ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT PHỤC VỤ
NHÀ HÀNG
Người hướng dẫn : TS. VÕ NHƯ THÀNH
Sinh viên thực hiện : VƯƠNG ĐÌNH NHÂN
Số thẻ sinh viên
: 101140155
Lớp

: 14CDT1

Đà Nẵng, 06/2019


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD.Ts VÕ NHƯ THÀNH

TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo robot phục vụ nhà hàng
Sinh viên thực hiện: Vương Đình Nhân.
Số thẻ SV: 101140155 Lớp: 14CDT1.

GV hướng dẫn : TS. Võ Như Thành
GV Duyệt :

TS. Nguyễn Danh Ngọc

Tóm tắt đề tài:
Trong thời đại công nghiệp 4.0 như hiện nay, Robot thay thế hầu hết các công việc
của con người không còn xa lạ với chúng ta nữa. Nhưng trên thực tế ở nước việt nam ta,
việc đưa robot vào thay thế con người trong việc phục vụ ở các nhà hàng vẫn rất hạn
chế. Robot bồi bàn hiện cũng rất được ưa thích tại nhà hàng. Các thực khách đều muốn
trải nghiệm việc được chúng phục vụ.
Với kiến thức đã học về robot tự hành và qua khảo sát, tìm hiểu và láy ý kiến tại các
nhà hàng ở thành phố Đà Nẵng nhóm đã chọn đề tài "thiết kế và chế tạo robot phục vụ
nhà hàng" làm đề tài tốt nghiệp cơ điện tử. Robot nhóm thiết kế có hình dạng của con
người và có các chức năng của một nhân viên phục vụ như tự hành đem thức ăn ra cho
bàn của khách. có thể giao tiếp một chiều với khách như " xin quý khách nhường đường",
"cảm ơn quý khách chúc quý khách ngon miệng"...

SVTH: Vương Đình Nhân – LỚP: 14CDT 1

Trang iii


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD.Ts VÕ NHƯ THÀNH

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của chúng

ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Sự phát triển của kỹ thuật
điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác
cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của
con người đạt hiệu quả cao.
Từ những thực tế trên là một sinh viên của ngành cơ điện tử, sau 5 năm học chúng
em đã tích lũy được không ít những kiến thức của cơ điện tử. Để củng cố, bổ sung
thêm những kiến thức đã học và áp dụng vào thực tế chúng em đã thực hiện đồ án tốt
nghiệp với đề tài “Thiết kế và chế tạo robot phục vụ nhà hàng”,
Trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều ý kiến đóng
góp từ các thầy cô và bạn bè. Trong đó có thầy Võ Như Thành đã hướng dẫn tận tình
và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em nghiên cứu, tìm hiểu và hoàn thành đề tài
theo đúng thời gian quy định.
Em xin chân thành cảm ơn!

SVTH: Vương Đình Nhân – LỚP: 14CDT 1

Trang iv


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD.Ts VÕ NHƯ THÀNH

CAM ĐOAN
Kính gửi: - Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng
- Khoa Cơ Khí
Em xin cam đoan nội dung của đồ án không phải sao chép bất cứ đồ án hay công
trình nào đã có trước đây. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án này đã được cảm
ơn, các thông tin trích dẫn trong đồ án đã được ghi nguồn gốc rõ ràng và được phép
công bố.


Sinh viên thực hiện

Vương Đình Nhân

SVTH: Vương Đình Nhân – LỚP: 14CDT 1

Trang v


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD.Ts VÕ NHƯ THÀNH

MỤC LỤC
Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án
Lời nói đầu và cảm ơn

i

Lời cam đoan liêm chính học thuật

ii

Mục lục

vi

Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ

Danh sách các cụm từ viết tắt

1

v
xiii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT TỰ HÀNH HIỆN NAY.......................1
1.1

Tổng quan về tình hình thực tế của robot tự hành hiện nay. ............................. 1
Thực trạng robot tự hành. ............................................................................1

1.2

Phân loại robot. ..................................................................................................1
Robot tự hành di chuyển bằng chân. ...........................................................2
Robot tự hành di chuyển bằng bánh xe. ......................................................3
Phương án giải quyết...................................................................................3

