Xem mẫu
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO ROBOT PHỤC VỤ TRẺ EM
TỪ 4 ĐẾN 6 TUỔI
Bùi Nguyễn Hoài Thương*, Lê Thành Bền, Trần Trọng Nghĩa
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh
*Tác giả liên lạc: 16146202@student.hcmute.edu.vn
TÓM TẮT
Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành Cơ – Điện
Tử đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp và đời sống. Trong đó, nhánh Robot
dịch vụ đang được phát triển rộng rãi trên thế giới để phục vụ đời sống và công
việc của con người. Sự ra đời của chúng mở ra một kỉ nguyên mới, kỉ nguyên của
khoa học kỹ thuật, của sự thông minh sáng tạo, trong đó sức lao động cơ bắp dần
được thay thế bằng sức lao động của máy móc thiết bị. Với độ chính xác cao, khả
năng làm việc không ngừng nghỉ, cùng với tiềm lực đa tác vụ tốt, robot dần có
thể giúp con người trong mọi lĩnh vực của cuộc sống.
Vì những ưu điểm trên, nhóm chúng em quyết định triển khai đề tài “Nghiên cứu,
thiết kế và chế tạo Robot phục vụ trẻ em từ 4 đến 6 tuổi”. Robot mang tên BeTa
với khả năng hoạt động liên tục, được trang bị đa chức năng cùng giao diện
tương tác gần rủi nhằm trợ giúp tối đa cho con người về các nhu cầu như: tra
cứu, tìm kiếm, hỏi đáp thông tin, dạy học và chơi đùa với trẻ em trong gia đình…
Robot BeTa được nghiên cứu, chế tạo và chạy thực nghiệm tại trường đại học Sư
phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh.
Từ khóa: Robot, trẻ em.
RESEARCH, DESIGN AND CREATING ROBOT TO SERVE
CHILDREN FROM 4 TO 6 YEARS
Bui Nguyen Hoai Thuong*, Le Thanh Ben, Tran Trong Nghia
Ho Chi Minh City University of Technology and Education
*Corresponding Author: 16146202@student.hcmute.edu.vn
ABSTRACT
With the continuous advancement of science and technology, especially in the
field of Mechatronics, which widely applied in industry and life. The service
robots branch is being developed popularly in the world to serve life and work of
human. The exist of them opens a new era, the era of science and technology, the
creative intelligence, in which the muscular labor was gradually replaced by the
labor of machinery. With high accuracy, the ability to operate non-stop, with
good multi-tasking capabilities, the robot can gradually help people in all areas
of life.
Because of the above advantages, we decided to implement the project
“Research, design and manufacturing robots serve children from 4 to 6 years
old”. Robot’s name is Beta. Robot can continuous operate, is programmed multi
– functional and has friendly users interface to support people at most on needs
such as: searching information, training, play with children in your family,…
Robot Beta was built and operated at Ho Chi Minh City University of Technology
and Education.
Keywords: Robot, children.
486
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
TỔNG QUAN tĩnh và động. Do đó, thiết kế phải đảm
Thiết kế và phát triển robot dịch vụ di bảo rằng thiết kế phần cứng và thuật
động có thể tự động vận hành trong nhà tóa n phải đưa ra quyết định cấp cao.
để giao tiếp với trẻ em, dạy học, chơi Robot được thiết kế và thiết lập phần
các trò cơ bản,… cứng được phát triển song song. Robot
Robot được thiết kế để phù hợp với được thiết kế 6 bậc tự do. Các thành
một số tiêu chí. Cấu trúc cơ học đơn phần chính của robot là đầu, thân robot
giản và hiệu quả với sự linh hoạt trong và màn hình cảm ứng đặc phía trướng
chuyển động. Robot có thể tự động bụng. Cơ sở của robot bao gồm 3 bánh
tránh những trở ngại tĩnh và động lực. xe: 2 bánh chủ động và 1 bánh xe bị
Robot có thể tìm thấy cơ sở sạc của nó động. Khối lượng theo phân tích dự
vì năng lượng thấp. Giao diện người kiến robot khoảng 20 kg bao gồm tất
dùng của robot rất đơn giản, thân thiện. cả các bộ phận cơ khí, hệ thống điện,
Robot sẽ được đặt trong không gian gia thiết bị truyền động, máy tính, màn
đình để dạy học và chơi đùa với trẻ em. hình… Thiết bị truyền động là động cơ
Robot có thể di chuyển trên mặt phẳng DC. Tốc độ tối đa của robot là 0.9
đồng chất và tránh các chướng ngại vật km/h.
