Thiết kế và thi công robot lau nhà

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ROBOT LAU NHÀ NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỢNG HĨA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : PGS TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG Sinh viên thực hiện : MSSV : Lớp : Phan Ngọc Thư 1811050088 18DTDA1 Hoàng Nữ Xuân Nguyên 1811050113 18DTDA1 Lê Trung Thiện 1811050083 18DTDA1 TP Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ROBOT LAU NHÀ NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỢNG HĨA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : PGS TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG Sinh viên thực hiện : MSSV : Lớp : Phan Ngọc Thư 1811050088 18DTDA1 Hoàng Nữ Xuân Nguyên 1811050113 18DTDA1 Lê Trung Thiện 1811050083 18DTDA1 TP Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2022 LỜI CAM ĐOAN Chúng em, Phan Ngọc Thư, Hoàng Nữ Xuân Nguyên Lê Trung Thiện xin cam đoan: Đồ án tốt nghiệp thành quả từ nghiên cứu hoàn toàn thực tế thực theo hướng dẫn giáo viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Thanh Phương Đờ án thực hồn tồn mới, thành quả chúng em, không saochép theo đồ án tương tự Mọi tham khảo sử dụng đồ án trích dẫn các nguồn tài liệutrong báo cáo danh mục tài liệu tham khảo Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế nhà trường, chúng em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 09 năm 2022 (Kí ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Trong quãng thời gian ngồi học tập giảng đường Đại học Công nghệ TP.HCM, dạy bảo quý thầy, cô giúp đỡ các bạn Viện Kỹ Thuật Hutech, đặc biệt các thầy, cô chuyên nghành bảo cho chúng em giúp chúng em tích lũy nhiều kiến thức quý giá để đến chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học Thầy Nguyễn Thanh Phương, người thầy hướng dẫn giúp tận tình chúng em thời gian nghiên cứu thực đồ án này,thầy hỗ trợ nhiều quá trình tìm tịi nghiên cứu đờ án mặt lý thuyết cũng việc thực nghiệm Một lần nữa, xin cám ơn thầy Nguyễn Thanh Phương hết lòng dạy với vai trò người thầy hướng dẫn để chúng em hồn thành nên đồ án ngày hôm Mặc dù chuẩn bị cố gắng thời gian có hạn kinh nghiệm thực tế cịn hạn chế nên đồ án chúng em không tránh khỏi sai sót, chúng em kính mong nhận bảo thầy, cô ! Cuối chúng em xin chúc thầy, có thật nhiều sức khỏe thành cơng việc! TĨM TẮT “Thiết kế thi công Robot lau nhà” đề tài mà chúng em quyết định chọn sau nhận thấy phát triển cơng nghệ gia đình xã hội Robot lau nhà mà chúng em hướng tới sử dụng linh kiện đơn giản, hoạt động chủ yếu dựa vào cảm biến Lidar lập trình Arduino Bên cạnh chúng em có sử dụng ứng dụng hỗ trợ cho đồ án Proteus, Solidworks, Arduino IDE kết nối điện thoại qua ứng dụng Blynk Robot lau nhà mà chúng em thiết kế không sử dụng bánh xe để di chuyển robot hút bụi lau nhà mà người hay sử dụng mà di chuyển chủ yếu dựa vào lau gắn đế với mục đích tối giản giảm trọng lượng robot ABSTRACT “Design and construction of a house cleaning robot” is the topic that we decided to choose after realizing the development of technology in the family in today's society The cleaning robot that we aim to use uses simple components, works mainly based on Lidar sensors and programmed on Arduino In addition, we use applications that support the project such as Proteus, Solidworks, Arduino IDE and connect on the phone via the Blynk application The mopping robot that we designed does not use