chế tạo robot di động đa hướng dùng giám sát và mang đồ vật trong gia đình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẦN THƠ
KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHẾ TẠO ROBOT DI ĐỘNG ĐA HƯỚNG
DÙNG GIÁM SÁT VÀ MANG ĐỒ VẬT
TRONG GIA ĐÌNH
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
ThS: Đường Khánh Sơn
Ngành: Cơ điện tử - 2015

Cần Thơ – 2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẦN THƠ
XKHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHẾ TẠO ROBOT DI ĐỘNG ĐA HƯỚNG
DÙNG GIÁM SÁT VÀ MANG ĐỒ VẬT
TRONG GIA ĐÌNH
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
ThS: Đường Khánh Sơn
Ngành: Cơ điện tử - 2015

Cần Thơ – 2019


Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
`
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày…tháng…năm 2019

Nhận xét của giáo viên phản biện


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

.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày…tháng…năm 2019


TÓM TẮT

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cản ơn đến các Thầy, Cô bộ môn Cơ Điện Tử cũng như trong
Khoa Kỹ Thuật Cơ Khí của Trường Đại Học Kỹ Thuật - Công Nghệ Cần Thơ, đã giúp
đỡ tạo điều kiện thuận lợi và cung cấp tài liệu để em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này.
Đồng thời, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên hướng dẫn Thầy

Đường Khánh Sơn, Thầy đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi nhất, cùng
với những lời động viên và hỗ trợ về trang thiết bị của Thầy đã giúp Em có nhiều thuận
lợi hơn để Em hoàn thành được đề tài tốt nghiệp này.
Con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho con
trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè đã hỗ trợ và chia sẽ kinh nghiệm cho tôi trong
thời gian qua.
Trong quá trình thực hiện đề tài chắc chắn sẽ còn nhiều thiếu sót. Vậy nên, em
mong sự góp ý và chỉ dẫn nhiều hơn của thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện


TÓM TẮT

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

TÓM TẮT
Luận văn này trình bày phương pháp, quá trình thiết kế lắp đặt tạo ra một robot di
chuyển đa hướng linh hoạt, bên cạnh đó xây dựng bộ điều khiển động cơ bằng bộ điều
khiển PID giúp động cơ hoạt động chính xác theo mong muốn của người điều khiển,
lắp đặt thêm các cảm biến để robot tránh được vật cản, kết nối blutooth với smartphone
để điều khiển robot khoảng cách xa hơn. Truyền hình ảnh về màn hình điều khiển, thấy
được tất cả vật cản, có thể gắp được vật nhỏ gọn nhờ tay gắp servo và xác định vị trí,
hướng đi cho robot.


TÓM TẮT

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

MỤC LỤC

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................1
LỜI CAM ĐOAN...........................................................................................................2
TÓM TẮT...................................................................................................................... 3
MỞ ĐẦU........................................................................................................................ 7
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN...........................................................................................8
1.1 Lý do và mục đích chọn đề tài..................................................................................8
1.1.1 Lý do chọn đề tài............................................................................................8
1.1.2 Mục đích chọn đề tài.....................................................................................13
1.2 Robox.....................................................................................................................14
1.2.1 Lịch sử hình thành và phát triển....................................................................14
1.2.2 Các ứng dụng của Robot...............................................................................15
1.2.2.1 Các ưu điểm khi sử dụng robot...............................................................15
1.2.2.2 Một số lĩnh vực ứng dụng.......................................................................16
1.3 Xe điều khiển từ xa qua sóng bluetooth..................................................................19
1.3.1 Sơ lược về công trình nghiên cứu.................................................................19
1.3.2 Ưu điểm và khuyết điểm...............................................................................23
1.3.2.1 Ưu điểm..................................................................................................23
1.3.2.2 Khuyết điểm...........................................................................................23
1.4 Robot di chuyển ba bánh đa hướng........................................................................24
1.4.1 Sơ lược về công trình nghiên cứu.................................................................24
1.4.2 Ưu điểm và khuyết điểm...............................................................................25
1.4.2.1 Ưu điểm..................................................................................................25
1.4.2.2 Khuyết điểm...........................................................................................26

1.5 Đặt vấn đề...............................................................................................................26
1.6 Hướng giải quyết cho nghiên cứu sắp tới...............................................................27
CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............................28


