Thiết kế và chế tạo robot dùng trong nông trại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT DÙNG TRONG NÔNG TRẠI Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Số thẻ sinh viên : Lớp: TS ĐẶNG PHƯỚC VINH PHẠM VŨ ANH KIỆT CÁP KIM THẢO 101130206 101130217 13CDT2 Đà Nẵng, 2018 Thiết kế chế tạo robot dùng nơng trại TĨM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại SV thực hiện: Phạm Vũ Anh Kiệt MSSV: 101130206 Lớp: 13CDT2 Cáp Kim Thảo MSSV: 101130217 Lớp: 13CDT2 GV hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh GV duyệt: PGS.TS Trần Xuân Tuỳ Nội dung làm bao gồm vấn đề sau: Nhu cầu thực tế đề tài: Hiện vườn ươm giống nước ta tiêu tốn nhiều nhân công lao động hiệu chưa cao, việc ươm trồng giống với kỹ thuật cịn thơ sơ chủ yếu dựa vào kinh nghiệm nên giống không đồng gây khó khăn cho việc gieo trồng, chăm sóc thu hoạch Với mong muốn tạo dây chuyền tự động gieo trồng, chăm sóc lâm trường với quy mô lớn, ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật vào sống sản xuất, nhóm định chọn đề tài "Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại" làm đề tài tốt nghiệp Phạm vi nghiên cứu đề tài tốt nghiệp: ✓ Nghiên cứu, thiết kế chế tạo robot tự động gieo trồng, chăm sóc thẽo dõi điều kiện môi trường xung quanh ✓ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý ảnh vào robot nông nghiệp ✓ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lượng loại robot di động, thân thiện với môi trường ✓ Xây dựng hệ thống cảm biến, lập biểu đồ ghi lại điều kiện khí hậu, thỗ nhưỡng ✓ Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ thu phát sóng RF, Wifi ✓ Nghiên cứu sử dụng máy tính nhúng Raspberry Pi ✓ Thiết kế chế tạo mạch điều khiển động cơ, cảm biến cho robot Nội dung đề tài thực hiện: ✓ Số trang thuyết minh: 59 trang ✓ Số vẽ: vẽ A0 ✓ Mơ hình: Kết đạt được: • Phần lý thuyết ✓ Nghiên cứu, ứng dụng thư viện OpenCV để xử lý hình ảnh SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh i Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại ✓ Xử lý ảnh thành công việc nhận diện loại trồng hướng di chuyển robot ✓ Thiết kế robot phần mềm Solidwork vẽ vẽ Autocad ✓ Lý thuyết loại cảm biến, NodeMCU, Raspberry Pi ✓ Thiết kế mạch phần mền Proteus ✓ Lý thuyết nguồn lượng mặt trời ✓ Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ IoT • Phần tính tốn, thiết kế ✓ Thiết kế chế tạo phần khí ✓ Thiết kế chế tạo mạch điền khiển ✓ Đã chế tạo thành cơng mơ hình hoạt động tương đối ổn định ✓ Tính tốn thiết kế hệ thống cảm biến ✓ Giao tiếp với sở liệu Firebase ✓ Thiết kế giao diện Website điện thoại di động Đà Nẵng, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh ii Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên Số thẻ SV Lớp Ngành Phạm Vũ Anh Kiệt 101130206 13CDT2 CƠ ĐIỆN TỬ Cáp Kim Thảo 101130217 13CDT2 CƠ ĐIỆN TỬ TT Tên đề tài: a Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Tham khảo thực tế Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Phần chung: TT Họ tên sinh viên Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo b Phần riêng TT Họ tên sinh viên Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo Nội dung - Tính tốn, thiết kế chế tạo kết cấu khí robot - Thiết kế hệ thống mạch điện điều khiển robot - Xây dựng lưu đồ thuật tốn điều khiển robot - Xây dựng quy trình xử lý ảnh - Nghiên cứu thiết kế quy trình truyền nhận liệu lên Firebase Nội dung - Thiết kế giao diện website - Nghiên cứu sử dụng raspberry Pi - Nghiên cứu, thiết kế việc xử lý liệu cảm biến - Thiết kế giao diện android - Nghiên cứu, lập trình xử lý ảnh - Nghiên cứu thiết kế truyền gửi tín hiệu cảm biến, tín hiệu điều khiển GVHD: TS Đặng Phước Vinh iii Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Nội dung Phạm Vũ Anh Kiệt Bản vẽ tổng thể robot A0 Họ tên sinh viên Phạm Vũ Anh Kiệt Nội dung Bản vẽ sơ đồ khối mạch điều khiển Bản vẽ khối mạch điện A0 A0 Cáp Kim Thảo Bản vẽ sơ đồ động Bản vẽ cụm chi tiết A0 A0 Cáp Kim Thảo b Phần riêng: TT Họ tên người hướng dẫn: T.S Đặng Phước Vinh Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 