Những năm gần đây, nhu cầu về các loại robot hỗ trợ công việc cho con người, tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp, đảm bảo tính chính xác và nhanh chóng khi vận chuyển hàng hóa đang ngày m
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
Tính cấp thiết của đề tài
Trong thời đại công nghệ 4.0, sự phát triển mạnh mẽ của trí tuệ nhân tạo (AI), robot và IoT đã tạo ra nhiều cơ hội cho việc áp dụng giải pháp tự động hóa trong sản xuất và vận hành Đối với doanh nghiệp, nâng cao năng suất, cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm chi phí là những mục tiêu quan trọng và không thể thiếu Mọi giải pháp mà doanh nghiệp tìm kiếm đều nhằm hướng tới những mục tiêu này.
Trong ngành công nghiệp, việc tối ưu hóa quy trình vận chuyển là rất quan trọng để tăng hiệu quả và tiết kiệm chi phí Robot vận chuyển không chỉ thực hiện các nhiệm vụ cơ bản mà còn thích ứng với môi trường làm việc phức tạp và yêu cầu đặc biệt Khác với con người, robot có thể hoạt động liên tục 24/7 mà không cần nghỉ ngơi, giúp giảm thời gian chờ đợi và nâng cao năng suất sản xuất Điều này đặc biệt quan trọng trong các nhà máy lớn, nơi mà sự chính xác và đồng bộ trong vận chuyển là cần thiết để đảm bảo lịch trình sản xuất suôn sẻ.
Trong lĩnh vực dịch vụ, nâng cao chất lượng phục vụ và tối ưu hóa quy trình làm việc là mục tiêu hàng đầu để đảm bảo sự hài lòng của khách hàng, yếu tố quyết định thành công của doanh nghiệp Khách hàng mong muốn được đáp ứng yêu cầu nhanh chóng, đặc biệt trong bối cảnh cuộc sống bận rộn Việc rút ngắn thời gian chờ đợi là bài toán quan trọng mà doanh nghiệp cần giải quyết thông qua việc sắp xếp nhân sự và thiết kế cửa hàng hợp lý Hiện nay, robot vận chuyển mang lại sự linh hoạt và hiệu quả, giúp đáp ứng hàng hóa nhanh chóng và giảm thiểu thời gian từ khi gọi món đến khi phục vụ Đối với quản lý chuỗi cung ứng phức tạp, robot không chỉ đảm bảo vận chuyển hàng hóa an toàn mà còn giảm thiểu rủi ro và chi phí liên quan.
Robot vận chuyển không chỉ được ứng dụng trong công nghiệp mà còn có thể hỗ trợ trong đời sống hàng ngày, như giao hàng tận nhà, giúp đỡ sinh hoạt gia đình và cung cấp dịch vụ công cộng, bao gồm vận chuyển hàng hóa y tế và thực phẩm.
Để nâng cao chất lượng dịch vụ và phục vụ khách hàng một cách nhanh chóng, nhóm tác giả đã quyết định thực hiện đề tài "Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo robot giao hàng đa năng".
Khác với các phương thức vận chuyển truyền thống phụ thuộc vào con người, giải pháp mới này mang lại tính ứng dụng cao và hữu ích Nó mở ra những góc nhìn mới cho doanh nghiệp, giúp tăng cường lợi thế cạnh tranh.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Robot giao hàng đa năng là một chủ đề lý tưởng cho việc nghiên cứu và áp dụng các nguyên lý cơ kỹ thuật đã được học, giúp mang lại cơ hội thực tiễn để thử nghiệm các phương pháp tính độ bền và gia công kim loại.
Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo robot vận chuyển đang trở thành xu hướng quan trọng trong nhiều lĩnh vực như sản xuất, dịch vụ và quản lý chuỗi cung ứng Ngoài ra, công nghệ này còn có thể được ứng dụng rộng rãi trong bệnh viện, khách sạn và các khu vực cần vận chuyển vật dụng một cách nhanh chóng và chính xác Với tiềm năng phát triển lớn, lĩnh vực này hứa hẹn mang lại nhiều cơ hội kinh doanh hấp dẫn.
Công nghệ robot, đặc biệt trong lĩnh vực robot dịch vụ, đang phát triển mạnh mẽ nhờ vào các nghiên cứu về điều khiển, cảm biến, lập trình và tích hợp hệ thống Những nghiên cứu này không chỉ mở rộng kiến thức mà còn nâng cao khả năng ứng dụng công nghệ robot trong thực tiễn.
Sự ra đời của robot giao hàng đa năng đã khuyến khích các doanh nghiệp trong lĩnh vực dịch vụ tìm kiếm giải pháp sáng tạo, nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả hoạt động Điều này không chỉ thúc đẩy sự phát triển bền vững mà còn tạo ra môi trường cạnh tranh lành mạnh trong ngành.
Robot này nâng cao chất lượng dịch vụ bằng cách giảm thời gian chờ đợi và mang đến trải nghiệm mới mẻ cho khách hàng, từ đó tăng cường sự hài lòng và thu hút thêm nhiều khách hàng.
Robot giúp giảm bớt gánh nặng công việc cho nhân viên, cho phép họ tập trung vào các nhiệm vụ quan trọng hơn, từ đó nâng cao hiệu suất làm việc và cải thiện môi trường làm việc Đối với doanh nghiệp, việc sử dụng robot mang lại lợi ích lớn về chi phí nhân công.
Robot hoạt động với độ chính xác cao, giảm thiểu sai sót trong quá trình phục vụ, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động và giảm chi phí do lỗi gây ra.
Trong bối cảnh dịch bệnh như covid-19, việc hạn chế tiếp xúc trực tiếp giữa nhân viên và khách hàng trở nên rất quan trọng Sử dụng robot vận chuyển không chỉ giúp giảm thiểu rủi ro lây nhiễm mà còn đảm bảo an toàn vệ sinh cho cả khách hàng và nhân viên.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• Xây dựng bản vẽ 2D và 3D
• Nghiên cứu phương án thiết kế hệ thống
• Gia công mô hình cơ khí
• Thiết kế và xây dựng mạch điều khiển
• Thiết kế và xây dựng chương trình ứng dụng giao diện người dùng và hệ thống cơ sở dữ liệu
• Thử nghiệm, đánh giá và sửa lại những sai sót trong bản thiết kế
• Lập bản báo cáo đề tài
• Hoàn thiện đề tài được giao.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là mô hình robot giao hàng đa năng, sử dụng laptop Asus TUF 15 làm server database và xử lý camera để phát hiện mã QR.
Vì kinh phí nghiên cứu có hạn nên nhóm không đủ điều kiện để sử dụng máy tính nhúng
Song đó, robot sử dụng mạch vi điều khiển STM32 để đọc cảm biến từ và điều khiển driver động cơ
Nhóm nghiên cứu bao gồm ba lĩnh vực: cơ khí, điện tử và lập trình Chúng tôi sẽ tìm hiểu và nghiên cứu các mẫu robot hiện có trên thị trường, đồng thời cải tiến thiết kế để phục vụ nhu cầu vận chuyển hàng hóa cồng kềnh trong các nhà hàng và quán ăn Robot sẽ được tối ưu hóa với nhiều chức năng khác nhau, từ việc vận chuyển thực phẩm đến máy móc và nguyên vật liệu Sau khi hoàn thành bản thiết kế, nhóm sẽ tiến hành nghiên cứu và thi công hệ thống cơ khí, điện và lập trình.
Nhóm sẽ sử dụng mạch SMT32F103C8T6 để đọc cảm biến từ và điều khiển mạch công suất xuất xung cho động cơ DC, nhằm thực hiện quá trình điều khiển và giao tiếp với máy tính qua giao thức UART Cuối cùng, hệ thống sẽ được thiết kế để liên kết với cơ sở dữ liệu, cho phép người dùng thao tác, điều khiển và tương tác với hệ thống cũng như điều khiển robot.
Phương pháp nghiên cứu
Cơ sở pháp luận của robot giao hàng đa năng dựa trên các nguyên tắc và khái niệm cơ bản trong công nghệ robot Robot này hoạt động dựa trên nguyên lý vận động và sự kết nối giữa các thành phần chuyển động, với các cơ cấu được thiết kế để điều hướng đến các điểm giao hàng Cụ thể, robot di chuyển theo line bằng kim loại và sử dụng công nghệ xử lý ảnh để nhận diện và điều hướng chính xác Nguyên lý này bao gồm việc điều khiển động cơ và các bộ phận khác, đảm bảo robot di chuyển ổn định và hiệu quả trong quá trình vận hành.
Cơ sở cơ học là yếu tố thiết yếu trong thiết kế robot giao hàng đa năng, đảm bảo sự ổn định và hiệu quả khi di chuyển Các yếu tố như cân bằng, trọng lực, lực ma sát và lực đàn hồi được tính toán chính xác, giúp robot tương tác tốt với các bề mặt khác nhau và tránh vật cản Hệ thống dò line bằng kim loại cũng đóng vai trò quan trọng trong việc định hướng và điều khiển chuyển động của robot.
Robot giao hàng đa năng đòi hỏi kiến thức và kỹ năng chuyên sâu trong thiết kế và kỹ thuật Việc tối ưu hóa cơ cấu chuyển động, lựa chọn vật liệu, động cơ và các thành phần kỹ thuật là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ bền Kích thước và trọng lượng của robot cũng được xem xét kỹ lưỡng để phù hợp với nhiệm vụ giao hàng Hệ thống xử lý ảnh tích hợp giúp nâng cao khả năng nhận diện và điều hướng, góp phần vào hiệu quả hoạt động của robot.
Robot giao hàng đa năng sử dụng công nghệ và tự động hóa để thực hiện nhiệm vụ giao hàng hiệu quả Với các cảm biến và hệ thống điều khiển, robot có khả năng tự động phát hiện và tránh vật cản, đồng thời tìm đường đi tối ưu Công nghệ xử lý ảnh và trí tuệ nhân tạo được áp dụng để cải thiện khả năng nhận diện và tương tác của robot với môi trường xung quanh.
Robot giao hàng đa năng được thiết kế để tối ưu hóa ứng dụng và thực tiễn, với các yếu tố quan trọng như khả năng tải trọng, thời gian hoạt động, và khả năng làm việc trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau Đặc biệt, tính dễ dàng trong bảo trì và sửa chữa cũng được xem xét kỹ lưỡng Mục tiêu cuối cùng là phát triển một hệ thống robot đáng tin cậy và hiệu quả, phục vụ cho nhiệm vụ giao hàng trong các môi trường công nghiệp và đô thị.
Cơ sở pháp luận của robot giao hàng đa năng khuyến khích sự khám phá và sáng tạo, cho phép người tham gia phát triển ý tưởng mới và áp dụng kỹ thuật độc đáo Việc liên tục cải tiến và áp dụng công nghệ mới giúp robot nâng cao hiệu quả và đáp ứng tốt hơn các yêu cầu thực tế.
Cơ sở pháp luận của robot giao hàng đa năng được xây dựng trên các nguyên tắc cơ học, động lực học, thiết kế, công nghệ và tự động hóa Sự kết hợp này hình thành nền tảng lý thuyết và thực tiễn, góp phần phát triển các hệ thống robot giao hàng hiệu quả, đáng tin cậy và tiên tiến.
1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
Cơ sở pháp luận của robot giao hàng đa năng dựa trên các nguyên tắc và khái niệm cơ bản trong công nghệ robot Nhóm sẽ nghiên cứu các lĩnh vực robot giao hàng và sản phẩm liên quan trên thị trường, đồng thời tìm hiểu các loại robot giao hàng hiện có cùng công nghệ và tính năng của chúng Qua đó, nhóm sẽ nắm bắt được tiêu chuẩn, yêu cầu của thị trường và các xu hướng công nghệ hiện đại trong lĩnh vực này.
Nhóm sẽ nghiên cứu nguyên lý và nguyên tắc cơ học, động lực học nhằm thiết kế và xây dựng robot Nghiên cứu này bao gồm sự cân bằng, trọng lực, lực ma sát, lực đàn hồi, tải trọng và các phương trình chuyển động Kiến thức này giúp nhóm hiểu cách các yếu tố tương tác và tạo ra chuyển động cho robot giao hàng.
Sau khi nắm vững kiến thức cơ bản về robot giao hàng và nguyên tắc cơ học, nhóm sẽ tiến hành phân tích và đánh giá để lựa chọn phương án tối ưu cho cơ cấu robot Việc thiết kế mô hình 3D bằng các phần mềm như Solidworks, Inventor và Autocad sẽ giúp nhóm nhận diện rõ hơn các yếu tố cần cải tiến và điều chỉnh trước khi tiến hành xây dựng thực tế.
