ĐỒ án kĩ THUẬT MẠCH điện tử

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO ROBOT HÚT BỤI TỰ ĐỘNG TRONG NHÀ 2021 Họ tên sinh viên ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO ROBOT HÚT BỤI TỰ ĐỘNG TRONG NHÀ Người hướng dẫn : Sinh viên thực hiện: Mã sinh viên : Lớp : Th.S Phạm Văn Phát Đỗ Phạm Thanh Phạm Đức Trí 1711505210124 1711505210140 17KTDT1 Đà Nẵng, 12/5/2021 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO ROBOT HÚT BỤI TỰ ĐỘNG TRONG NHÀ Người hướng dẫn : Sinh viên thực hiện: Mã sinh viên : Lớp : Th.S Phạm Văn Phát Đỗ Phạm Thanh Phạm Đức Trí 1711505210124 1711505210140 17KTDT1 Đà Nẵng, 12/05/2021 NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình TĨM TẮT Tên đề tài: nghiên cứu thiết kế chế tạo robot hút bụi tự động nhà Sinh viên thực hiện: Đỗ Phạm Thanh Mã SV: 1711505210124 Lớp: 17KTDT1 Sinh viên thực hiện: Phạm Đức Trí Mã SV: 1711505210140 Lớp: 17KTDT1 Nghiên cứu thiết kế chế tạo robot hút bụi tự động nhà robot hút bụi với lập trình thơng minh giúp tự động hóa việc hút bụi Robot hút bụi có chế độ chạy tự động hoàn toàn Ở chế độ này, robot trang bị loạt cảm biến như: cảm biến siêu âm, cảm biến hồng ngoại, module cơng tắc hành trình giúp robot di chuyển linh hoạt vượt qua chướng ngại vật cách dễ dàng Hệ thống hút bụi có màng lọc giúp lọc ion siêu nhỏ loại bỏ chất gây kích ứng da Các hộ gia đình đại trở nên tự động hóa hơn, mang lại tiện lợi giảm thời gian dành cho việc nhà Mặc dù máy hút bụi giúp việc dọn dẹp nhà cửa trở nên dễ dàng hơn, chúng phần lớn gây ồn cồng kềnh để sử dụng hàng ngày Ở đây, báo cáo phát triển robot hút bụi nhỏ gọn hiệu để sử dụng văn phịng gia đình Robot phát triển có dạng đĩa, trang bị cơng nghệ hút bụi làm điều khiển Arduino uno r3 Nó hút bụi bẩn thơng qua thùng rác thu vào, có gắn quạt làm mát hai quét điều khiển động DC 3V Robot điều hướng thơng qua hai bánh xe phía sau điều khiển chắn động bánh xe phía trước điều chỉnh chuyển động Ba cảm biến siêu âm đặt cách 135°, phát chướng ngại vật sau giúp robot điều hướng Robot cung cấp lượng pin (12V DC) Quy trình hoạt động robot hút bụi: Sau khởi động, Robot định vị tự động tạo cho phương án quét dọn, di chuyển tối ưu Sau theo đồ, tùy chỉnh lực hút bụi hút bụi thật Khi hoạt động, hệ thống chổi quét hai bên sườn robot có nhiệm vụ quét bụi bẩn tới gần vị trí cửa hút gió máy Đến bụi hút vào khoang chứa giữ lại Q trình diễn liên tục trình robot hoạt động nhờ giúp làm nhà bạn Khi gặp chướng ngại vật, vật cản hay cầu thang Robot tự động dừng lại tìm hướng khác SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: Th.S Phạm Văn Phát Sinh viên thực : Phạm Đức Trí Đỗ Phạm Thanh Mã SV: 1711505210140 Mã SV: 1711505210124 Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế Robot hút bụi sử dụng gia đình Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Thiết kế robot hút bụi có tính hút bụi, lau sản nhà, phát tránh vật - - cản, phát tránh cầu thang sử dụng hộ gia định Robot sử dụng pin, bo mạch điều khiển Arduino; hệ thống cảm biến siêu âm hướng di chuyển; cảm biến hồng ngoại sàn nhà phát cầu thang; Hệ điều khiển bánh xe di chuyển; chổi lau sàn hút bụi Tài liệu robot hút bụi trang mạng o Development of a vacuum cleaner robot: https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S1110016818300899? token=64093B3F83E562470699F49E3EA03C549B1B3BC934C1AF694FB 0579F710238C3BA06828151024B22046AB5E4589C5180&originRegion= us-east-1&originCreation=20210522043526 