6.1.1. Gia công lắp ráp khung robot Quy trình thực hiện:
• 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.
• Thiết kế khung: Sử dụng phần mềm CAD để thiết kế các chi tiết của khung robot, bao gồm đồ gá động cơ và hình dạng các bộ phận chi tiết đánh lái.
• Gia công các bộ phận: Sử dụng máy cắt lazer để gia công các tấm thép theo các hình dạng và kích thước thiết kế, xong sử dụng phương pháp dụng dập khuôn kim loại để định hình khung robot.
• Lắp ghép các bộ phận: sử dụng phương pháp hàn, khoan tạo lỗ để liên kết các chi tiết bề mặt lắp ghép. Sử dụng bu lông, vít các chi tiết tạo thành khung robot sơ bộ.
• Hoàn thiện bề mặt: Sử dụng máy mài để làm nhẵn các bề mặt hàng và cạnh sắt. Kết hợp với phun sơn để bảo vệ khung khỏi bị ăn mòn và đảm bảo được tính thẩm mĩ.
• Kiểm tra đánh giá: Kiểm tra toàn bộ khung để đảm bảo tất cả các chi tiết đã được lắp ráp chính xác và khung đạt được độ cứng vững cần thiết và tiết hành bước thiết kế hệ thống mạch điện cho robot.
6.1.2. Lắp ráp mạch điện Quy trình thực hiện:
• Chuẩn bị linh kiện: Lập danh sách đầy đủ các linh kiện để cần thiết kế cho bo mạch của robot, bao gồm vi điều khiển, động cơ, cảm biến, mạch điều khiển, nguồn cấp điện, và dây dẫn. Sau đó tiến hành kiểm tra chất lượng linh kiện để lắp ráp được đảm bảo chuẩn theo yêu cầu.
• Thiết kế sơ đồ mạch điện: Sử dụng phần mềm Altium để tạo sơ đồ mạch điện dự trên yêu cầu đặt ra của hệ thống và các linh kiện sử dụng.
• Lắp các mạch điện vào khung của robot: Lắp ráp mạch điện vào vị trí đã được thiết kế sẵn trên khung robot đảm bảo cố định chắc chắn và cách li với vỏ khung robot.
Kết nối điện và các bộ phân khác robot đi dây gọn gàng đạt tính thẩm mĩ để tiện cho việc sửa chữa và hạn chế rủ ro hư hỏng.
• Kiểm tra đánh gia: Kiểm tra điện áp có dò ra khung kim loại robot và tránh trường hợp gây chập mạch hưng hỏng các thiết bị và linh kiện. Bật nguồn kiểm tra hoạt động của robot để đảm bảo robot hoạt động đúng theo yêu cầu thiết kế.
62 6.2. 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: Đo thời gian từ khi robot bắt đầu đến khi hoàn thành nhiệm vụ, bao gồm nhận diện QR code và di chuyển theo đường line.
6.2.2. Thực nghiệm và đánh giá kết quả thực nghiệm
Các thử nghiệm được thực hiện nhằm kiểm tra các tiêu chí trên và tìm ra các tham số hoạt động tối ưu cho robot.
a. Thử nghiệm tốc độ robot trên line thẳng
Mô tả: Robot được điều chỉnh để di chuyển trên một đường thẳng với các tốc độ khác nhau. Tốc độ được giảm dần đến khi robot bắt đầu khử rung lắc và không lệch ra khỏi line.
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 thực nghiệm
(lần) Số PWM (%) Tốc độ đo được
(m/s) Kết quả
1 90 0,45 Lệch line
2 70 0,36 Lệch line
3 60 0,3 Lệch line
4 50 0,26 Khớp line, dích dắc
5 40 0,2 Khớp line, ổn định
6 30 0,12 Khớp line, ổn định
Kết quả: Tốc độ phù hợp để robot di chuyển ổn định trên đường thẳng là 0,2 𝑚/𝑠. Ở tốc độ này, robot không bị rung lắc và có khả năng duy trì di chuyển thẳng.
63 b. Thử nghiệm tốc độ robot trên line cong
Mô tả: Robot di chuyển trên một đường cong với các tốc độ khác nhau,khi vào đường cong đọng cơ lái phải hoạt động khớp với tốc độ của động cơ di chuyển, điều chỉnh PWM giữa động cơ lái và động cơ di chuyển.
Mục tiêu: Kiểm tra khả năng duy trì theo đường line khi di chuyển trên đường cong và tìm PWM phù hợp cho hệ thống đánh lái và di chuyển của robot.
