GIỚI THIỆU CHUNG
Tổng quan đề tài
1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài Trương Minh Ngọc
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Trương Minh Ngọc
1.5 Phương pháp nghiên cứu Trương Minh Ngọc
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2.1 Bài toán công nghệ robot hút bụi Trần Viết Nghiêm
2.2 Các thành phần robot hút bụi Trương Minh Ngọc
2.3 Bài toán di chuyển robot hút bụi Trần Viết Nghiêm,
Chương 3: Tính toán, thiết kế mô hình hệ thống
3.1 Tính toán lựa chọn phương pháp điều khiển Trần Viết Nghiêm 3.2 Tính toán lựa chọn các thành phần hệ thống Trương Minh Ngọc
3.3 Thiết kế hệ thống cơ khí Trần Viết Nghiêm
3.4 Thiết kế hệ thống điều khiển Trương Minh Ngọc
3.5 Giao tiếp kết nối hệ thống Trương Minh Ngọc
Chương 4: Kết luận và định hướng phát triển
4.1 Kết quả đạt được Trần Viết Nghiêm
4.2 Định hướng phát triển Trương Minh Ngọc
TT Tên bản vẽ Khổ giấy Số lượng SV thực hiện
1 Bản vẽ lắp hệ thống cơ khí A3 1 Trương Minh Ngọc
2 Bản vẽ hệ thống điều khiển A3 1 Trương Minh Ngọc
3 Lưu đồ thuật toán điều khiển A3 1 Trần Viết Nghiêm
1.1 Các vấn đề đặt ra 11
1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 11
1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 12
1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 13
1.6 Phương pháp thực hiện đề tài 13
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15
2.1 Bài toán công nghệ robot hút bụi 15
2.1.1 Nguyên lý làm việc của mô hình 15
2.1.2 Cấu trúc hệ thống điều khiển 15
2.1.3 Các phương thức giao tiếp 17
2.2 Các thành phần robot hút bụi 23
2.3 Bài toán di chuyển Robot hút bụi 24
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG 34
3.1 Tính toán lựa chọn phương pháp điều khiển 34
3.1.1 Điều khiển Robot hút bụi trực tiếp trên thân Robot 34
3.1.2 Điều khiển bằng điện thoại di động 35
3.1.4 Phương pháp điều khiển bằng Bluetooth 36
3.1.5 Mô hình toán học hệ thống điều khiển 37
3.1.6 Phương pháp điều khiển bằng PID 39
3.2 Tính toán lựa chọn các thành phần hệ thống 40
3.3 Thiết kế hệ thống cơ khí 45
3.3.1 Hình dáng hình học cho Robot hút bụi 45
3.3.2 Xây dựng mô hình thực tiễn 46
3.3.4 Mô hình động lực học 50
3.3.5 Tính toán và chọn loại động cơ 55
3.4 Thiết kế hệ thống điều khiển 59
3.4.1 Bộ điều khiển trung tâm Arduino MEGA 2560 59
3.4.6 Cảm biến siêu âm HC-SR04 65
3.4.9 Nguồn của mô hình Robot hút bụi 69
3.4.10 Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển 71
3.5 Giao tiếp kết nối hệ thống 75
3.5.1 Mô phỏng thiết kế hệ thống điện 75
3.5.2 Hệ thống điện sau khi đấu nối 77
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 78
4.1.2 Khó khăn trong quá trình thực hiện 78
Hình 1 3 Cấu trúc hệ thống cơ điện tử 14
Hình 2 1 Nguyên lý tránh vật cản 15
Hình 2 2 Cấu trúc điều khiển Robot hút bụi 16
Hình 2 3 Điều chế độ rộng xung 17
Hình 2 4 Quan hệ giữa vận tốc không tải của động cơ DC và chu kỳ PWM 18
