NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ROBOT GIEO HẠT TỰ ĐỘNG

• Chế tạo hoàn thiện được robot gieo hạt tự động • Thiết kế được mạch Driver điều khiển động cơ • Nhóm em được tiếp xúc với khá nhiều dụng cụ hỗ trợ làm cơ khí: máy cắt tay, máy cắt sắt(nhôm) có công suất lớn, máy hàn TIG và máy hàn que, máy khoan... • Biết cách chọn bánh răng, dây dai cho phù hợp với nhu cầu của mình và cách chọn vật liệu như thế nào cho phù hợp • Biết thêm về cách sử dụng và lập trình Arduino Mega 2560R3 và nguyên lí hoạt động của động cơ DC , động cơ servo và công tắc hành trình.. • Ngoài ra còn được làm việc với phần mềm solidworks 2016 tối ưu hơn, và thiết kế được bản vẻ khá hoàn thiện với phần mềm đó.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ROBOT

GIEO HẠT TỰ ĐỘNG

Sinh viên thực hiện : LÊ VĂN VŨ

NGUYỄN XUÂN ẤT Ngành : CƠ ĐIỆN TỬ

Niên khóa : 2013 – 2017

Tháng 06 năm 2017

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ROBOT GIEO

HẠT TỰ ĐỘNG

Tác giả

LÊ VĂN VŨNGUYỄN XUÂN ẤT

Khóa luận được đề để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành Cơ điện tử

Giáo viên hướng dẫn:

Ths NGUYỄN LÊ TƯỜNGThs VÕ QUANG THU

Tháng 06 năm 2017

Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong hội đồng đã dànhthời gian để nhận xét và góp ý cho đề tài của chúng em hoàn thiện hơn.

Cuối cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến những người thân cũng như bạn bè

đã động viên, ủng hộ và luôn tạo điều kiện cho chúng em trong suốt quá trình hoànthành đề tài nghiên cứu này

Thành Phố Hồ Chí Minh, Ngày , Tháng , Năm 2017

Sinh Viên Thực Hiện

Lê Văn VũNguyễn Xuân Ất

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu : “ Nghiên cứu, thiết kế và chế mô hình robot gieo hạt tự động”được tiến hành tại Công Ty QUYẾT THẮNG và Trường Đại Học Nông LâmTPHCM, thời gian từ tháng 03 đến tháng 06 năm 2017

- Kết quả thu được :

 Chế tạo hoàn thiện được robot gieo hạt tự động

 Thiết kế được mạch Driver điều khiển động cơ

 Nhóm em được tiếp xúc với khá nhiều dụng cụ hỗ trợ làm cơ khí: máy cắt tay, máy cắt sắt(nhôm) có công suất lớn, máy hàn TIG và máy hàn que, máy khoan

 Biết cách chọn bánh răng, dây dai cho phù hợp với nhu cầu của mình và cách chọn vật liệu như thế nào cho phù hợp

 Biết thêm về cách sử dụng và lập trình Arduino Mega 2560R3 và nguyên lí hoạt động của động cơ DC , động cơ servo và công tắc hành trình

 Ngoài ra còn được làm việc với phần mềm solidworks 2016 tối ưu hơn, và thiết kế được bản vẻ khá hoàn thiện với phần mềm đó