MỤC LỤC

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

2.1 Đối tượng nghiên cứu.............................................................................................28
2.1.1 Tiêu chuẩn cho một Robot............................................................................28
2.1.2 Những nơi và công việc ứng dụng được robot..............................................28
2.1.3 Arduino.........................................................................................................29
2.1.3.1 Khái niệm...............................................................................................29
2.1.3.2 Lịch sử hình thành Arduino....................................................................30
2.1.4.3 Các loại Arduino thường gặp..................................................................31
2.1.4 Tổng quan về Android...................................................................................35
2.1.4.1 Khái niệm về Android.............................................................................35
2.1.4.2 Lịch sử hình thành..................................................................................36
2.1.4.3 Các phiên bản của Android.....................................................................37
2.1.5 Công nghệ Bluetooth....................................................................................38
2.1.5.1 Khái niệm về công nghệ Bluetooth.........................................................38
2.1.5.2 Đặc điểm về công nghệ Bluetooth..........................................................38
2.1.5.3 Hoạt động của Bluetooth........................................................................39
2.1.5.4 Các thế hệ Bluetooth...............................................................................40
2.1.5.5 Vấn đề bảo mật trong công nghệ Bluetooth............................................41
2.1.5.6 Các trạng thái của thiết bị Bluetooth.......................................................41
2.1.6 Phần mềm Arduino.......................................................................................42
2.1.6.1 Phần mềm viết chương trình và biên dịch chương trình.........................42
2.1.6.2 Cấu trúc chương trình.............................................................................45

2.2 Phương pháp nghiên cứu........................................................................................45
2.2.1 Phân tích động học........................................................................................45
2.2.2 Phương pháp hạn chế sai số..........................................................................48
2.2.2.1 Lý thuyết về bộ điều khiển PID..............................................................48
2.2.2.2 Bộ điều khiển PID số..............................................................................50
2.2.2.3 Chỉnh định tham số bộ điều khiển PID...................................................51
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MÔ HÌNH ROBOT...............................................................53


MỤC LỤC

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

3.1 Thiết kế mô hình.....................................................................................................53
3.1.1 Thiết kế App Inventer cho ứng dụng trên Android........................................53
3.1.1.1 Thiết kế App Inventer cho hai phần Designer và Blocks........................53
3.1.1.2 Truyền và nhận giữa App Inventer và Smartphone.................................57
3.1.2 Thiết kế cơ khí Robot di chuyển đa hướng ba bánh omni.............................58
3.1.3 Thiết kế mạch điện........................................................................................62
3.1.4 Mô hình hoàn chỉnh......................................................................................74
3.2 Tiến hành mô phỏng trên matlap............................................................................75
3.2.1 Mô phỏng khi không có bộ điều khiển PID..................................................75
3.2.2 Mô phỏng khi có bộ điều khiển PID.............................................................76
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN..................................................77
4.1 Kết quả nghiên cứu đạt được..................................................................................77
4.2 Hướng phát triển đề tài...........................................................................................78
KẾT LUẬN..................................................................................................................78
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................79

DANH MỤC HÌNH ẢNH

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1: Robot ba bánh đa hướng tự hành sử dụng cảm biến siêu âm và giải thuật
PID-Mờ.......................................................................................................................... 3
Hình 1. 2: Robot đa hướng tự hành ba bánh..................................................................3
Hình 1. 3: Các Robot sử dụng trong cuộc thi RoboCup.................................................4
Hình 1. 4: Robot đa hướng ba bánh tự hành kết hợp cảm biến siêu âm.........................5
Hình 1. 5: Mô hình Mobile service robot sử dụng ba bánh omni...................................6
Hình 1. 6: Cánh tay Robot lắp ráp kính cho xe ôtô......................................................10
Hình 1. 7: Cánh tay Robot hoạt động trong dây chuyền sản xuất bên trong nhà máy
VW................................................................................................................................ 11
Hình 1. 8: Robot phẫu thuật Versius của nước Anh hứa hẹn cuộc cách mạng y học....12
Hình 1. 9: Phía dưới của mô hình................................................................................13
Hình 1. 10: Phía trên của mô hình...............................................................................13
Hình 1. 11: Sản phẩm được tạo ra hoàn chỉnh.............................................................14
Hình 1. 12: Giao diện của Mit App Inventer bên Designer..........................................15
Hình 1. 13: Các khối có chức năng kết nối Bluetooth..................................................15
Hình 1. 14: Phần viết code bên Blooks trong Mit App Inventor...................................16
Hình 1. 15: Mạch điều khiển động cơ DC Mini DRV8833...........................................18
Hình 1. 16: Three-wheeled omni-directional mobile robot (robot di động đa hướng ba
bánh).............................................................................................................................. 1
Hình 2. 1: Arduino Esplora..........................................................................................23
Hình 2. 2: Arduino Mega 2560.....................................................................................24
Hình 2. 3: Arduino DUE..............................................................................................24
Hình 2. 4: Arduino Robot.............................................................................................25
Hình 2. 5: Arduino UNO..............................................................................................25
Hình 2. 6: Arduino micro.............................................................................................26