1/2/2018 Ngày hoàn thành đồ án: 1/6/2018 Đà Nẵng, ngày tháng năm 2018 Trưởng Bộ môn Kỹ thuật Cơ điện tử SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo Người hướng dẫn GVHD: TS Đặng Phước Vinh iv Thiết kế chế tạo robot dùng nơng trại LỜI NĨI ĐẦU Ngày với ảnh hưởng cách mạng công nghiệp 4.0, ngành Cơ khí nói chung ngành Cơ điện tử nói riêng ngành phát triển mạnh với nhiều thay đổi kỹ thuật công nghệ chất lượng Để đạt điều địi hỏi người cán kỹ thuật ngồi trình độ chun mơn cịn phải có tư sáng tạo, sâu nghiên cứu để tận dụng hết khả năng, nguồn lực Qua thời gian học khoa Cơ khí – Trường Đại học Bách khoa, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ thầy, cô giáo nỗ lực thân, chúng em tích luỹ số kiến thức hành trang để trở thành kỹ sư tương lai Thước đo kiến thức đồ án tốt nghiệp Đó thực thách thức lớn sinh viên chúng em lần đầu tham gia, giải khối lượng công việc lớn Công việc thực đồ án tốt nghiệp gặp vất nhiều khó khăn, nhiều vấn đề nan giải Tuy nhiên giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy Đặng Phước Vinh thầy cô giáo khác giúp chúng em hoàn thành đồ án Nhưng với kiến thức hạn hẹp chưa có kinh nghiệm tính tốn, thi cơng thực tế nên khó tránh sai sót Chúng em kính mong tiếp tục bảo thầy, cô để em hoàn thiện kiến thức Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo khoa Cơ khí – Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng, đặc biệt thầy Đặng Phước Vinh bạn gia đình động viên giúp đỡ chúng em suốt trình thực đồ án Đà Nẵng, ngày tháng năm 2018 Sinh viên Phạm Vũ Anh Kiệt SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh v Thiết kế chế tạo robot dùng nơng trại CAM ĐOAN Kính gửi khoa Cơ khí - Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng Chúng em xin cam đoan đồ án tuân thủ tốt quy định liêm học thuật: • Khơng bịa đặt, đưa thơng tin sai lệch so với nguồn trích dẫn; • Khơng ngụy tạo số liệu q trình khảo sát, thí nghiệm, thực hành, thực tập hoạt động học thuật khác; • Khơng sử dụng hình thức gian dối việc trình bày, thể hoạt động học thuật kết từ trình học thuật mình; • Không đạo văn, sử dụng từ ngữ, cách diễn đạt người khác thể mình, trình bày, chép, dịch đoạn, nêu ý tưởng người khác mà khơng có trích dẫn • Khơng tự đạo văn, sử dụng lại thông tin nghiên cứu mà khơng có trích dẫn phân mảnh thơng tin kết nghiên cứu để cơng bố nhiều ấn phẩm Sinh viên thực Phạm Vũ Anh Kiệt SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh vi Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại MỤC LỤC TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .i LỜI NÓI ĐẦU v CAM ĐOAN vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC HÌNH VẼ x MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Giới thiệu tổng quan đề tài 1.2.1 Khái quát xử lý ảnh 1.2.2 Tổng quan Internet of Things 1.2.3 Giới thiệu nguồn lượng tái tạo 1.2.4 Ý tưởng thiết kế robot CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ 10 2.1 Cấu tạo robot dùng nông nghiệp 10 2.2 Phương án truyền động cho bánh xe dẫn động 11 2.2.1 Phương án 1: Sử dụng động có hộp giảm tốc, truyền đai 11 2.2.2 Phương án 2: Sử dụng động có hộp giảm tốc, truyền xích ngồi 12 2.3 Tính tốn truyền chọn động 13 2.4 Các phương án thiết kế cấu chấp hành cho robot 15 2.4.1 Phương án 1: Sử dụng cánh tay robot làm cấu chấp hành 15 2.4.2 Phương án 2: Sử dụng cấu chấp hành trục X, Z 16 2.5 Thiết kế cấu chấp hành cho robot 17 2.5.1 Tính tốn gần cấu di chuyển trục X 17 2.5.3 Cơ cấu di chuyển theo trục Z 18 2.5.4 Cụm cấu thay đầu chấp hành 21 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 23 3.1 Sơ đồ khối mạch điều khiển 23 3.2 Giới thiệu sơ lược linh kiện mạch điều khiển 24 3.2.1 Raspberry pi model B 24 SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh vii Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại 3.2.2 Camera 26 3.2.3 Tấm pin lượng mặt trời 27 3.2.4 Arduino nano 28 3.2.5 NodeMCU 31 3.2.6 Module thu phát RF24L01 32 3.2.7 Động bước 33 3.2.8 Driver điều khiển động bước A4988 34 3.2.9 Các loại cảm