MỤC LỤC

Trang

L I C M N Ờ Ả Ơ ii

TÓM T T Ắ iii

M C L C Ụ Ụ iv

DANH SÁCH CÁC HÌNH vii

DANH SÁCH CÁC B NG Ả ix

DANH SÁCH CÁC T VI T T T Ừ Ế Ắ x

Ch ươ ng 1 : M Đ U Ở Ầ 1

1.1 Lí do ch n đ tàiọ ề 1

1.2 T m quan tr ng c a đ tài:ầ ọ ủ ề 2

1.3 M c tiêu đ tài:ụ ề 2

1.4 N i dung đ tài:ộ ề 2

1.5 Đ i t ng nghiên c uố ượ ứ 2

1.6 V t li u và ph ng pháp nghiên c u:ậ ệ ươ ứ 3

1.7 Ý nghĩa khoa h c và th c ti n:ọ ự ễ 3

1.7.1 Ý nghĩa khoa h c:ọ 3

1.7.2 Ý nghĩa th c ti n:ự ễ 3

1.8 K t qu d ki n đ t đ c:ế ả ự ế ạ ượ 3

Ch ươ ng 2 : T NG QUAN Ổ 4

2.1 L ch s phát tri nị ử ể 4

2.1.1 L ch s phát tri n c a robotị ử ể ủ 4

2.1.2 S ra đ i c a robot gieo h t Vi t Namự ờ ủ ạ ở ệ 5

2.2 Các thi t b s d ng trong đ tài:ế ị ử ụ ề 5

2.2.1 M ch đi u khi n arduino:ạ ề ể 5

2.2.2 Arduino có th k t n i v i nh ng gì ?ể ế ố ớ ữ 11

2.2.4 Servo: 14

2.2.5 Đ ng c Đi n M t Chi u – DC:ộ ơ ệ ộ ề 15

2.2.6 Công t c hành trình:ắ 18

2.2.7 Bánh răng, xích: 19

2.2.8 Công t c:ắ 20

2.2.9 Puly, dây đai: 21

2.3 Tham kh o các ph ng pháp gieo h t hi n nay:ả ươ ạ ệ 22

2.3.1 Máy gieo h t khí đ ngạ ộ 22

Ch ươ ng 3 : N I DUNG VÀ PH Ộ ƯƠ NG PHÁP NGHIÊN C U Ứ 24

3.1 N i dung th c hi n:ộ ự ệ 24

3.2 Ph ng pháp nghiên c u:ươ ứ 24

3.3 M t s d ng c h tr :ộ ố ụ ụ ỗ ợ 25

Ch ươ ng 4 : K T QU VÀ TH O LU N Ế Ả Ả Ậ 29

4.1 Ph n c khí:ầ ơ 29

4.1.1 Mô hình chung: 29

4.1.2 Khung robot: 30

4.2 B ph n cày:ộ ậ 32

4.2.1 L i cày ng v i mô hình robot:ưỡ ứ ớ 32

4.2.2 Ch c năng c a l i cày:ứ ủ ưỡ 33

4.2.3 C c u l p đ t:ơ ấ ấ ấ 33

4.3 Dây đai: 35

4.4 Xích và bánh răng (nhông xe): 36

4.4.1 Ch n đ ng c :ọ ộ ơ 38

4.4.2 Cách ch n bánh răng:ọ 38

4.4.3 Cách tính m t xích và kho ng cách tr c:ắ ả ụ 39

4.5 C c u gieo:ơ ấ 40

4.5.1 H p đ ng h t:ộ ự ạ 40

4.5.2 T m sàn:ấ 42

4.6 H p đi u khi n:ộ ề ể 43

4.6.1 K t qu :ế ả 45

4.7 S đ kh i:ơ ồ ố 48

4.8 L u đ gi i thu t c a t ng b ph n:ư ồ ả ậ ủ ừ ộ ậ 51

4.8.1 L u đ gi i thu t cho robot gieo h t ho t đ ngư ồ ả ậ ạ ạ ộ 51

4.8.2 L u đ gi i thu t ho t đ ng c a c c u cày và l pư ồ ả ậ ạ ộ ủ ơ ấ ấ 52

4.8.3 L u đ gi i thu t ho t đ ng c a c c u gieoư ồ ả ậ ạ ộ ủ ơ ấ 53

4.9 Ph n đi n t :ầ ệ ử 54

4.9.1 M ch driver đi u khi n đ ng c :ạ ề ể ộ ơ 54

4.10 K t qu kh o nghi m:ế ả ả ệ 55

Ch ươ ng 5 : K T LU N VÀ Đ NGH Ế Ậ Ề Ị 58

5.1 K t lu nế ậ 58

5.2 Đ nghề ị 58

TÀI LI U THAM KH O Ệ Ả 59

PH L C Ụ Ụ 60

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Board Arduino Mega 2560 7

Hình 2.2: Vi Điều Khiển Trên Board Mạch Arduino Mega 2560 9

Hình 2.3: Bảng thông số kỹ thuật của arduino Mega 2560 10

Hình 2.4: Ứng Dụng Arduino Trong Cuộc Sống 11

Hình 2.5: Giao Diện Arduino IDE 12

Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H-FetRelay 13

Hình 2.7: Servo Tower Pro 9g phổ biến và bên trong của servo 14

Hình 2.8: Một số động cơ điện một chiều hay gặp 15

Hình 2.9: Một số động cơ giảm tốc trên thị trường 17

Hình 2.10: Công tắc hành trình 18

Hình 2.11: Hình ảnh thực tế của Nhông, xích 19

Hình 2.12: Công tắc 21

Hình 2.13: Puly và dây đai 21

Hình 2.14: Đai thang một mặt 22

Hình 2.15: Máy gieo hạt khí động 22

Hình 3.1: Máy khoan tay 25

Hình 3.2: Máy cắt tay 26

Hình 3.3: Máy cắt sắt 27

Hình 3.4: Máy hàn khí 28

Hình 4.1: Mô hình chi tiết của robot gieo hạt 29

Hình 4.2: Bản vẽ kích thước khung cơ khí 30

Hình 4.3: Khung hình robot gieo hạt thực tế 31

Hình 4.4: Kích thước và bản vẽ 3D của cơ cấu gieo 32

Hình 4.5: Lưỡi cày 33

Hình 4.6: Bản vẽ kích thước cơ cấu lấp đất 34

Hình 4.7: Bản mô phỏng cơ cấu lấp đất 34

Hình 4.8: Hình ảnh thực tế của cơ cấu lấp đất 35

Hình 4.9: Dây đai đã được ráp vào buly 36

Hình 4.10: Các thông số hình học của bánh răng 37

Hình 4.11: Ảnh bánh răng bị dẫn và bánh xe 37

Hình 4.12: Cân bằng động lực học 38

Hình 4.13: Bản vẽ 3D của bộ truyền xích 40

Hình 4.14: Hình 3D cơ cấu gieo ( 600x300x150)mm 41

Hình 4.15: Ảnh 3D và thực tế của tấm sàn 42

Hình 4.16: Hình khung đã được lắp cơ cấu gieo 43

Hình 4.17: Hình ảnh hộp điều khiển 44

Hình 4.18: Bản vẽ kích thước toàn bộ khung chính 45

Hình 4.19: Bản vẽ 3D hoàn thiện của robot gieo hạt 46

Hình 4.20: Mô hình hoàn thiện robot gieo hạt 47

Hình 4.21: Mạch layout của driver điều khiển động cơ 54

Hình 4.22: Mạch driver điều khiển động cơ thực tế 55

Hình 4.23: Biểu đồ so sánh giữa số hạt cần gieo và số hạt đã gieo 57

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 4.1: Bảng khảo nghiệm độ chính xác của cơ cấu gieo 57

