THIẾT KẾ CHẾ TẠO ROBOT LEO TƯỜNG ỨNG DỤNG TRONG KIỂM TRA BẢO TRÌ NHÀ CAO TẦNG

Các dạng di chuyển robot đã được nghiên cứu có thểkể ra là: robot di chuyển theo kiểu chân, sử dụng giác hút chân không có tính linh hoạt ở nhiều địa hình khác nhau như bề mặt kính, có t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ CHẾ TẠO ROBOT LEO TƯỜNG

ỨNG DỤNG TRONG KIỂM TRA

BẢO TRÌ NHÀ CAO TẦNG

Họ và tên sinh viên:

TRẦN DƯƠNG HOAN CHÂU KHÁNH ĐẠT Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ Niên khóa: 2014-2018

Tháng 06/2018

THIẾT KẾ CHẾ TẠO ROBOT LEO TƯỜNG ỨNG DỤNG TRONG BẢO TRÌ NHÀ CAO TẦNG

Tác giả

TRẦN DƯƠNG HOANCHÂU KHÁNH ĐẠT

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian dài 6 tháng, hôm nay là một ngày: viết lời cảm ơn này là kếtthúc khóa luận của chúng em Đây là giai đoạn học tập mãnh mẽ đối với chúng em,không chỉ ở khoa học mà còn ở mức độ cá nhân Quá trình viết luận văn này đã có mộttác động lớn đến chúng em Chúng em suy nghĩ về những người đã ủng hộ và giúp đỡchúng em rất nhiều trong suốt thời kỳ này

Trước tiên chúng em đặc biệt muốn chỉ ra người giám sát, người dẫn lối chúng

em trong chặng đường vừa qua là Th.S Nguyễn Tấn Phúc – Giảng viên hướng dẫnkhóa luận của chúng em Chúng em cảm ơn sâu sắc với thầy, người đã giúp chúng em

có cơ hội được tiếp tục nghiên cứu một mảng đề tài thú vị và đầy ứng dụng tại khoa

Cơ khí – Công nghệ, trường đại học Nông Lâm TP HCM, thầy cùng những hướngdẫn có giá trị của thầy đã giúp cho chúng em hoàn thành tốt khóa luận này

Ngoài ra chúng em muốn gửi lời cảm ơn đến toàn thể thầy cô, và những cán bộcông tác tại khoa Cơ khí – Công nghệ, trường đại học Nông Lâm TP HCM đã luôntạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong quá trình viết khóa luận, chỉ ra những thiếusót cần bổ sung và những ý kiến đóng góp bổ ích

Chúng em cũng muốn cảm ơn gia đình, một hậu phương vững chắc với những lờikhuyên bổ ích của họ Và đồng cảm ơn đến các bạn, các anh chị đang học tập vànghiên cứu tại khoa Cơ khí – Công nghệ trường đại học Nông Lâm TP HCM cho sự

hỗ trợ tuyệt vời của các bạn, các anh chị Mọi người đã sẵn sàng giúp đỡ và đồng hànhcùng chúng em rất nhiều trong suốt thời gian hoàn thành khóa luận

Tuy vậy, trong thời gian tiếp theo chúng em vẫn mong nhận được những đónggóp từ những sai sót còn mắc phải trong báo cáo này

Chân thành cảm ơn đến các tất cả mọi người!

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu “Thiết kế chế tạo Robot leo tường ứng dụng trong bảo trì nhàcao tầng” được tiến hành tại khoa Cơ khí – Công nghệ, trường đại học Nông Lâmthành phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 1 năm 2018 đến tháng 6 năm 2018 Khóaluận đề cập đến thiết kế của mô hình robot bao gồm các thiết kế ban đầu và phát triển,chế tạo mô hình thực tế với bộ điều khiển không dây cầm tay Sử dụng camera đểtruyền hình ảnh về máy tính, nhằm đánh giá các lỗi khe hở, nứt, sơn rêu mốc trongcông tác bảo trì, bảo dưỡng các tòa nhà cao tầng, thiết kế giao diện nhận hình ảnhcamera trên máy tính Khảo nghiệm khả năng hoạt động của robot với các thông số hệthống đo đạc được qua các cảm biến thông minh trên robot Điều khiển robot bằng bộđiều khiển cầm tay và thu thập hình ảnh từ các tòa nhà trong khuôn viên trường đạihọc Nông Lâm TP HCM

Kế quả thu được: Thiết kế chế tạo thành công robot leo tường ứng dụng trongbảo trì nhà cao tầng

iii

MỤC LỤC

Trang

TRANG TỰA i

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 4

1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI 5

1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 6

1.5 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 6

1.5.1 Kết quả nghiên cứu trong nước 6 1.5.2 Kết quả nghiên cứu trên thế giới 7 1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC THỰC TIỄN 10

1.7 KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC 10

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 2.1 TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT CHO ROBOT 11

2.2 BỘ ĐIỀU KHIỂN PID CHO ROBOT 14

2.2.1 Bộ điều khiển PID là gì 14 2.2.2 Giải thuật điều khiển PID 14 2.2.3 Lý thuyết điều khiển PID 15 2.2.3 Ứng dụng PID trong điều khiển Robot với Arduino và động cơ Encoder 20 2.3 SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ RA ĐỜI CỦA VI SỬ LÝ ARDUINO 21

2.5 MẠCH ĐIỀU KHIỂN ESP8266 23 2.5.1 Sơ lược về Wi-Fi 23

2.5.2 Giao thức truyền nhận dữ liệu TCP/IP 23

2.5.1 AI Thinker ESP8266 24

iv

2.4 CƠ CẤU ROBOT 252.4.1 Mạch điều khiển Arduino Pro Micro 25

2.4.2 ESP Wemos D1 mini 26

2.4.4 Động cơ quạt hút không chổi than 28

2.4.3 Động cơ mini hộp số kim loại 12V 29

2.4.5 Camera IP – Camera truyền hình ảnh qua Wi-Fi 32

CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

3.1 CHỌN LỰA VẬT LIỆU THIẾT KẾ KHUNG XE 333.1.1 Mẫu thiết kế Robot leo tường trong giai đoạn nghiên cứu khoa học 33

3.1.2 Chọn vật liệu làm khung Robot 34

3.1.3 Hoàn thiện thiết kế và bộ hồi tiếp báo mức pin 36

3.2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ BỘ PHẬN ĐIỀU KHIỂN 383.2.1 Giải thuật điều khiển Robot leo tường 38