Hình 2. 7: Arduino Yun.................................................................................................26
Hình 2. 8: Arduino Tre.................................................................................................27


DANH MỤC HÌNH ẢNH

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

Hình 2. 9: Arduino Ethernet.........................................................................................28
Hình 2. 10: Logo Android............................................................................................29
Hình 2. 11: Logo Bluetooth..........................................................................................31
Hình 2. 12: Kết nối các thiết bị bằng Bluetooth...........................................................33
Hình 2. 13: Logo phần mềm Arduino...........................................................................35
Hình 2. 14: Giao diện làm việc của Arduino IDE........................................................36
Hình 2. 15: Chọn board để nạp chương trình..............................................................36
Hình 2. 16: Chọn cổng để nạp chương trình................................................................37
Hình 2. 17: Cấu tạo thân Robot...................................................................................38
Hình 2. 18: Hệ tọa độ {B} và {W}................................................................................39
Hình 2. 19: Phân tích lực.............................................................................................39
Hình 2. 20: Sơ đồ khối của bộ P.I.D điều khiển động cơ DC.......................................40
Hình 2. 21: Xác định tham số của đặt tính quá tính.....................................................44
Y

Hình 3. 2: Phần thiết kế Designer của App Inventer hoàn chỉnh.................................45
Hình 3. 3: Viết code điều khiển cho ứng dụng..............................................................46
Hình 3. 4: Code kết nối Bluetooth và Camera..............................................................47
Hình 3. 5: Code cho nút Rắp và Thả của tay gắp.........................................................47
Hình 3. 6: Code cho 12 hướng di chuyển của Robot....................................................48
Hình 3. 7: Phần thiết kế Blocks của App Inventor hoàn chỉnh.....................................49
Hình 3. 8: Cách một để quét mã QR code....................................................................50

Hình 3. 9: Cách một để quét mã QR code....................................................................50
Hình 3. 10: Mặt dưới của tầng thứ nhất.......................................................................51
Hình 3. 11: Mặt dưới của tầng thứ nhất.......................................................................52
Hình 3. 12: Mặt dưới của tầng thứ hai.........................................................................52
Hình 3. 13: Mặt trên của tầng thứ hai..........................................................................53
Hình 3. 14: Tầng trên cùng..........................................................................................54
Hình 3. 15: Sơ đồ hệ thống điều khiển.........................................................................55


DANH MỤC HÌNH ẢNH

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

Hình 3. 16: Board mạch Arduino Uno R3....................................................................56
Hình 3. 17: Vị trí để cấp nguồn vào Arduino...............................................................57
Hình 3. 18: Các chân năng lượng của Arduino Uno R3...............................................58
Hình 3. 19: Các chân ra/vào tín hiệu của Arduino Uno R3..........................................59
Hình 3. 20: Mạch cầu H (L298N)................................................................................59
Hình 3. 21: Mạch giảm áp LM2596 3A........................................................................60
Hình 3. 22: Module Bluetooth HC-05..........................................................................61
Hình 3. 23: Động cơ servo MR996R............................................................................62
Hình 3. 24: Cảm biến siêu âm HY-SRF 05...................................................................63
Hình 3. 25: Bánh xe Omni 58mm.................................................................................64
Hình 3. 26: Động cơ DC GA25 V1...............................................................................65
Hình 3. 27: Bình ắc quy 12V 4Ah.................................................................................66
Hình 3. 28: Mô hình hoàn chỉnh..................................................................................67
Hình 3. 29 Mô hình hóa trên Matlab Simulink khi không có PID................................68
Hình 3. 30: Kết quả mô phỏng trên matlab khi không có PID theo phương X.............69
Hình 3. 31: Kết quả mô phỏng trên matlap khi không có PID theo phương Y.............69
Hình 3. 32 Mô hình hóa trên Matlab Simulink khi có PID...........................................70

