mở đầu của robot hút bụi đầu tiên sử dụng hệ thống camera để tạo bản đồ và điều hướng trong không gian. Năm 2016: Xiaomi - một công ty công nghệ Trung Quốc, ra mắt robot hút bụi Xiaomi Mi Robot Vacuum, với khả năng tạo bản đồ và điều hướng thông minh với mức giá phải chăng. Sản phẩm này đã nhận thành công giành được sự quan tâm lớn từ công chúng. Năm 2018: iRobot Roomba i7+ - một robot hút bụi tự động có đặt biệt khả năng đổ rác tự động bằng cách tự dộng lấy bụi đổ vào chỗ chứa, giúp giảm công việc của người dùng.
Năm 2020: Roborock - Roborock được định hình là một trong những công ty hàng đầu trong lĩnh vực robot hút bụi thông minh. Các sản phẩm tiêu biểu như Roborock S6 và S5 Max có khả năng tạo bản đồ chi tiết và điều hướng thông minh. Trên thực tế, lịch sử robot hút bụi đã trải qua rất nhiều sự phát triển và cải tiến.Việc vận dụng công nghệ như học máy, trí tuệ nhân tạo đang được áp dụng để khắc phục và hoàn thiện khả năng điều hướng, tạo bản đồ và hiệu suất làm việc của robot hút bụi.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Sự phổ biến của robot hút bụi và nhu cầu không ngừng tăng đã thúc đẩy sự quan tâm và thu hút đầu tư vào nghiên cứu, sản xuất và phát triển robot hút bụi thông minh trong và ngoài nước. 5 Robot hút bụi đã trở thành một sản phẩm gia dụng phổ biến trong các gia đình hiện đại nhất là giới trẻ ở Việt Nam.
Với sự đa năng và lợi ích trong việc làm sạch, robot hút bụi đã và đang được nhiều người tiêu dùng cân nhắc chọn lựa để giảm công việc làm vệ sinh nhà cửa. Ngoài việc sử dụng trong các hộ gia đình, robot hút bụi cũng được ứng dụng trong các khách sạn, văn phòng và các khu công nghiệp để tiết kiệm nhân công, thu hút khác hàng và gia tăng năng suất.1 Tình hình trong nước Trong vài năm gần đây, bắt đầu có một số nghiên cứu và phát triển về robot hút bụi đã được tiến hành trong nước tại các trường đại học và viện nghiên cứu công nghệ như Đại học Bách Khoa TP.HCM, Viện Công nghệ thông tin - Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã thực hiện nghiên cứu về robot hút bụi và các ứng dụng liên quan. Các nghiên cứu chủ yếu vào việc phát triển các thuật toán điều khiển, hệ thống điều hướng, xử lý ảnh và trí tuệ nhân tạo để cải thiện hiệu suất và công năng của robot hút bụi.2 Mô hình nghiêm cứu của trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Bên cạnh việc nghiên cứu, nhiều tổ chức tại Việt Nam đã bắt đầu sản xuất và phân phối robot hút bụi. Nhiều công ty như Ecovacs, Midea, Xiaomi và ILife đã ra mắt các robot hút bụi có khả năng tạo bản đồ, điều hướng thông minh và tích hợp nhiều chức năng hiện đại.
Một số công ty khác cũng đang nghiên cứu và phát triển các giải pháp dành cho robot hút bụi thông minh. Các công ty và nhà nghiên cứu trong ngành robot hút bụi ở Việt Nam cũng thường xuyên hợp tác với các đối tác quốc tế. Bằng cách tham gia vào các hội nghị, sự kiện triển lãm và dự án nghiên cứu chung để học hỏi kinh nghiệm và chia sẻ kiến thức với cộng đồng nghiên cứu và công nghiệp toàn cầu.2 Tình hình quốc tế Tình hình nghiên cứu robot hút bụi trên thế giới đã xuất hiện từ sớm vào khoảng đầu những nắm 2000 và hiện đang rất sôi động và có nhiều tiến bộ đáng kể. Các nước tiên tiến như Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc và châu Âu đang dẫn đầu trong lĩnh vực nghiên cứu và phát triển robot hút bụi.
