Báo cáo dự án robot và máy thông minh khử trùng

TRƯỜNG THCS THỊ TRẤN BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC DỰ ÁN ROBOT KHỬ TRÙNG Lĩnh vực: 20 ROBOT máy thông minh NGƯỜI THỰC HIỆN: Vũ Hải Đăng Vũ Quang Hào Tủa Chùa, tháng 10 năm 2020 MỤC LỤC Nội dung STT T rang Trang bìa Mục lục A Lý chọn đề tài NỘI DUNG BÁO CÁO B Câu hỏi nghiên cứu, vấn đề nghiên cứu, giả thuyết khoa học C Thiết kế phương pháp nghiên cứu D Tiến hành nghiên cứu E Tài liệu tham khảo 15 A Lí chọn đề tài - Dịch bệnh COVID 19 hoàn hành toàn giới, chưa có phương thức chữa trị mà tự bảo vệ vệ sinh Hàng năm nước ta phải chịu bão, đợt lũ, bão tan, lũ rút để lại vấn đề lớn môi trường bị ô nhiễm nặng nề - Năm 2020 năm dịch bệnh, nhiều khu tập trung cách ly tạo ra, việc vận chuyển đồ nhu yếu phẩm phục vụ bên khu cách ly vất vả gây nguy cao việc lây nhiễm nguồn bệnh Việc phun khử trùng nhân viên khử trung vất vả, nặng nhọc, độc hại dễ lây lan nguồn bệnh - Thời đại Công nghệ 4.0: kỉ nguyên tự động hóa Robot B Câu hỏi nghiên cứu Câu hỏi nghiên cứu: Từ yếu tố chúng em đặt câu hỏi: Làm để thực việc phun khử trùng mà lại giảm vất vả nguy hiểm cho nhân viên phun khử trùng? Làm giúp tình nguyện viên khu cách ly vận chuyển hàng hóa, nhu yếu phẩm vào khu cách ly mà trực tiếp vào? Làm ta dùng dung dịch rửa ta khử trùng mà khơng phải nhấn vào bình chứa dung dịch mở vòi? Vấn đề nghiên cứu: Sau thời gian nghiên cứu hỗ trợ, giúp đỡ giáo hướng dẫn, nhóm em định thực dự án: “ Robot khử trùng” Giả thuyết khoa học: Từ thực tiễn trình phòng, chống dịch bệnh COVID-19 cho thấy, nhân viên y tế mang trang phục bảo hộ chuyên dụng, khả bị lây nhiễm tiếp xúc với môi trường truyền nhiễm bệnh nhân cao Bên cạnh đó, để khử khuẩn phương pháp phun hóa chất cho bệnh viện Bạch Mai, quan chức phải huy động 100 cán chiến sỹ Binh chủng Hóa học Sức người phải bỏ nhiều Trong thời gian dài nghiên cứu, tìm tịi thực dự án Bản thân nhóm em thấy rằng, dự án vận dụng vào thực tiễn Robot thay người phun khử trùng nơi công cộng ( nhà trường, bệnh viện, ), bớt nặng nhọc giảm thiểu nguồn lây bệnh Nếu thử nghiệm thành cơng, nói sản phẩm mang tính sáng tạo có ý nghĩa thực tiễn lớn cơng tác phịng chống nguy lây nhiễm vi-rút Corona (SARS-CoV-2) cho nhân viên y tế, nhân viên làm công tác vệ sinh, khử khuẩn phòng cách ly áp lực âm dành cho người bệnh có kết xét nghiệm (+) phòng cách ly khác dành cho người bệnh nghi ngờ nhiễm vi-rút SARS-CoV-2 Ngồi u cầu robot tự động phun xịt hoá chất khử khuẩn đạt tốc độ phun, kích thước hạt khí dung, khả xoay góc độ phun, robot cịn có chức tự động phun nước rửa tay để phục vụ lưu động cho người Để thực dự án “ Robot khử trùng”, chúng em sử dụng vật liệu sẵn có ( tơ đồ chơi qua sử dụng,bộ mạch lập trình sẵn,tấm alu,mâm xoay, ống nước 8mm ) để tạo sản phẩm C Thiết kế phương pháp nghiên cứu 1.Thời gian địa điểm nghiên cứu - Địa điểm: Nghiên cứu tiến hành trường THCS Thị Trấn - Thời gian: Ngày bắt đầu: 15/01/ 2020 Ngày kết thúc: 15/10/2020 Đối tượng khách thể nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Cấu tạo nguyên lí hoạt động Robot - Khách thể nghiên cứu: Giải pháp giúp người hạn chế tối đa tiếp xúc nơi công cộng: phun