Hình 3. 33: Kết quả mô phỏng trên matlab khi có PID theo phương X........................70
Hình 3. 34: Kết quả mô phỏng trên matlab khi có PID theo phương Y........................71


MỞ ĐẦU

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

MỞ ĐẦU
Trong thời đại ngày nay, đất nước đang trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại
hóa, nên khoa học kỹ thuật và công nghệ đang được xã hội chú trọng và quan tâm khá
cao. Robot ngày càng được sử dụng phổ biến trong sản xuất cũng như trong cuộc sống
của con người, từ các lĩnh vực công nghiệp cho đến y tế, giáo dục đào tạo, giải trí, an
ninh quốc phòng và thám hiểm không gian. Vì vậy robot đã có một vị trí quan trọng,
nó còn thay thế con người làm việc trong các công việc nặng nhọc và trong điều kiện
nguy hiểm, môi trường độc hại.
Bên cạnh đó lĩnh vực robot di động ngày càng chiếm được nhiều sự quan tâm của
các nhà nghiên cứu. Robot di động đa hướng ba bánh là một loại robot di động đặc
biệt. Sử dụng ba bánh omni được điều khiển bởi ba động cơ độc lập, vì vậy robot có
quỹ đạo chuyển động rất linh hoạt, có thể di chuyển theo bất cứ hướng nào, bất kỳ góc
nào trong những không gian nhỏ hẹp.
Với cấu tạo đặc biệt và khả năng di chuyển linh hoạt như vậy nên robot di động
đa hướng ba bánh được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực. Nó đã góp phần rất
lớn cho nền công nghiệp, tạo sự thuận lợi và tiện ích cho con người ngày nay, vì thế là
một kỹ sư trong tương lai, em đã nắm bắt được thị hiếu này và tìm hiểu, nghiên cứu để
có thể tiến tới nền khoa học công nghệ cao, xây dựng nên một giai đoạn mới, phát triển
mới cho bản thân, cho xã hội.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Lý do và mục đích chọn đề tài
1.1.1 Lý do chọn đề tài
Trong thời đại hội nhập, thời đại của công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước,
ngành cơ điện tử ngày càng có nhiều đóng góp rất to lớn vào cuộc cách mạng khoa học
kỹ thuật hiện đại, đặt biệt là sựu ra đời và sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật số
cũng như hệ thống nhúng làm cho kỹ thuật điện tử cũng như các vi mạch điều khiển
ngày càng trở nên phong phú và đa dạng hơn. Điều này đã góp phần rất lớn trong việc
đưa kỹ thuật hiện đại thâm nhập rộng rãi vào mọi lĩnh vực của hoạt động sản xuất, kinh
tế đời sống và xã hội. Chúng ta có thể thấy rất rõ tầm quan trọng của cơ điện tử thông
qua những hoạt động như: vận hành các thiết bị điện, điều khiển các cánh tay robot
trong nhà máy, điều khiển các máy công nghiệp trong các cơ sở sản xuất và nhà máy,
điều khiển một robot làm những công việc lặp đi lặp lại hằng ngày, điều khiển các thiết
bị trong gia đình hay ở những nơi công cộng một cách chi tiết, linh hoạt và đồng bộ.
Lĩnh vực robot được phát triển rất mạnh và ngày càng hiện đại, được sử dụng rất
nhiều trong sản xuất cũng như trong đời sống con người, áp dụng vào rất nhiều lĩnh
vực từ công nghiệp cho đến nông nghiệp, từ giáo dục đào tạo đến y tế, bên cạnh đó còn
có giải trí, an ninh quốc phòng và thám hiểm không gian.
Bên cạnh đó lĩnh vực robot di động ngày càng chiếm được sự quan tâm của các
nhà nghiên cứu trong và ngoài nước. Robot di động đa hướng ba bánh là một loại robot
rất đặt biệt. Sử dụng ba bánh omni được điều khiển bởi ba động cơ độc lập riêng biệt,
vì vậy robot có quỹ đạo chuyển động rất linh hoạt, có thể di chuyển theo bất cứ hướng
nào, bất kỳ góc nào trong những không gian nhỏ hẹp.
Với cấu tạo đặt biệt và khả năng di chuyển đa dạng và linh hoạt như vậy, nên
robot ba bánh di động đa hướng được sử dụng rất rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực, sau
đây là một số hình ảnh về robot di động đa hướng ba bánh được sử dụng trong rất
nhiều lĩnh vực khác nhau.