Sau khi hoàn thiện thiết kế ban đầu, nhóm sẽ xây dựng robot giao hàng đa năng theo thiết kế đã chọn, sử dụng các công cụ và vật liệu kỹ thuật như cảm biến, hệ thống điều khiển và cơ cấu chuyển động Sau khi hoàn tất quá trình xây dựng, nhóm sẽ kiểm tra chức năng và hiệu suất của robot để đảm bảo hoạt động chính xác và ổn định.
Sau khi hoàn thành xây dựng và kiểm tra, nhóm sẽ đánh giá và phân tích kết quả để xác định hiệu suất, khả năng tương tác và tính ứng dụng của robot giao hàng đa năng Nhóm sẽ áp dụng các phương pháp như phỏng vấn, khảo sát, thí nghiệm và so sánh với các sản phẩm robot giao hàng khác nhằm đo lường hiệu quả.
Dựa trên phân tích và đánh giá sản phẩm hiện có, nhóm sẽ tối ưu hóa và cải tiến robot để nâng cao hiệu suất và tính ứng dụng Các bước này có thể bao gồm thay đổi thiết kế, sửa đổi cơ cấu chuyển động, tăng cường phần mềm điều khiển và thêm tính năng mới Tổng quan, phương pháp nghiên cứu cho đề tài robot giao hàng đa năng sẽ bao gồm nghiên cứu, phân tích, thiết kế, mô hình hóa, xây dựng, kiểm tra và đánh giá.
Các bước phân tích, tối ưu và cải tiến đóng vai trò quan trọng trong việc hoàn thành đề tài tốt nghiệp, nhằm phát triển một robot giao hàng đa năng hiệu quả, đáng tin cậy và tiên tiến.
Kết cấu của đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp với đề tài "Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo robot giao hàng đa năng" bao gồm 7 chương: Chương 1 giới thiệu tổng quan về đề tài; Chương 2 trình bày tổng quan nghiên cứu liên quan; Chương 3 đề cập đến cơ sở lý thuyết; Chương 4 nêu ra các phương hướng và giải pháp thiết kế; Chương 5 tập trung vào tính toán thiết kế hệ thống cơ khí, điện và thuật toán điều khiển; Chương 6 thực nghiệm và đánh giá kết quả thực tế; cuối cùng, Chương 7 đưa ra kết luận và hướng phát triển tiếp theo.
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
Giới thiệu tổng quan
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, việc chế tạo robot trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết, dẫn đến xu hướng tự động hóa trong cuộc sống hàng ngày Robot giao hàng đa năng là một ứng dụng quan trọng, giúp nâng cao hiệu quả và giảm chi phí trong logistics, dịch vụ giao hàng và vận chuyển Nghiên cứu này tập trung vào thiết kế, phát triển và triển khai mô hình robot giao hàng đa năng, nhằm đáp ứng nhu cầu thực tiễn và mang lại lợi ích thiết thực cho xã hội.
Hình 2.2: Robot vận chuyển kho logictics
Mô hình robot giao hàng đa năng đang trở thành giải pháp hiệu quả trong bối cảnh thiếu nhân lực, giúp tăng cường độ chính xác và tốc độ giao hàng Chúng được ứng dụng không chỉ trong nhà hàng và quán café mà còn mở rộng sang các lĩnh vực công nghiệp nặng, có khả năng mang vác hàng hóa tải trọng lớn Nhờ sự phát triển của công nghệ cảm biến và AI, robot giao hàng đa năng có thể hoạt động linh hoạt trong nhiều môi trường khác nhau như đường phố, tòa nhà và khu dân cư.
Công nghệ tự định vị của các phương tiện này cho phép chúng tránh chướng ngại vật và tương tác hiệu quả với con người, từ đó nâng cao trải nghiệm người dùng và tối ưu hóa hiệu quả vận chuyển.
Đặc tính của hệ thống
Hệ thống robot giao hàng đa năng được thiết kế với các đặc tính sau:
• Tính tự động: Robot có khả năng tự động di chuyển và thực hiện nhiệm vụ giao hàng mà không cần sự can thiệp của con người
• Tính linh hoạt: Robot có thể hoạt động trong nhiều môi trường khác nhau, bao gồm cả trong nhà và ngoài trời
• Khả năng tương tác thông minh: Robot có thể giao tiếp với người dùng thông qua các giao diện như màn hình cảm ứng hoặc giọng nói
• Khả năng tự sạc: Robot có thể tự động trở về trạm sạc khi pin yếu.
Kết cấu của hệ thống
Khung Robot là bộ phận chịu lực chính, cần được chế tạo từ vật liệu bền như thép hoặc vật liệu nhẹ như nhôm, nhựa cứng để ngăn ngừa biến dạng do va đập trong quá trình di chuyển Thiết kế khung hợp lý không chỉ giúp bảo vệ các thành phần khác mà còn duy trì kiến trúc tổng thể của robot.
Bánh xe đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tốc độ và khả năng chịu tải của hệ thống Số lượng bánh xe cũng ảnh hưởng đến độ cân bằng của hệ thống, với yêu cầu tối thiểu là 3 bánh, trong đó ít nhất 2 bánh phải là bánh chủ động để đảm bảo cân bằng vận tốc và điều chỉnh hướng di chuyển hiệu quả.
• Động cơ: Động cơ DC hoặc động cơ servo cho bánh chủ động, chung cấp lực kéo và điều hướng
• Khoang chứa hàng: lưu trữ hàng hóa cần giao cho người dùng
Hệ thống cảm biến dò đường và công tắc hành trình:
Cảm biến đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp các tín hiệu cần thiết, giúp hệ thống điều chỉnh hướng đi cho robot Nhờ vào cảm biến, robot có thể di chuyển theo đường line, từ đó đến được các vị trí cụ thể trên bản đồ di chuyển.
• Công tắc hành trình: để giới hạn các khớp chuyển động trong hệ thống Tránh hư hại trong quá trình các khớp hoạt động
Pin và sạc cho hệ thống:
• Có rất nhiều loại pin chung cấp năng lượng phù hợp cho hệ thống giao hàng và cho các hệ thống khác như: acquy, pin Lithinum
• Bên cạnh đó người dùng có thể lựa chọn kiểu sạc tự dộng hay bằng tay theo nhu cầu của mình
Hệ thống camera: bắt được tín hiệu để truyền cho bộ điều khiển, xử lí cho hệ thống di chuyển hoặc dừng lại đúng vị trí người dùng
• Bộ vi xử lí: lựa chọn bộ xử lí phù hợp hệ thống như STM, PLC, rasberryPi,…
• Ngoài ra sử dụng relay để đễ dàng bảo vệ động cơ và mạch công suất để hiệu chỉnh công suất phù hợp cho động cơ
Hệ thống giao diện người dùng: bao gồm hệ thống nút, App.
Các nghiên cứu liên quan của đề tài
2.4.1 Các nghiên cứu trong nước
Robot giao hàng đã xuất hiện tại Việt Nam và đạt được nhiều bước tiến quan trọng Các trường đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ trong nước đang tích cực đầu tư vào lĩnh vực này để phát triển các giải pháp tự động hóa hiệu quả Những nghiên cứu này không chỉ nâng cao khả năng tự động hóa ở nhiều lĩnh vực mà còn tạo cơ hội hợp tác và phát triển với các đối tác quốc tế Với sự hỗ trợ từ nhà nước và các tổ chức, lĩnh vực robot giao hàng tại Việt Nam dự kiến sẽ phát triển mạnh mẽ trong tương lai Một số dự án đáng chú ý đang được triển khai.
• Robot kho vận của tập đoàn Viettel: Robot VMR-01 thực hiện công việc di chuyển hàng hóa đến từng dây chuyền phân loại tại Viettel Post
Robot Vibot-1a là giải pháp tự động hóa trong lĩnh vực y tế, giúp vận chuyển thức ăn, thuốc men và nhu yếu phẩm từ bên ngoài vào buồng bệnh tại bệnh viện Bắc Thăng Long, Hà Nội.
2.4.2 Các nghiên cứu ngoài nước
Trên toàn cầu, nhiều công ty và tổ chức nghiên cứu đang đầu tư mạnh vào phát triển robot giao hàng, ứng dụng công nghệ tiên tiến như trí tuệ nhân tạo, học sâu và hệ thống điều khiển tự động Một số nghiên cứu và dự án nổi bật trong lĩnh vực này đã thu hút sự chú ý đáng kể.
Dự án Starship Technologies đã cho ra mắt các robot giao hàng tự động, hoạt động hiệu quả trong các thành phố và khuôn viên trường học Những robot này sở hữu khả năng di chuyển tự động và khả năng tránh chướng ngại vật, mang lại tiện ích trong việc giao hàng.
Dự án Nuro đã cho ra đời robot giao hàng R2, một phương tiện tự hành nhỏ gọn, chuyên dụng cho việc vận chuyển hàng hóa trong các khu đô thị.
• Các nghiên cứu tại các đại học hàng đầu: Nhiều trường đại học như MIT,
Stanford, và Carnegie Mellon đã tiến hành các nghiên cứu sâu rộng về robot giao hàng, tập trung vào các thuật toán điều khiển và hệ thống cảm biến
Các sự tồn tại của đề tài
Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực robot giao hàng, vẫn còn một số tồn tại và thách thức cần được giải quyết:
Đảm bảo an toàn và độ tin cậy cho người đi đường và hàng hóa là một thách thức lớn, đặc biệt trong môi trường đô thị phức tạp.
• Khả năng hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt: Robot cần có khả năng hoạt động ổn định trong các điều kiện thời tiết và địa hình khác nhau
• Tương tác với con người: Cải thiện khả năng tương tác giữa robot và người dùng để đảm bảo trải nghiệm người dùng tốt hơn
• Chi phí phát triển và triển khai: Giảm chi phí sản xuất và vận hành để làm cho robot giao hàng trở nên khả thi về mặt kinh tế
CƠ SỞ LÍ THUYẾT
Tổng quan về mô hình robot giao hàng đa năng
Nguyên lí hoạt động: Robot hoạt động đi theo đường line bằng sắt được lắp đặt dưới sàn nhà linh hoạt cho việc tháo lắp
Các thành phần kết cấu của hệ thống bao gồm:
Phân khung trên robot được thiết kế linh hoạt, cho phép tháo lắp nhanh chóng tùy theo nhu cầu sử dụng của người dùng Robot có thể vận chuyển pallet trong kho, thức ăn trong nhà hàng, thiết bị y tế trong bệnh viện, cũng như đồ đạc trong tòa nhà và văn phòng làm việc.
Người dùng có thể tương tác với robot thông qua các thiết bị thông minh như điện thoại, máy tính và tablet, để yêu cầu robot giao hàng đến các địa điểm cố định được gán mã QR.
Robot được chế tạo từ sắt tấm gia công bằng phương pháp dập kim loại, giúp tăng cường khả năng chịu tải Hệ thống truyền động lái 4WS được thiết kế nhằm tối ưu hóa bán kính cua, nâng cao khả năng di chuyển của robot.
Phân điện tử bao gồm các thiết bị như máy tính, vi điều khiển, mạch công suất và các mạch điện tử khác, nhằm đảm bảo điều khiển hệ thống một cách ổn định và hiệu quả.
Hệ thống được chia làm 3 mức level loạt động tương tác với nhau:
Tầng ứng dụng là cấp độ cao nhất, có nhiệm vụ tương tác với người dùng, thu thập thông tin dữ liệu và gửi về máy chủ để xử lý, điều khiển các tầng thấp hơn.
Tầng cao cấp chứa các vi mạch điều khiển, có nhiệm vụ thu thập thông tin về môi trường hoạt động của robot và nhận tín hiệu điều khiển từ tầng ứng dụng.
Tầng thấp nhất của hệ thống chứa các cơ cấu chấp hành, thực hiện nhiệm vụ độc lập nhằm điều khiển robot di chuyển theo chỉ đạo từ tầng cao hơn.
Khi người dùng yêu cầu từ thiết bị thông minh, dữ liệu sẽ được chuyển vào cơ sở dữ liệu của máy tính laptop Server Máy tính sẽ xử lý thông tin và gửi tín hiệu đến vi điều khiển để vận hành robot đến địa điểm mong muốn.