wheels to move like the vacuuming robots that people often use, but it moves mainly based on mops attached to the base for the purpose of minimalism and minimalism Reduce the weight of the robot as much as possible MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT ABSTRACT MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH 11 DANH MỤC CÁC BẢNG 13 LỜI MỞ ĐẦU 14 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 17 1.1 Đặt vấn đề 17 1.2 Phạm vi giới hạn đề tài ứng dụng 19 1.3 Cấu hình mơ tả hệ thống 21 1.4 Giới thiệu các phần mềm hỗ trợ 22 1.4.1 Phần mềm solidworks 22 1.4.2 Phần mềm Arduino Ide 25 1.4.3 Phần mềm Proteus 31 1.4.4 App Blynk 34 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 37 2.1 Tổng quan giải pháp số robot 37 2.1.1 Robot hút bụi lau nhà Medion 37 2.1.2 Robot hút bụi lau nhà thông minh Probot 38 2.1.3 Robot hút bụi Xiaomi 39 2.1.4 Robot hút bụi Robotek 40 2.1.5 Robot hút bụi lau nhà Philips 41 2.2 So sánh các dòng robot 42 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 44 3.1 Lựa chọn phương pháp giải quyết 44 3.2 Yêu cầu hệ thống 44 3.2.1 Thiết kế khung khí 44 3.2.2 Hệ thống vận hành 45 3.2.3 Độ hiệu quả sử dụng robot lau nhà thông minh 45 3.2.4 Sơ đồ khối hệ thống 46 3.3 Đề xuất phương pháp thực 47 3.3.1 Đề xuất giải pháp 47 3.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế 47 3.3.3 Xác định tính năng, thông số kỹ thuật sản phẩm 48 CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ 49 4.1 Thiết kế khí 49 4.1.1 Mô mô hình 3D robot lau nhà 49 4.1.2 Mô 3D phận robot lau nhà 50 4.2 Thiết kế hệ thống điều khiển 51 4.2.1 Nguyên lý hoạt động 51 4.2.2 Mạch điều khiển 52 4.2.3 Bảng phân công thiết bị vào/ra 52 4.2.4 Viết chương trình điều khiển hệ thống 53 4.3 Tính tốn chọn thiết bị 54 4.3.1 Động giảm tốc hành tinh WS-42GX775R – 12 V 54 4.3.2 Pin LiPo (Lithium polymer) 57 4.3.3 Mạch cầu điều khiển động BTS7960 57 4.3.4 Mạch giảm áp DC-DC Buck LM2596 3A 58 4.3.5 Mạch thu phát wifi esp8266 59 4.3.6 Arduino MEGA 2560 R3 CH340 59 4.3.7 Cảm biến Lidar A1 61 CHƯƠNG 5: THI CÔNG MÔ HÌNH 62 5.1 Thi cơng mơ hình 62 CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 66 6.1 Đánh giá kết quả 66 6.1.1 Về lý thuyết 66 6.1.2 Về phần cứng 66 6.1.3 Về chương trình điều khiển 66 6.2 Kết luận 67 6.2.1 Những ưu điểm 67 6.2.2 Những nhược điểm 67 6.2.3 Biện pháp khắc phục 67 6.2.4 Hướng phát triển 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 70 A Phần bản vẽ 70 B Phần Code 72 CHƯƠNG 5: THI CƠNG MƠ HÌNH 5.1 Thi cơng mơ hình Dán các mica lại thành khung robot lau nhà Hình 1: Khung robot lau nhà làm Mica (Ng̀n từ ĐATN nhóm) Đưa các linh kiện vào bố trí hợp lý 62 Hình 2: Bước đầu bố trí bên robot lau nhà (Ng̀n từ ĐATN nhóm) Bắt đầu test các linh kiện xem hoạt động ổn không Nếu ổn hết cố định lại linh kiện bên robot tiến hành hồn thiện mơ hình Hình 3: Test lại mơ hình (Ng̀n từ ĐATN nhóm) Test lại điều khiển qua điện thoại giao diện Blynk 63 Hình 4: Điều khiển qua app Blynk (Ng̀n từ ĐATN nhóm) Sau lắp đặt đầy đủ, nhóm hồn thiện mơ hình 64 Hình 5: Hồn thiện mơ hình (Ng̀n từ ĐATN nhóm) 65 CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 6.1 Đánh giá kết Kết quả thời gian qua, với nổ lực thành viên nhóm với hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Thanh Phương nhóm em hồn thành đờ án Đồ án đạt các kết quả cụ thể sau: 6.1.1 Về lý thuyết  Hiểu quy trình robot lau nhà thơng minh với nhiều dạng khác phổ biến  