Đề tài: ỨNG DỤNG IOT QUẢN LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT TỰ HÀNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN -*** - BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN Đề tài: ỨNG DỤNG IOT QUẢN LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT TỰ HÀNH Người hướng dẫn: ThS.PHẠM TRUNG MINH Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ HỒI NGUYỄN THỊ HUYỀN TRANG TRẦN ĐỨC ANH Hải phòng, tháng năm 2018 MỤC LỤC Contents LỜI MỞ ĐẦU Chương I : Giới thiệu tốn mơ tả giải toán Bài tốn Robot dò đường Bài tốn cảnh báo khí gây cháy ( gas) Điều khiển Robot hoạt động người Chương II : Giải toán Bài tốn Robot dò đường Bài tốn cảnh báo khí gây cháy ( gas ) 11 Điều khiển Robot hoạt động người 14 Chương : Kết đạt ưu, nhược điểm 17 Kết đạt 17 Ưu điểm 18 Nhược điểm 18 LỜI MỞ ĐẦU Ngày với phát triển nhanh chóng Cơng nghệ thơng tin việc ứng dụng vào thực tế ngành nghề đời sống đem lại lợi ích vơ to lớn.Với mong muốn tìm tòi , sáng tạo mang cơng nghệ đến gần với sống, nhóm chúng em hướng dẫn tận tình thầy Phạm Trung Minh xin giới thiệu tới thầy, cô giáo bạn sinh viên sản phẩm Robot tự hành - ứng dụng công nghệ IoT ( Internet of Things ) Có thể nói , điều khiển tự động ngày trở nên phần thiếu sống người.Chính lí mà nhóm chúng em cố gắng sáng tạo sản phẩm Robot có tính ứng dụng cao có khả làm việc thay người.Với sản phẩm Robot dò đường tích hợp thêm chức cảnh báo khí gây cháy ứng dụng nhà kho cơng ty, xí nghiệp, phần thay người số cơng việc Bên cạnh đó, sản phẩm Robot ứng dụng thêm cơng nghệ IoT, giúp người điều khiển Robot thơng qua hành động Mặc dù nhóm chúng em cố gắng mình, thời gian có hạn lượng kiến thức eo hẹp nên không tránh khỏi thiếu sót.Do vậy, chúng em mong nhận góp ý q báu thầy bạn để nhóm hồn thiện tốt Cuối cùng, em xin thay mặt nhóm gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn Phạm Trung Minh tận tình giúp đỡ bảo để chúng em hoàn thành nghiên cứu tốt nhất! Chương I : Giới thiệu tốn mơ tả giải toán Sản phẩm sử dụng kho hàng, tư dò đường theo vạch màu có sẵn, trường hợp không may robot bị lệch khỏi đường định sẵn điều khiển từ xa cho robot quay đường cũ, ngồi tích hợp thêm mạch cảm biến khí ga , phát hiện nhiệt độ cao khơng khí khơng có đèn chng cảnh báo Bài tốn Robot dò đường  Robot dò đường loại robot theo đường vẽ băng dính màu đen…  Dựa mong muốn giảm thiểu sức lao động người , Robot dò đường lập trình để tự hành theo vạch màu định sẵn từ trước, sử dụng hệ thống dò đường cặp đèn thu phát hồng ngoại, so sánh cường độ ánh sáng từ điều chỉnh hướng phù hợp  Phương pháp : sử dụng cảm biến hồng ngoại gồm cặp đèn thu phát để nhận diện xe lệch trái, lệch phải hay thẳng, từ điều khiển hướng xe dễ dàng theo vạch màu kẻ sẵn, thơng thường vạch màu đen Bài tốn cảnh báo khí gây cháy ( gas)  Bên cạnh phát triển khoa học kĩ thuật ngành công nghiệp tạo nhiều nguồn lượng điện, khí đốt, khí gas…đi kèm với lợi ích nguy hiểm từ chúng, có khí gas nguồn lượng phổ biến đời sống công nghiệp.Nếu không đảm bảo điều kiện tiêu chuẩn sử dụng khí gas gây nguy hiểm nghiêm trọng cho người.Chính thế, việc tạo hệ thống cảnh báo nguy hiểm từ khí gas cần thiết cấp bách, nhằm khắc phục tình trạng gây cháy nổ, hỏa hoạn… làm ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất tài sản người  Với ý tưởng tích hợp modul cảm biến khí gas hệ thống chng báo động xe Robot, chúng em mong muốn góp phần giải giảm thấp rủi ro hoạt động sản xuất kinh doanh cơng ty, xí nghiệp  Phương pháp phát hiện rò rỉ khí gas : nói việc sử dụng modul cảm biến khí MQ2 (dùng để phát hiện khí gây cháy )là giải pháp thuận tiện tối ưu hiện nay, cấu tạo từ chất bán dẫn