thiết kế hệ thống cơ điện tử robot hút bụi

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CƠ KHÍ
----------------------

BÀI TẬP LỚN
THIẾT HỆ THỚNG CƠ ĐIỆN TỬ:
Thiết kế sản phẩm Robot hút bụi

Giáo viên hướng dẫn : Ths. Nhữ Quý Thơ
Sinh viên thực hiện

: 1. Vũ Xuân Tú - 2019605951
2. Lưu Quốc Tuấn - 2019605587
3. Nguyễn Ngọc Tuấn - 2019600470
4. Ngô Đức Tuấn – 2019601557

Hà Nội – 2021


ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

2


LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây ngành Cơ điện tử có những bước phát triển vượt
bậc, việc ứng dụng các sản phẩm cơ điện tử vào sản xuất ngày càng phổ biến giúp
nâng cao năng suất lao động và hạ giá thành sản phẩm. Song song với quá trình
phát triển đó là yêu cầu ngày càng cao về độ chính xác, tin cậy, khả năng làm việc
trong mơi trường khắc nghiệt với thời gian dài của các hệ thống cơ điện tử. Vì vậy
việc nghiên cứu và thiết kế các hệ thống cơ điện tử để đáp ứng được yêu cầu trên
là việc làm cần thiết. Sự phát triển của hệ thống cơ điện tử là sự phát triển của các
ngành kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển và tự động
hoá đã và đang đạt được nhiều tiến bộ mới.
Học phần Thiết kế hệ thống Cơ điện tử được đưa vào giảng dạy với mục đích
giúp sinh viên có kiến thức và tư duy trong việc lập kế hoạch cơng việc theo trình

tự hợp lý để có thể thiết kế được một hệ thống cơ điện tử hoạt động ổn định, tối
ưu và hiệu quả. Học phần cũng rèn luyện cho sinh viên khả năng tư duy hệ thống,
kỹ năng làm việc nhóm và kiến thức về nhiều mảng khác nhau, giúp ích cho học
tập và cơng việc sau này.
Sau q trình học tập và tự tìm hiểu về học phần, nhóm sinh viên đã lựa chọn
và hoàn thành báo cáo bài tập lớn với đề tài: Thiết kế sản phẩm cơ điện tử “Robot hút
bụi”.Đây là một đề tài hay và có tính ứng dụng cao trong đời sống đồng thời cũng là
cơ sở cho những nghiên cứu và sản phẩm sau này của sinh viên.

3


MỤC LỤC
Đánh giá của giảng viên .....................................................................................2
Lời nói đầu..........................................................................................................3
MỤC LỤC ..........................................................................................................4
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................5
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................7
Lời mở đầu ....................................................... Error! Bookmark not defined.
Phần 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN .................................................................8
1.1. Robot hút bụi ........................................................................................8
1.2. Cấu tạo của robot ..................................................................................8
1.3. Phương pháp hoạt động ........................................................................9
1.4. Tính năng thơng minh...........................................................................9
Phần 2: Nội dung thiết kế .................................................................................10
2.1. Phân tích nhiệm vụ thiết kế ................................................................10
2.2. Lựa chọn cấu trúc làm việc.................................................................23
Phần 3: Thiết kế Sơ bộ .....................................................................................28
3.1. Thiết lập danh sách kiểm tra. ..............................................................28
3.2. Xác định điều kiện biên, các ràng buộc về không gian. .....................29

3.3. Xác lập layout thô, các cụm thành phần hồn thành các chức năng chính
............................................................................................................................30
Phần 4: Thiết kế cụ thể .....................................................................................34
4.1. Tổng thể ..............................................................................................34
4.2. Hút bụi ................................................................................................35
4.3. Điều khiển...........................................................................................36
4.4. Nguồn .................................................................................................38
4.5. Bảo vệ hệ thống điện. .........................................................................41
4.6. Ngắt khẩn cấp. ....................................................................................43
4


4.7. Tạo, lập bản đồ ...................................................................................45
4.8. Điều Khiển vị trí, tốc độ .....................................................................47
4.9. làm sạch ..............................................................................................50
4.10. Thiết kế bản vẽ .................................................................................52
Tổng kết ............................................................................................................59
Tài liệu tham khảo ............................................................................................59

