THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT BAY ĐỂ CẤP THỨC ĂN CHO TÔM CÁ TRONG NUÔI TRỒNG THUỶ SẢN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT BAY ĐỂ CẤP THỨC ĂN CHO TÔM CÁ TRONG NUÔI TRỒNG THUỶ SẢN Họ tên sinh viên: TRẦN TUẤN KIỆT NGUYỄN SƠN HÀ Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ Niên khóa: 2014-2018 Tháng 05 năm 2018 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT BAY ĐỂ CẤP THỨC ĂN CHO TÔM CÁ TRONG NUÔI TRỒNG THUỶ SẢN Tác giả TRẦN TUẤN KIỆT NGUYỄN SƠN HÀ Khóa luận tốt nghiệp đệ trình đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành Cơ Điện Tử Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Tấn Phúc Tháng 05 năm 2018 LỜI CẢM ƠN Nhóm thực đề tài xin gởi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến quý thầy cô tham gia đóng góp ý kiến quý báu giúp đỡ tận tình trình thực đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo robot bay để cấp thức ăn cho tôm cá nuôi trồng thuỷ sản Đặc biệt cảm ơn thầy Nguyễn Tấn Phúc tạo điều kiện cho nhóm thực để tài nghiên cứu Đồng cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô Trường Đại học Nông lâm thầy cô khoa khí cơng nghệ nhiệt tình giúp đỡ nhóm em q trình chế tạo hồn thành đề tài Do kiến thức nhiều hạn chế nên q trình làm đồ án em khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong bảo thầy để em có hướng cao học tập Em xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, tháng 05 năm 2018 Sinh viên thực hiện: Trần Tuấn Kiệt Nguyễn Sơn Hà TĨM TẮT Hiện ngành điện tử nói chung điện tử nói riêng phát triển, áp dụng vào nhiều lĩnh vực tự động hóa, sản xuất cơng nghiệp, nhiều lĩnh vực khác Cùng với phát triển kinh tế khoa học kỹ thuật đường cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Ngành điện tử có bước tiến vượt bậc mang lại hiệu đáng kể Nước ta với kinh tế chủ đạo trọng vào nông nghiệp Nhưng với quy mơ, sản cuất nhỏ lẻ, trình độ cơng nghệ lạc hậu, suất chất lượng sản phẩm thấp khiến việc phát triển nơng nghiệp gặp nhiều khó khăn Vì ứng dụng khoa học nơng nghiệp “chìa khóa” để thực thành cơng việc chuyển dịch cấu kinh tế nơng nghiệp Hòa nhịp với xu hướng trọng đưa khoa học vào nông nghiệp chúng em tiến hành thực đồ án: Thiết kế, chế tạo robot bay để cấp thức ăn cho tôm cá nuôi trồng thuỷ sảntừ nâng cao thêm kiến thức trọng tìm tòi học hỏi thêm chưa biết, đáp ứng nhu cầu ngành môn học Được hướng dẫn tận tình thầy giáo khoa với học hỏi tìm tòi chúng em hồn thành xong đồ án mơn học Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật yêu cầu thầy đề bên cạnh khơng thể tránh thiếu sót, chúng em mong nhận ý kiến từ thầy cô bạn Dưới nội dung báo cáo đồ án môn học chúng em MỤC LỤC Trang TRANG TỰA i LỜI CẢM ƠN .ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC HÌNH vi DANH SÁCH CÁC BẢNG .viii Chương MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Yêu cầu nghiên cứu: 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn kết cần đạt 1.3.1 Ý nghĩa khoa học: .2 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn: .2 Chương TỔNG QUAN 2.1 Lịch sử nghiên cứu 2.1.1 Lịch sử phát triển máy bay Quadrotor 2.1.2 Tình hình rải thức ăn nước ta .6 2.2 Các linh kiện sử dụng cho đề tài: 2.2.1 Bộ điều khiển 2.2.2 Board điều khiển: 2.2.3 Động điều xung (điều tốc): 10 2.2.4 Nguồn .13 2.2.5 Cánh máy bay: 14 2.2.6 Mạch điều tốc motor: 15 2.3 Các nghiên cứu nước: 16 2.3.1 Mơ hình Quadrotor nhóm kỹ sư LÊ CÔNG DANH thực .16 2.3.2 Chế tạo Quadrotor câu lạc mô hình 16 2.3.3 Nghiên cứu chế tạo Quadrotor trường Đại học 17 Chương NỘI DUNG (VẬT LIỆU) VÀ PHƯƠNG THỨC NGHIÊN CỨU 19 3.1 Vật Liệu: 19 3.1.1 Tay điều khiển: 19 3.1.2 Mạch cân bằng: 19 3.1.3 Động cơ: 19 3.1.4 Cánh: 19 3.1.5 Mạch điều tốc: 19 3.1.6 Nguồn: 19 3.2 Nội dung thực 19 3.3 Phương Pháp Nghiên Cứu: 20 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 4.1 Tính Tốn Bán Kính Phun: 24 4.2 Kết tính tốn lí thuyết khảo nghiệm: 25 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 39 5.1 Kết đạt được: 39 5.2 Hướng phát triền đề tài: .39 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 40 DANH MỤC CÁC HÌNH Tra Hình 1.1: Phun thuốc quadcopter Hình 1.2: Cho tôm ăn cách truyền thống .1 Hình 2.1: Phân loại vật thể bay Hình 2.2: Breguet – Richet Gyroplane No.1 Hình 2.3: Quadrotor Etienne Oemichen Hình 2.4: Bạch tuộc bay Hình 2.5: Convertawings Model A Hình 2.6: Cách cho ăn ghe Hình 2.7: Cách cho ăn tay Hình 2.8: Cách cho ăn máy tự động Hình 2.9: TX devo Hình 2.10 : Cần điều khiển TX devo Hình 2.12: RX 701 Hình 2.11: Các kênh tay điều khiển Hình 2.13: Bộ mạch cân Naza M lite V1 10 Hình 2.15: Kích thước motor .11 Hình 2.16: ESC hobbywing 40A .13 Hình 2.17: Pin 3s 5200mah 13 Hình 2.18: Cánh carbon 1255 14 Hình 2.19: Mạch điều tốc 15 Hình 2.20: Mơ hình máy bay nghiệm thi Sở Khoa Học – Cơng Nghệ 16 Hình 2.21: Một máy bay động CLB mô hình .17 Hình 2.22: Quadrotor nhóm sinh viên Cơ Điện Tử DH Cơng nghiệp Hà Nội .17 Hình 2.23: Robot tự hành kiểu Quadrotor Học viện Kỹ thuật Quân .18 Hình 3.1: Cách bố trí motor .20 Hình 3.2: Mơ hình bay vẽ solidwork 21 Hình 3.3: Hình ảnh cấu phun 21 Hình 3.4: Bộ phận cánh tung thức ăn thiết kết solidwork 22 Hình 3.5:Sơ đồ mạch điện 23 Hình 3.6:Giao diện hình phần mềm DJI NAZAM Lite Assistant .23 Hình 4.1 Ảnh mơ hình hoạt động 37 Y DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1: Bảng thông số lực nâng motor 12 Chương MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Máy bay mơ hình Quadcopter điều khiển sáu động đặt sáu góc nhằm tạo cân bằng, việc thay đổi tốc độ động giúp cho máy bay thay đổi hướng di chuyển Mục tiêu hướng đến đề tài đưa ứng dụng loại máy bay vào thực tế, ví dụ như: lĩnh vực giải trí Quadcopter sử dụng để gắn thêm camera quay lại hình ảnh từ khơng mà máy quay thông thường thực được, bám theo