Ngày này với sự phát triển của công nghệ việc chế tạo robot ngày càng trở lên dễ dàng và nhanh chóng, vì vậy việc sử dụng robot để tự động hóa các quy trình trong cuộc sống hàng ngày đang trở thành xu hướng tất yếu. Robot giao hàng đa năng là một trong những ứng dụng quan trọng, giúp cải thiện hiệu quả và giảm chi phí trong lĩnh vực logistics, dịch vụ giao hàng và vận chuyển. Đề tài nghiên cứu này tập trung vào việc thiết kế, phát triển và triển khai mô hình robot giao hàng đa năng, nhằm đáp ứng nhu cầu thực tiễn và đem lại những lợi ích thiết thực cho xã hội.
Hình 2.1: Robot giao hàng
Hình 2.2: Robot vận chuyển kho logictics
Trong thời điểm này, mô hình robot giao hàng đa năng nổi lên như một giải pháp hiệu quả, không chỉ khắc phục được tình trạng thiếu nhân lực, mà còn tăng cường độ chính xác và tốc độ giao hàng. Chúng không chỉ được ứng dụng trong các nhà hàng, quán café mà còn mở rộng sang các lĩnh vực công nghiệp nặng, mang vác hàng hóa tải trọng lớn. Với sự phát triển của công nghệ cảm biến và AI, robot giao hàng đa năng không chỉ vận chuyển hàng hóa mà còn có thể hoạt động trong nhiều môi trường khác nhau như đường phố, tòa nhà, và khu dân
8
cư. Chúng có khả năng tự định vị, tránh chướng ngại vật, và tương tác với con người, giúp nâng cao trải nghiệm người dùng và tối ưu hóa hiệu quả vận chuyển.
2.2. 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.
2.3. Kết cấu của hệ thống Kết cấu cơ khí:
• Khung Robot: bộ phận chịu lực chính của robot, nên cần làm bằng vật liệu có độ bền cao như thép hoặc các vật liệu nhẹ như nhôm hoặc nhựa cứng để tránh robot biến dạng do va đập trong quá trình di chuyển. thiết kế và bố trí hợp lí, để chứa dựng các thành phần khác của robot, bảo vệ và duy trì kiến trúc tổng thể của robot
• Bánh xe: quyết định một phần về tốc độ và khả năng chịu tải của hệ thống. Ngoài ra số lượng bánh quyết định độ cân bằng cho hệ thống, thường thì sử dụng 3 bánh trở lên, trong đó sẽ có ít nhất 2 bánh làm bánh chủ động để cân bằng vận tốc và và điều chỉnh hướng đi cho hệ thống.
• 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: xuất các tín hiệu cần thiết khi để hệ thống điều chỉnh hướng đi cho robot.
Nhờ đó mà hệ thống sẽ vạn hành theo đường line để đến nhưng vị trí 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
9
• 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
Hệ thống điều khiển:
• 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.
2.4. Các nghiên cứu liên quan của đề tài 2.4.1. Các nghiên cứu trong nước
Robot giao hàng cũng đã có mặt trên thi trường Việt Nam và đã có các bước tiến đáng kể. Các trường đại học, viện nghiên cứu, và doanh nghiệp công nghệ trong nước đã và đang đầu tư vào lĩnh vực này nhằm tạo ra các giải pháp tự động hóa hiệu quả. Những nghiên cứu này không chỉ giúp nâng cao khả năng tự động hóa trong nhiều lĩnh vực tại Việt Nam mà còn mở ra nhiều cơ hội hợp tác và phát triển với các đối tác quốc tế. Với sự đầu tư và hỗ trợ từ nhà nước và các tổ chức, lĩnh vực robot giao hàng tại Việt Nam hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ trong tương lai. Một số dự án đáng chú ý bao gồm:
• 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 vận chuyển cách ly trong khu vực y tế: Robot Vibot-1a tự động vận chuyển thức ăn, thuốc men, nhu yếu phẩm từ ngoài vào buồng bệnh tại bệnh viện Bắc Thăng Long Hà Nội.
Hình 2.3: Robot VMR-01
10
Hình 2.4: Robot Vibot-1a 2.4.2. Các nghiên cứu ngoài nước
Trên thế giới, nhiều công ty và tổ chức nghiên cứu đã đầu tư mạnh mẽ vào phát triển robot giao hàng. Các nghiên cứu này thường áp dụng các 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 bao gồm:
• Dự án Starship Technologies: Công ty này đã phát triển các robot giao hàng tự động hoạt động trong các thành phố và khuôn viên trường học, với khả năng di chuyển tự động và tránh chướng ngại vật.
• Dự án Nuro: Công ty Nuro đã phát triển robot giao hàng R2, một phương tiện tự hành nhỏ gọn, được thiết kế để 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.
Hình 2.5: Starship robot
11
Hình 2.6: Robot nuro và ABB 2.5. 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:
• An toàn và độ tin cậy: Đảm bảo an toàn cho người đi đường và hàng hóa là một thách thức lớn, đặc biệt là 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.
12