1.3

Tính cấp thiết và ưu điển của đề tài. ..................................................................4
Giới thiệu đề tài robot phục vụ nhà hàng. ...................................................4

2

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ ............................. 6
2.1


Cơ cấu của robot. ............................................................................................... 6
Hình dáng của robot. ...................................................................................6
Cấu tạo khung của robot. ............................................................................7
Tính toán kết cấu robot. ..............................................................................9
Lựa chọn và tính thông số truyền của cơ cấu............................................10
Các cơ chi tiết khác. ..................................................................................12

2.2

Chọn động cơ và các cơ cấu dẫn động............................................................. 13
Phân tích các loại động cơ.........................................................................13
Lựa chọn động cơ. .....................................................................................15

2.3

Tính toán và lựa chọn nguồn cho robot. .......................................................... 16
Phân tích các loại nguồn. ..........................................................................16

SVTH: Vương Đình Nhân – LỚP: 14CDT 1

Trang vi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD.Ts VÕ NHƯ THÀNH

Chọn nguồn cho robot. ..............................................................................17
3


CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN...................18
3.1

Sơ đồ nguyên lý mạch. .....................................................................................18
Nguyên lý mạch điều khiển chính dùng PIC18F4550. ............................. 20
Nguyên lý mạch giao tiếp và hiển thị dùng Arduino Uno. .......................25
Thiết kế mạch phát hiện vật cản dùng Arduino Nano............................... 28
RFID RC522. ............................................................................................ 32
Module điều khiển động cơ cầu H DC 30A VNH2SP30. ........................34
Module phát nhạc MP3 WAV microUSB chip nhớ JQ8900. ...................35
Module giảm áp DC – DC XL4005 5A. ...................................................37
Cảm biến dò line. ...................................................................................38

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ CỦA ROBOT. ...............40
4.1

Các phương pháp điều khiển. ..........................................................................40
Phương pháp truyền thống on/off. ............................................................ 40
Phương pháp điều khiển độ rộng xung vòng hở .......................................40
Phương pháp điều khiển PWM vòng kín-vi tích phân tỉ lệ(PID) .............41

Ứng dụng giải thuật PID kết hợp với phương pháp PWM trên robot dò
đường. 43
4.2

Xử lý line và vị trí của robot trong hệ thống line.............................................44
Xử lý vạch line. .........................................................................................47

4.3
5


Truyền dữ liệu giữa các vi điều khiển. ............................................................ 50

CHƯƠNG 5 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ...........51
5.1

Sơ đồ nguyên lý và lưu đồ thuật của robot của robot phụ vụ nhà hàng ..........51
Sơ đồ nguyên lý. ........................................................................................51
Lưu đồ thuật toán chương trình chính PIC18F4550. ................................ 52

5.2

Xử lý vạch line bằng ADC...............................................................................53
Lưu đồ thuật toán. .....................................................................................53
Code điều khiển.........................................................................................54

5.3

Chương trình ngắt, nhận dữ liệu và tính toán PID. ..........................................55
Lưu đồ thuật toán chương tình ngắt, nhận dữ liệu và tính PID.................55
Code chương trình ngắt, nhận dữ liệu và và tính toán PID .......................56

5.4

Lưu đồ thuật toán tính toán PID tốc độ động cơ..............................................57
Chương trình tính toán PID tốc độ động cơ. .............................................58

SVTH: Vương Đình Nhân – LỚP: 14CDT 1

Trang vii



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD.Ts VÕ NHƯ THÀNH

5.5

Lưu đồ thuật toán chương trình bám line ........................................................59

5.6

Lưu đồ thuật toán chương trình chọn bàn và hiểu thị của robot. .....................61
Lưu đồ thuật toán. .....................................................................................61
Chương trình của Arduino Uno. ............................................................... 63

6

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI. ........................70
6.1

Kết luận đề tài. .................................................................................................70
Kết quả đạt được. ......................................................................................70

6.3

Hướng phát triễn đề tài. ...................................................................................71

6.4


Tài liệu tham khảo. .......................................................................................... 71

