Thiết bị phun khử khuẩn di động sử dụng trong nhà

Đề tài nghiên cứu thiết kế và chế tạo cánh tay robot 3 DOF gắn trên xe di động phục vụ việc phun khử khuẩn. Cánh tay robot có thể di chuyển một cách rất linh hoạt, do đó sẽ tạo nên không gian làm việc rất là lớn. Cánh tay robot chủ yếu được sử dụng trong y tế để xịt khử trùng, có khả năng xịt khử trùng ở khoảng cách xa mà không cần vào trực tiếp khu vực bị nhiễm virus, và ngoài ra còn có thể điều chỉnh xịt khử trùng trong phạm vi đường kính khoảng 2-3 m.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết bị phun khử khuẩn di động sử dụng trong nhà THIẾT BỊ PHUN KHỬ KHUẨN DI ĐỘNG SỬ DỤNG TRONG NHÀ Trần Đại Nam, Lê Ngọc Vinh Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP.Hồ Chí Minh GVHD: TS. Nguyễn Hoài Nhân TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu thiết kế và chế tạo cánh tay robot 3 DOF gắn trên xe di động phục vụ việc phun khử khuẩn. Cánh tay robot có thể di chuyển một cách rất linh hoạt, do đó sẽ tạo nên không gian làm việc rất là lớn. Cánh tay robot chủ yếu được sử dụng trong y tế để xịt khử trùng, có khả năng xịt khử trùng ở khoảng cách xa mà không cần vào trực tiếp khu vực bị nhiễm virus, và ngoài ra còn có thể điều chỉnh xịt khử trùng trong phạm vi đường kính khoảng 2-3 m. 1 GIỚI THIỆU Cho đến nay cánh tay robot đã dần khẳng định vai trò quan trọng không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực, thu hút được rất nhiều sự đầu tư và nghiên cứu, đặc biệt khi dịch bệnh Covid – 19 xuất hiện, vấn đề khử trùng trở thành nhu cầu cấp bách. Thiết bị tay máy này sẽ thay thể cho nhân viên khử trùng luôn phải làm việc quá tải, hơn thế nữa sẽ thay thế con người làm việc trực tiếp trong các môi trường độc hại, gần với dịch bệnh. Thiết bị phun khuẩn di động được nghiên cứu và ứng dụng trong y tế để xịt khử trùng, khử trùng ở khoảng cách xa mà không cần vào trực tiếp khu vực bị nhiễm bệnh. Thiết bị phun khuẩn di động ra đời và ngày càng thay thế phun khuẩn truyền thống do con người trực tiếp vận hành. Thiết bị phun khuẩn di động này phù hợp trong các môi trường độc hại, gần với dịch bệnh, môi trường hóa chất. Các thành phần của máy bao gồm toàn bộ khung máy, bàn xoay và các động cơ. Bộ phận điều khiển có chip vi điều khiển làm trung tâm sẽ điều khiển chủ động truyền hiệu lệnh đến các khớp nối cho phép cánh tay chuyển động quay (như trong một robot có khớp nối) hoặc chuyển dịch (tuyến tính), truyền nhận thông tin với máy tính chủ, điều khiển các tay máy di chuyển theo ý mong muốn. Thiết bị phun khử khuẩn di động sau khi được tính toán, thiết kế, chế tạo đã được lắp ráp và có thể hoạt động tốt. 2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ PHUN KHỬ KHUẨN Thiết bị phun khuẩn truyền thống sử dụng ở Việt Nam khá lâu, thiết kế ban đầu của thiết bị phun khuẩn khá đơn giản và cần con người trực tiếp đi vào những nơi nhiễm bệnh, những nơi độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Hiện nay trình độ khoa học kỹ thuật phát triển, vì vậy thiết bị phun khuẩn di động được ra đời nhanh chóng thu hút sự đầu tư. Hầu như tại một số nơi bệnh viện ở Việt Nam đã được lắp đặt thiết bị phun khuẩn di động để khử khuẩn nhằm đảm bảo an toàn sức khỏe cho con người. 