Các trường đại học, viện nghiên cứu và các công ty công nghệ hàng đầu đầu tư vào nghiên cứu thuật toán xử lý ảnh, trí tuệ nhân tạo, học máy và các công nghệ khác nhằm nâng caohiệu suất và khả năng của robot hút bụi. 6 - Mỹ: iRobot, công ty đứng sau dòng sản phẩm Roomba, có trụ sở tại Mỹ. Bên cạnh cũng có các ông lớn khác như Neato Robotics và Dyson cũng có hoạt động và phát triển sản phẩm tại Mỹ.3 Robot hút bụi Neato XV-11 năm 2012 của Mỹ - Trung Quốc: Xiaomi, một công ty về công nghệ hàng đầu của Trung Quốc, đã cho ra đời robot hút bụi tự động sạc pin Xiaomi Mi Robot Vacuum. - Nhật Bản: Nhật Bản cũng là một quốc gia mở đường trong lĩnh vực robotica.
Các tập đoàn như Panasonic và Sharp đã có sự đóng góp to lớn trong lịch sử phát triển các sản phẩm robot hút bụi.4 Robot hút bụi Panasonic năm 2002 của Nhật Bản - Hàn Quốc: Một số công ty Hàn Quốc như LG và Samsung cũng đã tham gia vào lĩnh vực robotica và phát triển các mô hình robot hút bụi tự động. - Châu Âu: Nhiều quốc gia ở Châu Âu cũng có nhiều công ty và tổ chức cùng nghiên cứu trong lĩnh vực robotica. Đức, Pháp, Ý và Anh là một số quốc gia có sự quan tâm và dẫn đầu về công nghệ để phát triển các mô hình robot hút bụi tự động. Robot hút bụi ngày càng được trang bị trí tuệ nhân tạo và học máy để tự động học và cải thiện khả năng hoạt động.
Các thuật toán học máy được áp dụng để nhận diện và phân loại các vật thể, tạp bản đồ, và điều hướng thông minh trong không gian. Điều này giúp robot hút bụi hiểu rõ hơn môi trường xung quanh và nâng cao khả năng làm sạch và tránh va chạm. Các công nghệ tiến bộ như hệ thống cảm biến tiên tiến, bộ xử lý mạnh mẽ, công nghệ điều khiển từ xa, kết nối Internet of Things và trí tuệ nhân tạo đang được tích hợp vào robot hút bụi. Điều này giúp tăng khả năng tương tác, quản lý từ xa và có thể tích hợp cùng với các hệ thống thông minh khác trong ngôi nhà thông minh.5 Giới thiệu một số robot hút bụi hiện nay 2.1 iRobot Roomba i7+: iRobot Roomba i7+ là một trong những robot hút bụi tiêu biểu trên thị trường.
Điểm nổi bật của Roomba i7+ là tính năng tự động rút và đổ bụi. Robot này được trang bị một hệ thống hút bụi cực kì mạnh và có khả năng tự động quay lại trạm sạc để rút và lưu trữ bụi sau 7 mỗi lần làm việc. Điều này giúp giữ cho không gian sống luôn sạch sẽ.và giảm công việc dọn dẹp của người dùng và Hình 2.2 Xiaomi Mi Robot Vacuum: Xiaomi Mi Robot Vacuum đã gây tiếng vang lớn trong thị trường robot hút bụi. Điểm nổi bật của robot này là công nghệ điều hướng LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging).
Với hệ thống cảm biến LIDAR, Mi Robot Vacuum có khả năng tạo bản đồ 3D của không gian và điều hướng thông minh để làm sạch hiệu quả. Cùng với hỗ trợ kết nối các tính năng điều khiển thông qua ứng dụng trên tiết bị di động, đã cho phép người dùng kiểm soát và lên lịch làm việc của robot một cách dễ dàng.6 Xiaomi Mi Robot Vacuum 2.3 Neato Botvac D7 Connected: Neato Botvac D7 Connected là một robot hút bụi thông minh với nhiều tính năng đáng chú ý. Điểm nổi bật của Botvac D7 Connected là hệ thống điều hướng laser tiên tiến, giúp robot xác định vị trí và tạo bản đồ không gian một cách chính xác. Điều này cho phép nó di 8 chuyển thông minh, tránh các vật cản và làm sạch hiệu quả.