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1: Robot hút bụi phổ biến trên thị trường. .................................................8
Hình 2: Chức năng tổng thể của thang máy .....................................................17
Hình 3: Sơ đồ cấu trúc chức năng tổng thể của Robot hút bụi. ........................17
Hình 4: Sơ đồ cấu trúc chức năng nguồn điện .................................................18
Hình 5: Sơ đồ cấu trúc chức năng Bảo vệ hệ thống điện .................................18
Hình 6: Sơ đồ cấu trúc chức năng điều khiển vị trí, tốc độ ..............................18
Hình 7:Sơ đồ cấu trúc chức năng làm sạch ......................................................19
Hình 8: Sơ đồ cấu trúc chức năng nhận tín hiệu điều khiển ............................19
Hình 9: Sơ đồ cấu trúc chức năng xây dựng bản đồ ........................................20
Hình 10: Sơ đồ cấu trúc chức năng tránh va chạm..........................................20

Hình 11: Sơ đồ cây những tiêu chí đánh giá cho một hệ thống robot hút bụi..23
Hình 12: Sơ đồ bố trí hình học những bộ phận chính bên trong robot hút bụi 30
Hình 13: Phân bố vị trí bánh xe. .......................................................................30
Hình 14: Nguyên lí gom bụi. ............................................................................31
Hình 15: Buồng hút. .........................................................................................31
Hình 16: Ngun lí sạc khơng dây(Sạc cảm ứng). ...........................................32
Hình 17: Sạc không dây tại dock sạc ...............................................................32
Hình 18: Sơ đồ khối tạo lập bản đồ. .................................................................33
Hình 19: Hình ảnh tổng thể robot. ....................................................................34
Hình 20: Phân rã các thành phần của robot. .....................................................34
5


Hình 21: Bộ phận hút bụi. ................................................................................35
Hình 22: Vi điều khiển Arduino Uno R3 .........................................................36
Hình 23: Thông số kĩ thuật bộ điều khiển .......................................................37
Hình 24: Module điều khiển qua wifi ESP8266 ..............................................37
Hình 25: Mạch chỉnh lưu cầu. ..........................................................................38
Hình 26: Pin Lithium - ion ...............................................................................39
Hình 27: Sạc không dây. ..................................................................................40
Hình 28: Sơ đồ mạch ổn áp 5V sử dụng IC 7805 ............................................42
Hình 29: Mô phỏng mạch ổn áp 5v sử dụng IC 7805. .....................................42
Hình 30: Cầu chì ...............................................................................................43
Hình 31: Cảm biến Lidar ..................................................................................45
Hình 32: Khoảng cách phát hiện tối đa của cảm biến Lidar ............................45
Hình 33: Sơ đồ kết nối Arduino TFmini-S......................................................46
Hình 34: Bộ phận bánh chuyển động ...............................................................47
Hình 35: Động cơ chuyển động........................................................................48
Hình 36: Mạch điều khiển tốc độ L298 ............................................................48
Hình 37: Sơ đồ nối dây Module điểu khiển động cơ L298 ..............................49

Hình 38: Động cơ hút bụi Brushless Không chổi than Lexy W6160 ..............50
Hình 39:Chổi cạnh quét cho Robot hút bụi ......................................................50
Hình 40: Hộp đựng rác. ....................................................................................51
Hình 41: Bản vẽ tổng thể ..................................................................................52
Hình 42: Bản vẽ phân rã ...................................................................................53
Hình 43: Bản vẽ bộ phận hút bụi. .....................................................................54
Hình 44: Bản vẽ phân rã bộ phận hút. ..............................................................55
Hình 45: Bản vẽ bánh xe. .................................................................................56
Hình 46: Bản vẽ máy hút bụi............................................................................57
Hình 47:Bản vẽ khung Robot ...........................................................................58

6


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1: Danh sách yêu cầu ..............................................................................13
Bảng 2: Nguyên tắc làm việc cho từng chức năng của Robot hút bụi. ............23
Bảng 3: Bảng đánh giá tiêu chí 3 biến thể .......................................................25
Bảng 4: Bảng danh sách kiểm tra .....................................................................28

7


PHẦN 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
1.1. Robot hút bụi
Robot hút bụi (tiếng Anh: robotic vacuum cleaner) là một robot hút bụi với lập
trình thơng minh giúp tự động hóa việc hút bụi. Robot hút bụi có một số tính năng:
tự động làm việc tự động lập bản đồ căn phòng lên phương án làm việc tối ưu, trang
bị cảm biến bụi bẩn điều khiển lực hút, linh hoạt thay đổi theo chất liệu sàn khác
nhau; màng lọc giúp lọc sạch ion siêu nhỏ và loại bỏ các chất gây kích ứng da; tia tử

ngoại UV diệt khuẩn giúp robot hút bụi hiệu quả với cả rác bẩn vật lý và hóa học.

