ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.

S Tưởng Phước Thọ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN
CƠ – ĐIỆN TỬ

Đề tài:
“ ROBOT DỊCH VỤ CHO NHÂN VIÊN VĂN PHÒNG ỨNG DỤNG AI”

Giảng viên hướng dẫn: Th.S TƯỞNG PHƯỚC THỌ

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THANH HIẾU 16146097
CAO BÁ ANH 16146063
NGUYỄN SỈ PHÚ 16146169
Lớp: 16146CL4
Khoá: 2016 - 2020

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2020

1
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN
CƠ – ĐIỆN TỬ

Đề tài:
“ ROBOT DỊCH VỤ CHO NHÂN VIÊN VĂN PHÒNG ỨNG DỤNG AI”

Giảng viên hướng dẫn: Th.S TƯỞNG PHƯỚC THỌ

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THANH HIẾU 16146097
CAO BÁ ANH 16146063
NGUYỄN SỈ PHÚ 16146169
Lớp: 16146CL4
Khoá: 2016 - 2020

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2020

2
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

THUẬT TP. HCM VIỆT NAM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn: Cơ Điện Tử

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
Giảng viên hướng dẫn: ThS Tưởng Phước Thọ
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Hiếu MSSV:16146097
Cao Bá Anh MSSV:16146063
Nguyễn Sỉ Phú MSSV:16146169
1. Tên đề tài:
“ ROBOT DỊCH VỤ CHO NHÂN VIÊN VĂN PHÒNG ỨNG DỤNG AI”
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
3. Nội dung chính của đồ án:
 Nghiên cứu tổng quan, thiết kế sơ đồ nguyên lý.
 Tính toán các cụm cơ cấu, các bộ truyền động.
 Thiết kế các bản vẽ chi tiết- bản vẽ lắp tổng thể.
 Thiết kế hệ thống điện – điều khiển.
 Thực nghiệm đánh giá kết quả.
 Viết báo cáo sản phẩm thiết kế, chế tạo.

4. Các sản phẩm dự kiến

 Bản thuyết minh, tập bản vẽ 3D (bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp) & Sơ đồ hệ
thống điện – điều khiển.
 Máy cắt ống hút cỏ bàng.

5. Ngày giao đồ án:

6. Ngày nộp đồ án:

3
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

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

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

 Được phép bảo vệ …………………….(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

4
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

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

GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

(Ký, ghi rõ họ tên)

5
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

LỜI NÓI ĐẦU

  

Cùng với sự phát triển của xã hội loài người, các ngành khoa học - kỹ thuật không
ngừng đi đến những thành công mới. Nhiều công trình khoa học, những phát minh của
các nhà khoa học đã đi vào cuộc sống, phục vụ lợi ích của con người. Ngày nay Robot
được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, thay thế cho các hoạt động của
con người trong các môi trường độc hại, nguy hiểm.

Robot là một loại máy móc có thể thực hiện những công việc một cách tự động,
bằng sự điều khiển của máy tính hoặc các vi mạch điện tử được lập trình. Robot được
chia thành hai loại chính: Robot dịch vụ (Service Robots) và Robot công
tác (Collaborative Robot). Mặc dù cho đến nay, đã có rất nhiều cuộc tranh luận xung
quanh các vấn đề về robot giành lấy hay thay thế những công việc của con người và dần
dần con người trở thành “nô lệ” của máy móc, nhưng chúng ta không thể phủ nhận
những lợi ích và tiềm năng to lớn mà robot mang lại.

Với lòng hăng say va niềm khát khao khám phà của tuổi trẻ đội chúng em đã tìm
hiểu, nghiên cứu và chế tạo thành công bộ robot đầu tiên của mình.

