Đặt vấn đề: Ngày nay cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội Việt Nam việc đưa robot vào trong các hoạt động sản xuất công nghiệp đã trở nên phổ biến. Tuy nhiên đối với các robot phục vụ trong gia đình, robot giải trí – gọi chung là các robot dịch vụ còn là một lĩnh vực khá mới mẻ và ít được quan tâm. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, đời sống người dân tăng cao, giờ đây các loại máy giặt, máy rửa bát, máy hút bụi xuất hiện ngày càng nhiều trong các gia đình, giúp giải phóng bớt gánh nặng của người phụ nữ. Tuy nhiên với nhịp sống ngày càng nhanh như hiện nay thì việc xuất hiện các robot phục vụ tự động trong gia đình đang trở nên cần thiết hơn.
Sự xuất hiện của Robot cleanmate 365 – một robot hút bụi thông minh tại Việt Nam trong những năm gần đây, cho thấy nhu cầu cầu sử dụng robot thông minh trong gia đình không phải là nhỏ, và cho thấy thị trường tiềm năng trong lĩnh vực còn mới mẻ này. Bên cạnh đó ta cũng thấy ngày càng nhiều cải tiến, nâng cấp trong lĩnh vực vi xử lý. Các bộ vi điều khiển, vi xử lý xuất hiện trên thị trường rất đa dạng, tốc độ xử lý ngày một cao, tính năng hỗ trợ ngày càng mạnh mẽ. Có thể đưa ra đây những cái tên tiêu biểu như các vi điều khiển họ AVR của Atmel, vi điều khiển họ PIC của Microchip, Psoc của Cypress, ARM, và các loại FPGA… Đó là điều khiện thuận lợi để phát triển các hệ thống nhúng đa dạng hơn, thông minh hơn.
Trong xu thế cạnh tranh, các hãng phát triển vi mạch cố gắng tăng mật độ tích hợp trên vi mạch ngày càng cao, và hạ giá thành đến mức thấp. Người sử dụng có thể dễ dàng sở hữu một bộ vi xử lý tốc độ cao giá rẻ, các công cụ phát triển, tài liệu liên quan có thể dễ dàng tìm được. Vì vậy giá thành cho sản phẩm cuốI cùng cũng được giảm. Nhiệm vụ bài khoá luận này là khảo sát tính năng của robot Cleanmate365, từ đó hoàn thiện và phát triển 1 robot có tính năng tương tự như robot Cleamate365, dựa trên vi điều khiển PIC.2 Giới thiệu về Robot Cleamate: 5 Tài liệu Robot CleanMate – Robot hút bụi Cleanmate365 là một robot hút bụi thông minh được chế tạo bởi hãng Metapo, Hoa Kỳ.
Không giống như các loại máy hút bụi thông thường, Cleanmate365 thực hiện công việc hút bụi một cách hoàn toàn tự động theo chương trình đã được lập sẵn. Cleanmate thích hợp cho các gia đình và văn phòng có nền nhà gỗ , thảm, đá hoa. Với kích thước nhỏ gọn cleanmate365 có thể di chuyển hết cả phòng, những nơi mà máy hút bụi thông thường không với vào được như gầm giường, gầm ghế… Được mệnh danh là máy hút bụi thông minh, CleanMate 365 có thiết kế nhỏ gọn với đường kính 36 cm và nặng 2,7kg, bao gồm một cổng hút dài và hệ thống chổi quét lô tròn và chổi quét cạnh, khi di chuyển máy sẽ xới bụi và cổng hút sẽ hút hết bụi bẩn. Chính vì vậy mà động cơ hút bụi không cần có công suất lớn như máy hút bụi thông thường.
