots)
NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI

4. M ã số: 3454 - 2015/CXBIPH/06 - 80/BKHN
xuất bản phẩm của Thư viện Quốc gia Việt Nam
Nguyễn Thiện Phúc
Robot dưới nước / Nguyễn Thiện Phúc. - H. : Bách khoa Hà Nội,
2015. - 216tr. : báng, hình vẽ ; 24cm
Thư mục: tr. 207-2 ụị
ISBN: 978-604-938-732-6
1. Công nghệ robot 2. Robot dưới nước
629.892 - dc23
BKM0009p-CIP

5. LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay “robot” đã trở nên quen biết với rất nhiều người, đặc biệt là
với các bạn trẻ, những người ham muốn tìm hiếu, yêu thích cái mới và hăng
hái trong sáng tạo. Ngành khoa học công nghệ, tạo ra các sán phâm “robot”,
được gọi tên là ‘robotics”. Trong “robotics” có hầu hết các vấn đề của “cơ
điện tử” (mechatronics). Sự liên kết tích họp cộng năng của các ngành cơ
khí, điêu khiên điện tư và công nghệ thông tin là những nội dung cốt lõi cùa
cơ điện từ. Sự phát triền cua cơ điện tử đều phản ánh trong khoa học công
nghệ robot.
Vào đầu thập kỷ 60 cúa thế kỷ XX, hình ánh robot trong khoa học
viễn tướng mới có mặt đầu tiên ớ một công ty của Mỹ với tên gọi là “robot
công nghiệp” (industrial robots). Bước sang thế ký XXI này, tỷ lệ đầu tư
cho robot công nghiệp trên thế giới giảm đi trên 30%, nhưng lại tăng rất cao
cho “robot dịch vụ” (service robots). Cùng với những tiến bộ vượt bậc cùa
cơ điện tư robot dịch vụ phát triển rất nhanh chóng, rất đa dạng trong nhiều
mặt hoạt động đời thường, cũng như trong an ninh, quốc phòng, vấn đề chu
chốt cho sự phát triển các loại robot dịch vụ đa dạng đó là các thành tựu về
“robot thông minh” (intelligent robots).
Ripn và đai dưnme chiếm trên 70% diên tích bề măt trái đất. Nó có vai
về nguồn dinh dưỡng và nguồn tài nguyên nói trên cùng với nguyện vọng
khoa học muốn tìm hiếu, khám phá về biên là những lý do thúc đây việc
khai phá sâu hơn nữa xuống lòng đại dương. Nhằm vượt qua những hạn chế
và tránh những rủi ro cho thợ lặn, từ những năm 70 đã xuất hiện “Robot
dưới nước” (underwater robots), một loại robot dịch vụ, phục vụ chu yếu
cho việc nghiên cứu và khai thác biên.
Hiện nay, robot dưới nước còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực
khác Trong ngành dầu khí, robot dưới nước được sứ dụng đê làm những
công việc như kiểm tra các công trình giàn khoan và đường ống dẫn khí,
dẫn dầu ờ ngoài khơi. Trong ngành viễn thông, robot dưới nước được sử
dụng đê kháo sát đáy biên, trước khi đặt cáp trong lòng biên và đê theo dõi
3

6. hiện trạng các cáp truyền. Trong lĩnh vực môi trường, robot dưới nước được
trang bị các sensor để thu thập dữ liệu về độ phóng xạ, độ rò ri cùa các
nguồn khí dưới đáy biển.
Trong lĩnh vực quân sự, robot dưới nước ngày càng được sử dụng
trong nhiều việc, như cài đặt hoặc tìm kiếm và tháo gỡ thủy lôi, min. Nó có
thể thực hiện các thao tác gây rối đối phương hoặc trực tiếp tác chiến dưới
nước. Ngoài ra, nó còn sử dụng rất hiệu quả trong công tác cứu hộ. Trong
các lĩnh vực khác như trong ngành thủy sản, robot dưới nước được sử dụng
để theo dõi các đàn cá, trong ngành năng lượng nguyên tử các robot dưới
nước được dùng để kiểm tra các thiết bị ngập nước...
Đối với nước ta, là nước có bờ biển dài và những năm gần đây đang
bẳt đầu kế hoạch khai thác tiềm năng từ biền và rất chú trọng vấn đề chù
quyền biển đảo, thì việc quan tâm nghiên cứu ứng dụng và phát triển robot
dưới nước là một việc làm cần sớm được triển khai. Trong tương lai, việc
nghiên cứu và ứng dụng robot dưới nước sẽ phát huy hiệu quả cao và có thể
giúp chúng ta khám phá, chinh phục và làm chủ đại dương.
Nội dung cuốn sách “Robot dưới nước” gồm có 3 phần:
Phần 1 trinh bày các vấn đề chung về robot dưới nước, từ các bước
phát triến hiện đại của robotics đến những vấn đề tổng quát về robot dưới
nước. Ke tiếp là các bộ phận chức năng cơ bản, các cấu hình tiêu biểu của
robot dưới nước, các hệ thống cảm biến và truyền dẫn thông tin.
Phàn ? mộ tả các loại hình của robot dưới nước, từ sư đa dane của các
một sô sáng chê mới liên quan đên robot dưới nước.
Phần 3 nói về một loại robot bắt chước cá, loại sinh vật điển hỉnh cùa
sông nước, gọi tên là “robot cá”. Trong đó trinh bày các cấu hỉnh tiêu biều
cùa chúng và ứng dụng các loại hình đa dạng cùa robot cá.
“Robot dưới nước” là cuốn sách thứ tu, sau ba cuốn sách: “Robot -
thê giới công nghệ cao cùa bạn", “Robot giống người” và “Robot - bay”,
trong tù sách “Robot với tuôi trẻ” của Hội khoa học Công nghệ Robot Việt
Nam. Hội chù trương xây dụng tủ sách này đề đáp ứng yêu cầu tìm hiểu và
sáng tạo robot của đông đào các bạn trẻ và những người yêu thích robot.
Tham gia sưu tầm tài liệu biên soạn cuốn sách này còn có các cộng sự
của Viện Khoa học Công nghệ Phương Nam, các sinh viên Đại học
4

7. Bách khoa Hà Nội: N guyễn Thái M inh Tuấn, Phạm Thanh Tùng (lớp
Cơ điện từ, khóa 51), N guyễn Thanh Đ ông, N guyễn Huy Hoàng,
Phạm Thái Hoàn (lóp Điều khiển tự động - Kỹ sư tài năng, khóa 50).
Chúng tôi rất mong và chân thành cảm ơn những ý kiên đóng góp cua
bạn đọc xa gần. Các ý kiến xin gửi về NXB Bách Khoa Hà Nội.
Chủ tịch Hội KHCN Robot Việt Nam
Phó Viện trưởng - Viện Khoa học Công nghệ Phương Nam
GS. TSKH. NGND. Nguyễn Thiện Phúc
5

8. MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐÂU.............................................................................................................. 3
BẢNG CÁC CHỮ VIÉT TẮT...................................................................................9
PHẰN 1
CÁC VẤN ĐÈ CHUNG VÈ ROBOT DƯỚI NƯỚC
CHƯƠNG 1. BƯỚC PHÁT TR1ÉN HIỆN ĐẠI CỦA KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ ROBOT.................................................................... 11
1.1. Bước ngoặt trong sự phát triển ROBOTICS................................................ 11
1.2. Cơ điện từ tạo ra bước ngoặt lớn trong sự phát triển ROBOTICS.....13
1.3. Vai trò mới cùa ROBOTICS............................................................................. 14
1.4. Đồi mới sáng tạo là chìa khóa cho cạnh tranh thành công...................... 15
1.5. Đầu tư khoa học là cơ sờ cho đối mới sáng tạo...........................................16
1.6. ROBOTICS và cơ điện tứ cung cấp kiến thức tích hợp...........................18
1.7. Đổi mới nội dung và phương pháp giảng dạy ROBOTICS........................ 19
1.8. về phương hướng nghiên cứu phát triển robot dịch v ụ ...........................21
ROBOT DƯỚI NƯỚC. 23
2.1. Nhu cầu sử dụng robot dưới nước...................................................................23
2.2. Vài nét về lịch sừ phát triên robot dưới nước..............................................24
2.3. Các tên gọi robot dưới nước..............................................................................26
2.4. Các đặc điêm của robot dưới nước..................................................................27
2.5. Giới thiệu hình ánh một số loại robot dưới nước...................................... 28
2.6. Các sơ đồ cấu tạo.................................................................................................. 30
CHƯƠNG 3. CÁC Bộ PHẬN CHỨC NĂNG c ơ BẢN CỦA
ROBOT DƯỚI NƯỚC....................................................................39
3.1. Hệ thống tạo lực đ ẩ y ...........................................................................................39
3.2. Chuyển động tiến lùi, lên xuốn g.....................................................................40
6

9. 3.3. Cơ câu tay máy thao tác với môi trường...................................................... 41
CHƯƠNG 4. CÁC CẢM BIÉN VÀ HỆ THÓNG TRUYỀN DÃN
THÔNG TĨN....................................................................................55
4.1. Đặt vấn đề................................................................................................................55
4.2. Camera ghi hình dưới nước và thị giác m áy...............................................55
4.3. Truyền dẫn cáp quang........................................................................................62
4.4. ứ ng dụng tia laser............................................................................................... 64
4.5. Ưng dụng hệ thống định vị toàn cầu ............................................................. 68
4.6. Ung dụng con quay hồi chuyển MEMS gyroscope................................. 74
4.7. Hệ thống thủy âm SONAR............................................................................... 76
PHẢN 2
CÁC LOẠI HÌNH ĐA DẠNG ROBOT DƯỚI NƯỚC
CHƯƠNG 5. CÁC LOẠI HÌNH ROBOT DƯỚI NƯỚC...................................86
5.1. Robot dưới nước đặt trong khung h ở ............................................................86
5.2. Robot dưới nước dạng tàu lượn.......................................................................87
5.3. Robot dưới nước dạng tàu lặn......................................................................... 89
CHƯƠNG 6 ĐA DẠNG' CÁC LOẠI HÌNH ROBOT DƯỚI NƯỚC....... 104
6.2. Robot dưới nước 'SAƯV’ phục vụ nghiên cứu khoa học......................... 105
6.3. Robot dưới nước ‘O SU ’ giám sát bờ biển..................................................108
6.4. Robot dưới nước phục vụ công nghiệp dầu k h í.......................................109
6.5. Giới thiệu một số loại robot dưới nước...................................................... 110
6.6. Robot dưới nước chinh phục đại dương..................................................... 115
6 7 Robot dưới nước tham gia cứu hộ................................................................ 118
CHƯƠNG 7. GIỚI THIỆU MỘT VÀI SÁNG CHÉ LIÊN QUAN ĐÉN
ROBOT DƯỚI NƯỚC..................................................................146
7.1. Robot và thợ lặn................................................................................................. 146
7 2. Robot dưới nước TCX.......................................................................................151
7

10. 7.3. Robot lướt ván.......................................................................................................156
7.4. Nhóm robot dưới nước làm việc tập thể........................................................163
PHẦN 3
ROBOTCÁ
CHƯƠNG 8. CẤU HÌNH ROBOT CÁ................................................................ 170
8.1. Sự đa dạng các cấu hình robot c á ...................................................................170
8.2. Cấu tạo robot cá.....................................................................................................172
8.3. Các phương pháp chìm nổi trong robot c á ..................................................173
8.4. Cấu hình robot cá đơn giản hóa.......................................................................175
8.5. Robot dưới nước dùng vây mái ch èo ............................................................176
CHƯƠNG 9. CÁC LOẠI HÌNH VÀ ỨNG DỤNG ROBOT CÁ...................... 190
9.1. Robot cá trở thành đối tượng nghiên cứu sáng tạo...................................190
9.2. Viện “MIT” liên tục cải tiến robot cá............................................................ 191
9.3. Robot cá giám sát môi trường nước.............................................................. 192
9.4. Robot cá có những tính năng m ớ i..................................................................196
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 207
8

