Đồ án Điều khiển xe lăn điện bằng giọng nói hoặc smartphone
Bao_cao.docx
1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ
ROBOT PHỤC VỤ NHÀ HÀNG
GVHD : ThS. PHAN THỊ THU THỦY
SVTH : VIÊN BẢO AN
MSSV : 18146072
SVTH : NGUYỄN THANH BÌNH
MSSV : 18146081
SVTH : ĐẶNG ANH KHOA
MSSV : 18146146
Khóa : 2018 - 2022
Ngành : CNKT CƠ ĐIỆN TỬ
TP.Hồ Chí Minh, Tháng 01 năm 2021
2. i
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Giảng viên hướng dẫn: ThS. PHAN THỊ THU THỦY
Sinh viên thực hiện:
VIÊN BẢO AN MSSV: 18146072
NGUYỄN THANH BÌNH MSSV: 18146081
ĐẶNG ANH KHOA MSSV: 18146146
1. Tên đề tài:
Tính toán, thiết kế robot phục vụ nhà hàng
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu
Vật liệu đầu vào: Nhôm, mica.
Tải trọng dự kiến:
Khối lượng tổng thể của robot: 20kg.
Khối lượng nâng của từng kệ
Kệ 1: 1 - 1,2kg.
Kệ 2: 1 - 1,2kg.
Kệ 3: 2 - 3,5kg.
Khối lượng nâng của 2 ngăn chứa
Ngăn 1: 3 – 3,5 kg.
Ngăn 2: 3 – 3,5 kg.
Không gian di chuyển: Robot di chuyển với diện tích nhà hàng 300m2 -
400m2 trên địa hình bằng phẳng.
Chức năng của robot
3. ii
Order.
Đưa đồ ăn tới tận bàn.
Vận chuyển chén, dĩa…
Phản hồi chất lượng sản phẩm cũng như dịch vụ.
3. Nội dung chính của đồ án
Tìm hiểu các loại robot phục vụ
Thiết kế hình dạng cho robot
Thiết kế cơ cấu di chuyển, thao tác và vận hành của robot
4. Các sản phẩm dự kiến
Bản thiết cơ khí
Bản báo cáo của robot phục vụ
PowerPoint, Poster sản phẩm
5. Ngày giao đồ án: /2020
6. Ngày nộp đồ án: 20/1/2021
7. Ngôn ngữ trình bày:
Bản báo cáo: Tiếng Anh Tiếng Việt
Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh Tiếng Việt
TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)
4. iii
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸTHUẬT TP.HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên
VIÊN BẢO AN MSSV: 18146072
NGUYỄN THANH BÌNH MSSV: 18146081
ĐẶNG ANH KHOA MSSV: 18146146
Tên đề tài: Tính toán, thiết kế robot phục vụ nhà hàng
Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử - chất lượng cao (tiếng việt)
Họ và tên GV hướng dẫn: ThS. PHAN THỊ THU THỦY
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên:
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
5. iv
2. Nhận xét về kết quả thực hiện của đồ án :
2.1. Kết cấu, cách thức trình bày đồ án:
............................................................................................................................
............................................................................................................................
2.2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng
nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
2.3. Kết quả đạt được:
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
2.4. Những tồn tại (nếu có):
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
6. v
3. Đánh giá:
TT Mục đánh giá
Điểm
tối đa
Điểm
đạt được
1
Hình thức và kết cấu đồ án 30
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của
các mục
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10
Tính cấp thiết của đề tài 10
2
Nội dung đồ án 50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và
kỹ thuật, khoa học xã hội…
5
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10
Khả năngthiếtkếmột hệthống, thành phần, hoặcquy
trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc
thực tế.
15
Khả năng cải tiến và phát triển 15
Khả năngsửdụng công cụ kỹthuật, phầnmềm chuyên
ngành…
5
3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10
4 Sản phẩm cụ thể của đồ án 10
Tổng điểm 100
7. vi
4. Kết luận:
Được phép bảo vệ
Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày tháng năm 2021
Giảng viên hướng dẫn
(Ký, ghi rõ họ tên)
8. vii
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên:
VIÊN BẢO AN MSSV: 18146072
NGUYỄN THANH BÌNH MSSV: 18146081
ĐẶNG ANH KHOA MSSV: 18146146
Tên đề tài: Tính toán, thiết kế robot phục vụ nhà hàng
Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử - chất lượng cao (tiếng việt)
Họ và tên GV phản biện:.............................................................................................................