Bảng 1: Lựa chọn bước xích Pc theo công suất P 61

Bảng 2: Áp suất cho phép [Pc] 61

Bảng 3: Bảng số hiệu các loại đai thang 61

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

IDE Integrated Development EnvironmentAMF American Machine and Foundry CompanyNASA National Aeronautics and Space

Administration

LIRMM Laboratoire d'Informatique, de Robotique

et de Microélectronique de Montpellier

USB Universal Serial Bus

AVR Auto Voltage Regulator

ARM Advanced RISC Machine

BASIC BeginnerWindowss All-Purpose Symbolic Instruction Code

CPU Central Processing Unit

Mhz Megahertz

LED Light Emitting Diode

PLC Programmable Logic Controller

GND Gemeinsame NormDatei

TIG Tungsten Inert Gas

GUI Graphical User Interfaces

MATLAB MATrix LABoratory

Chương 1

MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài

Nước ta là một nước nông nghiệp nhưng sản xuất nền nông nghiệp vẫn còn lạchậu chủ yếu sử dụng sức lao động phổ thông Nền sản xuất nông nghiệp năng suất thấp

do nước ta là nước đang phát triển còn nhiều khó khăn Trong những năm gần đây với

sự mở cửa của nền kinh tế nước ta cũng đã từng bước phát triển đi lên

Với chủ trương và chính sách của nhà nước phát triển nền nông nghiệp hiện đạihóa cơ giới hóa thay thế dần sức lao động thử công bằng máy móc tự động Đi cùngvới chủ trương hiện đại hóa nông nghiệp nhà nước đã thành lập các viện nghiên cứu vềnông nghiệp, các trung tâm nghiên cứu về cây trồng Trung tâm sản xuất thiết bị nôngnghiệp để phục vụ cho công việc sản xuất nông nghiệp đáp ứng nhu cầu trong nướccũng như xuất khẩu nông sản

Ngày nay với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật các ngành như cơ điện tử, tự độnghóa phát triển mạnh đã được áp dụng vào thực tế đời sống rất nhiều Với sự phát triểnnày rất nhiều máy móc phục vụ cho đời sống đã ra đời nhất là để phục vụ cho côngviệc cơ giới hóa nền sản xuất nông nghiệp Trong đời sống nông thôn ngày nay xuhướng nguồn nhân lực rời bỏ quê hương để làm ăn xa rất phổ biến dẩn đến thiếu thốnnguồn lao động cho địa phương Cho nên việc cơ giới hóa nên nông nghiệp là hết sứccần thiết Theo khảo sát thì chúng em được biết có những vùng chuyên canh rau rấtlớn như Lâm Đồng…đòi hỏi nguồn lao động rất lớn nhất là trong khâu gieo ươm hạtgiống Đây là khâu quan trọng đòi hỏi sự chính xác tốn rất nhiều thời gian và nhâncông lao động nếu như gieo bằng phương pháp thủ công sử dụng chính sức lao độngcủa con người Hơn nữa do vùng chuyên canh rất rộng lớn nên nhu cầu về cây giốngphải đáp ứng liên tục Qua quá trình khảo sát thì chúng em được biết nhu cầu cần mộtthiết bị gieo hạt tự động là hết sức cần thiết Từ đó chúng em quyết định đi đến nghiêncứu và chế tạo mô hình máy gieo hạt giống tự động sử dụng cho các vườn ươm đáp

ưng nhu cầu của người dân Sau một thời gian đi vào nghiên cứu, chế tạo sản phẩm đãđược thực nghiệm và cho kết quả hoạt động rất tốt Với một máy gieo hạt tự động nhưthế này thì có thể thay thế được 5 người lao động làm công việc gieo hạt, hơn nữachiếc máy gieo hạt tự động này có thể làm liên tục trong vài giờ đồng hồ.

1.2 Tầm quan trọng của đề tài:

 Góp phần vào việc cơ giới hóa nền nông nghiệp nước ta

 Giải quyết nhu cầu về nguồn lao động

 Đáp ứng nhu cầu về cây giống cho địa phương

 Tiết kiệm chi phí sản xuất

 Nâng cao năng suất hiệu quả sản xuất

1.3 Mục tiêu đề tài:

 Thiết kế, tính toán và chế tạo khung phần cứng cơ cấu robot gieo hạt

 Thiết kế được mạch Driver điều khiển động cơ planet như:

+ Điều khiển xe có thể di chuyển tới, lùi

+ Điều khiển cơ cấu gieo, gieo được hạt

+ Điều khiển cơ cấu cày và lấp đất lên, xuống

 Viết chương trình điều khiển mô hình robot gieo hạt tự động

 Khảo nghiệm các chế độ hoạt động của mô hình

1.4 Nội dung đề tài:

- Khảo sát các mô hình robot gieo hạt tự động đã có trong thực tế

- Thiết kế chế tạo mô hình robot gieo hạt tự động

- Điều khiển robot gieo hạt hoạt động hoàn chỉnh

1.5 Đối tượng nghiên cứu

+Tìm hiểu về board mạch vi xử lý Arduino

+Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình Arduino trên nền phần mềm IDE

+Tìm hiểu driver điền khiển động cơ DC 12V.

+Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách điều khiển động cơ DC

+Tìm hiểu về xích và bánh răng.