Hình 1: Robot hút bụi phở biến trên thị trường.
Robot hút bụi đầu tiên được đưa vào sản xuất là Electrolux Trilobite của
Electrolux - hãng sản xuất thiết bị gia dụng chuyên nghiệp Thụy Điển. Năm 1997,
một trong những phiên bản đầu tiên của robot hút bụi Electrolux Trilobite đã xuất
hiện trên chương trình khoa học của BBC
Năm 2002 cũng là năm đánh dấu cột mốc quan trọng với nhiều mẫu robot hút
bụi mới ra đời với nhiều tính năng đột phá: hút chân không, sử dụng công nghệ laser
thay vì cơng nghệ siêu âm truyền thống, điển hình có Neato XV 11.
1.2. Cấu tạo của robot
Với mỗi thương hiệu robot hút bụi khác nhau sẽ có những cấu tạo khác nhau
nhưng về cơ bản sẽ có những phần chính sau:

8


Thân máy bao gồm: vỏ máy, phần cứng (bộ vi mạch lập trình), hệ thống laser
định vị, bánh xe, hộp rác, chổi quét gom rác sợi tổng hợp.
Phần đi theo máy: đế sạc, dây tường ảo (hoặc cột tường ảo), combo bộ chổi
qt, hộp lau nhà...
1.3. Phương pháp hoạt đợng
Nói đến robot thì chúng ta đều biết nó sẽ hoạt động độc lập nhất có thể và hạn
chế tối đa thao tác của con người. Hầu hết các robot hút bui trên thị trường hiện nay
sẽ tự làm việc khi chúng được đặt lịch làm việc. Tất cả các robot hút bụi sẽ hoạt động
theo quy trình sau:
-

Khởi động quét laser lập bản đồ căn phịng định vị khơng gian.

-

Lập trình phương pháp di chuyển

-

Di chuyển làm việc theo bộ điều khiển

-

Di chuyển đến các phòng khác nhau theo laser định vị dẫn đường.

1.4. Tính năng thông minh
Mỗi thương hiệu robot hiện nay sẽ định vị cho mình những tính năng thơng
minh riêng biệt. Tuy nhiên vẫn sẽ có những quy chuẩn chung cho robot hút bụi thơng
minh. Có thể kể đến các tính năng cơ bản sau:
-

Cảm biến chống rơi, giúp robot an toàn hơn khi hoạt động ở sàn cao trên
2,5 cm.

-

Cảm biến chống va đập: giúp robot và đồ nội thất an tồn hơn, khơng gặp
phải các trường hợp đâm vào đồ nội thất gây hỏng robot, rơi, vỡ các đồ đạc.

-

Sạc tự động: giúp robot không bị " ngủ quên" trong một góc nhà khó với nào
đó khi đột ngột hết pin. Tính năng này giúp robot hút bụi tự nhận biết được

khi nào pin yếu để tự về vị trí ban đầu hoặc trạm sạc tự động của robot.

-

Sử dụng bánh xe cỡ lớn giúp robot đi vượt chướng ngại khoảng 1-1,5 cm,
hoạt động được kể cả trên mặt sàn hơi gồ ghề.

9


PHẦN 2: NỘI DUNG THIẾT KẾ
2.1. Phân tích nhiệm vụ thiết kế
Trước khi bắt đầu phát triển sản phẩm, cần phải làm rõ được nhiệm vụ thiết
kế một cách chi tiết. Việc phân tích nhiệm vụ thiết kế trải qua các bước cơ bản
sau:
2.1.1. Thiết lập danh sách yêu cầu
Nhóm 23

DANH SÁCH YÊU CẦU CHO ROBOT HÚT BỤI

Thay

D

đổi

W

Yêu cầu
Hình dạng tổng quát:

