(TIỂU LUẬN) báo cáo bộ môn NHẬP môn kỹ THUẬT đề tài XE GIAO HÀNG tự ĐỘNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BÁO CÁO BỘ MÔN NHẬP MÔN KỸ THUẬT Đề tài: XE GIAO HÀNG TỰ ĐỘNG GVHD: PGS.TS Lưu Thanh Tùng Nhóm sinh viên thực hiện: DREAM TEAM TP.HCM, ngày tháng 12 năm 2021 DREAM TEAM gồm thành viên: Phi Võ Đăng Khang_2113680 Hà Trọng Khôi_2111554 Trương Minh Kha_2113648 Nguyễn Hữu Anh Kiệt_2110301 Trần Hồng Lam_2110309 Đề án “Máy giao hàng tự động” Page DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN Nơi ý tưởng bắt đầu Sơ lược xe dò line 2.1 Sơ đồ nguyên lí 2.2 Cảm biến 2.3 Động Lựa chọn phương án 3.1 Các phương án đề xuất nhóm 3.2 Giải pháp nhóm lựa chọn phương án Nguyên lí hoạt động xe 4.1 Hoạt động cảm biến quang trở 4.2 Cấu trúc điều khiển Sơ đồ kế hoạch Thiết kế 6.1 Bản vẽ thiết kế 6.2 Sơ đồ khối 6.3 Sơ đồ phân bố phần tử xe 6.4 Bản vẽ 3D Đề án “Máy giao hàng tự động” Thành phần xe Tiến hành lắp ráp 8.1 Lắp module lên khung xe 8.2 Sơ đồ nối dây 8.3 Lắp phần để đồ Lập trình 9.1 Code cảm biến dò line 9.2 Source code Arduino cho mạch 9.3 Sản phẩm cuối 10 Kết luận hướng phát triển 10.1 Kết 10.2 Ưu – nhược điểm 10.3 Hướng phát triển đề tài TÀI LIỆU THAM KHẢO Đề án “Máy giao hàng tự động” Page DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1 Kết khảo sát 10 Hình 2-1 Robot dị line bánh 12 Hình 2-2 Robot dị line bánh 12 Hình 2-3 Sơ đồ nguyên lý RC cars sử dụng trục truyền động 13 Hình 2-4 Sơ đồ nguyên lý RC racing cars sử dụng trục truyền động .13 Hình 2-5 Nguyên lý cảm biến quang 15 Hình 2-6 Vùng giao thoa cực phát cực thu 15 Hình 2-7 Động DC giảm tốc 16 Hình 3-1 Xe dị line bánh 17 Hình 3-2 Xe dị line bánh 18 Hình 3-3 Xe dị line bánh có bánh điều hướng 19 Hình 3-4 Xe dị line bánh không điều hướng 19 Hình 4-1 Mơ hình ngun lí hoạt động cảm biến 20 Hình 4-2 Quang trở 21 Hình 4-3 Đồ thị hoạt động quang trở 21 Hình 4-4 Bản thiết kế mạch 22 Hình 4-5 Cấu trúc mạch điều khiển 23 Hình 5-1 Sơ đồ Gantt 24 Hình 6-1 Bản vẽ thiết kế xe 25 Hình 6-2 Sơ đồ khối 26 Hình 6-3 Sơ đồ phân bố linh kiện cho xe 27 Hình 6-4 Mơ hình 3D xe 28 Hình 7-1 Khung xe 29 Hình 7-2 Mạch Ardunio 30 Hình 7-3 Mạch điều khiển 31 Hình 7-4 Cảm biến dò line 31 Hình 7-5 Sơ đồ nguyên lí hoạt động cảm biến 32 Hình 7-6 Pin sạc 33 Đề án “Máy giao hàng tự động” Page Hình 7-7 Breadboard 33 Hình 7-8 Dây cắm breadboard 33 Hình 8-1 Sơ đồ nối linh kiện 35 Hình 9-1 Mơ hình xe giao hàng tự động 45 Hình 10-1 Mẫu xe Cleveron 47 Hình 10-2 Mẫu xe BrainOS 48 Hình 10-3 Mẫu xe Starship Technologies 48 Đề án “Máy giao hàng tự động” Page DANH MỤC BẢNG Bảng 6-1 Bảng thiết bị xe 27 Bảng 8-1 Nối dây phận 36 Đề án “Máy giao hàng tự động” Page LỜI NÓI ĐẦU Ngày với phát triển nhanh chóng Cơng nghê thơng tin viêc ứng dụng vào thực tế ngành nghề đời sống đem lại lợi ích vơ to lớn Với mong muốn tìm tịi, sáng tạo mang cơng nghê đến gần với sống, nhóm chúng em gợi ý hướng dẫn thầy Lưu Thanh Tùng xin giới thiêu tới thầy, cô giáo bạn sinh viên sản phẩm Xe Giao Hàng Tự Động Có thể nói, điều khiển tự động hóa ngày trở nên phần thiếu sống người Chính lí mà nhóm chúng em cố gắng sáng tạo sản phẩm có tính ứng dụng cao có khả làm viêc thay người Và đặc biệt nữa, sản phẩm Xe Giao Hàng Tự Động giúp giảm thiểu tối đa tiếp xúc người với người thời gian dịch Covid hoành