Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot phục vụ trẻ em từ 4 đến 6 tuổi

Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo Robot phục vụ trẻ em từ 4 đến 6 tuổi”. Robot mang tên BeTa với khả năng hoạt động liên tục, được trang bị đa chức năng cùng giao diện tương tác gần rủi nhằm trợ giúp tối đa cho con người về các nhu cầu như: tra cứu, tìm kiếm, hỏi đáp thông tin, dạy học và chơi đùa với trẻ em trong gia đình… Robot BeTa được nghiên cứu, chế tạo và chạy thực nghiệm tại trường đại học Sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh.

Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO ROBOT PHỤC VỤ TRẺ EM TỪ ĐẾN TUỔI Bùi Nguyễn Hoài Thương*, Lê Thành Bền, Trần Trọng Nghĩa Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh *Tác giả liên lạc: 16146202@student.hcmute.edu.vn TĨM TẮT Với tiến không ngừng khoa học kỹ thuật, đặc biệt ngành Cơ – Điện Tử ứng dụng nhiều công nghiệp đời sống Trong đó, nhánh Robot dịch vụ phát triển rộng rãi giới để phục vụ đời sống công việc người Sự đời chúng mở kỉ nguyên mới, kỉ nguyên khoa học kỹ thuật, thông minh sáng tạo, sức lao động bắp dần thay sức lao động máy móc thiết bị Với độ xác cao, khả làm việc không ngừng nghỉ, với tiềm lực đa tác vụ tốt, robot dần giúp người lĩnh vực sống Vì ưu điểm trên, nhóm chúng em định triển khai đề tài “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo Robot phục vụ trẻ em từ đến tuổi” Robot mang tên BeTa với khả hoạt động liên tục, trang bị đa chức giao diện tương tác gần rủi nhằm trợ giúp tối đa cho người nhu cầu như: tra cứu, tìm kiếm, hỏi đáp thơng tin, dạy học chơi đùa với trẻ em gia đình… Robot BeTa nghiên cứu, chế tạo chạy thực nghiệm trường đại học Sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Từ khóa: Robot, trẻ em RESEARCH, DESIGN AND CREATING ROBOT TO SERVE CHILDREN FROM TO YEARS Bui Nguyen Hoai Thuong*, Le Thanh Ben, Tran Trong Nghia Ho Chi Minh City University of Technology and Education *Corresponding Author: 16146202@student.hcmute.edu.vn ABSTRACT With the continuous advancement of science and technology, especially in the field of Mechatronics, which widely applied in industry and life The service robots branch is being developed popularly in the world to serve life and work of human The exist of them opens a new era, the era of science and technology, the creative intelligence, in which the muscular labor was gradually replaced by the labor of machinery With high accuracy, the ability to operate non-stop, with good multi-tasking capabilities, the robot can gradually help people in all areas of life Because of the above advantages, we decided to implement the project “Research, design and manufacturing robots serve children from to years old” Robot’s name is Beta Robot can continuous operate, is programmed multi – functional and has friendly users interface to support people at most on needs such as: searching information, training, play with children in your family,… Robot Beta was built and operated at Ho Chi Minh City University of Technology and Education Keywords: Robot, children 486 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 TỔNG QUAN Thiết kế phát triển robot dịch vụ di động tự động vận hành nhà để giao tiếp với trẻ em, dạy học, chơi trò bản,… Robot thiết kế để phù hợp với số tiêu chí Cấu trúc học đơn giản hiệu với linh hoạt chuyển động Robot tự động tránh trở ngại tĩnh động lực Robot tìm thấy sở sạc lượng thấp Giao diện người dùng robot đơn giản, thân thiện Robot đặt khơng gian gia đình để dạy học chơi đùa với trẻ em Robot di chuyển mặt phẳng đồng chất tránh chướng ngại vật Kỷ yếu khoa học tĩnh động Do đó, thiết kế phải đảm bảo thiết kế phần cứng thuật tóa n phải đưa định cấp cao Robot thiết kế thiết lập phần cứng phát triển song song Robot thiết kế bậc tự Các thành phần robot đầu, thân robot hình cảm ứng đặc phía trướng bụng Cơ sở robot bao gồm bánh xe: bánh chủ động bánh xe bị động Khối lượng theo phân tích dự kiến robot khoảng 20 kg bao gồm tất phận khí, hệ thống điện, thiết bị truyền động, máy tính, hình… Thiết bị truyền động động DC Tốc độ tối đa robot 0.9 km/h Hình Sơ đồ cấu trúc robot dịch vụ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để bắt tay vào nguyên cứu chế tạo thiết kế robot Khởi điểm ban đầu phải với nhiều ý tưởng thực nhiều bước để hoàn thành đề tài Quy trình thực thơng qua bước sau: Đầu tiên, cần phải xác định đối tượng phụ vụ robot trẻ em từ đến tuổi Sau lựa chọn hình dáng robot thu hút người nhìn, thân thiện, phù hợp với lứa tuổi thiếu nhi Robot phải có tính thấm mĩ phải có tính để tương