CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN − Được thiết kế bởi Follow Inspiration, một công ty khởi nghiệp của Bồ Đào Nha được thành lập vào năm 2012, WiiGo là một giỏ hàng tự điều khiển, giúp khách hàng giảm khả năng di chuyển mua sắm tại các siêu thị lớn.3 WiiGo – của công ty Follow Inspiration (Bồ Đào Nha) 1.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước Ở Việt Nam, đã có một số loại Mobile Robot được phát triển và ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Dưới đây là một số ví dụ về các loại Mobile Robot đã được phát triển tại Việt Nam: − Mobile Robot giao hàng tự động: FPT Software đã giới thiệu robot tự động giao hàng có tên là "NextAMR" - là robot tự hành sử dụng trong sản xuất công nghiệp đầu tiên do người Việt chế tạo. Ở môi trường nhà máy, NextAMR có thể tự động định vị, tìm đường di chuyển linh hoạt, mà không cần đường ray chuyên dụng, chủ động tránh người & vật cản, cập nhật bản đồ thích ứng với những thay đổi.4 Robot NextAMR của tập đoàn FPT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3 CHƯƠNG 1.
TỔNG QUAN − Robot công nghiệp: Trong ngành công nghiệp, Mobile Robot cũng được các nhà máy sản xuất ngày càng cập nhật khả năng tự động hóa. Ví dụ, công ty Inteligent Robotics Company (IROCO) đã phát triển robot phục vụ đẩy xe và phân phối các bộ phận trong nhà máy.5 Robot AMR300 do Công ty IROCO phát triển − Mobile Robot tự động: Vuletech là một trong những đơn vị có nhiều sự hợp tác với các đơn vị nước ngoài trong lĩnh vực Mobile Robot(KuKa Đức, Cognex Mỹ,. Một số Mobile Robot mà công ty phát triển như Robot Cart Thouzer được thiết trong ứng dụng vận chuyển hàng hóa, Robot Wheelchair ứng dụng cho ngành y tế và chăm sóc sức khỏe,.6 Robot cart Thouzer Hình 1.7 Robot Wheelchair ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4 CHƯƠNG 1.3 Tình hình nghiên cứu tại Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tại Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM cũng đã có nhiều sinh viên cùng với giảng viên đã nghiên cứu một số robot tự hành, Mobile Robot. Dưới đây là Bảng 1.1 liệt kê một số đề tài đồ án tốt nghiệp của các anh/chị khóa trước mà nhóm tìm kiếm được có liên quan đến robot tự hành, Mobile Robot.1 Một số đề tài nghiên cứu về robot tự hành, Mobile Robot ở SPKT STT Tên đề tài - Tác giả Khóa Nội dung 1 Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo xe đẩy K18 Thiết kế và sử dụng bộ điều siêu thị thông minh.
khiển PID, ứng dụng xử lý ảnh Tác giả: Phan Trung Nghĩa, Nguyễn bằng camera và máy tính Huy An, Ngô Tấn Hậu. nhúng Jetson Nano cho Mobile Robot phục vụ tại siêu thị. 2 Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo robot K18 Chế tạo xe tự hành bằng ứng tự hành phục vụ trong nhà máy sản dụng của Lidar, ROS phục vụ xuất. trong nhà máy sản xuất với khả Tác giả: Trần Hiển Vinh, Lê Phúc năng chịu tải cao.
Thắng, Nguyễn Thiên. 3 Nghiên cứu, chế tạo mô hình Mobile K18 Nghiên cứu chế tạo được Robot vượt địa hình. Mobile Robot bằng xử lý ảnh Tác giả: Nguyễn Vũ Long, Nguyễn bằng OpenCV nhằm di chuyển Duy Tuấn, Phan Trường Hải. robot đến vị trí sao cho luôn duy trì khoảng cách cố định với đối tượng phát hiện được.3 Mục tiêu của đề tài Mục tiêu sâu xa của đề tài là xây dựng được một robot di động trên bánh xe phục vụ trong siêu thị lớn với tính năng bám theo người sử dụng để chứa hàng hoá được mua.
