Nghiên Cứu, Phát Triển Robot Pha Chế Thức Uống Tự Động Tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM

• Tác giả: Nguyễn Bùi Anh Kiệt
• Người hướng dẫn: ThS. Võ Lâm Chương
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Điện Tử
• Đề tài: Nghiên Cứu, Phát Triển Robot Pha Chế Thức Uống Tự Động
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM KẾT
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT ĐỒ ÁN
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5.1. Cơ sở phương pháp luận
• 1.5.2. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
• 1.6. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp
• 2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
• 2.1. Tổng quan về robot và cánh tay robot
• 2.2. Robot SCARA và ứng dụng thực tiễn
• 2.2.1. Đặc tính của hệ thống
• 2.2.2. Kết cấu hệ thống
• 2.2.2.1. Cơ cấu truyền động
• 2.2.2.2. Thông số hệ dẫn động
• 2.3. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài
• 2.3.1. Các nghiên cứu ngoài nước
• 2.3.2. Các nghiên cứu trong nước
• 2.3.3. Các tồn tại của hệ thống
• 2.4. Các kiến thức liên quan về robot
• 2.4.1. Bậc tự do của robot
• 2.4.2. Không gian công tác
• 2.4.3. Cơ sở lý thuyết cơ khí
• 2.4.4. Cơ sở lý thuyết về điện tử
• 2.4.5. Cơ sở lý thuyết về lập trình
• 2.4.5.1. Các giao thức điều khiển
• 3. BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC, QUY TRÌNH VẬN HÀNH
• 3.1. Quy trình đặt món và quy trình pha chế
• 3.1.1. Quy trình đặt món
• 3.1.2. Quy trình pha chế
• 3.2. Lựa chọn cấu hình cho cánh tay robot hệ thống
• 3.3. Động học robot
• 3.3.1. Động học thuận
• 3.3.2. Động học nghịch
• 4. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG ROBOT
• 4.1. Yêu cầu đề tài
• 4.1.1. Phương pháp di chuyển xoay khớp
• 4.1.2. Phương pháp di chuyển điểm tới điểm
• 4.2. Phương pháp tăng tốc giảm tốc động cơ
• 4.3. Lựa chọn động cơ
• 4.4. Lựa chọn bộ truyền đai
• 4.5. Thiết kế bộ truyền đai
• 4.5.1. Bộ truyền đai khớp 1
• 4.5.2. Bộ truyền đai khớp 3
• 4.6. Tính toán độ bền chi tiết cơ khí
• 4.6.1. Lựa chọn vòng bi chà tròn
• 4.6.2. Tính toán sức bền trục vít me
• 5. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, CƠ KHÍ ROBOT
• 5.1. Sơ đồ hệ thống điều khiển
• 5.2. Thiết kế cơ khí robot
• 5.3. Các thiết bị sử dụng trong hệ thống
• 5.3.1. Cảm biến mực chất lỏng XKC-Y25-PNP
• 5.3.2. Bộ điều khiển
• 5.3.3. Module thu phát Wifi ESP32 NodeMCU LuaNode32
• 5.3.4. Mạch điều khiển động cơ bước 5ATB6600 HY-DIV268N
• 5.3.5. Module điều khiển động cơ bước A4988
• 5.3.6. Động cơ servo Hybrid YK257EC56E1
• 5.3.7. Driver Servo SSD2505M
• 5.3.8. Module công tắc hành trình
• 5.3.9. Cảm biến Loadcell
• 5.3.10. Mạch Chuyển Đổi ADC 24bit Loadcell HX711
• 5.3.11. Công tắc cảm biến mực chất lỏng phao điện từ
• 5.3.12. Cảm biến siêu âm HC-SR04
• 5.3.13. Động Cơ Bước Nema17 42x42mm
• 5.3.14. Máy bơm nước mini tự mồi 310
• 5.4. Thiết kế giao diện người dùng
• 6. THỰC NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ
• 6.1. Chạy thực nghiệm tọa độ
• 6.2. Kiểm tra độ chính xác Loadcell
• 6.3. Chạy thực nghiệm cả quy trình
• 6.4. Đánh giá kết quả đạt được với mục tiêu đề tài và các công trình trước đây
• 7. KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Robot Pha Chế Thức Uống Tự Động

Robot pha chế thức uống tự động đang trở thành một xu hướng nổi bật trong ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống. Sự phát triển của công nghệ đã cho phép tạo ra những thiết bị có khả năng pha chế nhanh chóng và chính xác, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng. Đề tài này không chỉ mang lại giá trị thực tiễn mà còn mở ra hướng đi mới cho ngành F&B tại Việt Nam.