o Robot Vacuum Cleaners: https://www.st.com/en/applications/home-and-professionalappliances/robot-vacuum-cleaners.html#overview Nội dung đồ án:  Chương 1: Tổng quan Robot lau sàn tự động: - Các khái niệm robot, robot lau sàn nhà; tính robot lau sàn, hút bụi - Các thông tin liên quan loại robot lau sàn; chức năng, tích hợp công nghệ; hệ điều khiển chuyển động; cảm biến; định vị; lập đồ không gian…; ưu nhược điểm  Chương 2: Kết cấu phần cứng robot lau sàn- hút bụi - Tổng quan chức năng, yêu cầu kỹ thuật robot lau sàn, hút bụi - Kết cấu phần cứng: o Hệ chuyển động, hệ điều khiển o Hệ cảm biến, tính tiên tiến thơng minh SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình - Bo mạch điều khiển Arduino; cảm biến siêu âm; cảm biến hồng ngoại; động DC, Servo…  Chương 3: Thiết kế mơ hình lập trình điều khiển - Sơ đồ khối robot lau sàn từ động hộ gia đình - Mơ tả tính chung robot; chức hoạt động khối hoạt động robot - Thiết kế phần cứng: Sơ đồ nguyên lý hoạt động mơ hình - Thiết kế phần mềm: Lựa chọn phần mềm, thuật tốn thuật tốn con; chương trình điều khiển  Chương 4: Quá trình thực kết - Mơ tả q trình thực hiện, xây dựng mơ hình robot, thực thi, thử nghiệm mơ hình (có hình ảnh minh họa) - Kết vận hành robot, phân tích ưu nhược điểm hạn chế tồn tài - Hướng cải tiến, phát triển - Kết luận (mức độ đạt/ chưa đạt theo yêu cầu /nhiệm vụ ĐATN) Các sản phẩm dự kiến - Báo cáo tổng kết đồ án tốt nghiệp - Sản phẩm robot có chức lau sàn, hút bụi, phát tránh vật cản, - cầu thang Chương trình điều khiển Ngày giao đồ án: 18/01/2021 Ngày nộp đồ án: 20/05/2021 Đà Nẵng, ngày 18 tháng năm 2021 Người hướng dẫn Trưởng Bộ môn ………………………… Phạm Văn Phát LỜI MỞ ĐẦU Điện tử ngành quan trọng góp phần vào phát triển đất nước Sự phát triển nhanh chóng khoa học công nghệ làm cho ngành điện tử ngày SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình đạt nhiều thành tựu Nhu cầu người ngày cao, địi hỏi ngành điện tử phải khơng ngừng phát minh sản phẩm có tính ứng dụng cao, có tính với độ bền độ ổn định cao Một điều sản phẩm bắt nguồn từ linh kiện điện tử tương tự điện trở, tụ điện, cuộn cảm, diode, transistor… Có thể nói, với phát triển thời kì cơng nghiệp hố đại đất nước sống người dân nâng cao Các máy móc đời thay dần người hoạt động từ khó đến dễ, từ đơn giản đến phức tạp máy móc gọi robot Chúng bên cạnh giúp giải phầm công việc người giúp người có nhiều thời gian cơng việc quan trọng khác, hay thay vao nghỉ ngơi, thư giãn Vì vậy, trước cầu cần thiết bị, máy móc giúp làm giúp bớt phần cơng việc nhóm chúng em xin giới thiệu robot thân thiện với đời sống gia đình Đó robot hút bụi tự động, thiết bị nhỏ gọn, an tồn đảm bảo hiệu Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Điện – Điện tử, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật tận tình truyền đạt kiến thức quý báu, tạo điều kiện cho chúng em thực đồ án Em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn, thầy ThS Phạm Văn Phát tận tình giúp đỡ em trình chọn đề tài thực đề tài Với thời gian thực đề tài ngắn, kiến thức hạn hẹp, dù chúng em cố gắng khơng tránh khỏi sai sót, chúng em mong nhận dẫn thêm quý thầy cô Sinh viên thực SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình HÌNH 11 Lưu đồ thuật toán cảm biến tránh rơi cầu thang 3.4.3 Chương trình điều khiển 3.4.3.1 Chương trình điều khiển cho cảm biến siêu âm /* * Kết nối: HCSR04 Arduino VCC 5V GND GND TRIG ECHO Nạp code mở