Các chức năng nổi bật của Cleanmate365: Điều khiển được từ xa bằng remote control, tự cảm nhận tránh vật cản, làm việc trên bậc cầu thang mà không bị rơi, di chuyển theo 5 dạng quỹ đạo khác nhau. Hình 1: Robot Cleaner 365 do Hãng Metapo chế tạo Chương 2: Cơ sở lý thuyết về hệ thống robot thông minh 6 Tài liệu Robot CleanMate – Robot hút bụi 2.1 Khái Niệm Về Robot : Nguyên gốc của một từ La Tinh là robota có nghĩa là người tạp dịch. Như vậy mục đích ra đời của robot là thay thế con người làm 1 số công việc nào đó. Robot hay người máy là một loại máy có thể thực hiện những công việc một cách tự động bằng sự điều khiển của máy tính.
Robot là một tác nhân cơ khí, nhân tạo, ảo, thường là một hệ thống cơ khí-điện tử. Với sự xuất hiện và chuyển động của mình, robot gây cho người ta cảm giác rằng nó giác quan giống như con người. Từ "robot" (người máy) thường được hiểu với hai nghĩa: robot cơ khí và phần mềm tự hoạt động. Ngày nay, người ta vẫn còn đang tranh cãi về vấn đề: “Một loại máy như thế nào thì đủ tiêu chuẩn để được gọi là một robot?” Một cách gần chính xác, robot phải có một vài (không nhất thiết phải đầy đủ) các đặc điểm sau đây: Không phải là tự nhiên, tức là do con người sáng tạo ra.
Có khả năng nhận biết môi trường xung quanh. Có thể tương tác với những vật thể trong môi trường. Có sự thông minh, có khả năng đưa ra các lựa chọn dựa trên môi trường và được điều khiển một cách tự động theo những trình tự đã được lập trình trước. Có khả năng điều khiển đuợc bằng các lệnh để có thể thay đổi tùy theo yêu cầu của người sử dụng.
Có thể di chuyển quay hoặc tịnh tiến theo một hay nhiều chiều. Có sự khéo léo trong vận động. Sau đây là một số định nghĩa về robot : Tiêu chuẩn quốc tế ISO 8373 định nghĩa robot như sau: “Đó là một loại máy móc được điều khiển tự động, được lập trình sẵn, sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau, có khả năng vận động theo nhiều hơn 3 trục, có thể cố định hoặc di động tùy theo những ứng dụng của nó trong công nghiệp tự động.” 7 Tài liệu Robot CleanMate – Robot hút bụi Joseph Engelberger, một người tiên phong trong lĩnh vực robot công nghiệp nhận xét rằng: “Tôi không thể định nghĩa robot, nhưng tôi biết loại máy móc nào là robot khi tôi nhìn thấy nó!!”. Từ điển Cambridge trực tuyến định nghĩa robot rằng rằng: “Đó là một loại máy có thể thực hiện những công việc một cách tự động bằng sự điều khiển của máy tính”.
Người máy hay Robot là công cụ cơ điện tử, thủy lực, nhân tạo, ảo,. thay thế con người trong công nghiệp hay môi trường nguy hiểm. Robot còn là công cụ để giúp con người giải trí, tìm hiểu khoa học. Ta có thể thấy định nghĩa về robot là 1 định nghĩa “mở”, nghành công nghiệp robot ngày càng phát triển, con người sẽ được chứng kiến sự ra của nhiều loại robot hơn nữa.2 Phân Loại Robot : Có rất nhiều định nghĩa cũng như cách phận loại robot.
Sau đây là một số cách phân loại robot. Theo Viện Robotics Hoa Kỳ(Robotics Institute of America - RIA) thì có 4 loại robot như sau: Robot vân hành với sự điều khiển của con người. Tự vận hành với chu trình được định trước. Robot khả trình, điều khiển được với quỹ đạo liên tục Robot có khả năng tự thu nhận thông tin từ môi trường để đưa ra chuyển động thông minh Theo Hiệp Hội Robot Nhật Bản : Robot vận hành với sự điều khiển của con người.
Robot vận hành với trình tự cố định. Robot vận hành với trình tự được điều khiển đơn giản. Playback Robot, Robot được lập trình sẵn nhiều cách chuyển động. Robot điều khiển bằng số với các tác vụ được lập sẵn.
