Nghiên cứu chế tạo robot hút bụi tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ
………o0o……..

NGUYỄN NGỌC NAM

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ROBOT
HÚT BỤI TỰ ĐỘNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CƠ ĐIỆN TỬ
PGS.TS Nguyễn Văn Nhận.
KS Nguyễn Nam.

 Nha Trang, 2013



i

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN.
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Nam.
Lớp: 51CKCD.
Chuyên ngành: Công nghệ cơ điện tử.
Đề tài: Nghiên cứu chế tạo Robot hút bụi tự động.
Số trang:…83…..

Số chương:04

Hiện vật: 01 quyển báo cáo, 01 đĩa VCD, 01 robot hút bụi, 01 bộ điều khiển.
 NHẬN XÉT:

……………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………
……………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………
……………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………
……………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………
……………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………
……………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………
……………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………
……………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………
……………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………
……………………………………………………………
Kếtluận…………………………………………………………………......................
............................

..............................................
.................................
.................................
..................................
...............................
...............................
................
……………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………
……………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………
……………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………
……………………………………………………………………………
 Nha Trang, ngày…...tháng…...năm 2013.
Cán bộ hướng dẫn:
( Ký
 Ký và ghi rõ họ tên)
tên )


ii

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI
Họ và tên sinh : NGUYỄN NGỌC NAM
Lớp : 51CKCD.
Chuyên ngành : Công nghệ cơ điện tử.

Đề tài: Nghiên cứu chế tạo Robot hút bụi.
Số trang: .....89.....

Số chương :04

Hiện vật: 01 quyển báo cáo, 01 đĩa VCD, 01 robot tự hành, 01 bộ điều khiển.
NHẬN XÉTCỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
....................
.............................
...................
....................
...................
...................
....................
...................
...................
...................
...................
.................
.......
....................
.............................
...................
....................
...................
...................
....................
...................
...................
...................

...................
.................
.......
....................
.............................
...................
....................
...................
...................
....................
...................
...................
...................
...................
.................
.......
....................
.............................
...................
....................
...................
...................
....................
...................
...................
...................
...................
.................
.......
Kết luận............................

luận.....................................
...................
....................
...................
...................
...................
...................
....................
...............
.....
....................
.............................
...................
....................
...................
...................
....................
...................
...................
...................
...................
.................
.......
...........................................................................................................................
Điểm phản biện
 Bằng số

Bằng chữ

Nha Trang, ngày..... tháng .....năm 2013.

CÁN BỘ PHẢN BIỆN
( Ký ghi
g hi rõ
r õ họ
h ọ tên
t ên )

Điểm chung
 Bằng số

Bằng chữ

Nha Trang, ngày..... tháng ......năm 2013.
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
( Ký ghi
g hi rõ
r õ họ
h ọ tên
t ên )


iii

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ...........................
.........................................
...........................
...........................
............................
...........................

..................v
.....v
LỜI NÓI ĐẦU ..........................
.......................................
...........................
............................
...........................
...........................
............................1
..............1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ROBOT HÚT BỤI......................................
BỤI..................................................2
............2
1.1.Đặt vấn đề ...........................
.........................................
...........................
...........................
...........................
...........................
............................3
..............3
1.2.Giới thiệu một
một số robot hút bụi hiện nay. ..........................
.......................................
...........................
.....................3
.......3
1.2.1 Robot Roomba ..........................
........................................
...........................

...........................
...........................
...........................
...................3
.....3
1.2.2.Robot LG Hombot................................
Hombot..............................................
............................
...........................
...........................
.....................6
.......6
1.3 Phạm vi đề tài
tài.............
...........................
...........................
...........................
...........................
...........................
............................
.....................10
.......10
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNGNGHIÊN CỨU.............................11
2.1 Phương pháp nghiên cứu...................................
cứu................................................
...........................
...........................
.......................12
..........12
2.1.1 Cơ sở lý thuyết

thu yết về Robot tự hành............
hành .........................
...........................
...........................
...........................
.................12
...12
2.1.2 Kế thừa sản phẩm có sẵn trên thi trường ...........................
.........................................
...........................
................14
...14
2.1.3 Thực nghiệm ...........................
........................................
...........................
............................
...........................
...........................
...................14
.....14
2.1.4 Các bước tiến hành..............
hành ...........................
...........................
...........................
...........................
...........................
.......................14
..........14
2.2 Yêu Cầu Kĩ Thuật Robot hút bụi ..........................
........................................