Botvac D7 Connected cũng có tính năng kết nối Wi-Fi, từ đó người dùng có thể điều khiển từ xa và lên lịch làm việc bằng điện thoại thông minh hoặc trợ lý ảo.7 Neato Botvac D7 Connected Cả ba robot hút bụi này đều có được sự trang bị công nghệ và tính năng hiện đại và tiên tiến, giúp giảm công việc dọn dẹp, mang lại sự thoải mái nhẹ nhàng trong cuộc sống hàng ngày. Sự nổi bật của từng robot nằm ở tính năng tự động rút và đổ bụi của Roomba i7+, công nghệ điều hướng LIDAR của Xiaomi Mi Robot Vacuum và hệ thống điều hướng laser thông minh của Neato Botvac D7 Connected. 9 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Động học robot Các robot trong nhà là mobile robot có sử dụng kiểu chuyển động theo hướng truyền động vi sai. Các thông số hình học và động học của robot này được hiển thị.
Vecto vị trí / hướng và tốc độ của nó lần lượt là: 𝑥𝑄 𝑥̇ 𝑄 P = [𝑦𝑄 ] 𝑃̇ = [𝑦̇ 𝑄 ] (3.1) ∅ ∅ Đẳng thức này xác định tư thế của robot : 𝑥𝑄 ∶ Vị trí theo trục x 𝑦𝑄 ∶ Vị trí theo trục y ∅ ∶ Góc định hướng Vị trí góc và tốc độ của bánh xe bên trái và bên phải lần lượt là: {𝜃1 ,𝜃̇1 }, {𝜃𝑟 ,𝜃̇𝑟 } Các giả thiết dưới đây được áp dụng: - Bánh xe lăn và không trượt. - Trục dẫn hướng (lái) vuông góc với mặt phẳng Oxy ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗𝑄 ||=0 - Điểm Q trùng với trọng tâm G, nghĩa là ||𝐺 Gọi 𝑣𝑙 và 𝑣𝑟 là vận tốc thẳng của bánh xe làn lượt là trái và phải và vận tốc của tâm của xe Q. Sau đó, chúng ta có được: 𝑣𝑙 = 𝑣𝑄 +a ∅̇ 𝑣𝑟 = 𝑣𝑄 - a ∅̇ (3.2) Cộng và trừ 𝑣𝑙 và 𝑣𝑟 chúng ta nhận được: 1 𝑣𝑄 = (𝑣𝑟 +𝑣𝑙 ) 2 a ∅̇ = 𝑣𝑟 -𝑣𝑙 (3.3) 2 Hình (A) Hình học của ổ đĩa vi sai WMR, (B) Sơ đồ minh họa ràng buộc phi phân hệ 10 Vận tốc tuyến tính (𝒗𝑸 ) của robot phụ thuộc vào giá trị trung bình của vận tốc bánh xe trái và phải. Nếu cả hai bánh xe di chuyển với cùng tốc độ, robot sẽ đi theo đường thẳng.
Vận tốc góc (ω) của robot phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa vận tốc bánh xe trái và phải. Sự chênh lệch lớn hơn sẽ khiến robot quay nhanh hơn. Chúng ta có 𝑣𝑟 = r 𝜃̇𝑟 , và 𝑣1 = r 𝜃̇1 , như trong trường hợp xe một bánh, 𝑥𝑄 và 𝑦𝑄 được xác định bằng công thức: 𝑥𝑄̇ = 𝑣𝑄 cos∅ 𝑦𝑄̇ = 𝑣𝑄 sin∅ Về hình học được miêu tả như sau: 𝑟 𝑟 𝑟 𝑥𝑄̇ = (𝜃𝑟̇ cos∅ + 𝜃1̇ cos∅) 𝑦𝑄̇ = (𝜃𝑟̇ sin∅ + 𝜃1̇ sin∅) ∅̇ = (𝜃̇𝑟 - 𝜃̇1 ) 2 2 2𝑎 Biểu thức cho thấy vận tốc tuyến tính của robot phụ thuộc vào giá trị trung bình của vận tốc bánh xe trái và phải, và vận tốc góc phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa chúng. Tương tự, mô hình động học biểu thị dưới dạng ma trận: (𝑟⁄2)𝑐𝑜𝑠∅ (𝑟⁄2)𝑐𝑜𝑠∅ 𝑃̇ = [ (𝑟⁄2)𝑠𝑖𝑛∅ ] 𝜃𝑟̇ + 𝑃̇ = [ (𝑟⁄2)𝑠𝑖𝑛∅ ] 𝜃1̇ (3.