Thiết kế và thi công robot vận chuyển nhu yếu phẩm trong y tế

Tên đề tài: “Thiết kế và thi công Robot vận chuyển nhu yếu phẩm trong Y tế”.Sinh viên thực hiện : Trần Quốc Dũng : Ngô Duy Tân Trước tình hình dịch bệnh ngày càng chuyển biến khó lường,

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐÀ NẴNG

KHOA CƠ KHÍ - -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌCNGHÀNH : CƠ ĐIỆN TỬ

TRƯỜNG SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐÀ NẴNG

KHOA CƠ KHÍ - -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌCNGHÀNH : CƠ ĐIỆN TỬ

Tên đề tài: “Thiết kế và thi công Robot vận chuyển nhu yếu phẩm trong Y tế”.

Sinh viên thực hiện : Trần Quốc Dũng

: Ngô Duy Tân

Trước tình hình dịch bệnh ngày càng chuyển biến khó lường, các y bác sĩ và tìnhnguyện viên hỗ trợ phân phát nhu yếu phẩm tại các khu cách ly, phong toả phải tăngcường tần suất làm việc và nguy cơ lây nhiễm Covid-19 rất lớn Nắm bắt được tình

hình như vậy nhóm đã đề xuất “Thiết kế và thi công robot vận chuyển nhu yếu phẩm

trong Y Tế”

Sứ mệnh của Robot này là:

- Thay thế con người, hỗ trợ đội ngũ tình nguyện viên trong hoạt động phân phối,phát nhu yếu phẩm cho các khu vực phong tỏa cách ly và bệnh viện điều trịCovid-19, tránh tiếp xúc, lây lan dịch bệnh

- Bên cạnh đó, nhóm kết hợp cho robot hệ thống đo thân nhiệt nhằm kiểm soát vàphát hiện sớm dấu hiệu nhiễm Covid-19

- Ngoài chức năng vận chuyển và đo thân nhiệt, robot còn phát hiện và nhắc nhởngười không đeo khẩu trang nhằm hỗ trợ công tác giám sát người cách ly thựchiện đúng quy định của Bộ Y Tế

 

Đà Nẵng, Ngày 14 Tháng 06 Năm 2022

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Giáo viên hướng dẫn : TS PHAN NGUYỄN DUY MINH

Đơn vị : Khoa Cơ Khí – Trường Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng

2 Sinh viên thực hiện :

Họ và tên sinh viên 1: Trần Quốc Dũng Lớp: 18CDT2 MSSV:1811504410210

Họ và tên sinh viên 2: Ngô Duy Tân Lớp: 18CDT1 MSSV: 1811504410150

3 Tên đề tài :

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ROBOT VẬN CHUYỂN

NHU YẾU PHẨM TRONG Y TẾ

- Thiết kế phần điều khiển cho toàn bộ hệ thống

- Thi công mô hình như thiết kế đề ra

5 Nội dung chính

- Tìm hiểu cách thức hoạt động của các mô hình robot

- Tìm hiểu về công nghệ IOT

- Tìm hiểu về xử lý ảnh

- Thiết kế phần phần cơ khí, điện và điều khiển của hệ thống

- Lựa chọn phần cứng, nghiên cứu, phân tích nguyên tắc hoạt động của từng phần

điều khiển để xây dựng mô hình hoàn chỉnh cho hệ thống

- Lập trình cho toàn bộ phần điều khiển trong hệ thống

- Tiến hành thi công mô hình

- Thử nghiệm mô hình

6 Kết quả dự kiến đạt được

- Hoàn thành được mô hình đề ra

- Áp dụng vào khu cách ly.

- Giới thiệu chung

đề tài

(17/3 – 23/3)

- Tính toán và thiết kế cơ khí :

đề xuất phương án cơ khí, chọnbánh xe, vật liệu làm khung, tínhtoán vít me,… thiết kế trên Creo

- Đã tính toán và

thiết kế xong vềphần cơ khí của đềtài

- Bản vẽ 3D CAD.

(24/3 – 30/3)

- Tính toán và thiết kế phần

điện : tính toán và lựa chọn động

cơ DC, động cơ bước, khốinguồn,…Lựa chọn khối điềukhiển và các cảm biến,…

- Đã tính toán và

thiết kế xong phầnđiện trong hệthống

8 Tuần 9,10,11

(14/4 – 4/5)

- Thiết kế phần điều khiển cho

hệ thống: giới thiệu linh kiệntrong hệ thống, thiết kế sơ đồ toànmạch, giao diện phần mềm, lậptrình cho khối điều khiển

Lời đầu tiên nhóm xin chân thành cảm ơn quý Thầy/Cô của trường Đại học Sư Phạm

Kỹ Thuật Đà Nẵng, cũng như quý Thầy/Cô trong Khoa Cơ Khí chuyên nghành CơĐiện Tử đã giảng dạy, truyền đạt những kiến thức hữu ích cũng như kinh nghiệm quýbáu cho nhóm trong suốt 4 năm qua

Nhóm xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy TS.Phan Nguyễn Duy Minh,

người đã tận tình hướng dẫn nhóm hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này Cảm ơn tất cảcác Thầy/Cô cùng với các bạn, các anh/chị đã tận tình giúp đỡ cũng như hỗ trợ vàquan tâm tới em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án Kính chúc quýThầy/Cô và các bạn dồi dào sức khỏe, đạt nhiều thành công trong công việc và cuộcsống

Nhóm xin chân thành cảm ơn!

Nhóm thực hiện đồ ánTrần Quốc Dũng + Ngô Duy Tân

Nhóm xin được cam đoan: Đề tài “Thiết kế và thi công Robot vận chuyển nhu yếuphẩm trong Y Tế” là sản phẩm nghiên cứu của nhóm trong thời gian qua Mọi số liệu

sử dụng phân tích trong báo cáo là do nhóm tự tìm hiểu, phân tích một cách kháchquan, trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và tham khảo một số tài liệu và công trìnhnghiên cứu được đính kèm trong tài liệu tham khảo và không sao chép từ tài liệu haycông trình đã có trước đó Nhóm xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có sự khôngtrung thực trong thông tin sử dụng trong công trình nghiên cứu này

