Vi Điều Khiển Đề Tài Xây Dựng Mô Hình Robot Hút Bụi.pdf

Robot lau nhà tự động được xem là “người” giúp việc vô cùng thông minh và hiệu quả cho các gia đình, đặc biệt đối với những người nữ nội trợ phải đi làm suốt cả ngày, không có thời gian

Trang 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

bE

VI DIEU KHIEN

Đề tài: Xây dựng mô hình Robot hút bụi

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Da Nang - 01 / 06 / 2023

Trang 2

VI DIEU KHIEN: ROBOT HUT BUI

BANG PHAN CONG NHIEM VU

Sinh viên thực hiện Các nhiệm vụ Tự đánh giá theo mức

Tran Phi Long chuyên - Hoan thanh

- Lény tuong

Luong Phan Tién Nhat độ di chuyên - Hoan thanh

- Véso dé hoat động

- Mắc mạch - Hoàn thành Nguyễn Hoàng Phúc - - Vẽ mạch - Hoan thanh

- - Xử lý gửi trên - Hoan thanh ESP8266 - Hoàn thành

- _ Thiết kế giao diện

Trần Phi Long - Nguyễn Hoàng Phúc- Lương Phan Tiến Nhật Trang 2

Trang 3

MUC LUC

"— 1 BẰNG PHẦN CÔNG NHIỆM VỤU LH HH HH TH ng HT HC KH HH Hy cư rưn 2 )/8/185 AT Aẽ 3

1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHẦN CỨNG 5c ccsecrerrrrrrrrrrrrrrree ó

1.1 Arduino UNO R3 6

1.3 Cam bién siéu 4m SRFO5 7

1.4 Động cơ DC motor 7 1.5 Cảm Biến Vật Cản Hồng Ngoại 8 1.ó Động cơ Servo 8 1.7 ESP8266 NodeMCU CP2102 9

2.1 Khả năng tránh vật cản 10 2.2 Khả năng chống rơi 10 2.3 Khả năng chống va chạm tường 11 2.4 Khả năng di chuyển zic-zac 11 2.5 _ Khả năng di chuyển theo hướng bất kì 12

3 CHƯƠNG S3: loT SG SH HH HH cớ 13

3.1 Tổng quan 13 3.2 Thành phần của loT 13

3.3 Ứng dụng vào robot hút bụi 14

3.4 Cách hoạt động của loT đối với robot hút bụi 1ó

4 TÀI LIỆU THAM KHẢO - cn ch ch nh KH KH HH Hy cưng nh Tnhh cờ 17

Trang 4

GIOI THIEU DE TAI

Đề tài : Xây dựng mô hình robot hút bụi

Hiện nay, robot lau nhà thông minh đang dần trở thành xu thế mới, thay thế các loại

máy hút bụi truyền thống đề hỗ trợ con người trong việc dọn dẹp nhà cửa Tại Việt Nam, dòng sản phẩm này chỉ vừa mới có mặt trên thị trường và hứa hẹn sẽ trở thành một sản phâm hot trong thời gian tới Robot lau nhà tự động được xem là “người” giúp việc vô cùng thông

minh và hiệu quả cho các gia đình, đặc biệt đối với những người nữ nội trợ phải đi làm suốt

cả ngày, không có thời gian chăm sóc nhà cửa Robot thiết kế thông minh, có thê tự động thực

hiện công việc hút bụi, lau dọn nhà mà không cần có sự hướng dẫn của con người Kích thước của robot hút bụi tự động nhỏ gọn, có thể đi đến tất cả các ngóc ngách như: gầm ban, gam

giường, ghế soÑ góc tường để làm sạch toàn diện Hơn nữa, robot thông minh cũng có thê

sử dụng được trên nhiêu loài sản nhà như: gô, thảm, sàn gạch, gạch ceramic

Trên thị trường hiện nay có 3 loại robot làm sạch san nhà đó là sản phâm Robot lau nhà

và Robot hút bụi, với mỗi loại Robot lau nhà hay robot hút bui thì đều có những ưu điểm và

nhược điểm riêng chính vì vậy đề tăng hiệu quả làm sạch một cách tối đa các nhà sản xuất đã

kết hợp hai loại Robot lau nhà và hút bụi lại thành loại Robot vừa có khả năng lau nhà vừa có

khả năng hút bụi Tuy nhiên xét về sự phô biến thì hiện nay thì robot hút bụi vẫn được sử dụng nhiều hơn vì có giá thành hợp lý nhưng vẫn giữ được nhiều ưu điểm lớn là có thê làm

