đồ án tốt nghiệp robot xịt khuẩn có mặt trên thị trường để giải quyết vấn đề về covid , xịt khử khuẩn tự động hỗ trợ con người có ý thức rữa tay cugf chung tay vượt qua đại dịch covd 19 . với thiết kế đơn giản dễ dàng thao tác cũng như thay thế hay sửa chữa , chi phí hoàn thiện tương đối rẽ đươc tích hợp các cảm biến với độ chính xác cao
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Đặt vấn đề
Trong bối cảnh đại dịch Covid-19, việc phòng chống dịch bệnh trở thành nhiệm vụ cấp bách và quan trọng Rửa tay sạch với dung dịch sát khuẩn và kiểm tra nhiệt độ cơ thể thường xuyên là những biện pháp phòng ngừa đơn giản nhưng hiệu quả Tuy nhiên, việc thực hiện những biện pháp này gặp nhiều khó khăn, bao gồm thiếu nhân lực, thiếu dung dịch sát khuẩn, thiếu thiết bị đo nhiệt độ và nguy cơ lây nhiễm do tiếp xúc trực tiếp.
Việc thiết kế robot xịt khử khuẩn và đo nhiệt độ điều khiển từ xa là giải pháp sáng tạo, giúp tự động di chuyển trong các khu vực công cộng như trường học, bệnh viện và trung tâm thương mại Robot này không chỉ xịt khử khuẩn lên bề mặt tiếp xúc mà còn đo nhiệt độ và cảnh báo khi phát hiện người sốt cao, từ đó giảm thiểu tiếp xúc trực tiếp giữa người với người và vật, giảm nguy cơ lây nhiễm Hơn nữa, nó giúp tiết kiệm thời gian, nước và dung dịch sát khuẩn, đồng thời nâng cao ý thức phòng chống dịch bệnh trong cộng đồng Ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm vi sinh vật, đang trở thành vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến sức khỏe con người, điều này càng được nhận thức rõ rệt sau đại dịch Covid-19.
19 Trong tình hình dịch bệnh diễn biến còn phức tạp và con người vẫn còn chủ quan trong việc phòng ngừa dịch bệnh, và việc rửa tay là yếu tố tiên quyết trong việc phòng ngừa dịch bệnh trong thời điểm hiện tại Song với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì con người ta ngày càng hướng tới các mô hình tự động hóa để phục vụ cho đời sống con người Và để nâng cao hiệu quả trong việc phòng ngừa dịch bệnh thì việc chế tạo mày rửa tay tự động việc sát khuẩn tay trở nên dễ dàng và không có khả năng lây nhiễm chéo thì nhóm em đã nghiên cứu và cho ra đời sản phẩm
Robot xịt khử khuẩn và đo nhiệt độ điều khiển từ xa là giải pháp hiệu quả trong công tác phòng chống dịch bệnh Sản phẩm này giúp giảm tải công việc di chuyển, với thiết kế gọn nhẹ, dễ dàng hoạt động trong không gian hẹp, đặc biệt hữu ích cho bệnh nhân cách ly do Covid-19 Robot tích hợp chức năng rửa tay và đo thân nhiệt, giúp phát hiện sớm các trường hợp có nguy cơ sốt do nhiễm Covid-19 Thiết bị còn có còi báo hiệu khi thân nhiệt vượt 37,5°C, hỗ trợ phát hiện và cách ly người bệnh, ngăn ngừa lây nhiễm chéo Với khả năng di chuyển nhanh chóng, robot giúp tiết kiệm thời gian, loại bỏ sự bất tiện của việc di chuyển đến các điểm rửa tay và đo nhiệt độ cố định, đồng thời có bình sát khuẩn dung tích lớn, giảm thiểu tần suất bơm dung dịch.
Mục tiêu của đề tài
Sản phẩm robot xịt khử khuẩn được phát triển nhằm nâng cao hiệu quả phòng chống dịch bệnh và giảm thiểu nguy cơ lây nhiễm, đặc biệt trong bối cảnh đại dịch Covid-19.
- Khai thác và ứng dụng các công nghệ mới như robot, để nâng cao khả năng tự động hóa, tương tác và thông minh của robot.
- Chế tạo thiết bị xịt khử khuẩn tự động có thể đo nhiệt độ và có thể điều khiển từ xa giúp thiết bị trở nên linh hoạt.
Thiết kế và thi công robot ứng dụng khoa học kỹ thuật trong y tế nhằm hỗ trợ công tác chống dịch tại Việt Nam Đóng góp vào nghiên cứu và phát triển các giải pháp robot hóa trong lĩnh vực y tế và công nghiệp.
Nhiệm vụ đề tài
- Thiết kế chế tạo robot xịt khử khuẩn và đo nhiệt độ điều khiển từ xa bằng những vật dụng , linh kiện hiện đang có trên thị trường.
Để lắp đặt robot, cần bố trí từng bộ phận và linh kiện một cách hợp lý Tiếp theo, lập trình điều khiển cho Arduino giúp các thiết bị hoạt động hiệu quả Quan trọng là xây dựng sơ đồ khối và sơ đồ mạch điện điều khiển Cuối cùng, tính toán khối lượng của robot để lựa chọn động cơ phù hợp là bước không thể thiếu.
Nghiên cứu các phương pháp mô phỏng và điều khiển, đồng thời tìm hiểu các thuật toán thông qua tài liệu tham khảo và nguồn mở trên internet Thiết kế và hoàn thiện hệ thống, kết nối Bluetooth để thực hiện điều khiển từ xa hiệu quả.
Nghiên cứu và thiết kế một robot xịt khử khuẩn có thể điều khiển từ xa qua mạng wifi hoặc bluetooth.
Robot có khả năng tự động di chuyển trong một không gian xác định, giúp phát hiện và xịt khử khuẩn lên các bề mặt thường xuyên tiếp xúc với con người, bao gồm tay nắm cửa, bàn ghế và vật dụng cá nhân.
Robot có khả năng giao tiếp với người dùng thông qua màn hình cảm ứng hoặc giọng nói, cung cấp các thông tin quan trọng như trạng thái pin, dung lượng dung dịch khử khuẩn và thời gian hoạt động.
- Robot có thể sạc pin tự động khi cạn pin hoặc khi được yêu cầu bằng cách tìm kiếm và tiếp cận với trạm sạc.
- Robot có thể phát hiện và tránh được các chướng ngại vật trong quá trình di chuyển, như người, vật nuôi, đồ vật,
Robot có khả năng kết nối và đồng bộ hóa dữ liệu với ứng dụng trên điện thoại hoặc máy tính, giúp người dùng dễ dàng theo dõi và điều khiển robot từ xa.
Phạm vi nghiên cứu và đối tượng
- Phạm vi nghiên cứu bao gồm các khâu thiết kế, lập trình, lắp ráp, kiểm tra và đánh giá robot xịt khử khuẩn điều khiển từ xa.
Robot xịt khử khuẩn điều khiển từ xa là một thiết bị tiên tiến, bao gồm các thành phần chính như khung robot, bộ điều khiển, bộ cảm biến, bộ xịt khử khuẩn, và bộ giao tiếp không dây Thiết bị còn được trang bị màn hình cảm ứng, loa, micro, và trạm sạc, cùng với ứng dụng điều khiển từ xa, giúp tối ưu hóa quá trình khử khuẩn trong các không gian công cộng và riêng tư.