khử khuẩn, rửa tay tự động, vận chuyển hàng hóa nhu yếu phẩm nơi cách ly vùng nguy hiểm Phạm vi Nhiệm vụ nghiên cứu 3.1 Phạm vi Tìm hiểu thực tế địa phương nơi em sinh sống, trường học, số nơi công cộng nơi em sinh sống, phương tiện truyền truyền hình xem vùng miền có khu cách ly, vùng bị nhiễm… Tìm kiếm thơng tin phương tiện truyền thơng như: đài, báo, truyền hình, internet, trang mạng xã hội nhằm so sánh, đối chiếu khả phát triển dự án 3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng sở lý luận đề tài - Tìm hiểu chế hoạt động Robot Phương pháp nghiên cứu 4.1 Các phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Tìm hiểu mạng, sách báo, tivi thuận lợi khó khăn tạo phát triển Robot - Tìm hiểu trang thơng tin địa phương, sách báo khả phát triển nhân rộng Robot 4.2 Phương pháp thu thập liệu: - Từ nguồn thông tin Bộ y tế - Thu thập thông tin thực tế Việt Nam 4.3 Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn 4.3.1 Phiếu điều tra, vấn, chụp hình - Thuận lợi khó khăn phát triển, nhân rộng Robot địa phương - Người dân có hiểu biết tác dụng sử dụng Robot - Chức cảm biến Robot đem lại lợi ích tuyệt vời nơi công cộng, quan, trường học - Sử dụng Robot nâng cao ý thức bảo vệ thân đặc biệt bảo vệ cộng đồng trước dịch bệnh 4.3.2 Tuyên truyền: + Những lợi ích, tiện ích Robot đem lại + Giới thiệu trang mạng uy tín để nghiên cứu, trao đổi + Hướng dẫn nguyên lí hoạt động máy D TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU Giới thiệu tổng quan vấn đề nghiên cứu: Từ thực tiễn đòi hỏi từ dịch bệnh COVID 19, thiên tai lũ lụt từ Miền Trung, vất vả, nguy hiểm nhân viên phun khử trùng đam mê sáng tạo, chúng em tạo sản phẩm Dự án phát triển, giảm thiểu thời gian, công sức nguy hiểm việc phun thuốc khử trùng nhiều Ngồi chúng em cịn tận dụng thêm việc lắp máy rửa tay tự động để việc diệt khuẩn tuyệt đối Dựa vào việc tái sử dụng số đồ qua sử dụng dùng ngơn ngữ lập trình Arduino để tích hợp điều khiển từ xa chúng em tạo sản phẩm “ Robot khử trùng” Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu chung - Tiết kiệm thời gian, tránh tiếp xúc bề mặt với vật thể - Nâng cao ý thức cộng đồng xã hội - Tăng chức diệt khuẩn 2.2 Mục tiêu cụ thể - Đối với nơi công cộng dễ dàng sử dụng - Sử dụng trường học: hình ngồi gây tị mị, thích thú đến bạn học sinh 2.3 Giới hạn phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu tiến hành chủ yếu trường học 2.4 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu qua thực tiễn trường địa phương - Làm dụng cụ sở tham khảo ý kiến đóng góp để hồn thiện dụng cụ như: rẻ kinh tế, hiệu cao, dễ chế tạo - Hoàn thành làm dụng cụ so sánh với loại dụng cụ khác có bán thị trường 2.5 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu cấu tạo nguyên lí hoạt động Robot, Sơ đồ mạch điện, hoạt động hệ thống di chuyển, hệ thống phun sương, hệ thống rửa tay tự động - Nghiên cứu tạo máy không tốn kinh tế đồng thời tận dụng nguyên liệu sẵn có, dễ tìm 2.6 Điểm dự án Với dự án “ Robot khử trùng”, ý tưởng phát huy mối liên hệ kiến thức học lớp ngồi đời sống Điểm mơ hình tất hoạt động robot điều khiển từ xa nên an toàn đưa vào sử dụng thực tiễn, sử dụng vật liệu sẵn