Đang tải... (xem toàn văn)
Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là Mạng lưới thiết bị kết nối Internet (tiếng Anh: Internet of Things, viết tắt IoT) là một liên mạng, trong đó các thiết bị, phương tiện vận tải (được gọi là thiết bị kết nối và thiết bị thông minh), phòng ốc và các trang thiết bị khác được nhúng với các bộ phận điện tử, phần mềm, cảm biến, cơ cấu chấp hành cùng với khả năng kết nối mạng máy tính giúp cho các thiết bị này có thể thu thập và truyền tải dữ liệu.Đó là viễn cảnh mà mọi vật đều có thể kết nối với nhau thông qua Internet không dây. Các doanh nghiệp đang có xu hướng ứng dụng sản phẩm công nghệ IoT vào sản xuất ngày càng nhiều bởi thị trường sáng tạo tiềm năng và chi phí sản xuất ngày càng thấp.Chứng kiến sự phát triển như vũ bão của các sản phẩm ứng dụng công nghệ IoT cũng như dưới sự dẫn dắt tận tình của những giáo viên, nhóm chúng em đã làm ra một sản phẩm ứng dụng Internet vạn vật mang tên “OBSTACLE AVOIDING ROBOT” với mục đích ứng dụng sự hiểu biết của mình theo xu hướng công nghệ điện tử mới ngày nay.Trong quá trình hoàn thiện sản phẩm không thể tránh khỏi những sai xót. Rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy và các bạn để báo cáo hoàn thiện hơn.Bài đồ án này gồm các phần: Chương 1: Giới thiệu về đề tài đồ ánChương 2: Cấu tạo phần cứng và thiết kế phần mền robot tự hành tránh vật cảnChương 3: Kết luận, hướng phát triển và tài liệu tham khảoCHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ROBOT TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN1.Giới thiệu robot tự hành tránh vật cản2.Tổng quan robot tự hành tránh vật cảnCHƯƠNG II: CẤU TẠO PHẦN CỨNG VÀ THIẾT KẾ PHẦN MỀM ROBOT TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN1.Cấu tạo phần cứng robot tự hành tránh vật cản2.Thiết kế phần mềm robot tự hành tránh vật cảnCHƯƠNG III: KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO1.Những điều đã làm được2.Những điều chưa làm được3.Hướng phát triển4.Tài liệu tham khảoBAO_CAO_DO_AN_IOTFPTJETKINGXE_TU_HANH_TRANH_VAT_CANOBSTACLE_AVOIDING_ROBOTdo_an_cuoi_khoa_iotinternetofthingjetkingIOTdo_an_hoc_ki_1_jetkingArduinoUNOR3Arduino_UNO_R3ModuleL298Module_L298cảm_biến_SRF05cảmbiếnSRF05cam_bien_SRF05đồáncuốikhoáiotjetkingdo_an_cuoi_khoa_iot_jetking
VIỆN ĐÀO TẠO QUỐC TẾ FPT KỸ SƯ AN NINH MẠNG FPT-JETKING ROBOT TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN OBSTACLE AVOIDING ROBOT HỌC KÌ I Giảng viên hướng dẫn: Lê Văn Nhựt Lớp: J1.2001.B1 Tên nhóm: Nhóm II Chuyên ngành : Bảo Mật Phần Cứng Hệ Điều Hành Thành viên nhóm: Nguyễn Cơng Danh Trần Thanh Tâm Vũ Thị Xuân Thi JK-ENR-HB-3031 JK-ENR-HB-3022 JK-ENR-HB-3020 TP Hồ Chí Minh, 12-2019 MỤC LỤC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ROBOT TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN Giới thiệu robot tự hành tránh vật cản .6 Tổng quan robot tự hành tránh vật cản 2.1 Sự phát triển 2.2 Mơ hình hóa robot 2.3 Yêu cầu công nghệ nhu cầu thực tế 2.4 Ưu điểm, nhược điểm robot tự hành tránh vật cản 2.5 Ứng dụng robot tự hành CHƯƠNG II: CẤU TẠO PHẦN CỨNG VÀ THIẾT KẾ PHẦN MỀM ROBOT TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN .11 Cấu tạo phần cứng robot tự hành tránh vật cản 11 1.1 Khối điều khiển trung tâm Arduino UNO R3 (chip lớn) .12 1.1.1 Arduino gì? .12 1.1.2 Thông số kỹ thuật 13 1.1.3 Cấp nguồn chân nguồn 13 1.2 Khối điều khiển động Module L298 14 1.2.1 Module L298 gì? 14 1.2.2 Thông số kỹ thuật 15 OBSTACLE AVOIDING ROBOT 1.2.3 Cấp nguồn chân nguồn 15 1.3 Khối hệ thống cảm biến SRF05 16 1.3.1 Cảm biến SRF05 gì? 16 1.3.2 Thông số kỹ thuật 20 1.4 Khối động RC Servo 20 1.4.1 Động RC Servo gì? 20 1.4.2 Thông số kỹ thuật 22 1.4.3 Cấp nguồn chân nguồn 22 1.5 Khối động Motor DC .22 1.5.1 Động Motor DC gì? .22 1.5.2 Thông số kỹ thuật 23 1.6 Khối di chuyển 23 1.6.1 Bánh xe V1 24 1.6.2 Thông số kỹ thuật 24 1.7 Khối cấp nguồn 24 1.7.1 Pin 18650 Ultrafire gì? .24 1.7.2 Thông số kỹ thuật 25 1.8 Các phụ kiện bổ trợ khác 25 1.8.1 Khung xe Robot 2WD 25 1.8.2 Dây cắm Breadboard Đực Cái 30cm 26 1.8.3 Dây cắm Breadboard Đực Đực 30cm 27 1.8.4 Hộp Pin Cỡ 18650 Chấu Lò Xo Nối Tiếp Ra Dây .27 1.8.5 Bánh xe quay tự .28 1.8.6 Thanh chắn chống va đập đầu xe 28 1.8.7 Tấm lắp ráp cho động DC 28 1.8.8 Bánh xe trơn động DC 29 1.8.9 Cáp kết nối mạch Arduino Uno R3 29 1.8.10 1.9 Giá đỡ cảm biến siêu âm HY-SRF05 29 Sản phẩm lắp phần cứng .30 Thiết kế phần mềm robot tự hành tránh vật cản .31 OBSTACLE AVOIDING ROBOT 2.1 Lưu đồ thiết kế phần mềm 31 2.2 Các hàm chương trình 32 2.2.1 Hàm xe chạy thẳng .32 2.2.2 Hàm xe lùi lại .33 2.2.3 Hàm cảm biến quay sang trái .33 2.2.4 Hàm cảm biến quay sang phải 33 2.2.5 Hàm reset Servo 34 2.2.6 Hàm xe rẽ trái .34 2.2.7 Hàm xe rẽ phải .34 2.2.8 Hàm dừng động .35 2.2.9 Hàm đo khoảng cách 35 2.2.10 Hàm Setup 36 2.2.11 Hàm loop 37 CHƯƠNG III: KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 Những điều làm 38 Những điều chưa làm 38 Hướng phát triển 38 Tài liệu tham khảo 38 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Mơ hình hóa robot Hình Robot hoạt động môi trường khắc nghiệt 12 Hình Robot hoạt động cơng nghiệp 12 Hình Robot hoạt động siêu thị 13 Hình Sơ đồ mạch hệ thống điều khiển robot tự hành tránh vật cản 14 Hình Mạch Ardunio Uno R3 (chip lớn) 15 Hình Mạch điều khiển động L298 17 OBSTACLE AVOIDING ROBOT Hình Minh hoạ phản chiếu sóng siêu âm 19 Hình Cảm biến siêu âm SRF05 20 Hình 10 Vùng mù cảm biến siêu âm 21 Hình 11 Sơ đồ hoạt động SRF05, Mode 21 Hình 12 Loại micro servo Tower Pro 9g phổ biến 23 Hình 13 Bên micro servo 24 Hình 14 Động Motor DC .25 Hình 15 Bánh xe V1 động DC .26 Hình 16 Pin 18650 Ultrafire .27 Hình 17 Khung xe Robot 2WD 28 Hình 18 Dây cắm Breadboard Đực Cái 30cm .28 Hình 19 Dây cắm Breadboard Đực Đực 30cm 29 Hình 20 Hộp pin cỡ 18650 chấu lò xò nối tiếp dây .30 Hình 21 Bánh xe quay tự .30 Hình 22 Thanh chắn chống va đập đầu xe 31 Hình 23 Tấm lắp ráp cho động DC 31 Hình 24 Bánh xe trơn động DC .31 Hình 25 Cáp kết nối mạch Arduino Uno R3 32 Hình 26 Giá đỡ cảm biến siêu âm HY-SRF05 32 Hình 27 Thành phẩm robot tự hành tránh vật cản .33 Hình 28 Lưu đồ thiết kế phần mềm 34 Hình 29 Code hàm xe chạy thẳng .35 Hình 30 Code hàm