W - Chiều dài: 25-35cm.
W - Chiều rộng: 25-35cm.
W - Chiều cao: 10-15cm.
W - Hình dạng có thể dễ dàng thoát khỏi những chướng
ngại vật và quay đầu
W - Dễ dàng lắp đặt và sửa chữa
W - Có thể dễ dàng chui vào góc, cạnh, vượt chướng ngại
vật.
Đợng lực:
W - Tốc độ đi chuyển: Nhiều cấp độ(0.1-0,25m/s)
W - Gia tốc: 0.1-0.15m/s2
W - Công suất động cơ: 50-100W.
Phạm vi, môi trường làm việc:
W - Phạm vi làm việc: 100-250m2.
D - Có thể hoạt động tốt trên những nền gỗ, nền đá hoa trợn
trượt.
W - Nhiệt độ môi trường: < 500
W - Độ ẩm: 35-75%
Năng lượng:
* Nguồn:

10

Chịu trách
nghiệm


W - Điện áp nguồn: DC 24V
W - Dung lượng: >3000 mAh

*Sạc:
D - Điện áp ngõ vào: AC 220 - 240V
W - Điện áp ngõ ra: DC 24V
W - Công suất: > 50W
W - Tần số 50 Hz.
W - Sạc không dây.
Vật liệu:
D - Hợp kim chống rỉ
W - Nhựa tổng hợp ổn địng nhiệt(Không bị biến dạng vì
nhiệt), chống mài mịn
W - Vật liệu an tồn, khơng gây ảnh hưởng tới con người.
Phát hiện vật cản:
W - Phát hiện vật cản(Tường, dây điện, thảm, gờ và các vật
cản nhỏ khác)
W - Phát hiện độ cao, dốc, bậc thang
W - Tích hợp cảm biến nhận diện mức độ bẩn mặt sàn.
Kết nới:
W -Điều khiển qua app: wifi
Điều khiển:
W - Có điều khiển bằng cảm ứng
W - Điều khiển bằng remote
W - Điều khiển bằng app
D - Dễ dàng kết nối với những thiết bị thông minh như
smart watch hay smart phone.
W -Điều khiển bằng giọng nói.

Tiện ích:
W -Nhiều cấp độ làm sạch

11

W - Sắp xếp lịch trình lau dọn và có thể thay đổi.
W - Quy trình di chuyển khi hút bụi thông minh, hạn chế lặp
lại đường đi cũ.
D - Thiết lập được khu vực ưu tiên và khu vực cấm lau dọn.
W - Tự quay về đốc sạc khi gần hết pin.
Làm sạch:
W - Công suất hút >1800pa
W - Lau rọn được khe tường
W - Điều chỉnh công suất hút linh hoạt.
W - Có thể dọn những vật rất nhỏ cho đến những vật lớn
hơn như phân mèo, hạt sỏi nhỏ.
W - Dung tích chứa rác: 0,5-1l
W - Tự dọn rác từ robot sang thùng rác lớn.
Vận hành:
W - Tiếng ổn: < 35dB.
W - Tạo danh sách những chức năng thường thuyên xử
dụng.
Cảnh báo:
W - Đèn cảnh báo, âm thanh cảnh báo
W - Cảnh báo vào app và có thể phát ra tiếng kêu khi robot
bị đem ra xa khỏi nhà.(Có thể bật tắt)
An toàn, bảo vệ:
D - Đảm bảo an toàn điện theo TCVN.
D - Đảm bảo an tồn cháy nổ theo TCVN
D - Bộ phận hút kín, không để lọt bụi bẩn vào những chi
tiết khác

Bảo dưỡng, sửa chữa:

- Các chi tiết dễ dàng tháo lắp mà không làm hỏng chi
W tiết
- Dễ dàng lau dọn, làm sạch những chi tiết cần thiết.

12


W -Bảo hành: 1-2 năm
D -vòng đời sản phẩm: >8 năm.
W
Sản Xuất:
W - Sản suất hàng loạt:100-150c/ngày.
W - Kiểm định tất cả các sản phẩm trước khi hoàn thiện.
W - lãng phí: <10% vật liệu
Giá thành, lợi nhuận:
W - Giá thành: từ 6-8 triệu vnd.
W - Vật liệu: <50% giá thành
Bảng 1: Danh sách yêu cầu
2.1.2. Tóm tắt để xác định các vấn đề cơ bản.
a. Giai đoạn 1: Loại bỏ sở thích cá nhân, bỏ qua các yêu cầu không ảnh hưởng trực
tiếp đến chức năng và các ràng buộc cần thiết.
Hình dạng tổng quát:
-

Chiều dài: 25-35cm.

-

Chiều rộng: 25-35cm.

-

Chiều cao: 10-15cm.

