Gợi ý quy trình thiết kế Robocon – Sáng tạo Robot cho các giải đấu

Việc thiết kế Robocon – Sáng tạo Robot để phục vụ các giải đấu là hoạt động quan trọng, giúp các bạn học sinh, sinh viên phát triển kỹ năng kỹ thuật và tư duy sáng tạo hiệu quả. Đây cũng là một phần quan trọng trong thi đấu Robocon, bên cạnh việc lập trình robot.

Dưới đây, OhStem gợi ý đến bạn quy trình thiết kế robot, với 6 bước chi tiết. Bạn có thể tham khảo để vận dụng vào quy trình sáng tạo các cơ cấu robot riêng cho mình.

Mục lục

Xác định vấn đề, nguyên nhân cần thiết kế Robocon

Xác định mục đích cần thiết kế
Xác định các yêu cầu cụ thể của robot

Trước khi tiến hành thiết kế Robot, bạn cần xác định rằng robot của mình được tạo ra nhằm giải quyết vấn đề gì, ví dụ như để lùa bóng trong cuộc thi Robocon, hay để gắp vật và đặt đúng vị trí,….?

Xác định nguyên nhân cần thiết kế Robocon - Hình ảnh robot ORC tại OhStem — Xác định nguyên nhân cần thiết kế Robot – Hình ảnh robot ORC tại OhStem

Dựa trên đó, bạn chia nhỏ ra các yêu cầu cụ thể của robot và viết thành một bản tóm tắt thiết kế trên sổ nhật ký, đây có thể được xem là sổ tay kỹ thuật của bạn.

Bạn có thể vẽ bản vẽ trên giấy hoặc làm một tài liệu điện tử đều được, miễn là có thể phác họa được cơ bản ý tưởng thiết kế robot của bạn để giải quyết vấn đề đặt ra.

Nghiên cứu và thiết kế robot

Thu thập thông tin
Xác định cụ thể các chi tiết robot để đáp ứng nhu cầu
Lên các giải pháp thiết kế khả thi và có thể thay thế
Lên kế hoạch và thiết kế ra một cấu trúc phù hợp như đã chọn

Sau khi có bản tóm tắt, bạn hãy thu thập thông tin cần thiết để tạo ra một bản thiết kế robot thành công cho mình.

Bộ thanh lắp ráp robot ORC tại OhStem

Đầu tiên, bạn cần phải suy nghĩ mình cần thông tin gì để thiết kế robot của mình, chúng phụ thuộc vào dự án Robocon bạn đang làm cũng như lượng thông tin, kiến thức bạn đã có.

Dưới đây là một biểu đồ mẫu các câu hỏi gợi ý cho bạn trong việc thu thập thông tin:

1. Chức năng thực tế của robot là gì? (Robot phải làm được việc gì)

Robot sẽ di chuyển như thế nào? Nếu đặt trên một không gian khác, bề mặt di chuyển khác, liệu chúng có di chuyển ổn định không?
Cách robot di chuyển các vật thể như quả bóng, hộp xốp,… sẽ như thế nào? Robot di chuyển tối đa được bao nhiêu vật thể cùng lúc?
Robot sử dụng năng lượng từ đâu, ví dụ như dùng loại pin nào? Robot sử dụng 1 nguồn năng lượng hay nhiều nguồn?
“Trí thông minh” của robot: Robot “suy nghĩ” như thế nào? Làm sao để điều khiển robot theo đúng ý mình, điều khiển bằng tay hay lập trình tự động…?
Bạn sẽ thiết kế robot với các cảm biến nào? Điều này sẽ quy định robot có thể biết hoặc cảm nhận những gì trong môi trường xung quanh nó.

2. Hình dáng (màu sắc, kích thước, kết cấu bề mặt,…) có vai trò quan trọng không? Robot sẽ có hình dạng như thế nào? Có cần tuân thủ quy định nào về hình dạng robot không?

Hình dạng của robot có vai trò quan trọng đối với độ bền, độ ổn định, độ cứng, an toàn cũng như tính thẩm mỹ của robot. Nếu cuộc thi của bạn có đánh giá yếu tố sáng tạo, thẩm mỹ robot thì bạn cần lưu ý về vấn đề này.

3. Chọn chất liệu phù hợp cho thiết kế robot

Các đặc tính của từng vật liệu sẽ quyết định bạn nên chọn loại nào dùng cho robot. Bạn có thể cân nhắc về độ cứng, độ dẻo, độ bền hoặc các yếu tố thẩm mỹ như màu sắc, kết cấu bề mặt,… Ngoài ra, chi phí và tính sẵn có, dễ tìm kiếm cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quyết định cuối cùng.
Bạn có thể tham khảo robot ORC thi đấu tại OhStem, với các thanh lắp ráp đã được chuẩn hóa, giúp bạn dễ dàng sáng tạo robot của mình. Chúng tôi cũng cung cấp hệ sinh thái các cảm biến, động cơ, module chức năng,… đa dạng để bạn hiện thực hóa ý tưởng thiết kế robot của mình, từ làm tay gắp, bộ bắn bóng, bộ lùa banh,…. phục vụ các sân chơi Robocon. Đây cũng là robot được dùng trong các giải đấu ORC (Open Robotics Challenge) mà OhStem và đối tác tổ chức.

