Tổng quan phương án nhóm 8

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
NĂM HỌC 2020 – 2021
-------*-------

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XE TỰ HÀNH VẬN CHUYỂN
THỨC ĂN TRONG KHU CÁCH LY

Nguyễn Quang Phúc Trí

1713650

Đỗ Trần Nguyên

1712370

Lê Phước Huy

1711490

Hồ Đắc Anh Quân

1712815

TP. HCM, NGÀY 30 THÁNG 4 NĂM 2020


I. MỤC TIÊU THIẾT KẾ VÀ CÁC THÔNG TIN TỔNG QUAN
1. Mục tiêu thiết kế
- Một chiếc xe tự hành có thể giao cơm cho các phòng trong khu cách

ly, tự di chuyển tới khu vực khử khuẩn sau mỗi hành trình.
- Không có khả năng tạo lây nhiễm chéo nếu có người bị bệnh trong
khu.
2. Mục đích thiết kế sản phẩm
- Giúp nhân viên y tế tiết kiệm được công sức và thời gian giao thức ăn
hay thuốc cho bệnh nhân.
- Hạn chế lấy nhiễm chéo giữa người bệnh và các nhân viên y tế.
- Giảm thiểu số lượng đồ bảo hộ và chất khử khuẩn trong việc vận
chuyển thực phẩm và thuốc men cho người bệnh.
- Tăng mức độ hiệu quả cho việc phòng chống bệnh truyền nhiễm.


3. Tiêu chuẩn khu cách ly
3.1 Thiết kế của khu cách ly
Nhóm chọn Khu cách ly của Bệnh viện quận 3 (địa chỉ 108/69 G-H
Trần Quang Diệu) làm tiêu chuẩn về khu vực cách ly cho thiết kế hệ
thống xe dò line tự hành.


3.1.1 Bản vẽ sơ đồ phòng của khu cách ly

a)

b)
Hình 3.1 Sơ đồ khu cách ly Quận 3.

a) Bản vẽ mặt bằng chung, b) Bản vẽ chi tiết lối đi (đơn vị mét)


3.1.2 Một số hình ảnh thực tế tại khu cách ly

Hình 3.2 Cổng chính của khu cách ly quận 3.

Hình 3.3 Một góc hành lang lối đi.


3.2 Kích thước của khay cơm sử dụng trong khu cách ly

Hình 3.4 Bản vẽ kích thước khay cơm sử dụng một lần (đơn vị milimét).


Hình 3.5 Hình ảnh thực tế khay cơm sử dụng một lần.

Chi tiết về khay cơm
Được làm từ nhựa PP nguyên sinh nên phù hợp với tiêu chuẩn chứa
thực phẩm ở điều kiện nóng và lạnh.
Kích thước của khay cơm 233×203×35 mm (nắp khay dày 3.2 mm).
Khay có thể chịu được nhiệt độ lên đến 80℃ (có thể đựng được canh
nóng).
Khẩu phần ăn gồm có canh, thức ăn, cơm, rau.


3.3 Tiêu chuẩn vật chất của khu cách ly
3.3.1 Phòng cách ly áp lực âm
Một bệnh nhân nghi nhiễm Covid-19 sẽ được nằm trong một phòng
riêng cách ly áp lực âm, mà luồng không khí đi vào phải từ các
phòng khác, luồng khí đi ra khỏi phòng bệnh phải đi vào bộ phận
lọc khí và đưa ra môi trường ngoài bệnh viện. Đơn giản là đặt một
quạt hút và hút khí ra ngoài, quạt phải được đặt ở dưới sàn, không
đặt ở trên cao. Lắp kèm hệ thống lọc khí sau máy hút để đảm bảo