Do thời gian hạn chế, đồ án chỉ tập trung vào cấp độ mô hình, thực hiện phân tích khả thi về mặt kinh tế và quản lý kế hoạch Đề tài nghiên cứu ứng dụng thiết kế xe điều khiển tích hợp máy rửa tay tự động và thiết bị đo thân nhiệt không tiếp xúc.
Robot điều khiển từ xa có khả năng đo nhiệt độ và phát hiện khi nhiệt độ cơ thể vượt quá 37,5°C, đồng thời phát ra cảnh báo Mô hình nhỏ gọn này rất phù hợp cho các phòng thí nghiệm, phòng nghiên cứu và lớp học nhỏ.
Đề tài này chỉ có khả năng di chuyển trên bề mặt phẳng, gặp khó khăn khi hoạt động trên một số địa hình nhất định Tốc độ di chuyển còn thấp và khả năng di chuyển phụ thuộc vào người điều khiển.
Phương pháp nghiên cứu
- Tìm hiểu và tổng hợp các kiến thức cơ bản về robot học, IoT, AI, liên quan đến đề tài.
- Phân tích và đặc tả yêu cầu, chức năng, tính năng của robot xịt khử khuẩn điều khiển từ xa.
- Thiết kế và lựa chọn các thành phần phần cứng, phần mềm cho robot xịt khử khuẩn điều khiển từ xa.
- Lập trình, lắp ráp, cài đặt và cấu hình robot xịt khử khuẩn điều khiển từ xa.
Kiểm tra và đánh giá robot xịt khử khuẩn điều khiển từ xa là một quá trình quan trọng, bao gồm các tiêu chí như độ chính xác trong việc phân phối dung dịch khử khuẩn, độ ổn định trong hoạt động để đảm bảo hiệu suất liên tục, độ an toàn cho người sử dụng và môi trường, cũng như độ thân thiện với người dùng để dễ dàng thao tác và bảo trì.
- Rút ra kết luận và kiến nghị cho việc hoàn thiện và phát triển robot xịt khử khuẩn điều khiển từ xa trong tương lai.
- Tìm hiểu các nguồn thông tin trên internet.
- Tham khảo các nguồn nghiên cứu khoa học.
- Xem những người đi trước đã làm được gì và những gì còn hạn chế từ đó sáng tạo và phát triển đề tài.
Nhóm nghiên cứu áp dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm để đánh giá hiệu quả khử khuẩn của robot Họ sử dụng các thiết bị đo lường cùng với các phương pháp đánh giá bổ sung như phỏng vấn chuyên gia và người dùng, nhằm xác định tính ứng dụng thực tế của robot trong công việc khử khuẩn.
Trong nghiên cứu robot xịt khử khuẩn, các thiết bị đo lường như nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng được sử dụng để đánh giá hiệu quả khử khuẩn của robot Nhóm nghiên cứu áp dụng các thiết bị này nhằm đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình khử khuẩn.
Kết cấu đồ án
Chương 1: Giới thiệu đề tài
Chương 3: Thiết kế hệ thống điện và phần điều khiển , sơ đồ mạch và chức năng
Chương 4: Thi công mô hình và mô phỏng
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển
Rút kết chương 1
Robot xịt khử khuẩn điều khiển từ xa là một giải pháp tiên tiến, cho phép tự động di chuyển và phun khử khuẩn lên các bề mặt tiếp xúc với con người Thiết bị này hoạt động hiệu quả trong một không gian nhất định, giúp đảm bảo an toàn vệ sinh và ngăn ngừa sự lây lan của vi khuẩn.
Mục tiêu của đề tài là phát triển một sản phẩm robot ứng dụng cao nhằm phòng chống dịch bệnh, kết hợp các công nghệ tiên tiến như IoT, AI và robot học Đề tài này hướng tới việc đóng góp vào nghiên cứu và phát triển các giải pháp robot hóa trong lĩnh vực y tế và công nghiệp.
Nghiên cứu tập trung vào các giai đoạn thiết kế, lập trình, lắp ráp, kiểm tra và đánh giá robot xịt khử khuẩn điều khiển từ xa Đối tượng nghiên cứu bao gồm các thành phần thiết yếu như khung robot, bộ điều khiển, bộ cảm biến, bộ xịt khử khuẩn, bộ giao tiếp không dây, màn hình cảm ứng, loa, micro, trạm sạc và ứng dụng điều khiển từ xa.
Phương pháp nghiên cứu robot bao gồm các bước quan trọng như tìm hiểu và tổng hợp kiến thức cơ bản, phân tích yêu cầu và đặc tả hệ thống, thiết kế và lựa chọn các thành phần phù hợp, lập trình và lắp ráp robot Sau đó, quá trình cài đặt và cấu hình được thực hiện, tiếp theo là kiểm tra và đánh giá robot dựa trên các tiêu chí như độ chính xác, độ ổn định, độ an toàn và độ thân thiện Cuối cùng, từ những kết quả thu được, sẽ có những kết luận và kiến nghị nhằm hoàn thiện và phát triển robot trong tương lai.
Hình 1 Đại dịch covid 19 và ô nhiễm môi trường [16]
TỔNG QUAN
Tổng quan
Trước tình hình dịch bệnh Covid-19 phức tạp, nhóm em đã nghiên cứu và chế tạo thành công máy rửa tay tự động tích hợp đo nhiệt độ và điều khiển từ xa Sản phẩm này được thiết kế dựa trên ý tưởng từ chai đựng dung dịch rửa tay sát khuẩn dạng ấn xuống, nhằm hạn chế việc chạm trực tiếp gây lây nhiễm chéo Đồng thời, máy cũng giúp đảm bảo khoảng cách an toàn khi đo thân nhiệt cho thầy cô và học sinh, từ đó giảm thiểu khả năng lây nhiễm trong cộng đồng.
Robot xịt khử khuẩn ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu cấp thiết trong bối cảnh dịch Covid-19, giúp hạn chế lây nhiễm chéo tại các khu cách ly tập trung Thiết bị này di chuyển ổn định và được trang bị cảm biến đo nhiệt độ cùng còi báo hiệu, giúp phát hiện nhanh chóng nhiệt độ cơ thể, từ đó cảnh báo khi có trường hợp vượt ngưỡng an toàn Với thiết kế nhỏ gọn, robot có khả năng hoạt động linh hoạt trong những không gian hẹp, góp phần quan trọng trong việc ngăn chặn sự lây lan của dịch bệnh.
Giới thiệu máy rửa tay tự động
Máy rửa tay tự động là thiết bị vệ sinh thông minh, tự động phun dung dịch sát khuẩn khi người dùng đưa tay vào vùng cảm biến hồng ngoại Thiết bị này mang lại nhiều lợi ích nổi bật trong việc duy trì vệ sinh và ngăn ngừa lây lan vi khuẩn.
- Giúp ngăn ngừa lây nhiễm chéo, giảm khả năng lây truyền vi khuẩn và virus, đặc biệt là trong bối cảnh đại dịch Covid-19².
- Tiết kiệm thời gian, nước và dung dịch sát khuẩn, chỉ phun ra một lượng vừa đủ dựng là tự ngắtạ.
- Dễ dàng lắp đặt, sử dụng và bảo trì, có thể gắn trên tường hoặc đặt trên chân đế².
- Có thể tích hợp thêm các tính năng khác như đo nhiệt độ, giao tiếp giọng nói, hiển thị màn hình LCD, ³⁴.