3.2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Robot leo tường 40

3.3 THIẾT KẾ CƠ KHÍ ROBOT VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN 413.3.1 Thiết kế cơ khí khung Robot leo tường 41

3.3.2 Thiết kế cơ khí bộ điều khiển cầm tay Robot leo tường 42

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46

4.1 KẾT QUẢ 464.1.1 Hình ảnh thu nhận được từ Robot về máy tính qua phần mềm 47

4.2 KHẢO NGHIỆM 49

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

PHỤ LỤC 52

v

DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ

Hình 1.1 Robot trong giảng dạy (trái) và thám hiểm (phải) 1

Hình 1.2 Tường bị xuống cấp, rêu mốc 2

Hình 1.3 Flying Robot (trái), Climbing Robot (phải) 2

Hình 1.4 Một số mẫu robot leo tường 3

Hình 1.5 Công nhân sơn tường trên tòa nhà cao tầng 4

Hình 1.6 Robot lau kính nhà cao tầng do ĐHLH thực hiện 6

Hình 1.7 Các mẫu Robot của City-Climber 7

Hình 1.8 Robot stickybot (trái) và Robot Rise (phải) 8

Hình 1.9 Robot ROCR 9

Hình 1.10 Robot doAmir Shapiro thiết kế 10

Hình 2.1 Phân tích lực cho Robot leo tường 11

Hình 2.2 Mô hình tọa độ Robot 13

Hình 2.3 Sơ đồ khối bộ điều khiển PID 14

Hình 2.4 Đồ thị theo thời gian, ba giá trị ( và là hằng số) 16

Hình 2.5 Đồ thị theo thời gian, tương ứng với 3 giá trị ( và không đổi) 17

Hình 2.6 Đồ thị theo thời gian, tương ứng với 3 giá trị ( và không đổi)19 Hình 2.7 Sơ đồ khối của bộ PID điều khiển động cơ DC Servo 20

Hình 2.8 Mạch Arduino Uno R3 cơ bản 22

Hình 2 9 ESP-12F được hàn trên breakout board 24

Hình 2.10 Pinout Arduino Pro Micro 25

Hình 2.11 Wemos D1 Mini Thực tế 26

Hình 2.12 Pinout Wemos D1 Mini 27

Hình 2.13 Động cơ hút không chổi than 28

Hình 2.14 Điều khiển ESC (trái), pin Lipo (phải) 28

Hình 2.15 Động cơ Mini hộp số kim loại và bánh xe phù hợp 29

Hình 2.16 Đặc tính mong muốn của hệ truyền động kéo 31

vi

Hình 2.17 Camera IP mini hoạt động bằng pin phát sóng Wi-Fi cự ly lớn 32

Hình 3.1 Mẫu Robot trong giai đoạn nghiên cứu khoa học 33

Hình 3.2 Mẫu thiết kế với khung Mica và khuyết điểm về dây dẫn 34

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý mạch chủ Robot leo tường 35

Hình 3.4 Sơ đồ mạch chia áp đối với bộ đọc điện áp 36

Hình 3.5 Layout mạch chủ Robot leo tường 37

Hình 3.6 Hình ảnh mạch chủ Robot sau khi hoàn thiện 38

Hình 3.7 Sơ đồ giải thuật điều khiển Robot leo tường 39

Hình 3.8 Sơ đồ đọc tín hiệu từ Joystick 40

Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý tổng kết điều khiển Robot leo tường 40

Hình 3.10 Hình ảnh Joystick tích hợp nút nhấn 41

Hình 3.11 Thiết kế cơ khí khung Robot leo tường 41

Hình 3.12 Khung Robot leo tường sau khi lắp ghép các linh kiện thực tế 42

Hình 3.13 Khung điều khiển Robot leo tường 43

Hình 3.14 Màn hình OLED 1.3 Inchs I2C tích hợp trong bộ điều khiển 43

Hình 3.15 Bộ điều khiển sau khi hoàn thành 44

Hình 3.16 Cài đặt thông số trên tay điều khiển 45

Hình 4.1 Robot hoàn thiệu sau khi đã kết nối Camera và anten thu sóng 46

Hình 4.2 Robot đang trong quá trình vận hành thử nghiệm 47

Hình 4.3 Hình ảnh Robot ghi lại được trong quá trình vận hành 48

Để đây

vii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của Arduino Pro Micro 26 Bảng 4.1 Bảng thông số hệ thống sau khi hoàn thành 49

viii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay, Robot học đã đạt được những thành tự to lớn trong công nghiệp, kinh

tế, y tế, giáo dục, khảo sát, quan sát, quân sự Bên cạnh những tay robot có khả nănglàm việc với tốc độ cao chính xác và liên tục làm tăng năng suất kinh tế nhiều lần,những robot với kích thước nhỏ, chính xác làm việc trong các sở y tế lớn của thế giới,các robot giáo dục cũng dần được triển khai trong các trường học lớn Các Robot khảosát, quan sát cũng đang được ứng dụng rộng rãi trong quan sát, khảo sát trên thế giớinhư các Robot khảo sát mặt trăng, sao hỏa, Robot thám hiểm đáy biển, đại dương,Robot làm việc trong môi trường khắc nghiệt, robot dò mìn, v.v

Hình 1.1 Robot trong giảng dạy (trái) và thám hiểm (phải)

Robot đã và đang được nghiên cứu rất nhiều để phần nào thay thế sức lao độngcủa con người

Tuy nhiên có một vấn đề đặt ra và đang là thách thức đối với các kỹ sư chế tạoRobot, đó là phải thiết kế được một dòng Robot leo tường, trần nhà, để làm các côngviệc trong kiểm tra kết cấu kiến trúc, điều kiện về ẩm mốc, bề mặt vật liệu tòa nhà caotầng, hoặc vị trí khó di chuyển đến Các công việc này trước giờ đều phải thực hiện thủcông bằng sức người, việc khảo sát trở nên khó khăn ở các vị trí tòa nhà cao tầng việc

kiểm tra thường xuyên và định kì trở nên khó khăn hơn bao giờ hết Trước yêu cầu vàthách thức như vậy thì người ta đang cố tìm ra giải pháp để thiết kế Robot có thể thaythế con người thực hiện công việc này.

