Nghiên cứu sinh Nguyễn Xuân Nguyên bảo vệ thành công tiến sĩ Kỹ thuật cơ khí tại Trường Đại học Lâm nghiệp: giải pháp robot chữa cháy chống lật cho nhà xưởng thông minh

Buổi bảo vệ có sự tham dự của ông Ngô Thế Quân, Phó Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cơ điện Hà Nội; PGS.TS. Phạm Minh Toại, Phó Hiệu trưởng Trường ĐHLN; cùng các thành viên Hội đồng đánh giá luận án cấp trường, lãnh đạo và giảng viên Khoa Cơ điện và Công trình, các nhà khoa học, đồng nghiệp, học viên cao học và đông đảo đại biểu, khách mời. Sự hiện diện này tạo nên không gian học thuật nghiêm túc và ghi dấu cột mốc quan trọng trên hành trình nghiên cứu của tân tiến sĩ.

Lễ bảo vệ được tổ chức theo Quyết định số 961/QĐ-ĐHLN-ĐTSĐH ngày 14/7/2025. Hội đồng gồm bảy thành viên, do GS.TS. Chu Văn Đạt (Học viện Kỹ thuật Quân sự) làm Chủ tịch; TS. Trần Công Chi (Trường Đại học Lâm nghiệp) làm Thư ký; các phản biện là PGS.TS. Dương Văn Tài (Trường Đại học Lạc Hồng) và PGS.TS. Nguyễn Như Tùng (Đại học Quốc gia Hà Nội); các ủy viên gồm PGS.TS. Đào Duy Trung, PGS.TS. Hoàng Văn Gợt (Viện Nghiên cứu Cơ khí, Bộ Công Thương) và PGS.TS. Nguyễn Văn Tịnh (Trường Đại học Xây dựng Hà Nội). Hội đồng nhất trí tuyệt đối thông qua luận án, đánh giá cao tính mới, giá trị học thuật và khả năng ứng dụng.

Luận án tiếp cận tổng hợp ba trụ cột: mô hình số, phân tích động lực học và thiết kế thuật toán điều khiển, hướng tới phát triển hệ robot chữa cháy vận hành tin cậy trong bối cảnh nhà xưởng thông minh. Trọng tâm nghiên cứu là những tình huống vận hành có rủi ro cao như leo – xuống cầu thang, vượt chướng ngại, chuyển trạng thái tác nghiệp; qua đó, đề tài gắn kết chặt chẽ giữa nghiên cứu hàn lâm và nhu cầu thực tiễn của phòng cháy, chữa cháy (PCCC) trong công nghiệp.

Về đóng góp khoa học, luận án xây dựng mô hình và thiết lập phương trình động lực học của robot khi tương tác với bậc cầu thang, trường hợp dễ phát sinh mất ổn định và nguy cơ lật. Trên nền tảng đó, nghiên cứu đề xuất cơ cấu chống lật dựa trên điều khiển vị trí đối trọng, đồng thời khảo sát hệ phương trình để xác định miền tham số vận hành an toàn theo các biến then chốt: góc dốc bậc thang β, góc leo của robot, vận tốc cực đại Vmax và gia tốc đối trọng aQ. Kiến trúc điều khiển tối ưu hóa cân bằng động, quỹ đạo di chuyển và tính sẵn sàng tác nghiệp.

Kết quả kiểm chứng thực nghiệm cho thấy mức phù hợp cao giữa mô hình và dữ liệu hiện trường, thể hiện qua hệ số tương quan r > 0,8 giữa chuỗi góc nghiêng φ dẫn tới nguy cơ lật trong mô phỏng và đo đạc. Ở điều kiện β = 30°, các thông số vận hành tiêu biểu được ghi nhận: Vmax khi xuống cầu thang khoảng 0,45 m/s, khi lên cầu thang khoảng 2,8 m/s; gia tốc điều khiển đối trọng aQ tương ứng khoảng 0,4 m/s² (xuống) và 1,0 m/s² (lên). Bộ tham số này phản ánh chiến lược an toàn khi xuống (ưu tiên giảm tốc để hạn chế dao động và va đập mép bậc) và vai trò của điều khiển đối trọng trong duy trì ổn định khi leo.

Từ cơ sở phân tích và thử nghiệm, luận án xây dựng bảng giới hạn vận tốc an toàn cho robot khi di chuyển lên, xuống cầu thang trong tác nghiệp chữa cháy. Bảng giới hạn là cơ sở kỹ thuật để thiết lập chế độ vận hành phù hợp với điều kiện công xưởng (độ dốc bậc, hệ số ma sát, tải trọng mang vác), góp phần chuẩn hóa quy trình, giảm thiểu rủi ro lật đổ và bảo đảm an toàn cho thiết bị cũng như con người.

Ở bình diện ứng dụng, công trình góp phần hoàn thiện giải pháp điều khiển cho robot chữa cháy nhà xưởng, sẵn sàng chuyển giao cho lực lượng PCCC và doanh nghiệp hạ tầng khu công nghiệp. Các hướng mở rộng bao gồm tích hợp cảm biến nhiệt/khói, bản đồ số và giám sát từ xa, kết nối trung tâm điều phối để hình thành hệ sinh thái vận hành thông minh, hỗ trợ ra quyết định theo thời gian thực và đánh giá sau can thiệp.

Trong quá trình thực hiện luận án, nghiên cứu sinh đã công bố ba bài báo khoa học trên các tạp chí chuyên ngành trong và ngoài nước, trong đó có một bài thuộc danh mục ISI/Scopus xếp hạng Q2, khẳng định chất lượng nghiên cứu đạt chuẩn quốc tế, năng lực hội nhập của nhà khoa học trẻ và góp phần nâng cao uy tín học thuật của Nhà trường. Phát biểu tại buổi lễ, PGS.TS. Phạm Minh Toại, Phó Hiệu trưởng Trường ĐHLN, nhấn mạnh: thành công của nghiên cứu sinh không chỉ khẳng định nỗ lực cá nhân mà còn minh chứng cho mô hình đào tạo tiến sĩ gắn với nhu cầu xã hội và các bài toán thực tiễn. Trường Đại học Lâm nghiệp trân trọng chúc mừng tân Tiến sĩ Nguyễn Xuân Nguyên và cam kết đồng hành cùng các nhà khoa học, doanh nghiệp, cơ quan chức năng để đưa kết quả nghiên cứu vào thực tiễn, lan tỏa giá trị khoa học và đào tạo tiến sĩ trong kỷ nguyên số, góp phần nâng cao an toàn công nghiệp và phát triển bền vững.

Một số hình ảnh trong buổi bảo vệ luận án tiến sĩ