9. viii
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày đồ án:
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng
nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
3. Kết quả đạt được:
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
4. Những thiếu sót và tồn tại của đồ án:
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
11. x
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Tên đề tài: Tính toán, thiết kế robot phục vụ nhà hàng
Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật Cơ Điện tử - Chất lượng cao (Tiếng việt)
Tên sinh viên 01: Viên Bảo An MSSV: 18146072
Tên sinh viên 02: Nguyễn Thanh Bình MSSV: 18146081
Tên sinh viên 03: Đặng Anh Khoa MSSV: 18146146
Tên GVHD: Phan Thị Thu Thủy Học hàm/Học vị: Thạc sỹ
Đơn vị công tác: Khoa Cơ khí Chế tạo máy
A.ĐÁNH GIÁ
TT MỤC ĐÁNH GIÁ
ĐIỂM
TỐI
ĐA
ĐIỂM ĐẠT ĐƯỢC
SV 01 SV 02 SV 03
1 Hình thức và kết cấu luận án 20
Đúng format với đầy đủ cả hình thức
và nội dung của các mục
5
Tính tổng quan, mục tiêu và nhiệm vụ
nghiên cứu
5
Tính cấp thiết của đề tài 5
Phương pháp nghiên cứu 5
2 Nội dung nghiên cứu 60
12. xi
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học,
khoa học và kỹ thuật, khoa học xã
hội,… để giải quyết vấn đề
10
Khả năng phân tích/tổng hợp 5
- Khả năng thực hiện thiết kế hệ
thống, máy móc, hoặc thiết
bị,…(đối với đề tài theo hướng
công nghệ)
- Khả năng thực hiện nghiên cứu, đề
xuất phương pháp hoặc quy trình,…
có tính mới và sáng tạo, đáp ứng yêu
cầu đưa ra với những ràng buộc thực
tế (đối vớiđề tài theo hướng nghiên
cứu)
30
Khả năng cải tiến và phát triển đề tài 10
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật,
phần mềm chuyên ngành,…
5
3 Kỹ năng thuyết trình 20
Thuyết trình hiệu quả, tự tin, trình bày
rõ ràng, mạch lạc, truyền cảm hứng cho
người nghe,có khả năng làm việc
nhóm, hiểu và trình bày được trách
nhiệm nghề nghiệp và đạo đức nghề
nghiệp
10
Trả lời câu hỏi phản biện đúng và
thuyết phục với kiến thức về các vấn đề
liên quan, hiểu được ảnhhưởng củacác
giải pháp của mình,…
10
13. xii
Tổng điểm 100
Tổng điểm quy đổi (hệ 10) 10
B.CÁC Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Về hình thức và kết cấu:
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
2. Về nội dung nghiên cứu
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
3. Về kỹ năng thuyết trình
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
C.KẾT LUẬN (Ghi rõ cần phải bổ sung, chỉnh sửa những mục gì trong ĐATKCK)
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
TP. HCM, ngày tháng năm 2021
Người nhận xét
(Ký và ghi rõ họ tên)
14. LỜI CẢM ƠN
Thành công không chỉ có một cá nhân tạo ra mà còngắn liền với những
sự hỗ trợ, giúp đỡ của nhiều người khác. Trong suốt thời gian học tập ở giảng
đường đại học em đã nhận nhiều sựquan tâm, giúp đỡ của quý thầy cô, gia đình
và bạn bè.
Em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Cơ khí Chế tạo máy – Trường Đại
Học Sư phạm Kỹ thuật TP.Hồ Chí Minh đã nhiệt tình trong việc truyền đạt vốn
kiến thức quý báu giúp đỡ em rất nhiều trong thời gian học tập tại trường. Em
xin chân thành cảm ơn Cô Phan Thị Thu Thủy đã tận tâm, chỉ bảo chúng em
qua từng buổi học trên lớp cũng như những buổi nói chuyện, thảo luận về lĩnh
vực sáng tạo trong nghiên cứu. Một số lần nữa, em xin chân thành cảm ơ n Cô.
