Đề án tốt nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu phát triển mô-đun IoT gateway và ứng dụng máy nấu ăn thông minh

Chia sẻ: Cảnh Phương Thanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:83

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề án "Nghiên cứu phát triển mô-đun IoT gateway và ứng dụng máy nấu ăn thông minh" được thực hiện với mục tiêu nhằm xây dựng một mô hình Robot nấu ăn thông minh có thể thực hiện các dạng thao tác cố định non-realtime và được điều khiển realtime thông qua môđun IoT gateway tự thiết kế. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề án tốt nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu phát triển mô-đun IoT gateway và ứng dụng máy nấu ăn thông minh

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG TRẦN ĐÌNH ĐẠT NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MÔ-ĐUN IoT GATEWAY VÀ ỨNG DỤNG MÁY NẤU ĂN THÔNG MINH ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) TP.HỒ CHÍ MINH - NĂM 2023
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG TRẦN ĐÌNH ĐẠT NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MÔ-ĐUN IoT GATEWAY VÀ ỨNG DỤNG MÁY NẤU ĂN THÔNG MINH Chuyên ngành : Hệ thống thông tin Mã số : 8.48.01.04 ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. CHUNG TẤN LÂM TP.HỒ CHÍ MINH - NĂM 2023
i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan rằng đề án “Nghiên cứu phát triển mô-đun IoT gateway và ứng dụng máy nấu ăn thông minh” là công trình nghiên cứu của chính tôi. Tôi cam đoan sản phẩm mô-đun Iot gateway chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Các số liệu, kết quả được trình bày là trung thực. Các sản phẩm, nghiên cứu được trích dẫn đầy đủ trong danh mục tài liệu tham khảo theo đúng quy định. TP. Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 10 năm 2023 Học viên thực hiện luận văn Trần Đình Đạt
ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi xin kính tỏ lòng biết ơn chân thành và sự kính trọng sâu sắc đến Thầy TS. Chung Tấn Lâm. Thầy đã dành rất nhiều thời gian và công sức trong để hỗ trợ tôi. Nhờ sự hướng dẫn tận tình, những kiến thức chuyên môn, tạo mọi điều kiện tốt nhất từ Thầy đã giúp ích tôi rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện đề án. Trong suốt quá trình học và nghiên cứu tại trường Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông cơ sở TP Hồ Chí Minh. Tôi được học tập trong một môi trường chuyên nghiệp, tại đây tôi nhận được chỉ dạy tận tình từ các quý Thầy, cô Học viện. Những kiến thức mà Thầy cô truyền đạt giúp ích tối rất nhiều trong học tập và công việc của tôi sau này. Với tất cả sự kính trọng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Ban Giám Đốc, Phòng Đào Tạo Sau Đại học Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông cơ sở TP. Hồ Chính Minh, Quý Thầy cô giảng dạy đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và cơ sở vật chất tốt nhất cho tôi trong suốt quá tình học tập tại trường. Mặc dù bản thân đã bỏ nhiều thời gian tìm tòi nghiên cứu và cố gắng thực hiện luận văn này. Tuy nhiên do thời gian có hạn và kinh nghiệm nghiên cứu còn hạn chế nên không khó tránh được sự thiếu sót. Tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý Thầy cô cũng như phản hồi của đồng nghiệp để giúp luận đề án thiện được tốt hơn. Xin chân thành cảm ơn! TP. Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 10 năm 2023 Học viên thực hiện luận văn Trần Đình Đạt
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ..........................................................................................................ii MỤC LỤC ........................................................................................................ iii DANH SÁCH BẢNG ................................................................................................ v DANH SÁCH HÌNH VẼ .......................................................................................... vi PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ......................................................... 9 1.1. Tổng quan về đề tài .........................................................................................9 1.2. Tổng quan về máy nấu ăn thông minh ..........................................................10 1.2.1. Robot nấu ăn cao cấp ...........................................................................10 1.2.2. Robot cộng tác trong ngành F&B ......................................................... 