Sản phẩm của đề tài là Robot khử khuẩn, điều khiển 2 chế độ: tự động và bằng tay qua Mit App Inventor, điều chỉnh được góc phun và lưu lượng thuốc, phần sát khuẩn tay cho con người dùng bộ khử khuẩn hồng ngoại. Đi kèm với sản phẩm là quyển báo cáo và hướng dẫn sử dụng sản phẩm. Trong đó đưa ra bảng dự trù vật tư thiết bị, quy trình lắp đặt, cài đặt và lập trình, hướng dẫn vận hành robot khử khuẩn.
BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT-HUNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT KHỬ KHUẨN ĐIỀU KHIỂN QUA MIT APP INVENTOR Mã số: 22GV03ĐT010 Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Duy Huấn Thành viên tham gia: ThS Hồng Thị Nga ThS Ngơ Thị Châm Hà Nội, Tháng 07/ 2023 BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT-HUNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT KHỬ KHUẨN ĐIỀU KHIỂN QUA MIT APP INVENTOR Mã số: 22GV03ĐT010 Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Duy Huấn Thành viên tham gia: ThS Hoàng Thị Nga ThS Ngô Thị Châm Chủ nhiệm đề tài (ký, ghi rõ họ tên) Hà Nội, Tháng 07/ 2023 DANH SÁCH THÀNH VIÊN VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH STT Họ tên, học hàm học vị Nguyễn Duy Huấn Thạc sỹ Hồng Thị Nga Thạc sỹ Ngơ Thị Châm Thạc sỹ Đơn vị công tác Khoa Điện, Điện tử ĐHCN Việt – Hung Khoa Điện, Điện tử ĐHCN Việt - Hung Khoa Điện, Điện tử ĐHCN Việt - Hung MỤC LỤC DANH SÁCH THÀNH VIÊN VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MỞ ĐẦU 10 Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu số mơ hình robot khử khuẩn 13 1.1.1 Mơ hình robot khử khuẩn phòng cách ly 13 1.1.2 Mơ hình robot khử khuẩn bề mặt tia cực tím 14 1.1.3 Mơ hình robot khử khuẩn Phenikaa-X 15 1.2 Nền tảng phát triển robot khử khuẩn 16 1.3 Giới thiệu phần cứng 16 1.3.1 Module điều khiển động chiều L298N 16 1.3.2 Arduino Nano V3.0 17 1.3.3 Module bluetooth HC-06 18 1.3.4 Module hiển thị điện áp mức pin acquy 18 1.3.5 Động servo MG996R 19 1.3.6 Module hạ áp LM2596 19 1.3.7 Acquy 19 1.3.8 Máy bơm áp suất mini 20 1.3.9 Béc phun sương 20 1.3.10 Động giảm tốc JGA25 21 1.3.11 Module Relay 5VDC chế độ kích mức H/L 21 1.3.12 Máy xịt khuẩn tay tự động 22 1.4 Ứng dụng Mit App Inventor 22 1.5 Phần mềm Adruino IDE 23 Chƣơng TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 2.1 Thiết kế phần cứng 24 2.1.1 Sơ đồ khối hệ thống 24 2.1.2 Tính toán thiết kế sơ đồ mạch 25 2.2 Thiết kế phần mềm 34 2.2.1 Lưu đồ giải thuật chương trình 34 2.2.2 Lưu đồ thuật toán di chuyển 35 2.2.3 Lưu đồ thuật toán điều khiển servo 35 2.2.4 Lưu đồ giải thuật chương trình “tiến, lùi” 36 2.2.5 Lưu đồ thuật tốn chương trình “phải, trái” 37 2.2.6 Lưu đồ thuật tốn chương trình “dừng” di chuyển 37 2.2.7 Lưu đồ thuật toán chế độ “tự động xịt hành lang” 37 2.3 Chế tạo 38 2.3.1 Chế tạo phần cứng 38 2.3.2 Chế tạo phần mềm 42 2.4 Lập trình điều khiển 44 2.4.1 Code điều khiển 44 2.4.2 Cấu hình block Mit Inventor 47 Chƣơng ĐÁNH GIÁ VÀ HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG SẢN PHẨM 3.1 Kết thực đề tài 49 3.1.1 Phần cứng hệ thống điều khiển Robot 49 3.1.2 Giao diện điều khiển App Mit Inventor 51 3.2 Nhận xét, đánh giá 53 3.3 Hƣớng dẫn sử dụng sản phẩm 57 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 DANH MỤC BẢNG BIỂU Hình 1 Mơ hình robot khử khuẩn phịng cách ly 13 Hình Mơ hình robot khử khuẩn bề mặt tia cực tím 14 Hình Mơ hình robot khử khuẩn Phenikaa-X 15 Hình Module L298N 17 Hình Arduino Nano V3.0 17 Hình Module Bluetooth HC-06 18 Hình Module hển thị điện áp mức pin acquy 18 Hình