Hiểu nguyên lý hoạt động các thiết bị sử dụng robot lau nhà thông minh, biết tính toán lựa chọn thiết bị phù hợp với mơ hình 6.1.2 Về phần cứng  Hiểu rõ biết sử dụng phần mềm solid works để thiết kế 2D, 3D khí chính xác cho mơ hình  Mặc dù cịn gặp nhiều khó khăn phần vật liệu, nhờ hỗ trợ thiết bị phòng máy trường hướng dẫn thầy nên chúng em hồn thành mơ mong muốn 6.1.3 Về chương trình điều khiển  Hiểu rõ loại cảm biến Lidar dùng laze để phát vật cản, cách nhận diện hoạt động cảm biến Lidar  Nắm rõ phần mềm cách thực chương trình điều khiển arduino ide  Chương trình điều khiển ngơn ngữ C hoạt động ổn định, sản phẩm robot 66 lau nhà lau tiết diện lớn 6.2 Kết luận 6.2.1 Những ưu điểm - Thiết kế nhỏ gọn phù hợp với yêu cầu đề tài - Hệ thống điều khiển qua điện thoại - Đơn giản thao tác vận hành, sửa chữa bảo dưỡng - Mơ hình hệ thống hoạt động an toàn - Khả lau sàn - Không cần bánh xe để di chuyển 6.2.2 Những nhược điểm - Chưa có tính thẩm mỹ cao - Do robot khá cao, cảm biến đặt vị trí nên chưa quét vật vị trí thấp nếu khảng cách gần 6.2.3 Biện pháp khắc phục - Hoàn thiện hệ thống lý thuyết để đưa sản phẩm thực tiễn - Sửa chữa mơ hình thấp lại để lidar qt các vật cản thấp vị trí gần - Tối ưu hóa hệ thống khí cho cả hệ thống hợp thành khối liên kết chắn 6.2.4 Hướng phát triển - Tìm hiểu cho robot chống va đập, chống rơi, dốc trơn: di chuyển linh hoạt, nhận biết khu vực cầu thang, bậc thềm, chướng ngại vật các góc khác 67 - Kết hợp thêm các chức tự động nơi sạc pin cho robot - Thiết kế thêm động bơm để kiểm soát lượng nước tốt - Tích hợp khả nhớ vị trí vật cản cố định cho biết diện tích mà robot lau 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] LiDAR hoạt động thế nào? https://iroco.vn/lidar-la-gi-va-hoat-dong-nhu-the-nao/ [2] Cảm Biến Khoảng Cách Lidar RPLIDAR A1 360° Laser Range Scanner https://hshop.vn/products/cam-bien-laser-radar-lidar-rplidar-a1 [3] Giáo trình Vi Điều Khiển [4]Tổng hợp các loại robot hút bụi lau nhà tốt 2021 https://vitrangreview.com/robot-hut-bui-lau-nha [5]Solidworks gì? Khám phá khác biệt Solidworks AutoCAD https://www.thegioididong.com/game-app/solidworks-la-gi-kham-pha-su-khacbiet-giua-solidworks-va-1421404 [6] Arduino gì, khả kết nối sao? https://bkaii.com.vn/tin-tuc/405-arduino-la-gi-kha-nang-ket-noi-ra-sao [7] ESP8266 gì? https://dientutuonglai.com/esp8266-la-gi.html [8] Mạch Điều Khiển Động Cơ DC L298 https://hshop.vn/products/mach-dieu-khien-dong-co-dc-l298 [9] Mạch Giảm Áp DC-DC Buck LM2596 3A https://hshop.vn/products/mach-giamop-dc-lm2596-3a 69 PHỤ LỤC A Phần vẽ Hình Phụ Lục 1: Bản vẽ 2D khung khí (Nguồn từ ĐATN nhóm) 70 Hình Phụ Lục 2: Bản vẽ 2D khớp nối motor (Ng̀n từ ĐATN nhóm) 71 B Phần Code  Code của Arduino mega2560 72 73 74 Hình Phụ Lục 3: code cho Arduino Mega (Ng̀n từ ĐATN nhóm) 75  Code esp8266 Hình Phụ Lục Code cho esp8266 (Nguồn từ ĐATN nhóm) 76 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THI? ??T KẾ VÀ THI CÔNG ROBOT LAU NHÀ NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỢNG HĨA GIẢNG VIÊN... trước robot di chuyển - Robot di chuyển vẽ lau mà không cần bánh xe khác - Robot lau nhà phạm vi rộng - Robot điều khiển theo chế độ thủ cơng - Robot nhỏ gọn, lau nhà tự động Ứng dụng: Robot lau. .. thoại Robot lau nhà robot đời từ khá lâu, nhiệm vụ di chuyển khắp bề mặt sàn để lau sàn So với cách lau nhà tay robot lau nhà thông minh tự động nhiều, có khả làm việc mà khơng cần nhiều can thi? ??p