1.6 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu:

Vật liệu nghiên cứu:

+ Board vi xử lý Arduino Mega 2560

+ Mạch driver điều khiển động cơ

+ Cơ cấu robot: động cơ hộp số giảm tốc trục vít-bánh vít, dây đai răng 1 mặt, bánh

xe, bulong, đai ốc, bánh răng xích, xích

+ Vật liệu làm khung : Thanh inox 20x20 cm, thanh inox 15x30 cm

Phương pháp nghiên cứu:

+ Từ những tài liệu , sách báo, internet có liên quan tới đề tài

+ Tìm kiếm và học hỏi những kiến thức, kinh nghiệm những người đã làm trước.+ Tìm hiểu và phát triển dựa trên nền tảng các robot gieo hạt tự động có trên thực tế

1.7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

 Thay thế được sức người trong sản xuất nông nghiệp

 Góp phần cơ giới hóa nền nông nghiệp nước ta

 Tạo điều kiện cho nền nông nghiệp nước ta phát triển theo hướng hiện đại

1.8 Kết quả dự kiến đạt được:

- Robot chạy hoàn thiện và ổn định

- Quá trình gieo hạt thì khoảng cách các hàng và số lượng hạt hợp lí

Chương 2

TỔNG QUAN2.1 Lịch sử phát triển

2.1.1 Lịch sử phát triển của robot

1921: Thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng Sec (Czech) “Robota” có nghĩa làcông việc tạp dịch trong vở kịch Rossum’s Universal Robots của Karel Capek

1948: tại Phòng Thí Nghiệm Quốc Gia Argonne, nhà nghiên cứu Goertz đãnghiên cứu chế tạo loại tay máy đôi (master - slave manipulator) điều khiển từ xa đầutiên, và cùng năm đó hãng General Mills chế tạo tay máy gần tương tự sử dụng cơ cấutác động là những động cơ điện kết hợp với các cử hành trình

Đầu thập kỷ 60, công ty Mỹ AMF (American Machine and Foundry Company)quảng cáo một loại máy tự động vạn năng và gọi là “Người máy công nghiệp”(Industrial Robot) Đó là những loại thiết bị có dáng thấp và có một vài chức năng nhưtay người được điều khiển tự động để thực hiện một số thao tác sản xuất

Những năm 80, robot công nghiệp phát triển mạnh mẽ trong thám hiểm khônggian và công nghiệp ôtô và sau đó chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vựccông nghiệp vào đầu những năm 90

Robot đầu tiên được đưa lên sao Hỏa mang tên Sojourner, chế tạo năm 1997.Sojourner được điều khiển từ Trái đất Tháng Giêng năm 2004, 2 robot Rovers của Mỹ

đã tiếp cận sao Hoả, mỗi ngày tự di chuyển được cỡ chục mét

Cùng với sự phát triển của rất nhiều loại robot phục vụ cho các nhu cầu khácnhau của con người, robot gieo hạt tự động cũng là robot được rất nhiều nước quantâm nghiên cứu và sản xuất nhờ vào những ứng dụng rộng rãi của nó đối với đời sốnghàng ngày

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, đặc biệt là ngành kinh tế việc tạo rarobot gieo hạt tự động giúp giải quyết được vấn đề nhân công và làm cho nền kinh tếphát triển nhanh chóng.

2.1.2 Sự ra đời của robot gieo hạt ở Việt Nam

Robot đặt hạt tự động chính xác do anh Hát sáng chế có thể sử dụng điện ắc quyhoặc điện 220V theo yêu cầu của khách hàng Với năng suất làm việc của robot tănggấp 30- 40 lần lao động thủ công, khoảng cách giữa các hạt rau được điều chỉnh tùytheo yêu cầu kỹ thuật nên chất lượng cây giống được nâng cao, giúp tiết kiệm từ 20 -30% hạt giống so với phương pháp gieo hạt thủ công Đồng thời, người nông dân còngiảm được chi phí đầu tư tới 600.000 đồng/sào

- Robot đặt hạt tự động đã được nhiều nông dân thuộc các tỉnh như: Hải Dương,

Hà Nội, Lâm Đồng… biết đến và đặt mua Đến nay, số lượng robot được nông dân cácđịa phương đặt mua là hơn 40 chiếc Với sáng chế này, anh đã đạt giải Nhất trong hội

thi “Sáng tạo kỹ thuật tỉnh Hải Dương lần thứ 8” năm 2012- 2013, đạt giải Khuyến khích cuộc thi “Sáng tạo kỹ thuật nhà nông toàn quốc lần thứ 5” năm 2013 và giải Nhất cuộc thi “Nhà sáng chế số 9” năm 2014.

2.2 Các thiết bị sử dụng trong đề tài:

2.2.1 Mạch điều khiển arduino:

- Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tácvới nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn Phần cứng bao gồm mộtboard mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit,hoặc ARM Atmel 32-bit Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giaotiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiềuboard mở rộng khác nhau

- Được giới thiệu vào năm 2005, Những nhà thiết kế của Arduino cố gắng mangđến một phương thức dễ dàng, không tốn kém cho những người yêu thích, sinh

viên và giới chuyên nghiệp để tạo ra những thiết bị có khả năng tương tác vớimôi trường thông qua các cảm biến và các cơ cấu chấp hành Những ví dụ phổbiến cho những người yêu thích mới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản, điềukhiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động Đi cùng với nó là một môi trườngphát triển tích hợp (IDE) chạy trên các máy tính cá nhân thông thường và chophép người dùng viết các chương trình cho Arduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++.