Nhóm thực hiện đồ ánTrần Quốc Dũng + Ngô Duy Tân

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

Lời cảm ơn i

Lời cam đoan ii

Mục lục iii

Danh sách hình ảnh vi

Danh mục bảng x

Danh sách các ký hiệu, chữ viết tắt xi

Trang CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI ĐỀ RA 2

1.3 ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI 2

1.4 SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT 3

1.5 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 4

1.6 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN 4

1.6.1 Điều khiển bằng tay thông qua wifi 4

1.6.2 Tự động thực thi theo lộ trình (dò line) 5

1.7 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 5

1.8 ROBOT VẬN CHUYỂN NHU YẾU PHẨM Y TẾ HIỆN NAY 5

1.8.1 Giới thiệu 5

1.8.2 Một số RoBot vận chuyển nhu yếu phẩm y tế hiện nay 6

1.9 BỐ CỤC 8

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN CƠ KHÍ 9

2.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ 9

2.1.1 Lựa chọn phương pháp di chuyển của robot 9

2.1.2 Lựa chọn kết cấu của robot di chuyển bằng bánh 11

2.2 THIẾT KẾ CƠ KHÍ 13

2.2.1 Chọn bánh xe 13

2.2.2 Lựa chọn vật liệu làm khung 13

2.2.4 Một số chi tiết thiết kế cơ khí khác 17

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN ĐIỆN 18

3.1 THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 18

3.1.1 Tính toán và lựa chọn động cơ DC 19

3.1.2 Lựa chọn driver điều khiển động cơ DC 21

3.1.3 Lựa chọn thiết bị điều khiển trung tâm 22

3.1.4 Lựa chọn cảm biến dò line [9] 23

3.2 THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG VÍT ME 24

3.2.1 Tính toán và lựa chọn động cơ bước 25

3.2.2 Lựa chọn Driver điều khiển động cơ bước [13] 26

3.3 THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN HỆ THỐNG ĐO THÂN NHIỆT 28

3.3.1 Lựa chọn cảm biến hồng ngoại không tiếp xúc 28

3.3.2 Lựa chọn màn hình hiển thị 29

3.4 THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN HỆ THỐNG NHẬN DẠNG ĐEO KHẨU TRANG

30

3.5 LỰA CHỌN KHỐI NGUỒN TOÀN HỆ THỐNG 32

3.6 MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG ROBOT TRÊN PHẦN MỀM CREO 34

3.7 BẢN VẼ 2D ROBOT VẬN CHUYỂN NHU YẾU PHẨM 35

3.7.1 Bản vẽ lắp 35

3.7.2 Bản vẽ chi tiết 35

3.7.3 Bản vẽ phân rã 36

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG 37

4.1 TỔNG QUAN PHẦN ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG 37

4.1.1 Giới thiệu phần mềm lập trình Arduino IDE [19] 37

4.1.2 Giới thiệu phần mềm lập trình Pycharm IDE [20] 38

4.1.3 Giới thiệu App Blynk [21] 39

4.2 HỆ THỐNG ĐO THÂN NHIỆT 40

4.2.1 Giới thiệu các linh kiện trong hệ thống 41

4.2.2 Sơ đồ nối dây 49

4.2.3 Thiết kế giao diện điều khiển 50

4.2.5 Thuật toán điều khiển hệ thống đo thân nhiệt 53

4.3 HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG VÍT ME 55

4.3.1 Giới thiệu các linh kiện trong hệ thống 55

4.3.2 Sơ đồ nối dây hệ thống truyền động vít me 61

4.3.3 Lưu đồ thuật toán hệ thống truyền động vít me 61

4.4 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 62

4.4.1 Giới thiệu các linh kiện trong hệ thống 62

4.4.2 Sơ đồ nối dây hệ thống điều khiển động cơ 66

4.4.3 Thiết kế giao diện phần mềm 66

4.4.4 Lưu đồ thuật toán hệ thống điều khiển động cơ 68

4.5 HỆ THỐNG NHẬN DẠNG ĐEO KHẨU TRANG 69

4.5.1 Cơ sở lý thuyết 69

4.5.2 Giới thiệu Esp32 Cam 71

4.5.3 Cấu trúc chương trình 73

4.5.4 Thuật toán chương trình 74

CHƯƠNG 5 THIẾT LẬP MÔ HÌNH 77

5.1 THI CÔNG PHẦN KHUNG 77

5.2 THI CÔNG MÔ HÌNH ĐO THÂN NHIỆT 78

5.3 THI CÔNG MÔ HÌNH NHẬN DẠNG ĐEO KHẨU TRANG 81

5.4 THI CÔNG MÔ HÌNH TRUYỀN ĐỘNG VÍT ME 82

5.5 MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 83

5.6 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 84

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 86

6.1 KẾT LUẬN 86

6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC

Hình 1 1 Việc giao nhu yếu phẩm, đo thân nhiệt và đeo khẩu trang trong khu cách ly.1

Hình 1 2 Sơ đồ tổng quát 3

Hình 1 3 Robot điều khiển qua điện thoại 4

Hình 1 4 Robot thực thi theo lộ trình 5

Hình 1 5 Robot Vibot 6

Hình 1 6 Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng bàn giao RoBot phục vụ 7

Hình 1 7 Robot vận chuyển nhu yếu phẩm ở khu cách ly Đồng Nai 7Y Hình 2 1 Creo 8.0 9

Hình 2 2 Robot hai chân di chuyển cân bằng như người 9

Hình 2 3 Robot di chuyển bằng xích 10

Hình 2 4 Robot di chuyển bằng bánh xe 10

Hình 2 5 Kết cấu xe 2 bánh 11

Hình 2 6 Kết cấu xe ba bánh 11

Hình 2 7 Kết cấu xe 4 bánh điều khiển riêng biệt 12

Hình 2 8 Kết cấu xe 4 bánh có 2 bánh chủ động và 2 bánh bị động 12

Hình 2 9 Bánh xe chủ động 13

Hình 2 10 Bánh đa hướng 13

Hình 2 11 Thép hộp chữ nhật kích thước 14x14 mm 14

Hình 2 12 Tấm nhựa PVC Plasker 14

Hình 2 13 Hộp đo thân nhiệt 14

Hình 2 14 Hình ảnh sau lắp ráp phần khung trên Creo 14

Hình 2 15 Sơ đồ lắp truyền động vít me 15

Hình 2 16 Vít me 16

Hình 2 17 Đai ốc vít me 16

Hình 2 18 Khớp nối vít me 5x8 16

Hình 2 20 Gối đỡ vòng bi trục đứng 16

Hình 2 21 Lắp các chi tiết bộ truyền động vít me lên phần lắp của khung trên Creo 16