Mặc dù đề tài lần này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được
những ý kiến đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn học cùng lớp giúp
đề tài hoàn thiện hơn.
Lời sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Khoa Cơ khí Chế tạo
máy sức khỏe, niềm tin, vững bước dìu dắt chúng em trường thành.
Trân trọng.
Nhóm sinh viên thực hiện
15. TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Đề tài: Tính toán, thiết kế robotphục vụ nhà hàng.
Nhân sự là một trong những yếu tố quan trọng, đóng vai trò then chốt
trong quá trình vận hành và phát triển việc kinh doanh nhà hàng. Bởi vậy, khi
lập kế hoạchkinh doanh, quản lý nhà hàng cần lưu ý đến phần tuyển dụng nhân
sự thật kỹ lưỡng. Để việc vận hành nhà hàng trơn tru, bạn cần tuyển dụng đội
ngũ nhân viên trước khi khai trương khoảng 1 đến 2 tháng. Dù nhìn nhận vấn
đề này dưới góc độ nào, nhân viên cũng luôn là vấn đề quan trọng bậc nhất
quyết định tới mức độ phát triển của nhà hàng. Việc vận hành sẽ chỉ dẫn đến
thảm họa nếu nhân viên của bạn không hài lòng với công việc. Bên cạnh các
vấn đề liên quan đến thu nhập, tỷ lệ nghỉ việc còn chịu ảnh hưởng từ các vấn
đề khác. Để giải quyết bài toán này nhóm đã quyết định chọn đề tài “Tínhtoán,
thiết kế robotphục vụ nhà hàng”. Robotphục vụ sẽgiúp cho doanh thu của cửa
hàng tăng một cách đáng kể, quản lý dễ dàng và hạn chế rủi ro trong lao động.
16. xv
MỤC LỤC
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ........................................................................................... i
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ..................................................iii
(Dành cho giảng viên hướng dẫn) ...................................................................................iii
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ.................................................vii
(Dành cho giảng viên phản biện)....................................................................................vii
PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ................................................x
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................ xiii
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ........................................................................................................ xiv
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ...........................................................................................1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................1
1.2. Thị trường robot phục vụ.....................................................................................1
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.............................................................................2
1.4. Mục tiêu nghiên cứu.............................................................................................2
1.5. Đối tượng và phạm vi nguyên cứu .....................................................................2
1.5.1. Đối tượng nguyên cứu ..................................................................................2
1.5.2. Phạm vi nguyên cứu và giới hạn đề tài.......................................................2
1.6. Cơ sở phương pháp luận......................................................................................3
1.7. Phương pháp nghiên cứu .....................................................................................3
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..............................................................................4
2.1. Tổng quan về robot phục vụ................................................................................4
2.2. Chức năng của robot.............................................................................................4
2.3. Các mẫu robot phục vụ ........................................................................................5
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ................................................................................7
3.1. Tồng quan ..............................................................................................................7
3.1.1. Phân tích, so sánh ..........................................................................................7
3.1.2. Quy trình.........................................................................................................8
3.1.3. Hình dạng tổng quan của robot do nhóm thiết kế .....................................9
3.1.4. Thông số đầu vào của robot .........................................................................9