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

Hình 1. 1: Robot ba bánh đa hướng tự hành sử dụng cảm biến siêu âm và giải thuật
PID-Mờ

Hình 1. 2: Robot đa hướng tự hành ba bánh
3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

Hình 1. 3: Các Robot sử dụng trong cuộc thi RoboCup
Đối với một sinh viên ngành kỹ thuật thì robot luôn là một ước mơ và hoài bảo,
để trao dồi kiến thức và học hỏi kinh nghiệm, để theo đuổi ước mơ vươn xa hơn đến
công nghệ tiến tiến, vì thế đã thúc đẩy em tìm tòi, nghiên cứu. Với mong muốn tìm
hiểu nguyên lý, phương thức hoạt động, kỹ thuật điều khiển, sáng tạo và vận hành một
robot điều khiển từ xa, nên em đã tìm đến với robot bằng cách thiết kế, xây dựng nên
một mô hình robot cho riêng bản thân. Với sự góp ý và hướng dẫn của thầy Đường
Khánh Sơn, em đã chọn ra đề tài “CHẾ TẠO ROBOT DI ĐỘNG ĐA HƯỚNG DÙNG
GIÁM SÁT VÀ MANG ĐỒ VẬT TRONG GIA ĐÌNH” cho luận văn tốt nghiệp của
mình.

4


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

Hình 1. 4: Robot đa hướng ba bánh tự hành kết hợp cảm biến siêu âm

Hình 1. 5: Mô hình Mobile service robot sử dụng ba bánh omni

5


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

1.1.2 Mục đích chọn đề tài
Xuất phát từ những ứng dụng quan trọng của robot nên em đã tìm hiểu, nghiên
cứu và cải tiến thêm từ các sản phẩm cũng như công trình của nhiều tác giả trước đây
và xây dựng ra mô hình thực tế “Chế Tạo Robot Di Động Đa Hướng Dùng Giám Sát
Và Mang Đồ Vật Trong Gia Đình” phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu.
Hơn nữa còn có thể nâng cao chất lượng sản phẩm robot từ di chuyển đơn sơ, cấu tạo
chưa hoàn thiện, sang một sản phẩm di chuyển được nhiều hướng rất linh hoạt và chắc
chắn, có thể quan sát được vật cản và có thể gắp được những vật nhỏ gọn một cách dễ
dàng nhờ tay gắp servo, đạt độ chính xác cao, đa ứng dụng.
Cụ thể hơn là xây dựng bộ não trên vi điều khiển được tích hợp sẵn trong
Arduino, áp dụng kiến thức đã học để lập trình cho Arduino bằng ngôn ngữ Arduino
(được xây dựng trên ngôn ngữ C), để biên dịch chương trình và nạp chương trình lên

board là phần mềm Arduino IDE. Học cách viết App Inventor ứng dụng cho Android,
giao tiếp tín hiệu thông qua sóng Bluetooth, áp dụng cơ sở lý thuyết hệ thống điều
khiển số vào việc nghiên cứu và giải quyết bài toán điều khiển robot di động đa hướng
ba bánh một cách linh hoạt với độ chính xác cao là một công việc cần thiết.
Nghiên cứu kỹ thuật điều khiển PID, tính toán và mô phỏng động học trên
Matlab, thử nghiệm thực tế trên mô hình được chế tạo.
1.2 Robot
1.2.1 Lịch sử hình thành và phát triển
Khái niệm Robot được ra đời đầu tiên vào ngày 09/10/1922 tại New York, khi nhà
soạn kịch người Tiệp Khắc Karen Kapek đã tưởng tượng ra một cổ máy hoạt động một
cách tự động, nó là niềm mơ ước của con người lúc đó. Từ đó ý tưởng thiết kế, chế tạo
Robot đã luôn thôi thúc con người. Đến năm 1948, tại phòng thí nghiệm quốc gia
Argonne, Goertz chế tạo thành công tay máy đôi (master¬slave manipulator). Đến năm
1954, Goertz đã chế tạo tay máy đôi sử dụng động cơ servo và có thể nhận biết được
lực tác động lên khâu cuối. Năm 1956 hãng Generall Mills đã chế tạo tay máy hoạt