Thiết kế robot sáng tạo với ORC Robot Kit tại OhStem

4. Phương pháp gia công robot nào phù hợp?

Kỹ thuật thiết kế kỹ thuật có thể bao gồm: Tạo hình và cắt trực tiếp, chế tạo (lắp ráp các bộ phận bằng ốc vít, keo dán, hàn….), đúc bằng cách tác dụng lực lên vật liệu hoặc bằng cách dùng khuôn để tạo thành hình dạng vật liệu mình muốn,…
Tùy theo vật liệu đã chọn mà bạn có thể lựa chọn phương pháp gia công phù hợp. Ngoài ra, tính sẵn có của cơ sở sản xuất, kỹ năng cũng như chi phí của bạn cũng là yếu tố quan trọng cần cân nhắc.

5. Thiết kế robot có ảnh hưởng gì tới xã hội và môi trường không?

Nếu bạn thiết kế robot quy mô lớn, việc sử dụng và vứt bỏ rác thải trong quá trình thiết kế robot sẽ có ảnh hưởng nhất định đến con người, động vật hoang dã và môi trường. Do đó, bạn nên xem xét cẩn thận những tác động tiềm ẩn trong quá trình thiết kế Robocon của mình.

Tạo nguyên mẫu robot

Thử nghiệm thiết kế đã tạo
Khắc phục các sự cố nếu có của phiên bản nguyên mẫu robot đầu tiên

Giải pháp lý tưởng nhất là bạn nên nghĩ ra ít nhất 3 cách khác nhau để giải quyết vấn đề, trước khi tập trung vào thiết kế robot theo 1 cách cụ thể nào.

Ở giai đoạn này, bạn sẽ tạo 1 nguyên mẫu cho robot, đồng thời ghi chú rõ các thông số kỹ thuật và quá trình thực hiện thiết kế của bạn. Bạn nên lên kế hoạch chi tiết về thời gian và nguồn lực cần có cho thiết kế robot, cũng như lên danh sách những vật liệu, thiết bị cần dùng.

Bộ thanh lắp ráp robot ORC tại OhStem

Sau khi đã có phiên bản robot nguyên mẫu đầu tiên, bạn hãy thử điều khiển robot hoạt động xem chúng đáp ứng được yêu cầu của mình không nhé!

Bạn có thể chọn lập trình cho robot hoạt động tự động, điều khiển robot hoạt động bằng tay,… tùy theo cách “suy nghĩ” của robot. Để thêm nhiều tính năng khác cho robot, bạn có thể thêm các cảm biến hoặc module chức năng khác.

Đánh giá robot đã thiết kế

Đánh giá hiệu quả của robot đã thiết kế
Đánh giá quá trình thiết kế

Bạn hãy thử nghiệm thiết kế robot vừa hoàn thành, xem chúng có hoạt động ổn định và giải quyết được vấn đề đặt ra không. Nếu gặp những vấn đề như khớp nối bị hỏng, hoặc kết cấu đáp ứng các thông số kỹ thuật như mong muốn, bạn cần chỉnh sửa lại phiên bản thiết kế Robocon của mình.

Cuối cùng, bạn cần viết một bản tóm tắt đánh giá những điểm mạnh và điểm yếu trong thiết kế robot của bạn, để rút ra kinh nghiệm cho những lần sau. Đây là bản tóm tắt các yếu tố bạn đã đạt được và chưa đạt được trong thông số kỹ thuật, ví dụ:

Chức năng của robot hiệu quả như thế nào?
Thiết kế có đẹp, ấn tượng và sáng tạo không?
Robot có an toàn khi sử dụng không?
Việc lên kế hoạch thiết kế Robot đã đầy đủ chưa, có thiếu sót gì không?
Bạn thấy việc thiết kế Robocon đơn giản hay phức tạp?
Vật liệu sử dụng có tốt không? Có cách nào tinh giảm chi phí không?
Chi phí thiết kế robot thấp hơn hay cao hơn dự kiến?
Làm sao để cải thiện thiết kế Robocon tốt hơn trong những lần sau?

Lời kết

Trên đây là những gợi ý của OhStem về quá trình thiết kế Robocon, xây dựng robot để phục vụ các cuộc thi. Hy vọng bài viết đã cung cấp những thông tin hữu ích đến bạn. Hiện tại, OhStem đã và đang xây dựng chương trình đào tạo và thi đấu ORC (Open Robotics Challenge) phi lợi nhuận, giúp bồi dưỡng và phát triển các tài năng công nghệ trẻ tại Việt Nam. Bạn đọc quan tâm có thể tìm hiểu thông tin tại Cộng đồng ORC.