Nghiên Cứu, Thiết Kế và Chế Tạo Robot Hút Bụi Tự Động Sạc Pin

• Tác giả: Tạ Duy Tú
• Người hướng dẫn: TS. Hà Lê Như Ngọc Thành
• 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, Thiết Kế, Chế Tạo Robot Hút Bụi Tự Động Sạc Pin
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM KẾT
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT ĐỒ ÁN
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Lý do chọn đề tài
• 1.3. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.4. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.5. Đối tượng nghiên cứu
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Kết cấu đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Giới thiệu
• 2.2. Đặc tính của robot
• 2.3. Kết cấu của robot
• 2.4. Các nghiên cứu có liên quan đến đề tài
• 2.4.1. Lịch sử phát triển
• 2.4.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 2.5. Giới thiệu một số robot hút bụi hiện nay
• 2.5.1. Xiaomi Mi Robot Vacuum
• 2.5.2. Neato Botvac D7 Connected
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 3.1. Động học robot
• 3.1.1. Cơ cấu di chuyển của robot với 2 bánh xe chủ động và 1 bánh điều hướng
• 3.1.2. Cơ cấu di chuyển với 4 bánh xe chủ động
• 3.1.3. Cơ cấu di chuyển với bánh răng cưa
• 3.1.4. Cơ cấu di chuyển với bánh xe đa hướng
• 3.2. Hệ thống điện và điều khiển
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CƠ KHÍ
• 4.1. Phần thân robot
• 4.2. Lựa chọn động cơ
• 4.2.1. Thông số đầu vào
• 4.2.2. Cở sở lý thuyết lựa chọn động cơ
• 4.2.3. Lựa chọn động cơ
• 4.3. Các phụ kiện đi kèm và trạm sạc
• 5. CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
• 5.1. Hệ thống điện và điều khiển
• 5.4. Mạch Điều Khiển Động Cơ L298 DC Motor Driver
• 5.5. Mạch giảm áp đầu ra 5V
• 5.7. Cảm biến Lidar A1M8
• 6. CHƯƠNG 6: HỆ THỐNG GIẢI THUẬT
• 6.1. Yêu cầu thuật toán điều khiển
• 6.2. Thuật toán PID trong điều khiển động cơ
• 6.2.1. Phương pháp đọc xung encoder
• 6.2.2. Điều khiển vận tốc bằng thuật toán PID
• 7. CHƯƠNG 7: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
• 7.1. Chương trình điều khiển
• 7.1.1. Thuật toán Ros2_control
• 7.1.2. Navigation2 trong ROS
• 7.1.3. Điều khiển động cơ qua ROS2
• 7.2. Sử dụng LIDAR
• 8. CHƯƠNG 8: MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
• 8.1. Mô hình thực nghiệm
• 8.2. Thực nghiệm Robot hoàn thiện với thiết kế tối ưu
• 8.2.1. Hệ thống điều khiển và khả năng di chuyển
• 8.2.2. Khả năng hút bui và rác
• 9. CHƯƠNG 9: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 9.2. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về Nghiên Cứu Robot Hút Bụi Tự Động Sạc Pin

Trong thời đại công nghệ 4.0, việc phát triển robot hút bụi tự động đã trở thành một xu hướng quan trọng. Đề tài này tập trung vào việc nghiên cứu và chế tạo một robot hút bụi tự động có khả năng tự động sạc pin. Mục tiêu là tạo ra một thiết bị thông minh giúp tiết kiệm thời gian và công sức cho người dùng trong việc làm sạch không gian sống.

1.1. Tính Cấp Thiết của Robot Hút Bụi Tự Động

Sự phát triển của robot hút bụi không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao chất lượng cuộc sống. Robot có khả năng hoạt động liên tục mà không cần sự can thiệp của con người, từ đó giảm thiểu công việc vệ sinh hàng ngày.

1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu và Phát Triển

Mục tiêu chính của nghiên cứu là thiết kế và chế tạo một robot hút bụi tự động có khả năng tự động quay về trạm sạc. Điều này sẽ giúp robot hoạt động hiệu quả hơn và giảm thiểu sự can thiệp của con người.

II. Vấn Đề và Thách Thức trong Nghiên Cứu Robot Hút Bụi

Mặc dù robot hút bụi tự động đã có nhiều tiến bộ, nhưng vẫn còn nhiều thách thức cần giải quyết. Các vấn đề như khả năng định vị, tránh chướng ngại vật và quản lý năng lượng là những yếu tố quan trọng cần được nghiên cứu kỹ lưỡng.

2.1. Khó Khăn trong Việc Định Vị và Điều Hướng

Một trong những thách thức lớn nhất là phát triển hệ thống định vị chính xác cho robot hút bụi. Việc sử dụng cảm biến Lidar và công nghệ SLAM là cần thiết để robot có thể tự động tạo bản đồ và điều hướng trong không gian.

2.2. Quản Lý Năng Lượng và Sạc Pin

Quản lý năng lượng là một yếu tố quan trọng để đảm bảo robot hút bụi có thể hoạt động liên tục. Cần phát triển hệ thống sạc pin tự động để robot có thể quay về trạm sạc khi pin yếu.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu và Thiết Kế Robot Hút Bụi

Để phát triển robot hút bụi tự động, nhóm nghiên cứu đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau. Việc kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm là rất quan trọng trong quá trình thiết kế và chế tạo.

3.1. Nghiên Cứu Công Nghệ và Thiết Bị Hiện Có

Nghiên cứu các công nghệ hiện có liên quan đến robot hút bụi và khả năng tự quay về trạm sạc là bước đầu tiên trong quá trình phát triển. Điều này giúp nhóm có cái nhìn tổng quan về các giải pháp hiện tại.

3.2. Thiết Kế Phần Cứng và Phần Mềm

Thiết kế phần cứng cho robot hút bụi bao gồm cảm biến, mạch điều khiển và hệ thống nạp pin. Đồng thời, phát triển phần mềm điều khiển để robot có thể hoạt động một cách tự động và hiệu quả.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Robot Hút Bụi Tự Động

Các ứng dụng của robot hút bụi tự động ngày càng trở nên phổ biến trong đời sống hàng ngày. Chúng không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao hiệu quả làm sạch.

4.1. Tiện Ích trong Gia Đình

Robot hút bụi tự động giúp giảm bớt gánh nặng công việc nhà cho các gia đình. Với khả năng tự động làm sạch, người dùng có thể dành thời gian cho những hoạt động khác.

4.2. Ứng Dụng trong Doanh Nghiệp

Trong môi trường doanh nghiệp, robot hút bụi giúp duy trì không gian làm việc sạch sẽ và chuyên nghiệp. Điều này không chỉ nâng cao hình ảnh công ty mà còn tạo ra môi trường làm việc thoải mái cho nhân viên.

V. Kết Luận và Tương Lai của Robot Hút Bụi Tự Động

Nghiên cứu và chế tạo robot hút bụi tự động sạc pin không chỉ mang lại giá trị thực tiễn mà còn mở ra nhiều cơ hội phát triển trong tương lai. Công nghệ này hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển và cải thiện hơn nữa.

5.1. Tương Lai của Công Nghệ Robot

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, robot hút bụi tự động sẽ ngày càng thông minh hơn. Các tính năng mới như nhận diện giọng nói và kết nối Internet sẽ được tích hợp.

5.2. Định Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục tìm hiểu và phát triển các giải pháp mới cho robot hút bụi. Mục tiêu là cải thiện hiệu suất và khả năng tự động hóa của robot trong tương lai.