...........................
...........................
...................14
.....14
2.3 Thiết kế phương án cơ khí của Robot hút bụi
b ụi............
.........................
...........................
...........................
............... 15
2.3.1 Phương án 1.............................
1..........................................
...........................
............................
...........................
...........................
...................15
.....15
2.3.2 Phương án 2.............................
2..........................................
...........................
............................
...........................
...........................
...................16
.....16
2.3.3 Phương án 3.............................
3..........................................
...........................
............................

...........................
...........................
...................17
.....17
2.4 Chế tạo phần cơ khí......................................
khí....................................................
...........................
...........................
...........................
............... 18
2.4.1 Chế tạo thân
th ân robot
robo t ..........................
.......................................
...........................
...........................
...........................
..........................18
............18
2.4.2. Chế tạo chổi quét......................................
quét....................................................
...........................
...........................
...........................
............... 20
2.4.3 Chế tạo hệ thống hút bụi ...........................
.........................................
...........................
...........................
...........................

............... 21
2.4.4 Chế tạo hộp đựng bụi ...........................
.........................................
............................
...........................
...........................
...................24
.....24
2.4.5 Động cơ ..........................
.......................................
...........................
............................
...........................
...........................
...........................
............... 25
2.4.6 Chế tạo bánh tự lựa ..........................
........................................
...........................
...........................
...........................
.......................26
..........26
2.5 Thiết kế các board mạch điều khiển.............
khiển ...........................
...........................
...........................
...........................
............... 28
2.5.1 Vi điều khiển AVR.............................

AVR...........................................
...........................
...........................
............................
.....................28
.......28


iv

2.5.2 Thiết kế board mạch điều khiển .......................................................................38
2.5.2.1 Mạch vi điều khiển........................................................................................38
2.5.2.2 Mạch công suất và đảo chiều động cơ ..........................................................39
2.5.2.2.1 Linh kiện IRF540 .......................................................................................40
2.5.2.2.2 Relay 12V DPDT .......................................................................................41
2.5.2.3 Mạch công suất động cơ chổi và hút bụi.......................................................42
2.5.2.4 Bộ điều khiển Remote...................................................................................43
2.5.2.4.1 Tìm hiểu về hồng ngoại..............................................................................43
2.5.2.4.2 Thuật toán thu tín hiệu Remote Sony.........................................................47
2.5.2.4.3 Mắt thu hồng ngoại ....................................................................................47
2.5.2.4.4 Bộ điều khiển Remote................................................................................48
2.6.3.2 Lưu đồ giải thuật di chuyển Zigzag ..............................................................53
2.6.3.3 Lưu đồ giải thuật di chuyển Spot ..................................................................54
CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ...................................55
3.1 Thông số kỹ thuật Robot hút bụi.........................................................................56
3.2 Kiểm tra trước khi hoạt động ..............................................................................56
3.3 Thử nghiệm khả năng di chuyển và tránh vật cản ..............................................58
3.4 Nhận Xét Kết Quả Thử Nghiệm .........................................................................60
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ............................61
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................63

v

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Robot hút bụi Roomba .................................................................................4
Hình 1.2 Kết cấu của Robot RoomBa.........................................................................4
Hình 1.3 Quỹ đạo di chuyển của robot RoomBa ........................................................5
Hình1.4 Hệ thống chổi của RoomBa ..........................................................................5
Hình 1.5 RoomBa tự động sạc pin ..............................................................................6
Hình 1.6 Robot LG HomBot.......................................................................................6
Hình 1.7 Hình dáng và bố trí chổi quét góc tường......................................................7
Hình 1.8 Kết cấu trên và bố trí cảm biến của Robot...................................................7
Hình 1.9 Hombot tiếp xúc vật cản ..............................................................................8
Hình 1.10 Bố trí nguồn nuôi và chổi của Robot .........................................................8
Hình 1.11 Robot di chuyển kiểu Zigzag .....................................................................9
Hình 1.2 Robot di chuyển phân ô................................................................................9
Hình 1.13 Robot di chuyển xoáy ốc..........................................................................10
Hình 14 Robot LG Hombot sạc pin ..........................................................................10
Hình 2.1 Phương án thiết kế cơ khí 1........................................................................15
Hình 2.2 Phương án thiết kế cơ khí 2........................................................................16
Hình 2.3 Phương án thiết kế cơ khí 3........................................................................17
Hình 2.4 Thiết kế khung trên Solidwork...................................................................19
Hình 2.5 Hình cắt trên máy gia công CNC..............................................................19
Hình 2.6 Vật liệu mica ..............................................................................................20
Hình 2.8 Chổi quét phụ .............................................................................................20
Hình 2.9 Chổi lớn......................................................................................................21
Hình 2.10 Nguyên lý của máy hút bụi ......................................................................22
Hình 2.11 Bản vẽ 2D hệ thống hút bụi .....................................................................22
Hình 2.12 Bản vẽ 2D của cánh quạt..........................................................................23