Đơng servo MG996R 19 Hình Module hạ áp LM2596 19 Hình 10 Acquy 12V 5A 20 Hình 11 Máy bơm áp suất mini 20 Hình 12 Béc phun sương 20 Hình 13 Động giảm tốc JGA25 21 Hình 14 Module Relay 5VDC chế độ kích mức H/L 21 Hình 15.Thiết bị khử khuẩn tay tự động 22 Hình 16.Mơ tả hoạt động Mit Inventor 23 Hình 17 Giao diện phần mềm Arduino IDE 23 Hình Sơ đồ khối hệ thống 24 Hình 2 Sơ đồ kết nối khối xử lý trung tâm 25 Hình Động JGA25 12V 60RPM 27 Hình Sơ đồ kết nối module L298N với khối xử lý trung tâm 27 Hình Sơ đồ kết nối khối giao tiếp với khối xử lý trung tâm 28 Hình Thiết kế khối phun khử khuẩn gồm động servo 29 Hình Sơ đồ nguyên lý khối phun khử khuẩn khối điều khiển 29 Bảng Thông số, giá trị linh kiện sử dụng 30 Hình Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 31 Hình Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống 32 Hình 10 khối nguồn toàn hệ thống 33 Hình 11 Lưu đồ chương trình 34 Hình 12 Lưu đồ thuật toán di chuyển 35 Hình 13 Lưu đồ thuật toán điều khiển servo 36 Hình 14 Lưu đồ tiến 36 Hình 15 Lưu đồ lùi 36 Hình 16 Lưu đồ rẽ phải 37 Hình 17 Lưu đồ rẽ trái 37 Hình 18 Lưu đồ dừng di chuyển 37 Hình 19 Lưu đồ khử khuẩn hành lang 38 Hình 20 Lưu đồ khử khuẩn phịng 38 Bảng Danh sách linh kiện sử dụng 38 Hình 21 Sơ đồ mạch in 2D mạch điều khiển 39 Hình 22 Sơ đồ mạch in 3D mạch điều khiển 39 Hình 23 Mặt trước board mạch điều khiển 40 Hình 24 Jack nối servo với boad mạch 40 Hình 25 Khu vực kết nối động 41 Hình 26 Bản vẽ hệ thống điều khiển robot 41 Hình 27 Hệ thống điều khiển hoàn chỉnh 42 Hình 28 Tạo project Mit Inventor 42 Hình 29 Kéo thả công cụ 43 Hình 30 Giao diện khối điều khiển 43 Hình 31 Xuất file cài ứng dụng 43 Hình 32 Khối kết nối bluetooth 47 Hình 33 Khối di chuyển 47 Hình 34 Khối kết servo phun khử khuẩn 48 Hình 35 Khối chế độ tự động 48 Hình Tổng thể ngoại hình robot 49 Hình Cụm cơng tắc, cụm hiển thị Jack sạc 50 Hình 3 Vị trí lắp board mạch chính, module L298 máy bơm 50 Hình Tổng thể bên robot 50 Hình Giao diện tồn hình điều khiển điện thoại robot 51 Hình Giao diện danh sách bluetooth kết nối với robot điện thoại 51 Hình Giao diện điều khiển thủ công app điện thoại robot 52 Hình Giao diện bật chế độ bơm tự động điện thoại 52 Hình Giao diện chạy tự động hành lang bật app 52 Hình 10 Giao diện chạy tự động phòng bật app 52 Hình 11 Di chuyển hành lang từ vị trí A đến vị trí E 53 Hình 12 Các vị trí thử nghiệm hành lang 53 Bảng Số liệu thực nghiệm chế độ tự động hành lang robot 54 Hình 13 Bản vẽ đường di chuyển thực nghiệm chế độ phòng 55 Bảng Số liệu thực nghiệm chế độ tự động phòng robot 55 Bảng Bảng thực nghiệm chế độ điều khiển người điều khiển 56 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Sản phẩm đề tài Robot khử khuẩn, điều khiển chế độ: tự động tay qua Mit App Inventor, điều chỉnh đƣợc góc phun lƣu lƣợng thuốc, phần sát khuẩn tay cho ngƣời dùng khử khuẩn hồng ngoại Đi kèm với sản phẩm báo cáo hƣớng dẫn sử dụng sản phẩm Trong đƣa bảng dự trù vật tƣ thiết bị, quy trình lắp đặt, cài đặt lập trình, hƣớng dẫn vận hành robot khử khuẩn MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài nƣớc Hiện nay, giới chứng kiến tàn phá nặng nề COVID-19 kinh tế lẫn sức khỏe, chí tính mạng ngƣời, sức lây lan tăng nhanh đến chóng mặt Trƣớc tình hình khó khăn y bác sĩ không riêng nƣớc nhƣ tồn giới trƣớc chủng virus vơ nguy hiểm mang tên COVID-19 Nhiều giải pháp đƣợc đặt từ việc hạn chế tiếp xúc đến cách ly xã hội, số giải pháp thiết yếu vấn đề khử trùng nơi công cộng, nơi tập trung nhiều ngƣời nhƣ trƣờng học, khu