- Giá của các board Arduino dao động xung quanh €20, hoặc $27 hoặc

574 468VNĐ, nếu được "làm giả" thì giá có thể giảm xuống thấp hơn $9 Cácboard Arduino có thể được đặt hàng ở dạng được lắp sẵn hoặc dưới dạng các kítự-làm-lấy Thông tin thiết kế phần cứng được cung cấp công khai để những aimuốn tự làm một mạch Arduino bằng tay có thể tự mình thực hiện được (mãnguồn mở) Người ta ước tính khoảng giữa năm 2011 có trên 300 ngàn mạchArduino chính thức đã được sản xuất thương mại, và vào năm 2013 có khoảng

700 ngàn mạch chính thức đã được đưa tới tay người dùng

 Sơ lược sự ra đời của arduino.

- Arduino được khởi động vào năm 2005 như là một dự án dành cho sinh viêntrại Interaction Design Institute Ivrea (Viện thiết kế tương tác Ivrea) tại Ivrea,Italy Vào thời điểm đó các sinh viên sử dụng một "BASIC Stamp" (con tem CơBản) có giá khoảng $100, xem như giá dành cho sinh viên Massimo Banzi, mộttrong những người sáng lập, giảng dạy tại Ivrea Cái tên "Arduino" đến từ mộtquán bar tại Ivrea, nơi một vài nhà sáng lập của dự án này thường xuyên gặpmặt Bản thân quán bar này có được lấy tên là Arduino, Bá tước của Ivrea, và làvua của Italy từ năm 1002 đến 1014

- Lý thuyết phần cứng được đóng góp bởi một sinh viên người Colombia tên làHernando Barragan Sau khi nền tảng Wiring hoàn thành, các nhà nghiên cứu

đã làm việc với nhau để giúp nó nhẹ hơn, rẻ hơn, và khả dụng đối với cộngđồng mã nguồn mở Trường này cuối cùng bị đóng cửa, vì vậy các nhà nghiêncứu, một trong số đó là David Cuarlielles, đã phổ biến ý tưởng này

- Giá hiện tại của board mạch này dao động xung quanh $30 và được làm giả đếnmức chỉ còn $9 Một mạch bắt chước đơn giản Arduino Mini Pro có lẽ đượcxuất phát từ Trung Quốc có giá rẻ hơn $4, đã trả phí bưu điện.

Hình 2.1: Board Arduino Mega 2560

 Phần cứng:

- Một mạch Arduino bao gồm một vi điều khiển AVR với nhiều linh kiện bổ

sung giúp dễ dàng lập trình và có thể mở rộng với các mạch khác Một khía cạnh quantrọng của Arduino là các kết nối tiêu chuẩn của nó, cho phép người dùng kết nối vớiCPU của board với các module thêm vào có thể dễ dàng chuyển đổi, được gọi

là shield Vài shield truyền thông với board Arduino trực tiếp thông qua các chânkhách nhau, nhưng nhiều shield được định địa chỉ thông qua serial bus I²C-nhiềushield có thể được xếp chồng và sử dụng dưới dạng song song Arduino chính thứcthường sử dụng các dòng chip megaAVR, đặc biệt là ATmega8, ATmega168,

ATmega328, ATmega1280, và ATmega2560 Một vài các bộ vi xử lý khác cũng được

sử dụng bởi các mạch Aquino tương thích Hầu hết các mạch gồm một bộ điều chỉnhtuyến tính 5V và một thạch anh dao động 16 MHz (hoặc bộ cộng hưởng ceramic trongmột vài biến thể), mặc dù một vài thiết kế như LilyPad chạy tại 8 MHz và bỏ qua bộđiều chỉnh điện áp onboard do hạn chế về kích cỡ thiết bị Một vi điều khiển Arduinocũng có thể được lập trình sẵn với một boot loader cho phép đơn giản là uploadchương trình vào bộ nhớ flash on-chip, so với các thiết bị khác thường phải cần một bộnạp bên ngoài Điều này giúp cho việc sử dụng Arduino được trực tiếp hơn bằng cáchcho phép sử dụng 1 máy tính gốc như là một bộ nạp chương trình

- Theo nguyên tắc, khi sử dụng ngăn xếp phần mềm Arduino, tất cả các board đượclập trình thông qua một kết nối RS-232, nhưng cách thức thực hiện lại tùy thuộc vàođời phần cứng Các board Serial Arduino có chứa một mạch chuyển đổi giữa RS232sang TTL Các board Arduino hiện tại được lập trình thông qua cổng USB, thực hiệnthông qua chip chuyển đổi USB-to-serial như là FTDI FT232 Vài biến thể, nhưArduino Mini và Boarduino không chính thức, sử dụng một board adapter hoặc cápnối USB-to-serial có thể tháo rời được, Bluetooth hoặc các phương thức khác Khi sửdụng một công cụ lập trình vi điều khiển truyền thống thay vì ArduinoIDE, công cụlập trình AVR ISP tiêu chuẩn sẽ được sử dụng

- Board Arduino sẽ đưa ra hầu hết các chân I/O của vi điều khiển để sử dụng chonhững mạch ngoài Diecimila, Duemilanove, và bây giờ là Uno đưa ra 14 chân I/O kỹthuật số, 6 trong số đó có thể tạo xung PWM (điều chế độ rộng xung) và 6 chân inputanalog, có thể được sử dụng như là 6 chân I/O số Những chân này được thiết kế nằmphía trên mặt board, thông qua các header cái 0.10-inch (2.5 mm) Nhiều shield ứngdụng plug-in cũng được thương mại hóa Các board Arduino Nano, và Arduino-compatible Bare Bones Board và Boarduino có thể cung cấp các chân header đực ởmặt trên của board dùng để cắm vào các breadboard

- Có nhiều biến thể như Arduino-compatible và Arduino-derived Một vài trong

số đó có chức năng tương đương với Arduino và có thể sử dụng để thay thế qua lại.Nhiều mở rộng cho Arduino được thực thiện bằng cách thêm vào các driver đầu ra,

thường sử dụng trong các trường học để đơn giản hóa các cấu trúc của các 'con rệp' vàcác robot nhỏ Những board khác thường tương đương về điện nhưng có thay đổi vềhình dạng-đôi khi còn duy trì độ tương thích với các shield, đôi khi không Vài biếnthể sử dụng bộ vi xử lý hoàn toàn khác biệt, với các mức độ tương thích khác nhau.