Hình 2 22 Bản lề cửa 17

Hình 2 23 Ray ngăn kéo tủ 17

Hình 2 24 Gá lắp động cơ bước 17 Hình 2 25 Gá lắp động cơ DC 1

Hình 3 2 Sơ đồ phân tích lực 19

Hình 3 3 Động cơ Planet 24V-30W 21

Hình 3 4 Kích thước động cơ Planet 21

Hình 3 5 Driver TB6612 21

Hình 3 6 Driver L298 21

Hình 3 7 Kit Esp 32 22

Hình 3 8 Kit Esp8266 22

Hình 3 9 Camera CMU 23

Hình 3 10 Cảm biến dò line TRCT5000 24

Hình 3 11 Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền động vít me 24

Hình 3 12 Động cơ bước nema17 26

Hình 3 13 Kích thước động cơ bước 26

Hình 3 14 Driver động cơ bước TB6600 26

Hình 3 15 DRV8825 27

Hình 3 16 A4988 27

Hình 3 17 Sơ đồ tổng quát hệ thống đo thân nhiệt 28

Hình 3 18 Cảm biến Omron ES1B 28

Hình 3 19 Cảm biến MLX90614 29

Hình 3 20 Màn hình LCD 16x2 29

Hình 3 21 Màn hình Oled 0.96 icnch 30

Hình 3 22 Sơ đồ tổng quát hệ thống nhận dạng đeo khẩu trang 30

Hình 3 23 Esp32 Cam 31

Hình 3 24 Raspberry Pi Camera 31

Hình 3 25 Một số linh kiện điện tử trong đề tài dưới dạng 3D 32

Hình 3 26 Bình ắc quy Đồng Nai 12/50Ah 33

Hình 3 27 Pin sạc dự phòng 33

Hình 3 28 Khu cách ly 34

Hình 3 29 Hình nộm người cách ly 34

Hình 3 30 Mô phỏng chuyển động robot trên phần mềm Creo 34

Hình 3 31 Bản vẽ lắp robot vận chuyển nhu yếu phẩm 35

Hình 3 32 Bản vẽ chi tiết robot vận chuyển nhu yếu phẩm 35

Hình 3 33 Bản vẽ chi tiết hộp đo thân nhiệt 36 Hình 3 34 Bản vẽ tổng thể robot vận chuyển nhu yếu phẩm 3

Hình 4 2 Phần mềm lập trình Arduino IDE 37

Hình 4 3 Phần mềm lập trình Pycharm IDE 38

Hình 4 4 Nguyên lí hoạt động App Blynk 39

Hình 4 5 Sơ đồ hệ thống đo thân nhiệt 40

Hình 4 6 ESP8266 NodeMCU 41

Hình 4 7 Sơ đồ chân Esp8266 42

Hình 4 8 Màn hình LCD 16x2 42

Hình 4 9 Module I2C Arduino 43

Hình 4 10 Cảm biến MLX90614 44

Hình 4 11 Sơ đồ chân MLX90614 44

Hình 4 12 Bộ nhớ MLX90614 45

Hình 4 13 Bộ nhớ RAM MLX90614 45

Hình 4 14 Module RFID RC522 13.56 MHz 46

Hình 4 15 Cảm biến tiệm cận E3F-DS30C4 NPN 47

Hình 4 16 MP3 – DFMINI PLAYER 48

Hình 4 17 Loa 5W 49

Hình 4 18 Sơ đồ nối dây hệ thống đo thân nhiệt 49

Hình 4 19 Cài đặt thông số Gauge 50

Hình 4 20 Cài đặt thông số Button 50

Hình 4 21 Giao diện phần điều khiển đo thân nhiệt 51

Hình 4 22 Sơ đồ quá trình lưu dữ liệu trên GoogleSheet 51

Hình 4 23 Trang 1 nhập thông tin người cách ly 52

Hình 4 24 Trang 2 giám sát thông tin người cách ly 52

Hình 4 25 Lập trình trên App Script 53

Hình 4 26 Lưu đồ thuật toán thêm/xóa thẻ 53

Hình 4 27 Lưu đồ thuật toán hệ thống đo thân nhiệt 54

Hình 4 28 Sơ đồ hệ thống truyền động vít me 55

Hình 4 29 Board Arduino Uno R3 55

Hình 4 30 Driver động cơ bước TB6600 56

Hình 4 31 Động cơ bước 58

Hình 4 32 Công tắc hành trình 59

Hình 4 33 Cấu tạo công tắc hành trình 60

Hình 4 34 Sơ đồ nối dây hệ thống truyền động vít me 61

Hình 4 35 Lưu đồ thuật toán hệ thống truyền động vít me 61

Hình 4 36 Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ 62

Hình 4 38 Nguyên lí hoạt động cảm biến dò line 63

Hình 4 39 Cảm biến dò line TCTR5000 63

Hình 4 40 Driver L298 64

Hình 4 41 Sơ đồ chân L298 65

Hình 4 42 Mạch cầu H 66

Hình 4 43 Sơ đồ nối dây hệ thống điều khiển động cơ 66

Hình 4 44 Thiết lập Video Streaming 67

Hình 4 45 Thiết lập Joystick 67

Hình 4 46 Thiết lập Slider 68

Hình 4 47 Lưu đồ thuật toán hệ thống điều khiển động cơ 68

Hình 4 48 Sơ đồ hoạt động hệ thống nhận dạng đeo khẩu trang 69

Hình 4 49 Ngôn ngữ Python 69

Hình 4 50 Mạng nơ ron tích chập(CNN) 70

Hình 4 51 Thư viện OpenCV 71

Hình 4 52 Esp 32 Cam 71

Hình 4 53 Sơ đồ chân Esp32 Cam 72

Hình 4 54 Cấu trúc chương trình nhận dạng đeo khẩu trang 73

Hình 4 55 Thuật toán huấn luyện mô hình 74

Hình 4 56 Thuật toán phát hiện đeo khẩu trang 7 Hình 5 1 Cắt sắt hộp theo bản vẽ 77

Hình 5 2 Hàn sắt hộp theo bản vẽ 77

Hình 5 3 Phần khung hệ thống 78

Hình 5 4 Phần cứng mô hình đo thân nhiệt 78

Hình 5 5 Tính năng thêm thẻ 79

Hình 5 6 Tính năng xóa thẻ 79

Hình 5 7 Ba nút nhấn trên App Blynk 79

Hình 5 8 Nhập thông tin người cách ly theo UID 79

Hình 5 9 Giám sát quán trình nhận nhu yếu của người cách ly 80

Hình 5 10 Phần cứng mô hình nhận dạng đeo khẩu trang 81

Hình 5 11 Kết quả đeo khẩu trang 81

Hình 5 12 Kết quả không đeo khẩu 81

Hình 5 13 Phần cứng mô hình truyền động vít me 82

Hình 5 14 Phần cứng mô hình điều khiển động cơ 83

Bảng 3 1 Liệt kê một số thiết bị điện tử 32Y

Bảng 4 2 Sơ đồ chân MLX90614 44

Bảng 4 3 Thông số kỹ thuật RC 522 46

Bảng 4 4 Thông số kĩ thuật Arduino Uno R3 56

Bảng 4 5 Cài đặt cường độ dòng điện 57

Bảng 4 6 Cài đặt vi bước cho driver 5 Bảng 5 1 Kết quả thử nghiệm sau khi đo 5 lần 80