3.2. Tính toán và lựa chọn độn cơ........................................................................... 12
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 16
17. xvi
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1. Peper – Robot phục vụ của công ty Softbank................................. 5
Hình 2.2. Cô Ba – Robot phục vụ nhà hàng trên phố đi bộ Nguyễn Huệ ........ 5
Hình 2.3. Timea – Robot phục vụ thức ăn đầu tiên ở Afghanistan ................. 6
Hình 2.4. Morta – Robot phục vụ của kỹ sư Việt Nam................................... 6
Hình 3.1. Hình ảnh minh họa ...................................................................... 7
Hình 3.2. Hình ảnh minh họa ...................................................................... 7
Hình 3.3. Hình dạng mô phỏng 3D của robot phục vụ .................................. 9
Hình 3.4. Hình dạng mô phỏng 2D của robot phục vụ .................................. 9
Hình 3.5. Màn hình cảm ứng của robot phục vụ......................................... 10
Hình 3.6. Mô phỏng 3D của phần kệ.......................................................... 10
Hình 3.7. Nhựa mica................................................................................. 10
Hình 3.8. Nhôm định hình......................................................................... 11
Hình 3.9. Ke góc....................................................................................... 11
Hình 3.10. Thiết kế 3D của ngăn chứa....................................................... 11
Hình 3.11. Cấu trúc cơ khí ngăn chứa động cơ .......................................... 12
Hình 3.12. Các lực tác dụng...................................................................... 13
Hình 3.13. Động cơ giảm tốc DCM50-775 24VDC..................................... 15
18. 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Công nghệ tạo chế tạo robot tự động hóa từ khi ra đời đến nay đã được
cải tiến và phát triển rất nhiều. Các chủng loại robot và đa dạng ứng dụng ra
đời, mỗi côngnghệ chế tạo có những ưu điểm riêng. Hiện nay, một trong những
nhu cầu cấp thiết đốivới côngnghệ chế tạo robotđốivới cuộc sống là robotcó
thể giúp đỡ và thay thế con người trong mọi công việc, không chỉ dừng lại tại
các nhiệm vụ đơngiản mà cònthực hiện được những côngviệc phức tạp. Ngoài
lĩnh vực công nghiệp, robot ngày càng được ứng dụng rộng rãi tại nhiều lĩnh
vực khác nhau trong cuộc sống như là robot có chức năng phụ vụ có thể thay
thế một người bồibàn với nhiều tính năng ưu việt. Trong môi trường đông đúc
và đầy áp lực những conrobotphần nào giúp con người giảm tải công việc như
tiếp khách, nhận đặt món, ghi nhớ chi tiết mọi yêu cầu của khách hàng mà
không sợ quên hay chậm trễ. Một con robot thay thế người phục vụ còn thể
hiện sựchuyên nghiệp góp phần tăng năng suất và thị hiếu của người tiêu dùng.
Ngoài ra nó cũng góp phần hạn chế tiếp xúc giữa người với người, giảm sự lây
lan dịch bệnh COVID-19.
1.2. Thị trường robot phục vụ
Tính đến thời điểm hiện, tại đã có 20 công ty đã thay thế nhân viên của
mình bằng robotví dụ:Amazon, DHL, CIG, UBER,… nhưng tất cảđều là robot
công nghiệp phục công việc sản xuất hàng hóa và thực hiện những công việc
nặng nhọc. Hiện tại chỉ mới có chú robot Pepper của tập đoàn Softbank Nhật
Bản được sản xuất và sử dụng trong mục đích phục vụ khách hàng. Robot
Pepper sẽ được sử dụng để chào đón khách, nói chuyện và tư vấn, cung cấp
thông tin sản phẩm phù hợp cho người mua hàng, giúp khách hàng được thoải
mái tại cửa hàng. Ở Việt Nam thì chưa có công ty nào sản xuất và đưa ra thị
trường những chú robotphục vụ tiện ích như vậy. Trong bối cảnh đó cùng với
sựnhiệt huyết và năng động của thanh niên Việt, đãcó nhiều robotphục vụ của
Việt Nam ra đời như robotMorta của nhóm kỹ sư Đỗ Trung Thanh, robot‘’Cô
19. 2
Ba’’ của thầy trò tiến sĩ Nguyễn Bá Hải - Trưởng khoa sáng tạo và khởi nghiệp
ĐH Sư phạm kỹ thuật TP.HCM…. Nhưng tất cả chỉ dừng lại ở quy mô nhỏ
từng cá thể, hoạt động nội bộ chưa mở rộng và được sử dụng nhiều. Nắm bắt
được điều đó ta thấy việc sản xuất hàng loạt robot phục vụ gần gũi thân thiện
với con người, dễ dàng tương tác hỗ trợ giúp đỡ khách hàng là một hướng đi
rất tiềm năng.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Đề tài có những ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Tự độnghóa là một trong sáu ngành ưu tiên của Chính phủ Việt Nam
và robot đóng vai trò quan trọng trong ngành này.
Tại Việt Nam, ngành robot được giảng dạy trong nhiều trường Đại
học.
Robot góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống con người.
Ứng dụng robot phục vụ vào cuộc sống thỏa mãn cuộc cách mạng
công nghiệp 4.0.
Phát triển và nghiên cứu robotphục vụ thân thiện dễ tiếp cận với mọi
người, đáp ứng nhu cầu kinh tế.