Một số ví dụ về máy rửa tay tự động là:
- Combo Máy rửa tay tự động không tiếp xúc 12V là trọn bộ sản phẩm để chúng ta có thể tự làm bộ phun dung dịch sát khuẩn tự động.
Máy rửa tay sát khuẩn tự động SVAVO là thương hiệu đến từ Trung Quốc, chuyên cung cấp các thiết bị vệ sinh thông minh, giúp bảo vệ sức khỏe con người một cách hiệu quả.
Máy rửa tay tự động áp dụng công nghệ cảm biến hồng ngoại, giúp nhận diện tự động khi tay người đưa vào Thiết bị này sẽ phun ra dung dịch sát khuẩn với lượng vừa đủ, đảm bảo vệ sinh an toàn cho người sử dụng.
Máy rửa tay đo nhiệt độ tự động K10 Pro Plus là thiết bị tích hợp tính năng rửa tay và đo thân nhiệt, giúp nâng cao hiệu quả vệ sinh và an toàn sức khỏe Sản phẩm được trang bị màn hình LCD hiển thị thông tin rõ ràng, cho phép người dùng theo dõi nhiệt độ cơ thể một cách dễ dàng Đặc biệt, máy còn hỗ trợ cảnh báo khi phát hiện nhiệt độ bất thường, mang lại sự an tâm cho người sử dụng.
- Rửa tay được đề xuất để ngăn ngừa sự lây lan của bệnh CDC Hoa
Kỳ khuyên mọi người nên rửa tay thường xuyên bằng xà phòng và nước trong ít nhất 20 giây, đặc biệt sau khi đi vệ sinh, trước khi ăn và sau khi xì mũi, ho hoặc hắt hơi Khi không có xà phòng và nước, nên sử dụng dung dịch rửa tay khô có ít nhất 60% cồn WHO cũng khuyến nghị tránh chạm vào mắt, mũi hoặc miệng nếu tay dơ Để bảo vệ sức khỏe, máy rửa tay tự động không tiếp xúc ra đời, kết hợp giữa thiết bị đo thân nhiệt tự động và thiết bị phun xịt gel Máy hoạt động bằng năng lượng mặt trời, tiết kiệm điện và thân thiện với môi trường, mang đến trải nghiệm tiện lợi cho người dùng với cảm biến hồng ngoại phun dung dịch khử khuẩn ngay lập tức.
Vai trò của máy rửa tay tự động
Máy rửa tay tự động đang giúp giảm bớt công việc cho con người trong việc phòng dịch, đặc biệt trong bối cảnh Covid-19 ngày càng nghiêm trọng Trên thị trường hiện có nhiều loại máy xịt sát khuẩn tay tự động hoạt động dựa trên cảm biến không tiếp xúc, mang lại sự tiện lợi và tiết kiệm dung dịch sát khuẩn Những thiết bị này không chỉ thay thế việc tự lấy dung dịch mà còn loại bỏ nhu cầu có người đứng xịt cho mình Với các thông số như relay thời gian, relay trung gian, bơm 12V, nguồn 12V và cảm biến quang nhận tín hiệu vật cản, việc sản xuất máy sát khuẩn tay tự động trở nên đơn giản hơn bao giờ hết.
Máy hoạt động dựa trên nguyên lý đơn giản với bộ phận cảm biến khoảng cách phát hiện vật cản trong khoảng 3-20 cm, kích hoạt máy bơm phun gel rửa tay Đồng thời, máy đo thân nhiệt có khả năng đo nhiệt độ cơ thể từ 32-43 o C với độ chính xác cao (±0,5 o C) thông qua phương pháp không tiếp xúc ở khoảng cách 1-3 cm Khi người dùng đến gần cảm biến hồng ngoại, tín hiệu được gửi đến bộ vi xử lý, chuyển đổi sang tín hiệu số và hiển thị trên màn hình OLED Nếu nhiệt độ vượt 37,5 o C, còi báo động và đèn LED đỏ sẽ sáng để cảnh báo về tình trạng sốt hoặc nghi ngờ mắc COVID-19; ngược lại, đèn LED xanh sẽ sáng khi nhiệt độ bình thường Thời gian đo nhanh chóng, chỉ trong vài giây, nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác cao.
Máy rửa tay sát khuẩn và đo thân nhiệt được cấu tạo với bình chứa dung dịch sát khuẩn và cảm biến phát hiện tay người Khi có tay đưa vào, máy sẽ tự động phun dung dịch sát khuẩn và đo nhiệt độ; nếu nhiệt độ cao, đèn báo đỏ sẽ sáng lên Hệ thống báo động sẽ kích hoạt khi phát hiện bất thường Thiết bị sử dụng pin, dễ dàng di chuyển đến nhiều vị trí khác nhau, giúp hạn chế tối đa sự tiếp xúc Nhờ vào bộ cảm biến hồng ngoại thông minh, máy có khả năng phát hiện nhiệt độ từ hơi ấm của bàn tay và tự động phun ra lượng dung dịch sát khuẩn vừa đủ.
Mục tiêu thiết kế
- Thiết kế xe điều khiển có tích hợp máy rửa tay tự động và đo thân nhiệt không tiếp xúc
- Thiết kế đảm bảo tính tiện lợi, thân thiện,an toàn
- Khẳng định được những ưu điểm và phương pháp thiết kế tối ưu của sản phẩm.
Do thời gian hạn chế, đồ án chỉ thực hiện đến cấp độ mô hình và phân tích khả thi về kinh tế cũng như quản lý kế hoạch Đề tài tập trung vào nghiên cứu ứng dụng thiết kế xe điều khiển tích hợp máy rửa tay tự động và thiết bị đo thân nhiệt không tiếp xúc.
Các mô hình / sản phẩm hiện có trên thị trường
Hiện nay, thị trường xuất hiện nhiều sản phẩm máy rửa tay tự động, đóng vai trò quan trọng trong việc phòng chống dịch COVID-19 Không chỉ được sản xuất bởi các thương hiệu lớn, thiết bị này còn được nhiều cá nhân và tập thể tự chế tạo nhờ vào tính tiện lợi và dễ sử dụng.
Hình 2.1 Máy rửa tay tự động thông minh DEERMA XS100 [1]
Máy xịt khử khuẩn phổ biến được bày bán tại các cửa hàng như Điện máy xanh và Phong Vũ Hầu hết các loại máy này đều sử dụng cảm biến hồng ngoại để tự động đóng mở van xịt khử khuẩn.
Hình 2.2 Thiết bị sát khuẩn tay nhanh K9Pro [13]
Máy đo thân nhiệt tự động K9 Pro là thiết bị nhiệt kế điện tử hồng ngoại tiên tiến, giúp tự động hóa quá trình đo nhiệt độ và phun dung dịch khử khuẩn Sản phẩm này mang lại lợi ích lớn cho người sử dụng, giảm thiểu nhân lực, chi phí và thời gian, đồng thời đảm bảo an toàn trong việc phòng dịch.
Hình 2.3 Mô hình robot CD 1.0 (Covid Defender 1.0) [14]
Robot phun xịt thuốc khử khuẩn này được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong các khu vực cách ly hoặc phòng điều trị virus Corona tại bệnh viện Với khả năng phun thuốc ra hai bên, phía trước, phía trên và dưới mặt sàn, robot đảm bảo hiệu quả khử khuẩn toàn diện Đặc biệt, nó có tính năng tự khử khuẩn trước khi ra khỏi phòng cách ly, giúp duy trì vệ sinh Robot được điều khiển từ xa với khoảng cách tối đa lên đến 2.000 m, sử dụng vi điều khiển STM34F4 mạnh mẽ với các tính năng vượt trội Sản phẩm này nổi bật so với các giải pháp hiện có trên thị trường nhờ vào công nghệ tiên tiến và tính năng độc đáo.