SnO2 chất có độ nhạy thấp với khơng khí sạch, mơi trường có nồng độ khí gây cháy cao độ dẫn thay đổi Điều khiển Robot hoạt động người  Khái niệm IoT ( Internet of Things ) ngày trở nên quen thuộc với chúng ta, thu hút quan tâm ý nhiều người đam mê công nghệ Chắc chắn rằng, tương lai gần bùng nổ IoT có tác động mạnh mẽ đến sống, cơng việc xã hội lồi người IoT hiểu cách đơn giản tất thiết bị kết nối với thông qua mạng  Nhận biết lợi ích từ việc sử dụng cơng nghệ IoT, nhóm chúng em với ý tưởng thiết kế xe Robot tự hành theo đường đồng thời điều khiển hoạt động theo ý người  Để giải toán này, chúng em sử dụng hai ESP8266 NodeMCU – mạch tích hợp phổ biến việc phát triển dự án IoTs Với ưu điểm tích hợp sẵn module wifi sử dụng vi điều khiển có đặc điểm tối ưu hẳn so với Arduino truyền thống  Bên cạnh đó, chúng em sử dụng thêm module cảm biến độ nghiêng trục ADXL335 để đo góc nghiêng gia tốc động chuyển động xe Robot Chương II : Giải tốn Bài tốn Robot dò đường - Thiết bị sử dụng :  Xe Robot mơ hình  Arduino Uno R3  Cảm biến dò line led - Sơ đồ khối :  Khối nguồn: Có nhiệm vụ cung cấp nguồn điện cho động linh kiện xe Do đó, khối nguồn yêu cầu phải có cơng suất đủ lớn độ ổn định cao  Khối cảm biến (sensor) Là phận giúp thiết bị thu nhận tín hiệu từ mơi trường bên Ở đề tài chúng em sử dụng cặp thu phát hồng ngoại làm phận cảm biến  Khối điều khiển: Là khối có nhiệm vụ lấy liệu từ khối cảm biến để xử lý liệu từ đưa định, tín hiệu điều khiển cho động  Khối điều khiển động cơ: Là khối có nhiệm vụ lấy tín hiệu điều khiển từ khối điều khiển, sau thực hiện chức thay đổi tốc độ chiều quay động - Lưu đồ thuật toán :  Lệch phải :  Lệch trái : Bài tốn cảnh báo khí gây cháy ( gas ) - Sơ đồ khối :  Khối cảm biến khí gas có nhiệm vụ nhận biết suất hiện khí gas bị rò rỉ đưa tín hiệu thống báo đến khối xử lý Khi xảy hiện tượng rò rỉ khí gas khối nhận biết lượng khí gas rò rỉ đến mức cảnh báo hay chưa, phát tín hiện báo khối xử lý  Khối vi xử lý trung tâm có nhiệm vụ điều hành chung hoạt động tồn hệ thống Nhận tín hiệu từ khối cảm biến phát tín hiệu tới khối cảnh báo  Khối cảnh báo có nhiệm vụ báo động cho người dùng biết có rò rỉ khí gas - Lưu đồ thuật toán : - Thiết bị sử dụng :  Module cảm biến khí MQ2 :  Còi chip : Điều khiển Robot hoạt động người - Thiết bị sử dụng : - Sơ đồ khối : - Nguyên lí hoạt động :  Khởi tạo NodeMCU cách thêm Drive cho chúng  Chọn NodeMCU làm master Node lại làm client  Lập trình cho NodeMCU master Arduino IDE, tạo mạng Wifi để NodeMCU lại kết nối vào  Lập trình tích hợp cảm biến gia tốc nghiêng ADXL335 để đo góc nghiêng  Lập trình cho NodeMCU làm client truy cập vào mạng Wifi Chương : Kết đạt ưu, nhược điểm Kết đạt - Xe Robot tự động có khả di chuyển theo đường định sẵn ( băng dính đen ) - Mạch tích hợp cảm biến khí gây cháy hoạt động ổn định kiểm thử Hình ảnh minh họa Ưu điểm - Dò đường theo line :  Chạy ổn định, bám vạch xác  Thể hiện khả hồn tồn tự động mơ hình - Module cảm biến khí gây cháy ( gas ) :  Phát hiện cố rò rỉ khí gas kịp thời  Hệ thống vận hành đơn giản  Kết cấu nhỏ gọn => đặt vào địa hình đảm bảo tính thẩm mỹ  Hệ thống chạy với độ ổn định cao tin cậy điều kiện khắc nghiệt - Điều khiển Robot hoạt động người:  Ứng dụng công nghệ Iot  Sử dụng modul NodeMCU nhỏ gọn có đặc điểm kỹ thuật tối ưu hẳn so với Arduino Nhược điểm - Dò đường theo line :  Thiết kế mạch , lắp ráp nhiều thời gian  Tính linh hoạt chưa cao  Lập trình phức tạp - Module cảm biến khí gây cháy ( gas ) :  Chưa tắt hệ thống nồng độ khí gas chưa giảm xuống mức cài đặt - Điều khiển Robot hoạt động người:  Việc kết nối gặp nhiều khó khan  Tài liệu tham khảo ít, chưa phổ biến