đối tượng định trước pha hành động, chuyển động tốc độ cao… để phục vụ cho ngành điện ảnh hay kiện thể thao Trong cứu hộ Quadcopter sử dụng để cảnh báo hướng di chuyển vụ cháy rừng, Quadcopter sử dụng để cung cấp góc quan sát từ cao phục vụ cho công tác quy hoạch thị địa phương với kinh phí thấp nhiều so với việc sử dụng loại máy bay khác Đối với việc ni trồng quadcopter dùng để rải phân, rải Hình 1.1: Phun thuốc quadcopter thức ăn cho cá cho tôm Trong khứ việc cho tơm ăn, cho cá ăn người dân khó khăn phải cần tới nhiều người cho ăn Điều làm tốn nhiều nhân cơng việc cho ăn tốn thời gian Và có số tình không may bị té ngã xuống nước ảnh hưởng đến sức khỏe người Đó lý nhóm em chọn đề tài dùng mơ hình bay để rải thức ăn cho tôm cá Việc dùng mô hình bay để rải thức ăn giúp hạn chế nhân công tiết kiệm thời gian rải thức ăn so với truyền thống 1.2 u cầu nghiên cứu: Mơ hình bay đề tài đòi hỏi kiến thức tổng hợp nhiều lĩnh vực như: khí thiết kế, thiết bị bay, khí động học, động lực học, mạch điện tử, vi điều khiển, mơ hình hố, mơ v…v Do đó, đòi hỏi cần có cố gắn, tâm nổ lực để hồn thành tốt đề tài: Hình 1.2: Cho tơm ăn cách truyền thống 26 27 28 29 30 Bảng xác định bán kính phun độ cao 4m: Độ cao h(m) Vùng Số lượng g( m/s2) 10 I 33 II 40 III 30 Vận tốc motor ( RMP) 200 IV V 38 Vận tốc motor Bán kính phun ( m/s) (m) 1.884 1.69 VI VII VIII IX 29 37 42 24 Mật độ phân bố độ đồng lượng thức ăn vùng: Tiến hành cho phun 300 hạt thức ăn độ cao 4m với vận tốc motor 200RMP thu lượng thức ăn vùng sau:  Rút kết luận sau:  Tại vùng mơ hình bay đứng phun gần khơng có vùng lại tầm bay thức ăn xa so với phun độ cao 2m Điều phù hợp với cơng thức tính lí thuyết so với vận tốc khác độ cao phun  Hình ảnh thực tế chụp sau phun của vùng: 31 32 33 34 35 36 37 Hình 4.1 Ảnh mơ hình hoạt động Khảo nghiệm đánh giá mức độ phun đồng hạt thức ăn: Mức độ đồng thức ăn bị ảnh hưởng điều kiện gió tự nhiên ko lớn với mức gió nhỏ vừa Còn với mức gió lớn việc điều khiển mơ hình gặp nhiều khó khăn máy bay bị trơi qua trơi lại bán kính khoảng mét Việc làm cho lượng thức ăn phân bố vùng bị thay đổi khơng xác điều kiện lí tưởng Ngồi lượng gió từ cánh quạt máy bay tạo có ảnh hưởng đến mật độ phân bố lượng thức ăn bạt Khi cho máy bay độ cao mét đến 1,5 mét khơng thu lượng thức ăn bạt vị bị gió thổi bay hết Cách khắc phục sau rải thức ăn xong khơng cho mơ hình hạ cánh vị trí mà tiến hành cho mơ hình bay lên cao đến vị trí khác xa bạt để hạ cánh Tóm lại lượng gió cánh quạt ảnh hưởng đến việc thu kết khảo nghiệm bạt phun ngồi thực tế bề mặt sơng việc khơng diễn thức ăn rơi xuống nước khơng thể bị bay bạt Từ vấn đề gặp phải trình khảo nghiệm nhiều lần nhóm rút điều kiện lí tưởng để có lượng thức ăn đồng nhất:  Điều kiện gió từ tự nhiên khơng lớn để ảnh hưởng đến việc điều khiển máy bay tốt khơng có( việc khơng thể xảy ngồi thực tế, tự nhiên ln có gió)  Độ cao lí tưởng