CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ
4.2. Phương án và giải pháp thực hiện
Để đáp ứng được yêu cầu đề tài nhóm trình bày nhóm phân ra các phương án lên quan đến khả năng chuyển động linh hoạt, chi phí và 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:
24 a. Robot 4 bánh (4-wheeled robot)
Hình 4.1: Kết cấu 4 Bánh Ưu điểm:
• Ổn định cao: Thiết kế 4 bánh xe cung cấp độ ổn định lớn, phù hợp cho việc di chuyển trên các bề mặt không bằng phẳng và địa hình khác nhau.
• 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: Dễ dàng điều khiển hướng đi và tốc độ di chuyển, thích hợp cho các nhiệm vụ yêu cầu độ chính xác cao như lập bản đồ.
Nhược điểm:
• 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.
25
• 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.
Nhược điểm:
• 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.
Nhược điểm:
• 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: giải pháp sử dụng phương án robot 4 bánh vì cần sự ổn định và khả năng chịu được tải nặng của robot kết hộp với việc dễ bảo trì và chi phí thấp, nhóm có khắc phụ nhược điểm không linh hoạt trong môi trường chật hẹp bằng cách sử dụng cơ cấu lái để giảm bán kính góc cua đạt nhỏ nhất.
26
4.2.2. Về thu thập tài nguyền môi tường và điều khiển
Phương án hệ thống cảm biến, và bộ điều khiển khi một robot hoạt động trong môi trường ánh sáng trong nhà địa hình bằng phẳng.
a. Sử dụng hệ thống cảm biến Lidar và bộ điều khiên nâng cao
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 (Microcontroller) để xử lý tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển các động cơ của robot.
Áp dụng các thuật toán điều khiển và học máy tiên tiến như SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) và Deep Learning.
Ưu điểm:
• Độ chính xác cao
• Khả năng tránh chướng ngại vật và tương tác với môi trường tốt.
• Phù hợp cho các môi trường phức tạp và đa dạng.
Nhược điểm:
• Chi phí cao.
• 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 cơ cấu lái theo tín hiệu xử lí điều khiền để hoạt động trên tín hiệu thu thập từ cảm biền và tín hiệu giao tiếp từ máy tính nhúng.
Ưu điểm:
• Chi phí thấp.
• Dễ dàng triển khai và bảo trì.
• Thích hợp cho các môi trường đơn giản.
Nhược điểm:
27
• 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: Kết hợp về yêu cầu đặt ra của môi trường chỉ robot hoạt động với tốc độ thấp chỉ chạy một chiều qua các trạm và trở về trạm gốc. Nhóm lựa chọn phương án sử dụng cảm biến và bộ điều khiển cơ bản. Vừa tối ưu về mặt chi phi hiệu quả về mặt 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.
• Thông tin trạng thái và cập nhật: Cung cấp thông tin trạng thái của robot, ví dụ như vị trí hiện tại, thời gian dự kiến đến nơi, và thông báo khi giao hàng hoàn tất.
Giao tiếp và phản hồi: Cung cấp khả năng giao tiếp với người dùng thông qua tin nhắn hoặc cửa sổ chat để trao đổi thông tin và nhận phản hồi từ người dùng.
Ưu điểm:
• 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.
Nhược điểm:
• 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.
28
• Thông tin chi tiết sản phẩm và dịch vụ: Cung cấp thông tin chi tiết về các sản phẩm và dịch vụ mà robot có thể cung cấp, bao gồm thông tin về tính năng, giá cả, và điều kiện sử dụng.
• Hỗ trợ khách hàng: Đặt các kênh hỗ trợ khách hàng như câu hỏi thường gặp (FAQ), hệ thống hỗ trợ trực tuyến, hoặc thông tin liên hệ để người dùng có thể tương tác và giải đáp các thắc mắc.
Ưu điểm
• Tiếp cận rộng rãi: Website cho phép tiếp cận và tương tác với một lượng lớn người dùng trên toàn thế giới.
• Thông tin chi tiết: Cung cấp thông tin chi tiết về sản phẩm, dịch vụ và chính sách của robot giao hàng, giúp người dùng có thể tham khảo và đưa ra quyết định một cách tự tin.
• Tương tác đa dạng: Website cung cấp các kênh tương tác đa dạng như hệ thống hỗ trợ, câu hỏi thường gặp, và các mẫu liên hệ, giúp người dùng có nhiều lựa chọn trong việc tương tác.
Nhược điểm:
• Độ trễ trong cập nhật: Thông tin trên website có thể không được cập nhật một cách thời gian thực, dẫn đến sự chậm trễ trong việc cập nhật trạng thái của robot hoặc thông tin đơn hàng.
• Khả năng tương tác giới hạn: Website có thể không cung cấp các tính năng tương tác trực tiếp như điều khiển robot từ xa một cách thuận tiện như ứng dụng di động.