1.4. Mục tiêu nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu thiết kế robot phục vụ tự động nhằm:
Robot nhận order thức ăn và đánh giá chất lượng qua phản hồi của
khách hàng thông qua màn hình cảm ứng.
Vận chuyển được món ăn đến bàn cho khách.
Đựng chén, dĩa dơ.
1.5. Đối tượng và phạm vi nguyên cứu
1.5.1. Đối tượng nguyên cứu
Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu, thiết kế robot phục vụ.
1.5.2. Phạm vi nguyên cứu và giới hạn đề tài
20. 3
Phạm vi nghiên cứu của đề tài như sau:
Tìm hiểu các loại robot phục vụ.
Thiết kế hình dạng cho robot.
Thiết kế cơ cấu di chuyển, thao tác và vận hành của robot.
Giới hạn đề tài
Mặt phẳng di chuyển robot: mặt phẳng.
Không gian di chuyển:
Vì robot được thiêt kế với kết cấu máy nên không gian di chuyển
phải rộng và bàn ghế được sắp xếp một cách hợp lý để robotđạt hiệu
quả tối ưu.
Điều khiển:
Cần một người điều khiển cũng như vận hành robot
1.6. Cơ sở phương pháp luận
Từ cơ cở các tài liệu, các nghiên cứu, đề tài đi trước, các mẫu robot có
trên thị trường để phân tích những ưu điểm cũng như những nhược điểm của
các dòng robot đó có trước, từ đó lựa chọn thiết kế được mẫu kiểu dáng robot
tốt hơn.
1.7. Phương pháp nghiên cứu
Đề tài kết hợp nghiên cứu giữa phương pháp lý thuyết và thực nghiệm
trên mô hình. Cụ thể:
Nghiên cứu lý thuyết:
- Tìm kiếm, tổng hợp các tài liệu liên quan đến đề tài.
- Tổng hợp tài liệu tính toán, thiết kế cơ cấu truyền động đảm bảo độ
chính xác, tối ưu hóa chuyển động.
- Tìm hiểu thuật toán điều khiển chuyển động tối ưu.
21. 4
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Tổng quan về robot phục vụ
Robotphục vụ hay Robotdịchvụ là robot hỗ trợ con người, thường bằng
cách thực hiện công việc bẩn thỉu, đơn giản, xa xôi, nguy hiểm, hoặc lặp đi lặp
lại, kể cả công việc nội trợ. Các robot này thường là tự trị và/hoặc được vận
hành bởi một hệ thống điều khiển tích hợp, với các tùy chọn điều khiển bằng
tay tác động đè (tác động tức thì).
Thuật ngữ "robot dịch vụ" không có định nghĩa kỹ thuật nghiêm
ngặt. Liên đoàn Robothọc Quốctế (IFR) đã đề xuất định nghĩa dự kiến: "Robot
dịch vụ là robot hoạt động bán hoặc hoàn toàn tự động để thực hiện các dịch
vụ hữu íchcho nhu cầu củaconngười và thiết bị, ngoại trừ hoạt độngsản xuất".
2.2. Chức năng của robot
Robot gồm 4 chức năng chính:
Nhận order món ăn và đánh giá phản hồi từ khác hàng.
Khách hàng thông qua màn hìnhcảm ứng để ordermón, bộ phận
chế biến trong nhà hàng sẽ nhận được yêu cầu và từ đó chế biến
món ăn cho khách hàng. Sau khi thưởng thức món ăn của nhà
hàng, khách hàng có thể phản ý kiến của mình thông qua màn
hình cảm ứng. Những ý kiến phản hồi của khách sẽtổng hợp về
dữ liệu về máy chủ giúp quản lý nắm bắt được những khuyết
điểm cũng như ưu điểm của món ăn. Từ đó phát triển được dịch
vụ cũng như sản phẩm một cách tốt hơn.
Chuyển món ăn đến cho khách.
Giảm được nhân sự cho nhà hàng, tránh nguy hiểm do lao động,
quản lý dễ dàng.
Góp phần xây dựng một xã hội ngày càng phát triển, thúc đẩy
ngành công nghiệp 4.0.