dân cƣ, sân bay đặc biệt bệnh viện Hầu hết mơi trƣờng bệnh viện có nhiều nguồn virus tiềm ẩn bao gồm bề mặt tiếp xúc, thiết bị, dụng cụ Nhiều phƣơng pháp diệt khuẩn, khử trùng đƣợc đƣa vào sử dụng sử dụng điển hình dùng Ethanol 70o Isopropyl Alcohol 70o phun trực tiếp bề mặt nhƣ đề tài “Robot khử khuẩn phòng cách ly” thuộc sản phẩm trung tâm công nghệ bệnh viện Quân Dân Y miền đông, sử dụng Isopropyl từ 70- 80o để phun khử khuẩn trực tiếp bề mặt đồng thời thiết kế vi điều khiển trung tâm Ardruino Nano, module SIM800C điều khiển cánh tay robot gắn vòi phun sƣơng phun thuốc diệt khuẩn, kết hợp với module điều khiển động giúp xe linh động di chuyển [1] Ngồi cịn có phƣơng pháp diệt khuẩn tia cực tím UVC nhƣ đề tài nhóm Hứa Gia Thuận, Ngơ Quang Trạng thiết kế thành cơng “Mơ hình robot khử khuẩn bề mặt tia cực tím UVC” giúp phá hủy DNA vi khuẩn RNA virus, ngăn cản sinh sản lây lan chúng, đồng thời đề tài sử dụng ESP32S có tích hợp wifi để ngƣời dung dễ dàng sử dụng áp dụng vào thực tế mơ hình robot đƣợc thử nghiệm bệnh viện quận Thủ Đức [2] Thêm mơ hình khử khuẩn đƣợc thử nghiệm thành cơng nhóm nghiên cứu thuộc viện khoa học cơng nghệ trƣờng đại học Phenikaa “Robot phun khử khuẩn tự hành Phenikaa-X” đề tài kết hợp hai phƣơng pháp khử khuẩn tia cực tím UVC hố chất khử khuẩn học viện Phenikaa đƣợc sử dụng khu cách ly tập trung Bắc Giang [3] Việc áp dụng công nghệ cao công tác phịng chống dịch giúp giảm tải lƣợng cơng việc cho đội ngũ bác sĩ nhân viên y tế, nhƣ hạn chế tối đa lây nên nhóm thử nghiệm sân có diện tích khoảng 16m2, chế độ mặc định robot di chuyển theo hình chữ nhật diện tích khoảng 12m2 Xun suốt qng đƣờng robot di chuyển khơng có vật cản Thực tế thực nghiệm nhƣ hình 3.13 Hình 13 Bản vẽ đường di chuyển thực nghiệm chế độ phòng Bảng Số liệu thực nghiệm chế độ tự động phịng robot Vị trí A đến B B đến C C đến D D đến E STT Lần Lần Lần Đi thẳng Độ bao phủ 85% Đi thẳng Độ bao phủ 70% Đi thẳng Độ bao phủ 80% Đi thẳng Lệch phải 2cm Độ bao phủ Độ bao phủ 80% 75% Lệch phải 3cm Lệch trái 3cm Độ bao phủ Độ bao phủ 85% 83% Đi thẳng Đi thẳng Độ bao phủ Độ bao phủ 80% 70% Lệch phải 1.5cm Độ bao phủ 80% Lệch trái 6cm, Độ bao phủ 70% Lệch trái 5cm, Độ bao phủ 75% Từ bảng thực nghệm chế độ khử khuẩn phịng nhóm đƣa kết luận, robot di chuyển có độ xác cao, cụ thể di chuyển từ điểm A tới điểm B,C, chƣa có sai lệch đáng kể Từ điểm C tới D E bắt đầu có sai lệch từ 1,5-6cm Do di chuyển không gian có nhiều vật dụng, nên phạm vi khử khuẩn hầu hết bề mặt khoảng 76%, số nơi cao hay góc khuất chƣa đƣợc khử khuẩn triệt để So sánh thực nghiệm 2: Dựa bảng thực nghệm3 nhóm đƣa kết luận số so sánh Chế độ khử khuẩn phịng, robot di chuyển có độ xác cao chế độ hành lang, cụ thể di chuyển từ điểm A tới điểm B,C, chƣa có sai lệch đáng kể Từ điểm C tới D E bắt đầu có sai lệch nhƣng thấp so với chế độ hành lang Do quãng đƣờng di chuyển chế độ phòng di chuyển (theo đoạn thẳng ngắn) ngắn so với quãng đƣờng di chuyển chế độ khử khuẩn hành lang (theo đƣờng thẳng dài) Cụ thể di chuyển theo kích thƣớc 2m x 4m khơng gian khơng có vật cản, cịn chế độ hành lang robot phải di chuyển theo đoạn thẳng dài 15m Phạm vi khử khuẩn hầu hết bề mặt tiếp xúc Theo quan sát thấy, chế độ nhà có mức độ bao phủ bề mặt thấp so với chế độ hành lang trung bình 19% Do phịng có số góc khuất, đồ vật cao nên tầm phun bị hạn chế Cịn chế độ hành lang có vật cản hơn, khơng gian phun thơng thống nên đạt đƣợc hiệu suất phun cao Thực nghiệm 3: Chế độ người điều khiển Thực nghiệm nhóm thực nghiệm