không khí đưa ra môi trường là khí an toàn.
3.3.2 Nguyên tắc cách ly phòng ngừa cho nhân viên y tế
3.3.2.1 Trang bị bảo hộ
Bước 1: Rửa tay với dung dịch sát khuẩn có độ cồn 70 độ trở lên.
Bước 2: Sử dụng dụng cụ phòng hộ cá nhân, trang bị áo choàng
chùm kín từ đầu đến chân (phải khoác thêm áo cách ly, treo sẵn
ngay cửa phòng), khẩu trang y tế (N95), mắt kính bảo vệ.
3.3.2.2 Tiếp xúc với bệnh nhân
Bước 3: Khi khám bệnh và đưa thức ăn cho bệnh nhân, nhân viên
y tế phải giữ khoảng cách nhất định, không để vật dụng khám
chữa bệnh hoặc khay thức ăn lên giường bệnh nhân mà phải đặt
bàn riêng biệt.
Bước 4: Khi ra khỏi khu cách ly thì để áo cách ly về lại chỗ cũ,
tháo trang thiết bị bảo hộ, rửa tay với dung dịch sát khuẩn.
Bước 5: Đi vào phòng khử khuẩn và tiến hành khử khuẩn toàn
thân bằng dung dịch anolyte trong hai phút.
3.3.2.3 Khử trùng dụng cụ
Dụng cụ sau khi được đem ra từ khu cách ly của bệnh nhân sẽ
được vệ sinh sơ bộ bằng cách thả vào nước đun sôi 100 độ C
(nhiệt độ tùy loại dụng cụ). Tiếp sau đó đưa vào máy khử khuẩn


bằng tia cực tím, tiêu diệt một số vi khuẩn trên bề mặt dụng cụ,
bật đèn tia cực tím khi không có người trong phòng diệt khuẩn.
3.4 Một số nghiên cứu liên quan ở trong và ngoài nước
3.4.1 Nghiên cứu ở trong nước
Vibot-1a là sản phẩm của Học viện Kỹ thuật Quân sự - Bộ Quốc
phòng, Bộ KH&CN ,học viện đã chế tạo thành công robot hỗ trợ y
tế có các tính năng hiện đại theo mẫu robot TUG của hãng Aethon,
Mỹ.

a)
b)
Hình 3.8 Hình ảnh thực tế Vibot-1a.
a) Hình ảnh thực tế, b) Cấu trúc 4 bánh chủ động của Vibot- 1a
Phiên bản Vibot-1a sử dụng kỹ thuật dẫn đường bằng vạch từ và
định vị bằng thẻ nhận dạng cho phép robot tự di chuyển trong khu
vực cách ly để thực hiện các nhiệm vụ.Tuy nhiên, mọi hoạt động
của hệ thống robot được giám sát, điều khiển bởi trung tâm điều
hành. Robot có thể vận chuyển nhiều loại hàng hóa khác nhau,tải
trọng tối đa 100kg.


Thông số kỹ thuật của Vibot-1a:
Tải trọng tối đa (kg)
Phương pháp điều hướng
Bán kính quay (mm)
Vân tốc (m/s)
Thời gian vận hành (giờ)
Thời gian sạc (giờ)
Kích thước (mm)

100
Vạch từ
0
0.2~1.2
12
4- 5
-

3.4.2 Nghiên cứu ở ngoài nước
3.4.2.1 Noah robot
Noah là robot đang làm việc thử nghiệm ở bệnh viện Nhi và Phụ
nữ Quảng Châu (Quảng Đông, Trung Quốc).
Robot dùng để thay nhân viên vận chuyển thuốc, mẫu vật, tài liệu
nhằm tránh việc thất lạc, giảm thời gian và công sức lao động.
Theo nhà sản xuất, Robot thể làm thay công việc của 4 người và
được lập trình để nói những cụm từ đơn giản để thông báo cho
nhân viên y tế.

a)

b)

Hình 3.9 Robot Noah.
a) Hình ảnh thực tế Robot Noah, (b) Cấu trúc 2 bánh chủ động của Robot
Noah


Thông số kỹ thuật của Robot Noah
Tải trọng tối đa (kg)
300
Công nghệ điều hướng
Định vị bằng laser
Bán kính quay (mm)
0
Vân tốc (m/s)
0.2~1.2
Thời gian vận hành (giờ)
12

