Thiết kế và chế tạo robot mềm bơi trên mặt nước ứng dụng khảo sát đường ống nước thải

LỜI CAM KẾT

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT MỀM BƠI TRÊN MẶT NƯỚC, ỨNG DỤNG KHẢO SÁT ĐƯỜNG ỐNG NƯỚC THẢI

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1.3. Mục tiêu nghiên cứu

1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.5. Phương pháp nghiên cứu

1.6. Bố cục đề tài

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Tổng quan về robot mềm

2.2. Các robot mềm bơi trên mặt nước

2.2.1. Sự phát triển của robot mềm hoạt động trong môi trường nước

2.2.2. Một số robot mềm bơi trên mặt nước

2.3. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của robot mềm

2.4. Vật liệu và đặc trưng cơ tính của vật liệu

2.5. Phương pháp mô phỏng

2.6. Phương pháp chế tạo

2.6.1. Phương pháp đúc khuôn

2.6.2. Phương pháp in 3D

2.7. Mô hình điều khiển robot mềm

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG, GIA CÔNG VÀ THỰC NGHIỆM PHẦN THÂN ROBOT

3.1. Vai trò của thân robot

3.2. Yêu cầu thiết kế của thân robot

3.3. Các phương án thiết kế phần thân

3.3.1. Phương pháp mô phỏng khảo sát thông số thiết kế

3.3.2. Các phương án thiết kế thân robot

3.4. Gia công thân robot

3.5. Kiểm nghiệm thân robot

3.5.1. Kiểm nghiệm góc uốn

3.5.2. Kiểm nghiệm độ bền

4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM BỘ TRUYỀN ĐỘNG VỖ CÁNH MỀM

4.1. Vai trò của cánh robot

4.2. Yêu cầu thiết kế của cánh robot

4.3. Các phương án thiết kế phần cánh

4.3.1. Các phương án thiết kế

4.3.2. Kiểm nghiệm quỹ đạo vỗ cánh

4.4. Thiết kế robot thân đôi

4.5. Bài toán năng lượng

5. CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN

5.1. Mục đích xây dựng bộ điều khiển

5.2. Sơ đồ khối bộ điều khiển

6. CHƯƠNG 6: KIỂM THỬ

6.1. Kiểm nghiệm chuyển động của robot

6.2. Thực nghiệm chuyển động trên mặt nước

7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN

7.1. Kết luận

7.2. Phương hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về robot mềm

Robot mềm, hay robot mền, là một lĩnh vực đang phát triển mạnh mẽ trong công nghệ hiện đại. Các nghiên cứu về thiết kế robot mềm đã chỉ ra rằng chúng có khả năng hoạt động linh hoạt hơn so với robot cứng. Robot mềm sử dụng các vật liệu như silicone, cao su, giúp chúng có độ đàn hồi cao và khả năng thích ứng tốt với môi trường. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng như khảo sát đường ống nước thải, nơi mà các robot cứng thường gặp khó khăn do kích thước lớn và tính cứng nhắc. Theo một nghiên cứu, robot mềm có thể di chuyển dễ dàng qua các không gian hẹp và có khả năng hấp thụ lực tốt hơn, giảm thiểu nguy cơ hư hỏng khi va chạm. Sự phát triển của công nghệ robot đã mở ra nhiều cơ hội mới cho việc ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau, từ y tế đến khảo sát môi trường.

1.1. Lịch sử phát triển của robot mềm

Lịch sử của robot mềm bắt đầu từ những năm 1950 với các thiết kế đầu tiên như bộ truyền động khí nén. Những phát minh này đã đặt nền móng cho sự phát triển của robot mềm hiện đại. Trong những năm gần đây, sự bùng nổ của công nghệ vật liệu đã thúc đẩy sự phát triển của robot mềm, cho phép chúng có khả năng di chuyển linh hoạt hơn trong môi trường nước. Các robot như Octobot, lấy cảm hứng từ bạch tuộc, đã chứng minh rằng robot mềm có thể hoạt động hiệu quả trong môi trường nước, mở ra nhiều khả năng ứng dụng mới cho robot bơi.

II. Thiết kế và chế tạo robot mềm

Quá trình thiết kế robot mềm bơi trên mặt nước bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, việc xác định kích thước và hình dạng của robot là rất cần thiết để đảm bảo tính ổn định và khả năng di chuyển. Các phương pháp mô phỏng như phân tích phần tử hữu hạn (FEA) được sử dụng để dự đoán hành vi của robot trong môi trường nước. Sau khi hoàn tất thiết kế, việc chế tạo robot được thực hiện bằng cách sử dụng các vật liệu mềm như silicone, giúp robot có khả năng uốn cong và linh hoạt. Việc kiểm nghiệm các thông số như góc uốn và áp suất cũng rất quan trọng để đảm bảo robot hoạt động hiệu quả. Kết quả từ quá trình này cho thấy robot có thể bơi trên mặt nước một cách ổn định và hiệu quả, mở ra nhiều cơ hội cho các ứng dụng trong khảo sát môi trường.

2.1. Các phương pháp chế tạo

Các phương pháp chế tạo robot mềm bao gồm đúc silicone và in 3D. Đúc silicone cho phép tạo ra các hình dạng phức tạp với độ chính xác cao, trong khi in 3D mang lại sự linh hoạt trong thiết kế. Việc lựa chọn phương pháp chế tạo phù hợp sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và khả năng hoạt động của robot. Các thử nghiệm cho thấy rằng robot được chế tạo bằng silicone có khả năng chịu áp lực tốt và có thể hoạt động hiệu quả trong môi trường nước. Điều này chứng tỏ rằng công nghệ robot đang tiến bộ nhanh chóng và có thể đáp ứng được các yêu cầu khắt khe trong khảo sát đường ống nước thải.

III. Ứng dụng của robot mềm trong khảo sát đường ống nước thải

Robot mềm bơi trên mặt nước có thể được ứng dụng trong việc khảo sát đường ống nước thải một cách hiệu quả. Với khả năng di chuyển linh hoạt, robot có thể tiếp cận các khu vực khó khăn mà robot cứng không thể. Việc sử dụng robot mềm giúp giảm thiểu rủi ro cho con người trong các tình huống nguy hiểm, đồng thời tăng cường độ chính xác trong việc thu thập dữ liệu. Các nghiên cứu cho thấy rằng robot mềm có thể phát hiện các vấn đề trong hệ thống ống nước như rò rỉ hoặc tắc nghẽn một cách nhanh chóng và hiệu quả. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm chi phí cho các hoạt động bảo trì và sửa chữa.

3.1. Lợi ích của việc sử dụng robot mềm

Việc sử dụng robot mềm trong khảo sát đường ống nước thải mang lại nhiều lợi ích. Đầu tiên, robot có khả năng hoạt động trong môi trường nước mà không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài như sóng hay dòng chảy. Thứ hai, robot mềm có thể thu thập dữ liệu một cách chính xác và nhanh chóng, giúp các nhà quản lý có cái nhìn rõ hơn về tình trạng của hệ thống ống nước. Cuối cùng, việc sử dụng robot mềm giúp giảm thiểu rủi ro cho con người, đặc biệt trong các tình huống nguy hiểm như khảo sát các khu vực ô nhiễm. Tóm lại, robot mềm không chỉ là một giải pháp công nghệ tiên tiến mà còn là một công cụ hữu ích trong việc bảo vệ môi trường.

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo robot mềm bơi trên mặt nước ứng dụng khảo sát đường ống nước thải