Bảng 5 2 So sánh đo thân nhiệt giữa mô hình và máy đo 80

Từ viết

RFID Radio Frequency Identification Nhận dạng tần số vô tuyến

điện

LCD Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng

PWM Pulse Width Modulation Phương pháp điều chỉnh điện

áp tải

GPIO General Purpose Input Output Chân tín hiệu kỹ thuật số trên

mạch

TCB Transmission Control Protocol. Giao thức điều khiển truyền

dẫn

ABS Acrylonitrin Butadien Styren Nhựa nhiệt dẻo

BLE Bluetooth Low Energy Bluetooth năng lượng thấp

IDE Integrated Development Environment Môi trường phát triển tích

hợp

API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng

RAM Random Access Memory Bộ nhớ khả biến

EEPROM Electrically Erasable Programmable Re

ad-Only Memory

Bộ nhớ không mất dữ liệu khingừng cung cấp điện

SPI Serial Peripheral Interface Giao diện Ngoại vi Nối tiếp

CNN Convolutional Neural Networks Mạng nơ ron tích chập

OPENCV OpenSource Computer Vision Thư viện mở cho máy tính.CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm

UART Universal synchronous Asynchronous

Receiver Transmitter Bộ thu-phát không đồng bộ đanăng.ADC Analog-to-Digital Converter Mạch chuyển đổi tương tự ra

số

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trước bối cảnh tình hình dịch Covid-19 trên toàn thế giới nói chung và tại ViệtNam nói riêng đang đối mặt với việc bùng phát dịch bệnh COVID-19 (Dịch bệnh viêmđường hô hấp) Ở thời điểm này theo “Bộ Y Tế Việt Nam” cung cấp cho người dânnhững dấu hiệu nhận biết cơ thể có nguy cơ nhiễm corona Đó là: Sốt cao (trên 38 độC), Ho, Hụt hơi, khó thở, đó là những dấu hiệu bất thường dễ nhận biết Hệ lụy bệnh lýnày tác động đến tinh thần, sức khỏe có nguy cơ nguy hiểm đến tính mạng đến mỗingười và đồng thời làm suy nhược nền kinh tế thế giới nặng nề đến trầm trọng.[CITATION LáC20 \l 1033 ]

Tuy Việt Nam đã khởi động việc nghiên cứu và tiêm vắc-xin cho người dân nhưng vẫncòn nguy cơ lây lan bùng phát dịch trên toàn nước vì vắc-xin chỉ giúp giảm triệuchứng nặng và nguy cơ tử vong khi bị nhiễm dịch COVID Đặt biệt tại khu cách ly lànơi có khả năng lây lan cao tuy không lây lan ra cộng đồng nhưng vẫn có nhiều trườnghợp lây lan dịch bệnh cho nhân viên y tế và người cách ly Dưới đây là mốt số nguyênnhân gây ra trường hợp trên

Hình 1 1 Việc giao nhu yếu phẩm, đo thân nhiệt và đeo khẩu trang trong khu cách ly.Việc vận chuyển các thiết bị y tế, nhu yếu phẩm cho bệnh nhân và bác sĩ trong khuchữa trị và khu cách ly hiện được thực hiện thủ công do con người đẩy xe hoặc mang,xách trực tiếp từ nơi cấp phát đến các buồng bệnh dẫn đến nguy cơ lây nhiễm từ việctiếp xúc gần là rất cao

Bên cạnh đó , việc đo thân nhiệt là một trong các biện pháp được sử dụng để kiểmsoát, phát hiện sớm dấu hiệu nhiễm COVID-19 Tuy nhiên, tại nhiều nơi, các phươngpháp đo thực hiện thủ công, có nguy cơ lây nhiễm cho đội ngũ giám sát tại chỗ và tốn

nhân lực thực hiện Đây lại những việc đi ngược lại với yêu cầu phòng, chống dịchbệnh.

Ngoài ra, để ngăn chặn tình trạng lây lan nhanh chóng của đại dịch, bên cạnh khuyếnnghị mà WHO đưa ra về việc đeo khẩu trang ở khu cách ly, Bộ Y Tế Việt Nam cũng

đã yêu cầu người cách ly phải đeo khẩu trang trong khu cách ly để hạn chế lây lan củadịch bệnh Tuy nhiên, để giám sát người cách ly thực hiện theo đúng chỉ đạo của Bộ Y

Tế với những hình thức cũ là khá khó khăn và tốn kém và thiếu nguồn lực

Từ những vấn đề đặt ra, nhóm em đề xuất “Thiết kế và thi công robot vận chuyển nhu

yếu phẩm trong Y Tế” Sứ mệnh của Robot này là thay thế con người, hỗ trợ đội ngũ

tình nguyện viên trong hoạt động phân phối, phát nhu yếu phẩm cho các khu vựcphong tỏa cách ly và bệnh viện điều trị Covid-19, tránh tiếp xúc, lây lan dịch bệnh Hệthống này còn nhằm theo dõi người cách ly có dấu hiệu sốt vào thời gian nào, giúp chongười giám sát đưa ra quyết định phù hợp cho cá nhân đó Bên cạnh đó, nhằm hỗ trợ

và nâng cao công tác giám sát và nhắc nhở người cách ly, nhóm em đã xây dựngchương trình phát hiện người không đeo khẩu trang một cách tự động

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI ĐỀ RA

- Robot hoạt động ở hai chế độ là tự di chuyển theo quỹ đạo cố định đã định sẵn

và chế độ điều khiển từ ứng dụng được cài đặt trên điện thoại để vận chuyểnnhu yếu theo yêu cầu của đội ngũ nhân viên từ các phòng lấy nhu yếu phẩm đếnphòng cách ly, hoặc đến các phòng khác

- Trong quá trình di chuyển, ta có thể điều chỉnh được tốc độ di chuyển của

Robot

- Hệ thống đo thân nhiệt tự động nâng hạ lên xuống bằng chiều cao của người

cách ly

- Hệ thống đo thân nhiệt có chức năng thêm và xóa thành viên.