Hình 2 5 Kết nối giữa Master và các Slave 20
Hình 2 6 Trạng thái lấy mẫu 1 bit dữ liệu SDA 21
Hình 2 7 Truyền dữ liệu trong UART 22
Hình 2 8 Truyền dữ liệu trong UART 22
Hình 2 9 Cấu trúc của gói dữ liệu 23
Hình 2 10 Sơ đồ nguyên lý khâu định vị của Robot 24
Hình 2 11 Các kiểu di chuyển của Robot 26
Hình 2 12 Các khâu chuyển động đồng thời, độc lập 28
Hình 2 13 Các khâu chuyển động đồng thời, phối hợp 28
Hình 2 14 Các khâu chuyển động phối hợp nội suy 29
Hình 2 15 Dạng chuyển động 1 của robot 29
Hình 2 16 Quỹ đạo di chuyển của robot 30
Hình 2 18 Quỹ đạo chuyển động CS của robot 31
Hình 2 19 Tốc độ di chuyển của robot 32
Hình 2 20 Gia tốc của robot 32
Hình 2 21 Bảng giả sử quỹ đạo chuyển động của robot 32
Hình 3 1 Robot hút bụi thông minh 34
Hình 3 2 Điều khiển robot hút bụi qua smartphone 35
Hình 3 3 Xây dựng chương trình điều khiển cho app Bluetooth 36
Hình 3 4 Thiết kế giao diện điều khiển 36
Hình 3 5 Xây dựng app điều khiển qua Mit app inventer 37
Hình 3 6 Mô hình khối Robot hút bụi 38
Hình 3 7 Phương pháp điều khiển PID 39
Hình 3 8 Khung vỏ ngoài Robot 40
Hình 3 9 Bánh xe di chuyển 41
Hình 3 10 Bánh dẫn hướng( bánh mắt trâu) 41
Hình 3 11 Cơ cấu của bánh xe được gắn với trục của động cơ 42
Hình 3 12 Bánh xe được gắn lên vỏ ngoài Robot 42
Hình 3 15 Bản vẽ 2D bộ hút bụi 44
Hình 3 16 Hệ thống chổi phụ 44
Hình 3 17 Bản vẽ thiết kế của chổi phụ 45
Hình 3 18 Mô hình Robot hút bụi 45
Hình 3 19 Nắp trên Robot hút bụi 46
Hình 3 20 Nắp dưới của Robot 47
Hình 3 21 Bản thiết kế cơ khí Robot hút bụi 47
Hình 3 23 Hiện tượng trượt bánh xe 49
Hình 3 24 Sơ đồ lực tác động trên bánh xe 55
Hình 3 25 Bảng thông số chọn động cơ 58
Hình 3 27 Driver điều khiển DC L298N 61
Hình 3 28 Mạch hạ áp LM2596 63
Hình 3 29 Cảm biến hồng ngoại 64
Hình 3 30 Tín hiệu thu phát của cảm biến hồng ngoại 65
Hình 3 31 Cảm biến siêu âm HC- SR04 65
Hình 3 32 Cách thu phát tín hiệu của cảm biến HC-SR04 66
Hình 3 34 Động cơ GA12-N20 có gắn Encoder 68
Hình 3 36 Sơ đồ di chuyển phân ô zigzag 71
Hình 3 37 Sơ đồ di chuyển xoắn ốc 71
Hình 3 38 Lưu đồ thuật toán di chuyển Robot 73
Hình 3 39 Sơ đồ mạch điều khiển Proteus của Robot hút bụi 75
Hình 3 40 Sơ đồ mạch điện Robot hút bụi 77
Hình 3 41 Hệ thống điện của Robot hút bụi 77
Hình 3 22 Bản vẽ lắp Robot hút bụi 80
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.3 1 Bảng thống kê chi tiết 81
Hiện nay, để thúc đẩy sự phát triển kinh tế và xã hội, con người ngày càng chú trọng đến việc ứng dụng khoa học kỹ thuật trong mọi lĩnh vực Nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu và nhận được sự tư vấn từ các thầy cô hướng dẫn, quyết định thực hiện đề tài “Nghiên Cứu, Thiết Kế Hệ Thống Robot Hút Bụi Thông Minh Điều Khiển Trên Smartphone” Mục tiêu của nhóm là hoàn thành tốt môn học, nâng cao kiến thức và kỹ năng thiết kế, thi công các bộ phận cơ khí, mạch điện và lập trình điều khiển, đồng thời đóng góp tích cực vào cuộc sống.
Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm đã nhận được sự hướng dẫn tận tình từ thầy TS Phan Đình Hiếu, giúp hoàn thiện đề tài một cách tốt nhất Nhóm cũng nhận được nhiều hỗ trợ từ các thầy cô, anh chị và bạn bè, tuy nhiên vẫn không tránh khỏi một số sai sót Do đó, nhóm rất mong nhận được sự đánh giá và phản hồi từ các thầy cô để tối ưu hóa và nâng cao hiệu quả của đề tài.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 31 tháng 05 năm 2022
1.1 Các vấn đề đặt ra
Tính đến năm 2017, 23% máy hút bụi trên toàn cầu là robot thông minh, cho thấy tiềm năng lớn của ngành này Hiện nay, thị trường có hàng trăm mẫu robot hút bụi với đa dạng thương hiệu, mẫu mã và tính năng Những robot này được trang bị nhiều công nghệ tiên tiến như thiết lập bản đồ, điều hướng, cảm ứng tránh va chạm, tự lên kế hoạch dọn dẹp, và có khả năng điều khiển từ xa qua remote và ứng dụng Chúng cũng được trang bị bộ lọc không khí HEPA, giúp làm sạch hiệu quả các bề mặt như thảm, lông thú cưng và tóc rụng.
Robot hút bụi và lau nhà tự động, hay còn gọi là Robotic Vacuum Cleaner, là sản phẩm công nghệ tiên tiến giúp người dùng dọn dẹp nhà cửa một cách hiệu quả Với nhiều tính năng tiện ích như lọc bụi và diệt khuẩn, robot này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn đảm bảo môi trường sống sạch sẽ và an toàn cho gia đình.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Sự xuất hiện của Robot hút bụi thông minh đã góp phần làm tiện nghi, nâng cao chất lượng cuộc sống của con người
Nhờ lực hút mạnh, robot có thể hút sạch mọi bụi bẩn, kể cả tóc rối, lông động vật.
Robot hút bụi tự động với thiết kế nhỏ gọn có khả năng di chuyển linh hoạt đến mọi ngóc ngách trong nhà, bao gồm gầm bàn, giường và tủ Được trang bị công nghệ hiện đại, robot này hoạt động độc lập mà không cần sự can thiệp của con người, tự động thu hút sạc pin và trở về vị trí ban đầu khi hoàn thành công việc.
Mục tiêu nghiên cứu đề tài
Nhóm sẽ giới thiệu nguyên lý hoạt động của robot hút bụi, bao gồm nguyên lý hút bụi và các động cơ, cùng với chip điều khiển được sử dụng Tiếp theo, nhóm sẽ đề xuất và lựa chọn phương án di chuyển cho robot Cuối cùng, thiết kế cơ khí các chi tiết và thực hiện lắp ráp mô phỏng 3D robot hút bụi trên phần mềm Solidworks.
Thiết kế mạch điện và mạch điều khiển, cùng với việc mô phỏng trên phần mềm Proteus, là bước quan trọng trong việc lập trình robot Sử dụng phần mềm Arduino, người dùng có thể lập trình cho robot thực hiện các bài toán cụ thể đã được đặt ra, giúp tối ưu hóa hiệu suất và khả năng hoạt động của robot.
Cuối cùng đó là mua linh kiện chế tạo, lắp ráp Robot theo mô hình đã thiết kế
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu của đồ án là thiết kế và chế tạo một mô hình Robot hút bụi thông minh, có khả năng hút sạch bụi, di chuyển linh hoạt để tránh vật cản, cùng với nhiều tính năng hữu ích như lau nhà và điều khiển qua smartphone.
Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp, đối tượng và phạm vi nghiên cứu như sau:
✓ Tìm hiểu về robot hút bụi hiện hành lên và hình thành ý tưởng
✓ Cụ thể hóa ý tưởng bằng thiết kế, phác họa trên giấy
✓ Tận dụng khả năng hỗ trợ của các phần mềm như solidworks, proteus, IDE để thiết kế cơ khí, mô phỏng 3D, mô phỏng mạch điện
✓ Tận dụng tài nguyên thư viện arduino từ mạng internet để tham khảo chương trình điều khiển
The design of electronic circuits integrated with sensors enables distance measurement and obstacle avoidance for robots By exploring and implementing the PID (Proportional, Integral, and Derivative) algorithm, robots can achieve precise movement and navigation.