11. BẢNG CÁC CHỮ VIÉT TẮT
Viết tắt Viết đầy đủ tiếng Anh/tiếng Việt
ABE Autonomous Benthic Explorer
A U V Autonomous Underwater Vehicle
AUG Autonomos Underwater Glider
CG Center o f Gravity
cv Computer Vision
CTD Recorder conductivity temperature and depth recorder
CURV Cable Controlled Underwater Recovery Vehicle
DHS US Department o f Homeland Security
DP Dynamic Positioning
EFSS Expeditionary Fire Support System
ENDURANCE Environmentally Non-Disturbing Under-ice Robotic
ANtarctiC Explorer
GPS Global Positioning System
ISE International Submarine Engineering
LASER Light Amplification by Stimulated Emission o f Radiation
MATE Marine Advanced Technology Education
MEMS Micro Electro Mechanical Systems
no Electro Mechanical Systems
U 1
NK w ifice o f Naval Research
osu Oregon State University
PTR camera (Pan - Tilt - Roll camera)
PT camera ( Pan -T ilt camera )
PTZ camera (Pan -T ilt - Zoom camera )
PTX Camera (Phương - Tầm - Xoay Camera)
MTU Michigan Technological University
MIT Massachusetts Institute Technology
NNRNE National Naval Responsibility for Naval Engineering
RCFC Roll Controlled Fixed Canard
9

12. RCGM Roll Controlled Guided Mortar
RDN Robot dưới nước
RNT Robot nhóm trường
RNV Robot nhóm viên
ROV Remotely Operated Vehicle
RPY (Roll - Pitch - Yaw)
SAUV Science AUV
SONAR Sound Navigation And Ranging
SNAME Society o f Naval Architects and Marine Engineers
UBC University o f British Columbia
UR Underwater Robot
uuv Unmaned Underwater Vehicle
uv Underwater Vehicle , Undersea Vehicle
UTHM University o f Tun Hussein Onn Malaysia
YAG Yttrium Aluminium Garnet
10

13. PHÂN 1
CÁC VẤN ĐÈ CHUNG VÈ ROBOT DƯỚI NƯỚC
Chương 1
BƯỚC PHÁT TRIÉN HIỆN ĐẠI
CỦA KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ROBOT
1.1. Bước ngoặt trong sự phát triển ROBOTICS
Ngày nay thuật ngữ “robot” đã trờ nên quen biết với rất nhiều người.
Ngành khoa học công nghệ, tạo ra các sàn phấm “robot”, được gọi tên là
“robotics”.
Từ ngày ra đời cho đến nay, lịch sử phát triển khoa học công nghệ
robot đã có nhiều bước tiến nhảy vọt. Từ khoa học viễn tường, robot đã đi
vào cuộc sống thực tế ngay sau chiến tranh thế giới lần thứ 2, với những tay
máy chép hình điều khiển từ xa trong các phòng thí nghiệm về vật liệu
aiem ma cmec ìobot công nghiệp đầu tiên được đưa vào úng dụng ờ một
nhà máy ô tô của General Motors, Hoa Kỳ. Cũng từ đấy xuất hiện thuật ngữ
“Industrial Robot”, viết tắt là IR, tức là “robot công nghiệp”.
Từ đó robot công nghiệp đã được ứng dụng rất rộng rãi và rất hiệu qua
trong nhiều ngành kinh tế quốc dân. Robot công nghiệp ngày càng thay thế
được nhiều lao động, từ những công việc đơn gián đến những việc làm phức
tạp. Nhằm thay thế lao động nhiều loại hình công việc, robot công nghiệp
ngày càng được tăng cường kha năng nhận biết và xử lý tín hiệu từ môi
trường làm việc. Các thành tựu khoa học và tiến bộ kỹ thuật laser, kỹ thuật
tia hồng ngoại, kỹ thuật xử lý ánh... đã thúc đây xu thế phát triển robot công
nghiệp hướng vào việc thích nghi được với môi trường làm việc. Robot
công nghiệp đã góp phần quan trọng để hiện thực ý tương tồ chức hệ thống
11

14. sản xuất tự động linh hoạt (Flexible Manufacturing System - FMS) và hệ
thống sản xuất tích hợp dùng máy tính (Computer Intergrated
Manufacturing - CIM).
Như vậy, robot công nghiệp đã làm thay đổi sâu sắc hệ thông thiêt bị
công nghiệp nói riêng và đã góp phần quan trọng vào sự nghiệp hiện đại hóa
ngành công nghiệp, nói chung. Đồng thời nhu cầu ngày càng tăng vê ứng
dụng robot công nghiệp đã tạo ra nhiều cơ sở sản xuất robot công nghiệp,
hỉnh thành thêm một chuyên ngành sán xuất mới: “công nghiệp robot”.
Thậm chí đã có những nhà máy sản xuất robot bằng các robot.
Từ những năm đầu của thế kỷ 21 tỳ lệ đầu tư cho Robot công nghiệp
(Industrial Robots-IR) trên thế giới giảm đi 30%, nhưng lại tăng rất cao cho
Robot dịch vụ (Service Robots-SR) và gần đây lại còn xuất hiện loại hình
mới - robot cá nhân (Personal Robots-PR). Robot dịch vụ phát triển rất
nhanh chóng, rất đa dạng trong các mặt hoạt động đời thường cùng như
trong an ninh, quốc phòng. Tài liệu “World Robotics Service Robots”
thường niên cung cấp những thông tin mới nhất về tinh hình ứng dụng và
phát triển robot dịch vụ (SR) trên thế giới.
Trong số các nước nhạy bén nhất với sự phát triên robot dịch vụ có
Hàn Quốc. Hàn Quốc đã vạch ra kế hoạch phát triển ngành công nghiệp
robot dịch vụ, mà cốt lõi là robot thông minh, với tổng giá trị 100 nghìn tỷ
won, tương đương 96,8 tỷ USD, vào năm 2020. Trong kế hoạch, các công ty
đăt Olivet tâm bắt tay ngay vào việc tạo cơ sở công nghệ với sự hỗ trợ của
nghiệp robot hiện đại gần Seoul. Theo kế hoạch đó Hàn Quốc sẽ đưa tồng số
mặt hàng xuất khẩu này có khả năng vượt 20 tỷ USD và sẽ tạo công ăn việc
làm cho khoảng 100 nghìn lao động. Theo Bộ Khoa học Hàn Quốc, nước
này có thề trờ thành một trong 3 quốc gia chế tạo robot thông minh lớn nhất
thế giới.
Các nguyên nhân chu yếu tạo ra bước ngoặt lớn này là:
+ Sự phát triển mạnh mẽ của ban thân robot công nghiệp ngày càng
tinh xảo và thông minh, đem lại nhiều hiệu quả lớn, đáp ứng nhiều nhiệm vụ
đa dạng và phức tạp trong san xuất công nghiệp đã kích thích việc mơ rộng
các ứng dụng ở nhiều lĩnh vực ngoài công nghiệp. Các lĩnh vực phi công
nghiệp này lại phong phú, đa dạng và phức tạp nhưng hấp dẫn hơn gấp bội.
12

15. + vấn đề cốt lõi dẫn đến sự phát triển các loại robot dịch vụ là do tác
động từ các thành tựu khoa học của các lĩnh vực liên quan, nhất là cùa cơ
điện tử hiện đại, tạo ra các robot thông minh.
+ Mặt khác do xu thế đổi mới của các máy công cụ, nói riêng, cũng
như hệ thống thiết bị công nghiệp, nói chung, đều theo chiều hướng số hóa,
linh hoạt hóa và mô đun hóa, nên cấu tạo bên trong hệ thống thiết bị này hầu
như đã trang bị các cơ cấu chuyên dụng, phục vụ các công việc mà robot
công nghiệp thường đảm nhiệm, như là cấp thoát phôi, thay thế dụng cụ cắt,
giao tiếp với các băng chuyền và các hệ thống thiết bị phụ khác. Do vậy tỷ
suât đẩu tu riêng cho robot công nghiệp bi giảm xuống, nhưng công nghiệp
robot lạị tăng lên với sản phẩm chù yếu là robot dịch vụ.
Như vậy, ngày nay robot vẫn được ứng dụng trong cả 2 lĩnh vực: công
nghiệp và dịch vụ, mặc dầu trong những năm gần đây robot dịch vụ phát
triển với tốc độ rất nhanh, nhiều chủng loại, nhiều chức năng mới. “Đã đến
thời điểm của các robot dịch vụ để lại dấu ấn của chúng”, đó là lời nhận xét
của Engelberger - người đã thiết kế ra loại robot đầu tiên ở công ty
Unimation, Hoa Kỳ và ông cũng đã chuyển sang một công ty chuyên sản
xuất loại robot dịch vụ với tên gọi là “Helpmate” (người phụ việc trợ giúp).
Tuy robot công nghiệp (IR) không còn giữ vai trò như trước, nhưng
công nghiệp robot lại có bước phát triển mới, sản phẩm công nghiệp lúc này
không chi IR mà nhiều hơn là robot dịch vụ (SR). Chỉ có sản xuất công
nghiệp hiện đại mới tạo ra cùa cải chất lượng cho xã hội và từ đấy có trích
' cho nghiên cứu phát triển.
1.2. Cơ điện tử tạo ra bước ngoặt lớn trong sự phát triển
ROBOTICS
Cơ điện từ là công nghệ tích hợp liên ngành giữa cơ khí, điều khiển
điện từ và công nghệ thông tin, tạo ra sự chuyển biến về chất với tư duy mới
trong tổ chức công nghiệp sản xuất và trong bản thân sản phẩm tạo ra. Vì
vậy cơ điện từ không chì tác động vào bản thân sản phẩm mà tác động vào
cả quá trình sàn xuất sao cho quá trình đó được tự động hóa với năng suất
cao hơn và linh hoạt hơn, mềm dẻo hơn.
Trong robotics có hầu hết các vấn đề cùa cơ điện tử. Có thể nói robot
là hình ảnh thu nhỏ của các thiết bị công nghiệp hiện đại. Ờ đó, cũng gặp
13

16. khá đầy đù các vấn đề về quan hệ giao tiếp giữa các bộ phận chấp hành cơ
khí với hệ thống điều khiển, về sự tương tác với môi trường làm việc...
Điều đó đã cắt nghĩa tại sao ở nhiều nước công nghiệp tiên tiến các
môn học về robotics là bắt buộc có trong chương trình đào tạo cơ điện từ ờ
các trường đại học, cao đang kỹ thuật. Trong các khóa học cập nhật kiến
thức tại các khu công nghiệp chương trình cũng đều có 2 phần: Phần riêng
đề cập đến các hệ thống cơ điện tử ứng dụng trong các nhóm ngành công
nghiệp có nhiều người tham gia khóa học và phần chung đề cập đến các nội
dung chủ yếu của khoa học công nghệ robot.
Cùng với sự phát triển vượt bậc của công nghệ thông tin, cơ điện từ đã
hình thành như một lĩnh vực khoa học công nghệ mũi nhọn và đã tạo bước
ngoặt cho robotics trong quá trình phát triển. Mặt khác, robotics với sự phát
triển đầy hấp dẫn của nó lại trờ thành hạt nhân kích hoạt cho sự phát triển cơ
điện từ và sản xuất công nghiệp hiện đại.
1.3. Vai trò mới của ROBOTICS
Trước đây ứng dụng robot công nghiệp (IR) chù yếu để phục vụ các
máy công tác riêng rẽ, thay thế các thao tác của người thợ, sau đó liên kết
chúng lại để tạo ra những dây chuyền sản xuất tự động linh hoạt. Từ
những năm đầu của thế kỷ 21 robot dịch vụ (SR) phát triển rất nhanh
chóng, rất đa dạng, ứng dụng từ trong vui chơi giải trí đến các công việc
phát triên của cơ điện tư hiện đại đã tạo ra bước ngoặt lớn trong phát
triển KHCN robot và robotics đã trở thành hạt nhân kích hoạt cho sự phát
triển sản xuất công nghiệp hiện đại.
Trên nhiều diễn đàn quốc tế vai trò cùa robotics đã được nhấn mạnh:
“Trước đây người ta coi robot là phương tiện để tiết kiệm chi phí lao động,
thế nhưng robotics ngày nay đã đóng vai trò quan trọng hơn nhiều trong sán
xuất, chúng là một phần của kế hoạch cạnh tranh toàn cầu”. Còn theo lời của
R.Shneider, chu tịch tập đoàn America Fanuc Robotics:” Hãy nghĩ về robot
như một công cụ kinh doanh chiến lược, một công cụ giúp gây dựna tính
cạnh tranh trong nền kinh tế toàn cầu”.
14