Hình 1.2 Tường bị xuống cấp, rêu mốc

Hình 1.3 Flying Robot (trái), Climbing Robot (phải)

Về lĩnh vực thiết kế Robot thì có rất nhiều nghiên cứu của nhiều nhà nghiên cứutại các trường cao đẳng, đại học Tuy nhiên về lĩnh vực Robot leo tường và trần nhà thìđang vấp phải một số khó khăn nhất định, mà trở ngại lớn nhất là cơ cấu bám tường,bên cạnh đó trọng lượng robot và phương thức điều khiển cũng rất được quan tâm.Trọng lượng robot thì phải thiết kế làm sao càng gọn nhẹ càng tốt, còn phương thứcđiều khiển di chuyển robot thì đòi hỏi phải có những chiến lược đường đi tốt và có khảnăng tránh vật cản như quạt, đèn Các dạng di chuyển robot đã được nghiên cứu có thể

kể ra là: robot di chuyển theo kiểu chân, sử dụng giác hút chân không có tính linh hoạt

ở nhiều địa hình khác nhau như bề mặt kính, có thể thay thế bằng đinh hoặc gai dínhvới bề mặt gồ ghề, ưu điểm của dạng này là có thể di chuyển trên từng bề mặt, linhkiện dễ kiếm, chi phi thấp, tuy nhiên cơ cấu phức tạp trong chuyển động, phải thay đổi

bộ phân bám dính thường xuyên Robot di chuyển kiểu bánh xe, khung xe sử dụng lựchút từ tính có thể giúp robot vận hành trên bề mặt tôn hoặc thép, ưu điểm của kiểu này

là có thể di chuyển trên bề mặt kim loại, cơ cấu thiết kế đơn giản, dễ dàng điều khiển,nhược điểm của dạng này là khó khăn trong chế tạo bánh xe từ tính, robot không thể dichuyển trên bề mặt không chịu ảnh hưởng bởi từ tính Robot di chuyển theo kiểu bánh

xe có ưu điểm là chuyển động liên tục trên bề mặt phẳng, nhanh, dễ dàng với các ứngdụng như lau chùi kính các nhà cao tầng Phương án sử dụng robot có máy bơm chânkhông để tạo áp lực cần các linh kiện là máy nén khí, bộ phận điều khiển, động cơ DCcùng cơ cấu các van khí, solenoid, điểm tiếp xúc là các tấm hút có ưu điểm là khả năngbám hút cao, di chuyển trên nhiều bề mặt tuy nhiên có nhược điểm là cơ cấu thiết kếkhó khăn, cần phải có ống tải khí từ máy nén đến robot nên phạm vi di chuyển hẹp,điều khiển phức tạp

Hình 1.4 Một số mẫu robot leo tường

Nhìn chung lĩnh vực nghiên cứu Robot leo tường, bám trần nhà cũng còn tươngđối mới mẽ và có nhiều khó khăn thách thức Nếu được nghiên cứu thành công thì kếtquả nghiên cứu sẽ được ứng dụng vào cuộc sống một cách thiết thực chẳng hạn như:Robot thay con người để sơn tường, để lau cửa kính nhà cao tầng, để quét dọn trầnnhà, để leo lên cao khảo sát, quan sát…

Hình 1.5 Công nhân sơn tường trên tòa nhà cao tầng

1.2 Mục tiêu đề tài

Cho tới nay, phần lớn các robot leo trèo đều sử dụng các kỹ thuật cơ bản như:

 Kỹ thuật từ tính được sử dụng để leo trên bề mặt kim loại

 Kỹ thuật hút chân không cho những bề mặt nhẵn không lồi lõm

 Kỹ thuật làm phát sinh lực hút dựa trên nguyên tắc khí động học

 Kỹ thuật mô phỏng sinh học tương tự lấy cảm hứng từ động vật leo trèo

 Kỹ thuật sử dụng keo và các loại chất dính kết để bám dính

Mặc dù vậy, những công nghệ đó chỉ hiệu quả đối với một số bề mặt nhất địnhnên vẫn còn không ít những mặt tồn tại cần khắc phục như: không thể bám vào bề mặtxốp hoặc đầy bụi của các toà nhà Mặt khác, nếu sử dụng chất dính để bám vào bề mặt

thì có thể để lại cho bề mặt những vết dơ mà ta không mong muốn Trong phần luậnvăn này cũng sẽ tiếp bước nghiên cứu về lĩnh vực robot leo tường để dần hoàn thiệnhơn nữa những mặt tồn tại hiện nay chưa được khắc phục như đã nói ở trên Vì vậy

mục đích nghiên cứu là: Thiết kế, chế tạo mô hình Robot leo tường trần nhà có thể

di chuyển dễ dàng trên tường, trần nhà sử dụng camera để đánh giá các lỗi khe hỏ, nứt, sơn rêu móc trong công tác bảo trì, bảo dưỡng các tòa nhà cao tầng.

1.3 Nội dung đề tài

Nhiệm vụ của đề tài:

Thiết kế, chế tạo được Robot có thể leo được trên tường, bám được trên trần nhàthông qua cơ cấu hút được cung cấp bằng quạt hút tạo áp suất Thiết kế, chế tạo đượcrobot có thể bám được trên nhiều loại vật liệu bề mặt khác nhau như: tường, gỗ, kimloại, kính, nhựa

Thiết kế bộ điều khiển không dây để điều khiển Robot bám được tường, trần nhà

Sử dụng camera để truyền nhận hình ảnh về máy tính, nhằm đánh giá các lỗi khe

hỏ, nứt, sơn rêu móc trong công tác bảo trì, bảo dưỡng các tòa nhà cao tầng

Thiết kế giao diện thu nhận hình ảnh camera, điều khiển Robot leo tường trên cáctòa nhà khuôn viên trường Đại học Nông Lâm TP HCM để khảo sát khả năng hoạtđộng của robot trên thực tế

Giới hạn của đề tài:

Robot này được thiết kế và sử dụng trong thời gian cho phép để thu thập dữ liệuhình ảnh về máy tính để đánh giá, khảo sát

Robot chỉ di chuyển trong các bề mặt là mặt phẳng không bao phải là mặt cong.Thời gian có hạn nên đề tài chỉ dừng lại ở việc ứng dụng kết quả nghiên cứu bộđiều khiển không dây bằng sóng Wifi mà không phải nghiên cứu phần tự di chuyển vàtránh vật cản của robot khi di chuyển trên trần nhà

