I. Giới thiệu về đề tài Thiết kế chế tạo Robot điều khiển bằng tay từ HCMUTE
Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường "Thiết kế, chế tạo Robot điều khiển bằng tay Game" của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE) năm 2012, do sinh viên Lê Đình Cẩn chủ trì, tập trung vào việc thiết kế và chế tạo một robot điều khiển bằng tay tham gia cuộc thi sáng tạo robot. Bối cảnh đề tài xuất phát từ sự phát triển của công nghệ robot trong các lĩnh vực sản xuất công nghiệp và môi trường nguy hiểm, nơi con người khó tiếp cận. Đề tài nhấn mạnh không chỉ vào phần điều khiển (PLC, vi điều khiển) mà cả khía cạnh cơ cấu thiết kế, góp phần giải quyết những hạn chế của các robot trước đó như khả năng di chuyển hạn chế, chưa tự động tránh vật cản, và thiếu sự chính xác.
1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Trong nước, các nghiên cứu về robot chủ yếu ở mức lý thuyết hoặc mô hình đơn giản, thường chỉ hoạt động theo nguyên lý robot tự động. Những hạn chế được nêu là: robot chưa hoàn thành nhiệm vụ, di chuyển không chính xác, cơ cấu gặp khó khăn, và thiếu linh hoạt. Nguyên nhân được chỉ ra bao gồm công nghệ chế tạo truyền thống, thiếu kiểm soát chương trình, kinh phí nghiên cứu thấp dẫn đến công nghệ chế tạo thô sơ, và thiết kế cơ khí chưa phù hợp. Một số đề tài thành công được đề cập như ứng dụng các loại hình thanh trượt (ĐH Lạc Hồng) và Robocar (ĐH Bách Khoa Hà Nội) nhưng thường chỉ ở dạng mô hình với kinh phí cao. Ngược lại, ở nước ngoài, robot tự hành phát triển mạnh mẽ, được ứng dụng rộng rãi trong y tế (Nhật Bản), vũ trụ (NASA), và quân sự (Mỹ).
1.2 Vấn đề tồn tại của các Robot hiện có
Các robot trước đây gặp khó khăn trong việc di chuyển ở địa hình phức tạp, chỉ hoạt động tốt trên mặt phẳng. Khả năng tự tránh vật cản cũng hạn chế, đòi hỏi người dùng phải hướng dẫn robot di chuyển để tránh vật cản. Robot điều khiển bằng tay được đề xuất nhằm khắc phục những hạn chế này.
II. Phương pháp nghiên cứu và giải pháp đề xuất
Mục đích của đề tài là thiết kế và chế tạo một Robot điều khiển bằng tay đáp ứng các yêu cầu của cuộc thi: điều khiển robot bằng tay game, lấy thẻ, đi qua đường hầm, nâng robot thu thập, vượt chướng ngại vật, và gắp bánh bao. Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa tham khảo tài liệu (giáo trình CAD/CAM/CNC, hệ thống điều khiển tự động, kỹ thuật robot, tài liệu về ATMEGA32, CCS, CodeVision) và thực nghiệm (thiết kế, chế tạo, lập trình, thử nghiệm, và điều chỉnh robot).
2.1 Giải pháp kỹ thuật
Đề tài chi tiết hóa các yêu cầu kỹ thuật, bao gồm cấu trúc của vùng thi đấu, kích thước, các khu vực (vùng robot bằng tay, robot tự động, điểm xuất phát, khu vực chung, đảo, đường hầm, hộp đựng thẻ, trạm thẻ, cầu, chướng ngại vật), tháp bánh bao, và thẻ. Phần thiết kế bao gồm tay gắp thẻ, cơ cấu kết nối với robot tự động, tay nâng giỏ, và cơ cấu truyền động (dây đai). Các linh kiện điện tử được sử dụng: TLP521/BC817/PC921, ULN2003A, LM7805, diode 1N4007, encoder, vi điều khiển ATMEGA32. Sơ đồ khối điều khiển, mạch cách ly, mạch công suất, và mạch cảm biến được trình bày rõ ràng. Việc sử dụng timer 1 cho phép điều khiển tốc độ động cơ chính xác.
2.2 Giới hạn của đề tài
Đề tài tập trung vào việc thiết kế và chế tạo Robot điều khiển bằng tay cho một cuộc thi cụ thể (Cuộc thi sáng tạo robot Việt Nam 2012). Vì vậy, phạm vi ứng dụng có thể bị hạn chế. Các điều kiện kinh tế cũng ảnh hưởng đến lựa chọn linh kiện và công nghệ sử dụng.
III. Kết luận và ứng dụng thực tiễn
Đề tài cung cấp một giải pháp thiết kế và chế tạo Robot điều khiển bằng tay đáp ứng yêu cầu của cuộc thi. Tuy nhiên, tài liệu thiếu phần kết luận cụ thể về hiệu quả của robot sau khi chế tạo và thử nghiệm. Giá trị của đề tài nằm ở việc ứng dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn, giải quyết một bài toán kỹ thuật cụ thể. Đề tài có thể được sử dụng như tài liệu tham khảo cho sinh viên chuyên ngành robot, tự động hóa. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào cải tiến thiết kế, tăng khả năng tự động hóa, và mở rộng ứng dụng thực tiễn.