sạch trên nhiêu bề mặt sàn khác nhau, có thê làm sạch nhiều loại bụi bân

Trang 5

Mặc dù Robot hút bụi có nhiều ưu điểm vượt trội và được sử dụng rộng rãi hơn nhưng

cũng không thê phủ nhận những điểm tích cực của Robot lau nhà vẫn chiếm được lòng tin của rất nhiều người dùng Mặc dù không hoạt động tốt trên nhiều về mặt nhưng hiệu quả làm sạch

của Robot lau nhà có phan vượt trội so với Robot hút bụi, Robot lau nhà có thê làm sạch được

cả những vết bản ướt, dính với bề mặt sàn Bên cạnh đó Robot lau nhà hoạt động không gây nhiều tiếng ồn như Robot hút bụi, ít gây ảnh hưởng đến người sử dụng vào buôi đêm Hình

1.2 là Robot lau nhà Irobot Braava 3§0t, robot có dạng hình vuông, cải thiện diện tích tiếp xúc

của tắm rẻ lau được gắn dưới đáy robot với mặt sàn giúp tăng hiệu quả làm sạch

Trong học phần đồ án này em thiết kế Robot hút bụi đơn giản với chỉ phí thấp Sản

phâm gồm các tính tăng cơ bản sau:

- _ Có khả năng hút bụi

- _ Robot di chuyên tự động theo hình ziczac giúp tăng tối đa khả năng

làm sạch

- _ Có khả năng tránh vật cản trực diện

- Có thể điều khiển thông qua điện thoại

Trang 6

CHUONG 1: TONG QUAN VE PHAN CUNG

11 Arduino UNO R3

MADE

TN TTALY

Ca

Arduino UNO có thê được cấp nguồn 5V thông qua công USB hoae cap nguén ngoài với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V Thường thì cấp nguồn bằng pin

vuông 9V là hợp lí nhất Được sử dụng như bộ não của robot, arduino sẽ chịu trách nhiệm

điều khiến toàn bộ các hoạt động logic

12 L298N

Gồm 2 đầu ra Output A va Output B dé chay dong co, duoc diéu khién béi arduino

bằng cách cấp điện vào 4 chân Input và thay đổi tốc độ bằng 2 công Enable A và B Với điện

áp đầu vào từ 0 — 12V và an toàn nhưng có thê tăng lên đến 35V, có thê sử dụng 5V dau ra

cap cho arduino đê giữ an toàn cho mạch

Trang 7

1.3 Cảm biến siêu âm SRF05

Như tên gọi cảm biến SRF05 sử dụng sóng siêu âm đề đo khoảng cách tới vật cản phía

trước sử dụng sóng siêu âm Sóng siêu âm là một loại sóng cao tầng mà con người không thê nghe thấy được Tuy nhiên, ta có thê sử dụng chúng đề đo các vật trong không gian

Nguyên lý để đo khoảng cách đến một vật là dùng một nguồn phát sóng siêu âm (TRIG)

và một bộ thu sóng siêu 4m (ECHO), khi TRIG phát sóng di đến nơi có vật cản nó sẽ đập vào

vật đó và sẽ tạo ra 1 luồng sóng đi trở về , ngay lập tức ECHO sẽ nhận Sau đó dựa vảo thời gian phat thu ma sẽ tính ra khoảng cách đến vật

1.4 Động cơ DC motor

Do đặc điểm của Robot lau nhà là di chuyên với tốc độ chậm nên có thể lựa chọn sử dụng động cơ DC giảm tốc Động cơ hoạt động với dải điện áp rộng từ 3-9V tuy nhiên hoạt

động ốn định với công suất tốt nhất trong khoảng từ 6-9V

Với điện áp 5V và không có tải động cơ có thê quay với tốc độ tối đa 208 vòng/phút

Nếu sử dụng bánh đường kính 66mm động cơ có thê di chuyên được quãng đường 44m/phút

Trang 8

1.5 Cam Bién Vat Can Hong Ngoai

Cảm biến vật cản hồng ngoại có khả năng thích nghi với môi trường, có một cặp truyền

và nhận tia hồng ngoại Tia hồng ngoại phát ra một tần số nhất định, khi phát hiện hướng truyền có vật cản (mặt phản xạ), phản xạ vào đèn thu hồng ngoại, sau khi so sánh, đèn màu

xanh sẽ sáng lên, đồng thời đầu cho tín hiệu số đầu ra (một tín hiệu bậc thấp)