22. 5
2.3. Các mẫu robot phục vụ
Pepper là một robot nửa hình người do SoftBank Robotics (trước đây
là Aldebaran Robotics)sảnxuất, được thiết kế với khả năng nhận dạng biểu
hiện cảm xúc. Pepper được giới thiệu trong một hội nghị vào ngày 5 tháng
6 năm 2014 và được trưng bày tại các cửa hàng điện thoại SoftBank Mobile
ở Nhật Bản ngay vào ngày hôm sau. Khả năng nhận biết biểu lộ cảm xúc
của Pepper dựa trên việc phát hiện và phân tích các biểu hiện trên khuôn
mặt và tông giọng.
Robot Cô Ba hiện đang là nhân viên phục vụ của chuỗi quán cà phê
Javi. Do nhóm nghiên cứu gồm 7 người đã nghiên cứu để chế tạo từ cuối
năm 2013 đến nay với Nguyễn Thanh Huy (22 tuổi), sinh viên năm 4 khoa
cơ khí động lực - ĐH Sư phạm kỹ thuật TP.HCM là nhóm trưởng của đội
nghiên cứu
Hình 2.1. Peper – Robot phục vụ của công ty Softbank
Hình 2.2. Cô Ba – Robot phục vụ nhà hàng trên phố đi bộ Nguyễn Huệ
23. 6
Hình 2.3. Timea – Robot phục vụ thức ăn đầu tiên ở Afghanistan
Timea là nhân viên robotphục vụ mới tại một nhà hàng thức ăn nhanh ở
thủ đô Kabul của Afghanistan. Robotdo Nhật Bản sản xuất đã trở thành người
nổi tiếng kể từ khi ra mắt. Timea cũng giúp cho doanh thu của cửa hàng này
tăng mạnh. Công việc của Timea là mang thức ăn từ bếp đến cho khách hàng.
Nó còn có thể hát, giúp thực khách vui vẻ hơn khi ăn.
Morta là robotđược sản xuất tại Việt Nam. Theo kỹ sư Đỗ Trung
Thanh, một thành viên trong nhóm sản xuất Morta, robot gồm hai phần chính
là khối vận hành và khối điều khiển. Năng lượng nuôi khối vận hành là bộ ắc
quy 42V tự ghép, với mạch bảo vệ riêng, đảm bảo cho thiết bị hoạt động 15
tiếng liên tục và có thể sạc đầy sau 6-8 tiếng. Phần điều khiển là một máy tính
bảng Android đã được lập trình phần mềm riêng.
Hình 2.4. Morta – Robot phục vụ của kỹ sư Việt Nam
24. 7
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
3.1. Tồng quan
3.1.1. Phân tích, so sánh
Lựa chọn kết cấu khung máy robotphục vụ
Phương án 1: Kết cấu người máy
Robotcó đủ 2 tay có thể cầm nắm dễ dàng
Ưu điểm:
Bề ngoài thân thiện với con người
Linh hoạt khi cầm nắm đồ vật
Nhược điểm :
Chi phí cao khi gia công
Vận chuyển được ít sản phẩm
Nhiều cơ cấu chuyển động dẫn đến rung lắc, gia công gặp
khó khăn
Phương án 2: Kết cấu dạng máy
Hình 3.1. Hình ảnh minh họa
Hình 3.2. Hình ảnh minh họa
25. 8
Ưu điểm:
Vận chuyển được nhiều sản phẩm cùng lúc
Di chuyển dễ dàng
Hình dáng đa dạng, hiện đại
Kết cấu đơn giản, dễ thi công lắp đặt
Nhược điểm:
To, cồng kềnh hơn
Kết luận: Sau khi đưa ra 2 phương án thiết kế, so sánh ưu nhược
điểm cũng như hình dạng robot nhóm đã quyết định lựa chọn
phương án 2. Nhóm hướng tới những nhà hàng có không gian rộng
rãi và số lượng khách đôngnên sự lựa chọnthiết kế dạng máy sẽ vô
cùng phù hợp.
3.1.2. Quy trình
Quy trình Order
Robot sẽ được một người đảm nhận điều khiển. Khi khách hàng
ngồi vào bàn, thông qua sự điều khiển do nhóm lập trình, robotsẽ
di chuyển tới vị trí khách hàng và phát ra tín hiệu âm thanh “ Xin
chào quý khách, mời quý khách chọn món”. Khách hàng nhận
được tín hiệu và sẽ lựa chọn món ăn thông qua màn hình cảm ứng
của robot. Sau khi khách order xong dữ liệu sẽ chuyển tới màn
hình trong khu vực bếp. Các đầu bếp sẽ nhận được thông tin món
ăn do khách yêu cầu và tự đó chế biến.