tác với trẻ em Thứ hai, phải ước tính kích thước cân nặng robot Điều cần quan tâm kích thước robot Kích thước robot phải phù hợp với việc giao tiếp, trẻ em tương tác với hình ngồi chơi với robot Nếu kích thước robot lớn, làm hạn chế tương tác trẻ em với robot tốn chi phí thời giam chế tạo Mặc khác, kích thước robot nhỏ so với trẻ em việc 487 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 xếp, bố trí phụ kiện khó khăn, khó để trẻ em tương tác giao tiếp Vấn đề trọng lượng robot đáng quan tâm Nếu robot nặng tiêu hao nhiều lượng chuyển, robot chuyển xa với thời gian lâu, ảnh hướng đến tuổi thọ động Thứ ba, tìm kiếm lựa chọn phần cứng thích hợp với việc điều khiển robot Việc tìm kiếm phụ kiện cho robot dễ dàng việc cịn lại phải tính tóa n chọn thơng số hợp lý cho robot Giá thành chế tạo robot vấn đề quan ngại với người nghiên cứu thử nghiệm robot Nên dự trù hết tất tính nghĩ đến việc nâng cấp cải tiến sau lựa chọn thiết bị cho robot Sau tính tóa n sơ vị trí lắp đặt thiết bị Vị trí thiết bị bảng mạch phải lắp đặt cho dễ dàng cài đặt sửa chữa Vị trí thiết bị ảnh hưởng đến hình dạng robot người thiết kế phải cách gá đặt kế nói thiết bị cho hợp lý tiết kiệm không gian robot Khi giai đoạn hoàn tất người thiết kế bắt đầu với vẽ 3D để có nhìn trực quan robot Giai đoạn người thiết kế phải sáng tạo robot có nhìn phù hợp với thực tế, tối ưu hóa diện tích, khối lượng hình dạng…Người thiết kế phải hồn thiện thứ vẽ 3D để chốt phương án cuối để tiến hàng chế tạo Hệ thống điều khiển robot hệ thống kết nối tương tác thành phần thiết bị khác Mini PC (CPU), hình LCD, camera, loa, micro, vi điều khiển, cảm biến, motor Điều khiển trung tâm máy tính mini Máy tính mini có chức quản lý toàn hoạt động hệ thống, thu thập xử lý thông tin quan Kỷ yếu khoa học trọng kết nối thiết bị với Ở đây, liệu thu từ máy ảnh micrô xử lý CPU Tính tóa n hành động thích hợp hiển thị thơng tin để giao tiếp với người dùng thơng qua hình loa kiểm sóa t hành vi robot thơng qua vi điều khiển thông qua giao diện UART.Việc điều khiển hành vi robot thực quản lý vi điều khiển (MCU) MCU nhận tín hiệu điều khiển từ máy tính mini sau phân tích gửi lệnh tới truyền động để thực (di chuyển robot đến vị trí định, thay đổi hướng máy ảnh, v.v.) Ngoài ra, MCU nhận tín hiệu từ cảm biến để điều khiển robot thông minh KẾT QUẢ Về robot điều khiển, thử nghiệm trường hợp quỹ đạo chuyển động minh họa biểu đồ bên (với đường đứt gãy lý thuyết đường liền nét thực tế) Kiểm tra chuyển động thẳng Từ điểm ban đầu (0; 0), cho robot di chuyển đếm điểm (3000; 0), sai số không lớn Kiểm tra độ chuyển động Cho robot di chuyển từ (0; 0) đến vị trí (3000; 3000), sai số chấp nhận Trong khoảng robot di chuyển 3m tiến hành kiểm tra lần Khả cử động robot Với cấu hình robot có bậc tự do, Robot cử động đầu, tay di chuyển linh hoạt Đầu robot xoay gốc 180 sang hai bê cách nhẹ nhàng không rung lắc đầu gật gốc 50 độ, phù hợp với tầm nhìn trẻ em ngồi đứng giao tiếp với robot Hai cánh tay di chuyển tới lui với nhiều vị trí khác gốc tối đa mà cách tay chuyển 135 độ 488 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học Hình Robot sau hồn thành KẾT LUẬN Sau trình nghiên cứu, phát triển thử nghiệm, BeTa Bot làm việc liên tục,… BeTaBot tự động hoạt động tránh trở ngại tĩnh động lực BeTaBot tự động tìm đế sạc lượng thấp Trong q trình hoạt động, đơi có lỗi nhỏ, nói chung robot đạt yêu cầu ban đầu đảm bảo hỗ trợ cho người cách tốt nhất.Trong tương lai, hy vọng phát triển thêm nhiều chức trí tuệ nhân tạo để hỗ trợ tốt cho người, tối ưu hóa thuật tóa n điều khiển mở rộng phạm vi ứng dụng TÀI LIỆU THAM KHẢO DƯƠNG TUẤN ANH (2011) Tổng quan tìm kiếm tương tự liệu chuỗi thời gian Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ, Tập 14 số K2-2011, pp 71-79 NGUYỄN HỮU LỘC (2004) Cơ sở Thiết kế máy Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh TRỊNH CHẤT, LÊ VĂN UYỂN Tính tóa n thiết kế hệ dẫn động khí Nhà xuất Giáo dục, tập 1, 489 ... đó, thiết kế phải đảm bảo thiết kế phần cứng thuật tóa n phải đưa định cấp cao Robot thiết kế thiết lập phần cứng phát triển song song Robot thiết kế bậc tự Các thành phần robot đầu, thân robot. .. tượng phụ vụ robot trẻ em từ đến tuổi Sau lựa chọn hình dáng robot thu hút người nhìn, thân thiện, phù hợp với lứa tuổi thiếu nhi Robot phải có tính thấm mĩ phải có tính để tương tác với trẻ em Thứ... Thiết bị truyền động động DC Tốc độ tối đa robot 0.9 km/h Hình Sơ đồ cấu trúc robot dịch vụ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để bắt tay vào nguyên cứu chế tạo thiết kế robot Khởi điểm ban đầu phải với nhiều