Hình 1. Sơ đồ cấu trúc của robot dịch vụ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU tính năng cơ bản để tương tác với trẻ
Để bắt tay vào nguyên cứu chế tạo và em.
thiết kế một con robot. Khởi điểm ban Thứ hai, phải ước tính kích thước và
đầu phải với nhiều ý tưởng và thực cân nặng của robot. Điều cần quan tâm
hiện rất nhiều bước để hoàn thành đề nhất là kích thước robot. Kích thước
tài. Quy trình thực hiện thông qua các robot phải phù hợp với việc giao tiếp,
bước sau: trẻ em có thể tương tác với màn hình
Đầu tiên, cần phải xác định đối tượng khi ngồi chơi với robot. Nếu kích
phụ vụ của robot này là trẻ em từ 4 đến thước robot quá lớn, nó sẽ làm hạn chế
6 tuổi. Sau đó lựa chọn hình dáng robot đi sự tương tác của trẻ em với robot
làm sao thu hút người nhìn, thân thiện, cũng như tốn kém chi phí và thời giam
phù hợp với lứa tuổi thiếu nhi. Robot khi chế tạo. Mặc khác, nếu kích thước
phải có tính thấm mĩ và phải có những robot quá nhỏ so với trẻ em thì việc sắp
487
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
xếp, bố trí phụ kiện khó khăn, rất khó trọng và kết nối các thiết bị với nhau.
để trẻ em tương tác và giao tiếp. Vấn Ở đây, dữ liệu thu được từ máy ảnh và
đề trọng lượng của robot cũng đáng micrô được xử lý bởi CPU. Tính tóa n
quan tâm. Nếu robot quá nặng sẽ tiêu các hành động thích hợp như hiển thị
hao rất nhiều năng lượng khi duy thông tin để giao tiếp với người dùng
chuyển, robot không thể duy chuyển xa thông qua màn hình và loa hoặc kiểm
với thời gian lâu, ảnh hướng đến tuổi sóa t hành vi của robot thông qua bộ vi
thọ của động cơ. điều khiển thông qua giao diện
Thứ ba, tìm kiếm và lựa chọn phần UART.Việc điều khiển hành vi robot
cứng thích hợp với việc điều khiển được thực hiện và được quản lý bởi
robot. Việc tìm kiếm phụ kiện cho một vi điều khiển (MCU). MCU này
robot rất dễ dàng việc còn lại là phải nhận tín hiệu điều khiển từ máy tính
tính tóa n và chọn thông số hợp lý cho mini và sau đó phân tích nó và gửi lệnh
robot. Giá thành khi chế tạo robot cũng tới bộ truyền động để thực hiện (di
là vấn đề quan ngại với người nghiên chuyển robot đến một vị trí nhất định,
cứu và thử nghiệm robot. Nên dự trù thay đổi hướng của máy ảnh, v.v.).
hết tất cả các tính năng và nghĩ đến việc Ngoài ra, MCU cũng nhận được tín
nâng cấp cải tiến về sau khi lựa chọn hiệu từ các cảm biến để điều khiển
thiết bị cho robot. robot thông minh hơn.
