Đồ án nghiên cứu và chế tạo service robot phục vụ trong nhà hàng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO SERVICE ROBOT
PHỤC VỤ TRONG NHÀ HÀNG

GVHD: TS. LÊ TẤN CƯỜNG
SVTH: NGUYỄN NGỌC HẬU
NGUYỄN TRỌNG NHÂN
BÙI LÂM PHONG

SKL011271

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2023


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: “NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO SERVICE ROBOT
PHỤC VỤ TRONG NHÀ HÀNG”

Giảng viên hướng dẫn: ThS. Lê Tấn Cường

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN:
Nguyễn Ngọc Hậu

MSSV: 19146329

Nguyễn Trọng Nhân

MSSV: 19146065

Bùi Lâm Phong

MSSV: 19146372

KHÓA: 2019 – 2023

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2023


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Học kỳ II / năm học 2022-2023
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Lê Tấn Cường

Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Ngọc Hậu

MSSV: 19146329

Điện thoại: 0836271715

Nguyễn Trọng Nhân

MSSV: 19146065

Điện thoại: 0911920650

Bùi Lâm Phong

MSSV: 19146372

Điện thoại: 0349487469

1. Mã số đề tài:
Tên đề tài: Nghiên cứu và chế tạo Service Robot phục vụ trong nhà hàng
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
-

Tài liệu, kiến thức về nguyên lý chi tiết máy, cơ lý thuyết, sức bền vật liệu.

-

Tài liệu, kiến thức về điều khiển tự động, truyền động điều khiển Servo Motor, công
nghệ kỹ thuật Robot.

-

Tài liệu, kiến thức về thiết bị điện, truyền thông mạng, cảm biến và cơ cấu chấp
hành.

-

Tài liệu về ứng dụng Lidar của Sick.

-

Tài liệu về hệ điều hành ROS chuyên cho robot tự hành, các thuật toán SLAM và
Navigation trên Linux.

-

Tài liệu, kiến thức về ngôn ngữ lập trình.

3. Nội dung chính của đồ án:
-

Hồn thiện và nâng cấp phần thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh hệ thống Cơ Khí.

-

Hồn thiện và nâng cấp phần thiết kế, chế tạo hồn chỉnh hệ thống điều khiển.

-

Xây dựng thuật tốn xử lý cho các thiết bị trên Robot.

-

Xây dựng bản đồ số và hoạch định quỹ đạo di chuyển cho Robot trên ROS.

-

Xây dựng giao diện web, giao diện trên HMI để vận hành và sử dụng Robot.

-

Chạy thử nghiệm để đánh giá kết quả hệ thống so với các yêu cầu đề ra ban đầu.

4. Các sản phẩm dự kiến
-

Sản phẩm Robot hồn thiện có khả năng tự hành và thực hiện tốt công việc phụ vụ.

-

Phần mềm điều khiển và giao diện người dùng.

-

Tập bản vẽ thiết kế cơ khí, điện – điều khiển.
i


-

Tập tài liệu thuyết minh đề tài.

5. Ngày giao đồ án:
6. Ngày nộp đồ án:
7. Ngơn ngữ trình bày: Bản báo cáo:
Trình bày bảo vệ:

TRƯỞNG KHOA
(Ký, ghi rõ họ tên)

Tiếng Anh

Tiếng Việt 

Tiếng Anh

Tiếng Việt 

TRƯỞNG BỘ MÔN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

ii

LỜI CAM KÊT

- Tên đề tài: Nghiên cứu và chế tạo Service Robot phục vụ trong nhà hàng
- GVHD: ThS. Lê Tấn Cường
- Họ và tên sinh viên:
Nguyễn Ngọc Hậu

19146329

SĐT: 0836271715

Nguyễn Trọng Nhân
Bùi Lâm Phong

19146065
19146372

SĐT: 0911920650
SĐT: 0349487469

- Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): 18/7/2023
- Lời cam kết: “Chúng tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) này là cơng trình
do chính chúng tơi nghiên cứu và thực hiện. Chúng tôi không sao chép từ bất kỳ một bài
viết nào đã được cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm
nào, chúng tơi xin chịu hồn trách nhiệm”.
Tp. Hồ Chí Minh, Ngày 18 tháng 7 năm 2023
Ký tên

iii

LỜI CẢM ƠN
Trải qua một khoảng thời gian khá dài, được học tập trong một môi trường đào tạo tốt,
với các giảng viên giỏi của Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh.
Đây là nơi đào tạo ra được nhiều nhân tài của đất nước, chúng em rất tự hào là một sinh viên
của trường. Chúng em được học nhiều kiến thức từ lý thuyết đại cương đến kiến thức chuyên
ngành, được thực nghiệm trong các buổi thực hành tại xưởng, tại các phịng thí nghiệm giúp
nâng cao tay nghề và kiến thức chuyên môn.
Đồ án tốt nghiệp là cơ hội vận dụng các kiến thức được học và khả năng nghiên cứu,
áp dụng vào đồ án này. Bên cạnh đó, giúp chúng em phát huy khả năng làm việc nhóm, kỹ
năng lập kế hoạch thực hiện công việc một cách chỉn chu, các kỹ năng khác như kỹ năng tư
duy logic, kỹ năng thiết kế, kỹ năng sử dụng các phần mềm kỹ thuật…
Với đề tài “Nghiên cứu và chế tạo Service Robot phục vụ nhà hàng”, là đề tài chúng
em đã chọn để thực hiện trong kỳ đồ án tốt nghiệp. Dưới sự hướng dẫn tận tình, nhiệt huyết
và các định hướng cụ thể rõ ràng của Thầy Lê Tấn Cường, cùng với sự giúp đỡ của các giáo
viên bộ môn, của các anh chị khóa trước, và của các bạn bè ngành cơ điện tử Khóa 19, thì
chúng em đã rất cố gắng và hồn thành đồ án của mình tốt nhất. Nhóm chúng em xin cảm ơn
thầy Lê Tấn Cường và các Thầy Cơ trong bộ mơn, các anh chị khóa trước, và các bạn bè cùng
ngành rất nhiều. Bên cạnh đó, nhóm em cũng rất cảm ơn Cơng Ty Giải Pháp Kỹ Thuật
INDRUINO, cảm ơn các anh chị trong công ty đã tạo điều kiện, hỗ trợ cơ sở vật chất giúp
chúng em có thể hồn thiện được sản phẩm tốt nhất.
Với kiến thức còn nhiều hạn hẹp và kinh nghiệm ít ỏi, nên trong q trình làm đồ án
khơng thể tránh khỏi nhiều sai sót. Kính mong các Thầy Cơ góp ý và chỉ bảo thêm để nhóm
chúng em khắc phục và rút kinh nghiệm để làm tốt hơn trong các nghiên cứu khoa học sau
này.
Nhóm sinh viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Hậu