6


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

động trong việc thám hiểm dại dương. Năm 1968 R.S. Mosher, của General Electric đã
chế tạo một cỗ máy biết đi bằng 4 chân. Hệ thống vận hành bởi động cơ đốt trong và
mỗi chân vận hành bởi một hệ thống servo thủy lực.
Năm 1970 con người đã chế tạo ra được Robot tự hành Lunokohod, thám hiểm bề
mặt của mặt trăng.
Ngày nay với sự phát triển nhanh chống, công nghệ Robot ngày càng vương lên
tầm cao mới và được sử dụng rộng rãi, ngoài ra còn được khá nhiều bạn sinh viên cũng

như những nhà nghien cứu quan tâm hàng đầu, gần đây có rất nhiều nơi, viện nghiên
cứu đã mở ra những cuộc thi Robocon, những cuộc thi tương tự như vậy cũng thu hút
được rất nhiều sinh viên, nhóm hoặc đơn vị tham dự. Điều này đã mở ra một sự cọ xát
thực tế và thúc đẩy sự sáng tạo cũng như trao dồi kinh nghiệm và học hỏi giữa các
thành viên, tích lũy kinh nghiệm quý giá, phát triển mạnh công nghệ Robot trong và
ngoài nước phát triển hơn nữa.
Với công nghệ Robot ngày nay, các nhà nghiên cứu tìm cách thiết kế thật nhỏ
gọn, tích hợp thêm những tính năng và chức năng thông minh hơn. Vì vậy một loại
Robot được rất nhiều nhà nghiên cứu quan tâm hàng đầu là các Robot tự hành, tích hợp
các tính năng giống tứ chi của động vật hay ngay cả tay he chân người hoặc nhận dạng
màu sắc như mắt người.
Robot đảm bảo hoạt động chính xác và bắt trước được các hoạt động như người
đều được ứng dụng rộng rãi vào các dây chuyền sản xuất hay phục vụ sinh hoạt cho
con người. Làm việc ở những môi trường khắc nghiệt, môi trường độc hại, ….
Chuyên ngành công nghệ Cơ Điện Tử nghiên về lĩnh vực Robot. Đây là lĩnh vực
rộng trong khoa học, bao gồm gất nhiều vấn đề như về cấu trúc và cơ cấu động học,
động lực học, quỹ đạo chuyển động còn có bộ điều khiển, mô hình hóa, …… Tùy vào
phương pháp và mục đích sử dụng, mà ta có thể tìm hiểu và nghiên cứu ở nhiều
phương thức khác nhau để chế tạo.

7


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

Trên thị trường ngày nay có rất nhiều loại Robot như: Robot công nghiệp (các
cánh tay Robot chuyên dụng) và các loại Robot di động (mobile robot), … Mỗi loại
Robot có các tính năng riêng để làm những công việc khác nhau, tùy thuộc vào mục

đích sử dụng. Trong công nghiệp có thể phân chia ra dựa vào cấu tạo đặt biệt, động
học, động lực học, …….
Một lĩnh vực Robot đầy tiềm năng và hấp dẫn cũng như một thử thách về công
nghệ đã thu hút rất nhiều nhà nghiên cứu, cùng với sự phát triển ngày nay, nền công
nghệ 4.0 đang trở thành công nghệ tân tiến nhất. Chính vì sự phát triển như vậy, con
người ngày nay càng mong muốn tạo ra một Robot hoàn thiện và tối ưu, nâng cao mức
độ hoàn thiện một cách vượt bật.
1.2.2 Các ứng dụng của Robot
1.2.2.1 Các ưu điểm khi sử dụng robot
Ngày nay Robot được lắp đặt để tham gia vào môi trường làm việc, các quy trình
sản xuất cũng như đưa vào cuộc sống sinh hoạt của con người, nhầm đáp ứng nhu cầu
thị hiếu thực tế, tăng cao năng xuất triệt để công suất của dây truyền công nghệ, bên
cạnh đó sẽ giảm được giá thành sản phẩm, nâng cao chất lượng cũng như khả năng
cạnh tranh khắc nghiệt của sản phẩm tạo ra trên thị trường ngày nay.
Robot có thể thay thế con người làm việc ổn định bằng các thao tác đơn giản và
hợp lý, đồng thời có khả năng thay đổi công việc để thích nghi với sự thay đổi của qui
trình công nghệ. Sự thay thế hợp lý của Robot được sự tính toán và nghiên cứu tỉ mỹ
của nhà thiết kế và chế tạo, còn góp phần giảm giá thành sản phẩm, tiết kiệm nhân
công ở những nước mà nguồn nhân công là rất ít hoặc chi phí cao như: Hàn Quốc,
Canada, Singapore, Nhật Bản, Hoa Kỳ và các nước Tây Âu… Tất nhiên nguồn năng
lượng từ Robot là rất lớn, chính vì vậy nếu có nhu cầu tăng năng suất thì cần có sự hỗ
trợ của chúng mới thay thế được sức lao động của con người. Chúng có thể làm những
công việc đơn giản nhưng khả năng dễ nhầm lẫn cao, nhàm chán một cách hiệu quả
cao nhất.