185 Cơ chế hoạt động của thiết bị khử khuẩn di động là hóa chất được đưa vào bình và sẽ phun dưới dạng sương trong không khí. Nguyên lý hoạt động (Hình 1) của thiết bị khử khuẩn di động này là khi trục vít me quay sẽ kéo theo cánh tay di chuyển lên xuống thông qua miếng gá. Khi vít me quay theo chiều dương thì cánh tay đi và đi xuống khi vít me quay chiều âm. Đồng thời cánh tay sẽ giãn dài ra nhờ chuyển động của bánh đai và các bánh xe kẹp chặt xuống khung nhôm làm thay đổi chuyển động của bánh đai từ quay tròn sang tịnh tiến theo chiều dương và ngược lại. Đế quay sẽ chuyển động nhờ sự chuyển động quay tròn thông qua bộ truyền bánh đai. Thiết bị sẽ được người sử dụng điều khiển bằng ứng dụng cài đặt trên điện thoại di động thông minh để di chuyển (Hình 2). Hình 1. Sơ đồ bố trí các thành phần của thiết bị phun khử khuẩn Hình 2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động Thông số kỹ thuật của thiết bị phun khuẩn di động đề ra: khoảng cách của cánh tay có thể vươn ra 800 – 1200 mm; khoảng cách thu gọn cánh tay khoảng 250 – 500 mm; trọng lượng tối đa dưới 30kg (mang đi dễ dàng, gọn nhẹ); góc xoay 180 ~ 270 độ. 186 Thiết bị phun khuẩn tự động sẽ được kết nối với ứng dụng cài đặt trên điện thoại di động thông minh, người sử dụng sẽ điều khiển thiết bị theo ý muốn qua ứng dụng kết nối, sẽ chuyền tin hiệu qua bộ điều khiển, bộ điều khiển truyền thông tin qua bộ truyền thông và bộ truyền thông truyền tin hiệu qua phần chấp hành để thiết bị di chuyển theo ý người sử dụng (Hình 2). Hình 3. Giao diện ứng dụng điều khiển cài đặt trên điện thoại Thiết bị được vận hành bằng một ứng dụng điện thoại có giao diện như Hình 3. Ứng dụng điện thoại điều khiển gồm 13 nút, trong đó bao gồm: 2 nút kết nối và ngắt kết nối Bluetooth, 2 nút điều khiển cánh tay lên xuống, 2 nút điều khiển cánh tay trong, 2 nút điều khiển cánh tay ngoài, 2 nút điều khiển để quay, 1 nút dừng toàn bộ hệ thống, 1 nút để mở nước phun, 1 nút tắt nước. 3 SẢN PHẨM THIẾT BỊ PHUN KHUẨN Thiết bị sau khi gia công chế tạo và lắp ráp hoàn thiện như thể hiện trong Hình 4. Nhằm giảm khối lượng của bộ phân di chuyển của thiết bị, tay máy được chế tạo từ vật liệu nhôm định hình. Tay máy 3 bậc tự do gồm có 1 bậc xoay quanh trục đứng, 1 bậc tịnh tiến theo chiều thẳng đứng, 1 bậc vươn ra/co vào (Hình 5). Khâu thứ 3 mang đầu phun dung dịch phun khử khuẩn dạng sương. Đầu phun có thể vươn ra 800 – 1200 mm. Hình 4. Thiết bị phun khử khuẩn hoàn thiện 187 Hình 5. Cánh tay phun mang đầu phun co về (hình trái) và giãn ra (hình phải) Hệ thống mạch điện điều khiển (Hình 6) hoạt động tay máy gồm có 01 bộ điều khiển trung tâm Arduino Mega (Vi điều khiển). Vi điều khiển được kết lập trình và kết nối với app điện thoại thông qua mạch Bluetooh HC – 06 (Hhình 7, Hình 8), người sử dụng sẽ điều khiển thiết bị thông qua ứng dụng điện thoại cài đặt trên điện thoại (Hình 3). Mạch điều khiển 04 động cơ bước ứng với 4 chuyển động của đầu phun: quay, lên xuống, vươn ra/thu v ...