Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo robot checkin tự động cho các sự kiện

Đồ án kỹ thuật nghiên cứu tốt nghiệp công nghệ kỹ thuật cơ điện tử thiết kế và chế tạo robot checkin tự động cho các sự kiện, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

đồ án tốt nghiệp

2024

117
2
0

Phí lưu trữ

35 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM KẾT

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1. Lý do chọn đề tài

1.2. Tính cấp thiết của đề tài

1.3. Ý nghĩa của đề tài

1.4. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

1.5.1. Đối tượng nghiên cứu

1.5.2. Phạm vi nghiên cứu

1.6. Phương pháp nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

2.1. Tổng quan về các phương pháp check-in

2.2. Phương pháp check-in trong nước

2.3. Phương pháp check-in nước ngoài

3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1. Cơ cấu di chuyển của robot

3.2. Hệ điều hành Robot Operating System

3.2.1. Giới thiệu Robot Operating System

3.2.2. Cấu trúc của ROS

3.2.3. Giới thiệu phiên bản ROS Noetic

3.3. Giới thiệu YOLOv8

3.3.1. Mô hình YOLOv8

3.4. Thuật toán Dijkstra

3.4.1. Giới thiệu thuật toán

3.4.2. Mô tả thuật toán

3.5. Thuật toán Dynamic Window Approach

3.6. Phương thức mã hóa thông tin

3.7. Ngôn ngữ lập trình giao diện

4. CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

4.1. Thông số thiết kế

4.2. Phương hướng thực hiện

4.3. Lựa chọn phương án

4.4. Trình tự công việc tiến hành

5. CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

5.1. Tính toán thiết kế cơ khí

5.2. Tính toán lựa chọn động cơ

5.3. Thiết kế hình dạng robot

5.4. Thiết kế khung robot

5.5. Lựa chọn bánh xe

5.6. Lựa chọn vật liệu cho trục bánh xe

5.7. Thiết kế 3D hệ thống cơ khí

5.8. Tính bền khung robot

5.9. Tính toán Bulong

5.10. Tính toán động học

5.11. Hệ thống điện điều khiển

5.11.1. Tổng quan sơ đồ điện

5.11.2. An toàn điện

5.11.3. Lựa chọn linh kiện

5.12. Thiết kế bộ PID cho động cơ

5.13. Xây dựng thuật toán điều khiển và xử lý ảnh

5.14. Thiết lập chương trình điều khiển và phần mềm

5.15. Xây dựng mô hình nhận dạng người bằng YOLOv8

5.16. Xây dựng phần mềm check-in

5.17. Công cụ lưu trữ dữ liệu

5.18. Xây dựng giao diện giao tiếp

5.19. Xây dựng quy trình check-in

6. CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO, THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

6.1. Thực nghiệm robot

6.2. Thực nghiệm phần mềm

6.3. Thực nghiệm mô hình nhận dạng người

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

7.1. Về thực nghiệm

7.2. Ưu điểm, nhược điểm

7.3. Hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Đề tài 'Thiết kế robot checkin tự động cho sự kiện' được thực hiện nhằm giải quyết những thách thức trong quy trình check-in tại các sự kiện lớn. Robot tự động không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao trải nghiệm của người tham gia. Việc áp dụng công nghệ cơ điện tử trong thiết kế robot mang lại nhiều lợi ích, từ việc giảm thiểu nhân lực đến việc tối ưu hóa quy trình quản lý sự kiện. Nhóm nghiên cứu đã xác định rằng việc sử dụng robot check-in có thể cải thiện đáng kể hiệu quả tổ chức sự kiện, đặc biệt trong bối cảnh lượng người tham gia đông đảo.

1.1 Lý do chọn đề tài

Trong bối cảnh hiện nay, việc tổ chức sự kiện ngày càng trở nên phổ biến. Tuy nhiên, quy trình check-in truyền thống thường gặp khó khăn trong việc xử lý lượng lớn người tham gia. Robot check-in được thiết kế nhằm giải quyết vấn đề này, giúp giảm thiểu thời gian chờ đợi và nâng cao trải nghiệm của khách tham dự. Việc áp dụng công nghệ tự động hóa trong lĩnh vực này không chỉ mang lại sự tiện lợi mà còn tạo ấn tượng hiện đại cho sự kiện.

