Điều khiển Robot tự hành GVHD TS Bùi Đình Bá TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN ROBOT TỰ HÀNH ĐỀ TÀI XE TỰ HÀNH ĐO NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM ĐIỀU KHIỂN BẰNG BLUETOOTH G.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ * ĐIỀU KHIỂN ROBOT TỰ HÀNH ĐỀ TÀI: XE TỰ HÀNH ĐO NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM ĐIỀU KHIỂN BẰNG BLUETOOTH Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện: : TS Bùi Đình Bá Họ tên Mã số sinh viên Nguyễn Huy Hoàng 20170754 Nguyễn Duy Tiến 20170933 Vũ Quốc Oai 20170851 Hà Nội, tháng năm 2022 Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá MỤC LỤC I Mở đầu II Cấu tạo xe Cấu tạo phần cứng Cấu tạo phần mềm Mơ hình động học xe Ghép nối Module III Kết IV Kết luận 11 Thành tựu đạt 11 Khó khăn 11 Phân công công việc 12 V Tài liệu tham khảo 13 VI Code Arduino Code MITInventor 14 Code Arduino 14 Code MIT App Inventor 15 VII Lời cảm ơn 18 Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá I MỞ ĐẦU Thế giới phát triển nhanh chóng, đặc biệt mặt khoa khoa học: Khoa học hàng không-vũ trụ, khoa học y tế, khoa học máy tính… Và đạt vơ số thành cơng: Đưa người lên vũ trụ, tìm hành tinh mới, cơng nghệ y tế mới, tìm hợp chất có ích cho đời sống, thiết kế loại rô-bốt phục vụ đời sống người Nhưng bên cạnh thành cơng có nhiều thất bại: Thảm họa chenobyl xảy vào ngày 26 tháng năm 1986 nhà máy điện nguyên tử Chernobyl Pripyat, Ukraina (khi phần Liên bang Xô viết) bị nổ, Sự cố nhà máy điện hạt nhân fukushima Nhật Bản năm 2011, phịng thí nghiệm chất nguy hiểm bí cố… tạo nhiều hệ lụy cho sống: Khơng khí nhiễm, trái đất nóng lên, nhiễm nguồn nước, số nới mà người khơng thể sống nhiễm phóng xạ chưa biết trở lại để sinh sống… Từ lý trên, nhóm chúng em định chế tạo công cụ giúp người kiểm tra thông số (nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, ánh sáng, phát khí gas rò rỉ phân biệt loại chất…) nơi mà người trực tiếp đo lý an tồn: Nơi có chất phóng xạ, phịng thí nghiệm bị cố, hành tinh mới, hay vùng đất khắc nghiệt… Đó sản phẩm: xe thăm dị điều kiện mơi trường điều khiển điện thoại thông minh Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá II CẤU TẠO VỀ XE Cấu tạo phần cứng Cụ thể, khung xe nhựa mica Động gắn khung nhựa mica xe Hai bánh xe lớn có trục, gắn vào động Bánh xe nhỏ gắn khung xe dẫn hướng hai bánh xe lớn Hình 1: Cấu tạo khung xe Mạch Arduino Uno gắn lên khung xe, ghép nối với module: Module điều khiển động L298N, Module Bluetooth HC-05 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11 Cụ thể cách ghép nối module với mạch trình bày phần sau Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá Module HC 06 Hình 2: Các mạch điều khiển Cấu tạo phần mềm Về phần mềm, để lập trình cho mạch Arduino, ta sử dụng ngôn ngữ riêng Arduino Để xây dựng app điều khiển thu nhận tín hiệu, ta sử dụng phần mềm App Inventor với ngơn ngữ lập trình Drag and Drop Chúng em sử dụng phương thức điểu khiển: 1) Điều khiển tay 2) Điều khiển giọng nói Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá Mơ hình động học xe Hình 3: Mơ hình động học xe Sử dụng cấu vi sai hình Trục hai bánh lớn nằm đường thẳng Hai bánh xe điều khiển động chiều Bánh lăn theo chuyển động dẫn hai bánh xe Đi thẳng cần tốc độ quay hai bánh phải Sự thay đổi hướng xe yêu cầu khác biệt tốc độ hai bánh Tuy nhiên ta sử dụng cấu vi sai nên việc rẽ trái rẽ phải thực cách quay bánh xe tốc độ ngược chiều quay Điều dựa vào mơ hình động học sau Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá Hình 4: Mơ hình động học theo trục Ghép nối Module 4.1 Thông số module Bluetooth HC – 05 Baudrate UART: 9600 Pairing code mặc định: 1234 Cách ghép nối chi tiết biểu diễn hình 4.2 Thơng số module điều khiển L298N Điện áp điều khiển: 9V Cách ghép nối module biểu diễn hình 4.3 Thơng số cảm biến DHT11 Điện áp hoạt động: 3- 5.5V DC Ngưỡng độ ẩm: 20 - 90% Sai số độ ẩm: ± 5% Ngưỡng nhiệt độ: - 55oC Sai số nhiệt độ: ± 2o C Cách ghép nối cảm biến DHT-11 với mạch Arduino biểu diễn hình Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá 4.4 Sơ đồ cách ghép nối mạch Hình 5: Sơ đồ nối ghép mạch Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá III KẾT QUẢ Giao diện app hoạt động Hình 6: Trước kết nối Hình 8: Chế độ điểu khiển giọng nói Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá Hình ảnh sản phẩm thực tế Hình 10: Hình ảnh sản phẩm Video sản phẩm: https://drive.google.com/drive/folders/1decxMYoZChPjW09QvuGtkrZJvICgAMa?usp=sharing Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá KẾT QUẢ ĐO NHIỆT ĐỘ-ĐỘ ẨM 10 Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá IV KẾT LUẬN Thành tựu đạt Thơng qua q trình nghiên cứu làm việc, chúng em hiểu cách phối ghép module điện tử với mạch điện, lập trình điều khiển động thu nhận liệu Từ thiết kế được: “Xe thăm dị nhiệt độ - độ ẩm điều khiển điện thoại thông minh tảng android” Xe hoạt động đo dải nhiệt độ (20 - 570) dải độ ẩm (30% - 92%) nhiều địa điểm thời gian khác Khó khăn Dù cố gắng hồn thành tập lớn với cường độ cao kì học cịn nhiều mơn học nữa, kinh nghiệm thực tế chúng em cịn thiếu, chi phí làm sản phẩm thiếu, phần viết code chưa tốt nên chắn tập lớn chúng em cịn nhiều thiếu sót bất cập Vì chúng em mong sửa chữa góp ý quý thầy cô để chúng em rút kinh nghiệm bổ sung kiến thức cho thân Trong trình hồn thành sản phẩm chúng em có gặp khó khăn lập trình giọng nói để điều khiển xe sử dụng tiếng anh, mong thầy xem xét giúp chúng em tím hướng khắc phục 11 Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá Phân cơng cơng việc Tên thành viên Phân công công việc Nguyễn Duy Tiến Làm slide, làm báo cáo, lắp mạch, tìm hiểu code Arduino Nguyễn Huy Hồng Lên ý tưởng, tìm hiểu code MIT app inventor Vũ Quốc Oai Làm báo cáo, tìm hiểu phần cứng, lắp mạch, tìm hiểu lập trình Arduino 12 Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá V TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Quang Huy & Ngô Trọng Hiếu, “Vi điều khiển ứng dụng Arduino cho người tự học”, Nhà xuất Bách khoa Hà Nội www.arduino.vn Slide giảng GVHD 13 Điều khiển Robot tự hành VI GVHD: TS Bùi Đình Bá CODE ARDUINO VÀ CODE MITINVENTOR Code Arduino 14 Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá Code MIT App Inventor -Chọn thiết bị bluetooth danh sách tín hiệu điện thoại nhận - Kết nối điện thoại thiết bị bluetooth xe: + Nếu thành công “Connected.” 15 Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá - Với lệnh “Forward”, tín hiệu trả dạng text F, dùng để di chuyển xe tiến lên phía trước - Tương tự với lệnh “Back”,” Left”, “Right”, “Stop” - Khi kết nối Bluetooth, nhận giá trị nhiệt độ, độ ẩm qua bluetooth tin hiệu lớn - Bật chức thu giọng nói kết nối với dịch vụ trợ lý ảo chuyển giọng nói thành văn google 16 Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá Khi giọng nói thu vào nhận dạng “Forward” app truyền tín hiệu lệnh F tương ứng với case F code arduino cho xe thẳng Khi giọng nói thu vào nhận dạng “Back” app truyền tín hiệu lệnh B tương ứng với case F code arduino cho xe thẳng Khi giọng nói thu vào nhận dạng “Turn left” app truyền tín hiệu lệnh L tương ứng với case F code arduino cho xe thẳng Khi giọng nói thu vào nhận dạng “Turn right” app truyền tín hiệu lệnh R tương ứng với case F code arduino cho xe thẳng 17 Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá VII LỜI CẢM ƠN "Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đưa môn học Điều khiển Robot tự hành vào chương trình giảng dạy Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên môn – thầy Bùi Đình Bá dạy dỗ, truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt thời gian học tập vừa qua Trong thời gian tham gia lớp học Điều khiển Robot tự hành thầy, em có thêm cho nhiều kiến thức bổ ích, tinh thần học tập hiệu quả, nghiêm túc Đây chắn kiến thức quý báu, hành trang để em vững bước sau Bộ mơn Điều khiển Robot tự hành môn học thú vị, vô bổ ích có hành trang vững cho công việc sau Đảm bảo cung cấp đủ kiến thức, gắn liền với nhu cầu thực tiễn sinh viên Tuy nhiên, vốn kiến thức nhiều hạn chế khả tiếp thu thực tế nhiều bỡ ngỡ Mặc dù chúng em cố gắng chắn tập lớn chúng em khó tránh khỏi thiếu sót nhiều chỗ cịn chưa xác, kính mong thầy xem xét góp ý để tập lớn chúng em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn!” 18 ... https://drive.google.com/drive/folders/1decxMYoZChPjW09QvuGtkrZJvICgAMa?usp=sharing Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá KẾT QUẢ ĐO NHIỆT ĐỘ-ĐỘ ẨM 10 Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá IV KẾT LUẬN Thành tựu đạt Thơng qua q trình... thẳng 17 Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá VII LỜI CẢM ƠN "Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đưa môn học Điều khiển Robot tự hành vào... www.arduino.vn Slide giảng GVHD 13 Điều khiển Robot tự hành VI GVHD: TS Bùi Đình Bá CODE ARDUINO VÀ CODE MITINVENTOR Code Arduino 14 Điều khiển Robot tự hành GVHD: TS Bùi Đình Bá Code MIT App