Hình 2.2: Vi Điều Khiển Trên Board Mạch Arduino Mega 2560

 Một vài thông số của arduino 2560

Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)

Điện áp vào khuyên dùng 7-15V DC

Điện áp vào giới hạn 6-20V DC

Số chân Digital I/O 54 (15 chân hardware PWM)

2.2.2 Arduino có thể kết nối với những gì ?

Hình 2.4: Ứng Dụng Arduino Trong Cuộc Sống

- Với sự tiện ích vô cùng lớn của Arduino Mega 2560, mạnh mẽ với bộ nhớ flashlớn, số chân nhiều hơn và cùng số lượng shield hỗ trợ không hề nhỏ ArduinoMega đã được đưa vào các dự án lớn hơn như xử lý thông tin nhiều luồng, điềukhiền nhiều động cơ, xe điều khiển từ xa, LED cube hay còn mở rộng cánh cửavới thế giới

 Môi trường lập trình cho arduino:

- Arduino là môi trường phát triển tích hợp mã nguồn mở, cho phép người dùng

dễ dàng viết code và tải nó lên bo mạch Môi trường phát triển được viết bằngJava dựa trên ngôn ngữ lập trình xử lý và phần mềm mã nguồn mở khác Phầnmềm này có thể được sử dụng với bất kỳ bo mạch Arduino nào Nó được gọi làARDUINO IDE

- Kể từ tháng 3 năm 2015, Arduino IDE (Integrated Development Editor - môitrường phát triển tích hợp) đã được tải xuống hơn 8 triệu lần Hiện tại, nó không

chỉ được sử dụng cho các bo mạch Arduino và Genuido mà còn được hàng trămcông ty trên thế giới sử dụng để lập trình thiết bị của họ, bao gồm những thiết bịtương đương, bản sao và thậm chí cả hàng giả.

Hình 2.5: Giao Diện Arduino IDE

2.2.3 Mạch điều khiển Động cơ DC:

Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H-FetRelay

 Sử dụng Relay, hoạt động rất ổn định

 Điện áp điều khiển: 12V-24V

 Dòng điện tối đa: 5A

 Tần số hoạt động max: 10KHz

 Điện áp điều khiển 5V (hoặc 3v3) TTL, 1 tín hiệu cấp xung, 1 tín hiệu đảo chiều

2.2.4 Servo:

Hình 2.7: Servo Tower Pro 9g phổ biến và bên trong của servo

- Servo là một dạng động cơ điện đặc biệt sử dụng nguồn điện 5V Không giốngnhư động cơ thông thường cứ cắm điện vào là quay liên tục, servo chỉ quay khi đượcđiều khiển (bằng xung ppm) với góc quay nằm trong khoảng bất kì từ 0o - 180o Mỗiloại servo có kích thước, khối lượng và cấu tạo khác nhau

- Động cơ servo được thiết kế những hệ thống hồi tiếp vòng kín Tín hiệu ra củađộng cơ được nối với một mạch điều khiển Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽđược hồi tiếp về mạch điều khiển này Nếu có bầt kỳ lý do nào ngăn cản chuyển độngquay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mongmuốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác.Các động cơ servo điều khiển bằng liên lạc vô tuyến được gọi là động cơ servo RC(radio-controlled) Trong thực tế, bản thân động cơ servo không phải được điều khiểnbằng vô tuyến, nó chỉ nối với máy thu vô tuyến trên máy bay hay xe hơi Động cơservo nhận tín hiệu từ máy thu này

2.2.5 Động cơ Điện Một Chiều – DC:

Hình 2.8: Một số động cơ điện một chiều hay gặp

- Điện áp định mức: 12V

- Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều:

 Phần tĩnh hay stato: Là phần đứng yên của máy, phần tĩnh gồm các bộ phậnsau:

+ Cực từ chính: Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường gồm các lõi sắtcực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ được làmbằng những lá thép kĩ thuật hay thép cacbon dày 0,5 ÷ 1mm, ép lại với nhau vàtán chặt Trong máy điện nhỏ có thể làm bằng những thép khối, cực từ gắn chặtvào vỏ máy nhờ các bulong

+ Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng cách điện và mỗi cuộn dâyđều được bọc kĩ thành một khối và tẩm sơn cách điện trước khi đặt vào các cực

từ, các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ được nối tiếp với nhau

+ Cực từ phụ: Cực từ phụ được đặt giữa các cực từ chính và dùng để cảithiện đổi chiều

+ Gông từ

+ Nắp máy

+ Cơ cấu chuỗi thang

 Phần quay hay roto:

+ Lõi sắt phần ứng : lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ, thường dùng nhữngtấm thép kĩ thuật điện (thép hợp kim silic) dày 0,5mm như cách điện mỏng

ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên

+ Dây quấn phần ứng : Là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạyqua

+ Dây quấn thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện

 + Giảm tốc: Vì động cơ (theo chuẩn quốc tế) thường có tốc độ cao, trongkhi nhu cầu sử dụng thực tế (tốc độ đầu ra) lại thấp, cho nên sẽ cần tới hộpgiảm tốc để điều chỉnh vòng quay để được tốc độ như ý

+ Tăng tải: Lắp hộp giảm tốc vào động cơ làm tăng moment xoắn, từ đólàm tăng khả năng tải trọng và độ khỏe của trục ra hộp giảm tốc + Một đặc trưng nữa của hộp giảm tốc cần lưu ý đó là, hộp giảm tốc chỉđiều chỉnh (giảm) xuống được một tốc độ quay nhất định, khác với biến tần,

có thể điều chỉnh cho trục ra nhiều tốc độ sử dụng khác nhau

Hình 2.9: Một số động cơ giảm tốc trên thị trường.