8


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

Robot có khả năng nghe được siêu âm, cảm nhận được từ trường. Bên cạnh đó,
một ưu điểm của Robot là môi trường làm việc, chúng có thể thay thế con người làm
việc ở những môi trường độc hại, ẩm ướt, bụi bẩn hay nguy hiểm. Ở những nơi như
nhà máy hóa chất, các nhà máy phóng xạ, trong đại dương hay các hành tinh khác…
Thì việc ứng dụng Robot để cải thiện điều kiện làm việc là rất hữu dụng.
Robot được tích hợp nhiều loại cảm biến có khả năng nghe được siêu âm, cảm
nhận được từ trường, đo được các thông số của môi trường làm việc. Bên cạnh đó, một
ưu điểm của Robot là môi trường làm việc, chúng có thể thay thế con người làm việc ở
những môi trường độc hại, ẩm ướt, bụi bẩn hay nguy hiểm. Ở những nơi như nhà máy
hóa chất, các nhà máy phóng xạ, trong đại dương hay các hành tinh khác… Thì việc
ứng dụng Robot để cải thiện điều kiện làm việc là rất hữu dụng.
1.2.2.2 Một số lĩnh vực ứng dụng
Công nghệ Robot được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Trong dây truyền
sản xuất thì bộ phận cơ khí bao gồm nhiều loại Robot như Robot phun sơn, Robot hàn,
Robot lắp ráp khung sườn…. Đòi hỏi độ linh hoạt và khả năng hoạt động chính xác cực
cao mới đảm bảo được sản phẩm tạo ra không bị lỗi.
Loại Robot lắp khung kính, đươc tích hợp nhiều loại cảm biến và chức năng linh
hoạt cùng với độ chính xác cao. Hình bên dưới là loại Robot có thể được xem là loại
tân tiến nhất trong công nghiệp.

9


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

Hình 1. 6: Cánh tay Robot lắp ráp kính cho xe ôtô

Một hệ thống hiện đại với các cánh tay Robot làm việc rất chính xác và hoạt động
một cách linh hoạt, Robot hàn khung sườn xe ôtô với tính năng chuyên dụng, đảm bảo
các mối hàn cực chính xác và độ kết dính, độ bền đạt chất lượng, tăng cao năng xuất.

Hình 1. 7: Cánh tay Robot hoạt động trong dây chuyền sản xuất bên trong nhà máy
VW

10


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

Bên cạnh đó còn có rất nhiều loại Robot phục vụ trong công nghiệp như Robot
sắp xếp hàng hóa vào kho sau khi thành phẩm, ….
Ngày nay Robot được áp dụng trong ngành y tế khá nhiều, sử dụng để phẩu thuật
cho người bệnh hay mỗ nội sôi, … Đều đạt được tỉ lệ thành công rất cao. Đem lại an
tâm cho mọi người, một sự phát triển đáng gồm trong y tế.

Hình 1. 8: Robot phẫu thuật Versius của nước Anh hứa hẹn cuộc cách mạng y học
1.3 Xe điều khiển từ xa qua sóng bluetooth
1.3.1 Sơ lược về công trình nghiên cứu
Công trình được nghiên cứu và lắp đặt bao gồm: Arduino Mega 2560 làm bộ điều
khiển trung tâm, bộ thu nhận tín hiệu và giao tiếp Bluetooth HC-06, được thiết kế bộ
Mit App Inventor để điều khiển hướng đi, sử dụng thêm đèn LED, HC06, SRF04, công
tắc hành trình, lắp thêm Shield L289D, ….

11

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

GVHD: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN

Hình 1. 9: Phía dưới của mô hình

Hình 1. 10: Phía trên của mô hình

12