có ( tơ đồ chơi qua sử dụng,bộ mạch lập trình sẵn, alu, mâm xoay, ống nước 8mm ) để tạo sản phẩm robot khử khuẩn đơn giản dễ làm không tốn nhiều tiền mà hiệu cao Bảng so sánh việc phun khử trùng sức người với Robot theo diện tích vùng phun Nơi cần phun Quy định phun khử khuẩn lít/m2 Diện tích Thể tích dung dịch cần dùng Cơng suất máy lít/giây Thời gian phun ( giây) Thời gian nâng hạ cần phun xoay cần (giây) Tổng thời gian hoàn thành Robot (giây) Thời gian hoàn thành người phun khử trùng ( giây) Lớp học Phịng tổ chun mơn Phịng truyền thống Phịng học môn Sân trường MN 0.1 50 0.1 50 30 80 120 0.1 18 1.8 0.1 18 30 48 80 0.1 35 3.5 0.1 35 30 65 100 0.1 50 0.1 50 30 80 120 0.1 300 30 0.1 300 30 330 420 - Robot vừa giúp tiết kiệm kinh tế vừa giảm bớt việc nặng nguy hiểm cho người Cách tiến hành * Quy trình thực Dự án thực thời gian từ 15/01/2020 đến 15/10/2020 với quy trình thực sau: Khi nghiên cứu dự án này, nhóm em đặt mục tiêu cuối làm giảm thiểu tối đa vất vả, nguy hiểm cô phun khử trùng, giảm thiểu thời gian, công sức nguy hiểm việc phun thuốc khử trùng nhiều Ngồi chúng em cịn tận dụng thêm việc lắp máy rửa tay tự động để việc diệt khuẩn tuyệt đối Sau thời gian nghiêm cứu tìm tịi, kết hợp với hướng dẫn giáo, nhóm em thực dự án “ Robot khử trùng” nhằm giải vấn đề thực tế nêu với quy trình thực cụ thể sau: GIAI ĐOẠN Lên ý tưởng vẽ sơ đồ mạch điện GIAI ĐOẠN Tìm thiết bị cũ, tạo khung cho Robot GIAI ĐOẠN Đấu đường ống nước, béc phun ROBOT KHỬ TRÙNG GIAI ĐOẠN Thực gắn bẳng mạch, đấu chức GIAI ĐOẠN Viết code cho điều khiển GIAI ĐOẠN Thử nghiệm hoàn thiện sản phẩm SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN HÌNH ẢNH THỰC TẾ Cấu tạo nguyên lí hoạt động máy: * Chuẩn bị nguyên vật liệu: Tên linh kiện Ảnh linh kiện Mạch điều khiển tắt mở từ xa kênh với khoảng cách 100m Mạch điều tốc Bóng đèn led Role 12v Cầu nối Tụ điện Diot dán Ic ổn áp lm7805 Trục gen Bi đĩa Sắt hộp Ống dẻo Mô tơ giảm tốc 24v Máy bơm áp suất Máy nén khí 12v Ốc vít Bi gối ngang(10mm) Bi gối dọc (10mm) Vỏ xe ô tô trẻ em Dây điện Rơ le Khí Mơ tơ 775 Rơ le khí Ngơn ngữ lập trình Arduino *Cấu tạo nguyên tắc hoạt động Sản phẩm chia thành hệ thống chính: hệ thống di chuyển, hệ thống phun sương hệ thống rửa tay tự động 10 Cấu tạo Hệ thống di chuyển Robot khung xe đồ chơi gồm vỏ xe bánh xe cao xu đặc mô tơ 550: mô tơ dùng để rẽ hướng, mơ tơ cịn lại để dẫn động cho bánh sau rơ le 12V – 10 Ampe mạch điều khiển kênh kèm điều khiển từ xa Ngun tắc hoạt động Khi đóng điện, dịng điện qua rơ le kích hoạt mơ tơ hoạt động Các bánh di chuyển chuyển động tịnh tiến Khi bấm nút số di chuyển tiến thẳng Robot Dòng điện qua mạch điều khiển chân số 1, nguồn điện 12v cấp cho mô tơ quay làm cho bánh kết nối với trục bánh xe, làm cho xe di chuyển tiến lên Khi bấm nút số di chuyển lùi thẳng Robot Dòng điện qua mạch điều khiển chân số 2, nguồn điện 12v cấp cho mô tơ quay làm cho bánh kết nối với trục bánh xe, làm cho xe di chuyển lùi sau Khi bấm nút số rẽ phải Robot Dòng điện qua mạch điều khiển chân số 3, nguồn điện 12v cấp cho mô tơ quay làm cho bánh kết nối với trục bánh xe, làm cho xe di chuyển rẽ phải Khi bấm nút số Robot rẽ trái Dòng điện