TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỮU NGHỊ VIỆT - HÀN

25

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO RÔ-BỐT LAU SÀN ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY UD04.1

THE RESEARCH ON THE DESIGN AND MANUFACTURE OF MANUALLY-CONTROLLED UD04.1

Đoàn Văn Ngọc Dũng Trường Cao đẳng CNTT Hữu nghị Việt - Hàn, Khoa Công nghệ Điện tử Viễn thông;

dungdvn@viethanit.edu.vn

Tóm tắt Chúng ta biết rằng, hầu hết công việc lau sàn hiện nay chủ yếu bằng các dụng cụ cầm tay

tốn rất nhiều công sức nhưng hiệu quả mang lại không cao. Mặc dù hiện nay trên thị trường đã ra đời một số rô-bốt lau sàn cũng như các dụng cụ lau sàn bằng xe đẩy nhưng tính khả thi không cao do giá thành cao và hiệu quả không được như mong muốn. Do vậy, việc nghiên cứu thiết kế chế tạo rô-bốt lau sàn điều khiển bằng tay thông qua hệ thống điều khiển từ xa bằng sóng vô tuyến RF kết hợp chế độ hoạt động tự động với quĩ đạo không xác định với ba chức năng: quét rác, hút bụi và lau sàn nhằm đem lại sự tiện dụng cho người sử dụng cũng như giảm được sức lao động của con người và giá thành phù hợp với nhu cầu của người sử dụng.

Từ khóa: Rô-bốt lau sàn.

Abstract We all know that most of the floor cleaning work today is mainly with hand tools that take a

lot of energy but the efficiency outcome is not high. Although there are now lots of floor cleaning mops as well as mop trays in the consumption market, the feasibility has not been high due to the high price and the ineffective performance. Therefore, the research is conducted on the design and manufacture of manually-controlled floor mops via RF (Radio Frequency) remote control combined with automatic operation mode with an undefined trajectory including three functions: garbage sweeping, dust cleaning, and floor mopping. This is aimed at the convenience of the user as well as the reduction of human labor and cost and it mostly suit to the demands of the user.

Keywords: floor mops robot.

1. Giới thiệu Hiện nay, để thực hiện việc lau sàn chúng ta có rất nhiều sản phẩm để lựa chọn, mỗi sản

phẩm khác nhau đều có những qui trình hoạt động khác nhau tùy vào chức năng cũng như nhu cầu để chúng ta lựa chọn cho phù hợp.

CHUYÊN ĐỀ KHOA HỌC VÀ GIÁO DỤC - 09 (4-2018)

26

1.1. Lau sàn bằng dụng cụ cầm tay Ở loại sản phẩm này trước khi thực hiện việc lau sàn chúng ta cần một công đoạn quét và

hốt rác, bụi bẩn sau đó mới tiến hành lau: Lau sàn = Quét rác + Lau.

1.2. Lau sàn bằng thiết bị đẩy tay Lau sàn bằng thiết bị đẩy tay này được tích hợp công đoạn quét và lau sàn vào trong cùng

một sản phẩm thuận tiện hơn cho người sử dụng.

1.3. Lau sàn bằng các loại rô-bốt thông minh “Rô-bốt làm sạch nhà” với kiểu dáng sang trọng và thân thiện tự động lau sạch sàn nhà trên

mọi bề mặt chất liệu như: sàn gỗ, gạch men sơn, thảm… theo chương trình đã cài đặt sẵn, với tính năng vượt trội kết hợp giữa việc hút bụi bẩn và lau sạch những bụi bẩn trên sàn nhà. Rô-bốt có thể hút và lau sạch những bụi bẩn trên sàn nhà. Rô-bốt có thể hút và lau tới 99,8% diện tích sàn nhà. Tự động tránh những vật cản, hoạt động được trong gầm ghế, gầm giường và những chỗ ngóc ngách khác và những góc sâu nhất trong căn nhà.

Hình 1. Rô-bốt chỉ lau sàn thuần túy

Hình 2. Rô-bốt kết hợp hút bụi trước khi lau sàn

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỮU NGHỊ VIỆT - HÀN

27

Hình 3. Rô-bốt kết hợp quét rác trước khi lau

1.4. Rô-bốt lau sàn điều khiển bằng tay UD04.1

Rô-bốt lau sàn điều khiển bằng tay UD04.1 l là rô-bốt lau sàn được tích hợp các công đoạn của các rô-bốt trên gồm ba công đoạn thực hiện sau:

Lau sàn = Quét rác + Hút bụi + Lau

Từ qui trình lau sàn như trên đã làm cơ sở cho việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo rô-bốt lau sàn điều khiển bằng tay UD04.1.

Hình 4. Hình thực tế của rô-bốt lau sàn điều khiển bằng tay UD04.1

CHUYÊN ĐỀ KHOA HỌC VÀ GIÁO DỤC - 09 (4-2018)

28

2. Động học của rô-bốt 2.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động

Hình 6. Sơ đồ động của rô-bốt lau sàn

1. Quạt hút bụi; 2. Vòi hút bụi; 3. Động cơ DC điều khiển hệ thống lái; 4. Động cơ DC điều khiển nâng hạ đầu; 5. Bánh xe tự lựa; 6. Cản trước; 7. Hệ thống truyền động nâng hạ đầu; 8. Vít me nâng hạ đầu; 9. Bơm nước; 10. Bình chứa dung dịch lau sàn; 11. Chổi lau sàn; 12. Động cơ truyền chuyển động cho rô-bốt; 13. Chổi quét rác; 14. Cơ cấu truyền động lái; 15. Động cơ chổi lau.