PHỤ LỤC

SVTH: Vương Đình Nhân – LỚP: 14CDT 1

Trang viii


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD.Ts VÕ NHƯ THÀNH

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
HÌNH 1. 1 Các loại robot di chuyển bằng chân. ............................................................. 2
HÌNH 1. 2 Phương án bố trí bánh xe của robot. ... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác
định.
HÌNH 1. 3 Hình ảnh thực tế robot đang phục vụ tại các cửa hàng hiện nay ...................5
HÌNH 2. 1 Hình dáng 3d của robot do nhóm thiết kế. ...............................................6
HÌNH 2. 2 Cấu tạo của robot phục vụ nhà hàng. ............................................................ 7
HÌNH 2. 3 Phân bố lực của robot. ...................................................................................9
HÌNH 2. 4 Cấu tạo thân và chân của robot......................................................................9
HÌNH 2. 5 Các phuong pháp truyền của robot. ............................................................. 10
HÌNH 2. 6 Cơ cấu truyền động của robot nhóm em. ....................................................10
HÌNH 2. 7 Bảng vẻ lắp của cơ cấu truyền động. ........................................................... 11
HÌNH 2. 8 Gối đỡ, trục bánh xe dẫn động và động cơ dẫn động. .................................11
HÌNH 2. 9 Hình 3d. khớp tay và đầu robot. ..................................................................12
HÌNH 2. 10 Bánh xe dẫn hướng bánh kính bánh xe 35mm. ........................................12
HÌNH 2. 11 Các loại động cơ giảm tốc. ........................................................................13
HÌNH 2. 12 Động cơ bước. ........................................................................................... 14

HÌNH 2. 13 Động cơ encoder. .......................................................................................14
HÌNH 2. 14 Lực tác dụng lên xe của robot. ..................................................................15
HÌNH 2. 15 Động cơ dẫn động chính ............................................................................15
HÌNH 2. 16 Nguồn dùng cho robot ...............................................................................16
HÌNH 2. 17 Ắc quy 12V-12A. ......................................................................................17

SVTH: Vương Đình Nhân – LỚP: 14CDT 1

Trang ix


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD.Ts VÕ NHƯ THÀNH

HÌNH 3. 1 Sơ đồ mạch của hệ thống điều khiển. .......................................................... 18
HÌNH 3. 2 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển. ........................................................... 18
HÌNH 3. 3 Sơ đồ chân PIC18f4550. ..............................................................................20
HÌNH 3. 4 Mạch điều khiển chính của robot ................................................................ 23
HÌNH 3. 5 Mạch in trung trâm điều khiển và mạch nguồn. ..........................................24
HÌNH 3. 6 Mạch nguồn và mạch điều khiển sau khi hoàng thành. .............................. 24
HÌNH 3. 7 Mạch Arduino Uno R3. ...............................................................................25
HÌNH 3. 8 Sơ đồ chân mạch Arduino Uno R3. ............................................................. 26
HÌNH 3. 9 Sơ đồ mạch kết nối của Arduino Uno. ........................................................26
HÌNH 3. 10 Sơ đồ mạch in kết nối của Arduino Uno. ..................................................27
HÌNH 3. 11 Sơ đồ mạch in bàn phím chọn chương trình của robot. ............................ 27
HÌNH 3. 12 Board mạch Arduino Nano. .......................................................................28
HÌNH 3. 13 Nguyên lý cảm biến siêu âm. ....................................................................29
HÌNH 3. 14 Cảm biến siêu âm SRF04. .........................................................................30
HÌNH 3. 15 Gá của cảm biến siêu âm và sơ đồ kết nối mạch phát hiện vật cản. .........30

HÌNH 3. 16 Cấu tạo và thông số của cảm biến quét siêu âm ........................................31
HÌNH 3. 17 Mạch in sau khi thiết kế mạch. ..................................................................31
HÌNH 3. 18 Nguyên lý hoạt động RFID. ......................................................................32
HÌNH 3. 19 Module điều khiển động cơ cầu H DC 30A VNH2SP30. .........................34
HÌNH 3. 20 Module phát nhạc MP3 WAV microUSB chip nhớ JQ8900. ...................36
HÌNH 3. 21 Nguyên lý điều khiển phát bằng I/O. ........................................................36
SVTH: Vương Đình Nhân – LỚP: 14CDT 1