17. Có diễn đàn quốc tế còn cho rằng robotics có vị trí “cứu tinh trong quá
trình toàn cầu hóa tăng tốc”. “Hiện nay và hơn bao giờ hết, nhu cầu tồn tại
trong cạnh tranh là một động lực quyết định đầu tu cho ngành robotics. Một
sô chuyên gia cho rằng đầu tư cho robotics là sự lựa chọn tốt hơn cả”.
Tại triển lãm “Robot 2008, What’s Next” ờ Boston đã nhận xét:
“Công ty nào nhạy bén, sớm ứng dụng những thành tựu mới của Robotics
thì có nhiều khá năng trờ thành công ty đầu ngành”.
Hàn Quốc đã nhận định rằng: “Robot thông minh có khả năng tiềm
tàng đe trở thành động cơ phát triển chù lực của đất nước “và dự kiến là đến
năm 2020 các ngành này có thể đem lại gần 100 tỷ đô la.
Đúng như nhận xét của Công ty Ford Motor “sự phát triển các khà
năng của robot đang mở đường cho chiến lược sản xuất nhiều cơ hội mới”
và “khả năng nhìn được cúa robot có thế đơn giản hoá việc đầu tư đê biến
đổi thành hệ thống sàn xuất tự động linh hoạt”. Đầu tư cho việc nghiên cứu
“robot có thị giác” (Vision - guided robotics) là đề tiếp cận một vấn đề có
tác động đổi mới, hiện đại hóa hệ thống thiết bị công nghiệp với nhiều tính
năng mới. Một lĩnh vực khoa học mới mẻ là “thị giác máy” (computer
vision) được nghiên cứu ứng dụng và phát triển mạnh trong robotics đã phát
huy hiệu quà ứng dụng mở rộng trong nhiều hệ thống máy móc và thiết bị
công nghiệp thông minh.
Những dẫn chứng trên đây càng khẳng định quan điểm, cần nhanh
chóng đầu tư cho vấn đề “robot thông minh” để làm hạt nhân cho sự sáng
nong COI cnu sụ p u a t triển của ngành công nghiệp hiện đại.
1.4. Đổi mới sáng tạo là chìa khóa cho cạnh tranh thành công
Mục tiêu của Đảng và Nhà nước ta đã vạch ra: “Áp dụng khoa học
công nghệ là động lực cho sự phát trien kinh tế của Việt Nam ” sao cho
đất nước sẽ trở thành “một xã hội hiện đại hóa và công nghiệp hóa vào
năm 2020”.
Với mục tiêu to lớn đó chúng ta phái đặc biệt quan tâm đến xu thế mới
về công nghiệp hóa, hiện đại hóa, toàn cầu hóa. Việt Nam đã trờ thành thành
viên tích cực trong cộng đồng kinh tế và thương mại toàn cầu. Đã tới những
thời điềm mà tất cà hàng rào thuế quan liên quan đến thương mại sẽ giảm đi
15

18. ờ mức rất thấp. Lúc đó hàng hóa nói chung và sản phẩm công nghiệp nói
riêng phải đối mặt với sự cạnh tranh rất gay gắt.
Khi đã ra nhập vào cuộc cạnh tranh toàn cầu, trước hết phái đồi mới tư
duy. Không nên giữ mãi ý nghĩ chúng ta là nước đi sau, nếu làm ra hàng hóa
theo mẫu của nước ngoài mà được như họ là tốt lắm rồi. Sự thực là không
dễ gì mà làm được như họ, chứ chưa nghĩ đến việc có thể vượt họ. Nhưng
nếu không được thế thì cũng phải phấn đấu sáng tạo ra các sản phẩm nếu
không ngang bằng thi cũng phải rẻ hơn, hoặc phải làm khác đi, để còn có cái
mà trao đổi. Đầu tư khoa học công nghệ có thể tạo cơ sở để tìm ra các giải
pháp kỹ thuật để thực hiện điều đó. Như vậy, các đề tài triển khai ờ các cấp
không nên đơn thuần chi là giải quyết các nhiệm vụ kỹ thuật hàng ngày mà
phái đầu tư đi sâu nghiên cứu với hàm lượng khoa học tương ứng.
Giải quyết được các vấn đề kỹ thuật là rất cần thiết đế hoàn thành các
nhiệm vụ trước mắt với sự cố gắng đạt được một chuẩn mực nào đó, nhưng
thường là theo mẫu có sẵn. Nhưng như thế là chưa đủ vì chưa thê có sàn
phẩm đáp ứng các yêu cầu cạnh tranh được, chưa thể đem đến một sự biến
đổi lớn nào về trình độ sản xuất được và vì thế khoa học và công nghệ chưa
thể làm “động lực cho sự phát triền kinh tế của đất nước”, như yêu cầu đã
nêu trong các nghị quyết của Đảng và Nhà nước.
Đe phát triển khoa học và công nghệ phục vụ công nghiệp hóa, hiện
đại hóa đất nước trong điều kiện kinh tế thị trường và hội nhập quốc tế, cần
giản, nhưng làm khoa học không nên chì dập khuôn, phải biết xừ lý thông
minh sáng tạo, tìm cánh cải tiến, thay đổi linh hoạt và cố gắng vươn lên.
Đầu tư khoa học và công nghệ là tạo cơ sở cho sáng tạo đối mới.
1.5. Đầu tư khoa học là cơ sờ cho đổi mới sáng tạo
Có các thành tựu của cách mạng khoa học công nghệ đứng đằng sau
khiến cho các thế lực toàn cầu ngày càng trờ thành hiện thực. Nó đang làm
thay đổi một cách cơ bản và nhanh chóng mọi mặt hoạt động kinh doanh và
sàn xuất. Một phong cách công nghiệp hoàn toàn mới cũng đang trong quá
trình định hình. Cuộc cách mạng trong công nghiệp được phác họa bời
hình ảnh nhà máy trong tương lai với những cụm máy công tác đa năng
16

19. được vận hành bằng máy tính và phục vụ bằng robot. Thực tế hiện nay đã
dân có những “nhà máy không có người, văn phòng không có giấy” và còn
tiên tới những “cuộc chiến không có lính”.
Có thể nói trong những thập kỷ tới, sự tăng trương của công nghiệp
nước nhà phụ thuộc rất nhiều vào khá năng tiếp thu những tiến bộ và sự biến
đôi nhanh chóng cùa công nghệ hiện đại. Điều đó có tính quyết định trong
việc hòa nhập vào sự cạnh tranh trên thị trường thế giới với xu thế toàn cầu
hóa. Một đặc điểm quan trọng của sự hòa nhập đó là tính thích nghi, linh
hoạt và nhạy bén với đồi mới.
Trên cơ sờ nhạy bén áp dụng các thành tựu mới cùa khoa học công
nghệ tự động hóa, cơ điện từ và robotics... với mức độ khác nhau phải chọn
một lộ trình đổi mới công nghệ cho phù hợp với từng cơ sờ. Mục tiêu cùa
công việc hiện đại hóa này đặt ra theo yêu cầu, đối chiếu với sàn phâm của
đối tác cạnh tranh trên thị trường quốc tế. Cách làm thiết thực và hiệu quả
nhất hiện nay là các ngành kinh tế nên chủ động khai thác lực lượng khoa
học cùa cả nước. Theo tồng kết của UNIDO, có nhiều nước chi đạt mức độ
khoảng gần 80% về khai thác các hệ thống thiết bị nhập ngoại từ các nước
công nghiệp phát triển, nhưng ở Trung Quốc đạt tới mức độ trên 100%, bời
vì bên cạnh họ luôn luôn có những nhóm cán bộ khoa học, được mời từ các
Viện, các Trường cùng hợp tác nghiên cứu và cùng hưởng lợi từ các kết qua
làm ra.
yêu cầu đối tác phải đưa trước bán thiết kế và sẵn sàng cấp thêm cho diện
tích khu đất để xây dựng phòng thí nghiệm cùng nghiên cứu. Đó là bài học
tốt về sự chú trọng đến nghiên cứu đổi mới, sáng tạo đề cạnh tranh. Bài học
chưa thành công trong việc đầu tư cho công nghiệp ô tô ớ ta là do chỉ tập
trang vào lắp ráp một cách máy móc theo khuôn mẫu có sẵn, không chú ý
nhiều đến công nghiệp phụ trợ kèm theo. Không biết phát huy nội lực, nên
hoàn toàn lệ thuộc.
Theo báo cáo của tổ chức Sở hữu trí tuệ thế giới và tổ chức INSEAD,
năm 2012 Thụy Sĩ dẫn đầu bảng xếp hạng chỉ số sáng tạo toàn cầu, còn
17

20. Việt Nam xếp thứ 76/142, tụt 25 bậc so với năm 2011. Các quốc gia thuộc
nhóm các nước G7 có chỉ số cạnh tranh cao nhất.
1.6. ROBOTICS và cơ điện tử cung cấp kiến thức tích hợp
Như đã đề cập ờ trên, các robot hiện đại là hình ảnh thu nhó của các
thiết bị thông minh trong hệ thống công nghiệp tiên tiến và trong robotics có
hầu hết các vấn đề của cơ điện tử. Cũng như cơ điện tử, robotics là lĩnh vực
đòi hỏi những kiến thức tổng hợp, những kiến thức mà sản phẩm hàng hóa
thường đòi hởi đến.
Cơ điện từ (mechatronics) là lĩnh vực khoa học công nghệ được hình
thành từ sự cộng năng cùa 3 ngành khoa học công nghệ là cơ khí, điện tử và
công nghệ thông tin, nhằm hoàn thiện, linh hoạt hóa, thông minh hóa các
thiết bị máy móc phục vụ con người. Sự liên kết tích hợp cộng năng đã được
nhấn mạnh như vấn đề cốt lõi của cơ điện từ, chính yếu tố mới đó là chìa
khóa mở ra “cơ hội vàng” cho sự sáng tạo đổi mới. Nếu chỉ là sự liên kết
thông thường tác động vào một loại sản phẩm, vốn cũng đã làm các sàn
phẩm đó tốt lên nhiều, nhưng ít có khả năng tạo ra bước đột phá. Ví dụ, với
việc ứng dụng phương pháp hệ thống của cơ điện từ, các xe ô tô hiện đại
được thiết kế tốt hơn hăn. Một thành tựu mới của công nghiệp ò tô, đạt được
do tác động của cơ điện từ là ô tô hybrid (lai). Ổ tô hybrid có 2 chế độ chạy
xe, lúc thì chạy bằng xăng, lúc thì chạy bằng đông cơ điên. Đôna cơ xăng
ác-quy cung cap năng lượng. Đê nhận biểt trạng thái hoạt động cùa xe mà
quyết định chuyển từ chế độ này sang chế độ kia, với tiêu chí tiết kiệm
nguyên liệu nhiều nhất, thì phải dùng đến phương pháp tư duy và cách giải
quyết của cơ điện tứ.
Như vậy, các môn học trong chương trĩnh đào tạo robotics và cơ điện
tử phải cung cấp cho người học các kiến thức và kỹ năng tích hợp đó. Trong
robot nói riêng, và trong các thiết bị cơ điện tư nói chung, phần cơ khí đóng
vai trò nòng cốt, tạo ra các thao tác thực hiện các chức năng chù yếu của sàn
phẩm. Các sàn phâm này đều được điều khiển số và muốn chúng hoạt động
đạt yêu cầu, như thao tác linh hoạt, đáp ứng được thời gian thực và xư lý
thông minh, thì phần cơ khí chấp hành cũng phải đổi mới, thóa mãn các yêu
cầu cao về độ nhanh nhạy, chính xác và đáp ứng kịp thời.
18

21. Nêu hiểu phần cơ khí là phần nòng cốt của robot và cùa các sản phâm
khác của cơ điện từ, thi cần nhấn mạnh rằng, phần mềm tin học chính là
phân chủ đạo trong công việc sáng tạo của chúng. Hiện nay đang phát triên
mạnh các phương pháp tạo ra phần mềm nhúng (embeded software), trong
đó có công nghệ PSoC, viết tắt cụm từ “Programmable System on Chip”,
nghĩa là “hệ thống tái lập trình trên một Chip”. Theo công nghệ này có thề
nôi các phần tử sẵn có trong Chip chuyên dụng đề thực hiện các thao tác của
thiêt bị sản phẩm. Chương trình phần mềm này được tái lập trình lại theo
yêu cầu thay đổi các thao tác của thiết bị. Như vậy, chi gói gọn trên một
Chip có thể thực hiện được chức năng một thiết bị điều khiển, đáp úng sự
hoạt động tống thế cùa robot hoặc cùa sàn phẩm cơ điện từ.
1.7. Đồi mới nội dung và phương pháp giảng dạy ROBOTICS
Đồi mới hệ thống cơ khí chấp hành và áp dụng sáng tạo các thành tựu
của công nghệ thông tin
Trước hết hệ thống các cơ cấu chấp hành trong robot thường phải có
độ cơ động cao và được chế tạo chính xác. Các bộ truyền động cơ khí chứa
trong đó cũng phải đổi mới để đáp úng được các yêu cầu cùa robot, là thiết
bị điều khiển số và là thiết bị di động. Trong số các yêu cầu đó trước hết
phài kể đến các yêu cầu cơ bản sau:
+ Triệt tiêu khe hờ để tránh hiện tượng trễ trong điều khiển. Yêu cầu
nàv rất quan trọng, nhung đối với các truyền động cơ khí hiện hành là rất
là thiết bị điều khiển phấn đấu theo hướng cố gắng chế tạo thật chính xác.
+ Kích cỡ các truyền động phải gọn nhẹ và mức độ gọn nhẹ phải giảm
đi đáng kề vì nếu không sẽ làm tất cà hệ thống thiết bị trớ nên cồng kềnh.
Tiêu chí này càng quan trọng đối với các thiết bị di động.
+ Tăng hiệu suất các truyền động, tuy đây là yêu cầu muôn thuở đối
với các loại truyền động, nhưng khi đòi hỏi phái nâng lên mức cao hẳn thì
đối với nhiều loại truyền động cơ khí hiện hành là không khả thi. Yêu cầu
tăng hiệu suất truyền động, giảm tổn thất năng lượng, đề kéo dài thời gian
làm việc liên tục là đặc biệt quan trọng đối với các thiết bị di động chạy
bằng ác-quy.
Các truyền động mới, đáp úng được các yêu cầu này có thể gọi tên là
“truyền động cơ khí tiên tiến”. Ngày nay hầu hết các máy móc, thiết bị hiện
19