Sơ đồ 3.1: Sơ đồ hoạt động
Thư viện OpenCV
OpenCV là một thư viện mã nguồn mở, được phát triển lần đầu tiên bởi Intel vào năm
Thư viện này, được phát triển từ năm 1999 với sự hỗ trợ của Willow Garage và Itseez, được viết bằng ngôn ngữ C/C++ Nó cung cấp các API cho nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau như Python, Java và MATLAB.
3.2.1 Các chức năng chính của OpenCV
OpenCV cung cấp nhiều chức năng và công cụ hữu ích cho các ứng dụng xử lý ảnh và thị giác máy tính, bao gồm:
• Xử lý ảnh cơ bản: Các thao tác cơ bản như đọc/ghi ảnh, biến đổi màu sắc, lọc ảnh, và phát hiện cạnh
• Phát hiện và nhận diện đối tượng: Các thuật toán phát hiện khuôn mặt, nhận diện khuôn mặt, phát hiện vật thể di chuyển, và theo dõi đối tượng
• Thị giác máy tính: Các kỹ thuật như nhận diện mẫu, phân đoạn ảnh, và phát hiện điểm đặc trưng
• Xử lý video: Các công cụ để xử lý và phân tích video, bao gồm phát hiện và theo dõi đối tượng trong video
• Học máy: Tích hợp với các thư viện học máy như TensorFlow và PyTorch để phát triển các ứng dụng học sâu (deep learning)
3.2.2 Cấu trúc của thư viện OpenCV
Thư viện OpenCV được chia thành nhiều module khác nhau, mỗi module cung cấp các chức năng và công cụ cụ thể Một số module quan trọng bao gồm:
• Core Module: Cung cấp các chức năng cơ bản và cấu trúc dữ liệu chính của
• Image Processing Module: Cung cấp các hàm số và công cụ để xử lý ảnh, như lọc ảnh, biến đổi ảnh, và phát hiện cạnh
• Video Module: Cung cấp các công cụ để xử lý video, như phát hiện và theo dõi đối tượng trong video
• Machine Learning Module: Cung cấp các thuật toán học máy và các công cụ để phát triển mô hình học máy
• Object Detection Module: Cung cấp các công cụ và thuật toán để phát hiện và nhận diện đối tượng trong ảnh và video
3.2.3 Các thuật toán phổ biến trong OpenCV
Một số thuật toán phổ biến mà OpenCV hỗ trợ bao gồm:
• Canny Edge Detection: Một thuật toán phát hiện cạnh mạnh mẽ và hiệu quả
• Haar Cascades: Sử dụng cho phát hiện khuôn mặt và các đối tượng khác trong ảnh
• Hough Transform: Dùng để phát hiện các hình dạng hình học như đường thẳng và hình tròn
• SIFT (Scale-Invariant Feature Transform): Một thuật toán để phát hiện và mô tả các đặc trưng cục bộ trong ảnh
• SURF (Speeded-Up Robust Features): Một thuật toán nhanh và mạnh mẽ để phát hiện các đặc trưng cục bộ
• Deep Learning Models: Hỗ trợ các mô hình học sâu, như các mạng nơ-ron tích chập (Convolutional Neural Networks - CNNs) để nhận diện và phân loại đối tượng
OpenCV được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và ứng dụng khác nhau, bao gồm:
• Phát hiện và nhận diện khuôn mặt: Được sử dụng trong các hệ thống an ninh và giám sát
• Thực tế tăng cường (AR): Được sử dụng trong các ứng dụng AR để theo dõi và nhận diện các đối tượng trong thế giới thực
• Xe tự hành: Được sử dụng để phát hiện và theo dõi các đối tượng trên đường, như xe cộ và người đi bộ
• Xử lý ảnh y tế: Được sử dụng để phân tích và chẩn đoán các hình ảnh y tế, như ảnh X-quang và ảnh MRI
Thư viện OpenCV là một công cụ mạnh mẽ và linh hoạt, cung cấp nhiều thuật toán và công cụ hữu ích cho việc xử lý ảnh và thị giác máy.
Thư viện Pyzbar
Pyzbar là thư viện Python chuyên dụng cho việc giải mã mã vạch và mã QR, hỗ trợ nhiều định dạng mã vạch 1D và 2D Thư viện này giúp các nhà phát triển dễ dàng tích hợp chức năng quét mã vạch và mã QR vào ứng dụng của họ Pyzbar dựa trên ZBar, một phần mềm mã nguồn mở mạnh mẽ, để thực hiện việc quét và giải mã hiệu quả.
Pyzbar là thư viện được phát triển nhằm đơn giản hóa và tối ưu hóa quá trình đọc và giải mã mã vạch cũng như mã QR từ hình ảnh hoặc video Thư viện này rất hữu ích cho các ứng dụng trong quản lý hàng hóa, kiểm tra sản phẩm và quản lý thư viện, giúp nâng cao hiệu quả trong việc xử lý và nhận diện mã vạch.
• Hỗ trợ đa dạng các loại mã vạch: Pyzbar có thể đọc và giải mã nhiều loại mã vạch
1D như EAN, UPC, Code 39, Code 128 và các loại mã QR 2D và đây chính là phần mà đề tài ứng dụng
• Tích hợp dễ dàng: Pyzbar có thể dễ dàng tích hợp vào các ứng dụng Python, sử dụng cùng với các thư viện xử lý ảnh khác như OpenCV
Pyzbar nổi bật với hiệu suất cao, cho phép đọc mã vạch và mã QR một cách nhanh chóng và chính xác từ hình ảnh có chất lượng khác nhau Công nghệ này có thể được ứng dụng trong các máy tính nhúng, giúp giảm kích thước của robot.
• Đa nền tảng: Pyzbar có thể chạy trên nhiều hệ điều hành khác nhau, bao gồm
Pyzbar là thư viện mạnh mẽ và dễ sử dụng cho việc giải mã mã vạch và mã QR trong Python Thư viện này cho phép bạn tích hợp khả năng đọc mã vạch vào ứng dụng của mình, nâng cao hiệu quả quản lý và kiểm tra sản phẩm Với hiệu suất cao và hỗ trợ nhiều loại mã vạch, Pyzbar là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng xử lý mã vạch.
Thư viện Pyserial
PySerial là thư viện Python cho phép giao tiếp với các thiết bị nối tiếp qua cổng serial, USB-to-serial và các cổng tương tự Thư viện hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông nối tiếp, giúp các nhà phát triển dễ dàng đọc và ghi dữ liệu từ các thiết bị ngoại vi như vi điều khiển, máy in, mô-đun GPS và cảm biến Ưu điểm nổi bật của PySerial là tính linh hoạt và dễ sử dụng.
• Hỗ trợ đa nền tảng: PySerial có thể chạy trên nhiều hệ điều hành khác nhau, bao gồm Windows, macOS và Linux
• Giao tiếp với các thiết bị nối tiếp: Hỗ trợ các cổng serial chuẩn, USB-to-serial, và các giao thức truyền thông nối tiếp khác
• Cấu hình linh hoạt: Cho phép cấu hình các thông số giao tiếp như tốc độ baud, số bit dữ liệu, bit chẵn lẻ, và số bit dừng
• Dễ sử dụng: Cung cấp các phương thức đơn giản để mở cổng, đọc và ghi dữ liệu, và quản lý kết nối
PySerial là thư viện mạnh mẽ và thân thiện cho giao tiếp với thiết bị nối tiếp trong Python Thư viện này cho phép bạn đọc và ghi dữ liệu dễ dàng từ các thiết bị ngoại vi, hỗ trợ phát triển ứng dụng IoT, hệ thống nhúng và tự động hóa hiệu quả.
16 viện này mang đến sự linh hoạt và hỗ trợ đa nền tảng, trở thành lựa chọn lý tưởng cho các dự án cần giao tiếp nối tiếp.
Thư viện Imutils
Thư viện Imutils cung cấp một bộ hàm tiện ích đơn giản nhưng hiệu quả cho việc xử lý ảnh, được phát triển dựa trên thư viện OpenCV Thư viện này giúp tối ưu hóa và rút ngắn thời gian xử lý ảnh trong các dự án liên quan đến thị giác máy tính và xử lý ảnh.
Imutils là thư viện giúp đơn giản hóa việc sử dụng OpenCV, cung cấp các hàm tiện ích để thực hiện các tác vụ xử lý ảnh một cách dễ dàng và hiệu quả Thư viện này rất hữu ích cho các nhà phát triển và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực thị giác máy tính, cho phép họ tập trung vào các thuật toán chính mà không phải lo lắng về các chi tiết cài đặt phức tạp.
Một số tính năng thường sử dụng:
• Xoay ảnh: Cung cấp hàm xoay ảnh theo một góc nhất định mà không làm mất phần nào của ảnh
• Thay đổi kích thước ảnh: Dễ dàng thay đổi kích thước ảnh với tỷ lệ khung hình giữ nguyên
• Dịch chuyển ảnh: Di chuyển ảnh theo các trục x và y
• Cắt ảnh: Cắt một phần của ảnh theo tọa độ được chỉ định
• Hiển thị ảnh: Hiển thị ảnh với cửa sổ có thể thay đổi kích thước
• Xử lý video: Các tiện ích để xử lý khung hình từ video
Imutils là thư viện tiện ích mạnh mẽ và dễ sử dụng cho xử lý ảnh trong Python, giúp đơn giản hóa và tăng tốc các tác vụ xử lý ảnh thông thường Với các hàm tiện ích thân thiện và tích hợp tốt với OpenCV, Imutils là lựa chọn lý tưởng cho các nhà phát triển và nhà nghiên cứu trong việc triển khai nhanh chóng các giải pháp xử lý ảnh và thị giác máy tính.
Ứng dụng điều khiển
Ngày nay, Python hỗ trợ nhiều giao diện người dùng như Tinker, Turtle và Qt, trong đó Qt được ưa chuộng nhất trong hệ thống nhúng, đặc biệt trong ngành ô tô nhờ tính tương thích đa hệ điều hành và mã nguồn mở khi sử dụng PyQt PyQt còn cho phép chuyển đổi mã nguồn giao diện người dùng sang lệnh Python thông qua thư viện PYUIC Sau khi nghiên cứu các phương pháp lập trình giao diện, chúng tôi đã quyết định chọn PyQt làm giải pháp cho giao diện đồ họa.
3.6.1 Tổng quan về phần mềm Qt Designer
Qt Designer là công cụ hữu ích cho lập trình viên trong việc thiết lập layout và điều chỉnh vị trí của các widget trong Qt Phần mềm này còn tương thích với nhiều hệ điều hành như Windows, Ubuntu và Debian.
Hình 3.1: Giao diện Qt Designer khi khởi động
Khi khởi động Qt Designer, người dùng sẽ thấy giao diện bao gồm thanh công cụ widget box và project inspector ở hai bên, giúp thuận tiện trong việc tạo widget và truy xuất layout cũng như thuộc tính của từng đối tượng trong khung cửa sổ giao diện.
3.6.2 Tổng quan về package PyUIC
PyUIC là công cụ quan trọng trong hệ sinh thái Qt dành cho lập trình viên Python, cho phép chuyển đổi các tệp giao diện người dùng (.ui) từ Qt Designer thành tập lệnh Python Điều này giúp lập trình viên dễ dàng tích hợp giao diện Qt vào hệ thống mà không cần tinh chỉnh nhiều Vì vậy, PyUIC đơn giản hóa quá trình phát triển giao diện người dùng trong ứng dụng PyQt, tiết kiệm thời gian và công sức cho các nhà phát triển.
3.6.3 Chạy chương trình trên hệ điều hành Windows
Hệ điều hành Windows yêu cầu file thực thi (.exe) để chạy các ứng dụng Do đó, từ chương trình Python, chúng tôi cần chuyển đổi sang định dạng file thực thi, giúp người dùng dễ dàng sử dụng mà không cần cài đặt môi trường hoặc chạy mã nguồn Python Các chuyên gia Python đã gặp nhiều khó khăn trong việc này từ lâu.
18 nghiên cứu cho ra package PyInstaller nhằm giúp đơn giản hóa quá trình sử dụng cho người dùng
PyInstaller là công cụ hữu ích cho các nhà phát triển, cho phép chuyển đổi script Python thành tệp thực thi độc lập, từ đó đơn giản hóa quy trình phân phối và triển khai ứng dụng Python Công cụ này hỗ trợ nhiều nền tảng, bao gồm Windows, macOS và Linux.