Được sự quan tâm, tạo điều kiện của lãnh đạo nhà trường và giảng viên hướng
dẫn. Nhóm chúng em đã được giao đề tài này làm đề tài đồ án cơ điện tử . Nội dung chi
tiết sẽ được trình bày trong báo cáo này với các phần chính sau:

6
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

PHẦN I: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ ĐỀ TÀI

1.1. SƠ LƯỢC QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA ROBOT

Thuật ngữ robot được sinh ra từ trên sân khấu, không phải trong phân xưởng sản
xuất. Những robot xuất hiện lần đầu tiên trên ở trên NewYork vào ngày 09/10/1922
trong vở “Rossum’s Universal Robot” của nhà soạn kịch người Tiệp Karen Kapek
viết năm 1921, còn từ robot là cách gọi tắt của từ robota - theo tiếng Tiệp có nghĩa
là công việc lao dịch. Những robot thực sự có ích được nghiên cứu đểđưa vào những
ứng dụng trong công nghiệp thực sự lại là những tay máy. Vào năm 1948, nhà nghiên
cứu Goertz đã nghiên cứu chế tạo loại tay máy đôi điều khiển từ xa đầu tiên, và cùng
năm đó hãng General Mills chế tạo tay máy gần tương tự sử dụng cơ cấu tác động là
những động cơđiện kết hợp với các cử hành trình. Đến năm 1954, Goertz tiếp tục
chế tạo một dạng tay máy đôi sử dụng động cơ servo và có thể nhận biết lực tác động
lên khâu cuối. Sử dụng những thành quảđó, vào năm 1956 hãng General Mills cho
ra đời tay máy hoạt động trong công việc khảo sát đáy biển. Năm 1968 R.S. Mosher,
thuộc hãng General Electric, đã chế tạo một thiết bịbiết đi có bốn chân, có chiều dài
hơn 3m, nặng 1.400kg, sử dụng động cơđốt trong có công suất gắn 100 mã lực

Hình 1.1: Robot 4 chân của hãng R.S Mosher và hãng General Electric

7
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

Cũng trong lĩnh vực này, một thành tựu khoa học công nghệđáng kểđã đạt được
vào năm 1970 là xe tự hành thám hiểm bề mặt của mặt trăng Lunokohod 1 được điều
khiển từ trái đất.

Hình 1.2: Xe tự hành thám hiểm mặt trăng Lunokohod 1

Viện nghiên cứu thuộc Trường Đại học Stanford vào năm 1969 đã thiết kế robot
Shakey di động tinh vi hơn để thực hiện những thí nghiệm vềđiều khiển sử dụng hệ
thống thu nhận hình ảnh để nhận dạng đối tượng (hình
1.3). Robot này được lập trình trước để nhận dạng đối
tượng bằng camera, xác định đường đi đến đối tượng và
thực hiện một số tác động trên đối tượng.

Hinh1.3:

Robot Shakey-robot đầu tiên nhận dạng đối

tượng bằng camera

8
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

Năm 1952 máy điều khiển chương trình sốđầu tiên ra đời tại Học Viện Công
nghệMassachusetts (Hoa Kỳ). Trên cơ sở đó năm 1954, George Devol đã thiết kế
robot lập trình với điều khiển chương trình số đầu tiên nhờ một thiết bị do ông phát
minh được gọi là thiết bị chuyển khớp được lập trình. Joseph Engelberger, người mà
ngày nay thường được gọi là cha đẻ của robot công nghiệp, đã thành lập hãng
Unimation sau khi mua bản quyền thiết bị của Devol và sau đó đã phát triển những
thế hệ robot điều khiển theo chương trình. Năm 1962, robot Unmation đầu tiên được
đưa vào sử dụng tại hãng General Motors; và năm 1976 cánh tay robot đầu tiên trong
không gian đã được sử dụng trên tàu thám hiểm Viking của cơ quan Không Gian
NASA của Hoa Kỳ để lấy mẫu đất trên sao Hoả (hình 1.4).

Hình 1.4:

Tay robot trên tàu thám hiểm Viking 1

Trong hoạt động sản xuất, đa sốnhững

robot công nghiệp có hình dạng của “cánh tay
cơ khí”, cũng chính vì vậy mà đôi khi ta gặp
thuật ngữ người máy - tay máy trong những tài
liệu tham khảo và giáo trình về robot.

Trên hình 1.5 trình bày một robot là một cánh

tay cơ khí khác xa với robot R2D2, nhưng đối với
sản xuất nó mang lại lợi ích to lớn.

Hình 1.5-

Robot lập trình được đầu tiên do George

Dovol thiết kế.

9
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

1.2. ỨNG DỤNG CỦA ROBOT DỊCH VỤ TRONG ĐỜI SỐNG.