Robot xịt khử khuẩn di động mang lại nhiều lợi ích vượt trội, bao gồm tính linh hoạt và khả năng tiết kiệm nước cũng như năng lượng so với việc rửa tay truyền thống Thiết bị này có khả năng tự động phun dung dịch khử trùng lên tay người dùng và được trang bị cảm biến nhiệt độ cùng còi báo hiệu khi thân nhiệt vượt ngưỡng an toàn Việc sử dụng robot xịt khử khuẩn không chỉ giảm thiểu tiếp xúc trực tiếp giữa người với người và giữa người với vật, mà còn góp phần phòng ngừa lây nhiễm chéo và kiểm soát tình hình dịch bệnh hiệu quả hơn.
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Thầy giáo Nguyễn Đức Cường, giảng dạy tại trường THCS Nguyễn Cảnh Toàn, huyện Yên Châu, tỉnh Sơn La, đã sáng chế máy rửa tay tự động kết hợp công nghệ cảm biến ánh sáng và hồng ngoại nhằm hỗ trợ phòng chống dịch Covid-19 Sáng chế này không chỉ phục vụ cho nhiều trường học mà còn phục vụ kỳ thi THPT quốc gia tại Sơn La Khi dịch Covid-19 bùng phát vào năm 2020, việc sát khuẩn tay truyền thống gặp khó khăn về thời gian và nhân lực, đồng thời không thu hút học sinh Với mong muốn nâng cao hiệu quả phòng dịch, thầy Cường và đồng nghiệp đã nghiên cứu và phát triển máy rửa tay tự động, qua đó cải thiện ý thức tự giác của học sinh trong việc thực hiện khuyến cáo 5K của Bộ Y tế Giai đoạn đầu, máy sử dụng công nghệ cảm biến ánh sáng mất khoảng một tháng để thử nghiệm và hoàn thiện, sau đó thầy tiếp tục nghiên cứu công nghệ cảm biến hồng ngoại.
15 ngày nghiên cứu thử nghiệm và hoàn thiện
Máy rửa tay tự động cảm biến do thầy Cường sáng chế, được nghiên cứu và sản xuất đầu tiên tại Sơn La, đã góp phần quan trọng trong công tác phòng chống dịch Covid-19 Sau một tháng nghiên cứu, thầy cùng đồng nghiệp đã sản xuất hơn 60 máy phục vụ cho nhiều trường học và kỳ thi THPT quốc gia 2020 tại các huyện Yên Châu, Mộc Châu, và Vân Hồ, giúp hàng nghìn học sinh, giáo viên, cán bộ công chức sử dụng, mang lại lợi ích kinh tế trên 200 triệu đồng Đến nay, thầy vẫn tiếp tục sản xuất theo đơn đặt hàng từ các đơn vị khác Không chỉ riêng thầy Cường, mà còn nhiều cá nhân khác đang nghiên cứu và chế tạo các sản phẩm hữu ích nhằm phục vụ cộng đồng và hỗ trợ công tác phòng chống dịch.
Các vấn đề liên quan việc thiết kế, chế tạo, điều khiển
Phân tích và lựa chọn phương án:
- Đây là bước đầu tiên của quá trình thiết kế nhằm đưa ra hướng giải quyết vấn đề:
+ Đề xuất phương án khả thi: cơ khí, điện, lập trình điều khiển + Đánh giá và lựa chọn phương án thiết kế
+ Tìm hiểu và đánh giá các thiết bị trên thị trường để thực hiện phương án: động cơ, vi điều khiển,
Thiết kế hệ thống cơ khí: Với kết cấu cơ khí đã chọn, tiến hành thiết kế
Thiết kế hệ thống điện – điện tử:
Với các phương án điện đã được lựa chọn, tiến hành xác định thông số kỹ thuật và sử dụng các thiết bị phù hợp, kết hợp chúng thành một hệ thống hoàn chỉnh Công việc này bao gồm việc lựa chọn thiết bị, tối ưu hóa thông số và đảm bảo sự tương thích giữa các thành phần.
+ Lựa chọn thông số vi điều khiển, các mô đun công suất và cảm biến
+ Sử dụng được các cảm biến của máy, thiết kế bộ điều khiển sử dụng hồi tiếp vận tốc để điều khiển động cơ
- Máy được điều khiển trong điều kiện địa hình bằng phẳng, với các thông số sau:
+ Khối lượng xe ước tính: M = 1 (kg)
+ Bình chứa dung dịch sát khuẩn tối đa 500 (ml)
+ Vận tốc di chuyển tối đa: 0,5 (m/s)
+ Nhiệt độ đo được từ: 0 đến 100 độ c.
+ Dung dịch trong mỗi lần xịt: 2-3 (ml)
Máy xịt khử khuẩn và máy xịt khử khuẩn tích hợp đo nhiệt độ được thiết kế nhằm nâng cao ý thức của con người về việc rửa tay sát khuẩn, từ đó góp phần hạn chế sự lây lan của dịch bệnh.
Chọn lựa kết cấu
Chọn lựa kết cấu là bước quan trọng trong thiết kế robot, ảnh hưởng đến khả năng di chuyển, tải trọng, độ bền, độ ổn định và thẩm mỹ Có nhiều loại kết cấu như bánh xe, chân, bánh xích và bay, mỗi loại có ưu nhược điểm riêng, phù hợp với mục đích và môi trường sử dụng khác nhau Đối với robot xịt khử khuẩn và đo nhiệt độ điều khiển từ xa, cần xem xét các yếu tố như mục đích sử dụng và điều kiện hoạt động.
Robot được thiết kế nhằm di chuyển hiệu quả trong các khu vực công cộng đông người như trường học, bệnh viện và trung tâm thương mại Chức năng của robot bao gồm xịt khử khuẩn lên các bề mặt tiếp xúc với con người, đồng thời có khả năng đo nhiệt độ và phát hiện báo động khi phát hiện người có dấu hiệu sốt cao.
Robot cần thiết phải có khả năng di chuyển linh hoạt trên nhiều loại địa hình khác nhau, bao gồm sàn nhà, thảm và cỏ, mà không bị vướng víu hay mất cân bằng.
Robot cần có khả năng mang bình chứa dung dịch sát khuẩn tối đa 500ml và hoạt động liên tục từ 30 đến 50 phút mà không cần sạc pin.
Chi phí và khả năng thực hiện là yếu tố quan trọng trong thiết kế robot Robot nên được chế tạo từ các vật liệu đơn giản, dễ dàng tìm thấy trên thị trường Điều này không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn làm cho việc lắp ráp, sử dụng và bảo trì trở nên thuận tiện hơn.
Dựa trên các yếu tố trên, bạn có thể chọn lựa một trong những kết cấu sau cho robot của bạn:
Kết cấu bánh xe là phương pháp phổ biến nhất cho robot di động, cho phép chúng di chuyển nhanh và linh hoạt trên địa hình phẳng Robot có thể sử dụng hai hoặc bốn bánh xe để nâng cao độ ổn định, cùng với các loại bánh xe khác nhau để tăng cường ma sát và khả năng vượt chướng ngại vật Tuy nhiên, nhược điểm của kết cấu này là robot không thể hoạt động hiệu quả trên địa hình gồ ghề hoặc dốc cao.