MSSV: 19146329

Nguyễn Trọng Nhân

MSSV: 19146065

Bùi Lâm Phong

MSSV: 19146372

iv


TÓM TẮT ĐỒ ÁN
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO SERVICE ROBOT
PHỤC VỤ TRONG NHÀ HÀNG
Ngày nay, theo xu hướng công nghệ mới, hầu hết ngành dịch vụ nước ta đang dần
hướng tới việc tự động hóa hồn tồn ở các khâu trong dịch vụ phục vụ tại các nhà hàng,
khách sạn, trung tâm thương mại. Tuy nhiên, giá thành của việc xây dựng một hệ thống
Service Robot hiện nay ở nước ta là rất cao, chi phí thực hiện khó phù hợp với điều kiện kinh
tế ở Việt Nam. Vì thế, cơng việc tìm hiểu để nghiên cứu và chế tạo Robot phục vụ với chi phí
phù hợp để nội địa hóa sản phẩm trong nước.
Sử dụng ROS framework để điều khiển, hoạch định quỹ đạo đường đi cho robot để đạt
đến điểm đích mong muốn. Tích hợp vào giao diện người dùng (GUI) và tương tác với người
dùng thơng qua màn hình HMI.
Sử dụng cảm biến Lidar 2D để thu thập dữ liệu vật cản từ môi trường, từ đó tạo ra bản
đồ. Sau đó, áp dụng thuật tốn Dijsktra để hoạch định quỹ đạo tồn cục cho robot và thuật
toán Dynamic Window Approach để bám theo quỹ đạo mong muốn với chi phí tối ưu nhất.
Ngồi ra, giao diện người dùng thân thiện, linh hoạt được xây dựng trên nền tảng Flutter, giúp
nhân viên có thể dễ dàng mang đồ ăn đến khách hàng thông qua tương tác với robot.
Khách hàng có thể gọi món bằng nhiều cách như trao đổi với nhân viên, thao tác trực
tiếp trên màn hình robot, trên tablet hoặc quét mã QR trên điện thoại. Robot đáp ứng được

công việc phục vụ. Robot có thể mang đồ ăn yêu cầu đến khách hàng nhanh chóng và chính
xác. Giao diện tương tác bắt mắt, thơng minh trong việc gọi món, quản lý khách hàng và nhân
viên trong cửa hàng. Mang lại cảm giác an toàn và thú vị cho khách hàng.
Bên cạnh những kết quả đạt được ở trên. Vẫn còn nhiều hạn chế như thời gian làm việc
chưa được lâu, khả năng di chuyển chưa đảm bảo an toàn trong nhiều trường hợp như tránh
vật cản không cố định, vật cản động, đảm bảo an tồn trong q trình mang đồ ăn, giao diện
tương tác chưa thực hiện được các tính năng, cịn thiếu nhiều thuộc tính. Hướng phát triển
trong tương lai sẽ cải thiện những hạn chế được đề cập ở trên và phát triển khả năng giao tiếp
bằng âm thanh, có cảm xúc với con người.

v


ABSTRACT
Nowadays, following the trend of new technology, most service industries in our
country are gradually moving towards full automation in various processes, especially in
restaurants, hotels, and shopping centers. However, the cost of building a Service Robot
system in our country is very high, making it challenging to align with Vietnam's economic
conditions. Hence, the research and development of cost-effective Service Robots are crucial
to localize the product domestically.
Using the ROS framework for control and path planning, the robot can navigate to its
desired destination. It integrates with a Graphical User Interface (GUI) and interacts with
users through an HMI (Human-Machine Interface). Employing a 2D Lidar sensor, the robot
collects obstacle data from the environment to generate a map. The Dijsktra algorithm is then
applied to plan a global trajectory for the robot, and the Dynamic Window Approach
algorithm is utilized to follow the desired trajectory with the lowest cost. Additionally, Flutter
is used to facilitate user interactions, allowing employees to easily deliver food to customers
by interacting with the robot.
Customers can place orders in various ways, such as communicating with staff, directly
interacting with the robot's screen, using a tablet, or scanning a QR code on their phone. The

robot efficiently fulfills the serving tasks, swiftly and accurately delivering requested meals
to customers. The interactive interface is eye-catching and intelligent, facilitating order
placement, customer and staff management within the establishment, providing a safe and
enjoyable experience for customers.
Despite the achievements mentioned above, there are still some limitations. The
working time of the robot is not yet extensive, and its safety during movement needs
improvement, especially when avoiding non-fixed and moving obstacles, and ensuring safety
during food delivery. The interactive interface lacks some features and attributes. In the
future, the development direction will address these limitations and enhance communication
capabilities, such as voice interactions and exhibiting emotions in response to human
interactions.

vi


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP......................................................................................... i
LỜI CAM KÊT ....................................................................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................................... iv
TÓM TẮT ĐỒ ÁN .................................................................................................................. v
MỤC LỤC ............................................................................................................................. vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................................... x
DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH ........................................................................................ xi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................................ xv
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ........................................................................................ 1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................................................... 1
1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ........................................................................... 1
1.2.1 Ý nghĩa khoa học ........................................................................................................ 1
1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................................ 1
1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài .......................................................................................... 2