Ngoài lĩnh vực công nghiệp, robot ngày càng được ứng dụng rộng rãi tại nhiều
lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống và trong số đó không thể không kể đến lĩnh
vực y tế. Ứng dụng robot trong y học chẳng những nâng tầm y học nước nhà mà
còn mở ra cơ hôi cho người có thu nhập thấp được điều trị bằng kỹ thuật cao.
Hình 1.7: ứng dụng của robot trong y tế

TS.BS. Phạm Duy Hiền, Trưởng khoa Ngoại Tổng hợp, Giám đốc Trung
tâm phẫu thuật nội soi nhi khoa, Bệnh viện Nhi Trung ương khẳng định, dưới sự
trợ giúp của robot phẫu thuật trở nên rất chính xác và rất an toàn, không mất một
giọt máu, đặc biệt không phải truyền máu trong mổ. Tất cả mọi thao tác, động
tác đều vô cùng thuận lợi như là mình lập trình.

TS.BS. Hiền cho biết thêm, với đầu camera thông minh, góc phẫu thuật
rộng 540 độ trên hình ảnh 3D, cho phép các “cánh tay” robot có thể xoay chuyển
ở mọi góc độ, ngóc ngách của vị trí cần mổ mà cánh tay người phẫu thuật viên
khó thực hiện.

1
0
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

Ưu việt của phẫu thuật nội soi robot là vùng phẫu thuật thu hẹp, ít xâm
lấn, không gây sang chấn và ít chảy máu, mức độ cảm giác đau của bệnh nhân
được hạn chế đến mức tối đa, nên trạng thái phục hồi sức khỏe nhanh, sau mổ,
người bệnh điều trị không quá một tuần thì xuất viện.

Phẫu thuật nội soi bằng robot là một trong những đột phá không chỉ của
Bệnh viện Nhi Trung ương mà còn của toàn ngành y tế Việt Nam. Hiện trên cả
nước đã có nhiều đơn vị như bệnh viện Bình Dân hay Bệnh viện Chợ Rẫy
TP.HCM sử dụng robot để phẫu thuật, nhằm góp phần nâng cao hiệu quả điều trị
cho người bệnh.

Ngoài lĩnh vực y tế với công việc ngày càng phát triển, robot thậm chí còn
được nghiên cứu để thay thế con
người tỏng những công việc hàng
ngày. Điển hình là robot lễ tân tên là
Skybot d nhóm sinh viên trường Đại
Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
chế tạo đang được ứng dụng tịa Nhà
khách An Bình- một trong những
nhà khách lớn nhất của tỉnh Ninh
Bình đã làm hài lòng khách hàng với
khả năng giao tiếp đáng ngạc nhiên.

Hình 1.7: Robot lễ tân SkyBot do nhóm SV Trường ĐH SPKT TP.HCM chế tạo.
1.3. CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CỦA ROBOT DỊCH VỤ
1.3.1. Định nghĩa về robot dịch vụ

Thị trường robot dịch vụ đang được mở rộng nhanh chóng. Một robot dịch vụ
chuyên nghiệp được định nghĩa là robot bán tự động hoặc hoàn toàn tự động cho
các nhiệm vụ thương mại, không bao gồm các hoạt động sản xuất. Robot dịch vụ
chuyên nghiệp đang trải qua một cuộc cách mạng công nghệ. Các tính năng mới

1
1
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

của robot đang ngày càng mở rộng và được tích hợp những tiện ích khác nhau –
được thúc đẩy bởi sự đổi mới bởi những công nghệ như Máy học (Machine
learning), trí thông minh nhân tạo (Artificial Inteligence), máy tính thích nghi
được với nhiều môi trường khác nhau và được trang bị cảm biến thị giác,… giúp
giá trị thị trường robot dịch vụ tăng gấp ba lần. Trước năm 2022, giá trị thị trường
của robot dịch vụ dự kiến đạt 7,4 tỷ đô la Mỹ, với tốc độ tăng trưởng kép hàng
năm (CAGR) đạt 20%. Một yếu tố chính ảnh hưởng đến sự phát triển mạnh mẽ
của robot dịch vụ là sự ra đời của mô hình cho thuê: Robot as a service – RaaS,
bằng cách cho thuê điện toán đám mây hoặc robot, nhờ vậy, các rào cản về vốn
để sở hữu robot dịch vụ được giảm thiểu một cách hiệu quả. Cơ hội phong phú
đang chờ đợi những người quan tâm đến việc tìm kiếm thành công trong ngành
công nghiệp năng động và mới nổi này!