- Đồng bộ cơ sở dữ liệu lên GoogleSheet giúp người giám sát quản lí dễ dàng

trong việc giám sát

- Hệ thống nhận dạng đeo khẩu trang giám sát người cách ly có đeo khẩu trang

hay không sẽ phát ra cảnh báo

1.3 ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI

“Robot vận chuyển nhu yếu phẩm trong Y Tế” hướng đến mục tiêu tự động hoá

trong bệnh viện, khu cách ly góp phần xây dựng ngành y tế hiện đại, thông minh, giảmbớt gánh nặng công việc cho đội ngũ nhân viên ngành y tế, với các mục tiêu cụ thể:

- RoBot có chức năng thay thế nhân viên y tế vận chuyển các giá đựng đồ ăn,thuốc men, nhu yếu phẩm và các đồ vật khác từ khu vực tập kết (ở ngoài khucách ly) đến các buồng bệnh (trong khu cách ly) đến từng phòng để phục vụngười bệnh Ở chiều ngược lại, robot vận chuyển rác thải, đồ dùng bẩn từ cácbuồng bệnh ra vị trí tập kết bên ngoài khu vực cách ly

- Bên cạnh đó, nhóm em kết hợp cho robot hệ thống đo thân nhiệt tự động này cónhiều tính năng nổi bật như: đo nhiệt độ không tiếp xúc, tự động nâng hạ nòng

đo bằng với chiều cao với người đo , tự động thông báo kết quả đo hiển thị qua

hệ thống màn hình và đồng bộ lên GoogleSheet ; cảnh báo, kiểm soát thông tinbằng âm thanh nếu nhiệt độ vượt quá ngưỡng cho phép Đồng thời, hệ thốngcòn quản lý nhiệt độ thân nhiệt hàng ngày của từng người trên GoogleSheet, đểtruy xuất thời gian của các cá nhân có thân nhiệt vượt quá quy định

- Ngoài chức năng vận chuyển và đo thân nhiệt, robot phát hiện và nhắc nhởngười không đeo khẩu trang nhằm hỗ trợ công tác giám sát người cách ly thựchiện đúng quy định của Bộ Y Tế về việc đeo khẩu trang trong khu cách ly Nhất

là vào thời điểm hiện tại, khi tốc độ truyền nhiễm của dịch bệnh chưa có dấuhiệu suy giảm

1.4 SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT

Đề tài “Robot vận chuyển nhu yếu phẩm trong y tế” bao gồm việc thiết kế và thi

công mô hình robot có khả năng di chuyển theo đường line đã định sẵn và di chuyểnđúng theo sự điều khiển trên ứng dụng điện thoại Trên robot còn được lắp một sốngoại vi khác nhau như hệ thống đo thân nhiệt , camera,… để thu nhập thông tin vàtruyền về trung tâm xử lí để dễ dàng trong việc quản lý giám sát

Hình 1 2 Sơ đồ tổng quát

1.5 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Đầu tiên , Robot sẽ di chuyển đến từng phòng của khu cách ly bằng cách đi trênvạch có sẵn được kẻ trên hành lang của khu cách ly Trường hợp Robot bị lệch ra khỏivạch hoặc có vật cản , người giám sát có thể điều khiển RoBot qua App điện thoạiđồng thời có hệ thống camera quan sát trực tiếp gửi về người điều khiển giúp việc điềukhiển dễ dàng Khi di chuyển RoBot gần tới phòng, Robot sẽ phát ra âm thanh cảnhbáo cho người cách ly chuẩn bị Bên cạnh đó, Robot được tích hợp thêm tính năngquét thẻ RFID để cập nhập thông tin người đo thân nhiệt lên GoogleSheet (thông tinngười cách ly sẽ được lấy trước khi vào cách ly)

Tiếp theo, người cách ly khi đo thân nhiệt và nhận nhu yếu phẩm cần thực hiện quétthẻ RFID để khai báo thông tin và tiến hành đo thân nhiệt Khi Robot nhận thông tincủa người cách ly , Robot tự động điều chỉnh độ cao nòng đo theo chiều cao của người

đo thân nhiệt Robot sẽ phát ra thông báo cho người cách ly đứng đúng vị trí và tiếnhành đo thân nhiệt và đồng thời để lấy khoảng cách đo phù hợp Khi đo thân nhiệtxong kết quả sẽ được hiển thị lên màn hình và GoogleSheet nếu trường hợp thân nhiệtcao hơn mức qui định thì phát ra tín hiệu cảnh báo Đồng thời Camera thực hiện giámsát người cách ly có đeo khẩu trang hay không sẽ phát ra âm thanh cảnh báo

Đặc biệt , các dữ liệu (kết quả đo thân nhiệt, thông tin người đo, thời gian đo, hình ảnhnhận dạng khuôn mặt) sẽ được lưu trữ và truyền về sever trung tâm Nhân viên y tế dễ

dàng truy cập và truy xuất dữ liệu phục vụ cho công tác kiểm soát, truy vết trường hợpnghi nhiễm COVID-19.

1.6 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN

Robot vận chuyển nhu yếu phẩm được điều khiển thông qua 2 phương án : điềukhiển bằng tay thông qua wifi và thực thi theo lộ trình(dò line)

1.6.1 Điều khiển bằng tay thông qua wifi

Hình 1 3 Robot điều khiển qua điện thoạiRobot vận chuyển nhu yếu phẩm có thể chạy theo mọi hướng mà ta điều khiển gồm:

 Chạy tới, chạy lui, chạy trái, chạy phải

 Chạy góc lệch 45 độ sang trái hoặc sang phải

 Chạy xoay vòng trái, chạy xoay vòng phải

Điều khiển phương hướng qua App Blynk có sẵn trên Smartphone được cài đặtchương trình điều khiển robot kết nối thông qua wifi Đối với di chuyển bằng tay ta chỉcần bấm vào giao diện được thiết kế trên phần mềm thì Robot sẽ di chuyển theo ýmình muốn

1.6.2 Tự động thực thi theo lộ trình (dò line)

Hình 1 4 Robot thực thi theo lộ trìnhRobot vận chuyển nhu yếu phẩm di chuyển trên đường line có sẵn được kẻ sẵntrên hành lanh của khu cách ly Tại các phòng cách ly sẽ bố trí đường line ngã tư, khirobot di chuyển đến ngã tư sẽ dừng lại.