xe lùi lại .35 OBSTACLE AVOIDING ROBOT Hình 31 Code hàm cảm biến quay sang trái .36 Hình 32 Code hàm cảm biến quay sang phải 36 Hình 33 Code hàm reset Servo 36 Hình 34 Code hàm xe rẽ trái .37 Hình 35 Code hàm xe rẽ phải .37 Hình 36 Code hàm dừng động .38 Hình 37 Code hàm đo khoảng cách 38 Hình 38 Code hàm setup .39 Hình 39 Code hàm loop 40 OBSTACLE AVOIDING ROBOT Lời nói đầu Mạng lưới vạn vật kết nối Internet Mạng lưới thiết bị kết nối Internet (tiếng Anh: Internet of Things, viết tắt IoT) liên mạng, thiết bị, phương tiện vận tải (được gọi "thiết bị kết nối" "thiết bị thơng minh"), phịng ốc trang thiết bị khác nhúng với phận điện tử, phần mềm, cảm biến, cấu chấp hành với khả kết nối mạng máy tính giúp cho thiết bị thu thập truyền tải liệu Đó viễn cảnh mà vật kết nối với thông qua Internet không dây Các doanh nghiệp có xu hướng ứng dụng sản phẩm cơng nghệ IoT vào sản xuất ngày nhiều thị trường sáng tạo tiềm chi phí sản xuất ngày thấp Chứng kiến phát triển vũ bão sản phẩm ứng dụng công nghệ IoT dẫn dắt tận tình giáo viên, nhóm chúng em làm sản phẩm ứng dụng Internet vạn vật mang tên “OBSTACLE AVOIDING ROBOT” với mục đích ứng dụng hiểu biết theo xu hướng công nghệ điện tử ngày Trong q trình hồn thiện sản phẩm khơng thể tránh khỏi sai xót Rất mong đóng góp ý kiến thầy bạn để báo cáo hoàn thiện Bài đồ án gồm phần: Chương 1: Giới thiệu đề tài đồ án OBSTACLE AVOIDING ROBOT Chương 2: Cấu tạo phần cứng thiết kế phần mền robot tự hành tránh vật cản Chương 3: Kết luận, hướng phát triển tài liệu tham khảo OBSTACLE AVOIDING ROBOT CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ROBOT TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN Giới thiệu robot tự hành tránh vật cản Xe tự hành tránh vật cản hay xe di động định nghĩa loại xe có khả tự di chuyển, tự vận động (có thể lập trình lại được) điều khiển tự động để thực thành công công việc giao.Theo lý thuyết môi trường hoạt động xe tự hành đất, nước, khơng khí, khơng gian vũ trụ hay tổ hợp chúng Địa hình bề mặt xe di chuyển phẳng thay đổi lồi lõm Theo phận thực chuyển động ta chia robot tự hànhthành lớp: chuyển động chân bánh Trong đề tài nghiên cứu xe tự hành chuyển động bánh, xe tự hành chuyển động bánh làm việc tốt hầu hết địa hình người tạo Điều khiển di chuyển bánh đơn giản nhiều, gần đảm bảo tính ổn định Lớp chuyển động bánh chia làm loại: loại chuyển động bánh xe, loại chuyển động vịng xích loại hỗn hợp bánh xe vịng xích.Tiềm ứng dụng xe tự hành lớn, kể đến robot vận hành vật liệu, hàng hóa tịa nhà, nhà máy, cửa hàng, sân bay hay thư viện… robot xe lăn phục vụ người khuyết tật,… Mặc dù nhu cầu ứng dụng cao, hạn chế chưa giải robot tự hành chi phí chế tạo cao không cho phép chúng ứng dụng rộng rãi Ngồi cịn phải kể thêm nhược điểm robot tự hành thiếu tính linh hoạt thích ứng làm việc vị trí khác Tổng quan robot tự hành tránh vật cản 2.1 Sự phát triển Ngày nay, Robot học đạt thành tựu to lớn sản xuất cơng nghiệp Những cánh tay robot có khả làm việc với tốc độ cao, xác liên tục làm tăng suất lao động tăng nhiều lần Chúng làm việc mơi trường độc hại hàn, phun