1. Họ và tên nghiên cứu sinh: Phạm Duy Hưng                                       2. Giới tính: Nam          

3. Ngày sinh: 02/10/1980                                                                        4. Nơi sinh: Hà Nội       

5. Quyết định công nhận nghiên cứu sinh số: 3205/QĐ-SĐH, ngày 08 tháng 11 năm 2010 của Đại học Quốc gia Hà Nội

6. Các thay đổi trong quá trình đào tạo: Không

7. Tên đề tài luận án: Phát triển thuật toán tự triển khai cho hệ thống đa robot giám sát môi trường không biết trước

8. Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử                                                         9. Mã số: 9510302.01   

10. Cán bộ hướng dẫn khoa học:

- PGS.TS Trần Quang Vinh, Trường Đại học Công nghệ

- PGS.TS Ngô Trung Dũng, Trường Đại học Prince Edward Island, Canada

11. Tóm tắt các kết quả mới của luận án: luận án đã trình bầy một phương pháp mới có tên là điều khiển phân tán đa tầng, viết tắt là HDC (Hierarchical Distributed Control), cho duy trì sự toàn vẹn mạng toàn cục của hệ thống đa robot. HDC được ứng dụng để xây dựng chiến lược tự triển khai hệ thống đa robot cho khám phá, theo dõi đa mục tiêu và bao phủ. Đóng góp chính của luận án gồm:

 - Đề xuất một điều khiển phân tán đa tầng (HDC) cho duy trì sự toàn vẹn của mạng đa robot. HDC gồm điều khiển nút để điều khiển chuyển động của robot và duy trì mạng toàn cục, và điều khiển kết nối để mở rộng vùng bao phủ mạng. HDC dựa trên tiếp cận hình học xem xét cấu trúc kết nối cục bộ giữa các robot vì thế nó không yêu cầu ước lượng kết nối đại số của đồ thị mạng – phương pháp cổ điển. Bên cạnh đó, nhờ vào việc tinh giản các cấu trúc kết nối cục bộ, HDC có khả năng giải phóng các ràng buộc của kết nối cục bộ giống như cực tiểu cục bộ, cho phép hệ thống đa robot thu được hiệu suất cao trong chuyển động theo bầy, theo dõi đa mục tiêu và bao phủ.

- HDC được ứng dụng cho chiến lược tự triển khai cho theo dõi đa mục tiêu, viết tắt là MTT (Multi-Target Tracking), và bao phủ của hệ thống đa robot kết nối mạng trong môi trường không biết trước. MTT kết hợp thủ tục phân nhiệm dựa trên trao đổi thông tin giữa các robot và điều khiển HDC để thực thi nhiệm vụ. Vượt qua các nghiên cứu đã tồn tại, luận án tìm ra rằng bài toán theo dõi đa mục tiêu và bao phủ có đặc điểm chung: các đích cho bài toán theo dõi đa mục tiêu giống với các đích ảo của bài toán bao phủ, vì thế MTT được áp dụng để giải quyết cả hai bài toán. Trong bài toán bao phủ, luận án đề xuất bộ tạo đích ảo VTG (Virtual Target Generation) dựa trên cấu trúc lưới lục giác cho phép hệ thống đa robot bao phủ được môi trường có cấu trúc. Luận án khảo sát, đánh giá MTT trong cả mô phỏng và thí nghiệm thật.

- Đề xuất thuật toán phát hiện và phân loại biên trong đó sửa lỗi biên được thực hiện bằng thuật toán mới dựa trên tiếp cận hình học. Thuật toán này loại bỏ các lỗi biên thông qua xem xét cấu trúc kết nối cục bộ thay cho quá trình đệ quy và động bộ toàn cục. Luận án tích hợp thuật toán phát hiện biên vào MTT để giải quyết bài toán theo dõi đa mục tiêu với các kịch bản đích phân bố không liên thông. 

12. Khả năng ứng dụng trong thực tiễn: các kết quả của luận án có tiềm năng ứng dụng như tuần tra và giám sát, tìm kiếm và cứu hộ cho an ninh, quốc phòng; vận chuyển trong nhà kho, sân bay, sản xuất quy mô lớn cho đời sống xã hội.

13. Những hướng nghiên cứu tiếp theo: (1) Nghiên cứu mô hình xác suất cho cảm nhận và khả năng truyền thông cho HDC; (2) Mô hình học sâu cho bài toán lập kế hoạch và dẫn đường sử dụng HDC.

14. Các công trình đã công bố có liên quan đến luận án:  

(1) Pham Duy Hung, Pham Minh Trien, Tran Quang Vinh, and Ngo Trung Dung, "Accelerating multi-target tracking by a swarm of mobile robots with network preservation", IEEE International Conference of Soft Computing and Pattern Recognition (SoCPaR), Hanoi, Vietnam, 2013, pp.327-332.

(2) Pham Duy Hung, Pham Minh Trien, Tran Quang Vinh, and Ngo Trung Dung, "Self-deployment strategy for a swarm of robots with global network preservation to assist rescuers in hazardous environments", IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO), Bali, Indonesia, Dec 2014, pp.2655-2660.

(3) Ngo Trung Dung, Pham Duy Hung, and Pham Minh Trien, "A kangaroo inspired heterogeneous swarm of mobile robots with global network integrity for fast deployment and exploration in large scale structured environments", IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO), Bali, Indonesia, Dec 2014, pp. 1205-1212.

(4) Pham Duy Hung, Tran Quang Vinh, and Ngo Trung Dung, "A scalable, decentralised large-scale network of mobile robots for multi-target tracking", In: Intelligent Autonomous Systems 13, 2194-5357, vol. 302, Springer International Publishing, pp. 621-637, 2016, ISBN 978-3-319-08338-4.

(5) Pham Duy Hung, Tran Quang Vinh, and Ngo Trung Dung, "Distributed coverage control for networked multi-robot systems in any environments", IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM), Banff, Canada, 2016, pp. 1067-1072.

(6) Pham Duy Hung, Tran Quang Vinh, and Ngo Trung Dung, "An online local boundary detection and classification algorithm for networked multi-robot systems", IEEE International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC), Hanoi, Vietnam, 2016, pp. 253-258.

(7) Pham Duy Hung, Tran Quang Vinh, and Ngo Trung Dung, "An online distributed boundary detection and classification algorithm for mobile sensor networks", Journal on Electronics and Communications (JEC), Vol. 7, No.1-2 (2017), pp. 29-36.

(8) Pham Duy Hung, Tran Quang Vinh, and Ngo Trung Dung, "Hierarchical distributed control for global network integrity preservation in multi-robot systems", IEEE Transactions on Cybernetics, DOI: 10.1109/TCYB.2019.2913326, 2019, pp. 1-14 (Early Access).