Sau đó tính tóa n sơ bộ về vị trí lắp đặt
của thiết bị. Vị trí của thiết bị và bảng KẾT QUẢ
mạch phải được lắp đặt sao cho dễ Về robot điều khiển, thử nghiệm 3
dàng cài đặt và sửa chữa. Vị trí của trường hợp và quỹ đạo chuyển động
thiết bị ảnh hưởng đến hình dạng robot được minh họa trên biểu đồ bên dưới
vì vậy người thiết kế phải cách gá đặt (với đường đứt gãy là lý thuyết và
kế nói các thiết bị sao cho hợp lý tiết đường liền nét là thực tế). Kiểm tra
kiệm không gian robot chuyển động thẳng Từ điểm ban đầu
Khi các giai đoạn trên hoàn tất người (0; 0), cho robot di chuyển đếm điểm
thiết kế bắt đầu với bản vẽ 3D để có cái (3000; 0), sai số không lớn lắm. Kiểm
nhìn trực quan về robot nhất. Giai đoạn tra độ chuyển động Cho robot di
này người thiết kế phải sáng tạo để cho chuyển từ (0; 0) đến vị trí (3000; 3000),
robot có cái nhìn phù hợp hơn với thực sai số chấp nhận được. Trong khoảng
tế, như tối ưu hóa diện tích, khối lượng robot di chuyển được 3m sẽ tiến hành
và hình dạng…Người thiết kế phải kiểm tra 1 lần. Khả năng cử động của
hoàn thiện mọi thứ trên bản vẽ 3D để robot Với cấu hình robot có 6 bậc tự
chốt phương án cuối cùng để tiến hàng do, Robot có thể cử động đầu, tay và di
chế tạo. Hệ thống điều khiển robot là chuyển linh hoạt. Đầu robot có thể
một hệ thống kết nối và tương tác giữa xoay một gốc 180 sang hai bê một cách
các thành phần và thiết bị khác nhau nhẹ nhàng không rung lắc. đầu có thể
như Mini PC (CPU), màn hình LCD, gật một gốc 50 độ, phù hợp với tầm
camera, loa, micro, vi điều khiển, cảm nhìn trẻ em khi đang ngồi hoặc đứng
biến, motor ...Điều khiển trung tâm là khi giao tiếp với robot. Hai cánh tay có
máy tính mini. Máy tính mini có chức thể di chuyển tới lui với nhiều vị trí
năng quản lý toàn bộ hoạt động của hệ khác nhau và gốc tối đa mà cách tay có
thống, thu thập và xử lý thông tin quan thể duy chuyển được là 135 độ.
488
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
Hình 2. Robot sau khi hoàn thành
KẾT LUẬN nhưng nói chung robot đạt được các
Sau quá trình nghiên cứu, phát triển và yêu cầu ban đầu và đảm bảo hỗ trợ cho
thử nghiệm, BeTa Bot có thể làm việc con người một cách tốt nhất.Trong
liên tục,… BeTaBot có thể tự động tương lai, chúng tôi hy vọng phát triển
hoạt động và tránh các trở ngại tĩnh và thêm nhiều chức năng và trí tuệ nhân
động lực. BeTaBot cũng có thể tự động tạo để hỗ trợ tốt nhất cho con người, tối
tìm đế sạc khi năng lượng thấp. Trong ưu hóa các thuật tóa n điều khiển và mở
quá trình hoạt động, đôi khi có lỗi nhỏ, rộng phạm vi ứng dụng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
DƯƠNG TUẤN ANH (2011). Tổng quan về tìm kiếm tương tự trên dữ liệu chuỗi
thời gian. Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, Tập 14 số K2-2011,
pp. 71-79.
NGUYỄN HỮU LỘC (2004). Cơ sở Thiết kế máy. Nhà xuất bản Đại học Quốc
gia TP. Hồ Chí Minh.
TRỊNH CHẤT, LÊ VĂN UYỂN. Tính tóa n thiết kế hệ dẫn động cơ khí. Nhà
xuất bản Giáo dục, tập 1, 2.
.
489
nguon tai.lieu . vn