11 1.2.3. Máy nấu ăn tự động ..............................................................................13 1.3. Lý thuyết phần cứng ......................................................................................15 1.3.1. Bộ điều khiển logic khả trình ................................................................15 1.3.2. Hệ thống modbus trong công nghiệp ....................................................19 Giới thiệu modbus là gì .......................................................................................19 1.3.3. ESP32 WROOM-32 ..............................................................................21 1.4. Lý thuyết phần mềm ......................................................................................24 1.4.1. Phần mềm Altium Designer ..................................................................24 1.4.2. Phần mềm Arduino................................................................................27 1.4.3. Phần mềm lập trình GX Works2. ..........................................................29 CHƯƠNG 2:NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MÁY NẤU ĂN THÔNG MINH 31 2.1. Sơ đồ khối ......................................................................................................31 2.2. Thiết kế và lắp ráp máy nấu ăn tự động ........................................................31 2.2.1. Nguyên lý vận hành máy nấu ăn thông minh ........................................32 2.2.2. Cấp phát I/O .........................................................................................33
iv 2.2.3. Quy trình mẫu nấu một món ăn tự động ...............................................37 2.2.4. Thống kê thiết bị trong bài toán ............................................................39 2.3. Thiết kế Mô-đun IoT Gateway ......................................................................41 2.4. Lập trình truyền thông các tính năng IoT ......................................................57 2.4.1. Kết nối wifi. ...........................................................................................57 2.4.2. Kết nối IoT Gateway với PLC ...............................................................58 2.5. Lập trình điều khiển trên PLC .......................................................................59 2.5.1. Truyền thông MODBUS ........................................................................59 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .................................. 62 3.1. Kết luận ..........................................................................................................62 3.2. Hướng phát triển ............................................................................................63 DANH SÁCH CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................... 64 PHỤ LỤC 1 ........................................................................................................ 65 PHỤ LỤC 2 ........................................................................................................ 70
v DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1: Một số ưu điểm cobot so với robot công nghiệp truyền thống ................12 Bảng 2.1: Bảng cấp phát I/O trên PLC và cấp phát Tag trên MX-OPC ...................40
vi DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Mô-đun IoT ESP32 WROOM ....................................................................3 Hình 1.2: Mô-đun IoT Gateway ..................................................................................4 Hình 1.3: Bộ điều khiển khả trình PLC mitsubishi FX3U ..........................................6 Hình 1.4: Phần mềm lập trình GX Works2. ................................................................7 Hình 2.1: Robot nấu ăn cao cấp Moley ..................................................................... 11 Hình 2.2: Cấu trúc cơ bản của một robot cộng tác [10]. ...........................................12 Hình 2.3: Máy nấu ăn tự động MegCook .................................................................14 Hình 2.4: Trình tự hoạt động xử lý của máy nấu ăn MegCook ................................14 Hình 2.5: Board FX3U-24MT...................................................................................17 Hình 2.6: Sơ đồ kết nối cấp nguồn cho PLC.............................................................18 Hình 2.7: Sơ đồ kết nối cổng vào và cổng ra cho PLC .............................................18 Hình 2.8: Sơ đồ chân của ESP32-WROOM .............................................................21 Hình 2.9: Sơ đồ cấu tạo bên trong ESP32 .................................................................21 Hình 2.10: Giao diện thiết kế mạch nguyên lí trên Altium. ......................................25 Hình 2.11: Giao diện thiết kế PCB trên altium .........................................................25 Hình 2.12: Quản lí thư viện trên Altium ...................................................................26 Hình 2.13: Phần mềm Arduino..................................................................................29 Hình 3.1: Sơ đồ khối .................................................................................................31 Hình 3.2: Hệ thống bếp nấu tự động [12] .................................................................32 Hình 3.3: Hệ thống van cấp dầu và nước [12] ..........................................................33 