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................................... 2
1.4.1 Đối tượng nghiên cứu ................................................................................................. 2
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu .................................................................................................... 2
1.5 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................... 2
1.5.1 Cơ sở phương pháp luận ............................................................................................. 2
1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể .......................................................................... 2
1.6 Kếtcấu của ĐATN .............................................................................................................. 3
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI ........................................................... 4
2.1 Giới thiệu ........................................................................................................................... 4
2.2 Đặc tính của robot .............................................................................................................. 4
2.3 Kết cấu của robot ............................................................................................................... 4
2.4 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài .................................................................................. 4
2.4.1 Các nghiên cứu trong nước......................................................................................... 4
2.4.2 Các nghiên cứu ngoài nước ........................................................................................ 5
2.5 Các tồn tại của robot .......................................................................................................... 6
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................................ 7
3.1 Yêu cầu thiết kế robot phục vụ .......................................................................................... 7
vii


3.2 Cơ sở lý thuyết về cơ khí ................................................................................................... 7
3.2.1 Lựa chọn vật liệu chế tạo khung và phần vỏ cho robot .............................................. 8
3.2.2 Lựa chọn cơ cấu lái cho robot .................................................................................... 9
3.2.3 Lựa chọn bộ truyền động .......................................................................................... 10
3.2.4 Lựa chọn động cơ ..................................................................................................... 11
3.2.5 Thiết kế hệ thống treo cho bánh dẫn động ............................................................... 12
3.2.6 Lựa chọn bánh xe cho robot ..................................................................................... 13
3.3 Cơ sở lý thuyết về hệ thống điện ..................................................................................... 14
3.4 Cơ sở lý thuyết về hệ thống điều khiển ........................................................................... 15
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ CƠ KHÍ VÀ ĐỘNG HỌC CỦA ROBOT ............ 16

4.1 Số bậc tự do của robot ..................................................................................................... 16
4.2 Thiết kế cơ khí cho robot ................................................................................................. 16
4.2.1 Thiết kế phần khung cho robot ................................................................................. 16
4.2.2 Kiểm nghiệm bền cho khung robot .......................................................................... 17
4.2.3 Thiết kế hệ thống treo cho robot............................................................................... 19
4.2.4 Tính tốn chọn động cơ và bộ truyền động cho robot .............................................. 22
4.3 Thơng số kích thước hình học sử dụng cho tính tốn động học ...................................... 26
4.4 Biến trạng thái vị trí và vận tốc........................................................................................ 27
4.5 Đường lăn của trọng tâm robot ........................................................................................ 29
4.6 Góc của robot ................................................................................................................... 29
4.7 Vận tốc từng bánh xe ....................................................................................................... 30
4.8 Phép biến hình.................................................................................................................. 31
CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG ĐIỆN CỦA ROBOT .................................................................. 33
5.1 Tổng quan về hệ thống điện ............................................................................................. 33
5.2 Nguồn cấp ........................................................................................................................ 33
5.2.1 Bộ Pin 33.6V ............................................................................................................ 33
5.2.2 Bộ giảm áp, phân điện áp ......................................................................................... 35
5.3 Lựa chọn dây dẫn cấp nguồn ........................................................................................... 37
5.4 Hệ thống điện điều khiển ................................................................................................. 38
5.4.1 Bộ xử lý trung tâm .................................................................................................... 38
5.4.2 Bộ điều khiển động lực............................................................................................. 42
5.4.3 Kiểu truyền nhận Ethernet với UDP Socket............................................................. 46
viii


5.5 Cảm biến và thiết bị ngoại vi ........................................................................................... 50
CHƯƠNG 6: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỦA ROBOT..................................................... 53
6.1 Phần mềm điều khiển của robot ....................................................................................... 53
6.1.1 Tổng quan về cấu trúc điều khiển của robot ............................................................ 53
6.1.2 Cơ sở để chọn ROS làm công cụ .............................................................................. 53

6.1.3 Giao tiếp phần cứng trong hệ thống ......................................................................... 54
6.1.4 Giao thức truyền tin trong ROS ................................................................................ 54
6.1.5 Bản địa hóa của robot ............................................................................................... 55
6.2 Giao diện tương tác người dùng ...................................................................................... 72
6.2.1 Giới thiệu về ngôn ngữ Dart và nền tảng Flutter ...................................................... 72
6.2.2 Giới thiệu về Firebase Database ............................................................................... 76
6.2.3 Kiến trúc dữ liệu và mơ hình xử lý thơng tin CRUD ............................................... 79
6.2.4 Phân tích xu hướng và hành vi người dùng .............................................................. 83
6.2.5 Mơ hình hóa và triển khai trong môi trường WebServer ......................................... 84
CHƯƠNG 7: KẾT QUẢ VÀ THỰC NGHIỆM.................................................................... 94
7.1 Kết quả ............................................................................................................................. 94
7.2 Thực nghiệm và đánh giá ................................................................................................. 95
CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ...................................................... 97
8.1 Kết luận ............................................................................................................................ 97
8.2 Hạn chế của đề tài ............................................................................................................ 97
8.3 Hướng phát triển của đề tài .............................................................................................. 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................... 98

ix


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1: Bảng thông số yêu cầu thiết kế Service robot ................................................ 7
Bảng 4.1: Bảng thông số cho bộ truyền động ............................................................... 24
Bảng 4.2: Bảng thông số của động cơ Ezi-SERVO-ST-60L ........................................ 25
Bảng 4.3: Bảng thông số hộp giảm tốc ......................................................................... 26
Bảng 4.4: Bảng thông số đại lượng vật lý sử dụng cho tính tốn động học ................. 26
Bảng 5.1: Danh sách vật tư gia công pin ..................................................................... 34
Bảng 5.2: Bảng tra kích thước dây dẫn theo cường độ dịng điện qua dây .................. 37
Bảng 5.3: Thơng số máy tính MiniPc Intel NUC ......................................................... 39