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỮU NGHỊ VIỆT - HÀN

29

2.2. Nguyên lý hoạt động Rô-bốt lau sàn điều khiển bằng tay UD04.1 hoạt động theo hai chế độ: Chế độ điều khiển

bằng tay và chế độ tự động với quĩ đạo không xác định

2.2.1. Chế độ hoạt động bằng tay (điều khiển từ xa)

Hình 7. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của rô-bốt lau sàn ở chế độ điều khiển bằng tay

Nguồn cung cấp cho rô-bốt là nguồn ắc qui DC-12V. Qui trình lau sàn của rô-bốt được thực hiện theo 3 bước: Quét rác, Hút bụi và Lau sàn.

Trước tiên ta bật nguồn cung cấp cho rô-bốt sau đó bật quạt hút (1) (ON nếu cần hút và OFF nếu không hút) cho quạt hút hoạt động sau đó bật chổi lau sàn (11) chổi lau hoạt động, bơm nước (9) có thể sử dụng (ON) hoặc không sử dụng (OFF) nếu khăn lau còn ẩm ướt. Tiếp theo ta ấn nút nguồn cung cấp cho động cơ truyền chuyển động (12) làm cho rô-bốt chuyển động có thể tới hoặc lùi, trong quá trình chuyển động của rô-bốt làm cho Chổi quét rác (13) quay theo quét toàn bộ rác vào buồng chứa rác, vòi hút bụi (2) hút bụi vào trong buồng chứa bụi. Rô-bốt hoạt động nhờ vào sự điều khiển của chúng ta thông qua hệ thống lái trái/phải (14)

2.2.2. Chế độ hoạt động tự động với quĩ đạo không xác định Bật nguồn cung cấp cho rô-bốt sau đó ấn nút nâng đầu (4) sao cho hai bánh trước của rô-bốt

được nâng lên so với mặt sàn, bật quạt hút (1) (ON nếu cần hút và OFF nếu không hút) cho quạt hút hoạt động sau đó bật chổi lau sàn (11) chổi lau hoạt động, bơm nước (9) có thể sử dụng (ON) hoặc không sử dụng (OFF) nếu khăn lau còn ướt. Tiếp theo ta ấn nút nguồn cung cấp cho động cơ truyền chuyển động (12) làm cho rô-bốt chuyển động có thể tới hoặc lùi, trong quá trình chuyển động của rô-bốt làm cho Chổi quét rác (13) quay theo quét toàn bộ rác vào buồng chứa rác, bộ phận hút bụi (2) hút bụi vào trong buồng chứa bụi. Rô-bốt di chuyển tự động cho đến khi gặp vật cản thì tự động chuyển hướng nhờ vào bánh xe tự lựa (5) và cứ thế thực hiện việc lau sàn.

Bơm nước (9) (ON/OFF)

Hút bụi (11) ON/OFF

Nguồn DC-12V

ON

Động cơ (12)

ON (tới/lùi)

Quét rác (13)

Chổi lau (11)

ON

Lái trái (3)

Lái phải (3)

CHUYÊN ĐỀ KHOA HỌC VÀ GIÁO DỤC - 09 (4-2018)

30

Hình 8. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của rô-bốt lau sàn ở chế độ tự động với quĩ đạo không xác định

3. Kết luận

Qua thời gian cứu nghiên thiết kế, chế tạo rô-bốt lau sàn với hai chế độ hoạt động: điều khiển bằng tay và hoạt động tự động với quĩ đạo không xác định đạt được những kết quả nhất định sau:

- Cho ra đời một sản phẩm đảm nhận 3 chức năng: quét rác, hút bụi và lau sàn.

- Độ linh hoạt cao, dễ sử dụng, tiết kiệm được sức lao động.

- Do sản phẩm bao gồm ba chức năng nên rô-bốt lau sàn sạch hơn nhiều so với các thiết bị lau sàn bằng các dụng cụ cầm tay.

- Qua quá trình lau sàn thực tế của rô-bốt độ lau sạch đạt được (đối với bụi bẩn thông thường) gần như tuyệt đối (đánh giá bằng cảm quan, thủ công).

Từ những kết quả đạt được trên có thể ứng dụng rộng rãi rô-bốt vào thực tế tại các nhà chờ nhà ga, sân ga, các sảnh, hành lang, siêu thị… giúp giảm thiểu sức lao động của con người

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Phạm Đắp, Trần Xuân Tuỳ (1998), Điều khiển tự động trong các lĩnh vực cơ khí T.1, Nxb Giáo dục, Hà Nội.

[2] Nguyễn Trọng Hùng (2002), Chi tiết cơ cấu chính xác, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

[3] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm (1998), Thiết kế chi tiết máy, Nxb Giáo dục, Hà Nội.

Hút bụi (11) ON/OFF

Nâng đầu (4) Động cơ (12)

ON (tới/lùi)

Quét rác (13)

Chổi lau (11)

ON

Bơm nước (9) (ON/OFF)

Nguồn DC-12V

ON

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỮU NGHỊ VIỆT - HÀN

31

[5] Franz Holzweibig, Hans Dresig (2002), Giáo trình động lực học máy, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

[6] https://vi.wikipedia.org/wiki/Robot.

[7] http://acquy247.vn/chi-tiet-tin/cong-thuc-tinh-thoi-gian-su-dung-dien-tu-ac-quy.html