Trang x


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD.Ts VÕ NHƯ THÀNH

HÌNH 3. 22 Sơ đồ mạch điều khiển phát âm thanh bằng chức năng I/O. .....................36
HÌNH 3. 23 Mạch giảm áp XL4005 5A ........................................................................37
HÌNH 3. 24 Sơ đồ nguyên lý Sensor hồng ngoại, .........................................................38
HÌNH 3. 25 Mô hình hoạt động của cảm biến dò đường. .............................................38
HÌNH 3. 26 Mạch cảm biến dò line trước. ....................................................................39

Hình 4. 1 Chế độ PWM độ rộng xung. ..........................................................................41
Hình 4. 2 Sơ đồ khối phương pháp điều khiển PWM vòng kin (PID). .........................41
Hình 4. 3 Sơ đồ khối phương pháp điều khiển PWM vòng kin (PID). .........................43
Hình 4. 4 Mô hình động học của robot. .........................................................................43
Hình 4. 5 Ngưỡng so sánh của ADC. ............................................................................47
Hình 4. 6 Vật liệu dùng làm line đen.............................................................................48
Hình 4. 7 Các nền gạch mà bộ ADC xát định là vạch trắng. ........................................48
Hình 4. 8 Nguyên lý xử lý vạch line. ............................................................................49
Hình 4. 9 Dữ liệu truyền Từ Arduino qua PIC18f4554. ...............................................50


HÌNH 5. 1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của robot. .........................................................51
HÌNH 5. 2 Lưu đồ thuật toán chương trình chính của robot. ........................................52
HÌNH 5. 3 Lưu đồ thuật toán và giải thuật lấy mẫu ADC. ...........................................53
HÌNH 5. 4 Lưu đồ thuật toán chương trình ngắt, nhận dữ liệu và tính toán PID..........55
HÌNH 5. 5 Lưu đồ thuật toán tính toán PID tốc độ động cơ theo xung. .......................57

SVTH: Vương Đình Nhân – LỚP: 14CDT 1

Trang xi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD.Ts VÕ NHƯ THÀNH

HÌNH 5. 6 Lưu đồ thuật toán robot bám vạch line. .......................................................60
HÌNH 5. 7 Lưu đồ thuật toán chương trình Arduino Uno. ............................................61

BẢNG 2. 1 Thông số thiết kế ban đầu của robot. ...........................................................8
BẢNG 3. 1 Thông số kỹ thuật cảu RFID RC522......................................................... 33
BẢNG 3. 2 Thông số kỹ thuật JQ8900. ........................................................................35
BẢNG 3. 3 Tín hiệu điện áp ra của cảm biến dò line. .................................................39
BẢNG 5. 1 Bảng thông số của hệ số delta.

SVTH: Vương Đình Nhân – LỚP: 14CDT 1

.......................................................59

Trang xii



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD.Ts VÕ NHƯ THÀNH

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU:
ADC - Analog-to-digital converter
UASRT - Universal Asynchronous Receive/Transmit
PID - Proportional Integral Derivative
PWM - Pulse-width modulation.
I2C - Inter-Intergrated Circuit
SPI - System Programming Interfac.
PIC - Programmable Intelligent Computer
USB - Universal Serial Bus.
RFID - Radio Frequency Identification .
EEPROM - E lectrically E rasable P rogrammable R ead- O nly M emory
I/O - input/output .

SVTH: Vương Đình Nhân – LỚP: 14CDT 1

Trang xiii


1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT TỰ HÀNH HIỆN
NAY.
1.1 Tổng quan về tình hình thực tế của robot tự hành hiện nay.
Thực trạng robot tự hành.
Ngày nay, robot học đã đạt được những thành tựu to lớn trong nền sản xuất công