để phun thức ăn khoảng từ 2,5 mét đến 3,5 mét( điều dễ nhận thấy bay gần mặt nước phun thức ăn xuống nước nước bắn lên vơ tình bay vào mạch dễ gây hư hại cho mơ hình, việc cho bay q cao so với mực nước khó phân bố lượng thức ăn vùng ta muốn cho ăn)  Tốc độ quay module phun định đến việc hạt thức ăn bay có bị ảnh hưởng gió khơng( cụ thể ta cho quay module tốc độ nhỏ vận tốc hạt thức ăn bay đạt không lớn việc làm cho chúng dễ bị tác động gió làm thay đổi quỹ đạo bay dẫn đến thay đổi độ đồng phân bố thức ăn) 38 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết đạt được: Sau q trình nghiên cứu thực nhóm với hướng dẫn nhiệt tình giảng viên hướng dẫn Đề tài đạt số kết quả:  Đã chế tạo thành cơng mơ hình bay cánh  Sử dụng điều khiển không dây để điều khiển mơ hình bay ổn định chắn ao, ruộng nuôi tôm  Thiết kế chế tạo phận phun thức ăn cho tôm tối ưu  Đánh giá hiệu mơ hình khả đồng thức ăn Kết luận:  Tùy vào khối lượng thức ăn mang theo lần nhiều hay ảnh hưởng đến lực nâng motor lơn hay nhỏ dùng hay nhiều mà định thời gian bay thêm phút  Tùy vào độ cao để phun thức ăn với vận tốc quay module phun thức ăn mà định bán cánh phun thức ăn xa hay gần 5.2 Hướng phát triền đề tài: Do thời gian ngắn vào kinh phí hạn chế nên robot bay cấp thức ăn cho tôm cá ni trồng thủy sản mang tính chất khảo nghiệm nhiều hạn chế sai sót Vì cần chế tạo sản phẩm hồn chỉnh với quy mô lớn để tăng công suất suất cấp thức ăn Cụ thể tăng thời gian bay lâu lượng thức ăn đem theo lần phun so với mơ hình đạt 1kg thức ăn bay tầm 4-5 phút Mục tiêu cao tự động hoàn tồn nghĩa ta khơng can thiệp vơ việc điều khiển robot tay mà cho robot tự bay tự phun thức ăn phạm vị ta quy định giúp ta tăng tính đại tối ưu robot 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO: Tài liệu tiếng việt: [1] Nguyễn Ngọc Cẩn, Kỹ thuật điều khiển tự động, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh [2] Phan Quốc Phơ - Nguyễn Đức Chính, Giáo trình cảm biến, NXB Khoa học kỹ thuật – 2000 [3] Dương Minh Trí, Linh kiện điện tử, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 2004 Tài liệu Internet: http://quanphong.com/ http://thaituan-hobby.com https://www.dji.com/naza-m-lite http://ardupilot.org/ http://arduino.vn 40 ... trình thực đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo robot bay để cấp thức ăn cho tôm cá nuôi trồng thuỷ sản Đặc biệt cảm ơn thầy Nguyễn Tấn Phúc tạo điều kiện cho nhóm thực để tài nghiên cứu Đồng cảm...THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT BAY ĐỂ CẤP THỨC ĂN CHO TÔM CÁ TRONG NUÔI TRỒNG THUỶ SẢN Tác giả TRẦN TUẤN KIỆT NGUYỄN SƠN HÀ Khóa luận tốt nghiệp đệ trình đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành... cách truyền thống Thiết kế, chế tạo mơ hình robot bay Thiết kế điều khiển không dây để điều khiển robot bay ổn định, chắn ao, ruộng nuôi tôm Thiết kế, chế tạo module tung thức ăn cho tơm Đánh giá