1.7 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

 Sự hoạt động của robot trong đề tài với các điều kiện về cơ sở hạ tầng, cường

độ ánh sáng, màu sắc line, tốc độ wifi và một số yếu tố khác

 Điều khiển thông qua mạng wifi nên chỉ có thể điều khiển ở một phạm vi nhấtđịnh nếu vượt quá thì sẽ không hoạt động được

 Nguồn hoạt động chính của mạch là pin nên do đó có hạn chế về thời gian sửdụng

1.8 ROBOT VẬN CHUYỂN NHU YẾU PHẨM Y TẾ HIỆN NAY

và đảm bảo làm sạch, khử trùng và hỗ trợ trong bệnh viện và các cơ sở y tế Điều này

sẽ giúp giảm thiểu các mối đe dọa đến tính mạng đối với các nhân viên y tế và bác sĩđóng vai trò tích cực trong việc quản lý sự lây nhiễm trong môi trường bệnh viện, điểnhình như đại dịch COVID-19.[ CITATION SởY20 \l 1033 ]

Tính đến thời điểm hiện nay, đã có 12 loại hình robot khác nhau có thể ứng dụng tronglĩnh vực chăm sóc sức khoẻ, bao gồm: robot lễ tân, robot điều dưỡng (trong khu vựcbệnh viện), robot cứu thương, robot tư vấn sức khoẻ từ xa, robot phục vụ trong bệnhviện, robot làm vệ sinh, robot phun xịt thuốc khử trùng, robot phẫu thuật, robot xạ trị,robot phục hồi chức năng, robot thực phẩm và robot giao hàng ngoài trời.[ CITATIONSởY20 \l 1033 ]

1.8.2 Một số RoBot vận chuyển nhu yếu phẩm y tế hiện nay

a Robot Vibot

Hình 1 5 Robot VibotCăn cứ vào tình hình thực tiễn, năng lực về con người, cơ sở vật chất, kinhnghiệm tổ chức nhiệm vụ, Bộ KH&CN đã giao Học viện KTQS khẩn trương triển khaithực hiện đề tài KH&CN độc lập cấp Quốc gia “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo Hệ thốngrobot y tế vận chuyển trong khu cách ly bệnh truyền nhiễm có nguy cơ cao”.[CITATION Bíc21 \l 1033 ]

Sản phẩm chính của đề tài là hệ thống robot y tế vận chuyển (đặt tên là VIBOT) cóchức năng thay thế nhân viên y tế vận chuyển các giá đựng đồ ăn, thuốc men, nhu yếuphẩm và các đồ vật khác từ khu vực tập kết (ở ngoài khu cách ly) đến các buồng bệnh(trong khu cách ly) để cung cấp cho người bệnh; vận chuyển giá đựng rác đến cácbuồng bệnh để nhận rác và vận chuyển ra khu tập kết rác thải; di chuyển đến cácbuồng bệnh để y bác sĩ, người nhà (ở ngoài khu cách ly) giao tiếp từ xa với bệnh nhân.[CITATION Bíc21 \l 1033 ]

b RoBot BK-AntiCovid

Hình 1 6 Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng bàn giao RoBot phục vụ

Robot trên có tên là “BK-AntiCovid” do nhóm giảng viên Khoa Cơ khí, trường ĐHBách khoa (ĐH Đà Nẵng) chế tạo theo đơn đặt hàng của Bệnh viện Phụ sản – Nhi ĐàNẵng.[ CITATION Hoà20 \l 1033 ]

Với tốc độ “thần tốc”, chỉ trong 5 ngày, nhóm giảng viên khoa Cơ khí, đã chế tạothành công robot “BK-AntiCovid” với cấu tạo thép không gỉ (inox) 3 ly, khung đúcliền để không bị thấm nước Phục vụ tại khu vực cách ly của bệnh viện, robot BK-AntiCovid có thể thay thế nhân viên y tế để trực tiếp vào khu vực cách ly, mang theovật dụng thiết yếu, đồ ăn, thuốc men hỗ trợ người bệnh với tải trọng lên đến gần 100kg.[ CITATION Hoà20 \l 1033 ]

Đặc biệt, với hệ thống camera và loa ngoài kết nối với nhiều điện thoại, máy tính cùngmột lúc, các y bác sĩ ở bên ngoài có thể di chuyển robot đến gần và trò chuyện trựctiếp với bệnh nhân, đáp ứng phần nào công tác thăm khám, theo dõi trong quá trìnhđiều trị

c Robot vận chuyển nhu yếu phẩm trong khu cách ly ở Đồng Nai

Hình 1 7 Robot vận chuyển nhu yếu phẩm ở khu cách ly Đồng Nai

Robot này do Trường Đại học Lạc Hồng cùng Công ty trách nhiệm hữu hạnviễn thông Chí Thanh chế tạo, có khối lượng 48kg; dài 1,3m, rộng 0,9m và cao 0,8m.Robot có khả năng vận chuyển 100 kg hàng hóa, nhu yếu phẩm; tốc độ di chuyển 30m/phút, thời gian hoạt động 4 giờ, phạm vi di chuyển 200m.[ CITATION CƠQ20 \l

1033 ]

Robot di chuyển bằng bánh xe, được điều khiển từ xa và hoạt động bằng pin sạc Phíatrên có khay để đựng các nhu yếu phẩm như thực phẩm, thuốc men Ngoài thùng chứahàng, robot còn được trang bị camera và bình chứa dung dịch khử khuẩn 20 lít Tổngchi phí chế tạo mỗi robot khoảng 60 triệu đồng.[ CITATION CƠQ20 \l 1033 ]

- Tình hình nghiên cứu RoBot vận chuyển nhu yếu phẩm y tế hiện nay

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN CƠ KHÍ

- Đề xuất phương án thiết kế

- Thiết kế cơ Khí

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN ĐIỆN

- Tính toán và thiết chọn các bộ phận về cơ cấu chấp hành, bộ phận tác động,cảm biến, các loại động cơ, hệ truyền động, khung, giá của hệ thống……

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG

- Tính toán thiết kế mạch điện, các yêu cầu của mạch điện, lý giải lựa chọn giảipháp/linh kiện

- Thiết kế luật điều khiển, lưu đồ giải thuật điều khiển

- Mô tả, lý giải cấu hình, đặc trưng, qui trình hoạt động…của sản phẩm đượcchọn thực hiện trong đề tài

CHƯƠNG 5: THIẾT LẬP MÔ HÌNH

- Trình bày kết quả thực nghiệm hay cách làm mô hình của đề tài

- Trình bày nhận xét, đánh giá kết quả thực nghiệm, hoạt động của mô hình.

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

- Tóm tắt những nội dung đã giải quyết trong đề tài và kết quả đạt được.

- Đưa ra hướng phát triển đề tài.

