Nghiên cứu, thiết kế mô hình hệ thống hỗ trợ đậu xe trên ô tô

MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC …………………………………………………………………………… ii DANH MỤC CÁC HÌNH …………………………………………………………… iv CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .1 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.2 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU .1 1.2.1 Mục tiêu 1.2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.4 KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 XE LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG HỖ TRỢ ĐẬU 2.2 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG HỖ TRỢ ĐẬU XE TRÊN CÁC DÒNG XE TẠI VIỆT NAM .7 2.2.1 Ford Focus .7 2.2.2 Các dòng xe Mercedes Benz .8 2.3 CẤU TẠO, HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG HỖ TRỢ ĐẬU XE 11 2.3.1 Cấu tạo 11 2.3.2 Hoạt động hệ thống hỗ trợ đậu xe 28 2.4 SƠ LƯỢC VỀ ARDUINO VÀ LẬP TRÌNH ARDUINO 30 2.4.1 Arduino gì? 30 2.4.2 Ngôn ngữ lập trình Arduino 33 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG HỖ TRỢ ĐẬU XE .36 ii 3.1 MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG .36 3.1.1 Cấu tạo chi tiết .36 3.1.2 Lắp ráp chi tiết thành mơ hình 43 47 3.2 LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO MƠ HÌNH .47 3.3 KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ MƠ HÌNH .48 3.3.1 Kết 48 3.3.2 Đánh giá mơ hình 48 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN .50 4.1 KẾT LUẬN 50 4.2 KIẾN NGHỊ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO .52 PHỤ LỤC……………………………………………………………………………… 53 iii DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1 Đậu xe song song …………………………………………………………… Hình 2.2 Đậu xe vng góc …………………………………………………………… Hình 2.3 Đậu xe giũa trở ngại khác …………………………………………… Hình 2.4 Đậu xe lề ……………………………………………………………… Hình 2.5 Đậu xe khúc cua……………………………………………… ……… Hình 2.6 Vị trí nút kích hoạt chức hỗ trợ đậu xe Ford Focus…….……….7 Hình 2.7 Thơng báo tìm thấy vị trí đậu xe…………………………………………… ………9 Hình 2.8 Hệ thống đậu xe tự động đánh lái điều phối chân ga………………… …….10 Hình 2.9 Việc đậu xe hồn tất…………………………………………………………… 10 Hình 2.10 Hệ thống hỗ trợ đậu xe hỏi người lái có muốn kích hoạt chức lấy xe khỏi vị trí đỗ hay không? 11 Hình 2.11 Cảm biến siêu âm HC- SR04……………………………………………………….11 Hình 2.12 Hình ảnh minh họa cho thời gian q trình thu phát sóng siêu âm … 12 Hình 2.13 Cảm biến siêu âm loại …………………………………………………… 13 Hình 2.14 Mơ tả cách nhận biết góc bo xe sóng siêu âm …………………….15 Hình 2.15 Vị trí cảm biến siêu âm xe …….……………………………………… 15 Hình 2.16 Vị trí cảm biến siêu âm xe …………………………………………… 16 Hình 2.17 Vị trí cảm biến siêu âm xe ………………………………………………17 Hình 2.18 Ngun lí hoạt động cảm biên tốc độ bánh xe ………………………… 17 Hình 2.19 Hình ảnh thực tế cảm biến tốc độ bánh xe 18 Hình 2.20 Sơ đồ hệ thống lái trợ lực điện ………………………………………………19 Hình 2.21 Cấu tạo động điện chiều ……………………………………… 20 Hình 2.22 Cấu tạo cảm biến moment quay trục lái …………………………………… 21 Hình 2.23 Cách bố trí cảm biến xe …………………………………………… 22 Hình 2.24 Cảm biến góc lái …………………………………………………………… 23 Hình 2.25 Sơ đồ khối phần cứng ECU …………………………………………… 23 Hình 2.26 Sơ đồ trạng thái phần mềm ECU …………………………………………….24 iv Hình 2.27 Model động học hệ thống hỗ trợ đậu xe ……………………………… 25 Hình 2.28 Sơ đồ khối q trình nhận diện khơng gian đậu xe ………………………….26 Hình 2.29 Cấu tạo hệ thống hỗ trợ đậu xe …………………………………………29 Hình 2.30 Sơ đồ logic hoạt động hệ thống …………………………………………30 Hình 2.31 Arduino UNO R3 …………………………………………………………….31 Hình 2.32 Một vài hình ảnh thực tế Arduino ……………………………………….31 Hình 2.33 Giao diện arduino IDE ………………………………………………………34 Hình 3.1 Arduino mega 2560 ………………………………………………………… 36 Hình 3.2 Arduino mega 2560 ……………………………………………………… …36 Hình 3.3 Hình ảnh thực tế cảm biến siêu âm HC- SR04 ……………………………… 38 Hình 3.4 Động encoder GA25 V1 ………………………………………………… 39 Hình 3.5 Sơ đồ chân motor