Hình 3.4: Cơ cấu đóng/mở nắp [12] .........................................................................34 Hình 3.5: Hệ thống gia nhiệt dùng Gas [12] .............................................................34 Hình 3.6: Động cơ thực hiện thao tác trộn nguyên liệu [12] ....................................35 Hình 3.7: Cơ cấu cấp liệu với 4 hộp nguyên liệu [12] ..............................................36 Hình 3.8: Cơ cấu lật khay nguyên liệu [12] ..............................................................36 Hình 3.9: Khối MCU ESP32 WROOM ....................................................................42 Hình 3.10: Khối nguồn DC .......................................................................................42 Hình 3.11: Ic MC34063AD .......................................................................................43
vii Hình 3.12: Ic LM1117 ...............................................................................................45 Hình 3.13: Khối tải chương trình ..............................................................................45 Hình 3.14: : Khối giao tiếp RS485 ............................................................................46 Hình 3.15: Ic MAX485ESA+T .................................................................................48 Hình 3.16: Khối kết nối Ethernet. .............................................................................49 Hình 3.17: Ic TLP2804-4 ..........................................................................................49 Hình 3.18: : Ic ULN2803A .......................................................................................51 Hình 3.19: : Khối GPIO ............................................................................................52 Hình 3.20: Vị trí các khối trên mạch PCB. ...............................................................52 Hình 3.21: : Kích thước mạch IoT Gateway .............................................................53 Hình 3.22: Thiết lập khoảng cách an toàn.................................................................54 Hình 3.23: Chọn lớp đi dây .......................................................................................54 Hình 3.24: : Quy ước độ rộng dây dẫn ......................................................................55 Hình 3.25: Quy ước độ lớn Vias ...............................................................................55 Hình 3.26: : Đi dây lớp bottom .................................................................................56 Hình 3.27: Đi dây lớp Top.........................................................................................56 Hình 3.28: Mạch hoàn thiện sau khi phủ đồng .........................................................56 Hình 3.29: Kết quả kiểm tra lỗi .................................................................................57 Hình 3.30: Hình ảnh 3D mạch IoT GateWay ............................................................57 Hình 3.31: STA (Station) ...........................................................................................58 Hình 3.32: Các bước thực hiện .................................................................................58
1 PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay, trong xu thế cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 (CMCN 4.0) đang diễn ra sôi động trên toàn thế giới, Việt Nam đã và đang tham gia tích cực trên nhiều lĩnh vực khác nhau của xã hội như chính phủ, truyền thông đại chúng, y học, khoa học kỹ thuật, … Trí tuệ nhân tạo cùng với đô thị thông minh, nhà máy thông minh, căn hộ thông minh đang dần được xây dựng nền tảng định hình và hoàn thiện. Các công việc không cần thiết sẽ biến mất, con người lao động tại các khâu sản xuất sẽ dần được thay thế bởi robot. Và một loại robot đặc biệt được phát triển trong thời gian gần đây là robot cộng tác. Robot cộng tác có ưu điểm là cấu trúc nhỏ gọn, dễ vận hành, có độ tin cậy cao, tiêu thụ điện năng thấp và giá thành rẻ. Với những tính năng này khiến Robot rất hiệu quả để áp dụng rộng rãi không chỉ trong công nghiệp mà còn trong dịch vụ và cuộc sống hàng ngày. Khi robot được ứng dụng trong lĩnh vực nấu ăn, vấn đề đặt ra là làm cách nào để xây dựng một nền tảng có thể quản lý hệ thống một cách hiệu quả. Nền tảng đó cần có các tính năng như thu thập dữ liệu từ hệ thống, kết nối phần cứng, cơ sở dữ liệu và cài đặt các kết nối điều hành từ xa. Robot dịch vụ của thể hoạt động một cách độc lập thực hiện công việc thay con người.Đáp ứng nhu cầu khách hàng về cuộc sống tiện ích hơn. Xuất phát từ những lý do trên cùng với sự đồng ý của thầy TS. Chung Tấn Lâm, tôi xin chọn đề án: “NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MÔ-ĐUN IoT GATEWAY VÀ ỨNG DỤNG MÁY NẤU ĂN THÔNG MINH”, đề án góp phần hiện đại hóa công việc nội trợ hằng ngày, ứng dụng trong các hệ sinh thái nhà thông minh và cuộc CMCN 4.0.