khả di chuyển robot xịt khử khuẩn số góc khất hay nơi có nhiều vật cản Bảng Bảng thực nghiệm chế độ điều khiển người điều khiển Di chuyển từ Vị trí Khử khuẩn vật hành lang Di chuyển Mức độ bao phủ Mức độ bao Mức độ bao phủ xác 90% phủ 95% 91% điểm tới điểm Kết Khử khuẩn Khử khuẩn đồ phịng hình chữ nhật Sau thực nghiệm chế độ ngƣời điều khiển đƣa số liệu bảng 5, nhóm kết luận chế độ thủ cơng ngƣời điều khiển trực tiếp nên độ xác cao, góc khuất nhƣ vị trí thơng thƣờng đa số khử khuẩn đƣợc, với mức độ bao phủ thuốc trung bình khử khuẩn lên đến 92% Một số vị trí cao nhƣng tầm phun vịi phun bị hạn chế phạm vi 2m (tính từ đầu béc phun tới điểm xa tầm phun) Đánh giá kết quả: Dựa bảng số liệu trình vận hành thực nghiệm, ta thấy chế độ hoạt động Một số điểm bật chế độ nhƣ sau: Chế độ khử khuẩn hành lang: độ xác tƣơng đối, bên hành lang phía trƣớc đƣợc xịt khuẩn độ bao phủ cao Tuy nhiên khả tự di chuyển sai lệch chƣa đƣợc xác Chế độ khử khuẩn phòng: độ chinh xác cao chế độ hành lang khoảng cách di chuyển ngắn hơn, nhƣng độ bao phủ thấp phịng có số góc khuất vị trí cao Chế độ ngƣời điều khiển: ổn định nhất, khả di chuyển xác ngƣời điều khiển trực tiếp vận hành, mức độ bao phủ thuốc khử khuẩn cao Tuy nhiên chƣa vƣợt đƣợc số địa hình gồ ghề, hay chƣa khử khuẩn đƣợc vị trí cao 2m Sau trình vận hành đánh giá hệ thống, nhóm đƣa đƣợc số nhận xét hệ thống Ứng dụng mƣợt mà có độ trễ thấp, mạch điều khiển hoạt động ổn định thời gian dài liên tục, sạc acqui thơng qua jack phía sau robot Tuy nhiên, chế độ xác chế độ điều khiển thủ công mang lại ổn định linh hoạt trƣờng hợp 3.3 Hƣớng dẫn sử dụng sản phẩm Bƣớc 1: Để điều khiển Robot cần có điện thoại thơng minh cài đặt ứng dụng “ROBOT KHỬ KHUẨN” thông qua MIT Inventor sau khởi động phần mềm Bƣớc 2: Khởi động Robot cơng tắc phía bên hơng Robot Sau bật ta thấy module hiển thị pin acqui sáng thông báo điện áp tại, đèn tín hiệu HC06 chớp tắt liên tục Cánh tay phun tự động quay góc 180o đƣợc cài đặt sẵn Bƣớc 3: Kết nối điện thoại ứng dụng cách thao tác nhấn vào nút kết nối ứng dụng Sau lựa chọn dịng chữ có tên Module bluetooth HC06 Sau kết nối xong ứng dụng phát âm “ CHÀO BẠN TÔI LÀ ROBOT KHỬ KHUẨN” đồng thời đèn báo hiệu module HC06 sáng liên tục Bƣớc 4: Lựa chọn chế độ hoạt động Chế độ diệt khuẩn hành lang: Gạt switch HÀNH LANG ứng dụng Robot di chuyển theo đƣờng thẳng dọc hành lang lúc phun khử khuẩn 360o xung quanh, cánh tay phun quay góc 100o để phun Diệt khuẩn phòng: Tƣơng tự chế độ hành lang, chế độ xịt khuẩn phịng di chuyển theo kích thƣớc 2m x 4m xịt khuẩn 360o Có thể điều chỉnh đƣợc tốc độ bơm mạnh hay yếu qua chiết áp tùy vào diện tích phịng ta muốn xịt Chế độ có nhƣợc điểm xịt nơi khơng có vật cản Chế độ người điều khiển: Khi muốn điều khiển Robot cách thủ cơng ta điều chỉnh chiết áp tùy vào mục đích sử dụng Sau điều chỉnh chiết áp ta điều khiển trực tiếp qua nút bấm ứng dụng Khu vực bên tay trái khu vực điều khiển Robot di chuyển theo hƣớng ngƣời điều khiển muốn di chuyển 360o, nút nhấn nhả máy bơm áp suất Kế tiếp khu vực bên phải di chuyển cánh tay phun thuốc khử khuẩn, mũi tên lên xuống điều khiển bậc vòi phun với góc từ 50o tới 180o Mũi phải trái điều khiển bậc quay vòi phun trái phải góc tới 180o Kết hợp khu vực lại ta vừa di chuyển vừa phun vừa phun vừa thay đổi góc phun KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo robot khử khuẩn điều khiển qua Mit App Inventor” hoàn thành hoạt động đƣợc, hệ thống có tính ứng dụng cao Về phần cứng, hệ thống sử dụng vi điều khiển Arduino