CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong bối cảnh công nghệ 4.0 đang phát triển mạnh mẽ, sự phát triển của trí tuệ nhân tạo (AI), robot và IoT đã mở ra những cơ hội mới cho việc áp dụng các giải pháp tự động hóa trong sản xuất và vận hành. Đối với mỗi doanh nghiệp, việc nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm và giảm thiểu chi phí là một phần không thể thiếu. Mọi giải pháp mà doanh nghiệp luôn tìm kiếm và hướng tới đều nhắm vào những mục tiêu trên.
Trên mặt trận công nghiệp, các nhà máy và kho vận đang tìm cách tối ưu hóa quy trình vận chuyển để đạt được hiệu quả cao hơn và tiết kiệm chi phí. Robot vận chuyển không chỉ giúp thực hiện các nhiệm vụ vận chuyển cơ bản mà còn có thể thích ứng với các môi trường làm việc phức tạp và các yêu cầu đặc biệt. So với con người thì thời gian làm việc của một ngày sẽ giới hạn nhưng robot thì có thể hoạt động liên tục 24/7 mà không cần nghỉ ngơi. Điều đó làm giảm thiểu thời gian chờ đợi và tăng cường năng suất sản xuất.
Điều này đặc biệt quan trọng trong các nhà máy sản xuất lớn, nơi mà sự chính xác và đồng bộ trong quá trình vận chuyển là rất cần thiết để đảm bảo lịch trình sản xuất suôn sẻ. Trong lĩnh vực dịch vụ, việc nâng cao chất lượng phục vụ và tối ưu hóa quy trình làm việc là một trong những mục tiêu hàng đầu. Bởi lẽ đối với những ngành dịch vụ như trên thì sự hài lòng của khách hàng là yếu tố tiên quyết dẫn đến sự thành công của doanh nghiệp. Sự hài lòng được thể hiện qua nhiều phương diện như: doanh nghiệp phải đáp ứng đúng yêu cầu của khách hàng trong một thời gian nhanh nhất có thể.
Bởi lẽ cuộc sống vốn dĩ ngày càng bận rộn nên quỹ thời gian của mỗi người là hạn chế và đặc biệt đối với những người khi họ đã chọn sử dụng dịch vụ như đến nhà hàng để ăn uống hay quán để uống café thì thời gian khách hàng chờ đợi sản phẩm mà họ đã yêu cầu càng ngắn càng tốt. Đó là bài toán mà trước đây doanh nghiệp cần phải cân nhắc sắp xếp bố trí nhân sự, thiết kế của cửa hàng như thế nào để rút ngắn thời gian chờ đó lại. Tuy nhiên, hiện tại, từ giao hàng đến chăm sóc khách hàng, sự linh hoạt và tính năng của robot vận chuyển có thể mang lại sự tiện lợi và hiệu quả và nhanh chóng cho cả doanh nghiệp và khách hàng. Robot có thể giúp đáp ứng hàng hóa nhanh chóng, rút ngắn thời gian từ lúc gọi món cho đến món ăn được mang đến tận bàn khách hàng.
Đối với quản lý chuỗi cung ứng ngày càng phức tạp và yêu cầu sự chính xác cao. Robot vận chuyển có thể giúp trong việc đảm bảo vận chuyển hàng hóa an toàn và đúng thời điểm từ điểm A đến điểm B, đồng thời giảm thiểu rủi ro và chi phí liên quan. Ngoài các ứng dụng công nghiệp được nêu trên, robot vận chuyển cũng có thể được áp dụng trong các bối cảnh đời sống hàng ngày như giao hàng tại nhà, hỗ trợ sinh hoạt gia đình, và dịch vụ công cộng như vận chuyển hàng hóa y tế hoặc thực phẩm. 1 Nhận biết được những vấn đề trên, nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ thông qua việc phục vụ khách hàng nhanh chóng và chính xác nhất có thể nên nhóm tác giả quyết định thực hiện đề tài "Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo robot giao hàng đa năng".