-

Hình dáng: Dễ luồn lách, tháo lắp

Động lực:
-

Nhiều cấp độ di chuyển(0.1-0,25m/s)

-

Công suất động cơ: 50-100W

Phạm vi, môi trường làm việc:
-

Phạm vi làm việc: 100-250m2.

-

Có thể hoạt động tốt trên những nền gỗ, nền đá hoa trợn trượt.

-

Nhiệt độ môi trường: < 500

-

Độ ẩm: 35-75%

Năng lượng:
* Nguồn:
-

Dung lượng: >3000 mAh

*Sạc:

13


-

Điện áp ngõ vào: AC 220 - 240V

-

Công suất: >50W

Vật liệu:
-

Hợp kim chống rỉ

Phát hiện vật cản:
-

Nhận diện vật cản(Tường, dây điện, thảm, gờ và các vật cản nhỏ khác)

-

Phát hiện độ cao, dốc, bậc thang.

Điều khiển:
-

Phương thức điều khiển: remote, app, cảm ứng trực tiếp

Tiện tích:
-

Sắp xếp lịch trình lau dọn và có thể thay đổi.

-

Thiết lập được khu vực ưu tiên và khu vực cấm lau dọn.

-

Tự quay về case sạc khi gần hết pin.

Làm sạch:
-

Công suất hút >1800pa

-

Lau rọn được khe tường

-

Dung tích chứa rác: 0,5-1l

Vận hành:
-

Tiếng ổn: < 35dB.

-

Tạo nhiều mô hình công việc

Cảnh báo:
-

Đèn cảnh báo, âm thanh cảnh báo

An toàn, bảo vệ:
-

Đảm bảo an toàn điện theo TCVN.

-

Đảm bảo an toàn cháy nổ theo TCVN

Bảo dưỡng, sửa chữa:
-

Các chi tiết dễ dàng tháo lắp mà khơng làm hỏng chi tiết

-

Bảo hành: 1-2 năm

-

vịng đời sản phẩm: >8 năm.

Sản Xuất:
-

Sản suất hàng loạt:100-150c/ngày.

-

Kiểm định tất cả các sản phẩm trước khi hoàn thiện.

14


Giá thành, lợi nhuận:
-

Giá thành: từ 3-5 triệu vnd.

-

Vật liệu: <50% giá thành

b. Giai đoạn 2: Chuyển đổi dữ liệu định lượng thành dữ liệu định tính và giảm chúng
thành các tun bố thiết ́u.

Hình dạng tởng quát:
-

Kích thước tổng thể

Động lực:
-

Công suất động cơ

Phạm vi, môi trường làm việc:
-

Phạm vi làm việc

-

Môi trường làm việc.

Năng lượng:
* Nguồn:
-

Dung lượng nguồn

*Sạc:
-

Công suất sạc.

Vật liệu:
-

Vật liệu chống gỉ

Phát hiện vật cản:
-

Nhận diện vật cản nhỏ và lớn.

Điều khiển:
-

Phương thức điều khiển

Tiện tích:
-

Sắp xếp lịch trình lau dọn

-

Thiết lập khu vực lau dọn.

-

Tự quay về case sạc khi gần hết pin.

Làm sạch:
-

Lau rọn được khe tường

Vận hành:
-

Tiếng ồn vận hành

-

Tạo mô hình công việc.
15


Cảnh báo:
-

Báo hiện diện.

-

Báo mất tín hiệu.

An tồn, bảo vệ:
-

Đảm bảo an toàn điện, cháy nổ.

Bảo dưỡng, sửa chữa:
-

Quy trình tháo lắp, bảo dưỡng.

-

Vòng đời sản phẩm

Sản Xuất:
-

Sản suất hàng loạt

-

Quy trình kiểm định

Giá thành, lợi nhuận:
-

Giá thành

c. Giai đoạn 3: Trong mức độ nhất định, khái quát lại kết quả bước trước

-

Kích thước tổng thể.

-

Cơng suất động cơ.

-

Phạm vi, môi trường làm việc.

-

Nguồn và sạc

-

Vật liệu

-

Phát hiện vật cản lớn, nhỏ.

-

Phương thức điều khiển.

-

Thiết lập lịch trình, khu lực dọn

-

Tiếng ồn khi vận hành.

-

Cảnh báo.