qua mạch điều khiển chân số 3, nguồn điện 12v cấp cho mô tơ quay làm cho bánh kết nối với trục bánh xe, làm cho xe di chuyển rẽ trái Hệ thống phun sương: Mô tơ 24v, hộp số giảm tốc để nâng hạ cần phun Bi gối ngang 50 để giữ trục nâng hạ cần phun ốc 17, sắt hộp 2cm 5cm Hoạt động nâng hạ cần mâm xoay trái – phải: Khi nhấn nút điều khiển dịng điện chạy qua rơ le kích hoạt mơ tơ mâm xoay chuyển động sang trái sang 11 Bulong zen dài có bắt ốc 17 để đẩy nâng hạ cần Mâm xoay gỗ Mô tơ giảm tốc bi 900 để xoay trái xoay phải Ống nước 8mm, béc phun sương, cút nối 8mm Máy bơm sử dụng mô tơ 775 80W 12 V với áp lực lít/ phút Mạch điều chỉnh nâng áp từ 12V thành 24 V rơ le 12V – 10 Ampe phải đồng thời mạch công suất chuyển mạch từ 12V lên thành 24V để kích hoạt chuyển động nâng hạ cần phun Hoạt động phun sương: Khi bấm nút điều khiển số điều khiển số rơ le lệnh cho máy bơm hoạt động, dung dịch từ bình chứa đẩy lên hệ thống ống dẫn tạo áp suất cao thành ống, qua vị trí béc phun dung dịch qua tạo sương với áp lực mạnh khiến sương tỏa rộng Khi bấm nút số cần phun Nâng Dòng điện qua mạch điều khiển chân số 5, nguồn điện 12v cấp cho mô tơ giảm tốc quay làm cho hộp số giảm tốc quay phía bên phải để kéo ốc 17 gắn vào với bulong zen dài tịnh tiến quay vào bên phải kéo cần phun nâng lên Khi bấm nút số cần phun Hạ Dòng điện qua mạch điều khiển chân số 6, nguồn điện 12v cấp cho mô tơ giảm tốc quay làm cho hộp số giảm tốc quay phía bên trái để kéo ốc 17 gắn vào với bulong zen dài tịnh tiến quay vào bên trái kéo cần phun hạ xuống Khi bấm nút số xoay sang phải Mâm Dòng điện qua mạch điều khiển chân số 7, nguồn điện 12v cấp cho mô tơ giảm tốc quay kéo trục khửu quay tịnh tiến quay vào bên phải kéo mâm xoay sang phía bên phải Khi bấm nút số xoay sang trái Mâm 12 Dòng điện qua mạch điều khiển chân số 8, nguồn điện 12v cấp cho mô tơ giảm tốc quay kéo trục khửu quay tịnh tiến quay vào bên trái kéo mâm xoay sang phía bên trái Hệ thống rửa tay tự động Thanh sắt hộp 2cm Cảm biến vật cản E18 Mạch điều tốc để tăng giảm lượng nước rửa tay Mạch rơ le Máy bơm Khi đóng điện, cảm biến vật cản kích hoạt Khi gặp vật cản (tay người), cảm biến nhận lệnh kích hoạt cho mạch zơ le đóng dịng điện cho mạch điều tốc đồng thời máy bơm hoạt động, nước rửa tay từ bình chứa đẩy lên vịi phun thơng qua hệ thống ống dẫn Khi lượng dung dịch lấy đủ, vật cản rời hệ thống tự động ngắt, máy bơm dừng hoạt động, nước rửa tay khơng cịn phun Phần chung: điều khiển từ xa lập trình cho nút khiển ngơn ngữ Arduino, dùng sóng RF315Hz Ắc quy 12V bảng nhựa gắn bảng mạch điện tử phíp đồng gắn rơ le 12V 10 Ampe tụ dùng để lọc nguồn cho IC ổn định dòng Điot cầu chống ngược cực, IC LM7805 để ổn định dòng 5V dùng giảm áp từ dòng 12V xuống 5V cung cấp cho mạch thu sóng Lị xo đồng dùng để làm ăng ten thu sóng IC 2267222 dùng để đọc lệnh mạch thu sóng (IC giải mã) Mạch thu sóng 315HZ dùng để thu sóng từ điều khiển cầm tay Cơng tắc cài 16 chân dùng để cài đặt nhấn nhả giữ cho chức Và zơ le cho việc di chuyển, nâng hạ xoay cần phun *Quy trình sử dụng: 13 Với Robot khử khuẩn điều khiển điều khiển từ xa, với cấu hình mạnh tính vượt trội Robot điều khiển từ xa (khoảng cách