Trái ngược với những phương thức vận chuyển truyền thống là phụ thuộc vào con người thì với đề tài trên, nó như một giải pháp mới mang tính ứng dụng và hữu ích cao. Mở ra những góc nhìn mới cho doanh nghiệp, tăng lợi thế về cạnh tranh. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Robot giao hàng đa năng là một đề tài phù hợp để nghiên cứu và áp dụng các nguyên lý cơ kỹ thuật đã được học để vận dụng vào thực tế. Nó mang lại cơ hội thực tế để thử nghiệm các phương pháp tính độ bền, gia công kim loại.
Việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo robot vận chuyển không chỉ áp dụng trong các lĩnh vực như: sản xuất, dịch vụ, quản lý chuỗi cung ứng mà còn có thể mở rộng ra nhiều lĩnh vực khác như bệnh viện, khách sạn, và các khu vực cần vận chuyển vật dụng nhanh chóng và chính xác. Đây là một lĩnh vực có tiềm năng phát triển lớn và mang lại nhiều cơ hội kinh doanh. Chúng còn góp phần vào sự phát triển của công nghệ robot, đặc biệt là trong lĩnh vực robot dịch vụ. Các nghiên cứu về điều khiển, cảm biến, lập trình và tích hợp hệ thống giúp mở rộng kiến thức và ứng dụng công nghệ robot trong thực tế.
Sự xuất hiện của robot giao hàng đa năng khuyến khích các doanh nghiệp trong lĩnh vực dịch vụ tìm kiếm các giải pháp sáng tạo để nâng cao chất lượng và hiệu quả hoạt động. Điều này thúc đẩy sự phát triển bền vững và cạnh tranh lành mạnh trong ngành. Robot này giúp nâng cao chất lượng dịch vụ bằng cách giảm thời gian chờ đợi và cung cấp trải nghiệm mới lạ cho khách hàng. Điều này có thể làm tăng sự hài lòng và thu hút thêm nhiều khách hàng.
Hơn thế, robot còn giúp giảm bớt gánh nặng công việc cho nhân viên, cho phép họ tập trung vào các nhiệm vụ khác quan trọng hơn. Điều này không chỉ nâng cao hiệu suất làm việc mà còn cải thiện môi trường làm việc. Ngoài ra, từ phía góc nhìn của doanh nghiệp thì lợi ích về việc chi phí nhân công là vô cùng lớn. Robot có thể hoạt động với độ chính xác cao, giúp giảm thiểu sai sót trong quá trình phục vụ.
Việc này góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động và giảm thiểu chi phí do sai sót gây ra. Nếu lịch sử dịch covid-19 lặp lại hoặc trong bất kì bối cảnh dịch bệnh nào thì việc hạn chế tiếp xúc trực tiếp giữa nhân viên và khách hàng rất quan trọng. Khi đó, robot vận chuyển giúp giảm thiểu rủi ro lây nhiễm, đảm bảo an toàn vệ sinh cho cả khách hàng và nhân viên. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài • Xây dựng bản vẽ 2D và 3D.
• Nghiên cứu phương án thiết kế hệ thống. • Gia công mô hình cơ khí. • Thiết kế và xây dựng mạch điều khiển. • Thiết kế và xây dựng chương trình ứng dụng giao diện người dùng và hệ thống cơ sở dữ liệu.
• Thử nghiệm, đánh giá và sửa lại những sai sót trong bản thiết kế. • Lập bản báo cáo đề tài. • Hoàn thiện đề tài được giao. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu • Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là mô hình robot giao hàng đa năng sử dụng 1 laptop Asus TUF 15 để làm server database đồng thời xử lý camera để phát hiện mã QR.