2 Mục đích nghiên cứu Trên thế giới, robot dịch vụ đang được nghiên cứu, phát triển và đưa vào sử dụng ngày càng trở nên phổ biến như robot bán hàng tự động, robot nấu ăn, robot chăm sóc sức khỏe cho người bệnh, robot hút bụi, robot giữ nhà… Tuy nhiên các kết quả các robot dịch vụ trên xuất hiện dưới dạng là các sản phẩm thương mại với chi phí khá cao. Việc điều khiển từ xa và thu nhận các dữ liệu từ quá trình xử lý, sử dụng robot hầu như không mở để có thể truy cập thông tin. Hệ thống tích hợp như vậy cần được nghiên cứu giải mã để xây dựng nền tảng công nghệ nguồn phục vụ công cuộc chuyển đổi số trong các lĩnh vực dịch vụ trong một đô thị thông minh trong tương lai sắp tới. Đề án này xây dựng một mô hình Robot nấu ăn thông minh có thể thực hiện các dạng thao tác cố định non-realtime và được điều khiển realtime thông qua mô- đun IoT gateway tự thiết kế. Kể từ đó sản phẩm có thể triển khai thành các mô hình kinh doanh dịch vụ thông minh đem lại hiệu quả cho người sử dụng trong các mô hình kinh doanh ẩm thực, nhà thông minh… Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Hệ thống máy nấu ăn Tìm hiểu công nghệ hệ thống thiết bị nấu ăn tự động với các hoạt động giả định với các cơ cấu chấp hành như sau: - Hệ thống điều khiển nắp - Hệ thống trộn - Hệ thống gia nhiệt - Hệ thống cấp liệu: Máy nấu ăn sẽ có 4 khay chứa nguyên liệu đã được sơ chế trước. - Máy nấu ăn được mô phỏng dưới dạng cái nút nhấn và đèn. Phần cứng hệ thống Mô-đun IoT Gateway: Mô-đun này được thiết kế chuyên dùng: trên cơ sở sử dụng mô-đun IoT ESP32 WROOM ta thiết kế các giao tiếp truyền thông I2C, SPI, RS232, RS485, LAN, WIFI, BLE.
3 Hình 1.1: Mô-đun IoT ESP32 WROOM Mô-đun IoT Gateway là một thiết bị hoặc phần mềm trung gian giữa các thiết bị và cảm biến trong mạng Internet of Things (IoT) và các hệ thống trung tâm như máy chủ, ứng dụng đám mây, SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), hoặc các hệ thống quản lý dữ liệu. Chức năng chính của mô-đun IoT Gateway là thu thập, xử lý và chuyển tiếp dữ liệu từ các thiết bị IoT đến nơi xử lý và lưu trữ dữ liệu. • Chức Năng Chính: - Thu Thập Dữ Liệu: Mô-đun IoT Gateway thu thập dữ liệu từ các thiết bị và cảm biến trong mạng IoT. Dữ liệu này có thể bao gồm thông tin về nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, vị trí, trạng thái và các dữ liệu cảm biến khác. - Xử Lý Dữ Liệu: Mô-đun này thường có khả năng xử lý dữ liệu trước khi chuyển tiếp đi. Điều này có thể bao gồm việc lọc dữ liệu, thực hiện tính toán cơ bản, tổng hợp thông tin từ nhiều nguồn, hay chuyển đổi dữ liệu thành định dạng phù hợp cho hệ thống đích. - Chuyển Tiếp Dữ Liệu: Dữ liệu sau khi được xử lý sẽ được chuyển tiếp đến các nơi như máy chủ, ứng dụng đám mây, hệ thống SCADA, hoặc các hệ thống quản lý dữ liệu để lưu trữ, phân tích, và hiển thị. - Giao Tiếp Với Nhiều Giao Thức: Mô-đun IoT Gateway thường hỗ trợ nhiều giao thức giao tiếp để kết nối với các thiết bị và hệ thống khác nhau trong mạng IoT. Điều này bao gồm giao thức MQTT, CoAP, HTTP, Modbus, và nhiều giao thức khác.