PyInstaller là một công cụ mạnh mẽ giúp đơn giản hóa việc chuyển đổi và phân phối ứng dụng Python Nó cho phép tạo ra các tệp thực thi độc lập và hỗ trợ nhiều nền tảng, trở thành lựa chọn lý tưởng cho các nhà phát triển Python muốn phân phối ứng dụng một cách dễ dàng và hiệu quả.
Hình 3.2: logo mặc định của ứng dụng tạo ra bằng PyInstaller.
Cơ sở dữ liệu Maria Database
MariaDB là hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ mã nguồn mở, phát triển từ MySQL bởi cộng đồng và các nhà phát triển của MySQL Được thiết kế để thay thế hoàn toàn MySQL, MariaDB cung cấp các tính năng nâng cao, hiệu suất vượt trội và bảo mật tốt hơn Đây là lựa chọn phổ biến cho lưu trữ và quản lý dữ liệu trong các ứng dụng web và doanh nghiệp.
MariaDB là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu mạnh mẽ, ổn định và bảo mật, được thiết kế để phục vụ nhu cầu của các ứng dụng hiện đại Nó được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực, từ các trang web nhỏ cho đến các hệ thống doanh nghiệp lớn.
Các tính năng nổi bật:
• Hiệu suất cao: MariaDB tối ưu hóa hiệu suất thông qua nhiều cải tiến về chỉ mục, bộ nhớ đệm và các thuật toán xử lý truy vấn
• Bảo mật: Cung cấp các tính năng bảo mật nâng cao như mã hóa dữ liệu, xác thực người dùng, và quyền truy cập linh hoạt
MariaDB có khả năng tương thích ngược với MySQL, giúp các ứng dụng và cơ sở dữ liệu hiện tại dễ dàng chuyển đổi sang MariaDB mà không cần thực hiện thay đổi lớn.
Cộng đồng lớn và năng động đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển và hỗ trợ, đảm bảo sự tiến bộ liên tục và khắc phục lỗi một cách kịp thời.
MariaDB là lựa chọn lý tưởng cho quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ, nổi bật với tính năng mạnh mẽ, hiệu suất cao và bảo mật Được thiết kế tương thích ngược với MySQL và nhận được sự hỗ trợ từ cộng đồng đông đảo, MariaDB phù hợp cho nhiều ứng dụng, từ trang web nhỏ đến hệ thống doanh nghiệp quy mô lớn.
Giao thức UART
UART (Bộ truyền nhận dữ liệu không đồng bộ) là một giao thức truyền thông phần cứng cho phép giao tiếp nối tiếp không đồng bộ với khả năng cấu hình tốc độ linh hoạt.
Giao thức UART là một phương thức truyền dữ liệu đơn giản và phổ biến, sử dụng hai đường truyền độc lập là TX (truyền) và RX (nhận) Dữ liệu được truyền qua các khung dữ liệu có cấu trúc chuẩn, bao gồm một bit bắt đầu, một số bit dữ liệu, một bit kiểm tra chẵn lẻ và một hoặc nhiều bit dừng.
Tốc độ truyền của UART được đặt ở một số chuẩn, chẳng hạn như 9600, 19200, 38400,
57600, 115200 baud và các tốc độ khác Tốc độ truyền này định nghĩa số lượng bit được truyền qua mỗi giây
Hình 3.4: Kết nối giao thức UART
Các chế độ hoạt động:
• Simplex: Chỉ tiến hành giao tiếp một chiều
• Half duplex: Dữ liệu sẽ đi theo một hướng tại 1 thời điểm
Động cơ DC
Động cơ một chiều DC, viết tắt của "Direct Current Motors", là loại động cơ hoạt động bằng nguồn điện áp một chiều (DC), khác với điện áp xoay chiều (AC) Đầu dây ra của động cơ thường bao gồm hai dây: dây nguồn (VCC) và dây tiếp đất (GND) DC motor cho phép cơ năng quay liên tục, mang lại hiệu suất cao trong nhiều ứng dụng.
Động cơ DC bao gồm hai thành phần chính: stato và rotor Stato là phần đứng yên của động cơ, trong khi rotor là phần quay Trong động cơ DC, stato tạo ra một từ trường quay, giúp rotor thực hiện chuyển động quay.
Một động cơ DC cơ bản bao gồm một bộ nam châm cố định trong stato và một cuộn dây dẫn điện, tạo ra trường điện từ thẳng hàng với tâm cuộn dây Để tối ưu hóa từ trường, nhiều cuộn dây cách điện được quấn quanh lõi động cơ.
Cuộn dây cách điện được kết nối với cổ góp, cho phép dòng điện đi vào cuộn dây và cung cấp điện cho từng cuộn dây phần ứng theo thứ tự Điều này tạo ra một lực quay ổn định, hay còn gọi là mô men xoắn Động cơ DC được phân loại dựa trên nhiều đặc tính khác nhau, bao gồm tính chất vật lý, cách kích từ, công suất và tốc độ hoạt động.
Về tính chất vật lí:
• Động cơ chổi than (Brushed DC motor): Sử dụng chổi than và cổ góp để chuyển đổi điện năng thành cơ năng
• Động cơ không chổi than (Brushless DC motor - BLDC): Không sử dụng chổi than và cổ góp, điều khiển bằng bộ điều khiển điện tử
• Động cơ kích từ độc lập (Separately excited DC motor): Cuộn dây kích từ được cấp nguồn độc lập với cuộn dây phần ứng
• Động cơ tự kích từ (Self-excited DC motor): Cuộn dây từ được nối với cuộn dân phần ứng theo phương pháp nối tiếp, song song hoặc kết hợp
Theo Công Suất và Kích Thước
• Động cơ DC công suất nhỏ: Thường dùng trong đồ chơi, thiết bị gia dụng nhỏ, thiết bị di động
• Động cơ DC công suất lớn: Thường dùng trong ứng dụng công nghiệp, máy móc hạng nặng, tàu điện
Theo tốc độ động cơ:
• Động cơ DC tốc độ cố định: Tốc độ quay không thay đổi
• Động cơ DC tốc độ biến đổi: Có thể điều chỉnh tốc độ quay.
Kết luận
Trong chương này, nhóm đã trình bày các lý thuyết cơ bản liên quan đến các thành phần và kiến thức cần thiết trong kết cấu máy của đồ án tốt nghiệp Những nội dung này sẽ là cơ sở quan trọng cho việc lựa chọn và thiết kế máy trong chương tiếp theo.
GIẢI PHÁP VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Yêu cầu của đề tài
4.1.1 Đặt ra yêu cầu ban đầu
Tính toán và thiết kế hệ thống cơ khí là yếu tố thiết yếu trong việc triển khai dự án robot Trong chương này, nhóm sẽ trình bày các thông số và phương pháp giải quyết vấn đề, tiến hành tính toán, thiết kế và lựa chọn thiết bị cần thiết, cũng như kiểm nghiệm lại các thông số đã tính toán Mục tiêu là thiết kế robot giao hàng đáp ứng các yêu cầu đề ra Để thuận tiện cho quá trình thiết kế mô hình robot, nhóm sẽ sử dụng phần mềm Solidworks.
Việc xác định yêu cầu thiết kế ban đầu cho đề tài là rất quan trọng trong việc lập kế hoạch thiết kế và kiểm nghiệm Để phát triển và triển khai mô hình robot giao hàng đa năng, đề tài đã đưa ra các thông số ban đầu cụ thể.
Bảng 4.1: Bảng thông số thiết kế robot giao hàng đa năng
Thông số đặt ra ban đầu
Tải trọng tối đa 50 Kg
Thời gian sử dụng 2 tiếng
Hệ thống dẫn đường Line-follow
Khả năng tương tác Giao diện người dùng app
Bên cạnh đó còn phải đáp ứng được các yêu cầu cụ thể như sau:
Robot cần có khả năng tự động hóa, cho phép chúng di chuyển và thực hiện nhiệm vụ giao hàng mà không cần sự can thiệp từ con người.
• Độ chính xác: Robot cần phải điều hướng chính xác đến địa điểm giao hàng đã định trước
• An toàn: Đảm bảo an toàn cho người đi đường và hàng hóa trong suốt quá trình vận chuyển
• Tải trọng tối đa: Mỗi lần vận chuyển của robot có khả năng mang được tải trọng lên đến 50Kg
Robot cần có khả năng giao tiếp và tương tác hiệu quả với người dùng thông qua các giao diện thân thiện trên điện thoại, máy tính bảng hoặc laptop.
• Tiết kiệm năng lượng: Hệ thống phải được tối ưu hóa để tiết kiệm năng lượng và có khả năng tự động sạc khi cần thiết
• Chi phí hợp lý: Thiết kế và triển khai hệ thống phải đảm bảo chi phí phù hợp để có thể ứng dụng thực tiễn
4.1.2 Môi trường làm việc lý tưởng
Giới hạn môi trường làm việc của robot là rất quan trọng để kiểm nghiệm khả năng đáp ứng yêu cầu trong các tình huống cụ thể Việc xác định môi trường làm việc giúp tối ưu hóa thiết kế robot Đề tài này sẽ tập trung vào môi trường làm việc của robot trong nhà hàng hoặc quán ăn, với các đặc tính phù hợp cho nhiệm vụ phục vụ.
Mặt đất trong không gian làm việc của nhà hàng thường là sàn nhà hoặc thảm cỏ không trơn trượt và ít chướng ngại vật, tạo điều kiện thuận lợi cho robot di chuyển dễ dàng và ổn định.
Hệ thống kết nối điều khiển trong nhà hàng và quán ăn thường sử dụng mạng wifi local ổn định, ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu từ các thiết bị công suất lớn Điều này giúp robot duy trì kết nối liên tục với server, đảm bảo việc truyền tải dữ liệu diễn ra nhanh chóng và chính xác.
Môi trường làm việc trong nhà hàng và quán ăn thường có độ ẩm ổn định và nhiệt độ không quá khắc nghiệt, giúp giảm thiểu nguy cơ hư hại cho các chi tiết cơ khí và điện tử Điều này đồng nghĩa với việc không cần phải che chắn quá mức cho thiết bị và thời gian bảo dưỡng định kỳ của robot cũng được giảm bớt.
Phương án và giải pháp thực hiện
Để đáp ứng yêu cầu của đề tài, nhóm đã phân tích các phương án liên quan đến khả năng chuyển động linh hoạt, chi phí và mức độ tương tác với người sử dụng.
4.2.1 Về kết cấu cơ khí
Phương án về cơ kết cấu cơ khí của robot kết cấu bánh xe:
Hình 4.1: Kết cấu 4 Bánh Ưu điểm:
Thiết kế 4 bánh xe mang lại độ ổn định cao, giúp di chuyển dễ dàng trên các bề mặt không bằng phẳng và địa hình đa dạng.
• Chịu tải lớn: Có khả năng chịu tải cao hơn so với các loại robot khác, phù hợp với vận chuyển hàng hóa nặng
Điều khiển chính xác cho phép người dùng dễ dàng điều chỉnh hướng đi và tốc độ di chuyển, rất phù hợp cho các nhiệm vụ cần độ chính xác cao như lập bản đồ.
• Kích thước lớn: Do có nhiều bánh xe, robot 4 bánh thường có kích thước lớn hơn, không phù hợp cho không gian hẹp
• Điều khiển khó khăn trong không gian hẹp: Không thể quay vòng linh hoạt như robot 3 bánh và 2 bánh b Robot 3 bánh (3-wheeled robot)
Hình 4.2: Kết cấu 3 bánh Ưu điểm:
• Quay vòng tốt: Có khả năng quay vòng linh hoạt hơn so với robot 4 bánh, phù hợp cho các không gian hẹp
• Nhỏ gọn và dễ điều khiển: Kích thước nhỏ, dễ dàng điều khiển và di chuyển trong không gian hẹp
• Tiết kiệm năng lượng: Tiêu thụ năng lượng thấp hơn so với robot 4 bánh
• Khả năng chịu tải thấp hơn: So với robot 4 bánh, robot 3 bánh có khả năng chịu tải nhỏ hơn
• Ổn định hạn chế: Không đủ ổn định như robot 4 bánh trên các bề mặt không bằng phẳng c Robot Omni-directional (đa hướng di chuyển)
Hình 4.3: Kết cấu bánh omni đa hướng Ưu điểm:
• Khả năng di chuyển mọi hướng: Linh hoạt di chuyển theo nhiều hướng khác nhau mà không cần quay robot
• Điều khiển tỉ lệ cao: Có thể điều khiển và điều hướng chính xác
• Hiệu suất cao trong không gian hẹp: Phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu di chuyển chính xác trong không gian hạn chế
• Phức tạp trong thiết kế và điều khiển: Yêu cầu hệ thống điều khiển và thiết kế phức tạp hơn so với các loại robot khác
• Chi phí cao hơn: Do tính năng và khả năng di chuyển đa hướng, có thể có chi phí cao hơn trong sản xuất và bảo trì
Kết luận, việc áp dụng robot 4 bánh là giải pháp tối ưu nhờ vào sự ổn định và khả năng chịu tải nặng, đồng thời dễ bảo trì với chi phí thấp Nhóm đã khắc phục nhược điểm về tính linh hoạt trong không gian hẹp bằng cách sử dụng cơ cấu lái, giúp giảm bán kính góc cua đến mức tối thiểu.