Bảng 5.4: Thơng số kỹ thuật của Board AGV Controller ............................................ 41
Bảng 5.5: Thông số kỹ thuật Ezi – Servo Plus-E.......................................................... 43
Bảng 5.6: Kết nối các chân của Encoder ...................................................................... 44

x


DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Robot Cơ Ba, Robot Morta, Robot Duta (từ trái sang phải) ........................... 5
Hình 2.2: Seromo Robot, PuduBot, BellaBot (từ trái sang phải) ................................... 5
Hình 3.1 Thanh nhơm nhơm định hình ........................................................................... 8
Hình 3.2: Thép tấm cán nóng độ dày 3mm..................................................................... 9
Hình 3.3: Cơng nghệ in mơ hình 3D ............................................................................... 9
Hình 3.4: Cơ cấu lái vi sai (differential drive) .............................................................. 10
Hình 3.5: Bộ giảm tốc bánh răng hành tinh .................................................................. 11
Hình 3.6: Động cơ DC Servo ........................................................................................ 12
Hình 3.7: Hệ thống treo lị xo cho bánh dẫn động ........................................................ 13
Hình 3.8: Bánh xe nhơm có vỏ cao su .......................................................................... 13
Hình 3.9: Bánh dẫn hướng đơn ..................................................................................... 14
Hình 4.1: Số bậc tự do của robot .................................................................................. 16
Hình 4.2: Thiết kế 3D phần khung robot ...................................................................... 17
Hình 4.3: Phân bố ứng suất lên trên khung của robot................................................... 18
Hình 4.4: Phân tích chuyển vị của khung robot ............................................................ 19
Hình 4.5: Cụm giảm xóc của BellaBot ......................................................................... 20
Hình 4.6: Thiết kế 3D cụm giảm xóc............................................................................ 20
Hình 4.7: Phân tích lực cho cụm giảm xóc ................................................................... 20
Hình 4.8: Chế tạo cụm giảm xóc thực tế ...................................................................... 21
Hình 4.9: Ảnh 3D và thực khi lắp đặt cụm giảm xóc ................................................... 22
Hình 4.10: Phân tích lực trên một bánh xe chủ động ................................................... 22
Hình 4.11: Động cơ DC Servo Ezi-Servo 60L ............................................................. 24

Hình 4.12: Biểu đồ mối liên hệ Momem và tốc độ của động cơ Ezi – Servo 60L ....... 24
Hình 4.13: Kích thước của động cơ .............................................................................. 25
Hình 4.14: Hộp giảm tốc bánh răng hành tinh PX5 ..................................................... 25
Hình 4.15: Kích thước hộp giảm tốc PX5 .................................................................... 26
Hình 4.16: Kích thước robot ......................................................................................... 27
Hình 4.17: Mơ hình động học của robot ....................................................................... 27
Hình 4.18: Cảm biến 9 trục MPU9250 ......................................................................... 29
Hình 4.19: Vận tốc dài của từng bánh xe đối với tâm quay bất kỳ .............................. 31
Hình 4.20: Biểu diễn hệ trục tọa độ lên robot ............................................................... 32
xi


Hình 4.21: Quan hệ parent - child của các hệ trục........................................................ 32
Hình 5.1: Tổng quan hệ thống điện .............................................................................. 33
Hình 5.2: Sơ đồ khối phân nguồn ................................................................................. 34
Hình 5.3: Pin sau khi được lắp ráp hồn chỉnh ............................................................. 35
Hình 5.4: Board mạch giảm áp ..................................................................................... 36
Hình 5.5: Bộ phân áp .................................................................................................... 36
Hình 5.6: Kết nối Pin và khối phân nguồn ................................................................... 37
Hình 5.7: Lắp đặt hệ thống điện cho robot ................................................................... 38
Hình 5.8: Hồn thiện hệ thống điện .............................................................................. 38
Hình 5.9: Máy tính Intel NUC D54250WYK MiniPC ................................................. 39
Hình 5.10: Board AGV Controller ............................................................................... 40
Hình 5.11: Sơ đồ kết nối I/O main board AGV Controller .......................................... 41
Hình 5.12: Jetson Nano B01 ......................................................................................... 42
Hình 5.13: Sơ đồ điều khiển ......................................................................................... 43
Hình 5.14: Ezi Servo Plus-E ......................................................................................... 43
Hình 5.15: Sơ đồ kết nối chân của Ezi Servo Motor Driver Plus-E ............................. 45
Hình 5.16: Sơ đồ kết nối trên bộ động cơ của Ezi Servo Motor Driver Plus-E ........... 45
Hình 5.17: Sơ đồ kết nối động lực ................................................................................ 46

Hình 5.18: Hệ thống client – server thơng qua giao thức ethernet ............................... 46
Hình 5.19: Thư viện hỗ trợ từ Fastech .......................................................................... 50
Hình 5.20: Thư viện OpenCR ....................................................................................... 50
Hình 5.21: Cảm biến Lidar SICK TIM240 ................................................................... 51
Hình 5.22: Sơ đồ kết nối Lidar và MiniPC ................................................................... 51
Hình 5.23: Vùng quét của Lida ..................................................................................... 51
Hình 5.24: Cảm biến góc quay MPU - 9250 và các bậc tự do ..................................... 52
Hình 6.1: Logo Robot Opeting System Open Source ................................................... 53
Hình 6.2: Giao tiếp phần cứng trong hệ thống ............................................................. 54
Hình 6.3: Giao thức truyền tin trong ROS .................................................................... 55
Hình 6.4: Minh họa về SLAM ...................................................................................... 55
Hình 6.5: Phương thức hoạt động của SLAM .............................................................. 56
Hình 6.6: Kết quả sau khi thực hiện SLAM sẽ thu được một bản đồ........................... 56
Hình 6.7: Ước tính vị trí của robot trong bản đồ .......................................................... 57
xii


Hình 6.8: 5 x 5 grid map ............................................................................................... 59
Hình 6.9: Thêm điểm bắt đầu vào openlist ................................................................... 60
Hình 6.10: Current Node............................................................................................... 60
Hình 6.11: Neighbour of current node .......................................................................... 60
Hình 6.12: Thực hiện quá trình lặp với các phần tử trong openlist .............................. 61
Hình 6.13: Hồn tất tìm kiếm điểm đích N................................................................... 61
Hình 6.14: Liệt kê tuần tự các parent node ................................................................... 62
Hình 6.15: Hồn tất q trình tìm đường đi ngắn nhất ................................................. 62
Hình 6.16: Toggling quadratic approximation ............................................................. 64
Hình 6.17: Toggling grid path ...................................................................................... 65
Hình 6.18: Thuật tốn Dijsktra và A* khi khơng có vật cản ........................................ 65
Hình 6.19: Thuật tốn Dijsktra và A* khi có vật cản ................................................... 65
Hình 6.20: Dynamic Window ....................................................................................... 67