Hình 2.13 Bản vẽ 3D hệ thống hút bụi theo thiết kế.................................................23
Hình 2.14 Hệ thống hút bụi được chế tạo .................................................................24
Hình 2.15 Hộp bụi theo thiết kế ................................................................................24


vi

Hình 2.16 Hộp bụi được chế tạo ...............................................................................25
Hình 2.17 Động cơ của robot ....................................................................................25
Hình 2.18 Bánh tự lựa trên thị trường .......................................................................26
Hình 2.19 Bánh tự lựa sau khi chế tạo ......................................................................27
Hình 2.20 Bố trí công tắc hành trình.........................................................................27
Hình 2.21 Cấu trúc bộ nhớ của AVR........................................................................29
Hình 2.22 Thanh ghi 8 bit .........................................................................................29
Hình 2.23 Register file ..............................................................................................30
Hình 2.26 Thanh ghi DDRA .....................................................................................33
Hình 2.27 Thanh ghi PORTA ..................................................................................33
Hình 2.28 Thanh ghi PINA .......................................................................................33
Hình 2.29 Sơ đồ khối bộ Timer/Counter 16 bit ........................................................34
Hình 2.31 Thanh ghi TCNT0 ....................................................................................36
Hình 2.32 Thanh ghi 0CR0 .......................................................................................36
Hình 2.33 Thanh ghi mặt nạ ngắt..............................................................................36
Hình 2.34 Thanh ghi cờ ngắt.....................................................................................36
Hình 2.35 Sơ đồ thời gian của chế độ so sánh .........................................................37
Hình 2.36 ATmega 16...............................................................................................38
Hình 2.37 Mạch Vi điều khiển..................................................................................38
Hình 2.39 Mạch nguyên lý khối công suất và đảo chiều ..........................................39
Hình 2.40 Sơ đồ mạch in khối công suất và đảo chiều .............................................40
Hình 2.41 Mô tả IRF 540 ..........................................................................................41
Hình 2.42 Mô tả nguyên lý Relay .............................................................................41

Hình 2.43 Relay Ormon sử dụng ..............................................................................42
Hình 2.44 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển chổi ....................................................42
Hình 2.45 Sơ đồ mạch in điều khiển chổi .................................................................43
Hình 2.46 Phát tín hiệu hồng ngoại...........................................................................44
Hình 2.47 Thu tín hiệu hồng ngoại ...........................................................................44
Hình 2.48 Giản đồ xung của tín hiệu hồng ngoại .....................................................45


vii

Hình 2.49 Giản đồ xung của hồng ngoại Remote Sony............
Sony .........................
...........................
...................46
.....46
Hình 2.50 Gói dữ liệu của Remote Control .........................
.......................................
...........................
.......................46
..........46
Hình 2.51 Gói dữ liệu thu từ mắt thu hồng ngoại .........................
.......................................
...........................
..............47
.47
Hình 2.52 Sơ đồ mắt thu hồng ngoại ..........................
........................................
...........................
...........................
...................48

.....48
Hình 2.53 Hình dạng mắt thu JS1838B ...........................
........................................
...........................
...........................
..............48
.48
Hình 2.54 Hình dạng remote Trinitron
Trini tron .........................
.......................................
...........................
...........................
.................48
...48
Hình 2.55 Sơ đồ giải thuật
th uật điều khiển robot ..........................
........................................
............................
.....................52
.......52
Hình 2.56 Sơ đồ giải thuật chế độ di chuyển Zigzag................................................53
Hình 2.57 Sơ đồ giải thuật chế độ di chuyển
chu yển Spot.............
Spot ..........................
...........................
..........................54
............54
Hình 3.1 Kiểm tra nguồn acquy
acqu y ...........................
.........................................