nghiệp. Những cánh tay robot có khả năng làm việc với tốc độ cao, chính xác và liên tục
làm năng suất lao động tăng nhiều lần. Chúng có thể làm việc trong các môi trường độc
hại như hàn, phun sơn, các nhà máy hạt nhân, hay lắp ráp các linh kiện điện tử tạo ra
điện thoại, máy tính…một công việc đòi hỏi sự tỉ mỉ, chính xác cao. Tuy nhiên những
robot này có một hạn chế chung đó là hạn chế về không gian làm việc. Không gian làm
việc của chúng bị giới hạn bởi số bậc tự do tay máy và vị trí gắn chúng. Ngược lại, các
robot tự hành lại có khả năng hoạt động một cách linh hoạt trong các môi trường khác
nhau.
Vấn đề của robot tự hành là làm thế nào để robot tự hành có thể hoạt động, nhận
biết môi trường và thực thi các nhiệm vụ đề ra. Vấn đề đầu tiên là di chuyển, robot tự
hành nên di chuyển như thế nào và cơ cấu di chuyển nào là sự lựa chọn tốt nhất. Điều
hướng là vấn đề cơ bản trong nghiên cứu và chế tạo robot tự hành. Trong hiệp hội nghiên
cứu về robot tự hành có 2 hướng nghiên cứu khác nhau:
- Hướng thứ nhất: Là nghiên cứu về robot tự hành có khả năng điều hướng ở tốc
độ cao nhờ thông tin thu được từ cảm biến, đây là loại robot có khả năng hoạt động ở
mối trường trong phòng cũng như môi trường bên ngoài. Loại robot này yêu cầu khả
năng tính toán đồ sộ và được trang bị cảm biến có độ nhạy cao, dải đo lớn để có thể điều
khiển robot di chuyển ở tốc độ cao, trong những môi trường có địa hình phức tạp.
- Loại thứ 2: Nhằm giải quyết các vấn đề về các loại robot tự hành chỉ dùng để
hoạt động trong môi trường trong phòng. Loại robot tự hành này có kết cấu đơn giản
hơn loại trên, thực hiện những nhiệm vụ đơn giản. Bài toán dẫn hướng cho robot tự hành
được chia làm 2 loại: bài toán toàn cục(global) và bài toán cục bộ(local).
1.2 Phân loại robot.
Robot tự hành được chia làm 2 loại chính đó là loại robot tự hành chuyển động
bằng chân và robot tự hành chuyển động bằng bánh.
SVTH: Vương Đình Nhân –– LỚP: 14CDT1

Trang 1



Ngoài ra một số loại robot hoạt động trong các môi trường đặc biệt như dưới nước hay
trên không trung thì chúng được trang bị cơ cấu di chuyển đặc trưng.
Robot tự hành di chuyển bằng chân.
Ưu điểm lớn nhất của loại robot này là có thể thích nghi và di chuyển trên các địa
hình gồ ghề. Hơn nữa chúng còn có thể đi qua những vật cản như hố, vết nứt sâu.
Nhược điểm chính của robot loại này chính là chế tạo quá phức tạp. Chân robot là kết
cấu nhiều bậc tự do, đây là nguyên nhân làm tăng trọng lượng của robot đồng thời
giảm tốc độ di chuyển. Các kĩ năng như cầm, nắm hay nâng tải cũng là nguyên nhân
làm giảm độ cứng vững của robot. Robot loại này càng linh hoạt thì chi phí chế tạo
càng cao. Robot tự hành di chuyển bằng chân được mô phỏng theo các loài động vật vì
thế mà chúng có loại 1 chân, loại 2,4,6 chân và có thể nhiều hơn.

HÌNH 1. 1 Các loại robot di chuyển bằng chân.
HÌNH 1.1 Các loại robot di chuyển bằng chân.
SVTH: Vương Đình Nhân –– LỚP: 14CDT1

Trang 2


Robot tự hành di chuyển bằng bánh xe.
Bánh xe là cơ cấu chuyển động được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghệ Robot
tự hành. Vấn đề cân bằng thường không phải là vấn đề được chú ý nhiều trong robot di
chuyển bằng bánh. Ba bánh là kết cấu có khả năng duy trì cân bằng nhất, tuy nhiên kết
cấu 2 bánh cũng có thể cân bằng được.
Khi robot có số bánh nhiều hơn 3 thì thông thường người ta phải thiết kế hệ thống
treo để duy trì sự tiếp xúc của tất cả các bánh xe với mặt đất. Vấn đề của robot loại này
là về lực kéo, độ ổn định và khả năng điều khiển chuyển động.v.v.
Phương án giải quyết.
Những năm gần đây, robot dò đường được chú trọng phát triển mạnh để ứng dụng
trong nhiều lĩnh vực từ quân sự đến dân sự và trong công nghiệp. Robot dò đường phát