Nano giao tiếp với ngoại vi module HC06, module L298N, servo, bơm áp suất để thực điều khiển phun khử khuẩn bề mặt tiếp xúc Ngồi cịn có hệ thống sát khuẩn tay cho ngƣời sử dụng cảm biến hồng ngoại Các module kết nối với sơ đồ nguyên lý thiết kế hoạt động với tính ổn định lâu dài Về phần mềm, nhóm thực thiết kế lƣu đồ giải thuật lập trình cho vi điều khiển thực chức hệ thống, thiết kế giao diện app Mit app Inventor để tạo ứng dụng điều khiển điện thoại thông minh, Kết thực đáp ứng đƣợc mục tiêu đƣa ban đầu đề tài Cụ thể là: robot điều khiển thơng qua ứng dụng điện thoại thơng minh có chế độ điều khiển điều khiển tự động ngƣời dùng điều khiển trực tiếp, bên cạnh kiểm sốt đƣợc góc phun lƣu lƣợng phun Hệ thống có đầy đủ chức robot khử khuẩn nhƣ: kết nối với app, di chuyển, phun khử khuẩn Giao diện app điều khiển hình điện thoại trực quan, dễ dàng cho ngƣời dùng sử dụng Cả chế độ điều khiển hoạt động Tuy nhiên, sử dụng chế độ khử khuẩn hành lang tự động có sai lệch hƣớng di chuyển bị lệch sang trái nhiều Trong trƣờng hợp ngƣời dùng sử dụng chế độ thủ công để chỉnh lại hƣớng tránh vật cản Hƣớng phát triển đề tài Để sản phẩm đƣợc hoàn thiện ứng dụng vào thực tế, nhóm có số kiến nghị hƣớng phát triển đề tài: - Thiết kế thêm camera hành trình loa để giúp xe hoạt động thuận tiện hơn, qua phát triển thêm chức vận chuyển đồ vật thiết yếu - Thiết kế cấu di chuyển chắn hơn, khung thay chất liệu kim loại chịu đƣợc hóa chất thuốc khử khuẩn gây TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nhóm CNTT, “Robot khử khuẩn phòng cách ly”, sản phẩm nghiên cứu thuộc trung tâm công nghệ bệnh viện Quân Dân Y miền đông 04/2021 [2] Hứa Gia Thuận, Ngô Quang Trạng, “Thiết kế chế tạorobot diệt khuẩn bề mặt tia cực tím”, Đề tài tốt nghiệp, ĐHSPKT, Tp.HCM, 07/2021, HK2 [3] Lƣơng Văn Sử, Lê Minh Huy, “Robot khử khuẩn tự hành Phenikaa”, đề tài nghiên cứu trƣờng ĐH Phenikaa,08/2020 [4] Microchip, “Datasheet ATmega328P”, 01/20115 [5] HC Information Technology, “HC-06 is the higher version of LV_BC_2.0.”, 2011 [6] Báo tuổi trẻ, “Robot khử khuẩn đại học Tôn Đức Thắng”, 2020 [7] Wikipedia, “App_Inventor_for_Android”, wikipedia.org 2019 [8] Wikipedia, “Lực ma sát”, wikipedia.org, 2015 [9] Engineersedge, “Bảng hệ số ma sát trượt”, 2020 [10] Ebookbkmt.com, “Thiết kế khí robot dạng bánh xích”, 03/2021 [11] Appinventor.mit.edu, “Welcome to App Inventor 2”, 2020 TRƢỜNG ĐHCN VIỆT - HUNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG I THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI Tên đề tài 1a Mã số: 22GV03ĐT010 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo robot khử khuẩn điều khiển qua Mit App Inventor Thời gian thực hiện: 04 tháng (Từ tháng 3/2023 đến tháng 07/2023) Tổng kinh phí thực hiện: 10 triệu đồng, đó: Nguồn Kinh phí (đồng) - Từ ngân sách Nhà trƣờng 7.000.000 - Từ nguồn khác 3.000.000 Chủ nhiệm đề tài Họ tên: NGUYỄN DUY HUẤN Ngày, tháng, năm sinh: 21/07/1975 Giới tính: Nam Học hàm, học vị/ Trình độ chun mơn: Thạc sỹ giáo dục học Chức danh khoa học: Chức vụ: Giảng viên Điện thoại: 0946 253 548 Tổ chức: Khoa Điện - Điện tử, Trƣờng ĐHCN Việt - Hung E-mail: nguyenhuanvh@gmail.com x Nữ Đơn vị chủ trì đề tài Tên đơn vị chủ trì đề tài: Khoa Điện - Điện tử, Trƣờng ĐHCN Việt - Hung Các tổ chức phối hợp thực đề tài (nếu có) Tổ chức 1: Tổ chức thực hiện, đánh giá, nghiệm thu đề tài Tên quan chủ quản: Phòng Quản lý Khoa học Địa chỉ: Số 16, phố Hữu Nghị, phƣờng Xuân Khanh, TX Sơn Tây, TP Hà Nội Họ tên thủ trƣởng tổ chức: An Hồng Sơn Tổ chức 2: Phê duyệt, hợp đồng, nghiệm thu toán Tên quan chủ quản: Trƣờng ĐHCN Việt - Hung Điện thoại: 0433.838.345 Fax: 0433.838.345 Địa chỉ: Số 16, phố Hữu Nghị, phƣờng Xuân Khanh, TX Sơn Tây, TP Hà Nội Họ tên thủ trƣởng tổ chức: Nguyễn Đức Trí Các thành viên thực đề tài Tổ chức cơng tác Nội dung, cơng việc tham gia Thời gian làm việc cho đề tài TT Họ tên, học hàm học vị Nguyễn Duy Huấn, Thạc sỹ Khoa Điện, Điện tử Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ĐHCN Việt - Hung robot khử khuẩn điều khiển qua Mit App Inventor tháng Hoàng Thị Nga, Thạc sỹ Khoa Điện, Điện tử Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ĐHCN Việt - Hung robot khử khuẩn điều khiển qua Mit App Inventor tháng Ngô Thị Châm, Thạc sỹ Khoa Điện, Điện tử Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ĐHCN Việt - Hung robot khử khuẩn điều khiển qua Mit App Inventor tháng II MỤC TIÊU, NỘI DUNG KH&CN VÀ PHƢƠNG ÁN TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Mục tiêu đề tài Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo robot khử khuẩn bề mặt ngồi phịng làm việc điều khiển tự động tay qua Mit App Inventor khử khuẩn tay cho ngƣời cảm biến hồng ngoại Tình trạng đề tài x Mới Kế tiếp hƣớng nghiên cứu nhóm tác giả Kế tiếp nghiên cứu ngƣời khác 10 Tổng quan tình hình nghiên cứu, luận giải mục tiêu nội dung nghiên cứu đề tài 10.1 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài Ngồi nƣớc Hiện nay, giới chứng kiến tàn phá nặng nề COVID-19 kinh tế lẫn sức khỏe, chí tính mạng ngƣời, sức lây lan tăng nhanh đến chóng mặt Hầu hết mơi trƣờng bệnh viện có nhiều nguồn virus tiềm ẩn bao gồm bề mặt tiếp xúc, thiết bị, dụng cụ Một mơ hình khử khuẩn đƣợc thử nghiệm thành cơng nhóm nghiên cứu thuộc viện khoa học công nghệ trƣờng đại học Phenikaa “Robot phun khử khuẩn tự hành Phenikaa-X” đề tài kết hợp hai phƣơng pháp khử khuẩn tia cực tím UVC hoá chất khử khuẩn học viện Phenikaa Việc áp dụng cơng nghệ cao cơng tác phịng chống dịch giúp giảm tải lƣợng công việc cho đội ngũ bác sĩ nhân viên y tế, nhƣ hạn chế tối đa lây nhiễm virus Nhƣng bên cạnh giá thành robot máy phun thuốc khử khuẩn cao, thao tác cần qua nhiều quy trình phức tạp Trong nƣớc Nhận thấy trƣớc tình hình khó khăn y bác sĩ khơng riêng nƣớc nhƣ toàn giới trƣớc chủng virus vô nguy hiểm mang tên COVID-19 Chúng ta đặt nhiều giải pháp, từ việc hạn chế tiếp xúc đến cách ly xã hội số giải pháp thiết yếu đƣợc đặt vấn đề khử trùng nơi công cộng, nơi tập trung nhiều ngƣời nhƣ trƣờng học, khu dân cƣ, sân bay đặc biệt bệnh viện Nhiều phƣơng pháp diệt khuẩn, khử trùng đƣợc đƣa vào sử dụng sử dụng điển hình dùng Ethanol 70 độ Isopropyl Alcohol 70 độ phun trực tiếp bề mặt nhƣ đề tài “Robot khử khuẩn phòng cách ly” thuộc sản phẩm trung tâm công nghệ bệnh viện Quân Dân Y miền đông, sử dụng Isopropyl từ 70- 80 độ để phun khử khuẩn trực tiếp bề mặt đồng thời thiết kế vi điều khiển trung tâm Ardruino Nano, module SIM800C điều khiển cánh tay robot gắn vòi phun sƣơng phun thuốc diệt khuẩn, kết hợp với module điều khiển động giúp xe linh động di chuyển 10.2 Luận giải việc đặt mục tiêu nội dung cần nghiên cứu đề tài Hiện xe phun khử khuẩn mang tính cơng nghệ cao chƣa đƣợc áp dụng phổ biến rộng rãi Hầu hết công việc khử khuẩn, phun thuốc đƣợc thực sức lao động ngƣời nhƣng hiệu suất cơng việc chƣa cao Do đó, việc chế tạo sản phẩm robot khử khuẩn mang tính thiết thực để vận dụng vào thực tế với hiệu cao, đồng thời giảm sức lao động tác nhân gây hại cho ngƣời điều cần thiết thời đại công nghệ 4.0 11 Liệt kê