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Sự phát triển của kinh tế xã hội kéo theo nhu cầu tổ chức các sự kiện lớn. Việc quản lý đám đông và đảm bảo an ninh trong các sự kiện này là rất quan trọng. Robot tự động có thể giúp kiểm soát số lượng khách tham gia, đảm bảo quy trình check-in diễn ra nhanh chóng và hiệu quả. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn tạo ra một không gian thoải mái cho người tham gia sự kiện.

II. Tổng quan về đề tài

Đề tài này sẽ tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển robot check-in tự động cho các sự kiện. Các phương pháp check-in hiện tại sẽ được phân tích để tìm ra những điểm yếu và từ đó đề xuất giải pháp cải tiến. Hệ thống checkin sẽ được thiết kế với các tính năng thông minh, giúp người dùng dễ dàng thực hiện quy trình check-in thông qua giao diện thân thiện. Việc tích hợp cảm biến robotphần mềm quản lý sự kiện sẽ là những yếu tố quan trọng trong thiết kế này.

2.1 Tổng quan về các phương pháp check in

Các phương pháp check-in hiện tại thường gặp khó khăn trong việc xử lý lượng lớn người tham gia. Việc sử dụng robot tự động sẽ giúp cải thiện quy trình này. Các giải pháp công nghệ hiện đại như cảm biến LiDARRobot Operating System (ROS) sẽ được áp dụng để tối ưu hóa khả năng di chuyển và tương tác của robot trong môi trường sự kiện. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu thời gian chờ đợi mà còn nâng cao trải nghiệm của người tham gia.

2.2 Phương pháp check in trong nước và nước ngoài

Tại Việt Nam, quy trình check-in thường được thực hiện thủ công, dẫn đến tình trạng ùn tắc trong các sự kiện lớn. Trong khi đó, nhiều quốc gia phát triển đã áp dụng robot check-in để tự động hóa quy trình này. Việc nghiên cứu và áp dụng các phương pháp tiên tiến từ nước ngoài sẽ giúp cải thiện đáng kể hiệu quả tổ chức sự kiện tại Việt Nam. Robot thông minh không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn tạo ra một không gian hiện đại và chuyên nghiệp cho sự kiện.

III. Cơ sở lý thuyết

Để thiết kế và chế tạo robot check-in tự động, cần nắm vững các kiến thức về cơ cấu di chuyển, hệ điều hành robot và các thuật toán điều khiển. Hệ điều hành Robot Operating System (ROS) sẽ được sử dụng để phát triển phần mềm điều khiển cho robot. Việc áp dụng các thuật toán như Dijkstra và Dynamic Window Approach sẽ giúp robot di chuyển hiệu quả trong môi trường đông người. Các cảm biến như LiDAR sẽ hỗ trợ robot trong việc nhận diện và tránh vật cản.

3.1 Cơ cấu di chuyển của robot

Cơ cấu di chuyển của robot check-in sẽ được thiết kế để đảm bảo tính linh hoạt và khả năng di chuyển trong không gian hạn chế. Việc lựa chọn động cơ và bánh xe phù hợp sẽ quyết định đến hiệu suất hoạt động của robot. Các tính toán về động học và lực tác dụng lên robot sẽ được thực hiện để đảm bảo robot có thể hoạt động ổn định trong môi trường đông người.

3.2 Hệ điều hành Robot Operating System

Hệ điều hành ROS cung cấp một nền tảng mạnh mẽ cho việc phát triển phần mềm điều khiển robot. Với cấu trúc mô-đun, ROS cho phép tích hợp nhiều cảm biến và thiết bị khác nhau, giúp robot hoạt động hiệu quả hơn. Việc sử dụng ROS sẽ giúp nhóm nghiên cứu dễ dàng xây dựng các thuật toán điều khiển và giao diện người dùng cho robot check-in.

10/02/2025
Đồ án tốt nghiệp công nghệ kỹ thuật cơ điện tử thiết kế và chế tạo robot checkin tự động cho các sự kiện

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Giới thiệu - Chương 2: Tổng quan đề tài - Chương 3: Cơ sở lý thuyết - Chương 4: Phương hướng thực hiện đề tài - Chương 5: Tính toán và thiết kế hệ thống - Chương 6: Chế tạo, thực nghiệm và kết quả 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Nguyễn Lê Tường CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 2. Giới thiệu Check- in là hoạt động đầu tiên mà nhà tổ chức và các khách mời tương tác qua lại với nhau. Hoạt động check in là hoạt động cần làm đầu tiên khi khách đến tham gia một sự kiện và để nhà tổ chức xác nhận khách mời có thể tham gia sự kiện.