✓ Áp dụng kiến thức, ý tưởng nghiên cứu và chế tạo ra sản phẩm Robot hút bụi thực tế.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG
Tính toán lựa chọn phương pháp điều khiển
3.3 Thiết kế hệ thống cơ khí Trần Viết Nghiêm
3.4 Thiết kế hệ thống điều khiển Trương Minh Ngọc
3.5 Giao tiếp kết nối hệ thống Trương Minh Ngọc
Chương 4: Kết luận và định hướng phát triển
4.1 Kết quả đạt được Trần Viết Nghiêm
4.2 Định hướng phát triển Trương Minh Ngọc
TT Tên bản vẽ Khổ giấy Số lượng SV thực hiện
1 Bản vẽ lắp hệ thống cơ khí A3 1 Trương Minh Ngọc
2 Bản vẽ hệ thống điều khiển A3 1 Trương Minh Ngọc
3 Lưu đồ thuật toán điều khiển A3 1 Trần Viết Nghiêm
Giao tiếp kết nối hệ thống
Chương 4: Kết luận và định hướng phát triển
4.1 Kết quả đạt được Trần Viết Nghiêm
4.2 Định hướng phát triển Trương Minh Ngọc
TT Tên bản vẽ Khổ giấy Số lượng SV thực hiện
1 Bản vẽ lắp hệ thống cơ khí A3 1 Trương Minh Ngọc
2 Bản vẽ hệ thống điều khiển A3 1 Trương Minh Ngọc
3 Lưu đồ thuật toán điều khiển A3 1 Trần Viết Nghiêm
1.1 Các vấn đề đặt ra 11
1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 11
1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 12
1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 13
1.6 Phương pháp thực hiện đề tài 13
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15
2.1 Bài toán công nghệ robot hút bụi 15
2.1.1 Nguyên lý làm việc của mô hình 15
2.1.2 Cấu trúc hệ thống điều khiển 15
2.1.3 Các phương thức giao tiếp 17
2.2 Các thành phần robot hút bụi 23
2.3 Bài toán di chuyển Robot hút bụi 24
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG 34
3.1 Tính toán lựa chọn phương pháp điều khiển 34
3.1.1 Điều khiển Robot hút bụi trực tiếp trên thân Robot 34
3.1.2 Điều khiển bằng điện thoại di động 35
3.1.4 Phương pháp điều khiển bằng Bluetooth 36
3.1.5 Mô hình toán học hệ thống điều khiển 37
3.1.6 Phương pháp điều khiển bằng PID 39
3.2 Tính toán lựa chọn các thành phần hệ thống 40
3.3 Thiết kế hệ thống cơ khí 45
3.3.1 Hình dáng hình học cho Robot hút bụi 45
3.3.2 Xây dựng mô hình thực tiễn 46
3.3.4 Mô hình động lực học 50
3.3.5 Tính toán và chọn loại động cơ 55
3.4 Thiết kế hệ thống điều khiển 59
3.4.1 Bộ điều khiển trung tâm Arduino MEGA 2560 59
3.4.6 Cảm biến siêu âm HC-SR04 65
3.4.9 Nguồn của mô hình Robot hút bụi 69
3.4.10 Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển 71
3.5 Giao tiếp kết nối hệ thống 75
3.5.1 Mô phỏng thiết kế hệ thống điện 75
3.5.2 Hệ thống điện sau khi đấu nối 77
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 78
4.1.2 Khó khăn trong quá trình thực hiện 78
Hình 1 3 Cấu trúc hệ thống cơ điện tử 14
Hình 2 1 Nguyên lý tránh vật cản 15
Hình 2 2 Cấu trúc điều khiển Robot hút bụi 16
Hình 2 3 Điều chế độ rộng xung 17
Hình 2 4 Quan hệ giữa vận tốc không tải của động cơ DC và chu kỳ PWM 18