biến 35 3.2.10 Các linh kiện điện tử 39 3.3 Thiết kế khối mạch sạc, khối nguồn cho robot 42 3.4 Thiết kế khối mạch cảm biến cho động 43 3.5 Khối điều khiển động 44 3.6 Khối thu phát sóng RF, gửi liệu lên database 46 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 48 4.1 Lưu đồ thuật tốn chương trình điều khiển 48 4.2 Xử lý ảnh 49 4.2.1 Thư viện OpenCV 49 4.2.2 Quy trình xử lý ảnh: 50 4.2.3 Chương trình xử lý ảnh: 54 4.3 Giao diện người dùng 54 4.3.1 Giới thiệu chung Firebase 54 4.3.2 Gửi liêu lên sở liệu: 55 4.3.3 Giao diện website: 56 4.3.4 Giao diện smartphone 56 4.3.5 Chương trình 57 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC PHỤ LỤC SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh viii Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật robot 13 Bảng 2.2 Bảng hệ số ma sát ứng với loại vật liệu 13 Bảng 3.1 Thông số pin lượng mặt trời 28 Bảng 3.2 Thông số pin lượng mặt trời 30 Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật driver A4988 35 Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật cảm biến đo dòng ASC712 39 SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh ix Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại std::sort(center.begin(), center.end(), [](const cv::Point2f &a, const cv::Point2f &b) { return a.y > b.y; }); // lọc theo chiều x for (j = 0; j < 5; j++){ sx_center[j] = center[j + 5]; } std::sort(sx_center.begin(), sx_center.end(), [](const cv::Point2f &a, const cv::Point2f &b) { return a.x < b.x; }); std::string string_s = std::to_string(circles.size()); //cv::putText(src, string_s, cv::Point(20, 50), cv::FONT_ITALIC, 1, cv::Scalar(255, 0, 0), 1); cv::line(src, cv::Point(30, 177), cv::Point(500, 177), cv::Scalar(0, 255, 200), 2); cv::line(src, sx_center[0], sx_center[4], cv::Scalar(0, 0, 255), 2); // Xác định góc nghiêng angle = atan2(sx_center[4].y - sx_center[0].y, sx_center[4].x sx_center[0].x)*180/3.14159; cv::putText(src, std::to_string(angle), cv::Point(20, 50), cv::FONT_ITALIC, 1, cv::Scalar(255, 0, 0), 1); */ // Phần có std::vector contours; std::vector hierarchy; cv::RNG rng(12345); cv::findContours(hsv_xanh, contours, hierarchy, CV_RETR_EXTERNAL, CV_CHAIN_APPROX_SIMPLE, cv::Point(0, 0)); //cv::drawContours(frame, contours, 3, cv::Scalar(0,0,255), 3); std::vector contours_poly(contours.size()); std::vector center_xanh(contours.size()); std::vector sx_center_xanh(contours.size()); std::vector radius_xanh(contours.size()); for (i_x = 0; i_x < contours.size(); i_x++) SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại { cv::approxPolyDP(cv::Mat::Mat(contours[i_x]), contours_poly[i_x], 3, true); cv::minEnclosingCircle(cv::Mat::Mat(contours_poly[i_x]), center_xanh[i_x], radius_xanh[i_x]); cv::Scalar color = cv::Scalar(rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255)); //drawContours(frame, contours_poly, (int)i, color, 1, 8, std::vector(), 0, cv::Point()); circle(src, center_xanh[i_x], (int)radius_xanh[i_x], color, 2, 8, 0); } std::sort(center_xanh.begin(), center_xanh.end(), [](const cv::Point2f &a, const cv::Point2f &b) { return a.y > b.y; }); // lọc theo chiều x for (j_x = 0; j_x < 5; j_x++) { sx_center_xanh[j_x] = center_xanh[j_x]; } std::sort(sx_center_xanh.begin(), sx_center_xanh.end(), [](const cv::Point2f &a, const cv::Point2f &b) { return a.x > b.x; }); std::string string_sx = std::to_string(contours.size()); cv::putText(src, string_sx, cv::Point(20, 50), cv::FONT_ITALIC, 1, cv::Scalar(255, 0, 0), 1); cv::line(src, sx_center_xanh[0], sx_center_xanh[4], cv::Scalar(0, 0, 255), 5); //cv::putText(src, std::to_string(sx_center_xanh[0].x), cv::Point(20, 100), cv::FONT_ITALIC, 1, cv::Scalar(255, 0, 0), 1); //cv::putText(src, std::to_string(sx_center_xanh[4].x), cv::Point(20, 150), cv::FONT_ITALIC, 1, cv::Scalar(255, 0, 0), 1); imshow(windowName, src); cv::waitKey(200); } return 0; } SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại PHỤ LỤC ➢ Chương trình Website Robot Farm SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại

Please wait

search close SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại ROBOT FARM

• search
• more_vert

Kiet kiet3308@gmail.com SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại keyboard_arrow_down

• personProfile
• groupFollowers
• shopping_cartSales
• favoriteLikes
• inputSign Out

• MENU
• home Trang chủ
• perm_media Thư viện
  • Quá trình SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại
  • Sản phẩm

Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo © 2018 Robot Farm

• SKINS

• Red
• Pink
SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại
• Purple
• Deep Purple
• Indigo
• Blue
• Light Blue
• Cyan
• Teal
• Green
• Light Green
• Lime SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh 10 Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại
• Yellow
• Amber
• Orange
• Deep Orange
• Brown
• Grey
• Blue Grey
• Black

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh 11 Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại terrain ĐỘ ẨM ĐẤT invert_colors ĐỘ ẨM local_florist HẠT GIỐNG SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh 12 Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại local_drink LƯỢNG NƯỚC battery_charging_full PIN wb_sunny THỜI TIẾT whatshot SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh 13 Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại NHIỆT ĐỘ nature_people CHIỀU CAO CÂY Bảng theo dõi nhiệt độ, độ ẩm REAL TIME OFFON SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh 14 Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại ĐÀ NẴNG Thời tiết !function(d,s,id){var js,fjs=d.getElementsByTagName(s)[0];if(!d.getElementById(id)){js=d.createElement(s);js.id =id;js.src='https://weatherwidget.io/js/widget.min.js';fjs.parentNode.insertBefore(js,fjs);}}(do cument,'script','weatherwidget-io-js'); SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh 15 Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh 16 Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt Cáp Kim Thảo GVHD: TS Đặng Phước Vinh 17 ... Phước Vinh Thiết kế chế tạo robot dùng nơng trại Chính đề tài tốt nghiệp "Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại" , nhóm tác giả ứng dụng cơng nghệ xử lý ảnh "đôi mắt" robot để giúp robot di chuyển.. .Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Thiết kế chế tạo robot dùng nông trại SV thực hiện: Phạm Vũ Anh Kiệt MSSV:... GVHD: TS Đặng Phước Vinh Thiết kế chế tạo robot dùng nơng trại CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ 2.1 Cấu tạo robot dùng nơng nghiệp: Hình 2.1 Cấu tạo robot dùng nông nghiệp 1: Bánh xe dẫn