1.1. Định nghĩa và vai trò của robot pha chế

Robot pha chế là thiết bị tự động hóa có khả năng thực hiện quy trình pha chế đồ uống mà không cần sự can thiệp của con người. Chúng giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu quả phục vụ.

1.2. Lịch sử phát triển của robot trong ngành thực phẩm

Robot đã được ứng dụng trong ngành thực phẩm từ những năm 1980, nhưng chỉ gần đây mới trở nên phổ biến nhờ vào sự phát triển của công nghệ cảm biến và trí tuệ nhân tạo.

II. Vấn đề và Thách thức trong Nghiên Cứu Robot Pha Chế

Mặc dù robot pha chế mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc phát triển và ứng dụng chúng tại Việt Nam. Các vấn đề như chi phí đầu tư, công nghệ và nguồn nhân lực là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Chi phí đầu tư và công nghệ

Chi phí đầu tư cho robot pha chế thường cao, điều này khiến nhiều doanh nghiệp ngần ngại trong việc áp dụng công nghệ mới. Công nghệ hiện tại cũng cần được cải tiến để phù hợp với nhu cầu thực tế.

2.2. Thiếu hụt nguồn nhân lực có chuyên môn

Việc thiếu hụt nhân lực có kỹ năng trong lĩnh vực robot và tự động hóa là một rào cản lớn, ảnh hưởng đến khả năng phát triển và ứng dụng robot pha chế.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu và Phát Triển Robot Pha Chế

Để phát triển robot pha chế thức uống tự động, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học và công nghệ hiện đại. Việc kết hợp lý thuyết và thực tiễn sẽ giúp tạo ra sản phẩm chất lượng.

3.1. Ứng dụng phương pháp Devanit Hartenberg

Phương pháp Devanit-Hartenberg giúp xác định vị trí và hướng của các khớp robot, từ đó tối ưu hóa quy trình điều khiển.

3.2. Thiết kế hệ thống điều khiển thông minh

Hệ thống điều khiển thông minh sử dụng vi điều khiển STM32 giúp tăng cường độ chính xác và hiệu suất hoạt động của robot.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Robot Pha Chế

Robot pha chế không chỉ giúp nâng cao hiệu suất làm việc mà còn cải thiện trải nghiệm của khách hàng. Chúng có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như quán cà phê, nhà hàng và sự kiện.

4.1. Tăng cường trải nghiệm khách hàng

Khách hàng sẽ có cơ hội trải nghiệm dịch vụ mới mẻ và độc đáo khi được phục vụ bởi robot, từ đó tạo ấn tượng tốt hơn.

4.2. Giải pháp tiết kiệm chi phí

Sử dụng robot pha chế giúp giảm chi phí lao động và tối ưu hóa quy trình làm việc, từ đó tăng lợi nhuận cho doanh nghiệp.

V. Kết Luận và Tương Lai của Robot Pha Chế

Nghiên cứu và phát triển robot pha chế thức uống tự động là một bước tiến quan trọng trong ngành F&B. Tương lai của robot trong lĩnh vực này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cơ hội và thách thức mới.

5.1. Triển vọng phát triển công nghệ

Công nghệ robot sẽ tiếp tục phát triển, mở ra nhiều khả năng mới cho ngành thực phẩm và đồ uống.

5.2. Khuyến khích nghiên cứu và đổi mới

Cần khuyến khích các nghiên cứu và sáng kiến mới trong lĩnh vực robot pha chế để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.