encoder GA25 V1 ………………………………………….41 Hình 3.6 Mạch cầu H thực tế ………………………………………………………… 41 Hình 3.7 Sơ đồ mạch điện module L298 ……………………………………………… 42 Hình 3.8 LM2596 ……………………………………………………………………… 43 Hình 3.9 Sơ đồ mơ mơ hình hệ thống hỗ trợ đậu xe …………………………… 45 Hình 3.10 Mơ hình nhìn từ xuống ………………………………………………….46 Hình 3.11 Mơ hình nhìn từ phía sau …………………………………………………….46 Hình 3.12 Mơ hình nhìn từ phía trước ………………………………………………… 46 v CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Xã hội ngày phát triển, nhu cầu lại người ngày tăng, dẫn đến số lượng phương tiện tham gia giao thơng tăng lên cách nhanh chóng Tuy nhiên sở hạ tầng, đường xá chưa đáp ứng nhu cầu sử dụng Các bãi đỗ tơ cịn hạn hẹp diện tích, gây nên bất tiện cho người lái xe phải tìm vị trí đỗ xe Vậy làm để tận dụng tối đa khả bãi đỗ xe ỏi mang lại cho chủ xe cảm giác thoải mái, an tồn, nhanh chóng đỗ xe? Trong năm gần đây, với phát triển khoa học, công nghệ đại, đời phát triển hệ thống thơng minh tơ, với mục đích nhằm mang lại an toàn tiện nghi cho người lái Hệ thống hỗ trợ đậu xe ô tô giúp người giảm bớt căng thẳng, mệt mỏi việc tìm kiếm vị trí đậu xe, phải thực thao tác rườm rà tiến hành đậu xe vào nơi có khơng gian nhỏ hẹp Với hệ thống hỗ trợ đậu xe, người lái cần nhấn nút xe tự động làm cơng việc cịn lại, người lái cần điều khiển chân ga phanh theo yêu cầu hệ thống Với lí đó, nhóm chúng em chọn hệ thống hỗ trợ đậu xe làm đề tài để nghiên cứu, học tập nhằm có kiến thức hệ thống 1.2 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 1.2.1 Mục tiêu Thông qua việc nghiên cứu đề tài, nhóm chúng em muốn có kiến thức hệ thống hỗ trợ đậu xe ô tô, từ phát triển, áp dụng vào thực tế Bên cạnh đó, chúng em cịn mong muốn có tảng lập trìnhmột hướng phát triển ô tô ngày 1.2.2 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Thu thập tài liệu liên quan đến hệ thống hỗ trợ đậu xe dịng xe nước ngồi nước Nghiên cứu, chọn lọc tài liệu sử dụng trình làm mơ hình hệ thống hỗ trợ đậu xe Tìm hiểu Arduino ngơn ngữ lập trình Arduino Lên ý tưởng, thiết kế mơ hình lập trình điều khiển mơ hình mơ tả hoạt động hệ thống hỗ trợ đậu xe Cho mơ hình chạy thực nghiệm hồn thiện mơ hình Viết báo cáo, thuyết minh mơ hình 1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Tham khảo, thu thập tài liệu liên quan Học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô, bạn bè Thực nghiệm 1.4 KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU Đề tài thực thực vòng 15 tuần chia làm giai đoạn:  Giai đoạn 1: - Thu thập tài liệu, xác định nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu, phân tích tài liệu có liên quan - Lắp mơ hình lập trình cho mơ hình hồn thiện  Giai đoạn 2: - Viết báo cáo - Hoàn thiện đề tài CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG HỖ TRỢ ĐẬU XE Một nguyên mẫu hệ thống hỗ trợ đậu xe tự đông phát triển xe điện Ligier INRIA (French institute for research in computer science and automation) phát triển vào năm 1991 Trong năm 1992 Volkswagen đề xuất ý tưởng hệ thống tự đỗ xe đề án IRVW khơng có phiên thương mại thực Cho đến năm 2003 phiên thương mại hệ thống parking assist system TOYOTA giới thiệu với thị trường Toyota Prius bán thị trường Nhật chưa bán thức giới nhiều lý khác Vì phiên năm 2003 cịn nhiều lỗi gặp khó khăn phát vật người bộ, vật ni,… nên vào năm 2006 sau hồn thiện hệ thống Toyota thức đưa thị trường giới thông qua Lexus LS sản xuất Mỹ Sau Toyota hãng khác mắt phiên khác hệ thống parking assist system với tên gọi khác nhau: Ford (2009), BMW (2010)… Sơ đồ tống quát hệ thống hỗ trợ đậu xe Tín hiệu đầu vào Bộ chấp hành + Cảm biến siêu âm + Cảm biến góc lái +Camera trước sau xe + Công tắc xi-nhan nút bấm +Cảm biến tốc độ bánh xe E C + Hệ thống trợ lực lái điện( EPS) U + Cịi cảnh báo đỗ xe + Màn hình hiển thị Các loại hình đậu xe Đậu xe song song Là hình thức đậu xe mà xe người lái đậu song song với lề