22. đại trong các ngành công nghiệp và các ngành dịch vụ, trong đó có rất nhiều
thiết bị di động đều là thiết bị điều khiển số, nên cần đến các loại truyền
động cơ khí tiên tiến này. Vì thế ở nhiều cơ sờ nghiên cứu khoa học ờ nước
ngoài rất quan tâm đến các loại truyền động này. Ở trong nước, chúng tôi
cũng đã đạt được một số kết quả quan trọng trong nghiên cứu các loại
truyền động nói trên [63],
Biến robocon thành các khóa đào tạo ngoại khóa về công nghệ
Trên thế giới robotics đang trờ thành hạt nhân cho sự phát triển hiện
đại hóa, thông minh hóa hệ thống thiết bị công nghiệp. Trong khi đó ờ nhiều
trường của ta vẫn chưa đưa các môn học về robotics vào chính khóa. Vì thế
rất nên bổ sung một cách linh hoạt vào các chương trình giảng dạy về thiết
bị công nghiệp bằng những khóa học ngoại khóa kiểu như Robocon, với
tinh thần chú động sáng tạo nó.
Robot Contest, gọi tắt là Robocon, là cuộc thi sáng tạo robot do Hiệp
hội Phát thanh truyền hình châu Á - Thái Bình Dương (ABU) tồ chức từ
năm 2002, nhằm mục đích phát huy sức sáng tạo của sinh viên các trường
đại học và cao đẳng kỹ thuật. Cuộc thi tiến hành rộng khắp và qua nhiều
cấp, hội thi ở các trường, hội thi ở 3 khu vực, hội thi toàn quốc và hội thi
quốc tế. Tác giả cuốn sách này đã hơn mười năm tham gia nhiều hoạt động
của các hội thi và trực tiếp làm trường ban giám kháo hội thi các cấp trong
nước. Kể đến năm 2015, trong 14 lần thi quốc tế, đội tuyển cùa Việt Nam đã
dự đạt giải Nhẩt, 3 lần giải Nhi, :òn lại cũng đều đứng ờ tốp 3
ũảng 1 9 - 2 0 nước tham gia.
Robocon không chỉ là cuộc thi, một cuộc chơi, mà là một lớp học
công nghệ đầy hứng thú. Phái chủ động tồ chức ờ các trường để biến
Robocon thành những khóa học công nghệ bổ ích và hiệu quả cho công tác
đào tạo [68],
Tổ chức các lóp tập huấn nâng cao và cập nhật kiến thức về robotics
Trong số các phương thức đào tạo hiện đại có phương thức giáng dạy
theo kiểu “khảo sát tình huống” (case study), tóc là tổ chức giảng dạy, học
tập các giải pháp từ trong các trường hợp cụ thể nào đó. Một phương thức
mới và rất hiệu quả là trên cơ sờ ứng dụng của công nghệ đồ họa 3D đế xây
dựng “các thiết bị ảo” như những cảnh hoạt hinh trên máy tính và có thê tiến
20

23. hành giảng dạy dùng các thiết bị ảo đó. Phương thức này tỏ ra có nhiều ưu
điêm, nhất là đối với những nơi chưa có điều kiện mua sắm đù các thiết bị
hiện đại để phục vụ giảng dạy và cũng tò ra rất có lợi để tiếp cận phân tích
ưu khuyết điểm cua thiết bị, tnrớc khi đặt mua cho các xí nghiệp.
1.8. về phương hướng nghiên cứu phát triển robot dịch vụ
Như đã đề cập ở trên, robot dịch vụ ra đời chưa lâu và đang ờ thời kỳ
bùng nô, nên có thế nói nó xuất hiện muôn màu, muôn vẻ. Tuy nhiên, dần
dân có the nhận ra tương đối rõ nét về những định hướng phát triển robot
dịch vụ ở các nước khác nhau. Ở Nhật Bản, việc nghiên cứu phát triển
robot thân thiện với con người và robot dạng người (humanoid robots)
phục vụ vấn đề dân số già hóa là nội dung chủ yếu. Ở Hàn Quốc, Hoa Kỳ,
Trung Quốc, Israel và một số nước khác lay robot dịch vụ trong quân sự là
mục tiêu chính.
Trong các báo cáo khoa học chuyên đề [50-59] thuộc đề tài “Nghiên
cứu tông hợp tình hình ứng dụng robot, phương hướng và giải pháp phát
triển” [49], sau quá trinh tồng hợp phân tích các hiệu quà mà robot dịch vụ
có thể đem lại, thể hiện trong khá nhiều các công trình nhiên cứu ở trong và
ngoài nước, chúng tôi đã đi đến kết luận là nên đặt ra mục tiêu nghiên cứu
robot dịch vụ ở nước ta trước mắt là dùng robot làm mô hình cho các thiết
bị thực, có kích cỡ lớn hơn nhiều lần, đê thử nghiêm phát triển cài tiến, từ
nguyên lý hoạt động đến việc ứng dụng các thành tựu mới của công nghệ liên
nghệ thông tin vá truyẻn thông hiện đại, phương pháp xử lý thông minh...
Ý tường dùng robot làm mô hình để nghiên cứu, cải tiến các thiết bị
thực có kích cỡ lớn hơn, xuất phát từ một loại việc mà thời gian gần đây các
hãng sản xuất ô tô đã tiến hành. Ngành ô tô là ngành sử dụng nhiều robot
nhất. Trong thời gian gần đây nhiều thử nghiệm của ô tô cũng tiến hành trên
“Robot Wheel Chair”(xe ghế robot). Làm như thế có thề thuận tiện hơn là
trực tiếp thừ nghiệm trên ô tô. Nhiều kết quá thử nghiệm trên “xe ghế robot”
được ứng dụng đế nâng cấp các dòng xe ô tô đời mới. Trong đó phải kể đến
các kết quả, như tự động giữ thăng bằng khi chạy đường vòng, đã được áp
dụng cho hệ thống trợ giúp lái đường vòng an toàn chống đồ ngã hoặc vận
dụng kết quả nghiên cứu về xử lý thông minh tạo cho các xe ô tô giao tiếp
thân thiện hơn với con người và môi trường... Vì thế rất nhiều hãng ô tô nồi
21

24. tiếng trên thế giới trong thời gian gần đây hay giới thiệu, trinh diễn các loại
xe ghế robot của mình trên truyền hình. Có rất nhiều loại khác nhau và giá
chào bán trên Internet cũng gần bằng giá một chiếc ô tô nhó.
Như vậy, hướng phát triển chủ yếu là nghiên cứu tích hợp cộng năng,
từ các thành tựu mới cùa các công nghệ liên quan, tác động vào các thiết bị
có cơ cấu hoạt động theo kiểu robot. Còn hướng ứng dụng thì có lẽ trong
tình hình mới cũng nên tập trung cho công tác an ninh quốc phòng là chù
yếu, như nhiều nước hiện nay đang tiến hành. Robot dịch vụ trong công tác
an ninh quốc phòng có thể có nhiều loại hình, phụ thuộc vào công việc mà
robot đảm nhiệm hoặc khí tài mà nó mang theo.
Các robot dịch vụ nói chung cũng có thề phân ra nhiều loại hình, tùy
theo tiêu chí phân chia. Ví dụ theo công dụng có các loại như robot quét dọn
(cleaning robots), robot y tế (medical robots), robot đồ chơi (toy robots),
robot vui chơi giải trí (entertainment and leisure robots), robot học tập
(education robots)... Vậy theo tiêu chí di chuyển có thể có 3 phương thức di
chuyên chú yếu là: trên mặt đất, trên không và dưới nước, nên phân thành 3
loại robot dịch vụ tương ứng.
Robot dịch vụ di chuyển trên mặt đất lại có thề phân ra nhiều nhóm
theo nhiều tiêu chí khác nhau. Ví dụ di chuyền bàng bánh xe, bằng 2
chân, 4 chân hoặc bằng chân có bánh xe... Đều là di chuyển trên mặt đất
nhưng tùy theo loại hình và chất lượng bề mặt khác nhau mà lại có các
kiến rohot khác nhau và có thể xếp chúng vào một nhóm, gọi chung là
phân thành hình”.
Vê các chuyên đề robot trên không, tác giả có trình bày trong cuốn
sách “Robot bay”[48], còn các chuyên đề về robot dưới nước là nội dung
của cuốn sách này.
22

25. Chương 2
TỎNG QUÁT VÈ ROBOT DƯỚI NƯỚC
2.1. Nhu cầu sử dụng robot dưới nước
Biên và đại dương chiếm trên 70% diện tích bề mặt trái đất. Nó có vai
trò rât quan trọng trong sự phát triển của loài người. Một số thống kê mới
chi ra răng, có tới gần 40% dân số thế giới sống trong phạm vi không quá
100 km từ bờ biển trở vào. Biển có tác dụng điều hòa khí hậu trên trái đất và
quan trọng hơn nó chứa trong lòng nguồn dinh dưỡng cho con người, có thề
nói là vô tận như tôm, cá cùng nhiều loài rong biển. Dưới đáy biển và trong
lòng nó còn có rất nhiều nguồn tài nguyên giá trị như dầu khí, mangan...
Nhu cẩu về những loại nguyên liệu này ngày càng tăng trong những năm
gần đây. Ước tính có khoảng 2.000 tỳ tấn mangan nằm dưới đáy biển. Ngoài
ra, dưới độ sâu khoảng 500 m còn có một nguồn nhiên liệu với trữ lượng
không lồ: Mêtan hyđrat. Việc thăm dò và khai thức những nguồn tài nguyên
giá trị trong những! hạn chế trong những vùng biền sâu.
Nnu cau ve nguồn dinh dưỡng và nguồn tài nguyên nói trên cùng với
nguyện vọng khoa học muốn tìm hiếu, khám phá về biến là những lý do
thúc đây việc khai phá sâu hơn nữa xuống lòng đại dương. Việc sừ dụng thợ
lặn bị hạn chế do thợ lặn chi có thề lặn tối đa khoảng 300 m. Đe vượt qua
giới hạn này cũng như đế tránh tai nạn rủi ro cho thợ lặn, từ những năm 70,
robot dưới nước đã xuất hiện nhằm phục vụ việc nghiên cứu và khai thác
biền. Loại robot này thường được trang bị những công cụ và nhiều loại thiết
bị, như các tay máy kèm các dụng cụ cắt, hàn, đèn chiếu sáng, các camera
ghi hình và các thiết bị cám biến laser, siêu âm... đề thực hiện nhiều loại
hinh công việc đa dạng.
23