Khoảng cách làm việc hiệu quả 2 ~ 5em, điện áp làm việc là 3.3 V đến 5V Độ nhạy

sáng của cảm biến vật cản hồng ngoại được điều chỉnh bằng chiết ap, cam bién dé lap rap, dé

sử dụng,

1.6 Động cơ Servo

Động cơ servo SG90 có kích thước nhỏ, là loại được sử dụng nhiều nhất dé làm các mô

hinh nhỏ hoặc các cơ cầu kéo không cân đến lực nặng

Động cơ servo SG90 180 độ có tốc độ phản ứng nhanh, các bánh răng được làm bằng

nhựa nên cần lưu ý khi nâng tải nặng vì có thể làm hư bánh răng, động cơ RC Servo 9G có

tích hợp sẵn Driver điều khiến động cơ bên trong nên có thê dễ dàng điều khiển góc quay bằng phương pháp điều độ rộng xung PWM

Trang 9

1.7 ESP8266 NodeMCU CP2102

Kit RF thu phat Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 là kit phat triển dựa trên nền

chip Wifi SoC ESP8266 voi thiét ké dé str dung và đặc biệt là có thé sử dụng trực tiếp trình

biên địch của Arduino đề lập trình và nạp code, điều này khiến việc sử dụng và lập trình các

ứng dụng trên ESP8266 trở nên rất đơn giản

1.8 Sơ đồ lắp mạch

Trang 10

CHUONG 2: THIET KE PHAN MEM

2.1 Kha nang tranh vat can

Su dung cam biến siêu âm, đặt trước mặt robot, tính toán khoảng cách với vật gần

nhất mỗi 100mg

Kiểm tra khoảng cách đến vật có <8em Tiếp tục đi thăng

Quay phai 1 góc 30 độ

2.2 Khả năng chống rơi

Sử dụng cảm biến hồng ngoại, đặt bên dưới robot hút bụi dé do khoảng cách xem có

mặt đất bên dưới không

Kiểm tra bên dưới có phải mặt đất không

Tiếp tục đi thẳng

©

:

$

@ Quay phải l góc 30 độ

Trang 11

2.3 Khả năng chống va chạm tường

- Sử dụng cảm biến chống va chạm đặt ở 2 góc trên của robot đề nhận biết va chạm

Bắt đầu

Cảm biến cạnh có kích hoạt không Tiếp tục đi thắng

Quay phải I góc 30 độ

2.4 Kha nang di chuyén zic-zac

- _ Khi nhận được tín hiéu phu hop tr ESP8266, robot sé bat dau di chuyén theo kiéu

ziczac da duge lap trinh san

¬ m Quẹo phải — Đi thắng Is — Queo phai

Phai

Bat si) a

Gap ng Ce “=>

Không L

Không Trái

&

La Queo trai > Di thing Is — Quẹo trái

T ín hiệu di chuyển ziczac Đi thẳng L

Xử lý tín hiệu

Trần Phi Long - Nguyễn Hoàng Phúc- Lương Phan Tiến Nhật Trang II

Trang 12

2.5 Kha nang di chuyén theo hướng bắt kì

Bat dau

Di thang

Random quay phai hoac trai

Gặp tường > Random góc quay

2.6 Khả năng hẹn giờ

Tiếp tục di than

Bất đầu pe 9

Đặt thời gian trên

điện thoại

ỶỲ Gửi tín hiệu tới Gửi tín hiệu tới Arduino nhận dữ liệu

ESP8266 lá Arduino “| và bất đầu bấm giờ

Trang 13

CHUONG 3: IoT

3.1 Tổng quan

Thuật ngữ IoT hay Internet vạn vật đề cập đến mạng lưới tập hợp các thiết bị thông minh

và công nghệ tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động giao tiếp giữa thiết bị và đám mây cũng

như giữa các thiết bị với nhau

Nhờ sự ra đời của chip máy tính giá rẻ và công nghệ viễn thông băng thông cao, ngày

nay, chúng ta có hàng tỷ thiết bị được kết nối với internet Điều nảy nghĩa là các thiết bị hàng ngày như bàn chải đánh răng, máy hút bụi, ô tô và máy móc có thê sử dụng cảm biến đề thu

thập đữ liệu và phản hồi lại người dùng một cách thông minh

3.2 Thành phần của IoT

Một hệ thống IoT thông thường hoạt động thông qua việc thu thập và trao đối dữ liệu

theo thời gian thực Một hệ thống IoT có ba thành phân:

a Thiết bị thông minh

Đây là một thiết bị, giống như tivi, camera an ninh hoặc thiết bị tập thể dục đã được trao

cho khả năng điện toán Thiết bị này thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh, thao tác nhập liệu của người dùng hoặc mô thức sử dụng và truyền cũng như nhận đữ liệu qua Internet từ