Serial Monitor chọn No line ending, baud 9600 */ const int trig = 8; // chân trig HC-SR04 const int echo = 7; // chân echo HC-SR04 void setup() { Serial.begin(9600); // giao tiếp Serial với baudrate 9600 pinMode(trig,OUTPUT); // chân trig phát tín hiệu pinMode(echo,INPUT); // chân echo nhận tín hiệu } void loop() { unsigned long duration; // biến đo thời gian int distance; // biến lưu khoảng cách SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT 60 Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình /* Phát xung từ chân trig */ digitalWrite(trig,0); // tắt chân trig delayMicroseconds(2); digitalWrite(trig,1); // phát xung từ chân trig delayMicroseconds(5); // xung có độ dài microSeconds digitalWrite(trig,0); // tắt chân trig /* Tính tốn thời gian */ // Đo độ rộng xung HIGH chân echo duration = pulseIn(echo,HIGH); // Tính khoảng cách đến vật distance = int(duration/2/29.412); /* In kết Serial Monitor */ Serial.print(distance); Serial.println("cm"); delay(200); }  Giải thích chương trình - duration = pulseIn(echo,1); Hàm pulseIn() dùng để đo độ rộng xung, Duration độ dài xung HIGH chân echo (tính theo micro giây) - distance = int(duration/2/29.412); Thời gian sóng truyền từ cảm biến đến vật duration/2, sau ta chia tiếp cho 29,412 để tính khoảng cách Đọc xung tín hiệu digital (HIGH/LOW) trả chu kì xung tín hiệu, tức thời gian tín hiệu chuyển từ mức HIGH xuống LOW ngược lại (LOW -> HIGH) Một số cảm biến cảm biến màu sắc TCS3200D hay cảm biến siêu âm dòng HC-SRxx phải giao tiếp qua xung tín hiệu nên ta phải kết hợp hàm digitalWrite() để xuất tín hiệu pulseIn() để đọc tín hiệu Cú pháp pulseIn(pin, value); pulseIn(pin, value, timeout); Trong đó: pin chân chọn để đọc xung pin có kiểu liệu int SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT 61 Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình Nếu đặt value HIGH, hàm pulseIn() đợi đến tín hiệu đạt mức HIGH, khởi động đếm thời gian Khi tín hiệu nhảy xuống LOW, đếm thời gian dừng lại pulseIn() trả thời gian tín hiệu nhảy từ mức HIGH xuống LOW Nếu đặt value LOW, hàm pulseIn() làm ngược lại, đo thời gian tín hiệu nhảy từ mức LOW lên HIGH value có kiểu liệu int Nếu tín hiệu ln mức HIGH/LOW cố định sau khoảng thời gian timeout, hàm pulseIn() dừng đếm thời gian trả giá trị timeout tính đơn vị micro giây Giá trị mặc định timeout 60.106 tương ứng với phút Giá trị tối đa 180.106 tương ứng với phút timeout có kiểu liệu unsigner long Trả Một số nguyên kiểu unsigner long, đơn vị micro giây pulseIn() trả thời gian nhảy trạng thái HIGH/LOW vượt timeout Ví dụ int pin = 7; unsigned long duration; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(pin, INPUT); } void loop() { duration = pulseIn(pin, HIGH); //Hãy nối chân Arduino vào đường tín hiệu //bạn muốn đọc xung Serial.println(duration); } 3.4.3.2 Chương trình điều khiển cho adruino // defining the pins const int trigPin1 = 3; const int echoPin1 = 5; const int trigPin2 = 6; const int echoPin2 = 9; const int trigPin3 = 10; SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT 62 Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình const int echoPin3 = 11; int irpin =2; // defining variables long duration1; long duration2; long duration3; int distanceleft; int distancefront; int distanceright; int a=0; void setup() { pinMode(trigPin1, OUTPUT); pinMode(trigPin2, OUTPUT); pinMode(trigPin3, OUTPUT);// Sets the trigPin as an Output