tối đa 100m) để phun xịt thuốc khử khuẩn cho Khu vực cách ly người có khả nhiễm, phịng điều trị Virus Corona bệnh viện… Cánh tay robot vòi phun thuốc Cánh tay có khả chuyển động lên, xuống, qua trái, qua phải Ngồi ra, hai bên hơng mặt trước robot cịn gắn hai vịi Do đó, q trình di chuyển, robot phun thuốc hai bên, phía trước, phía mặt sàn Độ xa phun từ bên hông thân robot khoảng 1m, phía trước, phía khoảng 1,5m nên robot di chuyển lượt khử khuẩn hồn tồn khu vực sảnh, hành lang, phòng bệnh khu cách ly bệnh viện Với khả di chuyển linh hoạt nhờ sử dụng ba động dẫn động độc lập kích thước nhỏ gọn, robot làm việc khoảng không gian rộng Việc sử dụng bốn bánh cao su đặc (khơng có săm) giúp robot di chuyển dễ dàng bề mặt trơn trượt lẫn gồ ghề Robot có khả tải khoảng 50kg, thời gian làm việc liên tục khoảng giờ, tốc độ di chuyển tối đa 10km/h, robot phát triển thành nhiều loại robot có tính khác robot vận chuyển đồ đạc, vật tư, cứu hộ, cứu nạn, quan trắc môi trường, cứu hỏa, môi trường điều kiện mà nhân lực trực tiếp tham gia tác nghiệp nguy hiểm đến tính mạng khó khăn Kết luận - Sau thử nghiệm “ Robot khử trùng” vào thực tiễn trường THCS Thị Trấn, chúng em nhận thấy Robot phần đáp ứng mục tiêu đề ra: tự động di chuyển, tự động phun khử khuẩn máy rửa tay tự động - Việc sử dụng robot khử khuẩn thử nghiệm đem lại kết cho kết khích lệ, người phun thuốc sử dụng robot việc phun thuốc khử khuẩn dễ dàng - Đồng thời đáp ứng nhu cầu cấp thiết việc phun thuốc khử khuẩn Kiến nghị Dự án thực việc sử dụng đồ vật qua sử dụng nên số hạn chế, để dự án đầy đủ, khoa học có tính mở hơn, mong đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn học sinh đặc biệt quý ban giám khảo số tiện ích để dự án khả thi mang tính thiết thực E Tài liệu tham khảo Trong q trình thực dự án, nhóm em tham khảo số tài liệu: SGK vật lý 8, SGK tin học https://robocon.com.vn/robot/che-tao-robot 14 http://arduino.vn/reference/howto https://machdientu.org/ Hướng dẫn sử dụng mạch điều khiển từ xa remote Kĩ thuật khí lắp ghép chế tạo máy Trên nội dung báo cáo nghiên cứu khoa học đề tài “Robot khử trùng” nhóm em Do thời gian nghiên cứu ít, trình độ học vấn, khoa học nhóm em có hạn chế nên nội dung nghiên cứu chưa sâu, cách trình bày, diễn đạt chưa rõ ý, chưa thể tưởng Chắc chắn báo cáo dự án nhóm em cịn nhiều thiếu sót, nhóm em xin đóng góp ý kiến thầy cô, ban giám khảo Nhóm em xin trân trọng cảm ơn! NGƯỜI THỰC HIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN Vũ Hải Đăng Vũ Quang Hào Bùi Thị Quyên XÁC NHẬN CỦA NHÀ TRƯỜNG HIỆU TRƯỞNG 15 ... Robot khử trùng? ?? vào thực tiễn trường THCS Thị Trấn, chúng em nhận thấy Robot phần đáp ứng mục tiêu đề ra: tự động di chuyển, tự động phun khử khuẩn máy rửa tay tự động - Việc sử dụng robot khử. .. phun khử trùng đam mê sáng tạo, chúng em tạo sản phẩm Dự án phát triển, giảm thiểu thời gian, công sức nguy hiểm việc phun thuốc khử trùng nhiều Ngồi chúng em cịn tận dụng thêm việc lắp máy rửa... sương, hệ thống rửa tay tự động - Nghiên cứu tạo máy không tốn kinh tế đồng thời tận dụng nguyên liệu sẵn có, dễ tìm 2.6 Điểm dự án Với dự án “ Robot khử trùng? ??, ý tưởng phát huy mối liên hệ kiến thức