1.4 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Từ cơ sở lý thuyết nền tảng là phương trình Bernoully ta phát thảo sơ bộ hìnhdáng hình học cho quạt hút EDF Sau đó, tiến hành lựa chọn và tiến hành thiết kế môhình dựa trên thông số áp suất tối đa quạt có thể đạt được

Thiết kế bộ phận điều khiển dựa trên sóng Wifi để có thể phát triển tính năngđiều khiển IoT về sau Mạch điều khiển là bàn phím ma trận số để có thể điều khiểnrobot di chuyển dễ dàng

Mô phỏng thiết kế trên các phần mềm thiết kế SolidWorks

Thiết kế cơ cấu truyền nhận dữ liệu hình ảnh thông qua camera IP mini Dùngcamera quan sát bề mặt robot di chuyển để thu thập hình ảnh

1.5 Lịch sử nghiên cứu

1.5.1 Kết quả nghiên cứu trong nước

Robot Lau kính nhà cao tầng: Sở Khoa học - công nghệ vừa tổ chức nghiệm thu

đề tài nghiên cứu chế tạo robot lau kính nhà cao tầng Đề tài này do nhóm giảng viênTrường đại học dân lập Lạc Hồng thực hiện với kinh phí 120 triệu đồng Bắt đầu triểnkhai từ cuối năm 2004, sau gần hai năm thiết kế, chế tạo, phần trình diễn của nhóm tácgiả tại buổi nghiệm thu đã được Hội đồng khoa học của tỉnh đánh giá thành công.Robot lau kính do nhóm giảng viên Trường ĐHDL Lạc Hồng nghiên cứu chế tạo

Hình 1.6 Robot lau kính nhà cao tầng do ĐHLH thực hiện

1.5.2 Kết quả nghiên cứu trên thế giới

Trên thế giới đã có nhiều nhà nghiên cứu về robot leo tường Những nghiên cứu

từ các đại học nổi tiếng trên thới giới cũng như những công ty chuyên về thiết kế chếtạo Robot Và tất cả các dòng Robot leo tường được cho ra đều có những ưu nhượcđiểm khác nhau, tùy từng mục đích sử dụng mà ta ứng dụng chúng trong công việc.Đặc biệt nổi trội trong số đó có thể kể đến một số nghiên cứu và một số mẫuRobot leo tường nổi bật sau đây:

Robot City-Climber được Jizhong Xiao and Ali Sadegh thuộc trường đại họcCity của Hoa Kỳ dựa trên nguyên lý nền tảng là khí động lực học đã chế tạo thànhcông robot leo tường có khả năng leo lên tường, đi trên trần nhà và chuyển tiếp giữacác bề mặt khác nhau

Hình 1.7 Các mẫu Robot của City-Climber

Việc phát triển cơ cấu bám dính, đánh dấu bước phát triển đột phá của việc bắt chước động vật leo trèo Nghiên cứu bàn chân tắc kè là nguồn cảm hứng cho việc phát triển các Robot leo bao gồm phiên bản đầu được phát triển từ Mecho-gecko.

Irobot kết hợp với UC berkely của phòng thí nhiệm PEDA, Wallbot đã được pháttriển ở đại học Carnegie và gần đây hơn là Stickybot ở đại học Stanford Những robotnày lấy bàn chân tắc kè làm cảm hứng và đã có những thành công nhất định trong ứngdụng leo trèo

Hình 1.8 Robot stickybot (trái) và Robot Rise (phải)

Robot Rise lấy cảm hứng từ con dán với các móc ngón chân sắc nhọn di chuyểntrên tường lỗi lõm, các loại bề mặt nhẵn thì robot này không di chuyển được, mặt khác

nó di chuyển chậm do phải đảm bảo các chân phải bám chặt vào các gờ trên tường.Một robot có thể leo tường khéo léo với nhiều ứng dụng tiềm tàng đang được chếtạo ở Mỹ ROCR là công trình sáng tạo của các chuyên gia thuộc Đại học Utah Robotnày sử dụng hai mấu, một động cơ và một cái đuôi đong đưa như quả lắc đồng hồ đểleo lên bức tường phủ thảm cao 2,4 mét trong 15 giây, như một vận động viên leo núichuyên nghiệp hoặc một con khỉ đánh đu từ cành cây này sang cành khác

Hiện nay, ROCR chỉ giới hạn ở các bức tường trải thảm, nhưng các nhà nghiêncứu đang làm việc để thích ứng với các bề mặt khác - trong khi vẫn giữ hiệu quả như

là ưu tiên hàng đầu Giáo sư William Provancher tại Đại học Utah và là người đứngđầu của dự án ROCR giải thích: “Hiệu quả leo trèo cao hơn sẽ kéo dài tuổi thọ pin củarobot tự động, tự động và mở rộng nhiều loại robot mà robot có thể thực hiện”

Hình 1.9 Robot ROCR.

Một nhà khoa học có tên Amir Shapiro, anh đang làm việc tại trường Đại họcBen-Gurion, Israel Các loại robot mới do anh thiết kế đều có thể leo những bức tườngthẳng đứng, thậm chí di chuyển qua các góc tường rất ấn tượng và không hề bị rơi.Con robot thứ nhất (Hình 1.9 b), nó có phương thức leo trèo giống như mèo hay độngvật có móng vuốt, 4 "chân" gồm các móng vuốt sắc nhọn, giúp bám chặt vào tườnghay cây cối Trong khi đó chú robot thứ hai (Hình 1.10 b) trong bộ sưu tập robot leotường của Shapiro có bánh là nam châm, có thể leo những bề mặt có từ tính dễ dàng.Với 4 chú robot này, Shapiro cho biết nó là ý tưởng, nguồn cảm hứng thiết kế cho cácrobot trinh thám hay robot làm những nhiệm vụ đặc biệt trong tương lai

(b) (a)

(a) (b) Hình 1.10 Robot do Amir Shapiro thiết kế.