Bảng 6.2: Bảng kết quả thực nghiệm 2 Lần thực nghiệm
(lần)
Số PWM (%) động cơ di chuyển
Số PWM (%)
động cơ cái Kết quả
1 100 100 Lệch line
2 90 100 Lệch line
3 80 100 Lệch line
4 70 100 Lệch line
5 60 100 Khớp line, ổn định
6 50 100 Khớp line, ổn định
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
Mô tả: Thử nghiệm camera trong các điều kiện ánh sáng khác nhau bao gồm ánh sáng ban ngày, ban đêm và ánh sáng mạnh yếu. Đồng thời kiểm tra khả năng camera có hỗ trợ sáng.
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.
- Ánh sáng ban đêm: Camera có hỗ trợ sáng giúp cải thiện chất lượng hình ảnh, tuy nhiên, trong điều kiện ánh sáng yếu, khả năng bắt nét giảm đáng kể.
- Ánh sáng mạnh yếu: Camera bắt nét tốt trong ánh sáng mạnh, nhưng trong ánh sáng yếu, cần sử dụng đèn hỗ trợ để duy trì 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.
Kết quả: Camera duy trì khả năng bắt nét tốt khi robot di chuyển ở tốc độ 0.3 m/s. Ở tốc độ cao hơn, chất lượng hình ảnh giảm, dẫn đến khả năng bắt nét kém.
Bảng 6.3: Bảng kết quả thực nghiệm 3 lần thực nghiệm
(lần)
Tốc độ đo được
(m/s) Kết quả
1 0,45 Không bắt nét
2 0,36 Bắt nét không ổn định
3 0,3 Bắt nét ổn định
4 0,26 Bắt nét ổn định
6.3. 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%
• Khả năng bắt nét của camera: Camera hoạt động hiệu quả trong điều kiện ánh sáng ban ngày và ánh sáng mạnh. Để duy trì chất lượng hình ảnh tốt trong điều kiện ánh sáng yếu hoặc ban đêm, cần sử dụng đèn hỗ trợ.
Những kết quả này giúp chúng tôi hiểu rõ hơn về hiệu suất của robot và đưa ra các điều chỉnh cần thiết để tối ưu hóa khả năng hoạt động trong các điều kiện khác nhau.
65 6.4. 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.
Ta có thể test hệ thống hoạt động bằng cách để robot lên line sắt và di chuyển sang trái phải để robot tự bắt theo line và điều hướng cho cơ cấu lái hoạt động, nếu thấy robot điều hướng đúng thì khả năng kết nối nguồn đến mạch điện và cảm biến được tốt nhất không xảy ra sự hỏng hóc.
Sau khi hoàn thành bước kiểm tra và khởi động cho robot, ta sẽ đặt robot ở trạm gốc để lấy hàng. Lúc này robot sau khi khởi động nguồn sẽ luôn là trạng thái chờ nhận lệnh từ tín hiệu gửi xuống từ Server để thực hiện giao hàng.
Sơ đồ 6.1: Sơ đồ vận hành của robot b. Khởi động Server
Yêu cầu tiến quyết cho việc người dùng tương tác điều khiển robot qua giao diện app của người quản lí và của người đặt hàng là các thiết bị phải được sử dụng chung mạng wifi truyền nhận dữ liệu theo giao thức TCP/IP.
Sau khi thực hiện xong kết nối, ta khởi động ứng dụng Server và kiểm tra kết nối, khi ứng dụng Server được khởi động người dùng là quản lí có thể thấy được giao diện vận hành của người quản lí. Người quản lí có thể theo dõi được các danh sách hàng hóa và số thứ tự trạm (điểm đến của các đơn đặt hàng).
66 c. Sử dụng App
Người sử dụng kết nối với robot thông qua Wi-Fi sử thiết bị thông minh như điện thoại và máy tính. Giao diện người sử dụng có thể đặt hàng và số thứ tự trạm ( địa điểm giao hàng) để cung cấp dữ liệu cho server.
d. Thực hiện nhiệm vụ vận chuyển
Sau khi có dữ liệu người quản lí sẽ dùng để thiết lập hàng hóa được giao lên robot như là đồ ăn thức uống và bấm nút vận hàng. Robot sẽ dùng dữ liệu được gửi từ Server thông qua giao thức có dây UART để thiết lập lộ trình di chuyển và dừng ở các trạm khi camera xác nhận đúng trạm 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.
Vệ sinh robot: Vệ sinh các cảm biến, bánh xe và khung robot để loại bỏ bụi bẩn và cặn bám.
Tra nhớt: tiến hành tra nhớt thường xuyên cho các khớp dẫn động cơ cấu lái b. Bảo trì định kì
Kiểm tra thay thế các linh kiện: Kiểm tra định kỳ 2 quý một lần, các linh kiện như bánh xe, động cơ và cảm biến, và thay thế nếu cần thiết.
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
Khi robot chở quá tải chỉ được phép tối đa là 50 Kg hệ số an toàn là 2, robot chở quá số tải quy định là khoảng 60 Kg, nếu vượt quá thỉ khả năng dẫn đến hiện tượng cong, gãy trục động cơ
67