Kết cấu bánh xích cho phép robot di chuyển trên địa hình khó khăn như cát và đất, đồng thời vượt qua các chướng ngại vật nhỏ như gạch và viên đá Việc sử dụng hai hoặc nhiều bánh xích giúp tăng diện tích tiếp xúc và ma sát Tuy nhiên, kết cấu này có nhược điểm là tốc độ di chuyển thấp hơn so với bánh xe, chi phí cao hơn và khó bảo trì hơn.
Kết cấu chân cho phép robot di chuyển trên nhiều loại địa hình khác nhau như sàn nhà, thảm, cỏ và đá, đồng thời vượt qua các chướng ngại vật lớn như bậc thang và rãnh Việc sử dụng hai hoặc nhiều chân giúp tăng cường khả năng cân bằng và linh hoạt của robot Tuy nhiên, thiết kế và lập trình cho kết cấu chân phức tạp hơn, chi phí cao hơn, và robot dễ bị mất cân bằng hơn.
Các vấn đề liên quan đến việc thiết kế
2.9.1 Xe ba bánh có hai bánh chủ động độc lập phía sau và một bánh tự lựa phía trước:
Xe ba bánh với hai bánh chủ động phía sau có ưu điểm nổi bật là khả năng duy trì đồng phẳng và dễ dàng bẻ cua qua các điểm chuyển hướng đột ngột cũng như bán kính cong nhỏ So với xe bốn bánh, xe ba bánh chuyển hướng linh hoạt hơn khi qua những đoạn cua hẹp, nhờ vào thiết kế hai bánh tự lựa phía trước, giúp giảm thiểu ngẫu lực và tăng cường khả năng điều khiển.
Nhược điểm của việc dịch trọng tâm về phía sau là làm giảm khả năng giữ cân bằng cho xe, dẫn đến việc xe dễ bị mất thăng bằng khi di chuyển qua các khúc cua.
→ Phương án này thường sử dụng trong trường hợp xe di chuyển trên mặt phẳng, xe chở thêm tải được đặt cân bằng
Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý xe bốn bánh chủ động
- Ưu điểm: Xe di chuyển linh hoạt, gia tốc và hãm nhanh, độ cân bằng của xe được nâng cao
- Nhược điểm: xe được dẫn động bởi 4 động cơ riêng biệt nên sẽ rất phức tạp để đồng bộ các động cơ này điều khiển phức tạp
→ Phương án này được sử dụng khi xe cần độ cứng vững cao, khó lật khi chuyển hướng gấp
Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý xe bốn bánh chủ động
Phương án cơ khí
Motor giảm tốc là một bộ phận quan trọng trong các thiết bị điện, giúp giảm tốc độ hoạt động của động cơ Đây là loại động cơ điện có tốc độ thấp hơn nhiều so với động cơ thông thường cùng công suất và số cực Tốc độ của motor giảm tốc có thể được điều chỉnh giảm xuống còn 1/2, 1/3, 1/5, tùy thuộc vào yêu cầu của thiết bị sử dụng.
Hình 2.7 Động cơ giảm tốc V1 [3]
+ Không cần hồi tiếp tín hiệu
+ Điều khiển chính xác, không có vọt lố và có momen giữ tại một vị trí
+ Dễ bị trượt bước khi mang tải lớn
+ Tốc độ của động cơ không cao, tối đa từ 1000 2000 (rpm)
Yêu cầu: Đường kính các bánh xe: d ≤ 100mm, di chuyển trên địa hình bằng phẳng không trơn trượt, bám đường tốt
Chọn bánh xe: Loại bánh xe cao su thông thường có bể rộng lớn và có gai vì xe di chuyển trên địa hình phẳng với tốc độ thấp
Hình 2.8 Bánh xe điều khiển [3]
Lựa chọn vật liệu làm khung
Trên thị trường hiện nay có nhiều loại vật liệu như thép, nhôm và mica, nhưng việc lựa chọn vật liệu phù hợp phụ thuộc vào giá cả và khả năng đáp ứng các yêu cầu cụ thể.
Khối lượng riêng nhẹ, giá thành rẻ
Khả năng chịu tải và va đập thấp, nếu muốn tăng khả năng chịu tải phải tăng kích thước tạo ra sự cồng kềnh
Khả năng chịu tải và va đập lớn, giá thành rẻ, dễ kiếm
Khối lượng riêng lớn, phù hợp với xe mang tải nặng
Vật liệu Ống Dẫn dung dịch Silicone
Khối lượng riêng nhẹ Độ bền cao,
Giá thành rẻ và dễ gia công.
Dễ dàng thay đổi hình dạng phù hợp với mục đích sử dụng
Hình 2.11 Vật liệu Ống Dẫn dung dịch Silicone [12]
Vật liệu chứa dung dịch bằng nhựa:
Khối lượng riêng nhẹ Độ bền cao, an toàn tiện lợi trong việc sử dụng không gây hại cho môi trường
Giá thành rẻ và dễ gia công.
Hình 2.12 Vật liệu bình chứa dung dịch bằng nhựa [12]
Khối lượng riêng nhẹ Độ bền cao,
Giá thành rẻ và dễ gia công.
Sau khi nghiên cứu các loại vật liệu và xem xét tính chất cũng như giá thành, nhóm đã quyết định chọn mica làm vật liệu chính để chế tạo khung xe.
Dựa trên các phương án đã lựa chọn sơ đồ cho mô hình cơ khí được thiết kế như sau:
Hình 2.14 Mặt chiếu đứng của mô hình kết cấu xe
1 Đế gắn pin 4 Vòi xịt khuẩn
2 Bánh xe 5 Động cơ giảm tốc
Hình 2.15 Kết cấu khung xe
Khung xe được chế tạo từ mica nhẹ, đảm bảo khả năng chịu lực tốt và dễ dàng gia công Thiết kế này cho phép lắp đặt thêm nhiều thiết bị, tích hợp nhiều chức năng khác nhau Mô hình nhỏ gọn di chuyển linh hoạt trên các địa hình phẳng.
Hình 2.16 Bản vẽ kết cấu khung xe
Bản vẽ mô tả các thành phần cơ khí của khung xe, bao gồm bánh xe cao su, khung xe mica, bình chứa dung dịch sát khuẩn và vòi xịt Sau khi hoàn tất thiết kế cơ khí, bước tiếp theo là thiết kế và lắp đặt hệ thống điện để robot hoạt động hiệu quả.
Rút kết vấn đề chương 2
Bài viết đã tổng quan các kiến thức cơ bản về robot xịt khử khuẩn và đo nhiệt độ điều khiển từ xa Nó cũng đề cập đến những yếu tố quan trọng cần xem xét khi lựa chọn kết cấu cho robot, cùng với một số loại kết cấu phổ biến và phân tích ưu nhược điểm của chúng.
Mục đích của phần này là để cung cấp một cái nhìn tổng quan và nền tảng lý thuyết cho đề tài
Robot xịt khử khuẩn đã được nghiên cứu và chế tạo để sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm quân đội và y tế Những thiết bị này mang lại tính ứng dụng cao và tiện lợi trong công tác phòng chống dịch COVID-19.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ LỰA CHỌN PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN
Các thiết bị điện sử dụng
Arduino đã trở thành một công cụ phổ biến toàn cầu, với nhiều ứng dụng độc đáo được phát triển trong cộng đồng mã nguồn mở, chứng minh sự ảnh hưởng và tính ứng dụng rộng rãi của nó.