26. Hiện nay, robot dưới nước được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực
thuộc kỹ thuật khai thác và nghiên cứu biển. Trong ngành dầu khí. robot
dưới nước được sử dụng đẽ làm những công việc như kiềm tra các công
trình dàn khoan và đường ống dẫn khí, dẫn dầu ở ngoài khơi. Trong ngành
viễn thông, robot dưới nước được sừ dụng để khảo sát đáy biển trước khi đặt
cáp trong lòng biển và đê theo dõi hiện trạng các cáp truyền. Nếu cần chôn
vùi cáp dưới đáy biển thì robot cũng được thiết ke chuyên dụng để đáp ứng
công việc này.
Trong lĩnh vực môi trường, robot dưới nước được trang bị các sensor
để thu thập dữ liệu về độ phóng xạ, độ rò ri cùa các nguồn khí dưới đáy
biển. Trong lĩnh vực quân sự, robot dưới nước ngày càng được sử dụng
trong nhiều việc, như cài đặt hoặc tìm kiếm và tháo gỡ thùy lôi, mìn. Nó có
thể thực hiện các thao tác gây rối đối phương hoặc trực tiếp tác chiến dưới
nước. Ngoài ra, nó còn sư dụng rất hiệu quá trong công tác cứu hộ.
Trong các lĩnh vực khác như trong ngành thủy sàn, robot dưới nước
được sử dụng để theo dõi các đàn cá, trong ngành năng lượng nguyên từ các
robot dưới nước được dùng đê kiểm tra các thiết bị ngập nước...
Nhin chung có thê gộp thành 3 lĩnh vực ứng dụng chủ yếu cùa robot
dưới nước là: nghiên cứu khoa học, dịch vụ và quân sự.
Đôi với nước ta, là nước có bờ biển dài và những năm gần đây đang
bãt đâu kế hoạch khai thác tiềm năng từ biên và rất chú trọng vấn đề chủ
cáp truyên robot thi việc quan tâm nghiên cứu ứng dụng và phát triên robot
dưới nước ià một việc làm cần sớm được triển khai. Trong tương lai, việc
nghiên cửu và ứng dụng robot dưới nước sẽ phát huy hiệu quá cao và có thể
giúp chúng ta khám phá, chinh phục và làm chù đại dương.
2.2. Vài nét về lịch sử phát triển robot dưới nước
ROV dưới nước được hình thành và phát triển theo nhu cầu cua ngành
hàng hái và nhu cầu phục vụ mục đích quân sự. Công trình đầu tiên khởi
xướng cho sự hình thành và phát triển của ROV là loại thiết bị lặn được lập
trình PUV (Programme-controlled Underwater Vehicle) và một loại ngư lôi
Luppis-Whitehead được phát triên năm 1864.
24

27. ơ Anh trong những năm 50 Hải quân Hoàng gia (Royal Navy) đã thiêt
kế một hệ thống thiết bị có thế lặn dưới nước nhằm mục đích phát hiện các
hư hỏng và tiến hành khắc phục chúng trên các ngư lôi chiến hạm. Có thể từ
việc thực hiện nhiệm vụ đó mà người ta bắt đầu xây dựng các cơ sở lý
thuyết và hình thành nguyên lý hoạt động cho ROV dưới nước, đó là nền
tảng phát triển sau này.
Năm 1960, Hài quân Hoa Kỳ đã tập trung ngân sách cho nghiên cứu
và phát triển các ROV phục vụ cho mục đích thăm dò dưới đáy đại dương,
phát hiện và phục hồi sửa chữa các công trình dưới biển, đặc biệt là dò tìm
bom hạt nhân và xử lý chúng dưới đáy biển. Công trình tạo ra phương tiện
di chuyển dưới nước dùng cáp điều khiển để thực hiện các chức năng phục
hồi đó là CURV (Cable-Controlled Underwater Recovery Vehicle). Trên cơ
sở công nghệ này, các loại hình ROV lần lượt ra đời phục vụ cho các ngành
khai thác thăm dò dầu khí và khí đốt ngoài khơi.
Sự ra đời cùa các thế hệ ROV đã đóng góp một phần rất quan trọng và
to lớn trong việc phát triển các ngành kinh tế biển, đặc biệt trong khai thác
dầu khí và trong an ninh quốc phòng.
Hầu hết các khu vực sâu dưới đáy đại dương, nơi mà con người rất
khó thâm nhập thì ROV vẫn có thể xuất hiện để hỗ trợ việc khám phá và
khai thác. Điển hình là các cuộc tìm kiếm và xác định khu vực các tàu bị
đắm trong lịch sừ như: RMS Titanic, Bismarck, uss Yorktown, ss Central
America. Trong một số trường hợp ROV có thề thực hiện thu gom các vật
xây dựngcác nghiên cứu phòng thí nghiệm đề khảo sát thềm lục địa.
Các tổ chức tiêu biểu góp phần vào việc thúc đẩy ngành công nghiệp
này có thể kể đến như là: ONR (Office o f Naval Research - Viện nghiên
cứu hải quân), NNRNE (National Naval Responsibility for Naval
Engineering - Cơ quan quốc gia đàm trách về kỹ thuật hải quân), SNAME
(Society o f Naval Architects and Marine Engineers - Hội kỹ sư hàng hải và
kiến trúc sư hải quân).
Trung tâm Giáo dục công nghệ tiên tiến hàng hải MATE (Marine
Advanced Technology Education) được thành lập với sự tài trợ của Quỹ
khoa học quốc gia (National Science Foundation) của Mỹ đã tiến hành đưa
công nghệ ROV vào giảng dạy tại các trường trung học, cao đẳng, đại học
có ngành nghề liên quan tới biên.
25

28. 2.3. Các tên gọi robot dưới nước
Robot dưới nước có rất nhiều loại với những tên gọi khác nhau,
thường gặp các tên gọi sau: Robot dưới nước - Underwater Robot (có thể
viết tắt là UR) hoặc là Underwater Vehicle (UV), đôi khi còn gọi là Robot
dưới biển - Undersea Vehicle, thuật ngữ “vehicle” được hiểu là “phương
tiện di chuyển”. Phương tiện di chuyển này có loại được điều khiển từ xa -
ROV (Remotely Operated Vehicle), có loại được điều khiển tự động hoàn
toàn - AUV (Autonomos Underwater Vehicle), hoặc có khi còn gọi là
không có người điều khiển - ƯUV (Unmaned Underwater Vehicle).
Gọi “phương tiện di chuyển dưới nước” là gọi chung, nhưng đôi khi
còn gọi tên cụ thể của phương tiện, ví dụ như tàu lượn (glider) và tương ứng
đã có thuật ngữ AUG (Autonomos Underwater Glider - Tàu lượn tự động
dưới nước). Trong nhiều tài liệu kỹ thuật người ta gọi chung các phương
thiện di chuyển tự động dưới nước là Robot dưới nước (Autonomos
Underwater Robot). Trong cuốn sách này sẽ sử dụng thuật ngữ Robot dưới
nước là chính, đôi khi dùng tên viết tắt là AUV hoặc ROV, chính xác hơn là
ROV dưới nước. Tuy nhiên, cũng không ít trường hợp khi trích dẫn tài liệu,
nhất là những tài liệu có từ các năm trước, thì giữ nguyên các thuật ngữ và
ký hiệu như tài liệu gốc. Theo tiêu chí điều khiển, Robot dưới nước có nhiều
loại: Điều khiển tự động hoàn toàn, điều khiển từ xa và tự động điều khiển
từ xa.
Robot dưới nước tự động (AUV - Autonomous Underwater Vehicle)
là loại robot được điều khiển bằng bộ điều khiển gắn trong robot, có thể
hoạt động mà không cần tác động từ bên ngoài trong một thời gian dài.
Năng lượng cùa robot được cung cấp từ pin hoặc ác-quy vi vậy không cần
đến dây dẫn kết nối với trạm trung tâm. Robot này có thể hoạt động thoải
mái trong phạm vi rộng, thời gian hoạt động liên tục phụ thuộc vào điện
năng của pin hay ác-quy.
Robot dưới nước điều khiền từ xa (ROV - Remotely Operated
Vehicle), đã xuất hiện từ lâu, là loại robot được điều khiển bằng các bộ điều
khiền từ trung tâm đặt trên tàu mẹ hoặc trên mặt đất và có thề điều khiển
thông qua cáp truyền. Việc điều khiển và kết nối các thông tin từ ROV tới
trung tâm điều khiên thông qua cáp truyền dẫn. Loại cáp này có tính chất
26

29. đặc biệt: chống thấm nước, bền, dẻo dai và khả năng chống nhiễu tốt. Các
đâu tín hiệu của cáp bao gồm các dây truyền dẫn tín hiệu qua lại giữa ROV
và người điều khiển và đuờng dẫn tín hiệu video. Cáp này còn có nhiệm vụ
truyên tải năng lượng cho robot cũng như truyền tải các hình ảnh, các thông
tin thu thập được từ robot tới trung tâm.
Robot dưới nước ROV hiện đại được điều khiển kết hợp, vừa điều
khiên từ xa không dây đối với một số thao tác ở phạm vi hoạt động rộng,
còn những hoạt động khác thi tự nó thao tác tùy theo điều kiện làm việc và
môi trường xung quanh. Nhiều loại ROV được thiết kế có cả tính năng phát
hiện các lỗi điều khiển, báo hiệu tránh va chạm, phát hiện rò ri của nước,
nhằm đảm bảo an toàn cho ROV. Lúc đó chúng sẽ kích hoạt hệ thống lái tự
động và thực hiện cơ chế tự nồi lên.
Robot dưới nước còn có thể phân ra nhiều nhóm khác nhau tùy theo
phương cách di chuyển như dùng các loại động cơ đẩy hoặc dùng các loại
bánh xe, chân bước, như các loai robot di chuyển trên mặt đất, dùng các loại
mái chèo, vây, đuôi, như các loại cá, dùng các cử động của thân hình như
các loại rắn, lươn... Trên các hình vẽ dưới đây giới thiệu một vài mẫu robot
như thế. Trong cuốn sách này trình bày chù yếu về các loại robot dưới nước
ROV hiện đại dùng động cơ đẩy và các loại robot cá, tiêu biếu cho các loại
sinh vật dưới nước.
Robot dưới nước được thiết kế với các dặc điểm riêng, như đảm bảo
kín khít để có thể hoạt động được dưới nước, không thích hợp sừ dụng sóng
vô tuyến cho môi trường nước, trong môi trường nước có sức cản cao, có
lực đẩy lớn... Vì robot hoạt động dưới nước nên vấn đề đảm bảo không để
thấm nước vào phía trong, đồng thời vẫn phái đám bảo sự chuyển động cùa
các bộ phận lắp ờ bên ngoài như chân vịt, mái chèo... và đảm bảo việc
truyền dẫn tín hiệu là những vấn đề cực kỳ quan trọng.
Robot dưới nước được trang bị nhiều loại cám biến, tùy theo công
việc mà chúng đàm nhiệm. Đe đám bảo việc chủ động di chuyển được trong
lòng đại dương phải cần đến các cảm biến định hướng như la bàn, cảm biến
đo độ sâu, cám biến siêu âm... Robot phát đi sóng siêu âm dưới nước và thu
27

30. tín hiệu phản hồi. Theo tín hiệu phản hồi đó robot sẽ nhận dạng môi trường
xung quanh, xác định khoảng cách đến các vật quanh nó để quyết định
hướng đi tiếp theo.Thông thường khi robot lặn thì phải sừ dụng hệ thong
định vị âm thanh dưới nước, đôi khi phải định kỳ nồi lên để kiểm định lại vị
trí của mình thông qua GPS. Các loại robot tự động hoàn toàn thường phải
dùng hệ thống nạp pin-ắc quy hoặc nếu dùng các pin nhiên liệu thi lại yêu
cầu rất cao về bảo dưỡng và về vấn đề chất thải ra môi trường.
Robot dưới nước điều khiển từ xa có dây cáp nối nó với tàu mẹ và có
nhiệm vụ cung cấp điện năng cũng như truyền các lệnh điều khiển tới robot,
đồng thời truyền ngược lại dữ liệu từ các camera và các cảm biến khác. Loại
robot nước này có ưu điểm là luôn luôn đảm bảo năng lượng đê hoạt động
liên tục cùa bản thân robot và các tay máy gắn với nó để phục vụ các việc
như công gắp, hàn, cắt... Nhưng lại có nhược điểm là phạm vi hoạt động bị
giới hạn bởi chiều dài của dây cáp.
Robot dưới nước điều khiển tự động từ xa không dây là bước phát triển
lớn của kỹ thuật robot dưới nước thời xưa điều khiển từ xa, nhờ các thành tựu
của công nghệ fruyen thông, công nghệ vi xử lý, công nghệ tự động hóa...
Đây là dạng robot dưới nước hiện đại được dùng nhiều nhất.
Tùy thuộc loại công việc và phạm vi ứng dụng mà robot nước được
thiết kế với những kích cỡ khác nhau, có thể tích từ 0,15 m3 đến 10 m3 và
khối lượng từ vài chục kg đến hàng chục tấn.
2.5. Giới thiệu hình ảnh một số loại robot dưới nước
Đen nay có hàng trăm loại AUV, kể cả các sản phẩm nghiên cứu thử
nghiệm và các sán phẩm đã thương mại hóa. Dưới đây giới thiệu hình ảnh
một số loại robot nước có thương hiệu trong số các AUV đó.
Các con số ghi trên hình 2.1 tương ứng với loại robot sau đây:
- ABE (Autonomous Benthic Explorer) của Viện Hải dương học
Woods Hole, Hoa Kỳ.
- ALISTAR 3000 của ECA, Pháp.
- ECHO RANGER của Boeing, Hoa Kỳ
- BLUEFIN 21 cùa Bluefin Robotics, Hoa Kỳ.
28