4.2.2 Về thu thập tài nguyền môi tường và điều khiển
Hệ thống cảm biến Lidar kết hợp với bộ điều khiển nâng cao sẽ giúp robot hoạt động hiệu quả trong môi trường ánh sáng trong nhà và địa hình bằng phẳng Việc sử dụng công nghệ Lidar cho phép robot nhận diện và định vị chính xác các vật cản xung quanh, từ đó tối ưu hóa quá trình di chuyển và thực hiện nhiệm vụ Bộ điều khiển nâng cao cũng đảm bảo khả năng phản ứng nhanh chóng và linh hoạt của robot, góp phần nâng cao hiệu suất làm việc trong các không gian nội thất.
Sử dụng cảm biến Cảm biến Lidar để định vị môi trường xung quanh và cảm biến hồng ngoại để tránh vật cản
Sử dụng máy tính nhúng (Embedded Computer) để xử lí ảnh quét mã QR ở các trạm được thiết lập sẵn vị trí
Sử dụng bộ vi điều khiển để xử lý tín hiệu từ cảm biến và điều khiển động cơ robot, áp dụng các thuật toán điều khiển tiên tiến như SLAM và Deep Learning Những công nghệ này mang lại nhiều ưu điểm, giúp tối ưu hóa hiệu suất và khả năng tự động hóa của robot.
• Khả năng tránh chướng ngại vật và tương tác với môi trường tốt
• Phù hợp cho các môi trường phức tạp và đa dạng
• Yêu cầu kỹ thuật cao và phức tạp trong triển khai
• Khó bảo trì và nâng cấp b Sử dụng hệ thống cảm biến và bộ điều khiển cơ bản
Sử dụng camera để xác nhận tránh vật cản và kết hợp với vi xử lí ARM đề vận hành robot
Sử dụng máy tính để xử lí ảnh gửi tín hiệu đến vi điều khiển để vận hành robot
Thiết kế bộ giải thuật điều khiển cho cơ cấu lái dựa trên tín hiệu xử lý điều kiện, hoạt động hiệu quả từ tín hiệu thu thập từ cảm biến và tín hiệu giao tiếp từ máy tính nhúng Ưu điểm của hệ thống này bao gồm khả năng tự động hóa cao, tăng cường độ chính xác và giảm thiểu sai số trong quá trình điều khiển.
• Dễ dàng triển khai và bảo trì
• Thích hợp cho các môi trường đơn giản
• Độ chính xác không cao
• Khả năng tránh chướng ngại vật và tương tác với môi trường hạn chế
• Không phù hợp cho các môi trường phức tạp
Kết luận: Để đáp ứng yêu cầu của môi trường, robot chỉ hoạt động với tốc độ thấp, di chuyển một chiều qua các trạm và quay trở lại trạm gốc Nhóm đã lựa chọn sử dụng cảm biến và bộ điều khiển cơ bản, nhằm tối ưu hóa chi phí và hiệu quả công nghệ.
4.2.3 Về tương tác với người dùng a Sử dụng thông qua ứng dụng để tương tác với người dùng Để cải thiện khả năng tương tác và sử dụng của robot giao hàng đa năng, có thể phát triển một ứng dụng di động, máy tính bảng hoặc máy tính dành cho người dùng Các tính năng chính của ứng dụng có thể bao gồm:
• Đặt hàng và theo dõi đơn hàng: Người dùng có thể sử dụng ứng dụng để đặt hàng và theo dõi quá trình giao hàng của robot
• Điều khiển từ xa: Khả năng điều khiển robot từ xa thông qua ứng dụng, cho phép người dùng chỉ định điểm đến và các lệnh điều khiển khác
Cung cấp thông tin trạng thái và cập nhật cho robot, bao gồm vị trí hiện tại, thời gian dự kiến đến nơi, và thông báo khi giao hàng hoàn tất.
Giao tiếp và phản hồi là yếu tố quan trọng trong việc tương tác với người dùng, cho phép họ trao đổi thông tin qua tin nhắn hoặc cửa sổ chat Điều này không chỉ giúp nhận phản hồi nhanh chóng từ người dùng mà còn nâng cao trải nghiệm của họ.
• Tiếp cận người dùng một cách rộng rãi và dễ dàng và khả năng tương tác
• Cập nhật trạng thái một cách nhanh chóng
• Tương tác gần gũi với người dùng
• Khả năng bảo mật cao
• Yêu cầu người dùng phải cài dặt ứng dụng trước khi có thể sử dụng b Sử dụng website để tương tác với người dùng
Phát triển một website là một phương án khác để tương tác với người dùng Website có thể cung cấp các tính năng sau:
• Đặt hàng và theo dõi trực tuyến: Người dùng có thể truy cập website để đặt hàng và theo dõi trực tuyến quá trình giao hàng của robot
Cung cấp thông tin chi tiết về sản phẩm và dịch vụ mà robot cung ứng, bao gồm các tính năng nổi bật, mức giá và điều kiện sử dụng.
Hỗ trợ khách hàng là yếu tố quan trọng, bao gồm việc cung cấp các kênh như câu hỏi thường gặp (FAQ), hệ thống hỗ trợ trực tuyến và thông tin liên hệ để người dùng dễ dàng tương tác và giải đáp thắc mắc Những kênh này không chỉ giúp nâng cao trải nghiệm người dùng mà còn tạo sự tin tưởng và hài lòng cho khách hàng.
• Tiếp cận rộng rãi: Website cho phép tiếp cận và tương tác với một lượng lớn người dùng trên toàn thế giới.
Cung cấp thông tin chi tiết về sản phẩm, dịch vụ và chính sách của robot giao hàng giúp người dùng tham khảo và đưa ra quyết định một cách tự tin.
Website cung cấp nhiều kênh tương tác đa dạng, bao gồm hệ thống hỗ trợ, câu hỏi thường gặp và các mẫu liên hệ, giúp người dùng dễ dàng lựa chọn phương thức tương tác phù hợp.
Lựa chọn cơ cấu lái
Cơ cấu đánh lái là yếu tố quan trọng trong việc điều khiển hướng di chuyển của robot dò line giao hàng và các loại robot sử dụng bánh xe, cũng như thiết bị ô tô Bài viết này sẽ liệt kê một số hệ thống đánh lái cơ bản và phổ biến hiện nay, từ đó giúp chọn phương pháp phù hợp cho đề tài nghiên cứu.
4.3.1 Hệ thống đánh lái 2 bánh trước Đánh lái bánh trước là hệ thống phổ biến nhất hiện nay Trong hệ thống này, chỉ có bánh trước được điều khiển để thay đổi hướng đi của robot Hệ thống này giúp xe dễ dàng điều khiển, chạy ở tốc độ cao sẽ kém ổn định
Hình 4.4: Hệ thống đánh lái bánh trước (Front-Wheel Steering) Ưu điểm:
- Đơn giản, phổ biến xuất hiện hầu hết trên các ô tô hiện nay
• Giới hạn khả năng điều hướng do góc quay bị giới hạn
• Kém linh hoạt khi robot di chuyển nhanh
4.3.2 Hệ thống đánh lái 4 bánh đồng pha
Hệ thống đánh lái 4 bánh đồng pha là công nghệ tiên tiến cho phép cả bốn bánh xe của robot xoay cùng một hướng, giúp giảm bán kính quay vòng và cải thiện khả năng vận hành ở tốc độ cao Điều này không chỉ tăng cường độ ổn định của xe mà còn nâng cao hiệu suất di chuyển khi hoạt động ở tốc độ lớn.
Hình 4.5: Hệ thống đánh lái cùng pha (In-Phase Steering) Ưu điểm:
• Độ ổn định cao khi robot di chuyển tốc độ cao
• Cái thiện khả năng đánh lái khi ở tốc độ cao
• Cơ cấu hoạt dộng và điều khiển khá phức tạp
4.3.3 Hệ thống đánh lái 4 bánh ngược pha
Hệ thống đánh lái 4 bánh nghịch pha là công nghệ tiên tiến, cho phép bánh trước và bánh sau quay ngược chiều nhau khi đánh lái Ở tốc độ thấp, bánh sau quay ngược chiều với bánh trước, giúp giảm bán kính quay vòng và tăng tính linh hoạt của xe trong không gian hẹp.
Hình 4.6: Hệ thống đánh lái nghịch pha (Counter-Phase Steering) Ưu điểm:
• Giảm bán kính góc quay , tăng khả năng linh hoạt di chuyển trong các địa hình hẹp ở tốc độ thấp
• Cơ cấu hoạt dộng và điều khiển khá phức tạp
Kết luận: Dựa trên nhu cầu sử dụng robot để dò line, yêu cầu chính là độ chính xác và chuyển động linh hoạt, trong khi tốc độ không cần quá cao Nhóm đã quyết định chọn cơ cấu đánh lái 4 bánh xe nghịch pha để đáp ứng các tiêu chí này.
Lựa chọn bánh xe
Bánh xe đóng vai trò thiết yếu trong hệ thống chuyển động của robot, nơi động cơ sử dụng nguồn điện để tạo ra năng lượng, truyền qua hệ thống truyền động và quay bánh xe, giúp robot di chuyển hiệu quả Với thiết kế hình tròn, bánh xe lăn trên bề mặt với ít trượt, và để tăng cường độ ma sát, thường được bọc lớp vỏ cao su Nhóm lựa chọn bánh xe nhôm vì độ bền cao, trọng lượng nhẹ, và lớp cao su có vân giúp tăng cường ma sát với mặt đường.
Thông số của bánh xe:
Thiết kế khung robot
Để chế tạo chân đế robot, nhóm đã sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế đế đỡ và xác định vị trí lắp đặt các thiết bị quan trọng Sau đó, nhóm áp dụng công nghệ cắt CNC với thép CT3, kết hợp với hàn và các loại ốc, bulong để ghép các tấm sắt lại với nhau Cuối cùng, chân đế hoàn chỉnh đã được tạo ra.
Robot được cấu tạo từ hai phần chính: khung trên và khung thân Thiết kế tách biệt này mang lại tính linh hoạt cho robot, giúp dễ dàng tháo lắp và thuận tiện trong quá trình vận chuyển.
Bảng 4.2: Thông số cơ bản của khung thân robot
Thông số Đơn vị Giá trị
Khối lượng không tải Kg 9
Hình 4.8: Mô hình 3D tổng thể robot
Hình 4.9: Hình mặt trên và mặt dưới đế robot Ưu điểm:
• Do khung đế làm bằng sắt, nên độ bền cao, khả năng chịu tải trọng tốt
• Vật liệu dễ gia công
• Giá thành vật liệu thấp hơn các loại thép có hàm lượng cacbon cao hơn
• Khả năng chống ăn mòn kém dễ bị han gỉ nếu quá trình bảo quản không tốt
• Chi phí gia công cao
Phần khung trên của robot được thiết kế có khả năng tháo lắp thông 4 chốt bulong ở bốn góc của robot
Bảng 4.3: Thông số phần khung trên
Thông số Đơn vị Giá trị
Khối lượng không tải Kg 3
Tính toán lựa chọn động cơ
Để tính toán các thông số cần thiết cho robot phù hợp với thông số yêu cầu Nhóm liệt kê ra các thông số sau đây:
Hệ số cản của cao su với bề mặt bê tông 𝜇 = 0,03
4.6.1 Tính toán sơ bộ Động cơ là một thiết bị phổ biến, biến đổi năng lượng điện sang năng lượng cơ học để tạo ra chuyển động Để lựa được động cơ phù hợp, phải bám xát với yêu cầu đặt ra Để chọn được động cơ phù hợp cho robot cần kể đến các lực cản quan trọng, từ đó tính lực kéo cần thiết 𝐹 𝑘 :
Sơ đồ 4.1: Sơ đồ phân bố lực trên bánh xe robot
Do thiết kế đối xứng và giả sử trọng lực phân bố đều trên robot ta có:
Trên mặt phẳng thẳng đứng:
4 Khối lượng tổng của robot và hàng hóa:
Do robot có kích thước nhỏ, lực cản không khí của chúng không đáng kể, cho phép chúng ta dễ dàng bỏ qua yếu tố này trong quá trình tính toán.