-

An toàn.

d. Giai đoạn 4: Hình thành vấn đề theo các thuật ngữ trung lập về giải pháp
Thiết kế Robot hút bụi tự động, phát hiện vật cản

2.1.3. Thiết lập cấu trúc chức năng
a. Chức năng tổng thể
-Khái quát chức năng tổng thể của thang máy:
16


Hình 2: Chức năng tổng thể của thang máy

Hình 3: Sơ đồ cấu trúc chức năng tổng thể của Robot hút bụi.
b. Các chức năng con

- Nguồn:

17


Hình 4: Sơ đồ cấu trúc chức năng nguồn điện
-

Bảo vệ hệ thống điện:

Hình 5: Sơ đồ cấu trúc chức năng Bảo vệ hệ thống điện
-

Điều khiển vị trí, tốc độ.

Hình 6: Sơ đồ cấu trúc chức năng điều khiển vị trí, tốc độ
18


-

Điều khiển chức năng hút bụi.

Hình 7:Sơ đồ cấu trúc chức năng làm sạch
-

Nhận tín hiệu điều khiển.

Hình 8: Sơ đồ cấu trúc chức năng nhận tín hiệu điều khiển
-

Tạo, lập bản đồ.

19


Hình 9: Sơ đồ cấu trúc chức năng xây dựng bản đồ

- Tránh va chạm:

Hình 10: Sơ đồ cấu trúc chức năng tránh va chạm
2.1.4. Tìm kiếm nguyên tắc làm việc
a. Phát triển cấu trúc làm việc

20


STT

Chức năng con

Giải pháp 1

Giải pháp 2

Giải pháp 3

1

Điều khiển và xử lí tín hiệu

Arduino

ARM

AVR

Mạch chỉnh

Mạch chỉnh

lưu nửa chu

lưu một bán

kỳ

kỳ

Pin axit chì

Pin niken-

Mạch chỉnh
2

Chỉnh lưu

Lưu trữ điện

3

4

Nguồn

Biến đồi điện

5

Ngắt khẩn

6

Pin Lithiumion

cadium

Sạc 15W, sạc

Sac thường

Sạc thường

không dây

10W, Sạc

20W, cắm

không dây

dây

Biến Áp 2

Mạch giảm

Biến áp tự

cuộn dây

áp

ngẫu

Aptomat

Rơ ne

Cầu chì

IC ổn địng

Mạch ổn định

nguồn

nguồn

Cầu chì

Rơ le

cấp(Nguồn)

Ổn định nguồn

7

8

Sạc

lưu cầu

Bảo vệ hệ
thống điện

Ngắt khẩn

diode zener

cấp(Robot)

Quạt tản nhiệt
9

Mạch dùng

Làm mát

Miếng tản
nhiệt+Quạt

Miếng tản
nhiệt

làm mát
Điều khiển
10

Phương thức

Điều khiển qua

bằng giọng

điều khiển

điều khiển

app

nói

bằng remote

Wifi, mạng

Bluetooth

Sóng hồng

Điều khiển
Phương thức
11

truyền, nhận

internet

tín hiệu

21

ngoại


Hiển thị, thông

12

Màn hình LCD

báo
Cảm biến lidar
Nhận diện vật

13
Tạo, lập

bản đồ
14

15

laser

cản

Thơng báo

Thơng báo

bằng giọng

bằng đèn

nói

LED

Cảm biến

Cảm biến

hồng ngoại

siêu

(Ultrasonic

âm(infrared

sensors)

sensors)

Phương thức

Sử dụng

Sử dụng

Sử dụng

xây dựng bản

SLAM code

Bayes

Cartographer

đồ

trên matlab

Theorem

ROS

Bánh xe hợp

Bánh xe nhựa

Bánh xe nhựa

kim, có lốp cao

có rãnh

có lốp cao su

Di chuyển

su
16

Dẫn động

Bộ truyền bánh

Bộ truyền

chuyển động

răng

đai

Động cơ servo,

Điều hướng

có bánh điều

bằng bánh xe

hướng

+ từ trường

Điều hướng

17
Điều khiển
vị trí, tốc
độ
18

Điều hướng
bằng 2 bánh
xe dẫn động

Động cơ

Động cơ chổi

Chấp hành

khơng chổi

than tích hợp

(chuyển động)