- Cấu tạo của hộp giảm tốc

 Bên trong hộp giảm tốc có cấu tạo cũng khá đơn giản, chúng gồm các bánhrăng thẳng và nghiêng ăn khớp với nhau theo một tỷ số truyền nhất định Khi cónguồn điện cấp vào, thiết bị này có thể tạo nên số vòng quay phù hợp với yêucầu người sử dụng Tùy vào điều kiện làm việc và tính toán thì người ta sẽ thiết

kế 1 hộp giảm tốc phù hợp với công việc

2.2.6 Công tắc hành trình:

Hình 2.10: Công tắc hành trình

- Công tắc hành trình được dùng nhiều trong ngành xây dựng, khai thác mỏ,cảng, công nghiệp nặng trong các dây chuyền tự động, thiết bị nâng, băng tải đểkiểm soát chuyển động, hành trình, tốc độ, an toàn Các công tắc hành trình

có thể là các nhút nhấn (button) thường đóng, thường mở, công tắc 2 tiếp điểm,

và cả công tắc quang

- Các kiểu của công tắc hành trình như: kiểu gạt, nhấn, hạn vị đầu tang, kéo vàtreo

- Công tắc hành trình trước tiên là cái công tắc tức là làm chức năng đóng mởmạch điện, và nó được đặt trên đường hoạt động của một cơ cấu nào đó sao chokhi cơ cấu đến 1 vị trí nào đó sẽ tác động lên công tắc Hành trình có thể là tịnhtiến hoặc quay. 

- Khi công tắc hành trình được tác động thì nó sẽ làm đóng hoặc ngắt một mạchđiện do đó có thể ngắt hoặc khởi động cho một thiết bị khác Người ta có thểdùng công tắc hành trình vào các mục đích như:

- Giới hạn hành trình ( khi cơ cấu đến vị trí dới hạn tác động vào công tắc sẽ làmngắt nguồn cung cấp cho cơ cấu -> nó không thể vượt qua vị trí giới hạn)

- Hành trình tự động: Kết hợp với các rờ-le, PLC hay Vi Điều Khiển để khi cơcấu đến vị trí định trước sẽ tác động cho các cơ cấu khác hoạt động (hoặc chính

cơ cấu đó)

2.2.7 Bánh răng, xích:

Hình 2.11: Hình ảnh thực tế của Nhông, xích

- Biên dạng và kích thước của răng nhông xích:

 Phụ thuộc vào loại và kích thước dây xích đồng bộ đi kèm Đối với các loạixích tiêu chuẩn thì tất cả các kích thước của răng đĩa xích đều được tiêu chuẩnhóa với tiêu chuẩn số hóa tên xích với tên nhông

 Các cạnh răng trong mặt cắt dọc trục được vát tròn Đối với đĩa nhông răngthì biên dạng răng có dạng hình thang Đối với đĩa xích con lăn và xích ốngbiên dạng răng có 3 dạng: lồi, thẳng, lõm , trong đó dạng lõm được sử dụngnhiều hơn cả

 Thông thường, bộ truyền xích dùng để giảm tốc độ và tăng lực truyền, do đóZ1 < Z2 Nếu số răng càng nhỏ thì góc xoay bản lề lớn làm xích nhanh mòn.Ngoài ra, khi số răng đĩa xích nhỏ làm tăng tải trọng động, gây nên va đập,xích với nhông mau hỏng và gây nên tiếng kêu lớn Do đó thường phải hạnchế số răng nhỏ nhất của nhông xích, có thể chọn Zmin = 11~15, đối với xíchrăng thì giá trị số răng nhỏ nhất tăng lên 20~30% Đối với bộ truyền chịu tảitrọng va đập, ta nên chọn Zmin >= 21.Khi thiết kế hệ thống bộ truyền xíchcần lưu ý các điểm sau:

 Lực tác dụng trong bộ truyền xích

 Tải trọng động của toàn phần

 Động năng va đập

- Ứng dụng:

 Dùng để truyền tải và kết nối giữa bánh bị dẫn và bánh dẫn lại với nhau

 Như chúng ta đã biết, nhông xích hiện nay đóng vai trò rất lớn là tham gia vào

hệ thống hệ thống dẫn động băng tải đang được sử dụng khá rộng rãi trongcác nhà máy, xí nghiệp, công trường Trong các khu vực sản xuất vật liệu vàchế biến lương thực thực phẩm… ngoài ra, ta cũng có thể bắt gặp hệ thốngnày trên các bờ sông bến bãi…

2.2.8 Công tắc:

- Công tắc là tên của một thiết bị (xét trong mạch điện), hoặc một linh kiện (xét

điện hoặc chuyển hướng trạng thái đóng - ngắt trong tổ hợp mạch điện có sửdụng chung một công tắc Hay rõ hơn, trong mạng điện, một công tắc có thểcùng lúc chuyển trạng thái đóng - ngắt cho 1 hoặc nhiều mạch điện thànhphần. Cầu dao, khóa điện, Rơ le, là những dạng công - tắc đặc biệt, đượcngười Việt Nam ta đặt tên riêng để phân biệt do cách chế tạo, công năng sửdụng.