huy tối đa hiệu quả của chúng nhờ vào sự tích hợp các cảm biến thông minh, công nghệ
xử lý ảnh và thậm chí nhờ vào hệ thống định vị toàn cầu.
Tuy nhiên, khi robot tự vận hành trong không gian bằng phẳng, nhỏ hẹp thì robot
di chuyển theo các vạch được kẻ trước là sự lựa chọn tối ưu. Các robot này có thể thực
hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau, chúng có thể là: robot vận chuyển và sắp xếp hàng hóa,
robot y tế, robot dẫn đường cho người khiếm thị…
Kết luận: chọn robot tự hành bằng bánh xe dò line được kẻ trước.
Bốn bánh 2 bánh dẫn động độc lập và 2 bánh đa hướng.

HÌNH 1. 2 Phương án bố trí bánh xe
của robot.

SVTH: Vương Đình Nhân –– LỚP: 14CDT1

Trang 3


1.3 Tính cấp thiết và ưu điển của đề tài.
Cùng với sự phát triển của một nền kinh tế năng động đòi hỏi một nền kỹ thuật công
nghệ cũng phải phát triển, đáp ứng kịp thời và đầy đủ những nhu cầu cần thiết của sự
phát triển đó. Điều này được thể hiện qua sự xuất hiện ngày càng nhiều của Robot trên
toàn cầu nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Với sự phát triển của khoa học công nghệ,
một điều chắc chắn là robot sẽ ngày càng đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống của
con người. Theo dự đoán trên trang công nghệ Zdnet, năm 2018, robot sẽ được sử dụng
nhiều hơn trong thương mại điện tử. Các doanh nghiệp sẽ sử dụng hệ thông robot phục
vụ trong kho hàng. Một ứng dụng tiêu biểu của Robot trong thời đại công nghiệp 4.0
hiện nay đó là Phục vụ trong các nhà hàng. Dù robot chưa thể thay thế con người nhưng
công nghệ lại đóng vai trò giúp nhà hàng vận hành nhanh chóng, chính xác và tiện ích
hơn để nâng cao chất lượng dịch vụ, tăng trải nghiệm cho thực khách.
Giới thiệu đề tài robot phục vụ nhà hàng.

Hình ảnh tiêu biểu nhất của cuộc cách mạng tự động hóa được nhìn thấy bởi
những chiếc xe tự lái hay nhà hàng với những chú robot làm bánh pizza,
hamburger, pha chế cà phê, phục vụ, giao hàng,…Tháng 6/2018, Alibaba mở nhà
tự động hóa với robot phục vụ từ A – Z, chỉ có đầu bếp là con người đã làm cho
làn sóng về tự động hóa ngày càng gây được nhiều sự chú ý. Bằng việc sử dụng
các ứng dụng điện thoại, công nghệ & máy móc, nhà hàng của Alibaba đã tự động
hóa quy trình đặt chỗ cũng như phục vụ, hạn chế nhân công, loại bỏ những khâu
thừa thãi trong quản lý và giảm chi phí vận hành. Theo dữ liệu cung cấp bởi nhà
hàng này, robot có thể giảm đáng kể thời gian chế biến và chờ đợi của khách hàng.
Thực khách muốn ăn cá hấp chỉ cần đợi 11 phút, nhanh hơn 50% so với phục vụ
truyền thống.
Tại nhà hàng robot Hema ở Thượng Hải, robot thay thế hoàn toàn nhân viên phục
vụ. Với kích cỡ như một chiếc lò vi sóng, các robot chạy tới chạy lui với những khay
thức ăn nóng hổi. Đây là mô hình nhà hàng mới nhất mà tập đoàn thương mại điện tử
Alibaba muốn thúc đẩy phát triển tại đất nước nơi robot và trí tuệ nhân tạo đang được
tích hợp ngày càng nhiều trong thương mại. Alibaba có chuỗi siêu thị tại 13 thành phố
lớn, mỗi siêu thị lại đi kèm với những nhà hàng robot phục vụ. Theo Diễn đàn Kinh tế
Thế giới, vào năm 2025, có tới 52% công việc hiện nay của con người sẽ do máy móc
tự động đảm trách, tăng gần gấp đôi so với mức 29% hiện nay. Tại thành phố Hồ Chí