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN CƠ KHÍ

Robot vận chuyển nhu yếu phẩm trong Y Tế được thiết trên phần mềm Creo 8.0

Hình 2 1 Phần mềm Creo 8.0

2.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ

2.1.1 Lựa chọn phương pháp di chuyển của robot

a Robot có chân, chân giống người hay động vật[ CITATION dao21 \l

1033 ]

Hình 2 2 Robot hai chân di chuyển cân bằng như người

- Ưu điểm : Một ưu điểm lớn nhất của Robot di chuyển bằng chân này là: với

khả năng nâng lên hạ xuống, bước rộng lớn, Robot có thể dễ dàng và linh hoạthoạt động ở những bề mặt gồ ghề, xấu và nhiều chướng ngại vật lớn

- Nhược điểm : Bởi vì Robot di chuyển bằng chân cần trình độ kỹ thuật cao Do

đó, cơ cấu cơ khí và hệ thống cơ điện tử của nó cực kỳ phức tạp Bên cạnh sựphức tạp đó, Robot di chuyển bằng chân này cũng tốn rất nhiều năng lượng và

yêu cầu phải có nguồn năng lượng cao để có thể cung cấp đủ cho Robot hoạtđộng.

b Robot di chuyển bằng xích[ CITATION dao21 \l 1033 ]

Hình 2 3 Robot di chuyển bằng xích

- Ưu điểm

 Khả năng bám bề mặt tốt, ít xảy ra sự trơn trượt

 Khả năng tiếp xúc và xử lý linh hoạt và dễ dàng nhiều bề mặt, địa hình khó, gồghề

 Di chuyển bằng bánh xích giúp Robot tăng không gian làm việc của robot

- Nhược điểm

 Vì sự phân bổ trọng lượng đều và bề mặt xích gồ ghề nên chắc chắn những chúRobot di chuyển theo cách này sẽ làm tổn hại bề mặt trong quá trình chúng dichuyển

 Thiết kế và cơ cấu đơn giản.

 Dễ dàng cải tiến, nâng cấp, phát triển và mở rộng

 Phù hợp với những người bắt đầu sáng chế Robot

- Nhược điểm :

 Vì bánh xe có kích thước cố định nhưng không linh hoạt nêndiện tích Robot tiếp xúc thường nhỏ và bị giới hạn

 Khả năng kéo và di chuyển yếu

Từ các phân tích trên nhóm quyết định chọn phương pháp robot di chuyển bằng bánh xe.

2.1.2 Lựa chọn kết cấu của robot di chuyển bằng bánh

a Đối với kết cấu xe 2 bánh:[ CITATION HỒV20 \l 1033 ]

Hình 2 5 Kết cấu xe 2 bánh

- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, di chuyển trên nhiều địa hình khác nhau, xoay

chuyển một cách linh hoạt

- Nhược điểm: Gặp khó khăn trong vấn đề bám line và giải quyết vấn đề tự cân

bằng của xứng của xe, khó phân bố đều tải trọng,robot di chuyển với tốc độthấp

b Đối với kết cấu xe ba bánh: (2 bánh chủ động và 1 bánh đa hướng)

[ CITATION HỒV20 \l 1033 ]

Hình 2 6 Kết cấu xe ba bánh

- Ưu điểm: Di chuyển ổn định trên nhiểu địa hình,luôn đảm cảo các điểm tiếp

xúc trên đường,linh hoạt xoay chuyển kết cấu đơn giản

- Nhược điểm: Độ ổn định kém do diện tích tiếp xúc mặt chân đế nhỏ.

c Đối với kết cấu xe 4 bánh:[ CITATION HỒV20 \l 1033 ]

 Đối với 4 bánh điều khiển riêng biệt

Hình 2 7 Kết cấu xe 4 bánh điều khiển riêng biệt

- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, chịu tải trọng tốt

- Nhược điểm: Điều khiển 4 động cơ phức tạp, qua cua khó khăn do không tạo được trọng tâm tức thời bởi có 4 động cơ.

 Đối với 4 bánh có 2 bánh chủ động và 2 bánh bị động

Hình 2 8 Kết cấu xe 4 bánh có 2 bánh chủ động và 2 bánh bị động

- Ưu điểm: Kết cấu tăng độ độ cứng vững, phân bố tải trọng đều,giảm đi hiện

tượng trượt, bám line với độ ổn định cao do diện tích tiếp xúc mặt chân đế lớn

- Nhược điểm: Vận tốc hạn chế,quán tính khi qua cua lớn.

Từ yêu cầu đề tài và các phân tích trên nhóm quyết định chọn thiết kế loại xe 4 bánh có 2 bánh chủ động và 2 bánh bị động vì di chuyển ổn định trên nhiều địa

hình

2.2 THIẾT KẾ CƠ KHÍ

2.2.1 Chọn bánh xe

- Bánh chủ động: Đáp ứng yêu cầu nhẹ, bền, khả năng bám đường tốt, có sẵn

trên thị trường Bánh xe phải có đường kính phù hợp với thiết kế của robot, độcao của gầm robot và lốp xe có độ đàn hồi tốt giúp robot di chuyển êm ái.Ngoài ra, bánh xe phải có thiết kế phù hợp với động cơ DC

- Bánh bị động: Yêu cầu chuyển hướng linh hoạt kích thước nhỏ nhẹ, có sẵn trên

2.2.2 Lựa chọn vật liệu làm khung

Do đây là mô hình Robot vận chuyển chịu tải trọng nặng nên hầu hết vật liệu vàkết cấu cơ khí đều mang tính độ bền cao, chịu áp lực tốt, gọn nhẹ, dễ gia công nênnhóm em quyết định chọn thép hộp chữ nhật để làm khung và tấm nhựa PVC Plaskerdày làm cửa đồ cửa tủ

Thép hộp chữ nhật là thép ống dài có tiết diện cắt ngang hình hộp chữ nhật, thép có

hàm lượng cacbon cao cho độ bền chắc, chống chịu lực tốt Thép có thể được mạ kẽmnhúng nóng để tăng độ bền chắc cũng như chống oxihoa, ăn mòn bề mặt thép.Thép có

độ bền cao, chịu áp lực tốt, ít bị tác động của ngoại lực, không cong vênh, vặn xoắnkhi bị tác dụng lực thường được sử dụng làm dàn thép chịu lực, chịu tải cho các vật

liệu phủ trong xây dựng.Chính vì vậy nhóm em quyết định chọn thép hình hộp có kíchthước 14x14 mm để là khung cho Robot.