31. - AUTOSUB của Trung tâm Hải dương học Southampton, Anh.
- TUVAAQ của Viện Công nghệ Florida, Hoa Kỳ.
- HUGIN 3000 cùa Kongsberg-Simrad, Na Uy.
- M 600 của Atlas Maridan, Đức.
- REMUS của Hydroid, Hoa Kỳ.
- ALIVE cùa Cybemetix, Pháp.
- SWIMMER của Cybemetix, Pháp.
- SAUV của Viện Nghiên cứu hệ thống tự động dưới biển, Hoa Kỳ.
Hình 2.2 là mô phỏng chiếc u u v - HUGIN 3000; hình 2.3 là hai
chiếc u u v Slocum Battery (phía trên) và Slocum Thermal (phía dưới). Đặt
tên “Slocum” là để tưởng nhớ Joshua Slocum, người đầu tiên một mình đã
lái thuyền buồm vòng quanh trái đất và con thuyền đó có tên là “Spray”.
Hình 2.4 là hình ảnh chiếc AUG “Spray” đang bơi trên biển. Hình 2.5 là
chiếc AUV của Đại học MIT, Hoa Kỳ.
Các robot dưới nước với các tên gọi là Glider Spray, Seaglider và
Slocum glider có dáng dấp cùa chiếc tàu lượn (glider). Cả 3 sản phẩm này
đều cùa Hoa kỳ, lần lượt là của Viện Nghiên cứu hải dương học Scripps,
Phòng thí nghiệm vật lý ứng dụng cùa Đại học Washington và Công ty
nghiên cứu Webb.
Các loại AUV dạng tàu trượt này có thể từ từ chìm xuống và nhẹ
nhàng khi bơi trên nước: bàng cách điều khiến hệ thống phao theo tín hiệu về
đọ sau hoạc nhiẹi độ ở các mức nước sâu. Khi đã nổi lên mặt nước AUV
liên hệ được với hệ thống định vị toàn cầu GPS và với tàu mẹ hoặc với
trung tâm điều khiển nhờ hệ thống truyền thông vệ tinh. Hệ thống điều
khiển phao nhờ các thanh răng và cùng với các cánh có thề thực hiện các di
chuyển, kể cả việc lái sang trái, sang phái, chúc đầu xuống, ngẩng đầu lên.
Qua thực tế sử dụng đã chúng tỏ cả 3 loại AUV dạng tàu trượt nói trên đều
hoàn thành nhiệm vụ một cách hoàn hảo, làm việc liên tục trong một thời
gian dài, năng lượng sử dụng không cao, vượt qua sóng biển nhẹ
thực hiện việc tuần tiễu một hải phận khá rộng lớn.
29

32. 2.6. Các SO’ đồ cấu tạo
Trên hình 2.5 mô tả sơ đồ cấu tạo bên trong cùa tàu trượt Spray
Glider. Trong sơ đồ hình vẽ đã ghi rõ, bằng tiếng Anh theo tài liệu gốc, các
bộ phận cấu thành được mô tà lần lượt từ đầu tàu đến phía cuối tàu, gồm
la bàn (compass), cụm môđun nguồn (cell pack) điều khiển chuyển động
tiến về phía trước (FW D), cụm môđun nguồn điều khiển chuyển động lắc
nghiêng xung quanh trục dọc (roll) cùa tàu, cụm môđun nguồn điều khiển
chuyển động chúc đầu lên xuống (pitch) quanh vị tri trọng tâm (CG - center
o f gravity), khoang thiết bị điện từ (electronics bay), phía cuối tàu có gắn ở
ngoài một chiếc phao lúc cần sẽ đươc bơm với áp suất cao, ờ phía cuối tàu
cung có gắn khí cụ đo độ dẫn điện, đo nhiệt độ và đo độ sâu (CTD -
recorder conductivity temperature and depth recorder). Đ ê dê mô tả trên
hình đã vẽ vị trí cánh xoay đi 90 độ, trong thực tế nó nằm vuông góc với
cánh đuôi.
Trên hĩnh 2.6 là hình ảnh một chiếc ROV và phòng điều khiển trung
tâm, đó là chiếc ROV PANTHERPLUS, có trang bị đôi tay máy dùng để
công gắp và các camera lắp ở phía trên. Hình 2.7 giới thiệu một kiểu robot
dưới nước dạng khung hở, trên đó lắp đặt nhiều loại khí cụ để quan sát và
thu thập thông tin ờ dưới nước. Hình 2.8 mô tả các bộ phận bên trong của
rooin umn nước Deepglider như đã chú thích trực tiếp trên hình vẽ. Đây là
sâu xuống đáy biển. Trên hinh 2.9 trình bày cách xây dựng hệ tọa độ để
xác định vị thế của robot dưới nước, còn trên hình 2.10 nói về sơ đồ phân
tích lực tác động vào robot dưới nước.
Đề thuận tiện trong việc mô tả trạng thái của vật thể chuyển động nói
chung và chiếc tàu hoặc chiếc robot dưới nước nói riêng người ta thường
gắn tại trọng tâm hệ trục Roll - Pitch —Yaw, gọi tắt là hệ trục RPY.
Trục Roll (trùng với trục dọc) đặt dọc theo thân tàu. Roll là chuyển
động lắc cúa thân tàu quanh trục dọc nói trên, làm con tàu nghiêng về phía
bên phái hoặc phía bên trái. Vì thế có thể đặt tên cho trục Roll là trục lắc
nghiêng. Trục Pitch (trùng với trục ngang) nằm trên cùng mặt phăng với
30

33. trục Roll và vuông góc vói nó. Sự chuyển động quanh trục Pitch sẽ làm cho
thân tàu chúc đầu xuống hoặc nâng đầu lên. Chuyển động mà đầu chiếc tàu
lúc thì nâng lên, lúc thì chúc xuống, thường gọi là “bập bênh”. Vì thế đối
với tàu thuyền, có thể gọi tên trục Pitch là trục quay bập bênh.
Trục Yaw (trùng với trục đứng) đặt thẳng đứng tóc là thẳng góc với
mặt phăng chứa 2 trục Roll và trục Pitch. Sự chuyển động quay trục Yaw
này sẽ làm cho thân tàu quay hướng lệch sang phải hoặc sang trái khi cần
lượn sang phải hoặc trái tương ứng. Vì thế có thể đặt tên trục Yaw là trục
quay hướng.
Như vậy, có thể thực hiện các phép quay cơ bản cho con tàu theo các
trục RPY, hoặc có thể kết hợp đồng thời các phép quay này để thực hiện
quỹ đạo chuyên dịch theo ý muốn. Đó là cơ sờ về nguyên lý để xây dựng
các thuật toán khi cần điều khiển chính xác qũy đạo chuyển động của robot
dưới nước. Nhưng quan trọng hơn là khi cần xác định vị thế của con tàu thì
rất thuận tiện nếu sử dụng hệ tọa độ này và gắn với nó các sensor báo góc
nghiêng. Ví dụ minh họa như trường hợp cần giữ ổn định vị thế của ống
nhòm hoặc camera để quay chụp hình ảnh lúc robot vẫn di chuyển trong
sóng nước. Khi cần xác định phương cùa các lực tác động vào robot dưới
nước, như trên hỉnh 2.10 cũng dùng hệ quy chiếu RPY là thuận tiện hơn.
Hình 2.11 là hình ánh chiếc tàu lượn tự động dưới nước Spray đang
chuyên động trên biến. Còn trên hình 2.12 giới thiệu chiếc robot dưới nước
trong hành trình giám sát đường ống dẫn dầu tại eo biển Mackinac, Hoa Kỳ.
Trên hình 2.13 mô tả cấu tạo chiếc robot dưới nước đa năng, có dạng
tàu lặn tự động, tải trọng 200 kg, xuống sâu ít hơn 5,5 m, có thể thay đổi
khoang dầu và các ác-quy. Đáng chú ý nhất là có phần vỏ chịu được áp lực
cao và phần vỏ đám bảo giữ kín nước áp lực cao, phần vỏ này không mô tà
ờ hình vẽ phía trên.
ROV dưới nước không chi dùng robot dạng tàu lượn hoặc tàu lặn,
được điều khiển qua cáp truyền thông, mà còn sừ dụng robot tự hành dưới
nước, thực hiện các chức năng được lập trình trước. Hình 2.14 là ví dụ minh
họa dùng robot di chuyển bằng bánh xe trên đáy biến.
31

34. ALIVE m
Hình 2.1. Một só loại AU V có thương hiệu: Abe (1), Alistar (2),
Echo Ranger (3), Bluefin 21 (4), Autosub (5), Tuvaaq (6), Hugin 3000 (7),
M600 (8), Remus (9), Alive (10), Swimmer (11), Sauv (12).
32

35. Hình 2.2. Mô phỏng hoạt động của chiếc u u v - HUGIN 3000.
Hình 2.3. uuv Slocum Battery (phía trên) và Slocum Thermal (phía dưới).

36. Hình 2.4. Chiếc tàu lượn lự động (AUG) Spray đang trên biển.
34

37. Hình 2.6. Chiếc ROV và phóng điểu khiển trung tẳm.
Hình 2.7. Robot dưới nước dạng khung hở.
35

38. Cơ cấu chuyển khối
Ác-quy chính
Thiết bị điện tử
Ác-quy cho chuyển
động tiến thẳng
đuôi
rẽ sóng
Mũ chụp đuôi tàu
Bơm thùy lực và
bồn chứa dầu
Vỏ chịu lực sợi carbon
Thùng đầu chứa ngoài
Cảm biến
Sea-Bird
Càm biến áp suất
Kiềm tra lệch hướng
Lớp nhựa bào vệ
Hình 2.8. Cấu tạo bẽn trong cùa Robot dưới nước Deepglider.
Hinh 2.9. Hệ tọa độ và vị thể robot dưới nước.
36

39. Phao 50,2
Trọnglực 50 kg
Góc nghiêng
Hình 2.10. Sơ đồ phân tích lực tác vào robot dưới nước.
Lực nổi
Lực nâng cánh
Thành phần thắng lực cản
Khoảng cách tâm phao
với trọng tâm
Cánh
Momen đối với
trọng tâm
Tống lực cản
Hình 2.11. Các phụ kiện và hệ thống sensor trong AUG.
37

40. Hình 2.12. Robot dưới nước giám sát đường óng dẫn dầu ở eo biển Mackinac.
Hình 2.13. Cấu tạo bên trong tàu lặn tự động.
Hình 2.14. ROV dưới nước có dạng xe tự hành.