SVTH: Vương Đình Nhân –– LỚP: 14CDT1

Trang 4


Minh của Việt Nam, lần đầu tiên ứng dụng Robot phục vụ trong một nhà hàng trên phố
đi bộ Nguyễn Huệ, quận 1
Nhiều thực khách hào hứng khi thấy robot chào hỏi, giới thiệu các món ăn và bưng
bê như một nhân viên phụ vụ.


HÌNH 1. 3 Hình ảnh thực tế robot đang phục vụ tại các cửa hàng hiện nay
Từ đó, mục đích nghiên cứu của bọn em là vận dụng kiến thức đã được học để nghiên
cứu, thiết kế mô hình robot phục vụ trong nhà hàng, từ đó phát triển, đưa vào ứng dụng
thực tiễn, góp phần tạo nên những nhà hàng mang tính hiện đại, tự động hóa cao, an toàn
tuyệt đối và tiết kiệm nguồn nhân lực.

SVTH: Vương Đình Nhân –– LỚP: 14CDT1

Trang 5


2 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ
2.1 Cơ cấu của robot.
Hình dáng của robot.
Qua khảo sát, tìm hiểu và láy ý kiến tại các nhà hàng ở thành phố đã nẵng nhóm
đã đưa ra mô hình robot hình dáng của con người với 2 khay thức ăn chuyên dụng để
đáp ứng được lượng thức ăn cần phục vụ trên bàn.
Trên cơ sở đó, sau nhiều lần thiết kế và thử nghiệm, nhóm đã chọn ra được phương án
thiết kế phù hợp như sau:
Kết cấu của robot được chia 2 phầnđđược lắp với nhau bằng bulong
-

Khung xe điều khiển

-

Thân robot gồm nhiều phần có thể tháo rời:
+ Tay robot.
+ 2 hay thức ăn
+ Chân robot.

+ Đầu robot.

HÌNH 2. 1 Hình dáng 3d của robot do nhóm thiết kế.

SVTH: Vương Đình Nhân –– LỚP: 14CDT1

Trang 6


Cấu tạo khung của robot.

HÌNH 2. 2 Cấu tạo của robot phục vụ nhà hàng.
- 1 Line trước.

- 9 thân xe robot, 10 chân robot, 11 thân robot.

- 2 Bánh đẫn động trước.

- 16 Khớp vai.

- 3 Ổ đở.

- 17 Bảng điều khiển và hiển thị.

- 4 khớp nối.

- 18 Đầu robot.

- 5 Động cơ dẫn động.


- 19 Lcd hiển thị

- 6 RFID RC522

- 13 Cảm biến vật cản, 14 Tay robot

- 7 Bánh dẫn hướng sau.
- 8 Line sau.

SVTH: Vương Đình Nhân –– LỚP: 14CDT1

Trang 7


❖ Thông số thiết kế.
Qua khảo sát, láy ý kiến tại các nhà hàng và tham khảo các robot phụ vụ hiện nay
nhóm đã đưa ra thông số thiết kế ban đầu cho robot như sau

BẢNG 2. 1 Thông số thiết kế ban đầu của robot.

STT

Đặc điểm

Thông số

1

Khối lượng của Robot


20kg [Kg]

2

Chiều cao robot

1300 [mm]

3

Khay thức ăn lớn

330x280 [mm]

4

Vận tốc di chuyển tối đa

0.15-1.3 [m/s]

5

Khay thức ăn nhỏ

200x150 [mm]

6

Thời gian hoạt động tối đa


8 -12[giờ]

7

Tải trọng của thức ăn

15[kg]

8

Đường kính bánh đẫn

120[mm]

SVTH: Vương Đình Nhân –– LỚP: 14CDT1

Trang 8


Tính toán kết cấu robot.