Hình 6.21: Tạo ra các quỹ đạo từ các cặp vận tốc ........................................................ 67
Hình 6.22: Chọn lọc ra các cặp vận tốc có thể dừng trước khi chạm vật cản .............. 67
Hình 6.23: Chọn vận tốc với gia tốc hợp lệ .................................................................. 68
Hình 6.24: Mơ tả sự bám sát quỹ đạo ........................................................................... 68
Hình 6.25: Di chuyển xung quanh vật cản gần nhất để tối ưu đường đi ...................... 68
Hình 6.26: Hành vi tự phục hồi để tránh tình trạng mắc kẹt của robot ........................ 70
Hình 6.27: Bản đồ chi phí ............................................................................................. 70
Hình 6.28: Vị trí đặt lidar của robot.............................................................................. 71
Hình 6.29: Vị trí home .................................................................................................. 71
Hình 6.30: Giao diện người dùng tổng quan ................................................................ 84
Hình 6.31: Các món ăn sau khi được chọn trên khu vực hóa đơn ................................ 85
Hình 6.32: Món ăn được phân loại ở các trang riêng biệt ............................................ 85
Hình 6.33: Thơng tin món và khu vực quản lý hóa đơn ............................................... 85
Hình 6.34: Các thao tác thêm, bớt, xóa bỏ số lượng món trên khu vực đơn hàng ....... 86
Hình 6.35: Thao tác chọn phương thức thanh tốn....................................................... 86
Hình 6.36: Nút nhấn chỉ định chức năng lưu tạm thời và hoàn tất thanh tốn ............. 87
Hình 6.37: Vùng chọn số bàn và số thực khách ........................................................... 87
Hình 6.38: Thao tác nhập số bàn và số thực khách bằng bàn phím số ......................... 87
Hình 6.39: Cửa sổ tích hợp chức năng quan sát trạng thái của các bàn ăn................... 88
xiii


Hình 6.40: Trạng thái các món đang chờ phục vụ tại các bàn ăn ................................. 88
Hình 6.41: Hóa đơn dành cho bàn kế tiếp sau khi tạo mới đơn hàng ........................... 88
Hình 6.42: Giao diện quản lý trực tiếp các bàn ăn hiện có của qn ........................... 89
Hình 6.43: Thao tác thêm món trên bàn ăn đã có hóa đơn trước đó ............................ 89
Hình 6.44: Lựa chọn hình thức thanh tốn bằng tiền mặt ............................................ 89
Hình 6.45: Thao tác nhập số tiền từ thực khách và nút nhấn tính tốn tiền thừa ......... 90
Hình 6.46: Số tiền thừa sau khi được tính tốn ............................................................ 90
Hình 6.47: Thao tác chọn phương thức thanh tốn trực tuyến ..................................... 91

Hình 6.48: Giao diện thanh tốn áp dụng cho phương thức MOMO ........................... 91
Hình 6.49: Thao tác xác nhận thanh tốn ..................................................................... 91
Hình 6.50: Đích đến của món ăn sau khi hồn tất chế biến .......................................... 91
Hình 6.51: Tín hiệu phản hồi và xác nhận giao hàng thành cơng ................................ 92
Hình 6.52: Hình ảnh thực tế biểu cảm của robot .......................................................... 92
Hình 6.53: Hình ảnh thực tế về Cơ sở dữ liệu thời gian thực ....................................... 92
Hình 6.54: Hình ảnh thực tế các tên miền đang được Host bởi Firebase ..................... 93
Hình 6.55: Hình ảnh thực tế Web truy cập bằng điện thoại và máy tính bảng............. 93
Hình 7.1: Robot hồn thiện .......................................................................................... 94
Hình 7.2: Robot thực hiện quét bản đồ và mang đồ đến khách hàng ........................... 95
Hình 7.3: Chọn món trực tiếp trên điện thoại thơng qua mã QR code ......................... 95
Hình 7.4:Kết quả đáp ứng vận tốc khi không tải .......................................................... 96
Hình 7.5: Kết quả đáp ứng vận tốc khi có tải (10kg).................................................... 96