sơn, nhà máy hạt nhân, hay lắp ráp linh kiện điện tử tạo điện thoại, máy tính…một cơng việc địi hỏi tỉ mỉ, xác cao Tuy nhiên robot có hạn chế chung hạn chế khơng gian làm việc Không gian làm việc chúng bị giới hạn số bậc tự tay máy vị trí gắn chúng.Ngược lại, Robot tự hành laị có khả hoạt động cách linh hoạt mơi trường khác 2.2 Mơ hình hóa robot OBSTACLE AVOIDING ROBOT Hình Mơ hình hóa robot Vấn đề robot tự hành tránh vật cản làm để robot tự hành tránh vật cản hoạt động, nhận biết mơi trường thực thi nhiệm vụ đề Vấn đề di chuyển, Robot tự hành tránh vật cản nên di chuyển cấu di chuyển lựa chọn tốt Điều hướng vấn đề nghiên cứu chế tạo Robot tự hành tránh vật cản Trong hiệp hội nghiên cứu Robot tự hành tránh vật cản có hướng nghiên cứu khác nhau: Hướng thứ nhất: nghiên cứu Robot tự hành tránh vật cản có khả điều hướng tốc độ cao nhờ thông tin thu từ cảm biến, loại robot có khả hoạt động mơi trường phịng mơi trường bên ngồi Loại robot u câù khả tính tốn đồ sộ trang bị cảm biến có độ nhạy cao, dải đo lớn để điều khiển robot di chuyển tốc độ cao, mơi trường có địa hình phức tạp Hướng thứ hai: nhằm giải vấn đề loại robot tự hành tránh vật cản dùng để hoạt động môi trường phòng Loại robot tự hành tránh vật cản có kết cấu đơn giản loại trên, thực nhiệm vụ đơn giản Bài toán dẫn hướng cho robot tự hành tránh vật cản chia làm loại: tốn tồn cục ( global) tốn cục bộ(local) Ở tồn cục, mơi trường làm việc robot hoàn toàn xác định, đường vật cản hoàn toàn biết trước Ở OBSTACLE AVOIDING ROBOT 10 2.12.1 Pin 18650 Ultrafire gì? Pin 18650 Ultrafire 4200mAh dòng pin sạc sử dụng phổ biến Thường thấy loại đèn pin siêu sáng, pin sạc dự phịng Hình 16 Pin 18650 Ultrafire 2.12.2 Thông số kỹ thuật Loại pin Hãng Model Điện Dung lượng Kích thước 2.13 Pin sạc / NiMH Ultrafire Ultrafire 18650 3.7V 4200 mAh 18mm*65mm/1 viên Các phụ kiện bổ trợ khác 2.13.1 Khung xe Robot 2WD OBSTACLE AVOIDING ROBOT 27 Hình 17 Khung xe Robot 2WD Bộ khung bao gồm: x Tấm Mica x Bánh xe V1 động giảm tốc V1 thường Gá nhựa bắt động Bánh xe đa hướng nhựa Ốc, vít, tán, công tắc, đĩa encoder 2.13.2 Dây cắm Breadboard Đực Cái 30cm Hình 18 Dây cắm Breadboard Đực Cái 30cm Thơng số kỹ thuật: o Một bó có 40 dây o Dây lõi đồng nhiều sợi có độ dẫn điện cao, mối tiếp xúc chắn, độ dài 20cm, có nhiều màu sắc khác (10 màu) OBSTACLE AVOIDING ROBOT 28 2.13.3 Dây cắm Breadboard Đực Đực 30cm Hình 19 Dây cắm Breadboard Đực Đực 30cm Thông số kỹ thuật: o Một bó có 40 dây o Dây lõi đồng nhiều sợi có độ dẫn điện cao, mối tiếp xúc chắn, độ dài 20cm, có nhiều màu sắc khác (10 màu) 2.13.4 Hộp Pin Cỡ 18650 Chấu Lò Xo Nối Tiếp Ra Dây OBSTACLE AVOIDING ROBOT 29 Hình 20 Hộp pin cỡ 18650 chấu lị xò nối tiếp dây 2.13.5 Bánh xe quay tự Hình 21 Bánh xe quay tự 2.13.6 Thanh chắn chống va đập đầu xe Hình 22 Thanh chắn chống va đập đầu xe 2.13.7 Tấm lắp ráp cho động DC OBSTACLE AVOIDING ROBOT 30 Hình 23 Tấm lắp ráp cho động DC 2.13.8 Bánh xe trơn động DC Hình 24 Bánh xe trơn động DC 2.13.9 Cáp kết nối mạch Arduino Uno R3 Hình 25 Cáp kết nối mạch Arduino Uno R3 2.13.10 Giá đỡ cảm biến siêu