Và hơn hết, ấn tượng đầu tiên là rất quan trọng, nhà tổ chức có gây được thiện cảm với khách mời hay không phụ thuộc rất nhiều vào bước check in này, nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến cảm nhận, trải nghiệm, cũng như đánh giá của khách tham gia.1 Sự đông đúc của người tham gia tại sự kiện của Hawa expo (Nguồn: Ảnh tự chụp) Không khó để bắt gặp cảnh tượng dòng người nối nhau, xếp hàng dài chờ đợi để check in tham gia một sự kiện. Thoạt nhìn có thể thấy là gây hiệu ứng tốt, đánh giá rằng sự kiện thu hút được nhiều người tham gia. Nhưng thực tế thì đó là một trải nghiệm không tốt đối với khách mời. Mất thời gian, chờ đợi lâu khiến khách mời cảm thấy mệt mỏi do đó làm giảm đi sự hứng thú, sự hài lòng của khách mời đồng thời nhà tổ chức mất điểm về sự chuyên nghiệp trong mắt các khán giả.2 Hình ảnh người tham gia sự kiện sắp hàng lộn xộn (Nguồn: Ảnh tự chụp) 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths.

Nguyễn Lê Tường Hoạt động check in sự kiện có mối liên hệ chặt chẽ đối với việc gửi vé đến cho khách mời tham gia sự kiện. Việc nhà tổ chức quyết định lựa chọn giải pháp check in nào sẽ kéo theo giải pháp gửi vé cho khách mời tương ứng, ngoài ra công tác quản lý vé, quản lý sự kiện,. cũng ảnh hưởng theo. Do đó, việc lựa chọn giải pháp check in rất quan trọng, nó ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng sự kiện của nhà tổ chức.

Tổng quan về các phương pháp check-in Trên thế giới hiện nay, với sự phát triển vượt bậc của công nghệ, các nước đã và đang áp dụng các công nghệ Robot vào nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp quân sự và bảo mật. Chúng cũng xuất hiện trong các sản phẩm dành cho ngành nhà hàng dịch vụ để thực hiện những nhiệm vụ nhất định trong cuộc sống hàng ngày như phục vụ hay tiếp thị, Check-in.Tuy nhiên ở Việt Nam, do lĩnh vực công nghệ vẫn đang trong quá trình phát triển, việc chế tạo và ứng dụng công nghệ vào việc chế tạo Robot tự hành còn gặp nhiều khó khăn. Phương pháp check-in trong nước Hệ thống Check-in QR code - Hawa expo 2024: Hội chợ xuất khẩu đồ gỗ và nội thất” được diễn ra tại SECC, Quận 7, Thành phố Hồ Chính.3 Hệ thống check-in onsite tại Hawa expo 2024 (Nguồn: Ảnh tự chụp) Tại sự kiện Hawa expo 2024 này, hệ thống check in bao gồm laptop, website check in, máy scan QR code, máy in và dây đeo. Các doanh nghiệp và khách tham được được đăng kí online tại một Form đăng kí với các yêu cầu nhập thông tin của khách hàng và nhận được phản hồi về email đăng kí kèm theo QR code.

Với QR code đó, người tham gia có thể lại quầy check in để nhân viên quét mã QR, xác nhận thông tin và in ra phiếu dán vòa dây đeo. 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Nguyễn Lê Tường Hình 2.4 Scan mã Qr Code cho khánh tham gia sự kiện (Nguồn: Ảnh tự chụp) Tuy nhiên, với các khách chưa có đăng kí online trước cũng có thể đăng kí onsite bằng cách quét mã QR của Form đăng kí tại gần quầy check in, sau đó đưa hình ảnh QR code để nhân viên in phiếu. Ngoài ra, tại các quầy check in còn có các nhân viên hỗ trợ về các thông tin đăng kí check in.5 Khách đăng kí on site và được nhân viên hỗ trợ tại sự kiện (Nguồn: Ảnh tự chụp) Ưu điểm của hệ thống check in này: dễ lắp đặt và quen thuộc với mọi người; đáp ứng được các yêu cầu cần có của hệ thống check in; các thao tác để được check in đều được hỗ trợ tận tình; kiểm soát được số lượng khách tham gia sự kiện và yêu cầu thông tin khác; 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths.