Quy trình vận chuyển món ăn
Sau khi đầu bếp chế biến món ăn xong, nhân viên trong khu vực
bếp sẽ đặt món ăn lên các kệ của robot để người điều khiển robot
vận chuyển đến bàn mà khách order .
Quy trình phản hồi
Để có được ý kiến của món ăn, nhóm sẽ lập trình chức năng phản
hồi thông qua màn hình theo thang điểm từ 1 đến 10. Khách hàng
sau khi dùng xong món có thể đánh giá thông qua màn hình.
26. 9
3.1.3. Hình dạng tổng quan của robot do nhóm thiết kế
Robotcao 1.2m, nặng 20kg gồm 3 ngăn chứa thức ăn và hai ngăn
chứa dụng cụ của nhà hàng ( chén ,đũa, dĩa,…..)
3.1.4. Thông số đầu vào của robot
Kích thước và vật liệu các chi tiết
Màn hình cảm ứng
Chức năng: gồm 2 chức năng chính
Dùng để order món ăn trong nhà hàng
Điều khiển robot
Nhóm quyết định chọn Màn Hình Thông Minh Google Home
Hub.
Hình 3.3. Hình dạng mô phỏng 3D của robot phục vụ
Hình 3.4. Hình dạng mô phỏng 2D của robot phục vụ
27. 10
Khách hàng có thể order món ăn và đánh giá độ ngon của
thức ăn qua màn hình .
Phần kệ
Nhóm thiết kế kệ hình tròn với đường kính 370mm và dày
5mm.
Vật liệu: Để đảm bảo tính thẩm mĩ cũng như tiết kiệm chi
phí nhóm chọn vật liệu làm kệ là nhựa mica.
Hình 3.5. Màn hình cảm ứng của robot phục vụ
Hình 3.6. Mô phỏng 3D của phần kệ
Hình 3.7. Nhựa mica
28. 11
Hình 3.9. Ke góc
Phần thanh đỡ kệ
Để kệ hình tròn được chắc chắn nhóm đã lựa chọn vật
liệu là nhôm định hình.
Gồm 6 thanh nhôm định hình: 2 thanh có chiều cao
h=670mm và 4 thanh có chiều cao h=250mm.
Khớp nối
Phần ngăn chứa
Với mong muốn có thể giúp đỡ nhân viên dọndẹp chén, dĩa,
…. của nhà hàng một cách nhanh hơn mà không cần phải
bưng bê nên nhóm đã thiết kế hai ngăn chứa.
Gồm 2 ngăn hình vuông có l=400mm, khoảng cách giữa
ngăn thứ nhất và ngăn thứ 2 có h=150mm.
Hình 3.8. Nhôm định hình
Hình 3.10. Thiết kế 3D của ngăn chứa
29. 12
Phần ngăn chứa động cơ
Chú thích:
1. Bánh xe 4. Động cơ DC 24V
2. Đế 5. Bộ truyền buly
3. Gối đỡ 6,7. Đế ngăn chứa tầng 2,3
Động cơ sẽ đặt ở tầng cuối nhằm hạ thấp trọng tâm và tạo
điều kiện cho việc lập trình và di chuyển robot.
Trục động cơ và phần trục bánh xe được nối với nhau bằng
một buli dẫn động bằng đai răng.
Không gian di chuyển
Robot di chuyển trên địa hình bằng phẳng.
3.2. Tính toán và lựa chọn động cơ
Vì là đề tài “Tính toán, thiết kế robot phục vụ” nên để đảm bảo robot
hoạt hiệu quả phải lựa chọn động cơ một cách phù hợp.
Động cơ trong trường hợp này được xem như đôi chân của con người
giúp robot chuyển động từ vị trí này đến vị trí khác. Yêu cầu động cơ phải có
công suất phù hợp, phải chịu được tải nhiều hơn khối lượng của bản thân robot
mà vẫn đảm bảo tốc độ di chuyển và sự ổn định.