Hình 2.13: Puly và dây đai

- Puly là bộ phận dùng để liên kết giữa dây đai với động cơ Cái để gắn các đai lên để truyền động

- Phân loại: Puly được chia làm nhiều loại khác nhau:

 Puly côn: Là loại Puly gồm 2 côn, có thể thay đổi tốc độ vô cấp

 Puly rãnh: Puly gồm một hoặc nhiều rãnh, truyền động phân cấp

 Puly răng: Puly gồm một hoặc nhiều rãnh, truyền động phân cấp

 Một số hình ảnh về dây đai thang:

Hình 2.14: Đai thang một mặt

2.3 Tham khảo các phương pháp gieo hạt hiện nay:

2.3.1 Máy gieo hạt khí động

Hình 2.15: Máy gieo hạt khí động

- Máy gieo hạt khí động tự động được thực hiện để phục vụ công tác gieo trồngcác loại cây hoa màu như bắp (ngô), đậu phộng (lạc), đậu nành (đậu tương), hạtbông… và các loại hạt có kích cỡ tương đương trên cùng một máy

- Máy gieo hạt khí động sử dụng nguyên lý hút chân không được tạo ra từ cánhquạt Dùng đĩa chia hạt để xác định khoảng cách hạt Máy gieo khí động cùnglúc thực hiện nhiều công đoạn khác nhau: rạch hàng, bón phân lót, gieo hạt, lấpđất và máy gieo sử dụng động cơ của máy kéo cầm tay để làm động lực chomáy

2.3.2

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung thực hiện:

 Chọn cơ cấu gieo phù hợp với robot gieo hạt

 Chuẩn bị vật liệu và tiến hành làm hoàn thiện robot gieo hạt

 Xậy dựng hệ thống chạy tự động cho robot

 Tiến hành cho robot chạy thực nghiệm

3.2 Phương pháp nghiên cứu:

 Chế tạo robot gieo hạt tự động

 Tiến hành kết nối và giao tiếp các thiết bị với nhau và với vi điều khiển đểrobot hoạt động ổn định và hiệu quả

 Tiến hành làm hoàn thiện robot và cho chạy khảo nghiệm thực tế

 Cho robot chạy gieo hạt thực tế để so sánh và thu kết quả về năng suất và tínhhiệu quả của đề tài

3.3 Một số dụng cụ hỗ trợ:

 Máy khoan tay.

Hình 3.1: Máy khoan tay

- Máy khoan cầm tay là dụng cụ chuyên dùng để khoan lỗ hay siết hoặc mở ốc vít.Trên thị trường hiện nay có hai loại máy khoan cầm tay thông dụng là máy khoandùng pin và máy khoan dùng điện

- Ngày nay khoan tay điện rất phổ biến Các máy khoan hiện đại có thể quay trở chiều

và có thể điều chỉnh tốc độ quay khác nhau

 Máy cắt cầm tay

Hình 3.2: Máy cắt tay

- Máy cắt cầm tay là sản phẩm cầm tay được thiết kế nhỏ gọn, dễ sử dụng với rất nhiềutính năng dùng để mài các ba via, làm nhẵn mối hàn, các cạnh sắc ở các vị trí nhỏ hẹp,ngóc ngách Ngoài ra máy còn được dùng với công dụng như một chiếc máy mài cầmtay chính hiệu hay một chiếc máy đánh bóng chuyên nghiệp khi kết hợp cùng phụ kiệnđánh bóng

- Trong quá trình vận hành máy cắt sắt thường bắn ra những tia lửa nguy hiểm chongười thợ, do vậy khi sử dụng máy đặc biệt tuân thủ những nguyên tắc sau:

 Luôn mang theo đồ bảo hộ lao động cá nhân: găng tay, bịt tai, đặc biệt làkính mắt

 Đảm bảo máy được tắt khi di chuyển vị trí và cắm nguồn điện

 Không sử dụng máy trong mỗi trường dễ cháy nổ

 Không để máy gần nơi có nhiệt độ cao, dầu nhớt, vật nhọn hay bộ phận

 Máy cắt sắt:

Hình 3.3: Máy cắt sắt

- Máy cắt sắt ra đời chính là bước đột phá cho ngành xây dựng Nếu vào nhữngnăm 30 đến những năm 40 của thế kỉ 20, khi mà các công trình xây dựng đangrầm rộ được dựng lên, ngành xây dựng cần rất nhiều nhân công, cũng như rấtnhiều thời gian mới có thể cho ra đời một thanh la sắt, thậm chí, có nhiều khinhững thanh sắt đó dù được cố ý cắt đặt đúng kích thước như các bản vẽ thiết

kế thì vẫn có những sai số đáng kể Đôi khi những sai số đó đã góp phần tạonên những sai sót không đáng có của một công trình xây dung vốn đã tuyệt mỹ

- Máy cắt sắt có khả năng phân chia những nguyên liệu khác nhau thành nhữngkích thước khác nhau đúng như yêu cầu của người sử dụng Tuy nhiên, bêncạnh tính ưu việt như vậy,máy cắt sắt còn có khả năng phân chia nguyên liệu cóhình dáng khác nhau theo đúng yêu cầu như bản thiết kế