Hình 2 5 Kết nối giữa Master và các Slave 20
Hình 2 6 Trạng thái lấy mẫu 1 bit dữ liệu SDA 21
Hình 2 7 Truyền dữ liệu trong UART 22
Hình 2 8 Truyền dữ liệu trong UART 22
Hình 2 9 Cấu trúc của gói dữ liệu 23
Hình 2 10 Sơ đồ nguyên lý khâu định vị của Robot 24
Hình 2 11 Các kiểu di chuyển của Robot 26
Hình 2 12 Các khâu chuyển động đồng thời, độc lập 28
Hình 2 13 Các khâu chuyển động đồng thời, phối hợp 28
Hình 2 14 Các khâu chuyển động phối hợp nội suy 29
Hình 2 15 Dạng chuyển động 1 của robot 29
Hình 2 16 Quỹ đạo di chuyển của robot 30
Hình 2 18 Quỹ đạo chuyển động CS của robot 31
Hình 2 19 Tốc độ di chuyển của robot 32
Hình 2 20 Gia tốc của robot 32
Hình 2 21 Bảng giả sử quỹ đạo chuyển động của robot 32
Hình 3 1 Robot hút bụi thông minh 34
Hình 3 2 Điều khiển robot hút bụi qua smartphone 35
Hình 3 3 Xây dựng chương trình điều khiển cho app Bluetooth 36
Hình 3 4 Thiết kế giao diện điều khiển 36
Hình 3 5 Xây dựng app điều khiển qua Mit app inventer 37
Hình 3 6 Mô hình khối Robot hút bụi 38
Hình 3 7 Phương pháp điều khiển PID 39
Hình 3 8 Khung vỏ ngoài Robot 40
Hình 3 9 Bánh xe di chuyển 41
Hình 3 10 Bánh dẫn hướng( bánh mắt trâu) 41
Hình 3 11 Cơ cấu của bánh xe được gắn với trục của động cơ 42
Hình 3 12 Bánh xe được gắn lên vỏ ngoài Robot 42
Hình 3 15 Bản vẽ 2D bộ hút bụi 44
Hình 3 16 Hệ thống chổi phụ 44
Hình 3 17 Bản vẽ thiết kế của chổi phụ 45
Hình 3 18 Mô hình Robot hút bụi 45
Hình 3 19 Nắp trên Robot hút bụi 46
Hình 3 20 Nắp dưới của Robot 47
Hình 3 21 Bản thiết kế cơ khí Robot hút bụi 47
Hình 3 23 Hiện tượng trượt bánh xe 49
Hình 3 24 Sơ đồ lực tác động trên bánh xe 55
Hình 3 25 Bảng thông số chọn động cơ 58
Hình 3 27 Driver điều khiển DC L298N 61
Hình 3 28 Mạch hạ áp LM2596 63
Hình 3 29 Cảm biến hồng ngoại 64
Hình 3 30 Tín hiệu thu phát của cảm biến hồng ngoại 65
Hình 3 31 Cảm biến siêu âm HC- SR04 65
Hình 3 32 Cách thu phát tín hiệu của cảm biến HC-SR04 66
Hình 3 34 Động cơ GA12-N20 có gắn Encoder 68
Hình 3 36 Sơ đồ di chuyển phân ô zigzag 71
Hình 3 37 Sơ đồ di chuyển xoắn ốc 71
Hình 3 38 Lưu đồ thuật toán di chuyển Robot 73
Hình 3 39 Sơ đồ mạch điều khiển Proteus của Robot hút bụi 75
Hình 3 40 Sơ đồ mạch điện Robot hút bụi 77
Hình 3 41 Hệ thống điện của Robot hút bụi 77
Hình 3 22 Bản vẽ lắp Robot hút bụi 80
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.3 1 Bảng thống kê chi tiết 81
Hiện nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy kinh tế và xã hội Nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu và nhận được sự tư vấn từ các thầy cô để lựa chọn đề tài “Nghiên Cứu, Thiết Kế Hệ Thống Robot Hút Bụi Thông Minh Điều Khiển Trên Smartphone” Mục tiêu của nhóm là hoàn thành tốt môn học, nâng cao kiến thức và kỹ năng thiết kế, thi công các bộ phận cơ khí, mạch điện và lập trình điều khiển, đồng thời đóng góp tích cực vào cuộc sống.
Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm đã nhận được sự hướng dẫn tận tình từ thầy TS Phan Đình Hiếu, giúp hoàn thiện đề tài một cách tốt nhất Chúng tôi cũng nhận được nhiều hỗ trợ từ các thầy cô, bạn bè và anh chị, nhưng vẫn không tránh khỏi những sai sót Do đó, nhóm rất mong nhận được đánh giá, nhận xét và phê bình từ các thầy cô để hoàn thiện đề tài một cách tối ưu và hiệu quả nhất.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 31 tháng 05 năm 2022
1.1 Các vấn đề đặt ra
Tính đến năm 2017, 23% máy hút bụi trên toàn cầu là robot thông minh, cho thấy tiềm năng lớn của ngành này Hiện nay, thị trường có hàng trăm mẫu robot hút bụi với đa dạng thương hiệu, mẫu mã, tính năng và mức giá Những robot này được trang bị nhiều tính năng cải tiến như thiết lập bản đồ, điều hướng, cảm ứng tránh va chạm, vượt chướng ngại vật, tự lên kế hoạch dọn dẹp, và có khả năng điều khiển từ xa qua remote và ứng dụng Ngoài ra, chúng còn sử dụng bộ lọc không khí tiêu chuẩn HEPA, hiệu quả trong việc làm sạch sàn, thảm, lông thú cưng và tóc rụng.
Robot hút bụi và lau nhà tự động, hay còn gọi là Robotic Vacuum Cleaner, là sản phẩm công nghệ tiên tiến được thiết kế để hỗ trợ người dùng trong việc dọn dẹp nhà cửa Với nhiều tính năng tiện ích như lọc bụi và diệt khuẩn, robot này giúp duy trì không gian sống sạch sẽ và an toàn cho gia đình.
1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Sự xuất hiện của Robot hút bụi thông minh đã góp phần làm tiện nghi, nâng cao chất lượng cuộc sống của con người
Nhờ lực hút mạnh, robot có thể hút sạch mọi bụi bẩn, kể cả tóc rối, lông động vật.
Robot hút bụi tự động với thiết kế nhỏ gọn có khả năng di chuyển linh hoạt tới mọi ngóc ngách trong nhà, bao gồm cả gầm bàn, giường và tủ Được trang bị công nghệ hiện đại, robot hoạt động độc lập mà không cần sự can thiệp của con người, tự động thu hút sạc pin và trở về vị trí ban đầu khi hoàn thành công việc.
1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài Đầu tiên, nhóm sẽ trình bày nguyên lí hút bụi, nguyên lí các động cơ rồi trình bày về chip điều khiển được sử dụng trong robot Lên các phương án di chuyển cho robot, lựa chọn phương án di chuyển Thiết kế cơ khí các chi tiết và lắp ráp mô phỏng 3D Robot hút bụi trên phần mềm Solidworks
Thiết kế mạch điện và mạch điều khiển, cùng với mô phỏng trên phần mềm Proteus, là bước quan trọng trong việc phát triển robot Việc lập trình cho robot thực hiện các bài toán cụ thể được thực hiện thông qua phần mềm Arduino, giúp tối ưu hóa hiệu suất và khả năng hoạt động của robot.
Cuối cùng đó là mua linh kiện chế tạo, lắp ráp Robot theo mô hình đã thiết kế
1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu của đồ án là thiết kế và chế tạo một mô hình robot hút bụi với khả năng hút sạch bụi, di chuyển thông minh để tránh vật cản, cùng nhiều tính năng hữu ích khác như lau nhà và điều khiển bằng smartphone.
Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp, đối tượng và phạm vi nghiên cứu như sau:
✓ Tìm hiểu về robot hút bụi hiện hành lên và hình thành ý tưởng
✓ Cụ thể hóa ý tưởng bằng thiết kế, phác họa trên giấy
✓ Tận dụng khả năng hỗ trợ của các phần mềm như solidworks, proteus, IDE để thiết kế cơ khí, mô phỏng 3D, mô phỏng mạch điện
✓ Tận dụng tài nguyên thư viện arduino từ mạng internet để tham khảo chương trình điều khiển
The design of electronic circuits integrated with sensors enables robots to measure distance and avoid obstacles By implementing the PID (Proportional, Integral, and Derivative) control algorithm, robots can achieve precise movement and navigation.