Vì kinh phí nghiên cứu có hạn nên nhóm không đủ điều kiện để sử dụng máy tính nhúng. Song đó, robot sử dụng mạch vi điều khiển STM32 để đọc cảm biến từ và điều khiển driver động cơ. • Phạm vi nghiên cứu Nhóm nghiên cứu gồm 3 phần: cơ khí, điện tử và lập trình. Trong nội dung đồ án tốt nghiệp lần này nhóm chúng tôi sẽ tìm hiểu và nghiên cứu các thiết kế các mẫu robot có sẵn trên thị trường đồng thời dựa theo nhu cầu sử dụng robot vào việc vận chuyển những hàng hóa cồng kềnh của người dùng, từ đó tiến hành cải tiến thiết kế để robot có thể sử dụng trong phục vụ trong nhà hàng các quán thức ăn đồ uống, nhiều nhóm chức năng khác nhau từ vận chuyển đồ ăn thức uống đến máy móc và nguyên vật liệu.
Sau khi có bản thiết kế nhóm sẽ tiến hành nghiên cứu và thi công về hệ thống cơ khí, hệ thống điện và lập trình. Về phần điện tử nhóm sẽ ứng dụng mạch SMT32F103C8T6 để đọc cảm biến từ và điều khiển mạch công suất xuất xung cho động cơ DC cho quá trình điều khiển và giao tiếp với máy tính qua giao thức UART. Cuối cùng sẽ thiết kế hệ thống ứng dụng liên kết với hệ cơ sở dữ liệu để cho người dùng thao tác, điều khiển, tương tác với hệ thống và điều khiển robot. Phương pháp nghiên cứu 1.
Cơ sở pháp luận Cơ sở pháp luận của robot giao hàng đa năng dựa trên các nguyên tắc, định luật và khái niệm cơ bản trong công nghệ robot và khoa học. Robot giao hàng đa năng dựa trên nguyên lý vận động và sự kết nối, tương tác giữa các thành phần chuyển động. Các cơ cấu và cơ chế được thiết kế để tạo ra chuyển động và điều hướng robot tới các điểm giao hàng. Cụ thể, robot di chuyển theo line bằng kim loại và ứng dụng xử lý ảnh để nhận diện và điều hướng một cách chính xác.
Nguyên lý này bao gồm việc điều khiển động cơ, bánh xe, và các bộ phận khác để đảm bảo robot di chuyển ổn định và hiệu quả trong quá trình vận hành. Cơ sở cơ học là một phần quan trọng của robot giao hàng đa năng. Các yếu tố như cân bằng, trọng lực, lực ma sát và lực đàn hồi được áp dụng để đảm bảo chuyển động và tương tác của các thành phần. Việc tính toán và áp dụng chính xác các yếu tố cơ học giúp robot duy trì sự ổn định và hiệu quả khi di chuyển trên các bề mặt khác nhau và tránh các vật cản.
Hệ thống dò line bằng kim loại đóng vai trò quan trọng trong việc định hướng và điều khiển chuyển động của robot. Robot giao hàng đa năng yêu cầu kiến thức, kinh nghiệm và kỹ năng trong lĩnh vực thiết kế và kỹ thuật. Việc thiết kế cơ cấu chuyển động, lựa chọn và sử dụng vật liệu, động cơ, bộ truyền động và các thành phần kỹ thuật khác đều được xem xét và áp dụng cẩn thận. Các yếu tố như kích thước, trọng lượng, độ bền và hiệu suất của các thành phần được tối ưu hóa để đáp ứng yêu cầu của nhiệm vụ giao hàng.
Hệ thống xử lý ảnh cũng được tích hợp để nâng cao khả năng nhận diện và điều hướng của robot. Robot giao hàng đa năng dựa trên các nguyên tắc của công nghệ và tự động hóa. Sử dụng các cảm biến, hệ thống điều khiển và phần mềm, robot có khả năng tự động phát hiện và tránh các vật cản, tìm đường đi tối ưu và thực hiện các nhiệm vụ giao hàng một cách hiệu quả.