xiv


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ĐATN

Đồ án tốt nghiệp

AI

Artificial Intelligence

AGV

Automated guided vehicle

UDP

User Datagram Protocol

UI

User Interface

UX

User Experience

MCU

Micro Controller Unit

IP

Internet Protocol

UART

Universal asynchronous receiver-transmitter

SPI

Serial Peripheral Interface

I2C

Inter-Integrated Circuit

CAN

Controller Area Network

ROS

Robot Operating System

SLAM

Simultaneous Localization And Mapping

DWA

Dynamic Window Approach

IMU

Inertial Measurement Unit

AMC

LAdaptive Monte Carlo Localization

xv


CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Ngành công nghệ kỹ thuật cơ điện tử là sự kết hợp giữa các lĩnh vực cơ khí, điện tử và
lập trình điều khiển để tạo ra các sản phẩm cơng nghệ, có nhiều ứng dụng rộng rãi trong các
lĩnh vực trong tự động hóa, thiết bị thơng minh, dây chuyền sản xuất và nhiều lĩnh vực khác
trong xã hội.
Với xu hướng công nghệ mới, việc ứng dụng robot tự hành trong các ngành dịch vụ.
Các robot dần thay thế công việc của con người trong các nhà hàng, khách sạn, trung tâm
thương mại và các lĩnh vực dịch vụ khác. Điều này đánh dấu sự đổi mới và phát triển tiến bộ
trong lĩnh vực dịch vụ nói riêng và các lĩnh vực khác nói chung. Các robot đem đến nhiều lợi
ích có thể kể đến như khả năng việc nhanh hơn, giảm chi phí vận hành hệ thống và cung cấp
trải nghiệm tốt hơn và mới mẻ cho khách hàng. Tuy nhiên, việc xây dựng một hệ thống
Service Robot hiện nay ở Việt Nam vẫn gặp khó khăn kể đến như về giá thành cao, không
phù hợp với điều kiện kinh tế nước nhà.
Vì vậy, nhóm tác giả đã xem xét và chọn đề tài "Nghiên cứu và chế tạo Service Robot
phục vụ trong nhà hàng" để chế tạo ra một robot giúp hỗ trợ con người trong các công việc
phục vụ, nâng cao chất lượng dịch vụ và mang đến trải nghiệm tốt hơn cả trong dịch vụ thương
mại, bệnh viện và các ngành dịch vụ khác.
1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.2.1 Ý nghĩa khoa học
Giúp nâng cao khả năng tự nghiên cứu, tiếp cận cơng nghệ sau đó áp dụng vào thực tế
để tạo ra các sản phẩm giúp ích cho xã hội. Tạo cơ sở, nền tảng tốt để xây dựng nên những
hệ thống tự động hóa, các sản phẩm robot máy móc tốt hơn, hiện đại hơn giải quyết được
nhiều vấn đề trong xã hội. Qua đó cho thấy được năng lực, kiến thức và sự hiểu biết của các
sinh viên về lĩnh vực công nghệ kỹ thuật và đưa vào vận dụng một cách sáng tạo, hiệu quả,
phù hợp với ý nghĩa thực tiễn và cuộc sống.
1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn
Robot phục vụ tự hành đã chứng minh khả năng đáp ứng các chức năng hiệu quả trong
các cơng việc phục vụ, đem lại nhiều lợi ích đáng kể:
• Khả năng làm việc nhanh, hiệu quả, giúp tăng năng suất công việc phục vụ, thời chờ
của khách được giảm bớt, các cơng việc như thanh tốn hay gọi món xử lý nhanh chóng.

• Giảm chi phí vận hành của hệ thống, khả năng thực hiện các công việc lặp đi lặp lại
một cách tự động và chính xác sẽ giúp giảm bớt chi phí thuê nhiều nhân viên, có thể làm việc
liên tục trong nhiều giờ mà khơng cần thay ca, giúp các cửa hàng hoạt động hiệu quả trong
thời gian dài.

1


• Đem tới trải nghiệm mới lạ và mang lại cảm giác thích thú và hài lịng cho khách
hàng.
1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Mục tiêu trong đề tài này, nhóm tác giả hướng đến việc nghiên cứu và chế tạo hồn
chỉnh một robot có khả năng tự hành, phục vụ trong khu vực quán ăn, quán cà phê…, có giao
diện điều khiển dễ sử dụng, hiệu ứng hình sống động, có chi phí thấp, đáp ứng được các công
việc cơ bản của một nhân viên phục vụ.
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.4.1 Đối tượng nghiên cứu
- Nghiên cứu và chế tạo mobile robot phục vụ sử dụng trong quán ăn,...
- Quy trình làm việc của nhân viên để xây dựng hệ thống điều khiển.
- Khảo sát hành vi và tương tác với khách hàng để xây dựng giao diện điều khiển thích
hợp.
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về robot phục vụ: về cách di chuyển, về kiểu dáng, kết cấu.
- Nghiên cứu tính tốn cơ khí, hệ thống điện, thuật tốn điều khiển.
- Nghiên cứu về giao diện tương tác.
1.5 Phương pháp nghiên cứu
1.5.1 Cơ sở phương pháp luận

- Dựa hệ thống kiến thức về nguyên lý chi tiết máy, cơ lý thuyết, sức bền vật liệu để

tính tốn thiết kế.

- Kiến thức về điều khiển tự động, truyền động điều khiển Servo Motor, công nghệ kỹ
thuật Robot để nghiên cứu động học và điều khiển động cơ.

- Kiến thức về thiết bị điện, truyền thông mạng, cảm biến và cơ cấu chấp hành để xây
dựng hệ thống điện.

- Kiến thức về hệ điều hành ROS chuyên cho robot tự hành, các thuật tốn SLAM và
Navigation trên Linux.

- Kiến thức về ngơn ngữ lập trình, database và Web server.
1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể

- Tìm hiểu và tham khảo các bài báo nghiên cứu trên internet về robot phục vụ, các
thuật toán điều khiển robot tự hành.

- Trước tiên nghiên cứu thuật tốn điều khiển trên mơ hình Turtle Bot Burger để có
kiến thức cơ bản về ROS, nhanh chóng tiếp cận cơng nghệ để tự xây dựng robot cho riêng
mình.
2


- Tham khảo ý kiến từ giảng viên hướng dẫn và các anh chị, những người đang thực
hiện đề tài tương tự.

- Nghiên cứu cách thức di chuyển, vùng không gian và địa hình hoạt động của robot.
- Dựa vào thơng số hình học để tính tốn, lên lý tưởng phác thảo trên phần mềm vẽ
3D.

- Tham khảo kiểu dáng, mẫu mã trên thị trường để thiết kế vỏ ngoài của robot cho bắt
mắt và phù hợp với không gian phục vụ.
1.6 Kết cấu của ĐATN
Đồ án tốt nghiệp bao gồm 8 chương, trong đó:

- Chương 2 trình bày về tổng quan nghiên cứu đề tài.
- Chương 3 trình bày về các cơ sở lý thuyết về cơ khí, hệ thống điện, về hệ thống điều
khiển.

- Chương 4: Trình các tính tốn về thiết kế cơ khí và động học của robot.
- Chương 5: Trình bày về hệ thống điện của robot.
- Chương 6: Trình bày về hệ thống điều khiển của robot.
- Chương 7: Đưa ra kết quả và thực nghiệm.
- Chương 8: Kết luận và hướng phát triển.