1.6 Ý nghĩa khoa học thực tiễn

Với lịch sử phát triển robot leo tường trên thế giới có thể thấy nội dung này đượcquan tâm nhiều và luôn cố gắng đạt được mục tiêu đa dụng trong thiết kế, với nhiềumẫu robot với nhiều chức năng khác nhau Cần thiết phải tạo ra một robot với giáthành thấp, dễ dàng trong điều khiển để đưa vào thực tế nhằm tăng năng xuất lao động,

an toàn và tiết kiệm chi phí Tích hợp thêm cảm biến, camera, chúng có khả năng gửinhận dữ liệu môi trường về hệ thống máy chủ xử lý, nghiên cứu kết cấu hạ tầng, kiểmtra mối hàn, kiểm tra vết nứt, độ ẩm, màu sắc hoặc các thông tin môi trường tại địađiểm thực thi nhiệm vụ Robot Đặc biệt trong lĩnh vực an ninh, quân sự, có thể tíchhợp chương trình tự hành để quan sát, gửi dữ liệu hình ảnh về trung tâm điều khiển

1.7 Kết quả dự kiến đạt được

Trong khóa luận này sẽ chỉ ra cách để chế tạo một robot leo tường và hệ thốngđiều khiển của nó Robot sẽ đáp ứng được yêu cầu leo trên các bề mặt khác nhau vớithời gian làm việc vừa đủ để thu thập hình ảnh về máy tính phục vụ công tác khảo sát.Robot điều khiển bằng tay với bộ điều khiển riêng biệt để có thể dễ dàng hơn trongthao tác và tăng phạm vi điều khiển Camera gắn trên robot có thể vừa ghi lại hình ảnhtrong quá trình di chuyển cũng như có thể chụp chính xác vị trí cần khảo sát và truyềnliệu trực tiếp về máy tính qua Wireless hoặc có thể lưu trữ trên thẻ nhớ microSD

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tính toán lý thuyết cho Robot

Để chế tạo Robot leo tường được với thiết kế bao gồm bánh xe, máy ảnh, hoặcthiết bị khác thì ta cần tính toán để chọn các thiết bị bao gồm động cơ, bánh xe, khungsườn cho Robot phù hợp với yêu cầu về trọng lượng Robot Với một robot leo tườngđược ứng dụng trong việc khảo sát thì yêu cầu hệ thống lái phải linh hoạt là hết sứccần thiết Cần lưu ý là ở những góc tường (góc vuông) thì robot gần như phải đứngđứng và xoay tránh trường hợp bị rơi rớt trong quá trình di chuyển

Trong phần này ta chỉ sét trên mặt tường đứng vì mặt trường nằm ngang robotchỉ cần thắng lại trọng lực là có thể đứng yên Nói cách khác là quạt hút chỉ đảmnhiệm thắng trọng lực di chuyển là do động cơ

Hình 2.1 Phân tích lực cho Robot leo tường

Quan sát phân tích lực ở Hình 2.1 ta có phương trình:

Trong đó:

- Phản lực tại vị trí tiếp xúc giữa bánh xe và mặt tường.

- Lực hút do cơ cấu hút của Robot tạo ra

bề mặt và thời gian tiếp xúc chứ nó không bị ảnh hưởng bởi diện tích tiếp xúc, áp suấttiếp xúc và vận tốc chuyển động tương đối giữa hai bề mặt

Với những phân tích đó, ta có thể quyết định chọn hệ thống bánh dẫn có bốnbánh truyền động tiêu chuẩn nối với động cơ và chuyển hướng dựa trên điều khiển vậntốc hai bên động cơ cho phù hợp

Để chọn lựa được các loại động cơ phù hợp cho cơ cấu Robot leo tường ta sẽ cầntính toán thực tế các thông số để chọn lựa loại động cơ hút phù hợp và động cơ bánhdẫn phù hợp Chi tiết hơn về tính toán sẽ được đề cập ở Chương 2 Phần 2.4.

Dựa vào điều kiện ban đầu của robot mô hình robot với khung và các bánh di chuyển để viết phương trình động học cho robot sau đó áp dụng công thức Euler-Lagrange cho khung xe robot.

Mô hình hệ tọa độ của robot được trình bày bởi Hình 2.2:

Hình 2.2Mô hình tọa độ Robot

Với các thông số:

x, y: Tọa độ trọng tâm của robot

v(t), w(t): Bận tốc dài, góc của robot

Mc, Mw: Khối lượng trục robot, bánh xe

Rc, Rw: Bán kính trục robot, bánh xe

Ic, Iw: Các momen quán tính robot, bánh xe

Sử dụng phương trình Lagrange II để tính toán được vận tốc và gia tốc của robotkhi leo tường, ta được công thức tính gia tốc dài và gia tốc góc của robot khi hoạt độngleo tường là:

Từ 2 phương trình đòi hỏi gia tốc dài, gia tốc góc của robot yêu cầu khi hoạtđộng phụ thuộc vào bán kính bánh xe, bán kính khung robot, gia tốc góc của bánh trái

và gia tốc góc của bánh xe phải

2.2 Bộ điều khiển PID cho Robot

2.2.1 Bộ điều khiển PID là gì

Một bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ (bộ điều khiển PID- Proportional IntegralDerivative) là một cơ chế phản hồi vòng điều khiển tổng quát được sử dụng rộng rãitrong các hệ thống điều khiển công nghiệp – bộ điều khiển PID là bộ điều khiển được

sử dụng nhiều nhất trong các bộ điều khiển phản hồi Bộ điều khiển PID sẽ tính toángiá trị "sai số" là hiệu số giữa giá trị đo thông số biến đổi và giá trị đặt mong muốn Bộđiều khiển sẽ thực hiện giảm tối đa sai số bằng cách điều chỉnh giá trị điều khiển đầuvào Tuy nhiên, để đạt được kết quả tốt nhất, các thông số PID sử dụng trong tính toánphải điều chỉnh theo tính chất của hệ thống-trong khi kiểu điều khiển là giống nhau,các thông số phải phụ thuộc vào đặc thù của hệ thống

2.2.2 Giải thuật điều khiển PID

Giải thuật tính toán bộ điều khiển PID bao gồm 3 thông số riêng biệt, do đó đôikhi nó còn được gọi là điều khiển ba khâu: các giá trị tỉ lệ, tích phân và đạo hàm, viếttắt là P, I, và D Giá trị tỉ lệ xác định tác động của sai số hiện tại, giá trị tích phân xácđịnh tác động của tổng các sai số quá khứ, và giá trị vi phân xác định tác động của tốc