...........................
...........................
..........................56
............56
Hình 3.2 Kiểm tra khối công suất ...........................
........................................
...........................
...........................
.......................57
..........57
Hình 3.3 Kiểm tra remote..............................
remote............................................
............................
...........................
...........................
...................57
.....57
Hình 3.4 Kiểm tra LCD....................................
LCD.................................................
...........................
............................
...........................
................58
...58
Hình 3.5 Vị trí bắt đầu chạy của robot.
robot . ............................
.........................................
...........................
...........................
..............58

.58
Hình 3.6 Robot dừng và lùi..............
lùi. ..........................
...........................
............................
...........................
...........................
...................59
.....59
Hình 3.7 Robot rẽ hướng sang trái..............
trái. ...........................
...........................
...........................
............................
.....................59
.......59
Hình 3.8 Robot đi thẳng ..........................
.......................................
...........................
...........................
...........................
..........................60
............60


viii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Cấu hình các chân của cổng ..........................
........................................

...........................
...........................
.................33
...33
Bảng 2.2: Bảng chọn chế độ hoạt động của Timer .........................
.......................................
..........................35
............35
Bảng 2.3: Chế độ so sánh không
khô ng PWM ...........................
........................................
...........................
...........................
..............3
.355
Bảng 2.4 mã hóa dữ liệu remote ..........................
........................................
...........................
...........................
..........................49
............49


1

LỜI NÓI ĐẦU
Đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT HÚT BỤI TỰ ĐỘNG là một đề tài
hay, một trong những ứng dụng của kỹ thuật cơ
cơ điện tử phục vụ đời sống của con
người. Không chỉ giới hạn trong lĩnh vực cuộc sống, ứng dụng của ngành còn được

ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác như sinh học, y tế, công nghiệp tự động hóa,…
Xu hướng hiện nay và cũng là hướng phát triển của ngành cơ điện tử tại Việt
 Nam là đưa ứng
ứ ng dụng vào phục vụ cuộc sống của con người. Không chỉ giải quyết
những việc cao siêu mà còn giải quyết những nhỏ nhặt nhưng cấp thiết của cuộc
sống như vệ sinh nhà cửa, thời gian, tiền bạc,…
 Nội dung để tài gồm 4 chương:
- Chương I : Tổng quan về robot hút bụi.
- Chương II: Phương pháp và nội dung nghiên cứu.
- Chương III: Thử nghiệm và đánh giá kết quả.
- Chương IV: Kết luận và Hướng phát triển đề tài.
Trong suốt quá trình thực hiện đề tài, tôi đã được sự giúp đỡ của các bạn, các
thầy trong bộ môn Cơ Điện Tử - Khoa Cơ Khí - ĐHNT, đặc biệt là: thầy Nguyễn
 Nam đã nhiệt tình chỉ dẫn trông suốt quá trình thực hiện đề tài.
Trong quá trình thực hiện không khỏi mắc
mắc phải những sai sót, mọi lời nhận
xét góp ý hoặc bổ sung nhằm hoàn thiện đề tài của các thầy, các bạn là điều vô cùng
quý giá đối với tôi.
Tôi xin chân thành cám ơn!
Sinh viên
 Nguyễn Ngọc Nam.