3


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
2.1 Giới thiệu
Service robot phục vụ trong nhà hàng là một ứng dụng công nghệ vào trong lĩnh vực
dịch vụ ẩm thực. Những robot này được thiết kế hiện đại, di chuyển linh hoạt và an tồn trong
mơi trường nhà hàng. Tích hợp nhiều tính năng thơng minh để thực hiện các cơng việc như
hướng dẫn khách, hỗ trợ gọi món, mang đồ ăn thức uống đến cho khách hàng hoặc có thể
giao tiếp, tương tác với khách thơng qua màn hình cảm ứng như cung cấp thông tin về thực
đơn, quản lý doanh thu, quản lý nhân viên.
2.2 Đặc tính của robot
Robot được trang bị hai bánh xe dẫn động để di chuyển. Cơ cấu lái vi sai cho phép
robot chuyển hướng linh hoạt và khả năng xoay tại chỗ. Được trang bị cảm biến lidar 2D sử
dụng tia laser để thu thập dữ liệu môi trường xung quanh, giúp xác định khoảng cách từ robot

đến các vật cản. Hệ thống điều khiển sẽ xử lý tín hiệu theo thời gian thực, phân tích thơng tin
trả về từ lidar để từ đó xây dựng một bản đồ số. Khi nhận biết được các vật cản tĩnh và vật
cản động, sử dụng các thuật tốn được lập trình sẵn để hoạch định đường đi tối ưu nhất cho
robot di chuyển đến vị trí được chỉ định. Thao tác dễ dàng thông qua một màn hình điều khiển
được đặt trên robot. Màn hình hiển thị thơng tin về menu thực đơn, vị trí bàn, số lượng khách
hàng, doanh thu của cửa hàng.
2.3 Kết cấu của robot
- Thân robot: Phần khung được lắp ráp từ các thanh nhôm chịu lực và các tấm kim loại
mỏng có độ dày 3mm, phần khung trên gồm 2 thành nhôm dài kết nối phần thân dưới robot
và giá để khay thức ăn, màn hình.
- Hệ thống dẫn động: gồm 2 bánh chủ động được kết nối với động cơ qua hộp số giảm
tốc và 4 bánh dẫn hướng, hệ thống treo bằng lò xo cho cả 2 bánh dẫn động.
- Khay chứa hộp pin.
- Khay chứa thức ăn: 3 khay nhựa
- Hệ thống điện: gồm board điều khiển, động cơ, driver cho động cơ, mạch hạ áp, minipc, lidar, dây dẫn điện.
- Màn hình HMI để điều khiển và hiển thị thông tin.
- Phần vỏ robot được làm bằng nhựa PLA.
2.4 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài
2.4.1 Các nghiên cứu trong nước

4


(Ảnh sưu tầm trên internet)
Hình 2.1: Robot Cơ Ba, Robot Morta, Robot Duta (từ trái sang phải)

• Hình dáng: có hình dáng giống người, di chuyển bằng bánh xe, màn hình LCD ở phía
trước để hiển thị biểu cảm khn mặt rất sinh động và gần gũi, thu hút sự quan tâm của nhiều
khách hàng, có thể tương tác với robot để đặt món ăn, thức uống, giá cả… (Robot Duta).
Robot có chiều cao từ 1,3m đến 1,5m. Phần vỏ bên được chế tạo từ nhựa composite, thạch

cao, hoặc in 3D…
• Tính năng: chỉ cần nhập thơng tin về số bàn được chọn, robot sẽ tự động di chuyển
mang đồ uống đến bàn cho khách hàng. Có thể tương tác với khách hàng bằng giọng nói, giới
thiệu các món ăn, đồ uống hoặc các điểm đặc biệt của nơi nó phục vụ (Robot cơ ba).
• Cơng nghệ: Một số robot được trang bị các bộ phận cảm biến nhiệt và siêu âm, cho
phép nó di chuyển đến các bàn bằng điều khiển từ xa hoặc tự động và tránh vật cản, tự động
dừng lại khi phát hiện có vật cản phía trước (Robot cơ ba). Ngồi ra cịn di chuyển trên đường
được dán băng dính, và được trang bị cảm ứng từ để nhận diện kim loại. Sử dụng trí tuệ nhân
tạo (AI) để tương tác với người dùng và sử dụng pin để cung cấp cho hệ thống.
• Mơi trường hoạt động: Sử dụng trong các khuôn viên vừa và nhỏ như quán ăn uống,
quán cà phê…
2.4.2 Các nghiên cứu ngồi nước

(Ảnh sưu tầm trên internet)
Hình 2.2: Seromo Robot, PuduBot, BellaBot (từ trái sang phải)

5


• Hình dáng: Đa dạng, di chuyển bằng các bánh xe, có khay để đựng thức ăn và đồ
uống. Có một màn hình cảm ứng và các cảm biến trên bề mặt để nhận diện tiếp xúc của con
người và hiển thị biểu cảm khn mặt.
• Tính năng: kết hợp giữa Serving (phục vụ) và Promotion (quảng bá), tức là một robot
có khả năng phục vụ và quảng bá (Seromo Robot). Thao tác đơn giản, nhấn số bàn mong
muốn, robot sẽ nhanh chóng mang đến bàn tương ứng. Khi đến bàn khách hàng, robot sẽ
thống báo bằng giọng nói và hiển thị trên màn hình. Sau khi khách hàng lấy đồ ăn và chạm
màn hình, robot sẽ tự quay trở lại vị trí ban đầu.
• Cơng nghệ: sử dụng trí tuệ nhân tạo để phân biệt sự di chuyển của con người và tránh
va chạm với bàn ăn trong cửa hàng. Tính năng tự động lái, định vị và điều hướng, tránh
chướng ngại vật…nhờ việc sử dụng thuật toán Pudu SLAM, và đa cảm biến xung quanh

(PuduBot) để xây dựng bản đồ và định vị với độ chính xác cao. Tích hợp dữ liệu từ camera
quan sát, lidar, camera RGB-D, IMU, cảm biến siêu âm và nhiều cảm biến khác, cho phép
xây dựng và định vị bản đồ ở cấp độ centimet với độ chính xác và mạnh mẽ. Có thể tự di
chuyển liên tục trong khoảng thời gian tối đa 12h (Robot Seromo) và 24h (Pudu và bella) và
được sạc đầy trong 4h.
• Mơi trường hoạt động: được sử dụng rộng rãi trong các nhà hàng, bệnh viện, siêu thị,
sân bay và tịa nhà văn phịng trên tồn thế giới.
2.5 Các tồn tại của robot
Các robot trong nước: vẫn còn hạn chế bao gồm di chuyển chưa linh hoạt và chậm,
thao tác cịn thủ cơng và rung lắc khi di chuyển, chưa có khả năng tự hành hồn tồn.