than, tích hợp

encoder

Động cơ bước

encoder
Modul điều
19

20

21

Điều tốc

khiển động cơ

Điều khiển

Module điều

thực tiếp từ vi khiển động cơ

bước A4988

điều khiển

L298

Đo tốc độ, vị

Encoder tuyệt

Encoder

Cảm biến

trí

đối

tương đối

laser

Phương thức

Cơ cấu cánh

Gom bằng

hút bụi

quạt

chổi gom

22


22

Chứa rác

Hộp nhựa tổng

Túi rác sinh

Hộp rác bằng

hợp

học

hợp kim

Dọn rác thủ
23

Hút bụi

Dọn rác

24

Tạo cơ năng

25

Gom bụi

công bằng tay

case sạc

Động cơ khơng

Động cơ chổi

chổi than

than

Sợi linon trịn

Sợi cao su dẹt

Sợi nhựa ,
hình ngôi sao

Khởi động thủ

26

Hút rác tại

remote

Nút ấn cơ

Khởi động

Khởi động

Khởi động

thơng minh

online qua app

bằng dọng

Nút cảm ứng

cơng
Khởi động

27

nói
Cảm biến khối

28

Kiểm soát lượng rác

lượng(loadcell)

Nhận diện
chướng ngại

29
Tránh va

Cảm biến
siêu âm

vật

chạm
30

Camera

Phát hiện va

Cảm biến

Cảm biến

chạm

hồng ngoại

chạm

Bảng 2: Nguyên tắc làm việc cho từng chức năng của Robot hút bụi.
2.2. Lựa chọn cấu trúc làm việc.
2.2.1. Kết hợp các nguyên tắc làm việc.
Các nguyên tắc làm việc được kết hợp thành các biến thể được biểu diễn như
trong bảng 2 Cụ thể những nguyên tắc được đặt ký hiệu cùng màu sẽ tạo thành
một biến thể. Theo bảng 2 ta có thể thấy có ba biến thể với ba màu khác nhau
được chọn ra tương ứng màu đỏ (biến thể 1), màu vàng (biến thể 2) và màu xanh
(biến thể 3). Từ đây ta xét tới tính khả thi của các biến thể vừa được tạo ra.
23


2.2.2. Lựa chọn biến thể phù hợp
Sau khi kết hợp các nguyên tắc làm việc (biểu diễn trên bảng 2.2), ta được ba
biến thể tiêu biểu:

- Biến thể 1:
1.1 - 2.1 - 3.1 - 4.1 - 5.3 -6.1 - 7.1 - 8.1 - 9.2 - 10.1 - 11.1 - 12.2 - 13.1 - 14.1 15.3 - 16.2 - 17.1 - 18.3 - 19.3 - 20.1 - 21.1 - 22.1 - 23.1 - 24.1 - 25.3 - 26.1 - 27.1 28.1 - 29.1 – 30.2

- Biến thể 2:
1.2 – 2.3 – 3.2 - 4.2 - 5.1 - 6.3 - 7.2 - 8.3 - 9.1 - 10.2 - 11.1 - 12.1 - 13.2 - 14.2 15.1 - 16.1 - 17.2 - 18.1 - 19.1 - 20.2 - 21.2 - 22.2 - 23.1 - 24.2 - 25.1 - 26.2 - 27.2 28.1 - 29.1 - 30.1
Biến thể 3:
1.3 - 2.3 - 3.3 - 4.3 - 5.2 - 6.3 - 7.3- 8.2 - 9.3 - 10.3 - 11.3 – 12.3 - 13.3 - 14.3 15.2 - 16.2 - 17.3 - 18.2 - 19.2 - 20.3 - 21.1 - 22.3 - 23.2 - 24.2 - 25.2 - 26.3 - 27.2 28.1 - 29.2 - 30.1
Để lựa chọn ra được biến thể phù hợp nhất, ta tiến hành xây dựng các tiêu
chí để đánh giá và so sánh các biến thể. Tuy nhiên, độ phức tạp và quan trọng của
các tiêu chí để đánh giá là khác nhau, vì thế để có thể bao quát và thấy được mức
độ quan trọng của các tiêu chí, ta xây dựng một cây mục tiêu. Trong cây mục tiêu
bao gồm những tiêu chí đặt ra cho biến thể. Trong các tiêu chí lớn có những tiêu

chí nhỏ hơn được đặt ra. Số điểm bên trái (w) là độ quan trọng của tiêu chí đó với
tiêu chí lớn hơn, số điểm bên phải (wt) là độ quan trọng của tiêu chí đó với tổng
thể hệ thống

24


Hình 11: Sơ đồ cây những tiêu chí đánh giá cho một hệ thống robot hút bụi.
24