2

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN
VỀ ROBOT HÚT BỤI

3

1.1.Đặt vấn đề
 Ngày nay cùng với cuộc sống hiện đại tiện nghi khái niệm robot đã không
còn xa lạ với chúng ta. Robot được sử dụng rộng rãi và phổ biến, không những xuất
hiện trong sản xuất công nghiệp mà còn phục vụ trong gia đình, giải trí, gọi chung
là robot dịch vụ.
Bên cạnh đó nhịp sống ngày càng gấp rút và hối hả hơn, chính vì vậy xuất
hiện các robot phục vụ tự động trong gia đình trở nên cấp thiết hơn. Sự xuất hiện của robot
hút bụi tự động sẽ mang lại cho chúng ta cuộc sống thêm tiện nghi và hiện đại hơn.
Đồng hành với đó ta cũng thấy ngày càng nhiều cải tiến, nâng cấp trong lĩnh
vực vi điều khiển. Các bộ vi điều khiển hiện có trên thị trường rất đa dạng, tốc độ
xử lý ngày một cao, tính năng hỗ trợ ngày càng mạnh mẽ. Có thể đưa ra tiêu biểu
như AVR, PIC, Psoc,…Đó là điều kiện thuận lợi để phát triển các hệ thống nhúng
đa dạng hơn, thông minh hơn.
Trong xu thế cạnh tranh các hãng phát triển vi mạch cố gắng tăng mật độ tích
hợp trên vi mạch ngày càng cao, hạ giá thành đến mức thấp nhất. Người sử dụng có
thể dễ dàng sỡ hữu một bộ vi điều khiển tốc độ cao giá rẽ, các công cụ phát triển.
 Nhiệm vụ của đề tài này là khảo sát tính năng của các robot hút bụi trên thị
trường, từ đó hoàn thiện và cùng với tài liệu dễ dàng tìm được.Vì vậy giá thành cho
sản phẩm cuối cùng được giảm.phát triển một robot có tính năng tương tự,dựa trên
vi điều khiển AVR.
1.2.Giới thiệu một số robot hút bụi hiện nay.
1.2.1 Robot Roomba
Robot Roomba của hãng iRobot là một robot hút bụi thông minh. Không
giống như các loại máy hút bụi thông thường. Roomba thực hiện công việc hút bụi
một cách hoàn toàn tự động theo chương trình đã được lập sẵn. Roomba thích hợp
cho các gia đình và văn phòng có nền gỗ, thảm, đá hoa.

4

Hình 1.1 Robot hút bụi Roomba
Với kích thước nhỏ gọn robot có thể di chuyển hết các phòng,những nơi mà
máy hút bụi thông thường khó vào được như gầm bàn, giường, sofa,…

Hình 1.2 Kết cấu của Robot RoomBa.
Các chức năng nổi bật của Roomba là điều khiển từ xa bằng remote control
tự cảm nhận tránh vật cản, tự động sạc khi hết nguồn pin. Roomba có khả năng di
chuyển linh hoạt như di chuyển hình xoắn ốc, zigzag,…


5

Hình 1.3 Quỹ đạo di chuyển của robot RoomBa
Roomba được trang bị 3 chổi quét, trong đó chổi thứ nhất đặt phía trước có
chức năng quét bụi ở góc tường. Chổi thứ hai và chổi thứ ba có chiều quay ngược
nhau đưa bụi cũng như rác vào hộp đựng bụi. Hộp này không những đựng bụi mà
lọc cả không khí.

Hình1.4 Hệ thống chổi của RoomBa
Robot Roomba có khả năng báo hết pin và tự động tìm nơi sạc pin.


6

Hình 1.5 RoomBa tự động sạc pin
1.2.2.Robot LG Hombot
Hombot là một robot hút bụi thông minh thế hệ mới do hãng LG nghiên cứu

chế tạo.

Hình 1.6 Robot LG HomBot


7

Không những vượt trội trong thiết kế mà đột phá về công nghệ trang bị cho
robot. Hình dáng của robot là hình vuông được bo các góc tạo sự mượt mà cũng
như tăng diện tích làm sạch trong các góc tường.

Hình 1.7 Hình dáng và bố trí chổi quét góc tường
Hombot được trang bị hai chổi quét, cảm biến siêu âm, camera,…vì vậy nâng
cao hiệu quả làm việc cho robot.

Hình 1.8 Kết cấu trên và bố trí cảm biến của Robot


8

Hệ thống cảm nhận vật cản của robot sử dụng cảm biến siêu âm, cảm này giúp
cho robot phát hiện vật cản hiệu quả, đo khoảng cách chuẩn xác. Robot tiếp xúc với
vật cản từ khoảng cách rất nhỏ với chỉ 5 mm.

Hình 1.9 Hombot tiếp xúc vật cản

Hình 1.10 Bố trí nguồn nuôi và chổi của Robot
Không giống như các robot hút bụi khác, Hombot hoạt động hiệu quả nhờ
các chế độ di chuyển hợp lý, như hình xoáy ốc, zigzag, phân ngăn, phân ô.Trang bị
camera nhận biết không gian, từ đó đưa ra lịnh trình làm việc hiệu quả cao. Ví dụ

9

như : những nơi mà robot đã đi qua sẽ không lập lại, ưu tiên làm sạch ở những nơi
 bẩn hơn.