Tổng lực ma sát của hệ thống:
Để tính lực tổng hợp của robot, ta có công thức \(F_{ms} = F_{ms1} + F_{ms2} + F_{ms3} + F_{ms4} = \mu P = \mu mg\) Nhằm tránh tình trạng robot khởi động quá đột ngột, nhóm nghiên cứu đã áp dụng mạch khởi động mềm thông qua vi xử lý và mạch công suất, giúp tăng dần giá trị PWM để động cơ khởi động mượt mà hơn Thời gian cần thiết để robot tăng tốc từ lúc bắt đầu cho đến khi đạt tốc độ ổn định là \(t = 2s\).
Theo công thức chuyển động của Newton Gia tốc của Robot:
2 − 0 = 0,1(𝑚/𝑠 2 ) Theo định luật II Newton ta được:
Theo đinh luật cân bằng Moment Moment xoắn làm việc ở trục bánh xe:
Theo công thức 2.16 [1] Tốc độ sơ bộ trục bánh xe:
2 0,05𝜋 38,197(𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) Theo công thức trang 49 [1] Công suất làm việc ở trục bánh xe:
Dựa vào công suất và tốc độ đầu ra ở trục đàu ra bánh xe, nhóm đã tìm được động cơ trên thị trường thích hợp với thông số sau:
Bảng 4.4: Thông số động cơ lựa chọn
Hình 4.10: Bản vẽ chi tiết động cơ DS400
Sau khi chọn được động cơ phù hợp với robot, nhóm tiến hành tính toán lại các thông số, kiểm định lại độ bền động cơ đã chọn
Khi robot giao hàng hoạt động với điện áp 12𝑉, nhóm nhận thấy robot gặp hiện tượng rung lắc và không ổn định, đồng thời tốc độ quá cao Để khắc phục vấn đề này, nhóm đã giảm điện áp cho đến khi robot hoạt động với ít rung lắc hơn, phù hợp với tiêu chí đề ra Sau nhiều lần thử nghiệm, kết quả cho thấy robot chạy ổn định ở điện áp 30%𝑈 đ𝑚 (7,2𝑉) Từ đó, nhóm tiến hành tính lại các giá trị moment và tốc độ để kiểm tra xem có đạt tiêu chí hay không.
Lập tỉ lệ giữa mối quan hệ điện áp, công suất và công thức trang 49[1] Ta được tốc độ thực tế trục bánh xe:
Theo 2.16 [1] Vận tốc thực tế của Robot:
60 0,235(𝑚/𝑠 2 ) Theo công thức chuyển động của Newton Gia tốc của Robot:
2 − 0 = 0,117(𝑚/𝑠 2 ) Lập tỉ lệ giữa công xuất và điện áp, ta được công suất thực tế trên trục bánh xe:
= 30 0,5 2 = 7,5(𝑊) Theo công thức trang 49 [1] Moment xoắn thực tế trên trục bãnh xe:
45 1,591(𝑁 𝑚) Theo định luật cân bằng Moment Lực kéo thực tế trên trục bánh xe:
Từ định luật II Newton, ta được tải trọng tối đa của trục bánh xe:
Từ đây ta có thể tính được tải trọng hàng hóa tối đa mà Robot có thể tải được:
Hình 4.12: Kích thước động cơ
Dựa vài kích thước động cơ, ta được:
- Chiều dài trục ra 𝑙 𝑡 = 25𝑚𝑚 = 0,025𝑚 Để kiểm nghiệm độ bền uốn của trục, ta xét khi robot ở trạng thái cân bằng
Sơ đồ 4.2: Sơ đồ phân bố lực trên trục ra hộp giảm ở trạng thái cân bằng
Theo công thức tính lực hấp dấn của Newton Tổng lực khi Robot ở trạng thái cân bằng:
Lực tác dụng lên mỗi trục bánh xe Robot:
4 = 188,842(𝑁) Theo định luật I Newton Trên mặt phẳng thẳng đứng:
Theo định luật cân bằng Moment Phương trình cần bằng moment tại điểm B ta có:
Với cánh tay đòn là độ dài trục ra của hộp giảm tốc 𝑙 𝑡 = 0,025𝑚𝑚
Theo 6.11 [6] Moment quán tính của trục ra:
64 (𝑚 4 ) Theo công thức trang 161 [6].Ứng suất lớn nhất trục ra:
0,008 4 10 6 93𝑀𝑃𝑎 Với khoảng cách từ điểm đặt lực đến tâm của trục là 𝑦 = 𝐷 𝑡 /2
Trục ra hộp giảm tốc được làm bằng thép Các vật liệu thép hiện nay thường có giới hạn chảy
𝑐ℎ = 250 − 600𝑀𝑃𝑎 Từ giới hạn chảy ta suy được giới hạn ứng suất cho phép Theo công
Để đảm bảo an toàn trong thiết kế, hệ số an toàn được chọn là 𝑠 = 2, dẫn đến ứng suất cho phép của thép dao động trong khoảng [] = 125 − 300𝑀𝑃𝑎.
Như vậy ta thấy 𝜎 𝑚𝑎𝑥 < [ ], trục động cơ đã chọn thỏa điều kiện về bền uốn với tải trọng
Kết quả thi công
Sau khi hoàn tất tính toán, thiết kế và kiểm nghiệm các chi tiết cơ khí của robot, nhóm đã tiến hành lắp ráp để hoàn thiện mô hình robot sơ bộ Kết quả cho thấy cơ cấu khung của robot có độ bền và cứng vững cao, các chi tiết được lắp ráp chính xác và các khớp bánh lái hoạt động mượt mà Robot đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về tải trọng và khả năng vận chuyển theo thiết kế đã đề ra.
Hình 4.13: Khung cơ khí robot
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN
Thiết kế hệ thống điện
Thiết kế hệ thống điện cho robot vận chuyển đa năng là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và tính ổn định của robot Hệ thống này bao gồm các thành phần chính như nguồn cấp điện, mạch điều khiển, cảm biến và thiết bị truyền động, tất cả đều đóng vai trò thiết yếu trong việc vận hành hiệu quả của robot.
Sơ đồ 5.1: Sơ đồ kết nối hệ thống
Tổng quan về toàn bộ hệ thống bao gồm 3 khối chính:
• Khối Application: dùng để tương tác với người sử dụng gửi tín hiệu xuống database của máy tính Server quản lí và điều khiển toàn hoạt động của robot
Khối High level sử dụng vi điều khiển STM32F103C8T6 để nhận lệnh tín hiệu từ máy tính qua giao thức UART, thực hiện nhiệm vụ điều khiển robot theo lệnh từ tầng Application và thu thập dữ liệu từ các cảm biến.
• Khối Low level: chứa các cơ cấu chấp hành thực hiện theo lệnh nhận từ tầng High level để điều kiện hoạt động robot
Chi tiết tổng quan về các khối:
Bảng 5.1: Liệt kê các khối và chức năng
Khối nguồn 12V DC Nguồn Pin cung cấp năng lượng cho hệ thống
Khối đọc mã QR Đọc mã code thông qua camera trả tín hiệu về cho máy tính xử lí
Khối máy tính Có vai trò là Server xử lí tín hiệu điều khiển
Khối nhận tín hiệu DB Là các máy tín điện thoại sử dụng app gửi yêu cầu xuống
Khối mạch ổn áp Hạ áp từ nguồn 12 V DC xuống 5V DC cung cấp cho vi điều khiển và mạch công suất
STM32F103C8T6 Đọc tín hiệu cảm biến, tín hiệu UART gửi từ máy tính và điều khiển cơ cấu chấp hành
Hai khối mạch công suất
Có chức năng khuếch đại, tăng cường tính hiệu và là mạch cách ly của vi điều khiển với cơ cấu chấp hành
Cơ cấu chấp hành Motor lái và Motor chạy dùng để điều hướng và di chuyển cho robot
5.1.2 Sơ đồ kết nối điện
Tầng Application: Bao gồm máy tính máy tính, camera và mạch chuyển đổi USB UART
Sơ đồ 5.2: Sơ đồ kế nối tầng Application
Tầng High level bao gồm khối vi điều khiển STM32F103C8T6, khối nguồn và khối nhận tín hiệu cảm biến, trong đó có cảm biến, công tắc hành trình và mạch chuyển đổi tín hiệu cảm biến.
Sơ đồ 5.3: Sơ đồ khối nguồn
Sơ đồ 5.4: Sơ đồ khối vi điều khiển
Sơ đồ 5.5: Sơ đồ khối tín hiệu cảm biến
Sơ đồ 5.6: Sơ đồ kết nối công tắc hành trình
Sơ đồ 5.7: Sơ đồ kết nối mạch chuyển đổi tín hiệu
Tầng Low level: là các khối mạch công suất và động cơ
Sơ đồ 5.8: Sơ đồ kết nối mạch công suất và động cơ
5.1.3 Lựa chọn linh kiện a Pin:
Pin Có vai trò cung cấp nguồn nuôi cho vi điều khiển và module công suất, lựa chọn pin có thông số như sau:
Hình 5.1: Pin EVE/LISHEN-2000MAH-10C Bảng 5.2: Đặc tín và thông số Pin Đặc tính Thông số
Thương hiệu EVE/LISHEN-2000MAH-10C Điện áp 12V
Cấu trúc 3 cell nối tiếp (3S), và 2 bộ cell nối song song (2P)
Dung lượng Dung lượng: 5Ah
Tuổi thọ 1000 lần sạc b Mạch hạ áp
Mạch hạ áp LM25986S đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguồn cho vi điều khiển và module mạch công suất, với các thông số kỹ thuật đáng chú ý.
Bảng 5.3: Thông số kĩ thuật mạch hạ áp Đặc tính Thông số Điện áp làm việc 9V – 36V Điện áp đầu ra 5,2V
Hình 5.2: Mạch hạ áp LM25986S c Vi điều khiển
Board blue pill sử dụng vi điều khiển STM32F103C8T6 thuộc dòng Arm Cortex-M3, với mạch hạ áp 5V xuống 3,3V DC Board này thực hiện chức năng đọc tín hiệu cảm biến qua các chân I/O, nhận tín hiệu điều khiển từ máy tính thông qua kết nối UART, và điều khiển các cơ cấu chấp hành để vận hành robot.
Bảng 5.4: Thông số vi điều khiển STM32F103C8t6 Đặc tính Thông số
Tần số hoạt động tối đa 72 MHz
Bộ nhớ flash 64 hoặc 128 kbyte
Giao thức truyền thông CAN, I2C, SPI, UART, USB
Hình 5.3: Board blue pill STM32F103C8T6
Nhóm ban đầu dự định sử dụng máy tính nhúng cho việc xử lý ảnh và làm Server điều khiển toàn bộ hệ thống Tuy nhiên, do hạn chế về chi phí, nhóm đã quyết định chuyển sang sử dụng máy tính laptop cá nhân để vận hành hệ thống Robot hiện tại sử dụng máy tính laptop ASUS FX506 để xử lý camera và làm Server điều khiển cho toàn bộ hoạt động của hệ thống.
Bảng 5.5: Bảng thông số máy tính ASUSFX506 Đặc tính Thông số
Khối lượng 2,3 Kg Đồ họa tích hợp GeForce RTX 2050 e Cảm biến từ
Sử dụng 3 cảm biến từ AUTONICS PSN17-8DN 12-24VDC, NPN-NO, 8mm thực hiện chức năng dò line sắt có chiều rộng khoảng 25 mm với thông số:
Bảng 5.6: Thông số cảm biến PSN17-8DN Đặc tính Thông số
Hình dạng Hình chữ nhật
Loại chống nhiêu Non-Shield
Tần số đáp ứng 200 Hz
Hình 5.4: Cảm biến PSN17-8DN
Sử dụng 1 cảm biến từ NJK-5002C Cảm Biến Từ Trường Hall NPN-NO 10mm, dùng để định tâm cho cơ cấu đánh lái của robot
Bảng 5.7: Thông số cảm biến NJK-5002C Đặc tính Thông số
Loại chống nhiêu Non-Shield
Tần số đáp ứng 150 Hz
BTS7960 là một module điều khiển động cơ DC với thiết kế cầu H, có khả năng chịu dòng cao lên đến 45A Module này không chỉ điều khiển hướng và tốc độ của động cơ mà còn đóng vai trò là mạch cách ly giữa vi điều khiển và động cơ.