Nguyễn Lê Tường bảo mật được thông tin của khách tham gia. Bên cạnh đó những hạn chế: với sự kiện lớn như vậy thì lượng người tham gia hàng ngày rất nhiều, yêu cầu phải nhiều nhân viên để hỗ trợ; các thiết bị không có tính linh hoạt, không thể kiểm soát được lượng khách vào các quầy dẫn tới hiện trạng khách phải chờ lâu. Hệ thống Check-in QR Code - CBM 40 năm lan toả giá trị bền vững Tại sự kiện CBM 40 năm lan tỏa bển vững công ty đã sử dụng hệ thống Check-in Qr Code được thiết lập trên một chiếc Ipad. Hệ thống này được viết thành một ứng dụng và cài đặt lên Ipad.

Để sử dụng hệ thống này bạn cần tạo mã Qr Code chứa thông tin khách mời tham dự sự kiện. Sau đó sẽ thực hiện Check-in bằng cách quét mã Qr Code qua camera của Ipad.6 Hệ thống máy check-in tại sự kiện CBM 40 (Nguồn: CoDev - CoDev - Chuyện Event - Check-in QR Code - CBM 40 năm lan. | Facebook) Ưu điểm của hệ thông này là nhỏ gọn và dễ dàng chi chuyển, đồng thời nó cũng ứng dụng nhiều giải pháp công nghệ mạnh mẽ so với các giải pháp Check-in truyền thống. Bên cạnh đó hệ thống này cũng có những hạn chế nhất định, việc sử dụng Ipad yêu cầu khách mời phải sử dụng camera sau để thực hiện Check-in.

Hệ thống còn sử dụng vé bằng giấy gây tốn chi phí in ấn, đồng thời hệ thông cũng chưa được tự động hoàn toàn khi phải nhờ đến sự hỗ trợ từ con người. 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Nguyễn Lê Tường Hệ thống Check-in sự kiện bằng mã QR Code tại Thế Giới Mã Vạch lễ kỷ niệm 11 năm thành lập.7 Khách hàng đang check-in tự động tại sự kiện kỷ niệm (Nguồn: Check in sự kiện bằng QR code tại Thế Giới Mã Vạch kỷ niệm 11 năm thành lập (youtube.com)) Tại lễ kỷ niểm 11 năm thành lập của công ty Thế Giới Mã Vạch, công ty đã sử dụng phương pháp quét Qr Code để thực hiện Check-in và in mã số may mắn cho khách mời tham dự. Hệ thống này sử dụng máy quét mã vạch và máy in mini được kết nối với máy tính cá nhân để điều khiển, giao diện hiển thị được truyền tải lên một màn hình Tivi cỡ lớn.8 Thư mời điện tử cùng thông báo check-in thành công (Nguồn: Check in sự kiện bằng QR code tại Thế Giới Mã Vạch kỷ niệm 11 năm thành lập (youtube.com)) Ưu điểm của hệ thống là dễ dàng sử dụng, áp dụng nhiều giải pháp công nghệ mạnh mẽ, thư mời điện tử tiết kiệm chi phí so với thư mời truyền thống.

Bên cạnh đó hệ thống cũng có những nhược điểm nhất định, hệ thống còn khá cồng kềnh chưa thực sự được nhỏ gọn. Chưa được tự động khép kín hoàn toàn khi còn nhờ sự hỗ trợ điều khiển từ laptop cá nhân, mã số may mắn dán trên mặt túi áo gây mất mĩ quan. 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Nguyễn Lê Tường 2.2 Phương pháp check-in nước ngoài Robot hỗ trợ Check-in Sara ( Đến từ hãng Emirates ) Hình 2.9 Robot hỗ trợ Check-in Sara (Nguồn: Dubai's Emirates Airline Unveils World's First Robotic Check-in Assistant, Sara - The NFA Post) Robot hỗ trợ Check-in từ hãng Emirates, Sara là robot đại diện cho sự phát triển của công nghệ trong ngành hàng không.

Sara được thiết kế nhằm cung cấp dịch vụ nhanh chóng, hiệu quả cho hành khách và tối ưu hóa quá trình Check-in tại sân bay. Robot này đảm nhận vai trò tương tác với hành khách và hỗ trợ họ trong suốt quá trình Check-in. Robot nhận diện hành khách ngay khi họ vừa bước vào sảnh dịch vụ kèm theo hệ thống giao tiếp chào hỏi hành khách. Cung cấp cho khách hàng thông tin của họ về Visa và kèm theo mã QR Code.