pinMode(echoPin1, INPUT); // Sets the echoPin as an Input pinMode(echoPin2, INPUT); pinMode(echoPin3, INPUT); pinMode(irpin, INPUT); pinMode(4, OUTPUT); pinMode(7, OUTPUT); pinMode(8, OUTPUT); pinMode(12, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(trigPin1, LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite(trigPin1, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(trigPin1, LOW); duration1 = pulseIn(echoPin1, HIGH); distanceleft = duration1 * 0.034 / 2; Serial.print("Distance1: "); Serial.println(distanceleft); digitalWrite(trigPin2, LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite(trigPin2, HIGH); SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT 63 Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình delayMicroseconds(10); digitalWrite(trigPin2, LOW); duration2 = pulseIn(echoPin2, HIGH); distancefront = duration2 * 0.034 / 2; Serial.print("Distance2: "); Serial.println(distancefront); digitalWrite(trigPin3, LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite(trigPin3, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(trigPin3, LOW); duration3 = pulseIn(echoPin3, HIGH); distanceright = duration3 * 0.034 / 2; Serial.print("Distance3: "); Serial.println(distanceright); int s = digitalRead(irpin); if(s==HIGH) { digitalWrite(4, LOW); digitalWrite(7, HIGH); digitalWrite(8, LOW); digitalWrite(12, HIGH); delay(1000); a=1; } if ((a==0)&&(s==LOW)&&(distanceleft 20 && distanceright 20 && distancefront > 20 && distanceright > 20)) { digitalWrite(4, HIGH); digitalWrite(7, LOW); digitalWrite(8, HIGH); digitalWrite(12,LOW); } if ((a==1)&&(s==LOW)||(s==LOW)&&(distanceleft 20)) { digitalWrite(4, HIGH); digitalWrite(7, LOW); digitalWrite(8, LOW); digitalWrite(12, HIGH); delay(100); a=0; } if ((s==LOW) && (distanceleft > 20 && distancefront 20 && distanceright 20 && distancefront 20) ) { digitalWrite(4, LOW); digitalWrite(7, HIGH); digitalWrite(8, HIGH); digitalWrite(12, LOW); } SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT 65 Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình CHƯƠNG 4: QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN VÀ KẾT QUẢ 1 Quá trình thực Tham khảo sản phẩm robot hút bụi có thị trường HÌNH robot thị trường Như thấy, hầu hết sản phẩm thị trường có giá thành cao, nên viẹc tạo sản phẩm có chất lượng tốt, thân thiện với mơi trường, an tồn, đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng đặt biệt giá thành rẻ nhiều lần so với sản phẩm thị trường Xây dựng phương án thiết kế Cơng việc thiết kế khí robot hút bụi bao gồm phần sau: xây dựng vẽ, công việc thực phần mềm vẽ đồ họa solidwork 2005 Sau có vẽ thiết kế 3d robot bụi, tiến hành phân tích lựa chọn phương án thiết kế Phân tích chọn phương án thiết kế Phương án mơ hình robot tự hành bánh, bánh sau gắn liền trục với động điện dc 12v, bánh tự lựa đặt phía trước có tác dụng điều hướng Mơ hình có hình trịn Robot trang bị lcd nút nhấn để giao tiếp, SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT 66 Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình ngồi sử dụng cơng tắc hành trình loxo giúp robot tiếp xúc vật cản hoạt động Trang bị chổi lớn có tác dụng khuấy bụi giúp robot hút bụi tốt Phương án sử dụng nguồn từ acquy 12v Ưu điểm phương án là:  Kiểu dáng thiết kế nhỏ gọn  Khả di chuyển linh hoạt  Đảm bảo số tiêu chí yêu cầu kỹ thuật  Màu sắc đẹp  Tuy nhiên, diện tích khơng gian bên robot khiêm tốn, trang bị