1.3.3. Hệ tọa độ
1.3.4. Trường công tác của robot

1
2
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

1.4. CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA ROBOT

1.4.1 . Các thành phần chính của robot.

a. Raspberry Pi 4

b. Sạc dự phòng cấp nguồn cho

Raspberry Pi 4

1
3
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

c. Mạch cầu H ( đỏ )

d. Loa Bluetooth xiaomi.

e. Bánh xe mắt trâu chuyển động bị động.

1
4
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

f. Hai cảm biến tốc độ encoder

và encoder 20 xung

g. Camera 5MP

1
5
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

h. motor và bánh xe

1.4.2. kết cấu của robot

1.5. PHÂN LOẠI ROBOT DỊCH VỤ

Tùy vào tình huống mà con người sử dụng robot cho từng mục đích khác
nhau. Do đó người ta chia robot ra làm 12 loại

- Robot nông nghiệp (Agriculture Robots)

- Robot xây dựng (Construction Robots)
- Robot dịch vụ khách hàng (Customer service Robots)
- Robot quân sự (Military Robots)
- Robot phá hủy (Demolition Robots)
- Robot khung xương trợ lực(Exoskeleton Robots)
- Robot thích ứng môi trường khắc nghiệt (Adaptive Field Robots)
- Robot hình người (Humanoise Robots)
- Robot vệ sinh công nghiệp (Industrial cleaning Robot)
- Robot kiểm tra (Inspection Robots)
- Robot vận chuyển (Logictics Robots)
- Robot y tế (Medial Robots)
1
6
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

PHẦN II: THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3D ROBOT

2.1. MÔ HÌNH 3D CỦA ROBOT VĂN PHÒNG 1 BẬC TỰ DO.

1
7
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

1
8
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

PHẦN III: BÀI TOÁN CHUYỂN ĐỘNG CHO ROBOT VÀ THUẬT TOÁN LẬP
TRÌNH

PHẦN IV: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN

4.1. Sơ đồ khối mạch điều khiển
4.2. Các loại cảm biến được sử dụng
4.3. Sơ đồ nguyên lý
4.4. Bảng thông số

PHẦN V:PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NHIỄU

PHẦN VI: KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN

1
9
ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S Tưởng Phước Thọ

PHẦN VII: PHỤ LỤC

7.1. MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................................................. 6

PHẦN I: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ ĐỀ TÀI ....................................................................................... 7
1.1. SƠ LƯỢC QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA ROBOT .......................................................... 7
1.2. ỨNG DỤNG CỦA ROBOT DỊCH VỤ TRONG ĐỜI SỐNG. .............................................. 10
1.3. CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CỦA ROBOT DỊCH VỤ ........................................ 11
1.3.1. Định nghĩa về robot dịch vụ ................................................................................................ 11
1.3.3. Hệ tọa độ ................................................................................................................................... 12
1.3.4. Trường công tác của robot ........................................................................................................ 12
1.4. CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA ROBOT ...................................................................................... 13
1.4.1 . Các thành phần chính của robot. .............................................................................................. 13
1.4.2. kết cấu của robot ....................................................................................................................... 16
1.5. PHÂN LOẠI ROBOT DỊCH VỤ ............................................................................................ 16
PHẦN II: THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3D ROBOT....................................................................................... 17
2.1. MÔ HÌNH 3D CỦA ROBOT VĂN PHÒNG 1 BẬC TỰ DO..................................................... 17
PHẦN III: BÀI TOÁN CHUYỂN ĐỘNG CHO ROBOT VÀ THUẬT TOÁN LẬP TRÌNH ........... 19
PHẦN IV: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN ..................................................................................................... 19
4.1. Sơ đồ khối mạch điều khiển .......................................................................................................... 19
4.2. Các loại cảm biến được sử dụng ................................................................................................... 19
4.3. Sơ đồ nguyên lý .............................................................................................................................. 19
4.4. Bảng thông số ................................................................................................................................. 19
PHẦN V:PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NHIỄU ................................................................................................ 19
PHẦN VI: KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN ...................................................................................................... 19
PHẦN VII: PHỤ LỤC .............................................................................................................................. 20
7.1. MỤC LỤC....................................................................................................................................... 20
7.2. MỤC LỤC HÌNH ........................................................................................................................... 20

7.2. MỤC LỤC HÌNH

2
0