4 - Bảo Mật Và Xác Thực: Mô-đun này cung cấp các tính năng bảo mật như mã hóa dữ liệu, xác thực thiết bị và giao tiếp an toàn để đảm bảo rằng dữ liệu trong mạng IoT được bảo vệ. - Quản Lý Thiết Bị: Ngoài việc thu thập và chuyển tiếp dữ liệu, mô-đun IoT Gateway cũng có thể thực hiện việc quản lý và giám sát các thiết bị trong mạng IoT, bao gồm cập nhật phần mềm, theo dõi trạng thái, và quản lý cấu hình. • Ứng Dụng: - Mô-đun IoT Gateway được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm công nghiệp sản xuất, năng lượng, vận tải, y tế, nông nghiệp thông minh, và nhiều lĩnh vực khác. - Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập và truyền dữ liệu từ các thiết bị và cảm biến đến hệ thống trung tâm để thực hiện giám sát, kiểm soát và phân tích. Mô-đun IoT Gateway là một phần quan trọng trong hệ thống IoT, giúp thu thập, xử lý và chuyển tiếp dữ liệu từ các thiết bị và cảm biến đến các hệ thống trung tâm. Điều này giúp tạo ra khả năng giao tiếp liên lạc thông suốt giữa thế giới vật lý và thế giới số. Hình 1.2: Mô-đun IoT Gateway Mô-đun điều khiển thiết bị: Mô-đun này sử dụng bộ điều khiển khả trình công nghiệp PLC mitsubishi FX3U (PLC - Programmable Logic Controller) là bộ điều khiển hoạt động ổn định, bền bỉ
5 trong môi trường công nghiệp. Mô-đun này có thể điều khiển trực tiếp I/O của hệ thống máy nấu ăn. PLC Mitsubishi FX3U-24MT là một bộ điều khiển logic có chương trình được sản xuất bởi Mitsubishi Electric. Dưới đây là một số thông tin quan trọng về PLC này: Mô tả Model: - FX3U: Đây là tên dòng sản phẩm, cho biết rằng nó thuộc dòng FX3U của PLC Mitsubishi. - 24: Thông thường đây chỉ ra số lượng đầu vào/ra kỹ thuật số và có thể thay đổi tùy thuộc vào mô hình cụ thể. - MT: Đây có nghĩa là đầu ra "Transistor". Điều này có nghĩa rằng mô hình cụ thể này có đầu ra kiểu transistor. Đầu vào/Ra Kỹ thuật số: - PLC này có khả năng có 14 đầu vào và 10 đầu ra kỹ thuật số. Số lượng thực tế có thể thay đổi tùy thuộc vào mô hình cụ thể trong dòng FX3U-24MT. Đầu Ra Transistor: - Đầu ra transistor có khả năng hấp thu dòng điện. Thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị bên ngoài như relay, solenoid hoặc đèn chỉ báo. Bộ Xử Lý và Bộ Nhớ: - Dòng FX3U sử dụng bộ xử lý RISC (Reduced Instruction Set Computer) 32-bit. - Nó có một lượng bộ nhớ chương trình (EEPROM) và RAM biến đổi tùy thuộc vào mô hình cụ thể. Cổng Liên Lạc: - Dòng FX3U thường đi kèm với nhiều cổng liên lạc để kết nối với các thiết bị hoặc mạng khác. Điều này có thể bao gồm RS-232, RS-485, Ethernet, v.v. Phần Mềm Lập Trình:
6 - PLC Mitsubishi thường được lập trình bằng phần mềm gọi là GX Works2 hoặc GX Works3. Đây là môi trường lập trình toàn diện cho phép người dùng tạo, mô phỏng và giám sát các chương trình PLC. Tùy Chọn Mở Rộng: - Dòng FX3U thường hỗ trợ các mô-đun mở rộng, cho phép bạn mở rộng số lượng đầu vào, đầu ra và thêm các tính năng bổ sung cho PLC. Hình 1.3: Bộ điều khiển khả trình PLC mitsubishi FX3U Phần mềm hệ thống Chương trình điều khiển hệ thống bao gồm: các chương trình cấp thấp điều khiển trực tiếp thiết bị nấu ăn, chương trình giám sát hệ thống dùng cho công tác nghiên cứu phát triển máy nấu ăn và xây dựng hệ thống thông tin I/O của hệ thống; các chương trình firmware IoT bảo đảm việc kết nối thiết bị với người sử dụng và nhân viên bảo trì hệ thống. - Chương trình điều khiển cấp thấp: lập trình điều khiển thiết bị với các logic điều khiển dùng ngôn ngữ Ladder với phần mềm lập trình GX Works2.