41. Chương 3
CÁC B ộ PHẬN CHỨC NĂNG c ơ BẢN CỦA
ROBOT DƯỚI NƯỚC
3.1. Hệ thống tạo lực đẩy
Hệ thống tạo lực đẩy (propulsion system) đối với tàu thuyền nói chung
cũng như đối với robot dưới nước nói riêng, gồm 3 phần: Nguồn năng
lượng, từ năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng đốt các loại
nhiên liệu, năng lượng điện, ác-quy đến năng lượng nguyên tù... Hệ thống
truyền dẫn động từ nguồn năng lượng đến các bộ phận chấp hành cơ khí;
Thiết bị đẩy (propulsor hoặc thruster) tiến hành đấy nước xung quanh về
phía sau, tạo ra lực đẩy về phía trước. Hình 3.1 mô phóng hệ thống truyền
dẫn động kèm chân vịt của một con tàu và hỉnh 3.2 là ảnh chụp một robot
dưới nước lắp thiết bị đẩy chân vịt phía sau.
Như đã biết, đề một vật nôi có thể chuyển động được cần có lực đẩy
tác dụng theo hướng chuyển động của vật đó. Thiết bị tạo ra lực đây đê tàu,
chân vịt làm thiết bị đẩy được ứng dụng rộng rãi do hiệu suất và tính ổn
định cao trong khi làm việc của loại thiết bị này.
Những thông số có ảnh hướng trực tiếp đến lực đẩy gồm: đường kính
chân vịt, độ nghiêng của cánh, tốc độ dòng chảy tại vị trí đặt chân vịt, số
cánh, số vòng quay, proíin cánh chân vịt... Phụ thuộc vào tốc độ, mớn nước
và các điều kiện hoạt động khác để chọn số lượng chân vịt, đảm bảo tận
dụng hết công suất máy chính, tạo lực đẩy lớn nhất. Khi mô men yêu cầu
của chân vịt lớn hơn mô men của động cơ lai tại vòng quay tính toán thì đó
là chân vịt nặng tai.
Còn trường hợp chân vịt nhẹ tài là khi mô men yêu cầu của chân vịt
nho hơn mô men do động cơ lai tại vòng quay tính toán.
39

42. Proíĩn cánh chân vịt lựa chọn theo mẫu phụ thuộc vào số cánh, đường
kính cùa chân vịt và điều kiện làm việc, như chân vịt hờ hay nằm trong ông,
mà chọn hình dạng đường bao của cánh. Proíĩn cánh có 2 loại: loại mặt
trước và mặt sau không giống nhau và loại giống nhau dùng cho chân vịt
quay 2 chiều, số cánh chân vịt đuợc lựa chọn trên cơ sờ đảm báo hiệu suât
cao và tránh sự cộng hường của dao động hệ trục và máy chính. Kêt câu
cánh chân vịt chia là 2 loại: cánh liền và cánh rời, bước cố định và bước có
thể điều chinh thay đồi góc nghiêng cùa các cánh, loại này gọi là chân vịt
biến bước.
Hiện nay bộ thiết bị chân vịt đã được thiết kế chuẩn hóa, trên hình 3.3
là trích dẫn một ví dụ. Theo xu thế hiện đại là tạo thiết bị tò nhũng mô đun
và trên thị trường cũng đã xuất hiện nhiều loại thiết bị tạo lực đây dưới dạng
các mô đun, gồm motor điện kèm hộp số và bộ chân vịt. Hình 3.4 giới thiệu
minh họa một mô đun thiết bị tạo lực đẩy cỡ lớn và hình 3.5 là mô đun thiết
bị tạo lực đẩy cỡ nhò, thích hợp vói nhiều loại robot dưới nước.
3.2. Chuyển động tiến lùi, lên xuống
Robot dưới nước được lắp đặt thiết bị tạo lực đẩy (thruster) ở phía
đuôi, khi motor trong đó bắt đầu quay robot sẽ chạy tiến về phía trước và
khi cần chạy lùi thì motor đó sẽ được điều khiển quay ngược lại hoặc có
trường họp phải nhờ một thruster lắp thêm ờ phía đầu, khi thường xuyên
phải chạy lúc tiến lúc lùi. Còn khi robot cần rẽ trái hoặc rẽ Dhài thì kết hợp
motor của thruster lăp bêra hông phía phải hoặc phía trái. Trục tâm
của các ỉhruster lắp bên hông không cần thiết phải nằm song song với mặt
nước, mà thường lắp nghiêng một góc p nào đấy.
Đê thực hiện việc cho robot dưới nước nồi lên hoặc chìm xuống có
thể thường lắp đối xứng mỗi bên hông của nó 2 thruster với góc nghiêng p
lớn hơn 45° . Nhờ việc thay đổi chiều quay và tốc độ quay của các thruster
này mà có thê điều khiên được việc nổi lên hoặc chìm xuống của robot.
Ngoài ra, đế thực hiện việc làm nồi lên chìm xuống cho robot dưới nước
người ta hay dùng hệ thống phao, lúc cần chìm thì bơm nước vào, lúc cần
nổi lên thi bơm nước ra. Trong thực tế còn có thể dùng kết hợp ca 2 cách đó.
Các hình ánh giới thiệu ờ đây sẽ minh họa những điều nói trên.
Hình 3.6 là chiếc ROV dưới nước Schilling, chuyển động bằng lực
đẩy từ các thruster và được trang bị các tay máy ờ phía trước. Hình 3.7 là
40

43. Robot dưới nước Seaeye Falcon (Chim cắt Mắt biển) cũng chuyền động
băng lực đẩy từ các thruster, được trang bị tay máy và các camera phía
trước. Đây là loại sản phẩm của Saab Underwater Systems AB, loại này còn
được nôi với tàu mẹ băng dây cáp. Hình 3.8 là chiếc ROV dùng phao 2 bên
và hình 3.9 là chiếc ROV dùng nhiều thruster cỡ nhỏ dặt ở các phía khác
nhau. Hình 3.10 giới thiệu chiếc Robot dưới nước, có tên gọi Oberon, là sán
phâm của Trung tâm Robotics tại Đại học Sydney, ú c. Nó được trang bị
2 camera và làm nhiệm vụ lập bán đồ địa hình đáy biên.
Hình 3.11 thông tin về ROV MiniROVER cua hãng Teledyne
Benthos, dùng 2 thruster, có thề làm việc ớ độ sâu 300 m, được định vị dưới
nước bằng 3 trục: trục Roll dọc theo chiều dài của ROV, trục Pitch nằm theo
chiều ngang của ROV và trục Yaw vuông góc với 2 trục kia. Chiều dài
ROV là 66 cm, chiều rộng 139,4 cm, chiều cao 29,2 cm, nặng 20 kg. Hai
loại ROV nói trên đều đặt trong hình khung dạng ống.
Chiếc ROV-Ol cùa Học viện kỹ thuật quân sự cũng dùng khung ống,
được giới thiệu trên hình 3.12 và được mô phóng trên hình 3.13. ROV-Ol
có kết cấu khung ống thép (1), khoang thiết bị (2), bên trong đặt robot với
hệ thống bảng mạch điện tử và các cảm biến áp suất và cảm biến gia tốc.
ROV-Ol được nối với trung tâm điều khiên đặt trên bờ hoặc trên tàu mẹ
bằng dây dẫn. Robot được gắn 2 khoang khí (9) phía trên hai bên khoang
thiêt bị đê giữ cân băng cho robot trong nước và giữ mặt nắp thùng hướng
lên trên. Phía trước robot Bắn đèn chiếu sáns (81 và camera chuyên dụng
cụm động cơ gắn cánh quạt (3, 4, 5, 6) cho phép robot
lặn, nổi, tiến, lùi, quay vòng trong môi trường nước.
3.3. Cơ cấu tay máy thao tác với môi trường
Việc đám báo cho robot dưới nước thực hiện được các hoạt động như
di chuyển tiến lùi, nồi lên chìm xuống... là những yêu cầu cơ bán đầu tiên.
Nhưng khi đã di chuyển đến được vị trí cần đến thì nhiệm vụ tiếp theo là
phải đám bảo để ROV dưới nước đó có khá năng làm được những việc được
giao, như công gắp các vật thê cần di dời hoặc tiến hành công việc lắp đặt,
sửa chữa gì đó ơ dưới đáy biền. Vì vậy, cần trang bị cho ROV dưới nước
những cơ cấu tay máy thích hợp với công việc được giao. Trên các hình 3.6,
hình 3.7 và 3.8 đã nhìn thấy các cơ cấu tay máy được lắp đặt cho robot dưới
41

44. nước. Tùy theo loại hình công việc được giao mà phải thiết kê tạo ra các
loại hình tay máy phù họp khác nhau, như các hình ảnh giới thiệu dưới đây.
Hình 3.14 là ánh chụp cánh tay máy tháo rời từ một ROV duới nước,
đó là tay máy thông thường dùng trong robot công nghiệp, về nguyên tắc,
có thề lắp các loại tay máy công nghiệp cho các ROV dưới nước, nhưng
nhiều khi tùy theo loại hình công việc đảm nhiệm mà cần phải thay đồi kết
cấu cho gọn nhẹ hơn, dễ thao tác hơn... Hình 3.15 là một ví dụ ROV dùng
đến 4 tay máy, bàn tay có 3 ngón. Dùng bàn tay có hơn 2 ngón sẽ thuận tiện
hơn khi công gắp các vật thể dưới đáy biển mà không biết trước vật thể đó
đang ờ tư thế nào. Hình 3.16 ROV dùng bàn tay máy có 4 ngón đang trình
diễn việc công gắp.
Trên hình 3.17 mô phỏng một robot dưới nước có dáng dấp người thợ
lặn với 2 cánh tay máy. Mỗi cánh tay thường có 3 bậc tự do, tức là phài
dùng 3 động cơ: 1 động cơ ờ khớp vai để xoay cánh tay trên, 1 động cơ ở
khuỷu tay để xoay cánh tay dưới và 1 động cơ ờ cổ tay để xoay cô tay, còn
cừ động đóng mờ các ngón thường không tính vào số bậc tự do. ơ đây dùng
bàn tay 3 ngón nên không cần đến bậc tự do thứ 3.
Đối với robot dưới nước các động cơ dùng cho tay máy không nằm
bên trong phần thân chung cùa robot, phần thân này đã được làm kín nước,
nên phải có yêu cầu riêng làm kín nước cho từng động cơ. Những loại robot
dưới nước làm việc nặng nhọc ở mức nước khá sâu thì các yêu cẩu này lại
rànơ ran
3.18 giới thiệu một góc nhìn từ chiếc ROV dưới nước cỡ lớn cùa
Vietsovpetro, vừa đưa lên mặt nước sau khi hoàn thành những công việc lắp
đặt, sứa chữa dưới đáy biên. Chiếc ROV dưới nước này thực hiện việc di
chuyển tiến lùi bằng 2 thruster lẳp ờ phía đầu và phía đuôi, còn việc nồi lên
chìm xuống bằng 4 thruster lắp ở 2 phía hông. Thông tin liên lạc với trung
tâm điều khiên, nối từ ROV đến loại tàu DP (Dynamic Positioning) có hệ
thống định vị vệ tinh GPS, thực hiện qua sóng thùy âm. Chiếc tay máy mới
được mua lắp thêm sau, có khá năng thay đổi bàn tay đề làm được nhiều
loại việc nặng nhọc khác nhau.
Hình 3.19 là chiếc ROV dưới nước Long Châu của Trung Quốc, được
tàu lặn Giao Long mang theo, như Tân Hoa xã đưa tin, vừa được tha xuống
Biền Đông đề thư nghiệm làm việc với độ sâu khác nhau, kèm theo việc chụp
42

45. ảnh địa hình đáy biển, thu thập mẫu vật dưới đáy biển. Chiếc ROV này được
lăp đặt 2 chiếc tay máy cỡ lớn, dạng tay máy công nghiệp bàn tay 2 ngón.
Dưới đây giới thiệu một loại cơ cấu tay máy có thể thích hợp với
nhiêu loại robot dưới nước. Đó là cơ cấu tay máy RP, tạo ra mô đun chuẩn
hóa của robot RP. Cơ cấu tay máy cho robot RP do chúng tôi đề xuất
[16, 29] đã được sử dụng làm phần chủ yếu của robot để tạo ra nhiều mẫu
robot [30, 33, 34, 47], Robot RP thuộc loại robot phỏng sinh (bắt chước cơ
câu tay người), được tính toán chọn lựa bộ thông số hợp lý để xây dựng các
mô đun chuân hóa. Sự khác biệt của robot này với các kiêu robot phỏng sinh
khác là ờ đây dùng cơ cấu pantograph với 2 con trượt dẫn động làm mô đun
chủ yêu của cơ cấu tay máy, phương chuyển dịch của 2 con trượt này vuông
góc với nhau theo 2 trục tọa độ. Hình 3.20 là sơ đồ cơ cấu tay máy RP, cơ
cấu này được sừ dụng trong Robot RP (hình 3.21) và một số loại robot khác.
Với những quan hệ thông số hợp lý đó, loại cơ cấu tay máy này đem
lại các U
T
1 điểm sau:
1. Cho phép bố trí được các động cơ (tạo ra các chuyển đông độc lập
cùa các khâu của cơ cấu tay máy) ờ gần với thân robot, nếu không thế thì
phải thiết kế cơ cấu tay máy với kích thước tiết diện đủ lớn mới chịu được
trọng lượng của các động cơ.
2. Đơn giản được về kết cấu, linh hoạt về cấu trúc và nhò gọn về kích
thước.
COI1 UUỤI 1
1
1
1 uc ttang đảm bảo cơ cấu tay máy không bị gục xuống, tức là
luôn luôn giữ được cân bằng ờ mọi vị thế cấu hình khác nhau khi cơ cấu
duỗi ra hoặc co vào.
4. Dễ dàng điều khiển quỹ đạo chuyển dịch của “điêm tác động cuối”
(end-efector) trong cơ cấu tay máy. Ví dụ, nếu muốn di chuyển theo đường
thẳng song song với trục tọa độ thì chỉ cần cho 1 con trượt tịnh tiến và khi
phối hợp cả 2 con trượt tịnh tiến thì sẽ thực hiện được quỹ đạo mong muốn.
Những ưu điểm đó rất quan trọng, nhất là đối với tay máy dùng trong robot
dưới nước vì ở đấy luôn luôn yêu cầu cao về độ kín nước cho các động cơ
và phải nhỏ gọn về kích thước.
43

46. Hình 3.1. Mô phòng hệ thống truyền dẫn động kèm chân vịt cùa một con tàu.
Hình 3.2. Robot dưới nước lắp thiết bị đầy chân vịt phía sau.
44

47. H 9»»u* A B D E 9 2 - S «ü *
M 419 140 11 190 190 272
— — u
11 470 159 40 110 295 299 M m : m
M SI» 173.5 40 5*0 224 529 m :-M
»• 95* m 45 590 245 352 _u
42 5»7 200 429 2*1 390 loo .. A
4* M I 220 50 4*9 2SS 415 n o fc
50 790 240 55 599 111 450 K l i
55 749 25) 49 559 545 599 ' **i. U
60 117 27* 45 *90 Vi l4/2
_ ■ *
** •9 * w * 79 **9 490 412 _L¿L TB
72 9*9 325 75 *50 ,'L l '¿
79 1019 ,iS >5 -*• 590 709 IX' fcf 'M
M 1145 599 99 9*9 949 799 390 .I1 i3
94 1259 415 104 949 59* 940 -2'» ¿ r *
102 1109 430 119 1020 *40 920
III 1404 450 129 1110 71* 1090 2*0
121 1952 999 125 1210 7*2 1090 295 >
132 .Ll*79 5*9 140 1120 w # 1199 L I M 1 125 J
H inh 3.3. Bán thiét ké bó chán vjt kém báng các thóng so ky thuát.
45

48. /
Hình 3.5. Các mô đun thiết bị tạo lực đẩy đã thương mại hóa.
Hình 3.6. ROV dưới nước Schilling.