Bảng 5.8: Thông số module BTS7960 Đặc tính Thông số Điện áp cung cấp 6V – 27V
Tần số đáp ứng 150 Hz
Chân điều khiển tín hiệu cho module hoạt động
Bảng 5.9: Chân điều khiển tín hiệu
1 Chân R_PWM chân đảo chiều hoặc cấp PWM nửa cầu phải,
Chân L_PWM: chân đảo chiều hoặc cấp PWM nửa cầu trái, Mức tích cực cao
3 Chân R_EN: 0 Disable nửa cầu phải, 1 Enable nửa cầu phải
4 Chân L_EN: 0 Disable nửa cầu trái, 1 Enable nửa cầu trái
8 GND g Mạch chuyển đổi USB- UART
Mạch CP2102 là một thiết bị chuyển đổi USB sang TTL UART, giúp chuyển đổi tín hiệu từ cổng USB của máy tính sang tín hiệu UART để gửi đến vi điều khiển.
Bảng 5.10: Thông số mạch CP2102 Đặc tính Thông số Điện áp cung cấp 3,3V – 5V
Cầu chì Tự phục hồi
Hình 5.7: Mạch CP2102 h Cầu chì
Tính toán chọn cầu chì phù hợp để đảm bảo toàn bộ hệ thống điện được an toàn khi xảy ra sự cố
Toàn hệ thống ở tầng High và Low level trường hợp chở tải tối đa 60 Kg, bỏ qua mạch công suất vì không đáng kể
Bảng 5.11: Dòng điện tiêu thụ của hệ thống ở tầng High và Low level
Thiết bị linh kiện Dòng tiêu thụ
Tổng dòng tiêu thụ Điện áp tiêu thụ
I : là dòng điệu tiêu thụ
𝐼 𝑐𝑐 : là dòng điện cầu chì sau khi để dư 40%
Kết luận chọn cầu chì theo thị trường cầu chì ống thủy tinh 10A 6x30mm
Hình 5.8: Ống thủy tinh 10A 6x30mm i Opto
Sử dụng relay để chuyển đổi tín hiệu từ cảm biến giúp vi điều khiển có thể đọc thông tin một cách chính xác Điện áp đầu ra của cảm biến là 12V, và relay sẽ đảm bảo tín hiệu này được truyền đến vi điều khiển một cách hiệu quả.
Bảng 5.12: Thông số mạch Opto 4 kênh DC Đặc tính Thông số Điện áp đầu vào 3,6 – 24 V Điện áp đầu ra 3,6 – 30 V
5.1.4 Tính toán nguồn tiêu thụ
Sử dụng dòng điện tiêu thụ của toàn bộ mạch ở phần 5.6.3 mục (h) ta tính được thời gian sử dụng của robot theo tài liệu [6]:
5,396 = 0,74(𝑔𝑖ờ) Trong đó: t: là thời gian sử dụng của Robot
Giải thuật điều khiển
Hình 5.10: Sơ đồ hóa chi tiết ý tưởng
• GUI Manager: là giao diện người dùng của người quản lý vận hành kho và xử lý yêu cầu của khách hàng
• GUI Customer: là giao diện người dùng của khách hàng, dùng để đặt hàng
• Server: là máy chủ MariaDB đặt trên hệ điều hành Linux
Robot là một thiết bị máy tính giao tiếp với MCU thông qua giao thức UART, có khả năng xử lý hình ảnh để nhận diện mã QR và đồng thời hoạt động như một máy chủ Server Sơ đồ tuần tự vận hành của hệ thống thể hiện rõ cách thức hoạt động và tương tác giữa các thành phần trong quy trình.
• Để sử dụng GUI Customer và GUI Manager ta cần máy tính hỗ trợ hệ điều hành Windows, MacOS X hoặc Linux
Để vận hành robot, cần một máy tính sử dụng hệ điều hành Linux, vì Windows không tối ưu về bảo mật Máy tính này sẽ xử lý ảnh, giao tiếp với MCU và lưu trữ cơ sở dữ liệu.
• Tất cả các máy tính và Server phải kết nối chung 1 hệ thống mạng nội bộ
Sơ đồ 5.9: Sơ đồ tuần tự của GUI Manager
Mô tả hoạt động chi tiết:
Khi khởi động chương trình GUI, nó sẽ kết nối với cơ sở dữ liệu và thông báo tình trạng kết nối qua terminal Sau khi kết nối thành công, chương trình sẽ ghi lại menu vào cơ sở dữ liệu để đảm bảo rằng menu luôn được cập nhật mới nhất.
• Tiếp theo sau đó liên tục cập nhật order từ customer
• Tùy theo nút nhấn mà có cách Query database khác nhau, Cụ thể:
- Nút nhấn RUN: ghi dữ liệu order vào log_order database và trigger signal cho robot chạy
- Nút nhấn Remove: xóa dữ liệu order trong database
- Nút nhấn Reset: Reset lại chương trình
Sơ đồ 5.10: Sơ đồ tuần tự của GUI Customer
Mô tả hoạt động chi tiết:
Khi khởi động chương trình GUI, nó sẽ kết nối với cơ sở dữ liệu và thông báo trạng thái kết nối qua terminal Sau khi kết nối thành công, dữ liệu menu sẽ được tải lên từ cơ sở dữ liệu để khách hàng có thể đặt hàng.
• Tùy theo nút nhấn mà có cách Query database khác nhau, Cụ thể:
Nút nhấn "Add" cho phép người dùng ghi dữ liệu nội bộ vào checklist, giúp khách hàng dễ dàng kiểm tra danh sách các món đã thêm Nếu cần tăng số lượng, khách hàng chỉ cần nhấn "Add" lần nữa để cập nhật thêm số lượng mong muốn.
- Nút nhấn Remove: xóa dòng tại con trỏ hiện tại, cần thiết nếu người dùng order nhầm
- Nút nhấn Order: Ghi vào database dữ liệu ở check list để manager xử lý
Sơ đồ 5.11: Sơ đồ tuần tự của Computer
Mô tả hoạt động chi tiết:
• Khi khởi động computer sẽ kiểm tra kết nối với database và MCU để thiết lập kết nối
• Khi khi thiết lập hoàn thành, computer sẽ vào vòng lặp kiểm tra order từ database, nếu có:
- Computer sẽ gửi tín hiệu UART đến MCU để MCU bắt đầu chạy, đồng thời bật camera để detect QR đúng vị trí cần tìm
- Khi tìm được đúng vị trí, computer sẽ gửi tín hiệu UART tới MCU, để MCU dừng lại và chờ người dùng lấy hàng xong
Cuối cùng, máy tính sẽ xử lý camera để xác định vị trí QR home nhằm kích hoạt MCU một lần nữa Sau khi hoàn tất đơn hàng, máy tính sẽ xóa dữ liệu đơn hàng khỏi cơ sở dữ liệu Bài viết này cũng giới thiệu về giao diện người dùng của hệ thống robot vận chuyển đa năng.
Giao diện người dùng cho customer:
Hình 5.11: Giao diện người dùng của customer
Giao diện người dùng customer bao gồm:
[1] : Danh sách menu được tải lên từ database do manager ghi vào
Nút nhấn "Add" cho phép người dùng thêm vật phẩm vào danh sách kiểm tra, giúp xem lại trước khi đặt hàng Mỗi lần nhấn nút này, số lượng của vật phẩm sẽ tăng lên 1.
[3]: Nút nhấn Remove dùng để loại bỏ vật phẩm trong check list mà customer không muốn đặt hàng nữa hoặc bị sai số lượng
[4]: Checkout List ( danh sách kiểm tra trước khi đặt hàng) tạo sự trực quan giúp người dùng kiểm tra dễ dàng hơn những vật phẩm sắp đặt
[5]: Combo box Table: dạng cửa sổ xổ xuống cho người dùng nhấn chọn vị trí bàn của mình [6]: Nút nhấn Order: Ghi đơn hàng từ checkout list vào database
Hình 5.12: Giao diện người dùng của Manager
[1]: Danh sách đơn hàng tải lên từ database do customer yêu cầu
Nút RUN có chức năng gửi đơn hàng đã chọn từ danh sách vào trạng thái giao hàng của robot trong cơ sở dữ liệu Để tránh nhầm lẫn, nút RUN sẽ không thể click lại khi đơn hàng chưa hoàn thành.
[3]: Nút Remove dùng để loại bỏ những đơn hàng lỗi hoặc có thông báo hủy từ customer [4]: Nút Reset khởi động lại tuần tự chương trình của GUI
5.2.2 Giải thuật điều khiển của tầng High level
Lưu đồ giải thuật điều khiển của robot ở tầng high level được chia làm nhiều khối nhỏ có các chức năng khác nhau:
Sơ đồ 5.12: Khối các chức năng của tầng High level
57 a Khối đọc cảm biến UART
Khối đọc tín hiệu UART có vai trò nhận tín hiệu từ máy tính chuyển đổi các chế độ khác nhau của khối xử lí thuật toán:
Sơ đồ 5.13: Khối đọc tín hiệu UART b Khối đọc tín hiệu cảm biến
Khối đọc tín hiệu cảm biến có vai trò thu thập tin hiệu 4 cảm biến và mã hóa tín hiệu thành tín hiệu số 0 và 1:
Bảng 5.13: Biến lưu trữ giá trị cảm biến
Cảm biến Line trái (SEN[0]), cảm biến Line phải (SEN[1]), và cảm biến Line giữa (SEN[2]) đóng vai trò quan trọng trong việc xác định vị trí và hướng di chuyển Cảm biến định tâm (SEN[3]) giúp duy trì sự cân bằng, trong khi công tắc hành trình trái (SEN[4]) và công tắc hành trình phải (SEN[5]) đảm bảo an toàn và chính xác trong quá trình hoạt động.
Công tắc hành trình có nhiệm vụ bảo vệ động cơ khi công tắc hành trình được kích động cơ lái sẽ dừng
Từ Cảm biến từ line trái, phải ở giữa ta được được bảng trạng thái
0 0 1 Chạm line trái 2 cảm biến
0 1 1 Chạm line trái 1 cảm biến
1 1 1 Dữ góc xoay hiện tại
1 1 0 Chạm line phải 1 cảm biến
1 0 0 Chạm line phải 2 cảm biến
0 1 0 Chạm line giữa đi thẳng
Các trường hợp được Define thành:
• Straight (0x010) c Khối xử lí thuật toán
Khối xử lý thuật toán có nhiệm vụ xử lý tín hiệu đầu vào từ UART và cảm biến, đồng thời trả về hướng di chuyển của động cơ và xác định xem trạm trước có đồ cần dừng lại để lấy hay không Nếu trạm trước có đồ, robot sẽ dừng lại để lấy và sau đó nhấn nút để tiếp tục di chuyển đến trạm kế tiếp Quá trình này sẽ tiếp tục cho đến khi robot hoàn thành toàn bộ danh sách đơn hàng đã yêu cầu Tín hiệu điều khiển ở tầng low level sẽ được gửi xuống mạch công suất để điều khiển động cơ di chuyển.
Hình 5.13: Lưu đồ giải thuật của khối xử lí thuật toán
5.2.3 Giải thuật điều khiển của tầng Low level
Tầng này đảm nhiệm việc điều khiển tốc độ của bốn động cơ, giúp kiểm soát chuyển động của robot, cùng với một động cơ chuyên trách cho việc điều hướng.
Bảng 5.15: Bảng logic điều khiển 4 động cơ di chuyển
Sơ đồ chân Tín hiệu Trạng thái Động cơ di chuyển
EN1_A 1 OR 0 Dir: EN1_A = 1; EN1_B =0 (Forward)
Dir: EN1_A = 1; EN1_B =0 (Backward) Dir: EN1_A = 0; EN1_B =0 (Stop)
Bảng 5.16: Bảng logic điều khiển động cơ lái
Sơ đồ chân Tín hiệu Trạng thái Động cơ di chuyển
EN1_A 1 OR 0 Dir: EN2_A = 1; EN2_B =0 (Forward)
Dir: EN2_A = 1; EN2_B =0 (Backward) Dir: EN2_A = 0; EN2_B =0 (Stop)
CHẾ TẠO THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
Gia công lắp ráp
6.1.1 Gia công lắp ráp khung robot
• Chọn vật liệu làm khung robot: sử dụng sắt tấm CT3 để đảm bảo độ bền cơ học và khả năng gia công dễ dàng
Sử dụng phần mềm CAD để thiết kế khung robot, bao gồm các chi tiết như đồ gá động cơ và hình dạng các bộ phận chi tiết đánh lái.