Bo mạch Arduino tích hợp đầy đủ các tính năng cần thiết để kết nối với các vi điều khiển khác Nguồn cung cấp cho bo mạch có thể được sử dụng qua cổng USB, pin hoặc thông qua bộ chuyển đổi AC-DC.
Arduino khác biệt so với các mạch khác vì không sử dụng chip điều khiển FTDI-USB Thay vào đó, nó sử dụng các tính năng của Atmega16U2, được lập trình để thực hiện chức năng chuyển đổi USB sang nối tiếp.
Arduino nổi bật với ưu điểm sử dụng ngay lập tức nhờ vào thiết kế hoàn chỉnh, bao gồm bộ nguồn 5V, bộ giao động, ổ ghi truyền thông nối tiếp, vi điều khiển LED và các giác cắm, cho phép kết nối dễ dàng qua USB mà không cần lập trình phức tạp Arduino UNO hỗ trợ ba vi điều khiển 8bit AVR: ATmega8, ATmega168, và ATmega328, có khả năng thực hiện các tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED, xử lý tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, và đo nhiệt độ - độ ẩm để hiển thị trên màn hình LCD Với những tính năng vượt trội này, Arduino đã trở thành lựa chọn hàng đầu cho vi điều khiển trong nhiều dự án.
Nhóm chúng em bắt đầu với một board Arduino Uno R3 làm board điều khiển chính, nhưng sau nhiều lần thử nghiệm, chúng em nhận thấy rằng một board Arduino không đủ để đáp ứng các chức năng cần thiết Do đó, chúng em đã nghiên cứu và bổ sung thêm board Arduino Nano, phân chia rõ nhiệm vụ cho từng board: Arduino Uno nhận tín hiệu Bluetooth và điều khiển động cơ, trong khi Arduino Nano đảm nhiệm việc đo thân nhiệt và hiển thị kết quả trên màn hình LCD.
Arduino Nano là một bảng mạch điện tử nhỏ gọn, chỉ bằng một nửa đồng xu, được phát triển dựa trên vi điều khiển ATmega328P từ năm 2008 Với thiết kế thân thiện với breadboard, Arduino Nano cung cấp các kết nối và thông số kỹ thuật tương tự như Arduino Uno, nhưng với kích thước nhỏ hơn nhiều.
Arduino Nano có chức năng tương tự như Arduino Duemilanove và Arduino UNO, nhưng khác biệt chính nằm ở dạng mạch Nano sử dụng vi điều khiển ATmega328P giống như UNO, nhưng sở hữu 32 chân trong khi UNO chỉ có 30 chân Ngoài ra, Nano có 8 cổng ADC, nhiều hơn 2 cổng so với UNO Một điểm khác biệt nữa là Nano không có giác nguồn DC như các bo mạch Arduino khác, mà thay vào đó sử dụng cổng mini-USB, cho phép lập trình và giám sát nối tiếp.
Arduino Nano nổi bật với khả năng chọn công suất tối đa và hiệu điện thế linh hoạt, cho phép lập trình dễ dàng trực tiếp từ máy tính Kích thước nhỏ gọn chỉ 185 mm x 430 mm và trọng lượng khoảng 7g giúp Arduino Nano trở thành lựa chọn lý tưởng cho nhiều ứng dụng trong cuộc sống hiện đại.
- Điện áp hoạt động: 5 VDC
- Tần số hoạt động : 16 MHz
- Điện áp khuyên dùng: 7 - 12 VDC
- Điện áp giới hạn: 6 - 20 VDC
- Số chân Digital I/O: 14 (6 chân PWM)
- Số chân Analog: 8 (Độ phân giải 10 bit)
- Dòng tối đa trên mỗi chân I/O: 40 mA
- Dòng ra tối đa 5V: 500 mA
- Dòng ra tối đa 3.3V: 50 mA
- Bộ nhớ Flash: 32 KB (ATmega328) với 2KB dùng bởi bootloader
Với những ưu điểm như: giá thành rẻ, nhỏ gọn, đầy đủ các chức năng nên nhóm chúng em đã quyết định sử dụng board mạch này.
- Module cầu H là một mạch đơn giản dễ dùng để điều khiển động cơ DC quay thuận hoặc quay nghịch
+ Nhận tín hiệu từ vi điều khiển Arduino để điều khiển các động cơ chạy.
Module cầu H L298 được sử dụng để nhận tín hiệu từ Arduino Uno R3, cho phép điều khiển các động cơ hoạt động hiệu quả Với công suất tối đa 2A, module này giúp động cơ hoạt động mạnh mẽ hơn, phù hợp với nhu cầu sử dụng.
Module Bluetooth HC05: Nhận tín hiệu Bluetooth từ điện thoại.
Module đo nhiệt độ không tiếp xúc MLX90614
MLX90614 là cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc, có khả năng đo nhiệt độ từ -70 °C đến 382,2 °C Cảm biến này sử dụng tia IR để thực hiện phép đo mà không cần tiếp xúc vật lý, đồng thời giao tiếp với vi điều khiển qua giao thức I2C.
+ Đo nhiệt độ và gửi tín hiệu về cho Arduino xử lí và hiển thị lên LCD.
+ Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H.
+ Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A (=>2A cho mỗi motor)
+ Điện áp của tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V
+ Dòng của tín hiệu điều khiển: 0 ~ 36mA
+ Công suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃)
Hình 3.5 Cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số hồng ngoại không tiếp xúc MLX90614 [3]
-Ưu Điểm Của Màn hình LCD1602:
+ Tên các chân được ghi ở mặt sau của màn hình LCD hỗ trợ việc kết nối, đi dây điện.
+ Có đèn led nền, có thể dùng biến trở hoặc PWM điều chỉnh độ sáng để sử dụng ít điện năng hơn.
+ Có thể được điều khiển với 6 dây tín hiệu
+ Có bộ ký tự được xây dựng hổ trợ tiếng Anh và tiếng Nhật
+ Màn hình hiển thị các thông tin, nhiệt độ.
-Thông Số Kỹ Thuật Màn hình LCD1602:
+ Kích thước của màn hình LCD 1602: 8 x 3.6 x 0.8 cm
+ Màu nền: xanh lá hoặc xanh dương
+ Khoảng cách giữa hai chân kết nối: 0.1 inch
+ Tiện dụng khi kết nối với Breadboard.
-Sơ Đồ Kết Nối Của Màn Hình LCD1602:
Chân số 1 - VSS: Chân nối đất cho LCD được nối với GND của mạch điều khiển.
Chân số 2 - VDD: Chân cấp nguồn cho LCD, được nối với VCC 5V của mạch điều khiển
Chân số 3 - VE: Điều chỉnh độ tương phản của LCD
Chân số 4 - RS: chân chọn thanh ghi, được nối với logic "0" hoặc logic "1":
Trong chế độ "ghi", các đường dữ liệu DB0 - DB7 sẽ kết nối với thanh ghi lệnh IR của LCD, trong khi ở chế độ "đọc", chúng sẽ được nối với bộ đếm địa chỉ của LCD.