Mục tiêu ban đầu là robot có thể bám theo người. Để làm được điều đó, nhóm cần: − Xây dựng hệ thống cơ khí của robot có thể tải hàng tối đa 10kg. − Xây dựng bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ (PID) đáp ứng được tốc độ mong muốn − Xây dựng thuật toán xử lý ảnh giúp bám được mục tiêu khi có nhiều đối tượng gây nhiễu. − Xây dựng thuật toán tránh vật cản trong phạm vi hoạt động của robot.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5 CHƯƠNG 1.4 Phương pháp nghiên cứu − Nhóm tiến hành các bước thu thập dữ liệu, xử lý và phân tích dữ liệu, thiết kế và triển khai hệ thống và đánh giá, kiểm tra. − Học hỏi từ những thầy cô có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực robot để có hướng làm việc, phát triển và giải quyết vấn đề nhanh và tốt nhất. − Dựa vào các đề tài nghiên cứu khoa học có trên sách, báo, tạp chí khoa học,. từ đó nghiên cứu lý thuyết các giải thuật và phát triển đề tài.
− Giải quyết từng module nhỏ sau đó ghép thành khối hoàn chỉnh. − Tính toán và chạy thử nghiệm để rút ra được phương án tối ưu nhất. − Thiết lập mô hình robot, chạy thử nghiệm ở điều kiện môi trường thực tế nhằm tìm ra được kết quả tốt nhất.5 Nội dung đề tài Nội dụng báo cáo bao gồm 6 chương: Chương 1. TỔNG QUAN Giới thiệu sơ lược về đề tài.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Các kiến thức lí thuyết liên quan đề tài: Robot dịch vụ, cảm biến, bộ điều khiển PID, ROS (Robot Operation System). TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG Tính toán, thiết kế và xây dựng hệ thống cơ khí, tính toán động học. THIẾT KẾ PHẦN MỀM Trình bày hiệu chỉnh ảnh, nhận dạng, thiết lập, theo dõi đối tượng mục tiêu và điều hướng robot. KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ Trình bày về kết quả thu được từ các thuật toán về điều khiển động cơ, thuật toán xử lý ảnh.
Đưa ra những nhận xét và đánh giá chung về kết quả đạt được. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trình bày các kết luận rút ra được từ đề tài sau khi hoàn thành đồ án và đưa ra hướng phát triển, ý tưởng cho đề tài trong tương lai. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 6 CHƯƠNG 1.6 Giới hạn đề tài Sau đây là một số giới hạn đề tài trong quá trình thực hiện: − Robot chạy chủ yếu trên địa hình bằng phẳng. − Đề tài không xét đến trường hợp giữa mục tiêu và các đối tượng có độ tương đồng quá cao (như: sinh đôi, quần áo, hình dáng giống hệt nhau).
− Không xét điều kiện môi trường ánh sáng quá kém (quá tối, quá chói). − Chỉ xác định vị trí mục tiêu bằng phép ước lượng. − Khoảng cách tối thiểu để robot có thể nhận dạng được mục tiêu là 0. − Tầm nhìn robot giới hạn từ -45 độ đến 45 độ.
− Trong quá trình robot thiết lập mục tiêu theo dõi, chỉ cho phép một đối tượng giơ tay phải trong khung hình của robot. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 7 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2.1 Giới thiệu về Mobile Robot 2.1 Mobile Robot là gì? Mobile Robot là một loại robot di động được thiết kế để thực hiện các tác vụ tự động trong môi trường không cần sự can thiệp trực tiếp của con người. Được trang bị các cảm biến và hệ thống điều khiển, Mobile Robot có khả năng di chuyển và tương tác với môi trường xung quanh một cách tự động và linh hoạt.