6


CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Mục đích của chương này là trình bày các cơ sở lý thuyết cần áp dụng để giải quyết
bài toán về thiết kế và điều khiển robot. Để nghiên cứu và thực hiện một đề tài về robot di
động hiệu quả, ta cần tiến hành một số nghiên cứu cơ bản về cấu trúc, cách thức di chuyển,
phạm vi hoạt động và hình dáng, kích thước của robot. Những thông tin này sẽ giúp ta đưa ra
những thiết kế tối ưu, phù hợp với môi trường làm việc và đáp ứng đầy đủ mục tiêu đặt ra.
Công việc thiết kế và chế tạo robot di động được dựa trên những nguyên tắc cơ bản về
cơ sở lý thuyết liên quan đến cơ khí, hệ thống điện, lập trình điều khiển, giao diện websever
và cơ sở dữ liệu.
3.1 Yêu cầu thiết kế robot phục vụ
Bảng 3.1: Bảng thông số yêu cầu thiết kế Service robot
STT

Yêu cầu

Thông số

1

Chiều cao trung bình

1200 mm

2

Kích thước phần thân dưới

D = 600 mm

3

Khối lượng lớn nhất (có tải)

50 kg

4

Vận tốc

0.45 m/s

5

Số khay chứa

3

6

Số bánh xe

2 (chủ động), 4 (bị động)

7

Khả năng lên độ dốc

5 độ

8

Pin

lithinum

9

Thời gian hoạt động

3.5 giờ

10

Cảm biến 2D

Lidar_Sick 240

11

Màn hình giao tiếp (HMI)

10.1 inch

12

Xây dựng bản đồ và hoạch định quỹ đạo

Robot Operating System (ROS)

3.2 Cơ sở lý thuyết về cơ khí
Đầu tiên, ta cần tìm hiểu về cấu trúc của robot. Nghiên cứu về cấu trúc sẽ bao gồm việc
xác định kích thước, cơ cấu lái, bộ truyền động và các bộ phận khác của robot như kết cấu
khung và bánh xe (bánh chủ động và bánh dẫn hướng).
Để lựa chọn cơ cấu lái phù hợp cho mobile robot, việc xác định kích thước tổng thể
của robot là một yếu tố quan trọng. Kích thước tổng thể bao gồm chiều dài, chiều rộng và
chiều cao của robot. Thơng qua việc xác định kích thước này, ta sẽ đưa ra việc chọn cơ cấu
lái và bộ truyền chuyển động phù hợp. Để đạt tính linh hoạt, cần đảm bảo cơ cấu lái cho phép
robot di chuyển dễ dàng trong khơng gian hẹp và xoay quanh tâm của nó. Để có độ chính xác
7


và hiệu suất làm việc cao, cần lựa chọn bộ truyền chuyển động phù hợp từ trục động cơ đến
trục bánh xe. Việc chọn bộ truyền phải đảm bảo được sự ổn định và độ chính xác trong việc
truyền tải số vịng quay và mơ-men xoắn. Các yếu tố cần xem xét bao gồm tỉ số truyền, độ
bền và hiệu suất truyền. Trong quá trình lựa chọn cơ cấu lái và bộ truyền chuyển động, cần
xem xét sự cân đối so với kích thước tổng thể robot.

Bên cạnh đó, cần quan tâm đến vấn đề chống trượt bánh cho robot, vấn đề này quan
trọng trong việc đạt được độ chính xác cao trong việc điều. Cần xem xét thiết kế hệ thống treo
để giúp duy trì ổn định sự tiếp xúc của bánh xe với mặt phẳng di chuyển, khả năng chịu tải
của các bánh xe, kết cấu khung của bánh xe, vật liệu bề mặt tiếp xúc của bánh xe…
Kiểu dáng của robot cũng là một yếu tố quan trọng khơng chỉnh mang tính thẩm mỹ
mà cịn ảnh hưởng đáng kể đến sự linh hoạt trong việc di chuyển, thích ứng với mơi trường
làm việc và khả năng tương tác của robot.
3.2.1 Lựa chọn vật liệu chế tạo khung và phần vỏ cho robot
Vật liệu chế tạo khung robot phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm yêu cầu về ứng
dụng, trọng lượng, độ bền, độ cứng, khả năng chịu lực và chi phí. Một số vật liệu phổ biến
được sử dụng trong chế tạo khung robot:
• Nhơm: Sử dụng nhơm định hình là một lựa chọn phổ biến để làm khung robot. Nhôm
là một vật liệu nhẹ giúp làm giảm trọng lượng tổng thể của robot; dễ gia cơng; có độ bền, độ
cứng tương đối cao phù hợp cho những ứng dụng không yêu cầu khả năng chịu tải lớn và có
khả năng chống ăn mịn tốt; có tính thẩm mỹ cao. Vì thế thường được sử dụng trong robot
nhỏ gọn và di động, đặc biệt là trong ứng dụng công nghiệp và robot dịch vụ.

(Ảnh sưu tầm trên internet)
Hình 3.1 Thanh nhơm nhơm định hình

• Thép: Sử dụng vật liệu thép dạng tấm mỏng có độ dày phù hợp để làm phần đế cho
robot có nhiều ưu điểm như: có độ chính xác và tính đồng nhất giúp cho việc định vị trí lắp
chính xác, cố định với các bộ phận khác; có độ bền cao, khả năng chịu tải và chống biến dạng
tốt giúp bảo vệ robot khỏi sự tác động mạnh, giúp đảm bảo sự ổn định và độ tin cậy cho phần
đế góp phần gia tăng tuổi thọ cho robot. Tuy nhiên cần thêm lớp chất chống ăn mịn, tránh bị
oxi hóa trong điều kiện ẩm ướt; trọng lượng của thép cũng nặng hơn nhơm và khó gia cơng
8