Logic “1”: Bus DB0 - DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD
Chân số 5 - R/W : chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write), được nối với logic “0” để ghi hoặc nối với logic “1” đọc
Chân số 6 - E, hay còn gọi là chân cho phép (Enable), đóng vai trò quan trọng trong việc xác nhận các lệnh Sau khi tín hiệu được truyền lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có một xung cho phép từ chân này.
+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào thanh ghi bên trong khi phát hiện một xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E
Khi ở chế độ đọc, dữ liệu sẽ được LCD xuất ra các chân DB0-DB7 khi phát hiện sự chuyển đổi từ thấp lên cao (low-to-high transition) ở chân E Dữ liệu này sẽ được LCD giữ trên bus cho đến khi chân E trở về mức thấp.
Chân số 7 đến 14 (D0 đến D7) là 8 đường bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có hai chế độ sử dụng cho 8 đường bus này: chế độ 8 bit, trong đó dữ liệu được truyền trên cả 8 đường với bit MSB là DB7, và chế độ 4 bit, khi dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 đến DB7, với bit MSB cũng là DB7.
Chân số 15 - A : nguồn dương cho đèn nền
Chân số 16 - K : nguồn âm cho đèn nền
+ Màn hình LCD hiển thị thông tin nhiệt độ đo được , màu chữ đen rõ ràng dễ xem được các thông tin
3.1.4 Module relay 5v 1 kênh: Ưu điểm: Nhỏ gọn, khả năng chống nhiễu và khả năng cách điện tốt Trong module đã có sẵn mạch kích relay sử dụng IC cách ly quang và transistor giúp cách ly hoàn toàn mạch vi điều khiển với rơ le bảo đảm vi điều khiển hoạt động ổn định.
+ Có tác dụng nhận tin hiệu để đóng mở tiếp điểm điều khiển máy bom.
+ Nhận tín hiệu từ module cảm biến vật cản hồng ngoại để đóng mở tiếp điểm và điều khiển máy bơm hoạt động.
+ Module sử dụng Relay tốt, đảm bảo hoạt động ổn định, lâu dài.
+ Trên module có opto để cách ly dòng ngược về, hiệu suất ổn định.
+ Có thể set các mức cao thấp bằng cách thiết lập jumper trên module
+ Có Led báo nguồn màu xanh, Led báo trạng thái Relay màu đỏ.
Hình 3.7 Thông số kĩ thuật Module relay 5v 1 kênh [7]
Hình 3.8 Hình Module relay 5v 1 kênh [7]
Bộ điều khiển
Máy rửa tay tự động được thiết kế với cấu trúc điều khiển tích hợp đo nhiệt độ và điều khiển từ xa, bao gồm ba module chính: module cảm biến, module điều khiển và module điều khiển động cơ Hai phương pháp kết nối các module này là điều khiển tập trung và điều khiển phân cấp.
Hình 3.13 Cấu trúc điều khiển thường dùng [5]
- Để tránh tình trạng bị nhiễu hoặc rớt dữ liệu trong quá trình truyền dữ liệu ta sử dụng phương án cấu trúc điều khiển tập trung.
Phương án này áp dụng một MCU cho các hoạt động của robot, yêu cầu MCU thực hiện nhiều tác vụ khác nhau Do đó, việc tính toán thời gian để đảm bảo các tác vụ diễn ra một cách thống nhất và không bị trùng lặp trở thành một vấn đề quan trọng cần được xem xét kỹ lưỡng.
Sơ đồ mạch
Hình 3.14 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ xe và cảm biến nhiệt độ
Hệ thống mạch điện được thiết kế và tính toán kỹ lưỡng nhằm đảm bảo hoạt động ổn định cho các thiết bị điện Pin 18650 đóng vai trò là nguồn cung cấp điện chính cho toàn bộ hệ thống, trong khi Arduino Uno R3 thực hiện việc lập trình và gửi tín hiệu điều khiển đến module HC05 Module này điều khiển cầu H L298, giúp bốn động cơ giảm tốc hoạt động Khi cảm biến nhiệt độ được kích hoạt, màn hình sẽ hiển thị nhiệt độ; nếu vượt quá 37.5 độ C, còi báo sẽ phát ra âm thanh cảnh báo.
Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lí mạch điều khiển động cơ bơm và relay
Khi nguồn điện được cấp, việc đưa tay vào cảm biến vật cản sẽ kích hoạt cảm biến gửi tín hiệu đến relay, từ đó đóng mở tiếp điểm và khởi động máy bơm.
Lưu đồ giải thuật
Hình 3.16 Lưu đồ giải thuật
Start bắt đầu chương trình ( ứng với công tắc nguồn của robot ) có tác dụng bật/tắt nguồn cho toàn bộ quá trình robot hoạt động.
Cảm biến MLX90614 có khả năng đo nhiệt độ cơ thể và nhiệt độ phòng, sau đó truyền dữ liệu đến màn hình LCD 1602A để hiển thị thông tin nhiệt độ Nếu nhiệt độ vượt quá 37,5 độ C, còi sẽ phát tín hiệu cảnh báo.
Cảm biến hồng ngoại sử dụng ánh sáng hồng ngoại để đo khoảng cách đến vật cản, và được kết nối với relay để điều khiển van của máy bơm mini, giúp máy bơm hoạt động hiệu quả trong việc xịt khử khuẩn.
Ứng dụng điều khiển
Đồ án này tập trung vào việc phát triển ứng dụng điều khiển ô tô RC qua Bluetooth Ứng dụng cho phép người dùng điều khiển một bộ điều khiển vi mô và ô tô RC được trang bị công nghệ Bluetooth bằng cách sử dụng điện thoại thông minh, mang lại trải nghiệm điều khiển tiện lợi và hiện đại.
Ứng dụng này cho phép người dùng điều khiển xe hơi thông qua các nút ảo hoặc cảm biến gia tốc trên điện thoại Người dùng có thể kiểm soát vận tốc của ô tô bằng một thanh trượt, nếu ô tô được trang bị mạch điều khiển tương thích Ngoài ra, ứng dụng còn cung cấp hai nút để bật đèn trước và sau, cùng với đèn nhấp nháy thông báo khi điện thoại đã kết nối với ô tô, và các mũi tên sáng lên để chỉ dẫn hướng lái.
Hình 3.17 Giao diện điều khiển của ứng dụng [Bluetooth RC Car]
Trong chương này, chúng tôi đã thiết kế hệ thống điện cho robot xịt khử khuẩn, bao gồm nguồn cấp điện, bộ điều khiển trung tâm, bộ cảm biến, bộ truyền động và bộ phun khử khuẩn Chúng tôi đã lựa chọn linh kiện phù hợp, vẽ sơ đồ nguyên lý và sơ đồ mạch cho hệ thống điện hoàn chỉnh Cuối cùng, chúng tôi đã hoàn thành thiết kế hệ thống điện, lưu đồ giải thuật và chọn phần mềm điều khiển cho robot xịt khử khuẩn.
THI CÔNG MÔ HÌNH VÀ MÔ PHỎNG
Mô hình trong giai đoạn thi công
Hình 4.1 Lắp đặt 4 bánh xe và động cơ lên khung xe
Khung xe được thiết kế tối ưu cho động cơ và cơ cấu bánh xe, giúp quá trình lắp đặt trở nên đơn giản và nhanh chóng Mô hình sau khi lắp ghép đảm bảo độ chắc chắn và ổn định.
