Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu thiết kế robot vận chuyển hàng hóa trong khuôn viên trường đại học

• Tác giả: Nguyễn Thanh Tùng
• 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 và chế tạo robot vận chuyển hàng hóa trong khuôn viên trường đại học
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM KẾT
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Kết cấu của ĐATN
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
• 2.1. Sơ lược về quá trình lịch sử hình thành của Robot
• 2.2. Giới thiệu về Robot giao hàng
• 2.3. Tình hình nghiên cứu Robot giao hàng trong và ngoài nước
• 2.4. Lý do chọn đề tài
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT
• 3.1. Động học của Robot
• 3.2. Phương pháp xây dựng bộ điều khiển
• 3.3. Hệ thống ROS
• 3.4. Thuật toán điều hướng
• 3.5. Giao thức truyền thông
• 3.6. Phương án đề xuất
• 3.6.1. Cơ cấu di chuyển
• 3.6.2. Cơ cấu truyền động
• 3.6.3. Vật liệu chế tạo
• 3.6.4. Bộ phận giảm xóc
• 4. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ KHÍ VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN – ĐIỀU KHIỂN
• 4.1. Cơ sở thiết kế
• 4.1.1. Yêu cầu đề tài và thông số thiết kế
• 4.1.2. Ý tưởng thiết kế
• 4.1.3. Lựa chọn phương án thiết kế
• 4.1.4. Kết cấu Robot
• 4.1.5. Trình tự công việc tiến hành
• 4.2. Thiết kế cơ khí
• 4.2.1. Tính toán lựa chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền
• 4.2.2. Tính toán bộ truyền đai răng
• 4.2.3. Tính toán trục bánh dẫn
• 4.2.4. Tính toán trục trên cụm bánh
• 4.2.7. Thiết kế mô hình chế tạo
• 4.2.8. Kiểm nghiệm bền bằng phần mềm Solidwork
• 4.3. Thiết kế hệ thống điện
• 4.3.1. Sơ đồ khối của hệ thống
• 4.3.2. Xây dựng hệ thống điện
• 4.4. Thiết kế hệ thống điều khiển
• 4.4.1. Động học của Robot
• 4.4.2. Thiết kế bộ điều khiển PID
• 4.4.3. Thiết kế thuật toán di chuyển và né vật cản
• 4.5. Thiết kết giao diện điều khiển
• 5. CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG, THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
• 5.1. Kết quả Mô phỏng
• 5.2. Kết quả thực nghiệm
• 5.2.1. Điều khiển vị trí và vận tốc
• 5.2.2. Điều khiển tránh vật cản
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Thiết kế robot

Thiết kế robot là bước đầu tiên và quan trọng nhất trong quá trình phát triển robot vận chuyển hàng hóa. Đề tài tập trung vào việc thiết kế một robot có khả năng di chuyển tự động trong khuôn viên trường đại học. Các yếu tố như kích thước, trọng lượng, và khả năng chịu tải được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo robot có thể vận chuyển hàng hóa một cách hiệu quả. Công nghệ robot hiện đại như ROS (Robot Operating System) được áp dụng để tối ưu hóa quá trình điều khiển và vận hành.

1.1. Cơ cấu di chuyển

Cơ cấu di chuyển của robot được thiết kế dựa trên các bánh xe có khả năng điều hướng linh hoạt. Hệ thống vận chuyển này cho phép robot di chuyển trên các địa hình khác nhau trong khuôn viên trường học. Các cảm biến như Lidar và GPS được tích hợp để giúp robot xác định vị trí và tránh vật cản.

1.2. Khung và vật liệu

Khung robot được làm từ vật liệu nhẹ nhưng bền, đảm bảo độ cứng và khả năng chịu tải. Vật liệu chế tạo được lựa chọn kỹ lưỡng để đảm bảo robot có thể hoạt động ổn định trong thời gian dài mà không bị hao mòn.

II. Chế tạo robot

Quá trình chế tạo robot bao gồm việc gia công các chi tiết cơ khí, lắp ráp các bộ phận điện tử, và tích hợp phần mềm điều khiển. Robot vận chuyển được thiết kế để có thể hoạt động liên tục trong môi trường trường đại học, với khả năng vận chuyển hàng hóa một cách an toàn và hiệu quả.

2.1. Hệ thống điện và điều khiển

Hệ thống điện của robot bao gồm các mạch điều khiển, cảm biến, và động cơ. Tự động hóa được áp dụng để robot có thể di chuyển và thực hiện các nhiệm vụ mà không cần sự can thiệp của con người. Kỹ thuật robot hiện đại được sử dụng để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.

2.2. Thử nghiệm và đánh giá

Sau khi chế tạo, robot được thử nghiệm trong môi trường thực tế để đánh giá hiệu suất và khả năng vận chuyển. Các thông số như tốc độ, độ chính xác, và khả năng tránh vật cản được ghi lại để cải thiện thiết kế.

III. Ứng dụng robot trong trường đại học

Robot vận chuyển hàng hóa được thiết kế để phục vụ trong khuôn viên trường đại học, giúp giảm thiểu thời gian và chi phí vận chuyển. Giải pháp vận chuyển này không chỉ nâng cao hiệu quả công việc mà còn góp phần bảo vệ môi trường bằng cách giảm thiểu khí thải.

3.1. Quản lý hàng hóa

Robot được tích hợp hệ thống quản lý hàng hóa để theo dõi và kiểm soát các đơn hàng. Công nghệ giáo dục hiện đại được áp dụng để sinh viên và giảng viên có thể dễ dàng sử dụng và quản lý robot.

3.2. Phát triển robot

Đề tài mở ra hướng phát triển robot trong tương lai, với khả năng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau. Ứng dụng robot trong giáo dục không chỉ nâng cao chất lượng đào tạo mà còn thúc đẩy sự sáng tạo và nghiên cứu khoa học.