Hình 1.11 Robot di chuyển kiểu Zigzag

Hình 1.2 Robot di chuyển phân ô


10

Hình 1.13 Robot di chuyển xoáy ốc
Robot LG Hombot xác định vị trí trong không gian, tự báo khi hết pin cũng
như tự động tìm về chỗ sạc pin.

Hình 14 Robot LG Hombot sạc pin
1.3 Phạm vi đề tài
Theo yêu cầu của quyết định thực hiện đề tài chỉ dừng lại công việc thiết kế
và chế tạo robot hút bụi tự động. Bao gồm hai phần chính là cơ khí và điều khiển,
trong đó phần thiết kế cơ khí nhằm mục đích đưa ra các phương án cơ khí, lựa chọn
 phương án tiến hành chế tạo sản phẩm thực tế. Phần điều khiển có phần thiết kế các
 bo mạch điều khiển và thiết kế giải thuật, chương trình điều khiển.


11

CHƯƠNG 2

PHƯƠNG PHÁP VÀ
 NỘI DUNGNGHIÊN CỨU


12

2.1 Phương pháp nghiên cứu
Hiện nay, phổ biến có 3 phương pháp nghiên cứu cơ bản là lý thuyết, kế thừa
và thực nghiệm.
2.1.1 Cơ sở lý thuyết về Robot tự hành
 Nguyên gốc của một từ Latinh là robota có nghĩa là người tạp dịch. Như vậy
mục đích ra đời của robot là thay thế con người làm những công việc nào đó. Robot
hay người máy là một loại máy có thể thực hiện những công việc một cách tự động,
robot là một hệ thống cơ khí – điện tử. Ngày nay, người ta vẫn còn đang tranh cãi
về vấn đề: “Một loại máy như thế nào thì đủ tiêu chuẩn để gọi là một robot”. Một
cách gần chính xác, robot phải có một vài (không nhất thiết phải đầy đủ) các đặc
điểm sau đây :
•

Không phải là tự nhiên, tức là do con người tạo ra.

•

Có khả năng nhận biết môi trường xung quanh.

•

Có thể tương tác với những vật thể trong môi trường.

•

Có sự thông minh, có khả năng đưa ra các lựa chọn dựa trên môi trường

và được điều khiển một cách tự động theo những trình tự đã lập trình trước.
•

Có khả năng điều khiển được bằng các lệnh để có thể thay đổi tùy theo

yêu cầu của người sử dụng.
•

Có thể di chuyển quay hoặc tịnh tiến theo một hay nhiều chiều.

•

Có sự khéo léo trong vận động.

Phân loại robot, có nhiều cách định nghĩa cũng như phân loại robot.

Sau

đây là một số cách phân loại robot như sau :
Theo viện Robotics Hoa Kỳ thì có 4 loại robot như sau :
•

Robot vận hành với sự điều khiển của con người.

•

Tự vận hành với chu trình được định trước.

•

Robot khả trình, điều khiển được với quỹ đạo lien tục.

•

Robot có khả năng tự thu nhận thông tin từ môi trường để đưa ra chuyển

động thông minh.
Theo Hiệp hội robot Nhật Bản :


13

•

Robot vận hành với sự điều khiển của con người.

•

Robot vận hành với trình tự cố định.

•

Robot vận hành với trình tự được điều khiển đơn giản.

•

Playback robot, robot được lập trình sẵn nhiều cách chuyển động.

•

Robot điều khiển bằng số với các tác vụ được lập sẵn.

•

Robot thông minh : có thể tự hiểu được môi trường để hành động hoàn

thành tác vụ.
Các mô hình điều khiển robot :
•

Mô hình kiểu phản xạ
Cảm nhận

Chấp hành

Mô hình này không có khối điều khiển. Thông tin từ khối cảm nhận được
đưa ra thẳng tới khối chấp hành, từ đó cơ cấu chấp hành hoạt động. Mô hình này có
ưu điểm là tốc độ đáp ứng nhanh.
•

Mô hình “sensor – plan - action”
Cảm nhận

Kế hoạch

Chấp hành

Mô hình này có bộ điều khiển, thông tin của môi trường được cảm nhận và
được truyền tới bộ điều khiển. Bộ điều khiển sẽ phân tích và từ đó đưa ra thông tin
điều khiển tới bộ chấp hành. Mô hình này có tốc độ đáp ứng chậm.
•

Mô hình kiểu lai
Kế hoạch
Cảm nhận

Chấp hành

Mô hình này là mô hình kết hợp giữa 2 kiểu mô hình trên. Mô hình lai bao
gồm nhiều cặp “cảm nhận – chấp hành” hoạt động như mô hình phản xạ, tốc độ đáp
ứng khá nhanh. Bên cạnh đó có một khối điều khiển lập kế hoạch cho toàn bộ tác vụ
của robot.