danh mục cơng trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài trích dẫn đánh giá tổng quan Lƣơng Văn Sử, Lê Minh Huy, “Robot khử khuẩn tự hành Phenikaa”, ĐH Phenikaa,08/2020 Báo tuổi trẻ, “Robot khử khuẩn đại học Tơn Đức Thắng”, 2020 Nhóm CNTT, “Robot khử khuẩn phòng cách ly”, sản phẩm nghiên cứu thuộc trung tâm công nghệ bệnh viện Quân Dân Y miền đông 04/2021 Hứa Gia Thuận, Ngô Quang Trạng, “Thiết kế thi công robot diệt khuẩn bề mặt tia cực tím”, ĐHSPKT, Tp.HCM, 07/2021, HK2 12 Nội dung nghiên cứu khoa học triển khai thực nghiệm đề tài phƣơng án thực Nội dung 1: Nghiên cứu sở lý thuyết đề tài Nghiên cứu công nghệ chế tạo robot, robot khử khuẩn, thiết bị, modul phần mềm điều khiển cho robot khử khuẩn Nội dung 2: Tính toán, thiết kế chế tạo robot khử khuẩn - Tính tốn chọn thiết bị, thiết kế, mua sắm vật tƣ - Thi cơng khí lắp đặt điện Nội dung 3: Lập trình điều khiển cho robot khử khuẩn Cài đặt, viết chƣơng trình điều khiển chuyển động robot, hệ thống vòi phun Nội dung 4: Kiểm nghiệm, đánh giá hƣớng dẫn sử dụng robot khử khuẩn - Thực nghiệm, đánh giá hiệu chỉnh để hoàn thiện sản phẩm - Viết báo cáo hƣớng dẫn sử dụng sản phẩm 13 Cách tiếp cận, phƣơng pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng Cách tiếp cận: Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế chế tạo sản phẩm Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: + Phƣơng pháp phân tích tổng hợp lý thuyết: Nghiên cứu lý thuyết sở vận dụng kết nghiên cứu cơng trình ngồi nƣớc + Phƣơng pháp mơ hình hóa: Dựa nghiên cứu lý thuyết công nghệ phần mêm ứng dụng để thiết kế chế tạo sản phẩm Tính mới, tính độc đáo, tính sáng tạo: Kết hợp khử khuẩn tay phòng làm việc, điều khiển tay tự động, ứng dụng App điện thoại thơng minh, thích nghi trƣớc tình hình lây lan dịch bệnh nhƣ sử dụng để khử khuẩn định kỳ vận chuyển dụng cụ, thiết bị vệ sinh khác 14 Phƣơng án phối hợp với tổ chức nghiên cứu sở sản xuất nƣớc không 15 Phƣơng án hợp tác quốc tế không 16 Tiến độ thực Các nội dung, công việc chủ yếu cần đƣợc thực hiện; mốc đánh giá chủ yếu Kết phải đạt Thời gian Cá nhân, tổ chức thực hiện* Dự kiến kinh phí (2) (3) (4) (5) (6) - Nghiên cứu công nghệ chế tạo robot, robot khử khuẩn Cơ sở lý thuyết 3/2022 thành viên nhóm - Nghiên cứu thiết bị, modul phần mềm điều khiển Cơ sở lý thuyết 3/2022 thành viên nhóm - Tính toán chọn thiết bị, thiết kế, mua sắm vật tƣ Dự trù vật tƣ, vẽ 3/2023 thành viên 9.000.000 nhóm - Thi cơng phần khí lắp đặt phần điện Mơ hình 4/2023 thành viên nhóm (1) Nội dung Nội dung Nội dung - Cài đặt phần mềm Adruino IDE lập trình điều khiển Lập trình cho Adruino 5/2023 thành viên nhóm - Cài đặt ứng dụng Mit App Inventor, lập trình điều khiển Lập trình Mit App Inventor 5/2023 thành viên nhóm Hồn thiện sản phẩm 6/2023 thành viên nhóm Quyển báo cáo 6-7/2023 Nội dung - Thực nghiệm, đánh giá hiệu chỉnh - Viết, in, đóng báo cáo, hƣớng dẫn sử dụng sản phẩm thành viên 1.000.000 nhóm III SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI 17 Sản phẩm KH&CN đề tài yêu cầu chất lƣợng cần đạt Dạng I: Số TT (1) Tên sản phẩm cụ thể tiêu Đơn vị đo chất lƣợng chủ yếu sản phẩm (2) Robot khử khuẩn Mức chất lƣợng Dự kiến Mẫu tƣơng tự số lƣợng/ (theo tiêu chuẩn quy mô nhất) Cần đạt sản phẩm Trong Thế tạo nƣớc giới (3) (4) (5) (6) (7) Bộ - Điều khiển chế độ: tự động tay qua Mit App Inventor không không - Điều chỉnh đƣợc góc phun lƣu lƣợng thuốc 17.1 Mức chất lƣợng sản phẩm (Dạng I) so với sản phẩm tƣơng tự nƣớc nƣớc - Robot khử khuẩn di chuyển phun khử khuẩn