Robot thông minh : có thể tự hiểu được môi trường để hành động hoàn thành tác vụ. 8 Tài liệu Robot CleanMate – Robot hút bụi Ngoài ra còn các cách phân loại robot theo hình dáng và chức năng của robot ví dụ như: robot công nghiệp, tay máy, robot giống người, robot mo phỏng động vật … 2.3 Các bộ phận của robot di động thông minh : Một robot thường bao gồm 3 bộ phận: bộ phận cảm nhận, bộ phận điều khiển và bộ phận chấp hành. Bộ phận cảm nhận : thu nhận thông tin từ môi trường. Bao gồm các sensor nội và sensor ngoại.
Bộ phận điều khiển : nhận thông tin từ bộ phận cảm nhận từ đó đưa ra tín hiệu điều khiển bộ phận chấp hành. Bao gồm bộ xử lý và bộ nhớ. Bộ phận chấp hành : thực hiện hành động của robot. Nhận thông tin điều khiển từ bộ phận điều khiển.
Trong nhiều trường hợp bộ phận chấp hành nhận thông tin thẳng từ bộ phận cảm nhận. Môi Cảm Trường nhận Điều PC Chấp khiển hành (gồm vi Robot xử lý và Hình 2: Hình Ba bộ phận bộ nhớ) của robot 2.4 Các mô hình điều khiển robot: 9 Tài liệu Robot CleanMate – Robot hút bụi 2.1 Mô hình kiểu phản xạ : Cảm Nhận Chấp Hành Hình 3: Mô hình kiểu phản xạ Mô hình này không có khối điều khiển. Thông tin từ khối cảm nhận được đưa thẳng tới khối chấp hành, từ đó cơ cấu chấp hành hoạt động. Mô hình này có ưu điểm là tốc độ đáp ứng nhanh.2 Mô hình “sens – plan – act “ : Cảm nhận Lên kế hoạch Chấp hành Hình 4: Mô hình tuần tự Ở mô hình này, thông tin của môi trường được cảm nhận.
Thông tin này được truyền tới bộ phận điều khiển, bộ phận điều khiển sẽ phân tích và từ đó đưa ra thông tin điều khiển tới bộ phận chấp hành. Mô hình này có tốc độ đáp ứng chậm.3 Mô hình kiểu lai : Lập kế hoạch Cảm Nhận Chấp hành Hình 5: Mô hình lai Mô hình này là mô hình kết hợp giữa 2 kiểu mô hình trên. Mô hình lai bao gồm nhiều cặp “cảm nhận – châp hành” hoạt động như mô hình phản xạ, tốc độ đáp ứng khá nhanh. Bên cạnh đó có 1 khối điều khiển lập kế hoạch cho toàn bộ tác vụ của robot.
10 Tài liệu Robot CleanMate – Robot hút bụi Chương 3: Thiết kế Robot cleanmate – Phần cơ khí Robot bao gồm : Đế hình tròn bằng nhựa mica đường kính 38 cm. Hộp hút bụi: chổi quét, hộp đựng rác, nắp đậy. Chổi quét hoạt động bởi 1 động cơ chổi than. Vành dò vật cản: là 1 vành tròn uốn bằng nhôm, lắp phía trước robot.
Bánh xe phát động: tiện bằng nhự có vành cao su, đường kính 7cm. Cặp động cơ phát động là 2 động cơ chổi than có sô vòng quay là 100 vòng / phút. Trục đỡ vành dò vật cản HỘP ĐỰNG RÁC 38 cm 20 cm Bánh xe phát động Hình 6: Đế Robot nhìn từ trên xuống 11 Sensor dò Tài liệu Robot CleanMate – Robot hút bụi độ cao Bánh xe thụ động Chổi Quét 38cm 20 cm Bánh xe phát động Hình 7: Đế robot nhìn từ dưới Hình 8: Motor và bánh xe phát động 12 Tài liệu Robot CleanMate – Robot hút bụi Chương 4: Thiết kế mạch điện tử 4.