14

2.1.2 Kế thừa sản phẩm có sẵn trên thi trường
Đồ án tham khảo một số sản phẩm robot hút bụi tự động có trên thị trường
hiện nay như LG, iRobot, Samsung, Toshiba, …Tìm hiểu các chức năng của các sản
 phẩm đó, từ đó đưa ra những chức năng cơ bản của robot hút bụi tự động.
 Ngoài ra, học hỏi kiểu dáng thiết kế đặc sắc của các sản phẩm đấy, để lựa
chọn cũng như sàn lọc các mẫu thiết kế đẹp và hiệu quả. Từ những tìm hiểu trên
xây dựng nên các phương án thiết kế, có những phương án đó rồi tiến hành phân
tích ưu điểm cũng như nhược điểm để lựa chọn thi công sản phẩm.
Đây là bước quan trọng để định hình cơ bản các phương án thiết kế và lựa
chọn phương án thi công.

2.1.3 Thực nghiệm
Từ những kết quả của thực nghiệm để hoàn thiện sản phẩm sau cùng. Kết
quả của thực nghiệm phản ánh chất lượng của sản phẩm, đút kết những kinh nghiệm
quý báu để hoàn thiện sản phẩm. Ở phần này sản phẩm được tiến hành thử nghiệm
với các quy trình khắc khe, nhiều yêu cầu kỹ thuật khác nhau. Để đảm bảo sản
 phẩm hoạt động tốt ở điều kiện ban đầu thiết kế.
2.1.4 Các bước tiến hành
1. Tham khảo sản phẩm robot hút bụi có trên thị trường.
2. Xây dựng các phương án thiết kế.
3. Phân tích và chọn phương án thiết kế.
4. Thi công phương án lựa chọn.
5. Thử nghiệm sản phẩm.
6. Kết luận và hướng phát triển.
2.2 Yêu Cầu Kĩ Thuật Robot hút bụi
Robot hút bụi chỉ có nhiệm vụ di chuyển hút bụi và tránh vật cản phía trước.
Phần cơ khí của robot hút bụi cứng vững để mang được pin, mạch điều
khiển, cảm biến,…
Tốc độ di chuyển không quá nhỏ cũng không lớn quá, không gây khó khăn
cho việc điều khiển.


15

Cơ cấu cơ khí nhỏ gọn, giúp cho robot di chuyển linh hoạt.
Kiểu dáng, màu sắc đẹp.
2.3 Thiết kế phương án cơ khí của Robot hút bụi
Công việc thiết kế cơ khí của robot hút bụi bao gồm 2 phần như sau:
•

Xây dựng bản vẽ, công việc này được thực hiện trên phần mềm vẽ đồ họa

SolidWork 2005.
•

Sau khi có được bản vẽ thiết kế 3D của robot bụi, tiến hành phân tích lựa

chọn phương án thiết kế. Tiếp theo, thi công phương án được chọn.
2.3.1 Phương án 1

Hình 2.1 Phương án thiết kế cơ khí 1
Phương án 1 là mô hình robot tự hành 3 bánh, trong đó 2 bánh sau được gắn
liền trục với 2 động cơ điện DC 12V, bánh tự lựa được đặt ở phía trước có tác dụng
điều hướng. Mô hình có hình tròn có kích thước (đường kính x chiều cao) là 300 x
110 (mm). Robot được trang bị LCD và nút nhấn để giao tiếp, ngoài ra sử dụng
công tắc hành trình và loxo giúp robot tiếp xúc vật cản khi hoạt động. Trang bị một
chổi lớn có tác dụng khuấy bụi giúp robot hút bụi tốt hơn. Phương án này sử dụng
một nguồn duy nhất từ acquy 12V.