ứng dụng lơT của nó

b Ứng dụng loT

Ung dung IoT la mét tập hợp các địch vụ và phần mềm có chức năng tích hợp đữ liệu

nhận được từ các thiết bị IoT khác nhau Ứng dụng này sử dụng công nghệ máy học hoặc trí

tuệ nhân tạo (AI) đề phân tích dữ liệu và đưa ra các quyết định sáng suốt Những quyết định

này được truyền trở lại thiết bị IoT và sau đó, thiết bị IoT dé sé phan hôi lại đữ liệu đầu vào

một cách thông minh

c Giao diện đồ họa người dùng

Một hoặc một nhóm các thiết bị loT có thê được quản lý thông qua giao diện đồ họa

người dùng Các ví dụ phố biến bao gồm một ứng dụng di động hoặc trang web có thê được

sử dụng để đăng ký và kiểm soát các thiết bị thong minh

Trần Phi Long - Nguyễn Hoàng Phúc- Lương Phan Tiến Nhật Trang L3

Trang 14

3.3 Ứng dụng vào robot hút bụi

a ESP8266 Node MCU CP2102

ESP8266, hay gọi day du 1a ESP8266EX 1a mét vi mach Wi-Fi gia ré, c6 hé tro bộ giao thức TCP/IP và có thê tích hợp vào thành phân của vi điều khiển, được sản xuất bởi hãng

Espressif Systems ở Thượng Hải, Trung Quốc

Nhờ vào khả năng kết nối Wifi, ESP§266 thường được sử dụng như 1 cầu nối giữa đám mây và vi điều khiên như arduino Kết hợp với đầy đủ module, ESP8266 cho phép ta có thé lay dữ liệu từ cloud thông qua wifi của mình và gửi dữ liệu cho vi điều khiên, và ngược lại có thé lay từ vi điều khiên và gửi cho đám mây

hb Blynk

Blynk 14 mét nén tang voi cdc img dung iOS va Android để điều khiển Arduino,

Raspberry Pi va cac ứng dụng tương tự qua Internet

Blynk không bị ràng buộc với một số bo hoặc shield cụ thê Thay vào đó, nó hỗ trợ

phan cứng mà ta lựa chọn Cho dù Arduino hoặc Raspberry PI của bạn được liên kết với

Internet qua Wi-Ei, Ethernet hoặc chip ESP8266, Blynk sẽ giúp bạn online và sẵn sàng cho

loT

Blynk được thiết kế cho IoT Nó có thể điều khiển phần cứng từ xa, nó có thê hiển thị

dữ liệu cảm biến, nó có thê lưu trữ đữ liệu, trực quan hóa và làm nhiều thứ hay ho khác

Có ba thành phần chính trong nên tảng:

- Ung dung Blynk - cho phép ban tao giao dién cho cac dy an cua minh bang cach str

dung cac widget khac nhau

- Blynk Server - chiu trách nhiệm về tất cả các giao tiếp giữa điện thoại thông mình

và phần cứng Bạn có thể sử dụng Blynk Cloud hoặc chạy cục bộ máy chủ Blynk

riêng của mình Nó là mã nguồn mở, có thể dễ dàng xử lý hàng nghìn thiết bị và

thậm chí có thể được khởi chạy trên Raspberry PI

- _ Thư viện Blynk - dành cho tất cả các nền tảng phần cứng phô biến - cho phép giao

tiếp với máy chủ và xử lý tất cả các lệnh đến và lệnh đi

Mỗi khi bạn nhắn một nút trong ứng dung Blynk, thông điệp sẽ truyền đến không gian của đám mây Blynk, và tìm đường đến phần cứng của bạn

Tiêu đề	Xây Dựng Mô Hình Robot Hút Bụi
Tác giả	Trần Phi Long, Nguyễn Hoàng Phúc, Lương Phan Tiến Nhật
Trường học	Đại học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Công Nghệ Thông Tin
Thể loại	Đề Tài
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	3,86 MB