✓ Áp dụng kiến thức, ý tưởng nghiên cứu và chế tạo ra sản phẩm Robot hút bụi thực tế
1.6 Phương pháp thực hiện đề tài a) Phương pháp thiết kế hệ thống cơ điện tử tích hợp các thành phần (Phần cứng)
Tích hợp các thành phần trong thiết kế hệ thống cơ điện tử là một quá trình quan trọng, liên quan đến việc kết nối cảm biến, cơ cấu chấp hành và vi máy tính vào quá trình cơ khí Sự tích hợp này có thể giới hạn ở việc kết nối giữa các bộ cảm biến và quá trình cơ khí, hoặc giữa cơ cấu chấp hành và cơ khí Vi máy tính có thể được tích hợp với cơ cấu chấp hành, quá trình cơ khí hoặc bộ cảm biến, và cũng có thể được sắp xếp ở nhiều vị trí khác nhau trong hệ thống.
Hình 1 3 Cấu trúc hệ thống cơ điện tử
Việc kết hợp bộ cảm biến và cơ cấu chấp hành với máy vi tính sẽ tạo ra các hệ thống thông minh, giúp tối ưu hóa hiệu suất làm việc Trong các hệ thống lớn, kết nối bus sẽ thay thế cho dây dẫn truyền thống, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng hệ thống tích hợp tổng thể Phương pháp thiết kế hệ thống cơ điện tử tích hợp thông qua xử lý thông tin bằng phần mềm là một bước quan trọng để nâng cao khả năng hoạt động của các thiết bị này.
Việc tích hợp xử lý thông tin chủ yếu dựa vào các chức năng điều khiển hiện đại, bao gồm điều khiển cấp thẳng và điều khiển phản hồi cơ bản Hiểu biết về quá trình và xử lý thông tin trực tuyến cho phép xử lý tín hiệu ở mức độ cao hơn, giúp giám sát, chẩn đoán lỗi, tối ưu hóa và quản lý tổng thể quá trình Các giải pháp này tạo ra các thuật toán thời gian thực phù hợp với các thuộc tính gia công cơ khí, được mô hình hóa dưới dạng đặc tuyến tĩnh hoặc phương trình vi phân Do đó, cần có kiến thức về thiết kế, thu thập thông tin, mô hình quá trình và tiêu chuẩn thực hiện Nhờ vào việc xử lý thông tin ở cấp cao hơn, các phần cơ khí có thể vận hành linh hoạt và thông minh, bao gồm khả năng học hỏi, từ đó hình thành phần mềm tích hợp thích ứng với quá trình.
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Bài toán công nghệ robot hút bụi
2.1.1 Nguyên lý làm việc của mô hình
Robot hoạt động dựa trên nguyên lý đơn giản: khi người dùng kích hoạt chế độ làm việc, các cảm biến tích hợp trên robot sẽ bắt đầu hoạt động Các tín hiệu từ cảm biến được gửi đến bộ xử lý, và sau khi xử lý, bộ xử lý sẽ thực hiện các nhiệm vụ đã được lập trình bởi người thiết kế.
Hình 2 1 Nguyên lý tránh vật cản
Robot hoạt động bằng cách tạo ra lực hút mạnh mẽ để loại bỏ bụi bẩn và rác trên đường đi của nó Hệ thống chổi quét được trang bị giúp làm sạch bụi xung quanh vị trí hút, nâng cao hiệu quả hoạt động của robot Các loại bụi bẩn và rác sẽ được hút vào hộp chứa bụi và quá trình này diễn ra liên tục cho đến khi không gian được làm sạch hoàn toàn Tuy nhiên, một số hộp chứa bụi nhỏ sẽ yêu cầu người dùng tạm dừng robot để đổ bụi trước khi tiếp tục hoạt động.
2.1.2 Cấu trúc hệ thống điều khiển
Hệ thống điện không thể hoạt động hiệu quả nếu không có hệ thống điều khiển đi kèm Hệ thống điều khiển bao gồm bốn thành phần chính: đối tượng điều khiển, thiết bị đo lường (cảm biến), bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành, cùng với các đường truyền tín hiệu, có thể là dây hoặc không dây.
✓ Cấu trúc điều khiển Robot Hút Bụi
Hình 2 2 Cấu trúc điều khiển Robot hút bụi