hành, giúp công việc giao hàng,thực phẩm, trao đổi tiền bạc trở nên thuận lợi Chúng em chân thành cảm ơn thầy Tùng dạy, hướng dẫn tận tình, tạo hội cho nhóm em thực dự án mong thầy dạy chúng em nhiều để chúng em hồn thành đồ án cách tốt có thể, sẵn sàng tham gia ngày hội kỹ thuật tới trường Đề án “Máy giao hàng tự động” Page LỜI CẢM ƠN Trong thực tế, khó có thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người xung quanh Vì vậy, để hồn thành tốt đồ án mà nhóm đề ra, chúng em xin cảm ơn: - Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh tạo môi trường động, tạo điều kiện cho chúng em nghiên cứu hoàn thiện dự án - PGS.TS Lưu Thanh Tùng – giảng viên môn Nhập môn kỹ thuật giúp chúng em định hướng bước đề tài, củng cố cho tụi em kiến thức tảng bắt tay vào làm công việc nhóm suốt q trình thực nhóm - Nhóm gửi lời cảm ơn đến bạn bè giúp đỡ, hỗ trợ chúng em gặp khó khăn, vướng mắt Chúng em xin chân thành cảm ơn Tác giả đề tài DREAM TEAM Đề án “Máy giao hàng tự động” Page Nơi ý tưởng bắt đầu Ban đầu đề án đặt hồnh tráng, giàu tính khoa học, mang tính chất đại công nghệ cao Các ý tưởng thành viên: Nguyễn Hữu Anh Kiệt Ý tưởng: Hệ thống phun thuốc trừ sâu tự động theo nhu cầu trồng Ứng dụng: giúp đỡ nhiều cho nông dân miền nơng thơn, tránh mùa thất thu Tránh tình trạng thiếu tìm hiểu, sử dụng sai thuốc, đợi tới trồng biểu bệnh rõ rang phun thuốc Phi Võ Đăng Khang Ý tưởng: Xe Giao Hàng Tự Động Mục Đích: giúp vận chuyển hàng quán ăn để tránh tiếp xúc thời gian dịch bệnh, tiết kiệm nhân công sức lực Hà Trọng Khôi Ý tưởng: Hệ thống tưới tự động theo thời gian Mục đích: tiết kiệm thời gian, sức lực việc tưới cây, cài đặt thời gian để tưới cho nhiều lần/ngày, đảm bảo cung cấp đầy đủ nước cho dù làm việc công tác Trương Minh Kha Ý tưởng: xe thăm dị mini Mục đích: khám phá nơi mà người khơng vào để tìm đồ vật nhỏ bị đánh rơi nhặt lại Trần Hồng Lam Đề án “Máy giao hàng tự động” Page *Nối mạch điều khiển động DC L298 với Mạch Vietduino Uno Bảng 8-2 Nối dây phận L298 Arduino VIN GND IN1 IN2 IN3 IN4 Đề án “Máy giao hàng tự động” Page 36 *Nối với mạch cảm biến * Các vấn đề nảy sinh hướng giải quyết: - Đối với line: Ban đầu line nhỏ độ dày lớp khơng đủ độ hấp thụ ánh sáng để cảm biến nhận khiến xe không di chuyển mong muốn Xe chạy đường thẳng, gắp khúc cua bám line kém, chạy vòng chỗ Đề án “Máy giao hàng tự động” Page 37 =>Hướng cải tiến: Làm line nhiều lớp tăng độ rộng line giúp xe di chuyển tốt Đề án “Máy giao hàng tự động” Page 38 8.3 Lắp phần để đồ *Ban đầu làm vỏ hộp không chắn, không mang vật nặng, không thẫm mỹ => Hướng cải tiến: Làm hộp chứa nhôm, bền, nhẹ, đẹp Đề án “Máy giao hàng tự động” Page 39 Lập trình 9.1 Code cảm biến dò line int cambien = A4; int giatri; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(cambien, INPUT); } void loop() { { giatri = analogRead(cambien); Serial.print("Giá trị cảm biến: "); Serial.println(giatri); Delay(200); } } //Phần ta lấy số liệu thật xác để cải tiến xe chạy bóng tối, phù hợp ứng dụng vận chuyển suốt ngày// Đề án “Máy giao hàng tự động” Page 40 9.2 Source code Arduino cho mạch #include "Line_Follow_IO.h" int b_speed_left = 0; int b_speed_right = 100; int lastvalue; int value; void setup() { Serial.begin(9600); pinModes(); } void loop() { / / / / / goFF(); // Hai động