Qua những thông tin thu thập được, ưu điểm của Robot này là khả năng hoạt động liên tục 24/7 hệ thống giao tiếp đa ngôn ngữ được thiết lập trong Robot giúp giảm đáng kể thời gian và nhân sự hỗ trợ. Khả năng nhận diện và di chuyển đến hành khách rất tốt giúp giảm đáng kể thời gian cho hành khách. Giải đáp được các thắc mắc của hành khách về chuyến bay. Cung cấp cho hành khách cuốn sổ thông tin về chuyến bay được thiết kế ở phía dưới màn hình giao tiếp.

Bên cạnh đó cũng đó hạn chế, Robot này chỉ đảm nhận vai trò bổ sung trong ngành hàng không nên các thông tin phức tạp cũng như những thông tin mới cập nhật Robot không thể hỗ trợ cho hành khách, cần có các nhân viên chăm sóc hành khách giải đáp. 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Nguyễn Lê Tường CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3. Cơ cấu di chuyển của robot Trong đồ án này chúng em sử dụng cấu hình của Robot di động với hai bánh chủ động, được mô tả như hình dưới.

Chuyển động của robot được tạo bởi hai động cơ độc lập cung cấp moment cho hai bánh chủ động. Việc sử dụng hai bánh chủ động với động cơ riêng biệt cho phép robot có khả năng di chuyển linh hoạt trong các không gian hẹp và thực hiện các thao tác phức tạp một cách dễ dàng.Vận tốc của Robot được tính dựa vào vận tốc của bánh xe.1 Mô hình động học của cơ cấu di chuyển Trong đó: v: Vận tốc tuyến tính của robot (m/s) vR : Vận tốc tuyến tính của bánh xe bên phải (m/s) vL : Vận tốc tuyến tính của bánh xe bên trái (m/s) 3. Hệ điều hành Robot Operating System 3. Giới thiệu Robot Operating System Robot Operating System – ROS là hệ điều hành mã nguồn mở dành cho robot, là một hệ thống framework được dùng rất rộng rãi trong lĩnh vực robotic với nhiều ưu điểm.

ROS là một tập hợp các công cụ, thư viện và quy ước nhằm mục đích đơn giản hóa nhiệm vụ tạo ra hành vi robot phức tạp và mạnh mẽ trên nhiều nền tảng robot khác nhau nhau mà không cần sự thay đổi quá nhiều trong chương trình phần mềm.2 Tổng quan hệ điều hành Robot Operating System (Nguồn: Tự động nhận diện cổng cảm biến robot – BK-SIMOTEC (bksimotec.com)) 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Thiết kế robot checkin tự động cho sự kiện - Đồ án tốt nghiệp công nghệ cơ điện tử là một tài liệu chuyên sâu tập trung vào việc phát triển robot tự động hỗ trợ quy trình check-in tại các sự kiện. Đồ án này không chỉ giới thiệu quy trình thiết kế và chế tạo robot mà còn nhấn mạnh các công nghệ tiên tiến như xử lý ảnh, nhận diện khuôn mặt và tích hợp hệ thống quản lý sự kiện. Những lợi ích chính mà tài liệu mang lại bao gồm tối ưu hóa thời gian, giảm thiểu sai sót trong quy trình check-in và nâng cao trải nghiệm người dùng. Đây là nguồn tài liệu hữu ích cho sinh viên, kỹ sư và những ai quan tâm đến lĩnh vực robot tự động và công nghệ cơ điện tử.

Để mở rộng kiến thức về các ứng dụng robot tự động, bạn có thể tham khảo Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu thiết kế và chế tạo xe AGV ứng dụng xử lí ảnh, nơi tập trung vào thiết kế xe tự hành AGV với công nghệ xử lý ảnh tiên tiến. Ngoài ra, Đồ án tốt nghiệp đề tài thiết kế và chế tạo tay gắp mềm cho hệ thống đóng gói phân loại rau củ nông sản cũng là một tài liệu thú vị, giúp bạn hiểu rõ hơn về ứng dụng robot trong lĩnh vực nông nghiệp và đóng gói tự động. Hãy khám phá để có cái nhìn toàn diện hơn về thế giới robot tự động!