đường Hiện nay, việc đậu xe song song hỗ trợ không gian đậu xe nằm xe đậu trước đậu song song sau xe khác, hệ thống khơng hỗ trợ đậu trước xe khác Hình 2.1 Đậu xe song song Đậu xe vng góc Là hình thức đậu xe mà xe người lái đậu vng góc so với lề đường Cũng đậu xe song song, việc đậu xe vng góc thực đậu xe xe đậu sẵn đậu liền kề xe khác, hệ thống không hỗ trợ đậu trước xe khác Hình 2.2 Đậu xe vng góc Ngồi hình thức đậu xe cịn có trường hợp đậu xe khác như: Hình 2.3 Đậu xe trở ngại khác Hình 2.4 Đậu xe lề Hình 2.5 Đậu xe khúc cua Điều kiện kích hoạt hủy bỏ chế độ hộ trợ đậu xe: - Hệ thống không hoạt động xảy trường hợp sau: + ESP( Chương trình cân xe điện tử) khơng kích hoạt với nút bấm ESP + Xe có gắn rơ móc + Hệ thống bị lỗi - Việc hỗ trợ đậu xe bị hủy bỏ xảy trường hợp sau: CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 4.1 KẾT LUẬN Qua trình làm đề tài, nhóm rút nhiều kinh nghiệm quý báu, kiến thức lẫn thực tiễn, có nhìn điện- điện tử tơ mảng lập trình, tạo tiền đề cho việc tìm hiểu tiếp thu công nghệ xe Được phân công làm đề tài nghiên cứu thực mơ hình hệ thống hỗ trợ đậu xe niềm vinh dự cho nhóm thực đề tài Được hướng dẫn tận tình Thầy LÊ THANH PHÚC thầy cô, bạn bè ngồi khoa nỗ lực nhóm, nhóm hoàn thành đề tài thời hạn quy định đạt yêu cầu nhiệm vụ đồ án Mơ hình đáp ứng tính thẩm mỹ kỹ thuật với chi phí rẻ, phục vụ việc dạy học giảng viên Nội dung đề tài bám sát với thực tế, áp dụng kiến thức học vào mơ hình, giúp sinh viên củng cố lại kiến thức phát triển, vươn xa áp dụng thực tế xe 4.2 KIẾN NGHỊ Với kết đề tài đạt được, để hồn thiện hơn, mơ hình sử dụng thêm camera để thu thông tin xác hơn, q trình đậu xe an tồn Kết hợp thêm âm báo còi hú để cảnh báo sửa xảy va chạm Phát triển thêm việc đậu xe vng góc chức lấy xe khỏi chỗ đậu Cũng qua trình tìm hiểu, nghiên cứu, nhận thấy hệ thống lắp đặt dòng xe tầm trung trở lên, cịn dịng xe phổ thơng lại gặp, khơng có, đặc biệt thị trường tơ Việt Nam Do vậy, nhóm mong muốn phát triển hệ thống hồn thiện với giá thành rẻ để lắp đặt dịng xe tầm trung trở xuống Nền cơng nghiệp ô tô Việt Nam non trẻ đầy tiềm năng, với phát triển nhanh phương tiện giao thông, cần nguồn nhân lực to lớn có trình độ kỹ thuật cao Từ khâu đào tạo thiết nghĩ Nhà nước Trường Đại học cần có sách đầu tư mức công tác phát triển phương tiện thiết bị dạy học để đáp ứng nhu cầu to lớn thiết thực Nhà trường doanh nghiệp nên hợp tác với chặt chẽ việc bắt tay 50 đào tạo nguồn nhân lực nước nhà Đây đường ngắn để góp phần xây dựng thành cơng nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước ta SINH VIÊN THỰC HIỆN Đinh Quang Thanh Trà - Đào Quang Bình 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S H Jeong; C G Choi; J N Oh; P J Yoon; B S Kim; M Kim: Low cost design of parallel, International Journal of Automotive Technology Volume 11 issue 3, năm 2010 [2] Audi Service Training, năm 2011 [3] https://en.wikipedia.org/wiki/Intelligent_Parking_Assist_System [4] http://mercedesbenz-vietnam.com.vn/he-thong-ho-tro-do-xe-tu-dong-b50.php [5] http://dantri.com.vn/o-to-xe-may/cach-su-dung-he-thong-ho-tro-do-xe-tu-dong-tren- ford-focus-1379889875.htm [6] https://vi.wikipedia.org/wiki/Arduino 52 PHỤ LỤC Code arduino điều khiển mơ hình #define trig0 48 #define echo0 49 #define trig1 38 #define echo1 39 #define trig2 26 #define echo2 27 #define trig3 28 #define echo3 29 #define interrupt0 int time0; int dist0; int dist1; int time1; int dist2; int time2; int dist3; int time3; int a = 1; int i; int button = 53; int enA = 8; 53 int in1 = 9; int in2 = 10; int enB = 11; int in3 = 12; int in4 = 13; float xung = 0; float newposition = 0; float oldposition; float chieurong; float vongquay; void chaythang() { digitalWrite(in1, HIGH); digitalWrite(in3, HIGH); digitalWrite(in2, LOW); digitalWrite(in4, LOW); analogWrite(enB, 48); analogWrite(enA, 48); } void luithang() { 54 for (i = 40; i