có chổi kiểu dáng thiết kế hiệu làm việc góc tường kém, kèm theo việ sản phẩm thị trường gần dùng thiết kế nên gần nhìn nhàm chán Phương án thứ robot tự hành bánh, sử dụng bánh điều hướng, bánh phía sau gắn liền trục với động cơ, khác với phương án 1, thiết kế tổng thể khối hình vng bo trịn bốn góc có kích thước Các cơng tắc hành trình đặt phía trước Mơ hình có khoảng trống phía để mạch điều khiển pin, trang bị lcd, nút nhấn để giao tiếp Robot trang bị hệ thống gồm chổi Trong đó, hai chổi phía trước có chức phụ trợ giúp gom bụi hai bên vào, quét góc tường Chổi lớn có tác dụng khuấy bụi giúp robot hút bụi tốt Ưu điểm phương án là:  Diện tích không gian bên robot rộng  Hiệu làm việc cải thiện  Màu sắc đẹp bắt mắt  Tuy nhiên, nhìn tổng thể cồng kềnh, q góc cạnh tạo cảm giác thơ cứng khơng mượt mà đẹp mắt, nhìn ghồ ghề khơng thuận tiện cho nhà chật hẹp Phương án thiết kế dựa hình vng, cắt cạnh góc vng, thành hình bát giác tạo cảm giác mẻ cách nhìn đẹp mắt Robot có bánh chủ động bánh dẫn hướng đặt phía trước Ở phương án có bố trí hệ thống gồm chổi quét, chổi nhỏ đặt hai bên góc trước robot giúp quét bụi góc tường nên tăng diện tích làm việc robot Bên cạnh đó, chổi lớn thiết kế đặt trung tâm chếch phía trước có chức khuấy bụi qt mảnh vụn có kích thước nhỏ Hộp bụi thiết kế bố trí hợp lý Ở phương án dùng cơng tắc hành trình đặt phía trước để giúp robot cảm nhận vật cản né vật cản cho robot va chạm với vật cản Các công tắc hành trình bảo vệ vành ngồi thiết kế dựa theo hình dạng thân robot Ưu điểm: SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT 67 Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình  Robot có kích thước nhỏ gọn giúp di chuyển linh hoạt  Bo lớn góc nâng cao hiệu làm việc  Diện tích khơng gian bên robot rộng  Kiểu dáng màu sắc đẹp  Các phần cấu thành nên robot bố trí hợp lý Tuy vậy, tồn số nhược điểm dung tích hộp bụi cịn nhỏ Sử dụng cơng tắc hành trình chưa hay Lựa chọn phương án Từ phân tích ưu việt phương án thiết kế, dựa yêu cầu kỹ thuật đưa trước Phương án phương án có nhiều ưu điểm phương án lại, phương án đánh giá cao khơng thiết kế nhỏ gọn mà cịn thẩm mĩ cao Vì vậy, phương án lựa chọn để chế tạo thành sản phẩm thực tế Chuẩn bị linh kiện HÌNH đặt mua linh kiện SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT 68 Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình HÌNH nguyên liệu làm khung sản phẩm Thi cơng phương án lựa chọn HÌNH 4 lắp ráp linh kiện SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT 69 Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình Hình ảnh sinh viên thực HÌNH Một số hình ảnh q trình thực Thử nghiệm sản phẩm HÌNH sản phẩm hoàn thiện Hướng phát triển cải tạo Với điều kiện thực tế em xin đề xuất số hướng phát triển đề tài sau:  Robot cần nâng cấp khả tự sạc nguồn cạn SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT 70 Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình       Robot cần phát triển khả nhận dạng không gian Robot cần trang bị cảm biến tránh vật cản tốt Robot nên trang bị cảm biến bụi bẩn để hoạt động tốt Robot cần trang bị thêm cảm biến để định vị khơng gian Tích hợp thêm chức điều khiển từ xa cho robot Phát triển giải thuật để robot thay đổi quỹ đạo di chuyển không gian robot với quỹ đạo hình xoắn ốc, quỹ đạo ngẫu nhiên, zích-zắc  Thực nghiệm robot hút bụi thực tế 4.2 Kết vận hành 4.2.1 Kết  Hoàn thành việc thiết kế mạch điều khiển mạch công suất cho