7 Hình 1.4: Phần mềm lập trình GX Works2 - Chương trình IoT: Lập trình cho mô-đun IoT Gateway dùng Arduino IDE thực hiện các tính năng truyền thông RS485/RS232 để thu nhận dữ liệu I/O với PLC. Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu của Đề tài bao gồm: - Tìm hiểu về máy nấu ăn tự động thực hiện các món chiên xào trong nhà. - Tìm hiểu về các lý thuyết liên quan đến đề tài. - Tìm hiểu về dòng chip ESP32. - Thiết kế sơ đồ tổng thể theo đồ án. - Thiết kế mô hình trong không gian đồ án. Phương pháp nghiên cứu - Khảo sát các công trình liên quan, làm tiền đề để đề xuất mô hình nghiên cứu. - Sử dụng các công cụ phần mềm để thiết kế mô hình, phần cứng điều khiển máy nấu ăn thông minh.
8 - Sử dụng các phần mềm để truy xuất dữ liệu, điều khiển và quản lí máy nấu ăn thông minh
9 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về đề tài Ở nhiều quốc gia, các doanh nghiệp dịch vụ đang gặp không ít khó khăn trong việc thuê nhân công để khôi phục việc kinh doanh sau thời gian dịch bệnh. Bên cạnh đó, quay trở lại thị trường lao động sau thời gian dịch bệnh, nhiều nhân viên cũng không mấy mặn mà với công việc phục vụ vất vả với nhiều áp lực. Một nghiên cứu trên Science Robotics vào giữa tháng 4/2022 cho thấy những công việc liên quan đến chuẩn bị thức ăn và phục vụ có nguy cơ cao sẽ bị thay thế bởi robot hơn là các công việc khác liên quan đến giáo dục hoặc chăm sóc sức khỏe [1]. Khi xã hội hạn chế tiếp xúc giữa người với người, thì robot phục vụ đang được chú trọng trong ngành ẩm thực. Ở Paris, tại một cửa hàng Pizza, toàn bộ quy trình làm bánh, từ nhào bột đến đóng gói vào hộp, đều do robot đảm nhiệm, trong căn bếp làm bằng kính trong suốt có những con robot màu bạc đa năng - tên là Pazzi – có khả năng hoàn thành khoảng 80 hộp bánh pizza mỗi giờ. Tuy nhiên, theo Business Insider, chính những ông chủ nhà hàng ở Anh, Pháp hoặc Mỹ lại cho rằng tuy các robot về cơ bản khá tiện lợi nhưng chúng chưa thể thay thế hoàn toàn con người. Ở hình thái hiện tại, những robot này không phải là không có thiếu sót. Robot cũng không dễ dàng thích nghi với môi trường mới, những tình huống không dự đoán trước hoặc tình huống bất ngờ, là một phần trong hoạt động của các nhà hàng đông khách. Vì vậy, mặc dù robot rất hiệu quả để thay thế cho các hoạt động tẻ nhạt, không vệ sinh hoặc nguy hiểm, nhưng chúng lại thiếu một dạng trí tuệ thông minh nhất định của con người khi cần hiểu các yêu cầu phức tạp hơn trong thực tế. Ngoài ra, robot cũng không rẻ: robot Servi, của Bear Robotics, chi phí khoảng 999 USD/tháng bao gồm cả cài đặt và hỗ trợ. Việc chi số tiền không nhỏ để sở hữu robot phục vụ sẽ buộc các nhà đầu tư phải cân nhắc, và đặt biệt là các nhà nghiên cứu phát triển cân đối giữa chi phí và giá trị tăng thêm sau đầu tư.