Với sự tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực công nghệ và trí tuệ nhân tạo, Mobile Robot đã trở thành một phần không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp và ứng dụng khác nhau. Trong công nghiệp sản xuất, Mobile Robot được sử dụng để thực hiện các công việc tự động hóa như vận chuyển hàng hóa, lắp ráp sản phẩm và kiểm tra chất lượng. Chúng tăng năng suất và hiệu suất làm việc, đồng thời giảm nguy cơ tai nạn lao động và đảm bảo độ chính xác trong quy trình sản xuất. Mobile Robot cũng đã thể hiện tiềm năng lớn trong các lĩnh vực dịch vụ và cuộc sống hàng ngày.
Chúng có thể được sử dụng trong lĩnh vực y tế để vận chuyển vật liệu y tế, hỗ trợ trong quá trình chăm sóc bệnh nhân và thậm chí thực hiện các ca phẫu thuật tự động. Trong lĩnh vực giao hàng và dịch vụ, Mobile Robot có thể tự động vận chuyển hàng hóa đến địa chỉ khách hàng, giúp tiết kiệm thời gian và tăng tính tiện lợi. Một ứng dụng khác của Mobile Robot là trong việc dọn dẹp nhà cửa. Chúng có thể được lập trình để tự động quét sàn, hút bụi và lau chùi, giúp giảm gánh nặng công việc cho con người và tạo ra một môi trường sống sạch sẽ.
Ngoài ra, Mobile Robot còn có ứng dụng trong giáo dục và nghiên cứu. Chúng được sử dụng để giảng dạy và trình bày các khái niệm khoa học và kỹ thuật một cách tương tác và thú vị. Mobile Robot cũng là một công cụ quan trọng trong việc phát triển và thử nghiệm các thuật toán và công nghệ mới, từ trí tuệ nhân tạo đến học máy và thị giác máy tính. Tuy Mobile Robot mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng đối diện với một số thách thức.
Điều này bao gồm độ tin cậy của hệ thống, an toàn trong môi trường làm việc chung với con người và khả năng tương tác với con người một cách tự nhiên. Các vấn đề này đang được nghiên cứu và phát triển để đảm bảo rằng Mobile Robot có thể hoạt động một cách an toàn, hiệu quả và hợp tác với con người trong tương lai. Tổng quan, Mobile Robot đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất, giảm rủi ro và tạo ra sự tiện lợi cho con người trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Với tiềm năng và sự phát triển liên tục, Mobile Robot hứa hẹn mang đến một tương lai đầy hứa hẹn với những ứng dụng và tiện ích vượt trội.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 8 CHƯƠNG 2.2 Xu thế phát triển Mobile Robot hiện nay Cùng với sự tiến bộ của công nghệ thông tin, đặc biệt là trí tuệ nhân tạo, robot hiện nay đã trở nên thông minh hơn. Robot thông minh là một hệ thống máy được cải thiện về khả năng nhận thức, ra quyết định và thực thi nhiệm vụ một cách toàn diện hơn. Chúng có thể ứng xử, có cảm xúc và suy nghĩ giống người. Với một “bộ não” thông minh, robot có thể thực hiện theo chỉ dẫn của người vận hành, sau đó hoàn thành nhiều nhiệm vụ đã được lập trình trước, tự học và nâng cấp ứng xử của chúng trong lúc tương tác với con người.
Thực tiễn cho thấy, vai trò của robot thông minh trong cuộc sống xã hội và sản xuất sẽ ngày càng trở nên quan trọng. Công nghệ robot là một công nghệ phức tạp và tiên tiến liên quan đến đa lĩnh vực và liên ngành, bao gồm cơ khí - điện tử, điều khiển tự động, công nghệ cảm biến, công nghệ máy tính, vật liệu mới, công nghệ sinh học và trí thông minh nhân tạo (sẽ còn tiếp tục được tích hợp mở rộng).