robot  Đã xây dựng chương trình tối ưu cho robot dựa sử dụng vi điều khiển At328Pmega  Thuật tốn di chuyển có phần chưa sản phẩm thị trường hoạt động tốt hoạt động  Robot hút bụi hoạt động tốt theo yêu cầu thiết kế đặt 4.2.2 Tổng quan Thiết kế robot cần phải cân nhắc tính nhỏ gọn, hiệu thơng minh Sự lựa chọn hình dạng hình mặt đặt lên hàng đầu thiết kế ý tưởng có sẵn Với hình dạng mặt nhau, giới hạn số lượng bánh xe giới hai bánh sau có lực kéo bánh trước trợ lực Ngồi ra, quét phân tích đặt vị trí tối ưu để tăng diện tích làm robot mà khơng làm tăng kích thước tổng thể Thùng rác phát triển để đồng thời hoạt động kho chứa bụi bẩn thiết bị lốc xoáy để hút Điều cho thấy thùng rác thực chất thùng chứa bên có thiết lập chân khơng phần, hút giữ lại chất bẩn mà khơng có khả làm tràn chất bẩn Cần nhấn mạnh thùng rác tiếp xúc thường xuyên với sàn nhà từ hút bụi bẩn Khi xem xét thiết kế điện, cặp pin lithium-ion polymer sử dụng phục vụ độc lập cho Arduino tỷ lệ tiêu thụ điện chúng khác Bảng Arduino đóng vai trị não nhận xung lực từ cảm biến siêu âm điều khiển chắn động Khung khung làm từ nhựa cứng tính linh hoạt sẵn có Bo mạch vi điều khiển Arduino gắn khung đặt bánh trước phép thành phần tương tác khác dễ dàng truy cập Bốn cảm biến siêu âm đặt cách 135 ° quạt gió tạo chân khơng hút bụi bẩn Hai quét quay theo chiều kim đồng hồ ngược chiều kim đồng hồ để gom bụi bẩn khu vực hút bụi Sau tất thành phần lắp ráp khung mã lập trình tải lên, robot sau SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT 71 Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình kiểm tra phát khả hút bụi bẩn tránh chướng ngại vật cách hiệu Robot có chiều rộng, chiều ngang chiều cao khiêm tốn giúp dễ dàng điều động Nó nặng khoảng 1,5 kg pin trọng lượng nhẹ, thùng rác bìa cứng quạt gió nhỏ… Thể tích tối đa thùng rác nhỏ so với máy hút bụi cao cấp khác Hạn chế đường kính quạt thổi nhỏ Nếu cần, trình dọn dẹp mở rộng cách thích hợp 4.2.3 Đánh giá hiệu suất Hiệu suất robot phát triển đánh giá dựa hiệu điều hướng, khả / hiệu suất quét tiêu thụ điện nhà văn phòng Hiệu suất làm thử nghiệm nhà nhẵn, có rải rác khô hỗn hợp gạo, hạt sắn chiên, bột cát Robot hút chúng sau hai lần từ đầu phòng sang tường đối diện gặp chướng ngại vật Sàn làm hiệu vòng phút sàn khơng có chướng ngại vật Đối với người có chướng ngại vật, phải nhiều thời gian robot phải điều hướng chúng Nhiều thử nghiệm thực văn phịng khơng gian phịng thí nghiệm, kết tương tự thu Trong ro bot điều hướng khu vực cách hiệu quả, quan sát thấy trục trặc chướng ngại vật nhỏ Robot chế tạo để gần mặt đất để hút nhiều phát chướng ngại vật nhỏ Bất kỳ chướng ngại vật phát phải cao 1,5 cm mối đe dọa điều hướng robot Thùng rác hoạt động hiệu chất bẩn hút giữ lại mà không bị đổ Thùng rác dễ tiếp cận, làm cho việc đổ bụi bẩn dọn dẹp lại thùng rác dễ dàng Đối với pin dung lượng 2200 mAh, người ta tính tốn trình dọn dẹp làm hiệu trước sạc Với khả này, thiết bị triển khai cho mục đích sử dụng văn phịng gia đình, làm cho việc dọn dẹp trở thành nhiệm vụ hoàn toàn tự chủ Khả làm bị giới hạn thể tích thùng rác Điều mở rộng cách tương xứng Các thành phần ngày trở nên nóng hoạt động, việc kết hợp tản nhiệt hệ thống làm mát thông thường có lợi Cần có nhiều cảm biến cho khả nội địa quy mô lớn, chẳng hạn cảm biến đặt phía sau robot trường hợp robot lùi né vật cản tránh 4.2.4 Ưu điểm  Robot hoạt động không gian rộng lớn với nguồn pin lớn  Các cảm biến