chạy thuận goR(); // Động trái chạy thuận , động phải chạy nghịch goL(); // Động trái chạy nghịch , động phải chạy thuận goFR(); // Động trái chạy , động phải đứng yên goFL(); // Động trái đứng yên , động phải chạy Run(); } void pinModes() { pinMode(IN_1, OUTPUT); pinMode(IN_2, OUTPUT); pinMode(IN_3, OUTPUT); pinMode(IN_4, OUTPUT); pinMode(Sensor_Right, INPUT); pinMode(Sensor_Left, INPUT); } void goStop() { Đề án “Máy giao hàng tự động” Page 41 analogWrite(IN_1, 0); analogWrite(IN_2, 0); analogWrite(IN_3, 0); analogWrite(IN_4, 0); } void goFF() { digitalWrite(IN_1, 1); analogWrite(IN_2, 255 - b_speed_right); analogWrite(IN_3, 255 - b_speed_right); digitalWrite(IN_4, 1); } void goFR() { digitalWrite(IN_1, 0); analogWrite(IN_2, 0); analogWrite(IN_3, 255 - b_speed_right); digitalWrite(IN_4, 1); } void goFL() { digitalWrite(IN_1, 1); analogWrite(IN_2, 255 - b_speed_right); analogWrite(IN_3, 0); digitalWrite(IN_4, 0); } void goL() { digitalWrite(IN_1, 1); analogWrite(IN_2, 255 - b_speed_right); analogWrite(IN_3, b_speed_right); digitalWrite(IN_4, 0); } void goR() { Đề án “Máy giao hàng tự động” Page 42 digitalWrite(IN_1, 0); analogWrite(IN_2, b_speed_right); analogWrite(IN_3, 255 - b_speed_right); digitalWrite(IN_4, 1); } void ReadSensor() { if (analogRead(Sensor_Right) = 380) { / O giua value = 2000; } else { if (analogRead(Sensor_Right) = 380) { //phia ben phai value = 0; lastvalue = 0; } else { if (analogRead(Sensor_Right) >= 580 && analogRead(Sensor_Left) 2000) { if (value == 3000) { goR(); } else { goFL(); } } else { if (value < 2000) { if (value == 0) { goL(); } else { goFR(); } } else { if (value = 2000) { goFF(); } } } } Đề án “Máy giao hàng tự động” Page 44 9.3 Sản phẩm cuối Hình 9-32 Mơ hình xe giao hàng tự động Đề án “Máy giao hàng tự động” Page 45 10 Kết luận hướng phát triển 10.1 Kết Sau trình học tập, nghiên cứu, nhóm đạt kết sau: Nghiên cứu cấu trúc nguyên lý hoạt động xe Thiết kế chế tạo mơ hình xe giao hàng chạy theo quỹ đạo cho trước Tìm hiểu bo mạch Arduino Xây dựng cấu trúc điều khiển, thuật toán lập trình bo mạch Arduino điều khiển xe dị line Quỹ đạo di chuyển xe theo quỹ đạo cho trước Không xảy tượng xe lệch khỏi line 10.2 Ưu – nhược điểm * Ưu điểm: Chạy ổn định, bám vạch xác Thể hiên khả hồn tồn tự động mơ hình Sử dụng xe tự động thay cho nhân công quán Dùng xe dò line đơn giản thay cho loại xe điều khiển phức tạp Sử dụng pin thay sạc điện để dễ dàng thay tối ưu thời gian hoạt động Mang tính ứng dụng thực tế cao với tình hình sống *Nhược điểm: Thiết kế mạch, lắp ráp nhiều thời gian, lập trình phức tạp, tùy thuộc nhiều vào mơi trường Tính linh hoạt chưa cao Thời lượng pin thấp, cần phải thay pin nhiều lần ngày sử dụng liên tục Ngoại hình xe chưa chỉnh chu, tính thẩm mỹ thấp Đề án “Máy giao hàng tự động” Page 46 Kích thước cịn nhỏ,khung xe yếu, chưa mang đồ vật nặng, lớn 10.3 Hướng phát triển đề tài Từ ứng dụng xe giao hàng tự động, ta phát triển ứng dụng nhiều mặt thám hiểm hang động, tự động gắp lấy mẫu vật vận chuyển ngoài, vận chuyển hàng hóa nhà máy lớn để khơng tốn sức người, hạn chế tai nạn lao động ,shipper tự động qua ứng dụng google map, cảm biến tránh né vật cản… Cụ thể lập trình cho xe thơng minh hơn, kích thước lớn có khả làm nhiều công việc khác di chuyển linh hoạt Xây dừng