Thiết bị được chọnlàm việc trong không gian các nhà hàng vì thế tốc độ
di chuyển phải ổn định. Không quá nhanh cũng không quá chậm để đảm bảo
an toàn và vẫn đảm bảo thời gian khi phụ vụ khách hàng. Ta chọn vận tốc di
Hình 3.11. Cấu trúc cơ khí ngăn chứa động cơ
30. 13
chuyển tối đa của thiết bị : 0.1 đến 0.2 m/s.
Ta có mô hình phần chứa động cơ tương đương như hình vẽ sau
Trong đó:
Ff : Lực ma sát
Fw: Lực động cơ
v: vận tốc robot
a: gia tốc robot
Hệ số ma sát lăn giữa bánh xe và mặt đường µ < 1. Giả sử µ = 0.9.
Vì robot sau này phải tải thêm các vật khác (nguồn, mạch động cơ, đồ
ăn, đũa, muỗng,…) nên ta chọn khối lượng robot để tính toán mt = 2.5 mkhung
= 20kg.
Theo định luật II Newton ta có:
Phương y : N = P = m.g
Phương x : F = FMS = µ × N = µ.m.g = 0.9× 20×9.81 = 132.435 N
Do thiết kế của mô hình, mỗi bánh xe cần cung cấp lực đẩy Fb = F/2 =
66.2175N
Ta muốn xe di chuyển với tốc độ vừa phải do còn bưng bê đồ ăn sau
này nên tốc độ 0.2m/s là phù hợp.
Fw = m.a + 𝜇.m.g = 132.3 N
Moment của động cơ
M = Fw.r
M = 6.615 Nm
Số vòng quay của trục động cơ (vòng/phút)
N= v.1000/π.D= 48 ( vòng/ phút )
ω =N.2π/60= 5.03 rad/s
Hình 3.12. Các lực tác dụng
31. 14
Công suất cần thiết:
P = T.ω = 33.27 (W)
So sánh động cơ
Loại động cơ
DCM50-775
24VDC 110rpm
116K
Planet 60rpm 24VDC
60w 139K
DCM50-775 24VDC
25rpm 480K
Khối lương 750 g 1000g 750 g
Điện áp 24V DC 24V DC 24V DC
Tỉ số truyền 116:1 1:139 480:1
Moment 62.5 kgf.cm 90 kgf.cm 80 kgf.cm
Tốc độ động cơ 12000 vòng/phút 8200 vòng/phút 12000 vòng/phút
Tốc độ qua giảm tốc 110 vòng/phút 60 vòng/phút 25 vòng/phút
Công suất 60W 60W 60W
Encoder 2 kênh A, B 13xung
Hall sensor13 xung,
2 kênh A, B
2 kênh A, B 13xung
Ưu điểm
Tốc độ mạnh
Thời gian giảm tốc
nhanh
Giá thành rẻ
Bền bỉ với thời
gian
Động cơ planet cao
cấp.
Bền bỉ với thời gian.
Hộp số mạnh mẽ
với bộ nhông ăn
khớp trong chính
xác, giảm tiếng ồn.
Tốc độ mạnh
Động cơ bền
Giá thành rẻ
Nhược điểm
Động cơ có
moment yếu dẫn
đến khá năng tăng
tốc của động cơ
cũng yếu.
Giá thành cao
Khối lượng khá lớn.
Động cơ có tốc độ
quay yếu
Thời gian giảm tốc
lâu
32. 15
Đểphù hợp với nhu cầucần thiết củamột conrobotphục vụ, nhóm
thực hiện đề tài đã quyết định chọn động cơ DCM50-775 24VDC
110rpm 116K là động cơ phù hợp nhất.
Kết luận: Nhóm đã thực hiện hoàn thành phần thiết kế khung sườn cho robot.
Tạo tiền đề cho việc chế tạo và lắp đặt vỏ và các mạch điện sau này.
Hình 3.13. Động cơ giảm tốc DCM50-775 24VDC
33. 16
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Thế Hùng (2009). Điều Khiển Tự Động – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ
Thuật TP.HCM.
[2] Nguyễn Thị Phương Hà (chủ biên), Huỳnh Thái Hoàng. Lý thuyết điều khiển tự
động – NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM- 2005.
[3] https://vi.wikipedia.org/wiki/Robot_ph%E1%BB%A5c_v%E1%BB%A5
[4] https://robotstore.vn/