hoạt động với mật độ xác cao SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT 72 Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình  Bộ hút bụi với lực hút lớn hút bụi bẩn rác có kích thước lớn     4.2.5     Có thể thay đổi tốc độ chổi quét với module tích hợp Độ dọn dẹp sẽ, cịn sót bụi bẩn Mơ hình thiết kế gọn gàng, cân đối, tối ưu trọng lượng robot Giá thành rẻ nhiều so với sản phẩm có thị trường Nhược điểm Robot hạn chế hoạt động địa hình nhấp nhơ Lặp lại diện tích làm việc Robot chưa thể tự sạc nguồn Giải thuật robot chưa đa dạng, di chuyển mặt sàn phẳng, vật cản sát tường  Độ delay dộng né vật cản lâu  Robot tự tìm chỗ cũ, nơi bắt đầu làm việc mà dừng chổ hết pin thực lệnh tắt  Thiếu tính điều khiển từ xa  Chưa có kết thực nghiệm 4.3 Kết luận Một robot hút bụi thiết kế, chế tạo thử nghiệm để sử dụng phù hợp với mơi trường nhà Nó có dạng hình cạnh nhau, hút bụi bẩn thông qua thùng rác thu vào, có gắn hai chổi quạt để lùa đẩy rác vào chổ định động BLDC giúp tạo lực hút thu hút bụi bẩn vào thùng rác Robot điều hướng bánh xe trước hai bánh sau, động lắp đặt bánh sau, bánh trước thiết kế tự chuyển hướng, đồng thời phát chướng ngại vật cảm biến siêu âm đặt phía trước robot Có cảm biến hồng ngoại để thêm vào quét cầu thang, hạn chế nguy bị rơi cầu thang gây hư hại Nó cung cấp pin 12 V DC hoạt động liên tục hai pin nhúng sạc đầy Đề tài nghiên cứu phương pháp điều khiển thiết kế, chế tạo robot hút bụi dựa nhu cầu thực tiễn Robot hút bụi đạt yêu cầu đề Mơ hình hồn thiện bao gồm phần thiết kế khí, mạch điện tử chương trình điều khiển Nghiên cứu ứng dụng vi điều khiển thành công việc điều khiển robot hút bụi tự động thành công SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT 73 Tên Đề Tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Development of a vacuum cleaner robot: https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S1110016818300899? token=64093B3F83E562470699F49E3EA03C549B1B3BC934C1AF694FB0579F710 238C3BA06828151024B22046AB5E4589C5180&originRegion=us-east1&originCreation=20210522043526 [2] Robot Vacuum Cleaners: https://www.st.com/en/applications/home-and-professional-appliances/robot-vacuumcleaners.html#overview [3] https://hethongcongtudong.com/dong-co-khong-choi-than-la-gi-tat-tan-tat-vedong-co-brushless [4] https://datasheetspdf.com/pdf-file/1380136/ETC/HC-SR04/1 [5] https://htpro.vn/news/dien-tu-co-ban/nguyen-ly-cau-tao-cam-bien-sieu-am-thongdung-5.html [6] https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Proximity/HCSR04.pdf [7] https://randomnerdtutorials.com/complete-guide-for-ultrasonic-sensor-hc-sr04/ [8] https://donghodoapsuat.vn/cam-bien-sieu-am-la-gi-cau-tao-va-nguyen-ly-hoatdong/ [9] https://nghenang.com.vn/vi/tin-tuc/dong-co-khong-choi-than-la-gi-nguyen-ly-hoatdong-va-uu-nhuoc-diem-cua-no-15.html [10] http://arduino.vn/bai-viet/1058-dong-co-mot-chieu-khong-choi-brushless-dcmotor SVTH: ĐỖ PHẠM THANH - PHẠM ĐỨC TRÍ GVHD: Th.S PHẠM VĂN PHÁT 74 ... 12/5/2021 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO... đồ án tốt nghiệp - Sản phẩm robot có chức lau sàn, hút bụi, phát tránh vật cản, - cầu thang Chương trình điều khiển Ngày giao đồ án: 18/01/2021 Ngày nộp đồ án: 20/05/2021 Đà Nẵng, ngày 18 tháng... Thiết Kế Robot Hút Bụi Sử Dụng Trong Gia Đình HÌNH 10 Lưu đồ thuật toán cảm biến tránh vật cản 44 HÌNH 11 Lưu đồ thuật toán cảm biến tránh rơi cầu thang .45 Y HÌNH Các robot thị trường