độ biến đổi sai số Tổng chập của ba tác động này dùng để điều chỉnh quá trình thôngqua một phần tử điều khiển như vị trí của van điều khiển hay bộ nguồn của phần tử gianhiệt Nhờ vậy, những giá trị này có thể làm sáng tỏ về quan hệ thời gian: P phụ thuộcvào sai số hiện tại, I phụ thuộc vào tích lũy các sai số quá khứ, và D dự đoán các sai sốtương lai, dựa vào tốc độ thay đổi hiện tại

Hình 2.3 Sơ đồ khối bộ điều khiển PID

Bằng cách điều chỉnh 3 hằng số trong giải thuật của bộ điều khiển PID, bộ điềukhiển có thể dùng trong những thiết kế có yêu cầu đặc biệt Đáp ứng của bộ điều khiển

có thể được mô tả dưới dạng độ nhạy sai số của bộ điều khiển, giá trị mà bộ điều khiểnvọt lố điểm đặt và giá trị dao động của hệ thống Lưu ý là công dụng của giải thuậtPID trong điều khiển không đảm bảo tính tối ưu hoặc ổn định cho hệ thống

2.2.3 Lý thuyết điều khiển PID

Sơ đồ điều khiển PID được đặt tên theo ba khâu hiệu chỉnh của nó, tổng của bakhâu này tạo thành bởi các biến điều khiển (MV) Ta có:

Trong đó: và là các thành phần đầu ra từ ba khâu của bộ điềukhiển PID, được xác định như dưới đây

Khâu tỉ lệ (đôi khi còn được gọi là độ lợi) làm thay đổi giá trị đầu ra, tỉ lệ với giá

trị sai số hiện tại Đáp ứng tỉ lệ có thể được điều chỉnh bằng cách nhân sai số đó vớimột hằng số Kp, được gọi là độ lợi tỉ lệ

Khâu tỉ lệ được cho bởi:

Trong đó: : thừa số tỉ lệ của đầu ra

: độ lợi tỉ lệ, thông số điều chỉnh

: sai số =

: thời gian hay thời gian tức thời (hiện tại)

Độ lợi của khâu tỉ lệ lớn là do thay đổi lớn ở đầu ra mà sai số thay đổi nhỏ Nếu

độ lợi của khâu tỉ lệ quá cao, hệ thống sẽ không ổn định Ngược lại, độ lợi nhỏ là dođáp ứng đầu ra nhỏ trong khi sai số đầu vào lớn, và làm cho bộ điều khiển kém nhạy,hoặc đáp ứng chậm Nếu độ lợi của khâu tỉ lệ quá thấp, tác động điều khiển có thể sẽquá bé khi đáp ứng với các nhiễu của hệ thống

Hình 2.4 Đồ thị theo thời gian, ba giá trị ( và là hằng số)

Droop(độ trượt): Nếu không có nhiễu, điều khiển tỉ lệ thuần túy sẽ không xác lập

tại giá trị mong muốn của nó, nhưng nó vẫn duy trì một sai số ổn định trạng thái, làmột hàm của độ lợi tỉ lệ và độ lợi quá trình Đặc biệt, nếu độ lợi quá trình-trongkhoảng thời gian dài bị trôi do thiếu điều khiển, như việc làm mát một lò nung tới

nhiệt độ phòng-được ký hiệu G và giả sử sai số xấp xỉ là hằng số, khi đó droop-độ

trượt xảy ra khi độ lợi không đổi này bằng thừa số tỉ lệ của đầu ra, , với sai số

tuyến tính, do đó: Khi thừa số tỉ lệ, đẩy vào thông số tới giá trịđặt, được bù chính xác bởi độ lợi quá trình, nó sẽ kéo thông số ra khỏi giá trị đặt Nếu

độ lợi quá trình giảm, khi làm lạnh, thì trạng thái dừng sẽ nằm dưới điểm đặt, ta gọi là

"droop-độ trượt"

Độ trượt tỉ lệ thuận với độ lợi quá trình và tỉ lệ nghịch với độ lợi tỉ lệ Độ trượt cóthể được giảm bớt bằng cách thêm một thừa số độ lệch (cho điểm đặt trên giá trị mongmuốn thực tế), hoặc sửa đổi bằng cách thêm một khâu tích phân (trong bộ điều khiển

PI hoặc PID), sẽ tính toán độ lệch thêm vào một cách hữu hiệu

Bất chấp độ trượt, cả lý thuyết điều chỉnh lẫn thực tế công nghiệp chỉ ra rằngkhâu tỉ lệ là cần thiết trong việc tham gia vào quá trình điều khiển

Khâu tích phân

Hình 2.5 Đồ thị theo thời gian, tương ứng với 3 giá trị ( và không đổi)Phân phối của khâu tích phân (đôi khi còn gọi là reset) tỉ lệ thuận với cả biên độsai số lẫn quảng thời gian xảy ra sai số Tổng sai số tức thời theo thời gian (tích phânsai số) cho ta tích lũy bù đã được hiệu chỉnh trước đó Tích lũy sai số sau đó đượcnhân với độ lợi tích phân và cộng với tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển.

Biên độ phân phối của khâu tích phân trên tất cả tác động điều chỉnh được xác

định bởi độ lợi tích phân, Thừa số tích phân được cho bởi công thức:

Trong đó: : thừa số tích phân của đầu ra

: độ lợi tích phân, 1 thông số điều chỉnh

: sai số

: thời gian hoặc thời gian tức thời (hiện tại)

: một biến tích phân trung gian

Khâu tích phân (khi cộng thêm khâu tỉ lệ) sẽ tăng tốc chuyển động của quá trìnhtới điểm đặt và khử số dư sai số ổn định với một tỉ lệ chỉ phụ thuộc vào bộ điều khiển.Tuy nhiên, vì khâu tích phân là đáp ứng của sai số tích lũy trong quá khứ, nó có thểkhiến giá trị hiện tại vọt lố qua giá trị đặt (ngang qua điểm đặt và tạo ra một độ lệchvới các hướng khác) Để tìm hiểu thêm các đặc điểm của việc điều chỉnh độ lợi tíchphân và độ ổn của bộ điều khiển, xin xem phần điều chỉnh vòng lặp

Khâu vi phân

Tốc độ thay đổi của sai số qua trình được tính toán bằng cách xác định độ dốccủa sai số theo thời gian (tức là đạo hàm bậc một theo thời gian) và nhân tốc độ này

với độ lợi tỉ lệ Biên độ của phân phối khâu vi phân (đôi khi được gọi là tốc độ)

trên tất cả các hành vi điều khiển được giới hạn bởi độ lợi vi phân,

Thừa số vi phân được cho bởi:

Trong đó: : thừa số vi phân của đầu ra

: độ lợi vi phân, 1 thông số điều chỉnh

: sai số

: thời gian hoặc thời gian tức thời (hiện tại)

Khâu vi phân làm chậm tốc độ thay đổi của đầu ra bộ điều khiển và đặc tính này

là đang chú ý nhất để đạt tới điểm đặt của bộ điều khiển Từ đó, điều khiển vi phânđược sử dụng để làm giảm biên độ vọt lố được tạo ra bởi thành phần tích phân và tăngcường độ ổn định của bộ điều khiển hỗn hợp Tuy nhiên, phép vi phân của một tín hiệu

sẽ khuếch đại nhiễu và do đó khâu này sẽ nhạy hơn đối với nhiễu trong sai số, và cóthể khiến quá trình trở nên không ổn định nếu nhiễu và độ lợi vi phân đủ lớn Do đómột xấp xỉ của bộ vi sai với băng thông giới hạn thường được sử dụng hơn Chẳng hạnnhư mạch bù sớm pha

Hình 2.6 Đồ thị theo thời gian, tương ứng với 3 giá trị ( và không đổi)Như vậy ba khâu trên được cộng lại với nhau để tính toán đầu ra của bộ điều

khiển PID Định nghĩa rằng là đầu ra của bộ điều khiển, biểu thức cuối cùng củagiải thuật PID là:

Trong đó các thông số điều chỉnh là:

Độ lợi vi phân,

giá trị càng lớn càng giảm độ vọt lố, nhưng lại làm chậm đáp ứng quá độ và cóthể dẫn đến mất ổn định do khuếch đại nhiễu tín hiệu trong phép vi phân sai số

2.2.3 Ứng dụng PID điều khiển Robot với Arduino và động cơ Encoder

Hình 2.7 Sơ đồ khối của bộ PID điều khiển động cơ DC Servo

Lấy ví dụ: Ta cài đặt SetPoint tốc độ cho servo motor

Hệ thống sẽ phát lệnh cho motor chạy, bộ PID sẽ tính toán dựa vào feedback (hồi tiếp)

từ Encoder qua giá trị Process Variable , sao cho bằng 0

Hay nói cách khác khi ta cài đặt motor chạy , bộ PID sẽ tính toán sao

cho motor chạy đúng với sai số nhỏ nhất và đáp ứng nhanh nhất

Trong điều khiển thực tế, giá trị này có thể thay đổi liên tục và bộ PID phải cónhiệm vụ thích ứng với thay đổi này.

Cụ thể với DC motor được dùng cho thử nghiệm này, ta có cácthông số sau:

Motor max speed 15000 rpm (15000 resolutions per minute): motor chạy tối đa

15000 vòng/phút Sau hộp số với tỉ số truyền 100:1 tốc độ đạt được là 150 rpm

Encoder resolution 7 ppr (7 pulses per revolution) trước giảm tốc: motor quaymột vòng sẽ tạo ra 7 xung, sau giảm tốc được 700 xung trên vòng

Speed control

Như vậy để motor trên chạy với tốc độ cài đặt , bộ PID

phải điều xung PWM motor hoạt động sao cho Encoder hồi tiếp về xung quanh giá trị

Tương tự như điều khiển tốc độ, nhưng ta chỉ điều chỉnh để động cơ quay khi đạt

một số xung nhất định Ví dụ: Muốn Robot tiến tới 1 mét tức cần hay

thì bộ PID sẽ điều khiển sao cho số xung bằng chính giá trị

tính được với là đường kính bánh xe Robot

Để làm được việc này ta dùng các thư viện mà Arduino đã hỗ trợ là PID_v1.h và

Encoder.h Và thử nghiệm để tìm ba thông số phù hợp với yêu cầu đặt ra.Mẫu code được đính kèm phần phụ lục của bài báo cáo

2.3 Sơ lược về lịch sử ra đời của vi sử lý Arduino

Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác vớinhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn Phần cứng bao gồm một board mạchnguồn 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 giao tiếp USB, 6 chân đầu vàoanalog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board 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 vàgiới chuyên nghiệp để tạo ra những thiết bị có khả năng tương tác với môi trườngthông qua các cảm biến và các cơ cấu chấp hành Những ví dụ phổ biến cho nhữngngười yêu thích mới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ và pháthiện chuyển động Đi cùng với nó là một môi trường phát triển tích hợp (IDE) chạytrên các máy tính cá nhân thông thường và cho phép người dùng viết các chương trìnhcho Aduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++

Hình 2.8 Mạch Arduino Uno R3 cơ bản

Từ sau thiết kế ban đầu hàng loạt các sản phẩm thương hiệu này ngày càng đượcphát triển, điển hình là các dòng sản phẩm sử dụng chíp Mega và Mega 2560 Sau đếncác dòng sản phẩm mang tính nhỏ gọn và tiện dụng như Mini, Pro Mini, Nano,Leonado LilyPad và bộ IDE cũng dần hoàn thiện và thư viện phong phú nhờ vào thuthập các tài liệu người dùng trên diễn đàn chính thức Arduino.cc Đây là một board vi

sử lý đang được phổ biến dần trên thế giới với ưu điểm dễ sử dụng và giá thành hợp lý

2.5 Mạch điều khiển ESP8266

ESP8266 là một vi mạch Wi-Fi chi phí thấp với khả năng điều khiển và truyềnnhận TCP/IP đầy đủ được sản xuất bởi nhà sản xuất Trung Quốc có trụ sở tại ThượngHải, Espressif Systems

Chip đầu tiên được các nhà sản xuất phương Tây chú ý vào tháng 8 năm 2014với mô-đun ESP-01, được sản xuất bởi nhà sản xuất bên thứ ba, Ai-Thinker Modulenhỏ này cho phép các bộ vi điều khiển kết nối với mạng Wi-Fi và tạo các kết nối

TCP / IP đơn giản bằng cách sử dụng các lệnh kiểu Hayes Tuy nhiên, tại thời điểm đóhầu như không có tài liệu tiếng Anh trên chip và các lệnh được chấp nhận.