phủ hết khơng gian phịng làm việc khu vực hành lang - Điểu khiển chế độ tự tộng tay, khử khuẩn tay cho ngƣời cảm biến hồng ngoại - Điều chỉnh đƣợc góc phun, điều chỉnh đƣợc lƣu lƣợng thuốc phun 17.2 Trình độ khoa học sản phẩm (Dạng II & III) so với sản phẩm tƣơng tự có: khơng 17.3 Kết tham gia đào tạo sau đại học: không 17.4 Sản phẩm dự kiến đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền giống trồng: không 18 Khả ứng dụng phƣơng thức chuyển giao kết nghiên cứu 18.1 Khả thị trƣờng: có 18.2 Khả ứng dụng kết nghiên cứu vào sản xuất kinh doanh Do điều kiện chƣa cho phép nên nhóm tác giả chƣa có ý định đầu tƣ sản xuất kinh doanh 18.3 Khả liên doanh liên kết với doanh nghiệp q trình nghiên cứu Có khả liên kết với doanh nghiệp để sản suất phần khung, phần khí tạo chuyển động (bánh xích, bánh xe) 18.4 Mơ tả phƣơng thức chuyển giao: không 19 Phạm vi địa (dự kiến) ứng dụng kết đề tài Khu vực sảnh nhà B2, văn phòng khoa Điện - Điện tử, trƣờng ĐHCN Việt - Hung 20 Tác động lợi ích mang lại kết nghiên cứu 20.1 Đối với lĩnh vực KH&CN có liên quan Thiết kế chế tạo robot, lập trình điều khiển với Arduino cài đặt lặp trình Mit app inventor 20.2 Đối với tổ chức chủ trì sở ứng dụng kết nghiên cứu Khử khuẩn định kỳ hàng tháng, hàng năm (diệt trùng), khử khuẩn tình hình dịch bệnh bùng phát, sát khuẩn tay cho ngƣời khu vực làm việc 20.3 Đối với kinh tế - xã hội với môi trường Kết hợp khử khuẩn định kỳ, khử khuẩn tình hình dịch bệnh bùng phát, sát khuẩn tay cho ngƣời khu công cộng, khu làm việc Khi cần thiết sử dụng để tiếp tế cho khu cách ly IV NHU CẦU KINH PHÍ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ NGUỒN KINH PHÍ Đơn vị tính: đồng 21 Kinh phí thực đề tài TT A 2.1 Nội dung thực B Chi công lao động Chi vật tƣ, văn phòng phẩm Khung tủ, cánh sắt Phíp sừng dày 5mm Cơng tắc chân Module hiển thị điện áp Động giảm tốc JGA25 Bánh xích Puly bánh lái Puly chịu lực Dây nguồn DC đầu jack Acquy 12V/5A Dây điện 2x1,5 Đầu cốt chữ T Tấm Mica 5mm Động Servo Ống nƣớc 8mm Ống nƣớc 12mm Sạc bình acquy Đầu nối nhanh chữ Y 8mm Đầu thu ống 12mm - 8mm Máy bơm tăng áp mini 12V Hộp nhựa Chiết áp 12V Thanh nhôm hộp 12x26 Béc phun sƣơng inox Máy phun khử khuẩn hồng ngoại P5 Đơn vị tính Khối lƣợng Đơn giá, định mức (VN đồng) Thành tiền (tổng dự toán) Ghi Cái m2 Cái Cái Cái Bộ Cái Cái Bộ Cái m Cái m2 Bộ m m Cái Cái Cái Cái Cái Cái m Cái 0.5 1 2 1 0.3 1 1 1 1 1,500,000 1,000,000 20,000 400,000 500,000 300,000 100,000 40,000 100,000 350,000 12,000 1,000 1,500,000 600,000 30,000 50,000 500,000 40,000 60,000 600,000 80,000 40,000 90,000 50,000 1,500,000 500,000 20,000 400,000 500,000 600,000 200,000 320,000 100,000 350,000 108,000 2,000 450,000 1,200,000 90,000 50,000 500,000 40,000 60,000 600,000 80,000 40,000 90,000 100,000 Cái 600,000 600,000 Các vật tƣ khác nhƣ: Băng dính, keo nến, keo 502, bulon, vít, dây thít, ghen co nhiệt, ghen xoắn quấn dây, thiếc, nhựa thông Chi đọc phản biện Chi Hội thảo Chi công tác quản lý Chi Hội đồng nghiệm thu Chi khác (phát sinh) Tổng dự toán (từ mục đến mục 7) 500,000 500,000 500,000 500,000 10,000,000 Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2023 HỘI ĐỒNG KHOA CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI HIỆU TRƢỞNG PHỊNG QLKH TRƢỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT - HUNG KHOA ĐIÊN - ĐIỆN TỬ THUYẾT MINH ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT KHỬ KHUẨN ĐIỀU KHIỂN QUA MIT APP INVENTOR Mã số: 22GV03ĐT010 Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Duy Huấn