10 Ta có thế thấy là chi phí của việc ứng dụng robot hiện tại khá cao do thường tích hợp nhiều tính năng không cần thiết cho ứng dụng. Do đó đề tài sẽ tập trung vào loại robot dịch vụ có tính năng vừa đủ đáp ứng yêu cầu của công việc: thay vì phải sử dụng một robot 5,6 bậc tự do thừa chuyển động thì đề tài định hướng các robot khoảng 2, 3 bậc tự do để thay thế thao tác nào đó của con người giảm được chi phí đầu tư ban đầu. Đề án này thiết kế robot được định hướng ứng dụng vào lĩnh vực dịch vụ là Robot có thao tác cố định được quản lí từ xa. 1.2. Tổng quan về máy nấu ăn thông minh 1.2.1. Robot nấu ăn cao cấp Hãng robot Moley Robotics ra mắt robot nấu ăn đầu tiên trên thế giới vào năm 2017 [1]. Việc nấu nướng trở nên dễ dàng hơn khi bạn chỉ việc mở ra một công thức món ăn rồi ngồi đợi cho đôi cánh tay robot do công ty này phát triển thực hiện mọi việc. Tim Anderson, người chiến thắng chương trình "vua bếp" (MasterChef) đã ghi lại kỹ năng nấu nướng của mình bằng công nghệ video 3D. Sau đó, các hình ảnh 3D này sẽ được phiên dịch sang ngôn ngữ số để hướng dẫn cho robot. Bếp thông minh này hoạt động thông qua màn hình cảm ứng được tích hợp hay được điều khiển từ ứng dụng trên smartphone. Người dùng có thể lựa chọn từ một thư viện mang phong cách như iTunes với 2000 công thức nấu ăn từ khắp nơi trên thế giới và sau đó các công đoạn còn lại cho tới khi thức ăn được dọn lên dĩa đều do robot thực hiện. Demo của hệ thống Moley là một căn bếp sang trọng với một chiếc lò vi sóng, một giá đựng đồ ăn, một tủ chứa, một đôi cánh tay robot và một màn hình cảm ứng.
11 Hình 2.1: Robot nấu ăn cao cấp Moley 1.2.2. Robot cộng tác trong ngành F&B Robot cộng tác (cobot - collaborate robot) là một loại robot được thiết kế để làm việc chung với con người trong một không gian chung. Một trong những điểm khác biệt giữa robot cộng tác so với robot công nghiệp chính là robot công nghiệp thường hoạt động độc lập, cần có thiết bị bảo vệ và rào chắn để tránh gây nguy hiểm đến con người; còn robot cộng tác được đánh giá cao bởi tính an toàn, chính vì thế đây được coi là trợ thủ đáng tin cậy khi làm việc cùng con người trong các hoạt động sản xuất công nghiệp và dịch vụ. Một số ưu điểm của cobot liệt kê trong bảng 1.1