Gia công các bộ phận robot bao gồm việc sử dụng máy cắt laser để chế tạo các tấm thép theo hình dạng và kích thước thiết kế Sau đó, phương pháp dập khuôn kim loại được áp dụng để định hình khung robot một cách chính xác.
Lắp ghép các bộ phận robot bằng phương pháp hàn và khoan để tạo lỗ liên kết các chi tiết bề mặt Sử dụng bu lông và vít để kết nối các chi tiết, hình thành khung robot sơ bộ.
Hoàn thiện bề mặt là quá trình sử dụng máy mài để làm nhẵn các bề mặt và cạnh sắt, kết hợp với phun sơn nhằm bảo vệ khung khỏi ăn mòn và nâng cao tính thẩm mỹ.
Kiểm tra đánh giá là bước quan trọng để xác minh toàn bộ khung đã được lắp ráp chính xác, đảm bảo độ cứng vững cần thiết Đồng thời, quá trình này cũng bao gồm thiết kế hệ thống mạch điện cho robot.
Để thiết kế bo mạch cho robot, trước tiên cần chuẩn bị một danh sách đầy đủ các linh kiện cần thiết như vi điều khiển, động cơ, cảm biến, mạch điều khiển, nguồn cấp điện và dây dẫn Sau khi lập danh sách, việc kiểm tra chất lượng các linh kiện là rất quan trọng để đảm bảo quá trình lắp ráp đạt tiêu chuẩn theo yêu cầu.
Sử dụng phần mềm Altium để thiết kế sơ đồ mạch điện, nhằm đáp ứng các yêu cầu của hệ thống và lựa chọn linh kiện phù hợp.
Lắp đặt mạch điện vào khung robot cần đảm bảo chắc chắn và cách li với vỏ khung Việc kết nối điện và các bộ phận khác cần được thực hiện một cách gọn gàng, không chỉ để nâng cao tính thẩm mỹ mà còn thuận tiện cho việc sửa chữa và giảm thiểu rủi ro hư hỏng.
Kiểm tra đánh giá là bước quan trọng trong quá trình vận hành robot, bao gồm việc kiểm tra điện áp để phát hiện rò rỉ ra khung kim loại, nhằm ngăn ngừa nguy cơ chập mạch và hư hỏng thiết bị Đồng thời, cần bật nguồn để kiểm tra hoạt động của robot, đảm bảo rằng nó hoạt động đúng theo yêu cầu thiết kế.
Thực nghiệm đánh giá
6.2.1 Tiêu chí đánh giá Độ chính xác nhận diện QR code: Đo lường khả năng của robot nhận diện QR code ở trong các môi trường ánh sáng sáng trong phòng và khả năng bắt được mã khi robot đạt ở tốc độ nào là ổn định
Hiệu suất dò line: Đánh giá khả năng của robot duy trì và theo dõi đường line một cách liên tục và chính xác
Thời gian hoàn thành nhiệm vụ được đo từ lúc robot bắt đầu cho đến khi hoàn tất, bao gồm cả quá trình nhận diện mã QR và di chuyển theo đường line.
6.2.2 Thực nghiệm và đánh giá kết quả thực nghiệm
Các thử nghiệm được tiến hành để đánh giá các tiêu chí và xác định các tham số hoạt động tối ưu cho robot Một trong những thí nghiệm quan trọng là kiểm tra tốc độ của robot trên đường thẳng.
Robot được lập trình để di chuyển trên một đường thẳng với các tốc độ khác nhau Tốc độ sẽ giảm dần cho đến khi robot khử được rung lắc và duy trì đúng hướng trên đường đi.
Mục tiêu: Kiểm tra khả năng di chuyển của robot và tìm ra tốc độ phù hợp để robot di chuyển ổn định
Bảng 6.1: Bảng kết quả thực nghiệm 1
(lần) Số PWM (%) Tốc độ đo được
Tốc độ tối ưu để robot di chuyển ổn định trên đường thẳng là 0,2 m/s Ở tốc độ này, robot không gặp phải hiện tượng rung lắc và có khả năng duy trì hướng di chuyển thẳng.
63 b Thử nghiệm tốc độ robot trên line cong
Robot di chuyển trên đường cong với các tốc độ khác nhau, yêu cầu hệ thống lái hoạt động đồng bộ với tốc độ của động cơ di chuyển Để đạt được điều này, cần điều chỉnh tín hiệu PWM giữa động cơ lái và động cơ di chuyển một cách chính xác.
Mục tiêu của nghiên cứu là đánh giá khả năng duy trì đường đi khi robot di chuyển trên các đoạn đường cong, đồng thời xác định PWM phù hợp cho hệ thống điều khiển lái và di chuyển của robot.
Bảng 6.2: Bảng kết quả thực nghiệm 2
Số PWM (%) động cơ di chuyển
Số PWM (%) động cơ cái Kết quả
Kết quả: số %PWM phù hợp cho động cơ lái và động cơ di chuyển lần lượt là 60 và
100 c Thử nghiệm khả năng bắt nét camera và điều kiện ánh sáng
Thử nghiệm camera trong các điều kiện ánh sáng khác nhau, bao gồm ánh sáng ban ngày, ban đêm và ánh sáng mạnh yếu, giúp đánh giá hiệu suất chụp ảnh Đồng thời, việc kiểm tra khả năng hỗ trợ sáng của camera cũng rất quan trọng để đảm bảo chất lượng hình ảnh trong mọi tình huống.
Mục tiêu: Đánh giá khả năng camera bắt nét trong các điều kiện ánh sáng khác nhau Kết quả:
- Ánh sáng ban ngày: Camera bắt nét tốt và duy trì chất lượng hình ảnh ổn định
Camera hỗ trợ ánh sáng ban đêm giúp nâng cao chất lượng hình ảnh, nhưng trong điều kiện ánh sáng yếu, khả năng lấy nét của camera sẽ giảm đáng kể.
Camera hoạt động hiệu quả trong ánh sáng mạnh, nhưng khi gặp ánh sáng yếu, việc sử dụng đèn hỗ trợ là cần thiết để đảm bảo chất lượng hình ảnh.
64 d Thử nghiệm khả năng bắt nét camera với tốc độ robot trên line
Mô tả: Robot di chuyển trên đường với tốc độ khác nhau, đồng thời kiểm tra khả năng bắt nét của camera
Mục tiêu: Đánh giá khả năng bắt nét của camera khi robot di chuyển ở các tốc độ khác nhau trên đường thẳng
Camera vẫn giữ được khả năng bắt nét hiệu quả khi robot di chuyển với tốc độ 0.3 m/s Tuy nhiên, khi tốc độ tăng lên, chất lượng hình ảnh bị suy giảm, dẫn đến khả năng bắt nét kém hơn.
Bảng 6.3: Bảng kết quả thực nghiệm 3 lần thực nghiệm
2 0,36 Bắt nét không ổn định
Kết luận thực nghiệm đánh giá
Qua các thử nghiệm trên, chúng tôi rút ra những thông số quan trọng về hoạt động của robot giao hàng đa năng:
• Tốc độ tối ưu cho robot di chuyển ổn định nhất ở tốc độ 0.2 𝑚/𝑠 đạt được tốc độ yêu cầu đạt ra ở phần thiết kế
• PWM phù hợp cho động cơ lái là 100% và động cơ di chuyển là 40%
Camera có khả năng bắt nét tốt trong điều kiện ánh sáng ban ngày và ánh sáng mạnh Tuy nhiên, để đảm bảo chất lượng hình ảnh cao trong môi trường ánh sáng yếu hoặc vào ban đêm, việc sử dụng đèn hỗ trợ là cần thiết.
Những kết quả này cung cấp cái nhìn sâu sắc về hiệu suất của robot, từ đó cho phép chúng tôi thực hiện các điều chỉnh cần thiết nhằm tối ưu hóa khả năng hoạt động trong nhiều điều kiện khác nhau.
Hướng dẫn sử dụng
6.4.1 Khởi động và vận hành robot a Kiểm tra trước khi khởi động Đảm bảo pin được sạc đầy hoặc đủ để hoạt động, Kiểm tra các kết nối dây điện đến cảm biến động cơ để đảm bảo được chắc chắn không hư hỏng Đảm bảo môi trường hoạt động của robot được sắp xếp không có vật cản lớn có thể gây ra hỏng hóc cho robot Robot hoạt động trong không gian trong nhà ở nhà hàng hoặc quán đồ ăn thức uống đã được thiết kế line sẵn Đặt robot lên line sắt và bật công tắc nguồn ở phần thân sau của robot để khởi động hệ thống hoạt động
Để kiểm tra hoạt động của hệ thống, chúng ta có thể đặt robot lên đường ray và điều khiển nó di chuyển sang trái và phải Việc này giúp robot tự động theo dõi đường đi và điều hướng cho cơ cấu lái hoạt động Nếu robot điều hướng chính xác, điều này cho thấy khả năng kết nối nguồn đến mạch điện và cảm biến đang hoạt động hiệu quả, không xảy ra sự cố hỏng hóc.
Sau khi hoàn tất kiểm tra và khởi động robot, chúng ta sẽ đặt robot tại trạm gốc để nhận hàng Khi được khởi động, robot sẽ ở trạng thái chờ nhận lệnh từ tín hiệu gửi từ Server để thực hiện giao hàng.
Sơ đồ 6.1: Sơ đồ vận hành của robot b Khởi động Server
Để người dùng có thể tương tác và điều khiển robot thông qua giao diện ứng dụng của người quản lý và người đặt hàng, yêu cầu tiên quyết là tất cả các thiết bị phải được kết nối chung một mạng Wi-Fi, sử dụng giao thức truyền nhận dữ liệu TCP/IP.
Sau khi hoàn tất kết nối, khởi động ứng dụng Server để kiểm tra tình trạng kết nối Khi ứng dụng Server hoạt động, người quản lý sẽ thấy giao diện điều hành, cho phép theo dõi danh sách hàng hóa và số thứ tự trạm, tức điểm đến của các đơn đặt hàng.
Người dùng có thể kết nối với robot qua Wi-Fi bằng các thiết bị thông minh như điện thoại và máy tính Giao diện người sử dụng cho phép đặt hàng và chỉ định số thứ tự trạm giao hàng, cung cấp dữ liệu cho máy chủ để thực hiện nhiệm vụ vận chuyển.
Sau khi nhận dữ liệu, người quản lý sẽ thiết lập hàng hóa như đồ ăn và thức uống để giao cho robot và khởi động quá trình vận hành Robot sử dụng dữ liệu từ Server qua giao thức UART để xác định lộ trình di chuyển và dừng lại tại các trạm khi camera xác nhận đúng vị trí cần vận chuyển.
Khi hoàn thành nhiệm vụ vận chuyển robot sẽ quay lại trạm xuất phát để sạc điện và đợi lệnh giao hàng kế tiếp
6.4.2 Bảo trì bảo dưỡng a Bảo dưỡng thường xuyên
Kiểm tra pin: Kiểm tra và sạc pin đều đặn để đảm bảo robot luôn trong trạng thái sẵn sàng hoạt động
Để bảo đảm hiệu suất tối ưu cho robot, cần vệ sinh các cảm biến, bánh xe và khung robot để loại bỏ bụi bẩn và cặn bám Ngoài ra, việc tra nhớt thường xuyên cho các khớp dẫn động cơ cấu lái là rất quan trọng Bảo trì định kỳ sẽ giúp kéo dài tuổi thọ và nâng cao hiệu quả hoạt động của robot.
Kiểm tra và thay thế linh kiện là công việc quan trọng cần thực hiện định kỳ hai lần mỗi quý Các linh kiện như bánh xe, động cơ và cảm biến cần được kiểm tra kỹ lưỡng và thay thế kịp thời nếu phát hiện hư hỏng để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Cập nhập phần mền: Luôn cập nhập phần mền giao diện để điều khiển robot được tối ưu nhất và cải tiến thuật toán điều khiển cho robot
6.4.3 Một số lưu ý khi vận hành robot
Robot chỉ được phép chở tối đa 50 Kg với hệ số an toàn là 2 Khi tải trọng vượt quá mức quy định khoảng 60 Kg, robot có nguy cơ gặp phải tình trạng cong hoặc gãy trục động cơ.