49. Hình 3.8. ROV có phao 2 bên.
47

50. Hình 3.9. ROV lắp nhiều thruster.
Hình 3.10. Chiếc ROV Oberon
48

51. Hình 3.11. Chiếc MiniROVER.
Hình 3.12. Chiếc R O V- 01.

53. Hình 3.15. ROV với 4 tay máy.
Hình 3.16. ROV đang cõng gắp.
5 1

54. Hình 3.18. ROV dưới nước ở Vietsovpetro.
52

55. H ình 3.19. Robot dưới nước Long Châu.
Hình 3.20. Cơ cấu tay máy RP.
53

56. 54

57. Chương 4
CÁC CẢM BIỂN VÀ HỆ THỐNG
TRUYỀN DẢN THÔNG TIN
4.1. Đặt vấn đề
Hệ thống thiết bị robot bao gồm nhiều bộ phận hợp thành: bộ phận cơ
cấu chấp hành, bộ phận cảm biến, bộ phận xử lý và truyền dẫn thông tin.
Neu các cơ cấu chấp hành tạo cho hệ thống thiết bị robot tính linh hoạt, độ
chính xác thì các cảm biến, các bộ phận xử lý và truyền dẫn thông tin sẽ
quyết định sự thông minh, tính hấp dẫn của hệ thống thiết bị robot. Như vậy,
bộ phận cảm biến, bộ phận xử lý và truyền dẫn thông tin là rất quan trọng
đối với tất cả các loại robot, nhất là đối với robot dịch vụ thì điều này lại
càng được chú ý hơn vì sự đa dạng và phức tạp cùa các đối tượng phục vụ
cũng như của môi trường làm việc. Đối với dưới nước còn có những đặc thù
riêng vì trong môi trường nước không truyền được sóng thông thường.
Dưới đây sẽ dành riêng để trình bày về các loại cảm biến và các hệ
thống truyền dẫn thông tin với các nội dung cụ thể sau:
+ Camera ehi hình dưới nước và thị giác máy.
truyền dẫn cáp quang.
+ ứ n g dụng tia Laser.
+ ứ n g dụng hệ thống định vị toàn cầu.
+ ứ n g dụng con quay hồi chuyển.
+ Hệ thống thủy âm SONAR.
4.2. Camera ghi hình dưới nước và thị giác máy
4.2.1. Camera và video
Camera hằng ngoại
Khi cần trang bị cho robot di động đê có thế hoạt động cả ban ngày
lẫn ban đêm thì nên dùng camera hồng ngoại. Camera hồng ngoại có thể ghi
55

58. hình vào ban đêm. Trong điều kiện ban ngày đù ánh sáng camera này hoạt
động không khác những camera bình thường. Khi đêm tối đèn hồng ngoại
được tự động bật lên và camera bắt đầu hoạt động với tính năng hồng ngoại.
Chất lượng hình ảnh
Chất lượng hình ảnh của camera phụ thuộc vào các yếu tố sau:
* Cám biến hình (Image sensor): Trên thị trường hiện nay có 2 hãng
lớn sản xuất cảm biến hình là Sony và Sharp. Các camera giống hệt nhau
và kiểu dáng nhưng chất lượng khác nhau và tùy theo dùng loại cảm biến
hình nào mà dẫn đến giá cả khá chênh lệch.
* Độ phân giải (Resolution): Độ phân giải càng lớn thì chất lượng
hình ảnh càng nét. Trong các ứng dụng thông thường không cần phải quan
sát thật rõ nét thì độ phân giải 480 TV Lines là hoàn toàn có thể chấp nhận
được.
* Số điểm ảnh (CCD total pixel): Thông số này trực tiếp nói lên chất
lượng hình ánh. số điểm ảnh càng lớn thì chất lượng hình ảnh càng tốt. Tuy
nhiên, như thế dung lượng ảnh càng lớn nên sẽ tốn bộ nhớ lưu trữ, đồng thời
ảnh hưởng đến tốc độ đường truyền. Thông thương là với hệ NTSC: 8 1 1(H)
X 508(V) và với hệ PAL: 759(H) X 596(V). Trong đó H (Horizontal) là
chiều nằm ngang, V (Vertical) là chiều thẳng đứng.
Điêu kiện hoạt động của camera
Điêu kiện hoạt động của camera bao gồm:
- Cường độ ánh sáng nhò nhất (Minimum illumination) thường được
tính bằng Lux. Thông số này nói lên rằng, camera chi có thể hoạt động ở
cường độ ánh sáng lớn hơn cường độ ánh sáng nhỏ nhất. Tuy nhiên nếu
camera có chức năng Auto Iris (tự động điều chình ánh sáng) thì chi với một
nguồn sáng nhỏ nó có thể tự động khuếch đại nguồn sáng đó lên đề quan sát
được.
* Dái nhiệt độ hoạt động (Operation temperature): Phần lớn các camera
đều cho phép hoạt động trong dải nhiệt độ từ -1 0 0 đến 50 °c.
* Độ ẩm cho phép: Thông thường độ ẩm cho phép là 85%.
56

59. C ơ câu thay đoi góc quan sát của camera
Tùy theo dùng vào việc gì mà chọn góc quan sát, thường trong phạm
vi từ 55 độ đến 105 độ. Còn nếu muốn góc quan sát lớn hơn thì nên chọn
loại camera có chức năng Pan -T ilt (quay hướng - quay tầm) hoặc cải tiến
bằng cách lắp thêm xoay dọc thì sẽ có PTR camera, tức là có Pan - Tilt -
Roll camera. Như vậy, cơ cấu camera ớ truờng hợp tổng quát có 3 bậc tự do,
có thê điêu khiên tự động, như cơ cấu robot, nên người ta còn gọi là “robotic
camera”.
Ngoài ra còn có Pan -T ilt - Zoom camera, viết tắt là PTZ camera,
ngoài khả năng thay đổi hướng và tầm còn có thề phóng hình to ra hoặc nhô
lại. Tất cả động tác ấy đều được diều khiển tự động hoặc điều khiển từ xa.
PTZ camera thường dùng trong xương quay truyền hình.
Thường dùng nhiều nhất vẫn là loại PT camera. Trên hình 4.1 giới
thiệu các loại hình giá đỡ PT camera và hinh 4.2 và hình 4.3 giới thiệu các
phương án gá đặt PT camera.
Động học cơ cấu PTR camera
Như ớ trên đã đề cập, PTR camera là tên viết tất cùa Pan - Tilt - Roll
camera. Trong các tài liệu kỹ thuật vần thường dùng các tên đã quốc tế hóa
đó, cũng có thể đặt tên tiếng Việt là “PTX Camera” (Phương - Tầm - Xoay
Camera), nhưng tiện hơn vẫn nên dùng tên viết tắt "PTR camera”. Rất nhiều
trường hợp chì cần dùng PT camera thôi. Cơ cấu PTR camera có sơ đồ cùa
Neu gan hệ tọa độ Xc, yc, Zc với camera, hệ XI, yi, Z1 với khâu 1, hệ X2,
y2, Z2 vói khâu 2 của cơ cấu PTR camera và hệ tọa độ cơ sở xo, yo, zo với
thân giá của robot dưới nước AUV, thì có thê dễ dàng thiết lập mối quan hệ
giữa camera và AUV di động theo phương pháp biến đổi dùng ma trận 4 x 4
như đã trình bày chi tiết trong sách giáo trình về robotics [42, 47], Hình 4.5
là một ví dụ minh họa về cách ghép nối hệ tọa độ cơ sờ xo, yo, zo cua PTR
camera với thân giá AUV.
Việc thiết lập được mối quan hệ giữa camera với AUV khi đang hoạt
động dưới nước là rất cần thiết để xây dựng chương trình điều khiển quá
trình thao tác và giám sát của nó, nhất là khi cần đảm báo duy trì ổn định vị
thế cua camera thì mới ghi được các hình ánh trung thực có chất lượng cao.
57

60. Trên đây trình bày phương pháp chung cho trường hợp dùng PTí
camera, còn trường hợp chỉ dùng Pan —Till (PT) camera với 2 khớp qua;
thì đơn giản hơn vì đó là trường họp riêng, có thể suy ra từ kết quà chung
với trường hợp này thì Groii = 0.
Camera dưới nước
Camera dùng cho robot dưới nước phải là loại camera có thể ngân
trong nước và có thể quan sát được, ghi hình được dưới nước. Đó là loạ
camera được bảo vệ trong một khoang chứa kín có thể chịu được áp lực lớr
cùa nước sâu, có thể có đèn hồng ngoại để ghi hình được ờ dưới đáy chc
nước sâu tối tăm.
Camera dưới nước có thể dùng vào nhiều loại công việc khác nhai
như dò tìm luồng cá trong đánh bắt thủy hải sản, để kiểm tra đường ống, cáp
ngầm và những chỗ hư hỏng trong các công trình ngầm dưới nước, để khảc
sát thăm dò đáy biển hoặc lòng hồ và tìm kiếm cứu nạn...
Camera dưới nước có loại chuyên dụng rất đắt tiền và cũng có nhiều
trường họp chỉ dùng các camera thông thường nhưng được bảo vệ kín nước
ờ các mức độ sâu khác nhau. Chiếc camera đầu tiên, vừa chụp hình trên cạn
và cả dưới nước, là chiếc amphibious camera Calypso, do Nikon tái sản xual
năm 1963. Trên hình 4.6 là chiếc M C-1 Mini Camera của hãng sản xuất J
Fisher, Hoa Kỳ, camera dưới nước của hãng này còn có các model nhu
V R M -1, DH C -1, TO V -1, D V -1. Trên hình 4.7 là chiếc Seaview SVI]
ramera ró nhiều cửa vòm để quan sát dưới nước từ nhiều phía.
hình 4.8 là chiếc camera trong túi kín nước (Waterproof Camera'
Nereus DC -W P400 có thể chụp hình dưới nước ở độ sâu dưới 20m. Còr
trên hình 4.9 là chiếc camera nằm trong túi bọc kín để chụp hình dưới nước
Ngày nay có vô số loại camera dưới nước kỹ thuật so (underwater dígita
cameras) và trên hình 4.10 giới thiệu một số loại cùa các hãng nổi tiếng nhi
Sony, Olympus, Panasonic, Sealife, Canon, Fuji, Kodak, Nikon và Pentax.
4.2.2. Thị giác máy
Đối với con người khi nói về “thị giác” là hiểu ngay đến “con mắt”
Nhưng thị giác không chi là con mắt mà còn bao gồm cả những hoạt độtiỊ
của bộ não. Có những người khiếm thị, còn mắt chỉ còn lại mấy phần mười
nhưng hầu như họ vẫn nhận biết được những cái gì đang xảy ra trước mắt li
nhờ có đầu óc suy luận.
58