Hình 2 11 Thép hộp chữ nhật kích thước 14x14 mmTấm nhựa là một loại vật liệu dạng tấm, cứng và bền dùng để thi công các công trìnhnội thất với hiệu quả cao cùng với dịch vụ vô cùng hấp dẫn Tấm nhựa có thành phầnchủ yếu từ các hạt nhựa PVC nguyên sinh nên có màu trắng sáng, lâu phai màu, chốngmối mọt, ố vàng theo thời gian …… Chính vì vậy nhóm em quyết định chọn tấm nhựa

PVC Plasker có kích thước 5 mm để là cửa đồ cửa tủ cho Robot.

Hình 2 12 Tấm nhựa PVC Plasker

Hình 2 13 Hộp đo thân nhiệt

Sau khi thiết kế xong từng chi tiết phần khung trong đề tài Nhóm đã sử dụng

module Assembly Design trong phần mềm Creo để lắp ráp lại với nhau

Hình 2 14 Hình ảnh sau lắp ráp phần khung trên Creo

2.2.3 Tính toán truyền động vít me

Hình 2 15 Sơ đồ lắp truyền động vít me

- Khối lượng hộp đo thân nhiệt : m = 1 kg

- Vận tốc di chuyển tối đa: V= 20 mm/s

- Gia tốc tốc hoạt động lớn nhất của hệ thống: a = 2 mm/s2

- Tốc độ vòng quay của động cơ: N = 1000 vòng/phút

Khi tính toán và lựa chọn trục vít me thì yếu tố độ chính xác của vít me khá quan trọng

vì nó ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của trục vít

Tính toán bước vít dựa vào công thức:

l ≥ V max Nmax [ CITATION NGU16 \l 1033 ]

(2.1)Trong đó : Vmax là vận tốc lớn nhất (mm/s)

Bộ truyền động vít me được thiết kế trên phần mềm Creo gồm có:

 Vít me dài 500 mm

Hình 2 16 Vít me

Đai ốc vít me

Hình 2 20 Lắp các chi tiết bộ truyền động vít me lên phần lắp của khung trên Creo

2.2.4 Một số chi tiết thiết kế cơ khí khác

a Bản lề cửa

Bản lề cửa là một phụ kiện không thể thiếu của cửa Bản lề được thiết kế cấutạp để làm cầu nối tạo sự cố định của các cánh cửa hay cửa sổ hoặc các đối tượng rắnkhác, bản lề cho phép các cánh cửa quay với một góc rộng nhất định

Hình 2 21 Bản lề cửa

b Ray ngăn kéo tủ

Ray ngăn kéo tủ là phụ kiện dùng để hỗ trợ việc đóng/ mở cửa tủ vì thế quyết

định đến sự trơn tru, tiện lợi khi sử dụng

Hình 2 22 Ray ngăn kéo tủ

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN ĐIỆN

Trong đề tài này bao gồm 4 hệ thống điện:

 Hệ thống điều khiển động cơ

 Hệ thống truyền động vít me

 Hệ thống đo thân nhiệt

 Hệ thống nhận dạng đeo khẩu trang

Ta cần thiết kế và lựa chọn phương án tốt nhất cho 4 hệ thống điện trên

4.1 THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

Hình 3 1 Sơ đồ tổng quát hệ thống điều khiển động cơ

- Khối nguồn: Cung cấp nguồn ổn định cho toàn mạch hoạt động

- Khối điều khiển trung tâm: thu thập các tín hiệu từ khối cảm biến phát hiện

dò line và khối điều khiển qua App sau đó xử lí điều khiển khối động cơ

- Khối nhận biết đường line: có nhiệm vụ phát hiện đường line và gửi tín hiệu

trung tâm xử lý

- Khối động cơ: Nhận tín hiệu từ khối điều khiển và xử lý trung tâm để di

chuyển

- Khối điều khiển qua App: truyền và nhận tín hiệu qua liệu khối điều khiển

trung tâm

4.1.1 Tính toán và lựa chọn động cơ DC

Chức năng chính của khối động cơ là nhận tín hiệu điều khiển mô đun ESP8266giúp robot di chuyển tiến lùi và rẽ trái, rẽ phải

Việc lựa chọn động cơ phải phù hợp với trọng lượng robot, các thông tốc độvòng/phút, điện áp hoạt động,… ảnh hưởng trực tiếp đến sự di chuyển của robot.Robot cần được di chuyển một cách chậm và giảm thiểu tối đa sự rung lắc để tránhlàm tác động xấu đến các nhu yếu phẩm

Địa hình làm việc của robot là địa hình phẳng, giả thiết bỏ qua sự biến dạng của bánh

xe, bỏ qua lực cản của không khí trong quá trình robot di chuyển

 Các thông số của robot:

- Khối lượng robot ước tính: M = 10 kg

- Khối lượng robot khi có tải ước tính: m = 30 kg

Phân tích lực tác dụng lên một bánh xe chủ động gồm 4 lực tác dụng như sau:

Hình 3 2 Sơ đồ phân tích lựcVới:

- Fmsn : là lực ma sát nghỉ giữa bánh xe và bề mặt sàn bê tông

- Fw : là lực kéo sinh ra momen của động cơ

- N : là phản lực của mặt sàn

- P1 : là trọng lực của xe

- M1 : là momen xoắn của động cơ

- m1 : là tổng trọng lượng của robot khi có tải

Chọn phương án chuyển động của robot là chuyển động thẳng Hai bánh dẫnđộng di chuyển cùng tốc độ về phía trước với vận tốc v = 0.3 m/s Tốc độ quaycủa động cơ là:

n= 60∗1000∗v

2 π∗R =

60∗1000∗0.3

2 π∗50 =57.3 (rpm) [ CITATION LƯU17 \l 1033 ] (3.1)

Phương trình cân bằng lực:

F msn+F w+N +P1=m1∗a [ CITATION LƯU17 \l 1033 ]

(3.2)Với a là gia tốc của xe

Khi xe chuyển động đều

Vận tốc tốc không đổi là v = 0.3 (m/s), nên gia tốc a = 0 (m/s2) Khi đó:

Công suất cần thiết để xe di chuyển ổn định với vận tốc v = 0.3 m/s là:

P1=F w∗v=2.205∗0.3=0.06615(W ) [ CITATION LƯU17 \l 1033 ]

(3.5)

 Khi xe tăng tốc

- Xe tăng tốc với gia tốc a = 0.3 (m/s2) để hàng không rơi

Lực kéo sinh ra do momen của động cơ là:

F w=F msn+m1∗a=μ n∗N +m1∗a=0.7∗147+30∗0.3=111.9(N)

[ CITATION LƯU17 \l 1033 ] (3.6)Với hệ số ma sát tĩnh là μ n=0.7