âm HY-SRF05 OBSTACLE AVOIDING ROBOT 31 Hình 26 Giá đỡ cảm biến siêu âm HY-SRF05 2.14 Sản phẩm lắp phần cứng OBSTACLE AVOIDING ROBOT 32 Hình 27 Thành phẩm robot tự hành tránh vật cản Thiết kế phần mềm robot tự hành tránh vật cản Công cụ sử dụng để viết code phần mềm Ardunio 3.1 Lưu đồ thiết kế phần mềm OBSTACLE AVOIDING ROBOT 33 Hình 28 Lưu đồ thiết kế phần mềm 3.2 Các hàm chương trình 3.2.1 Hàm xe chạy thẳng OBSTACLE AVOIDING ROBOT 34 Hình 29 Code hàm xe chạy thẳng 3.2.2 Hàm xe lùi lại Hình 30 Code hàm xe lùi lại 3.2.3 Hàm cảm biến quay sang trái Hình 31 Code hàm cảm biến quay sang trái OBSTACLE AVOIDING ROBOT 35 3.2.4 Hàm cảm biến quay sang phải Hình 32 Code hàm cảm biến quay sang phải 3.2.5 Hàm reset Servo Hình 33 Code hàm reset Servo 3.2.6 Hàm xe rẽ trái Hình 34 Code hàm xe rẽ trái OBSTACLE AVOIDING ROBOT 36 3.2.7 Hàm xe rẽ phải Hình 35 Code hàm xe rẽ phải 3.2.8 Hàm dừng động Hình 36 Code hàm dừng động 3.2.9 Hàm đo khoảng cách OBSTACLE AVOIDING ROBOT 37 Hình 37 Code hàm đo khoảng cách 3.2.10 Hàm Setup Hình 38 Code hàm setup 3.2.11 Hàm loop OBSTACLE AVOIDING ROBOT 38 Hình 39 Code hàm loop OBSTACLE AVOIDING ROBOT 39 CHƯƠNG III: KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO Những điều làm Xe di chuyển Quay trái, phải, lùi lại phía trước có vật cản Những điều chưa làm Góc quay cảm biến cịn nhỏ nên có đơi lúc khơng tránh vật cản Thời gian delay phải chỉnh theo lượng pin Hướng phát triển Cải tiến mơ hình xe lớn hơn, điều khiển tốc độ xe, khắc phục hạn chế mắc phải Xây dựng mơ hình kết hợp với dị dường điều khiển từ xa wifi qua điện thoại Tài liệu tham khảo Cộng đồng Arduino Việt Nam (Arduino.vn) Tìm hiểu loại cảm biến siêu âm (https://huphaco.vn/cac-loai-cam-bien-sieuam/) Đo Khoảng Cách Trong Không Gian Với Cảm Biến SRF05 Và Arduino (https://www.stdio.vn/dien-tu-ung-dung/do-khoang-cach-trong-khong-gian-voicam-bien-srf-05-va-arduino-UZlmL) Cảm biến siêu âm gì? Ưu điểm (https://cambiendo.vn/cam-bien-sieu-am-la-gi/) Servo Motor: Basics, Theory & nhược Working điểm sao? Principle ? (https://circuitdigest.com/article/servo-motor-basics) OBSTACLE AVOIDING ROBOT 40 Obstacle Avoiding Robot using Arduino and Ultrasonic Sensor (https://circuitdigest.com/microcontroller-projects/arduino-obstacle-avodingrobot) Arduino Uno information (https://datasheet.octopart.com/A000066-Arduinodatasheet-13286688.pdf) OBSTACLE AVOIDING ROBOT 41 ... tự hành tránh vật cản Chương 3: Kết luận, hướng phát triển tài liệu tham khảo OBSTACLE AVOIDING ROBOT CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ROBOT TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN Giới thiệu robot tự hành tránh vật cản Xe. .. 12-2019 MỤC LỤC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ROBOT TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN Giới thiệu robot tự hành tránh vật cản .6 Tổng quan robot tự hành tránh vật cản 2.1 Sự phát triển ... cứu chế tạo Robot tự hành tránh vật cản Trong hiệp hội nghiên cứu Robot tự hành tránh vật cản có hướng nghiên cứu khác nhau: Hướng thứ nhất: nghiên cứu Robot tự hành tránh vật cản có khả điều