thuật tốn hồn chỉnh hơn, cải tiến xe kết hợp dò đường tránh vật cản đồng thời nhớ đường tìm đường nhanh Sau số mẫu xe tiên tiến thuộc dự án cơng ty lớn: Hình 10-33 Mẫu xe Cleveron Đề án “Máy giao hàng tự động” Page 47 Hình 10-34 Mẫu xe BrainOS Hình 10-35 Mẫu xe Starship Technologies Đề án “Máy giao hàng tự động” Page 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] "Viblo," 25 09 2020 [Online] Available: https://viblo.asia/p/huong-dan-lap-trinh- arduino-co-ban-4P856n4a5Y3 [Accessed 05 12 2021] [2] T t C n A Cad, " Avance Cad," 15 06 2018 [Online] Available: https://advancecad.edu.vn/xe-do-line-voi-arduino/ [Accessed 05 12 2021 ] [3] "Arduino," [Online] Available: https://www.arduino.cc/ [Accessed 05 12 2021] [4] "123doc," Công ty 123doc, [Online] Available: https://123docz.net/trang-chu.htm [Accessed 05 12 2021] [5] "HSHOP," [Online] Available: https://hshop.vn/ [Accessed 05 12 2021] [6] Điện tử Việt Nam: http://dientuvietnam.net [7] http://efa.tnut.edu.vn/Article/Download/242 [8] Cộng đồng Arduino Việt Nam: http://arduino.vn/search/node/arduino [9] Mẫu xe Starship https://cleantechnica.com/category/clean-energy/ [10] Mẫu xe BrainOS https://www.asme.org/topics-resources/content/off-the-shelf- brains-for-self-driving-robots [11] Tran Quoc Cuong, Tran Thanh Phong, (May 2012), Speed Control of Dc Motor By PWM Method Using Microcontroller Faculty of Industrial Engineering, Tien Giang University, ISSN: 1859 - 4530 [12] Trần Thế San, Cơ sở Nghiên Cứu & Sáng tạo robot, NXB Thống Kê,, 2005 Đề án “Máy giao hàng tự động” Page 49 [13] F Kaiser et.al., Line Follower Robot: Fabrication and accuracy measurement by data acquisition, International Conference on Electrical Engineering and Information & Communication Technology (ICEEICT) 2014 [14] Subhash P Rasal Development of Intelligent Line Follower’s Robot International Journal of Emerging Trends in Electrical and Electronics (IJETEE – ISSN: 2320- 9569) Vol 7, Issue 2, pp.15-16, Sep-2013 [15] Juing-Huei Suet al., An intelligent line-following robot project for introductory robot courses, World Transactions on Engineering and Technology Education, Vol.8, No.4, 2010 [16] DAIFUKU, SMARTCART, Automatic Guided Cart Installed Systems Richard T Vannoy II, M.S.I.T., B.S.E.E.T Designing and Building a Line Following Robot [17] Trịnh Chất & Lê Văn Uyển Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí Tập 2, 116- 117 Việt Nam, Cơng ty In Cơng Đồn Việt Nam, 2006 [18] Iman Anvari, Non-holonomic Differential Drive Mobile Robot Control & Design: Critical Dynamics and Coupling Constraints, Master Thesis, ARIZONA STATE UNIVERSITY, December 2013 Đề án “Máy giao hàng tự động” Page 50 ... Đề án “Máy giao hàng tự động? ?? Page 33 Tiến hành lắp ráp 8.1 Lắp module lên khung xe *Lắp gá bắt động bánh xe lên khung xe *Lắp mạch điều khiển động DC L298 lên khung xe Đề án “Máy giao hàng tự. .. if (value = 2000) { goFF(); } } } } Đề án “Máy giao hàng tự động? ?? Page 44 9.3 Sản phẩm cuối Hình 9-32 Mơ hình xe giao hàng tự động Đề án “Máy giao hàng tự động? ?? Page 45 10 Kết luận hướng phát... 26 6.3 Sơ đồ phân bố phần tử xe STT Đề án “Máy giao hàng tự động? ?? Page 27 6.4 Bản vẽ 3D Hình 6-22 Mơ hình 3D xe Đề án “Máy giao hàng tự động? ?? Page 28 Thành phần xe Bộ khung Robot Chasiss Black