HÌNH 2. 3 Phân bố lực của robot.
Với lực tác dụng lên khung ra rất nhỏ nên qua thực tế nhóm đã đưa ra kế cấu thân của
robot được chia làm 2 phần như sau:
-

Chân robot dùng 2 ống tròn đường kính 60mm thép CT3. Nhằm tạo ra hình
dáng giống chân người cho robot.
Thân robot dùng thép vuông rỗng 12x12x1mm và thép lá mỏng để chịu lực
và tạo hình dáng robot.


Kết luận: Qua Thực nghiệm cho thấy kết cấu chân và thân của robot chịu lực tốt và
không gây biến dạng hay ứng xuất dư trong quá trình hoạt động. Ngoài ra ta dể dàng
gia công chế tạo và lắp ghép khung và chân robot.

HÌNH 2. 4 Cấu tạo thân và chân của robot.
SVTH: Vương Đình Nhân –– LỚP: 14CDT1

Trang 9


Lựa chọn và tính thông số truyền của cơ cấu.
2.1.4.1 Lựa chọn cơ cấu truyền động của robot.
Có rất nhiều cơ cấu truyền chuyển động giữa các trục có thể áp dụng vào cho
robot nhóm em như truyền động bằng bộ truyền xích, bộ truyền đai, bộ truyền bánh
răng.

HÌNH 2. 5 Các phuong pháp truyền của robot.
Với robot di chuyển bằng bánh xe. Nhóm đã chọn cơ cấu truyền động 2 động cơ đặc
đối xứng đồng trục và dùng khớp nối cứng để nối giữa trục bánh xe và trục động cơ vì
các lý do sau
-

Kết cấu truyền động đơn giản.

-

Chi phí gia công, thiết kế rẻ rất nhiều so với truyền động đai, xích, bánh răng.
Cơ cấu của robot nhóm em là truyền động 2 trục đồng trục.


HÌNH 2. 6 Cơ cấu truyền động của robot nhóm em.

SVTH: Vương Đình Nhân –– LỚP: 14CDT1

Trang 10


HÌNH 2. 7 Bảng vẻ lắp của cơ cấu truyền động.

HÌNH 2. 8 Gối đỡ, trục bánh xe dẫn động và động cơ dẫn động.

SVTH: Vương Đình Nhân –– LỚP: 14CDT1

Trang 11


Các cơ chi tiết khác.
Các chi tiết khác được thiết kế gia công in 3d như khớp vai , đầu robot và gá cảm
biến siêu âm

HÌNH 2. 9 Hình 3d. khớp tay và đầu robot.

Ngoài ra các chi tiết khác được thiết kế trên các chi tiết đã có sãn như bánh xe dẫn
hướng, khay chứa thức ăn, ắc quy, ốc vít...

HÌNH 2. 10 Bánh xe dẫn hướng bánh kính bánh xe 35mm.

SVTH: Vương Đình Nhân –– LỚP: 14CDT1

Trang 12



2.2 Chọn động cơ và các cơ cấu dẫn động.
Phân tích các loại động cơ.
Tuỳ theo yêu cầu thiết kế mà chon động cơ cho phù hợp. chọn động cơ phụ thuộc vào
- Tốc độ của động cơ.
- Động cơ có hộp giảm tốc.
- Mômen kéo trên trục động cơ.
- Dòng cực đại.
- Điện áp điều khiển.
- Công suất của động cơ.
Dựa vào điều kiện trên em chọn động cơ có công suất nhỏ phù hợp với mô hình thiết kế
nên nhóm đã chọn động cơ vàng hay dùng trong các robot nhỏ vì yêu điểm sau:
- Phù hợp với tốc độ thiết kế.
- Dể dàng điều chỉnh tốc độ.
- Nhỏ gọn và tiết kiệm kinh phí.
Lưu ý: với Robot có công suất lớn hơn nên chọn động cơ có công suất lớn. Tham
khảo động cơ dùng cho robot phục vụ hiện có trên thị trường trong nhà hàng của
nước ta hay các nước khác.

HÌNH 2. 11 Các loại động cơ giảm tốc.
Với robot yêu cầu độ chính xát cao ta dùng động cơ bước hoặt động cơ encoder
SVTH: Vương Đình Nhân –– LỚP: 14CDT1

Trang 13