Thời gian sạc (giờ)
5
Kích thước (mm)
1100x500x1030
3.4.2.2 Mak Cik Kiah 19 (MCK19)
MCK19 là robot giao hàng được hợp tác nghiên cứu và chế tạo
bởi Đại học Malaysia Teknologi Malaysia (UTM), Bệnh viện
Cans Bachelor Tuanku Muhriz UKM (HCTM) và DF
Automation & Robotics (DF). MCK19 được sử dụng để hỗ trợ
các nhân viên y tế hỗ trợ việc cung cấp dịch vụ chăm sóc sức
khỏe cho bệnh nhân mắc bệnh COVID-19.

a)
b)
Hình 3.10 Robot MCK19.
a) Hình ảnh thực tế Robot MCK19, b) Cấu trúc 4 bánh chủ động của
MCK19


Thông số kỹ thuật của Robot MCK19
Tải trọng tối đa (kg)
Phương pháp điều hướng
Bán kính quay (mm)
Vân tốc tối đa (m/s)
Thời gian vận hành (giờ)
Thời gian sạc (giờ)
Kích thước (mm)
Tính năng đặc biệt

300

Định vị bằng laser và vạch từ
0
1
10
4
1030x500x1700-2000
Kết hợp IoT, bảo mật

Robot này cũng là một robot IoT, nơi nó có thể được truy cập bởi
bất kỳ PC, máy tính bảng hoặc điện thoại nào, cho phép người
dùng tương tác với robot ngay cả khi người dùng không ở trong
bệnh viện.Ngoài ra, cũng có một tính năng bảo mật tại chỗ chỉ
cho phép truy cập bởi quản trị viên được ủy quyền.


4. Quy trình khử khuẩn của khu cách ly
Dựa vào tài liệu “Khử khuẩn và tiệt khuẩn” của bệnh viện Chợ Rẫy, quy
trình khử khuẩn gồm 2 phần : Làm sạch và khử khuẩn.
4.1 Làm sạch
Tiến hành lau bằng nước.
Nhân viên chịu trách nhiệm làm sạch dụng cụ bị nhiễm phải mang
thiết bị phòng hộ cá nhân thích hợp để tránh bị phơi nhiễm với các tác
nhân gây bệnh tiềm tàng và hoá chất tẩy rửa.
Không sử dụng các loại hóa chất có tính axit vừa và mạnh (ăn mòn) để
tránh hư hại dụng cụ
Mỗi khăn chỉ được lau 1 ngăn kéo. Khăn lau rồi không được dùng lại,
phải để ở nơi quy định để xử lý cẩn thận.
4.2 Khử khuẩn
Vì xe giao thức ăn là loại dụng cụ không thiết yếu, được dùng lại và
đặc tính của virus nên mức độ khử khuẩn cho xe là khử khuẩn mức độ

thấp. Vì vậy, nên sử dụng dung dịch 0,02% Clo hoạt tính để khử
khuẩn.
Tránh để xe khử khuẩn với nhiệt độ quá cao để đảm bảo an toàn cho
phần mạch điện trong xe.


5. Yêu cầu bài toán đặt ra
- Giao 12 phần thức ăn trung bình 500g/phần.
- Thời gian giao: tối đa 20 phút.
- Lộ trình di chuyển của xe theo sơ đồ sau (căn tin > phòng cách ly
cạnh khu cấp cứu > quay về phòng khử khuẩn > căn tin), với line cách
cửa phòng tối đa 1m.


II.

PHƯƠNG ÁN ĐẶT RA
1. Phương án I
a. Về cơ khí

Cấu trúc xe: Cấu trúc 6 bánh với 2 bánh chủ động (giữa), 4 bánh trợ lực
(trước và sau). Xe chuyển hướng bằng cách thay đổi tốc độ của hai bánh
chủ động.