Hình 4.2 Lắp đặt hệ thống điện
Việc chọn đúng dây và lắp đặt chuẩn đầu ra, đầu vào theo bản vẽ thiết kế là rất quan trọng, vì nếu đi dây sai, có thể gây hư hỏng cho các linh kiện khác trong mô hình.
-Phải đảm bảo tuân thủ theo bản thiết kế ban đầu và vừa phải đảm bảo tính thẩm mỹ cho hệ thống điện.
Việc lắp đặt các linh kiện như pin và Arduino cần được tính toán một cách khoa học và hợp lý để tiết kiệm diện tích và thuận tiện cho việc sửa chữa sau này.
-Một số cổng kết nối hay các chân thiết bị có hiện tượng lỏng hoặc không ăn khớp với nhau khiến lắp đặt gặp khó khăn.
Hình 4.3 Nạp code và test thử các thiết bị
Giao tiếp với Arduino là một bước đơn giản, nhờ vào kiến thức đã được học trong các môn chuyên ngành kỹ thuật cơ điện tử và kinh nghiệm từ các dự án điện tử trước đây.
Việc lập trình gặp phải một số khó khăn, như việc thiếu hoặc sai lệnh, dẫn đến mô hình không hoạt động như mong muốn Điều này không chỉ tốn thời gian để sửa mã mà còn khiến ứng dụng điều khiển gặp khó khăn khi cập nhật phiên bản mới, do không tương thích với mã cũ Do đó, việc đổi mới và cập nhật mã là cần thiết để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
Mô hình sau khi hoàn thiện
Hình 4.4 Xe đã hoàn thiện thực tế phần kết cấu mạch và mô hình(1)
-Mô hình sau khi hoàn thành các bước thiết kế , màn hình sẽ hiển thị nhiệt độ và các phần mạch hoạt động một cách rõ ràng
Xe hoạt động trên địa hình sàn bê tông ngoài trời, trong khi máy đan hiển thị nhiệt độ không khí bên ngoài mà chưa sử dụng phần xịt khử khuẩn.
-Xe di chuyển với tốc độ trung bình phạm vi điều khiển là 10m.-Lượng dung dịch khử khuẩn phun ra vừa đủ tránh lãng phí khi sử dụng.
-Mô hình được thiết kế nhỏ gọn dể dàng di chuyển và vận chuyển.
Hình 4.5 Xe đã hoàn thiện thực tế phần kết cấu mạch và mô hình(2)
-Vị trí lắp đặt các thiết bị gọn sàng để tiết kiệm không gian , giúp robot hoạt động tốt nhất
-Di chuyển linh hoạt trên các địa hình hẹp cần những thiết bị nhỏ gọn để dễ dàng di chuyển hơn
Xe hoạt động trên địa hình sàn bê tông ngoài trời, trong khi máy đan hiển thị nhiệt độ không khí bên ngoài và chưa sử dụng phần xịt khử khuẩn.
Test mô hình chạy thực tế đo nhiệt độ và phun khử khuẩn
Hình 4.6 mô tả các thiết bị kết cấu có trên robot
Hình 4.7 Xe chạy thực tế đo nhiệt độ và phun khử khuẩn hiển thị đúng nhiệt độ cơ thể và đang xịt khử khuẩn
Mô tả và kết quả thực nghiệm
4.3.1 Các bước sử dụng như sau:
Bước 1: Bật công tắc nguồn
Bước 2: Sử dụng ứng dụng Arduino Car để kết nối điện thoại với xe thông qua module Bluetooth HC05 và bắt đầu đã có thể điều khiển xe.
Trên giao diện ứng dụng Arduino Car, bạn có thể điều khiển xe bằng cách sử dụng các nút: nút để tiến về phía trước, nút để lùi, và nút hoặc để rẽ phải hoặc trái.
Khi đưa tay vào trước cảm biến hồng ngoại, rơ le sẽ tự động kích hoạt bơm nước mini 12V để phun dung dịch khử khuẩn Đồng thời, cảm biến nhiệt độ sẽ đo thân nhiệt của người dùng và hiển thị kết quả trên màn hình LCD 1602A Nếu nhiệt độ vượt quá 37°C, còi sẽ phát tín hiệu cảnh báo.
Sau khi hoàn thành dự án, nhóm chúng em đã tiến hành thử nghiệm xe trên nhiều địa hình khác nhau tại huyện Vĩnh Cửu và thành phố Hồ Chí Minh Chúng em đã thử nghiệm tại trường Tiểu Học Tân Triều, Đại học HUTECH, khu xưởng gần khu công nghiệp Thạnh Phú, và khu sân banh ấp Bình Lục Ngoài ra, các thành viên trong gia đình và bạn bè cũng được mời tham gia điều khiển và trải nghiệm các chức năng của xe.
Xe được điều khiển thành công bằng ứng dụng
Bluetooth RC Car trên hệ điều hành Android.
Xe được hoàn thiện nhỏ gọn, thuận tiện cho việc di chuyển ở nhiều vị trí.
Xe hoạt động chính xác theo sự điều khiển, với hệ thống đo nhiệt độ hiển thị trên màn hình LCD đạt độ chính xác tương đối cao Hệ thống xịt khử khuẩn hoạt động ổn định, không gây nhiễu cho Arduino khi thực hiện việc đóng ngắt relay nhiều lần.
4.3.4 Một số đánh giá và nhận xét:
Chú Vũ Khải Thạch đánh giá rằng ý tưởng của sản phẩm rất hay và thiết thực Xe nhỏ gọn, dễ điều khiển, phù hợp với nhiều vị trí khác nhau Tuy nhiên, chú đề xuất cần nâng cấp phần mạch điều khiển để khoảng cách điều khiển có thể xa hơn, nhằm đáp ứng tốt hơn cho các khu vực rộng lớn.
Xe dễ điều khiển và hoạt động tốt trên nhiều loại địa hình Chức năng đo nhiệt độ không tiếp xúc và bơm dung dịch rửa tay hoạt động ổn định Tuy nhiên, bình chứa dung dịch hơi nhỏ, cần nâng cấp với dung tích lớn hơn.
Xe hoạt động ổn định với thiết kế ấn tượng, kết hợp máy bơm rửa tay vào xe điều khiển Tuy nhiên, cần cải thiện độ cứng cáp của khung xe và nâng cấp máy bơm dung dịch để tăng hiệu suất.
Xe của bạn Long được đánh giá cao với thiết kế đẹp và khả năng di chuyển linh hoạt trên nhiều loại địa hình Xe có tốc độ nhanh và thời gian sử dụng lâu dài Pin sạc của xe dễ dàng tháo rời, thuận tiện cho việc thay thế và sử dụng nhiều lần.
Dung dịch xịt của xe được phun ra đầy đủ và không quá nhiều, đảm bảo hiệu quả sử dụng Màn hình hiển thị rõ ràng, sắc nét, cho phép người dùng dễ dàng theo dõi nhiệt độ cơ thể chính xác.
- Đánh giá của của bạn Trâm : Trâm cảm thấy xe rất nhỏ gọn nhưng đầy đủ chức năng Đáp ứng được ngay nhu cầu khi mình cần rửa tay.
Anh Hưng đánh giá cao mô hình robot, cho rằng nó rất hoàn thiện và đẹp mắt Đặc biệt, robot có kích thước nhỏ gọn và khả năng di chuyển linh hoạt, điều này khiến anh rất ấn tượng Anh hy vọng nếu có cơ hội, công ty của anh sẽ nhờ công ty em chế tạo một chiếc robot tương tự.