2.5.1 Sơ lược về Wi-Fi

Wi-Fi viết tắt từ Wireless Fidelity hay mạng 802.11 là hệ thống mạng không dây

sử dụng sóng vô tuyến, giống như điện thoại di động, truyền hình và radio

Hệ thống này đã hoạt động ở một số sân bay, quán café, thư viện hoặc khách sạn

Hệ thống cho phép truy cập Internet tại những khu vực có sóng của hệ thống này, hoàntoàn không cần đến cáp nối Ngoài các điểm kết nối công cộng (hotspots), WiFi có thểđược thiết lập ngay tại nhà riêng

Tên gọi 802.11 bắt nguồn từ viện IEEE (Institute of Electrical and ElectronicsEngineers) Viện này tạo ra nhiều chuẩn cho nhiều giao thức kỹ thuật khác nhau, và nó

sử dụng một hệ thống số nhằm phân loại chúng; 6 chuẩn thông dụng của WiFi hiệnnay là 802.11a/b/g/n/ac/ad

2.5.2 Giao thức truyền nhận dữ liệu TCP/IP

Bộ giao thức TCP/IP, (tiếng Anh: Internet protocol suite hoặc IP suite hoặc TCP/

IP protocol suite - bộ giao thức liên mạng), là một bộ các giao thức truyền thông càiđặt chồng giao thức mà Internet và hầu hết các mạng máy tính thương mại đang chạytrên đó Bộ giao thức này được đặt tên theo hai giao thức chính của nó là TCP (Giaothức Điều khiển Giao vận) và IP (Giao thức Liên mạng) Chúng cũng là hai giao thứcđầu tiên được định nghĩa

Như nhiều bộ giao thức khác, bộ giao thức TCP/IP có thể được coi là một tậphợp các tầng, mỗi tầng giải quyết một tập các vấn đề có liên quan đến việc truyền dữliệu, và cung cấp cho các giao thức tầng cấp trên một dịch vụ được định nghĩa rõ ràngdựa trên việc sử dụng các dịch vụ của các tầng thấp hơn Về mặt lôgic, các tầng trêngần với người dùng hơn và làm việc với dữ liệu trừu tượng hơn, chúng dựa vào cácgiao thức tầng cấp dưới để biến đổi dữ liệu thành các dạng mà cuối cùng có thể đượctruyền đi một cách vật lý

Mô hình OSI miêu tả một tập cố định gồm 7 tầng mà một số nhà sản xuất lựachọn và nó có thể được so sánh tương đối với bộ giao thức TCP/IP Sự so sánh này cóthể gây nhầm lẫn hoặc mang lại sự hiểu biết sâu hơn về bộ giao thức TCP/IP.

đã được tích hợp trong bảng và các trở chuyển đổi mức tín hiệu 5V - 3.3V Khi pháttriển dự án hoàn thành, các thành phần này không cần thiết nữa và nó có thể được xemxét bằng cách sử dụng các mô-đun ESP-xx rẻ hơn với công suất thấp hơn, tùy chọn sốlượng chân I/O nhỏ hơn để chạy sản xuất sản phẩm

Hình 2 9 ESP-12F được hàn trên breakout board

2.4 CƠ CẤU ROBOT

2.4.1 Mạch điều khiển Arduino Pro Micro

Arduino Pro Micro dùng vi xử lý ATmega32u4, phiên bản Arduino Micro đượcsản xuất với sự hợp tác giữa Arduino và Adafruit Board gồm có 20 chân Input /Output (7 chân PWM, 12 chân Analog), sử dụng thạch anh 16MHZ, Micro USB, Chân

ICSP, và nút reset Board có tất cả các chức năng của vi xử lý Arduino Micro gầngiống như board Aruino Leonardo cùng sử dụng chip vi xử lý ATmega32u4 tích hợpchuẩn kết nối USB, không cần sử dụng đến chip USB khác (tiến bộ hơn con ArduinoMini) Board có thể sử dụng các chức năng đặc biệt như giả lập bàn phím, chuột vitualSerial/ COM port mà các board thông dụng như Uno hay Mega không có Ngoài ra nócòn có thể chống cấp ngược điện áp nên không dễ bị hỏng như dòng Arduino Nano.

Hình 2.10 Pinout Arduino Pro Micro

Arduino Pro Micro nó giống với Arduino Pro Mini nhưng ở đây sử dụng chipATMega32u4 có hỗ trợ USB giúp nó linh hoạt hơn hẳn so với Pro mini, nên nạp codekhông cần dùng thêm bộ chuyển đổi USB Arduino Pro Micro được hỗ trợ từ ArduinoIDE V1.0.1 trở lên, nên việc lập trình với nó cũng rất đơn giản

Bảng 2.1 Thông s k thu t c a Arduino Pro Micro ố kỹ thuật của Arduino Pro Micro ỹ thuật của Arduino Pro Micro ật của Arduino Pro Micro ủa Arduino Pro Micro

Nguồn vào đề nghị 6-9V

Dòng tối đa chân 5V 500mA

Dòng tối đa chân I/O 30mA

Số chân Digital I/O 14 chân (5 chân PWM)

2.4.2 ESP Wemos D1 mini

WeMos D1 Mini là board mạch được phát triển dựa trên Module Esp8266-12S,

là thiết bị nhỏ gọn được tích hợp Wifi để dễ dàng kết thực hiện các ứng dụng thu thập

dữ liệu và điều khiển thiết bị thông qua Wifi

WeMos D1 Mini được hỗ trợ để nạp trực tiếp thông qua USB mà không cần thựchiện các thao tác thủ công (sử dụng nút nhấn reset và flash) như NodeMCU nhằm đơngiản hóa quá trình làm việc với board mạch

Số chân Analog Input: 1 (điện áp vào tối đa 3.3V)

Bộ nhớ Flash: 4MB

Giao tiếp: Cable Micro USB

Nguồn áp: 5V được cung cấp qua cổng Micro USB

2.4.4 Động cơ quạt hút không chổi than

Hình 2.13 Động cơ hút không chổi than

Động cơ quạt hút không chổi than Electric Ducted Fan (EDF) là động cơ tuốc binkhí chạy điện bằng động cơ điện ba pha không chổi than công suất lớn, được dùngtrong hầu hết máy bay cánh bằng mô hình

Để sử dụng được động cơ này cần một nguồn điện đủ lớn (có thể dùng nguồn pinLipo với dòng ra cao và dung lượng lớn) và mạch điều khiển chuyên biệt (ESC)

Hình 2.14 Điều khiển ESC (trái), pin Lipo (phải)