Sơ đồ nguyên lý (PA.1)
Thiết kế:
+ Phần tải xe: 15 ngăn, mỗi ngăn có một ổ khóa.
+ Xe tới phòng, người sử dụng nhấn nút Pause để xe chờ. Xe chờ 1 phút ở
mỗi lần dừng lại và đăt lại thời gian cho mỗi lần nhấn nút Pause

Bản vẽ thể hiện kích thước xe (PA.1)
Kích thước dự tính (dài x rộng x cao): 1500x600x1500 (mm)


Phân bố line: cách tường 0.8m, các khúc cua line bố trí theo hình tròn bán
kính cong 2m.
Ta dự đinh giao 12 suất cơm trong 20 phút, và dừng ở mỗi phòng tối đa 1
phút vậy, vận tốc tối thiểu:
𝑣

=

120
= 0.25𝑚/𝑠
(20 − 12) ∗ 60

b. Về điện:
Linh kiện
+ Vi điều khiển có khả năng tạo xung PWM.
+ Line dùng loại có màu xanh đen bề rộng 50mm.
+ Mắt thu gồm 5 cặp led thu-phát hồng ngoại, cách nhau 20mm, xuất tín
hiệu digital qua mạch khuếch đại opamp.
+ Hai động cơ DC motor điểu khiển bằng driver (số liệu chi tiết sẽ chọn
trong khi thiết kế cụ thể), nếu không tìm thấy động cơ phù hợp, có thể sử
dụng step motor thay thế.
Cấu trúc điều khiên điều khiển
+ Cấu trúc điều khiển tập trung.

Cấu trúc điều khiển tập trung (PA.1)

c. Về lập trình

Lưu đồ điều chỉnh vị trí xe (PA.1)


Lưu đồ (PA.1)


2. Phương án II:
a. Về cơ khí
Cấu trúc xe: Cấu trúc 6 bánh với 2 bánh chủ động (giữa), 4 bánh trợ lực
(trước và sau). Xe chuyển hướng bằng cách thay đổi tốc độ của hai bánh
chủ động.

Sơ đồ nguyên lý (PA.2)
Thiết kế:
+ Phần tải xe: Tủ đựng khay thức ăn gồm 12 ngăn, mỗi khay nặng 1,5 kg.
+ Tủ đựng khay thức ăn tự động đóng mở theo cơ chế quét thẻ từ
Hộc đựng khay

Vị trí đọc thẻ từ

Phần chứa cảm
biến đọc thẻ từ

Bản vẽ thể hiện kích thước tủ chứa (PA.2)
Phân bố line: cách tường 1(m).

b. Về điện:
Linh kiện
+ Cảm biến đọc thẻ từ RFID.
+ Xy lanh điện
+ Cảm biến đọc vach từ
+ Vạch từ: màu đen. rộng 30(mm)
+ Cảm biến phát hiện vật cản (Bằng hiện tượng quang điện)
+ Động cơ Step
Cấu trúc điều khiên điều khiển
+ Cấu trúc điều khiển phân cấp

Cấu trúc điều khiển phân cấp (PA.2)


c. Về lập trình

Lưu đồ (PA.2)


3. Phương án III:
a. Về cơ khí
Cấu trúc xe: Cấu trúc 6 bánh với 2 bánh chủ động (giữa), 4 bánh trợ lực
(trước và sau). Xe chuyển hướng bằng cách thay đổi tốc độ của hai bánh
chủ động.

Sơ đồ nguyên lý (PA.3)
Thiết kế:
+ Phần tải xe: 12 ngăn, mỗi ngăn có một khóa điền từ.
+ Xe tự dừng trước phòng, bệnh nhân quét thẻ từ để nhận thức ăn. Sau khi
bệnh nhân báo hiệu hoặc chờ 5 phút, xe tiếp tục di chuyển.

Bản vẽ thể hiện kích thước xe (PA.3)
Kích thước dự tính (dài x rộng x cao): 1000x500x1100 (mm)
Phân bố line: cách tường tối thiếu 0.4m.

b. Về điện:
Linh kiện
+ Cảm biến đọc vạch từ (Cảm biến Analog )
+ Vach từ màu đen, bề rộng 25(mm)
+ Cảm biến hồng ngoại (Cảm biến Digital): Phát hiện vật cản
+ Cảm biến tiệm cận (Cảm biến Digital): Nhận thông báo từ nhân viên và
bệnh nhân.
+ Động cơ DC servo


Cấu trúc điều khiên điều khiển
+ Cấu trúc điều khiển phân cấp

Cấu trúc điều khiển phân cấp (PA.3)


c. Về lập trình

Lưu đồ (PA.3)