Thiết kế và chế tạo mô hình trồng rau tự động farmbot

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA : CƠ KHÍ C NGÀNH : CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY C ĐỀ TÀI: U T- LR THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH TRỒNG RAU TỰ ĐỘNG FARMBOT D Ngƣời hƣớng dẫn: TS DƢƠNG MỘNG HÀ Nhóm viên thực hiện: TRẦN NHƢ THÁI HỒ MINH HIỂN Số thẻ sinh viên: 101130056 101130021 Lớp: 13C1A Đà Nẵng, 05/2018 TĨM TẮT Rau thuộc loại thực phẩm khơng thể thiếu đƣợc bữa ăn hàng ngày chúng có vai trò dinh dƣỡng đặc biệt quan trọng Về lƣợng protein lipid rau không so sánh đƣợc với thực phẩm có nguồn gốc động vật nhƣng giá trị rau chỗ chúng cung cấp cho thể nhiều chất có hoạt tính sinh học Một số chất sinh học quan trọng có rau nhƣ caroten, phức chất polyphenol (chất màu, hƣơng vị ) chứa bionavanoit đối tƣợng nghiên cứu vai trị chống ơxy hố nhƣ tác dụng làm giảm nguy bệnh tim mạch phịng ngừa ung thƣ C Nhƣng có nhiều loại rau bẩn không tốt cho sức khỏe chúng ta, chúng em nghĩ tới việc làm Robot để giúp ngƣời bận tâm đến vấn đề rau bẩn Và chúng em định chọn đề tài : C “ Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot ” D U T- LR Farmbot robot trồng rau đƣợc thiết kế nhƣ máy in 3D khổng lồ khung nhôm vật liệu nhựa khác, với thiết kế nhƣ giúp Farmbot nhẹ dễ dàng vận chuyển, khung nhôm lại không rỉ sét nên dễ hoạt động điều kiện thời tiết khắc nghiệt Farmbot hoạt động nhƣ công cụ canh tác thực thụ diện tích nhỏ Sau đƣợc lắp đặt khoảng đất canh tác định, Farmbot giúp bạn gieo trồng hạt giống theo chọn lựa bạn, sau robot giúp bạn chăm sóc lúc thu hoạch Farmbot không chăm sóc nhƣ thiết bị phun tƣới tự động thơng thƣờng mà loại diện tích canh tác đƣợc Farmbot nhận biết có kế hoạch chăm sóc riêng cho loại Từ loại rau đơn giản nhƣ cải bẹ, rau cải, loại lớn nhƣ cà chua đƣợc Farmbot chăm sóc cách cẩn thận Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot LỜI NĨI ĐẦU Trong sống đại, với phát triển vƣợt bậc kinh tế xã hội nay, ngành khí Việt Nam theo ngày lớn mạnh Việc nghiên cứu ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật vào ngành khí nói chung ngành điện tử nói riêng nhu cầu cần thiết xã hội LR C C Ngày nay, ngành điện tử đóng vai trị quan trọng kinh tế quốc dân tạo thiết bị cơng cụ cho ngành khác nhau, cho lĩnh vực khác nhƣ xây dựng, công nghệ thực phẩm, lƣợng nhiều lĩnh vực khác Có thể nói ngành điện tử phận hợp thành quan trọng kinh tế quốc dân Liên quan tới vấn đề sống ngày có vấn đề mà ngƣời phải đau đầu thực phẩm bẩn bữa ăn ngày Hiện có nhiều loại rau bẩn khơng tốt cho sức khỏe chúng ta, chúng em nghĩ tới việc làm Robot để giúp ngƣời khơng phải bận tâm đến vấn đề rau bẩn Và chúng em định chọn đề tài : “ Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot ” T- Trong khoảng thời gian này, em đƣợc giao nhiệm vụ thiết kế chế tạo mơ hình U trồng rau tự động Chúng em cố gắng tìm hiểu hoàn thành đồ án cách tốt D Tuy nhiên với khả kiến thức có hạn nên chúng em khơng thể tránh khỏi thiếu sót, chúng em kính mong thầy thơng cảm bảo cho chúng em nhiều Em xin chân thành cảm ơn thầy cô đặc biệt thầy giáo Nguyễn Thế Tranh tận tình hƣớng dẫn cho chúng em để chúng em hoàn thành tốt đồ án Đà Nẵng, ngày 20 tháng năm 2018 Sinh viên thực Trần Nhƣ Thái Hồ Minh Hiển SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot CAM ĐOAN Chúng xin cam đoan chấp hành quy định liêm học thuật, thực nghiêm túc đạo đức trình nghiên cứu thực đồ án Sản phẩm kết nghiên cứu, tìm hiểu áp dụng tất kiến thức biết nhóm để thực Thông tin từ tài liệu sử dụng đƣợc trích dẫn cách xác Nếu vi phạm chúng tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Đà Nẵng, ngày 20 tháng năm 2018 Trần Nhƣ Thái Hồ Minh Hiển D U T- LR C C Sinh viên SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot MỤC LỤC TÓM TẮT LỜI NÓI ĐẦU CAM ĐOAN CHƢƠNG .7 TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU RAU SẠCH HIỆN NAY .7 GIỚI THIỆU LỢI ÍCH CỦA RAU CỦ: .7 1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT RAU QUẢ Ở NƢỚC Ở TA HIỆN NAY: C C 1.1 VẤN NẠN VỀ TÌNH TRẠNG RAU BẨN: 11 1.2.2 RAU QUẢ BẨN TỪ ĐÂU: .12 CÁC MƠ HÌNH TRỒNG RAU SẠCH Ở GIA ĐÌNH HIỆN NAY: 14 T- 1.3 LR 1.2.1 Trồng rau chậu xốp nhà: 14 1.3.2 Trồng rau ống nhựa uPVC: .15 1.3.3 Mơ hình trống rau cá đại: 15 D 1.4 U 1.3.1 KẾT LUẬN VÀ ĐƢA RA HƢỚNG GIẢI QUYẾT: 18 CHƢƠNG 19 GIỚI THIỆU VỀ MƠ HÌNH FARMBOT 19 2.1 FARMBOT LÀ GÌ ? 19 2.1.1 Hình ảnh thực tế: 19 2.1.2 Ý tƣởng thiết kế: 20 2.2 CÁC BỘ PHẬN CỦA FARMBOT 233 2.2.1 Thanh trƣợt dọc: .244 2.2.2 Thanh đỡ: .244 2.2.3 Thanh trƣợt ngang: 244 2.2.4 Trục Z: 255 2.2.5 Đầu canh tác: 255 SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot 2.2.6 Vật liệu làm khung kích thƣớc khung : 255 CHƢƠNG 26 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CÁC CƠ CẤU CỦA MƠ HÌNH 26 3.1 BỘ PHẬN TƢỚI : .26 3.1.1 Chọn bơm: 26 3.1.2 Chọn đƣờng ống đầu phun: 27 3.2 BỘ PHẬN GIEO HẠT : 28 3.2.1 Chọn bơm: 28 3.2.2 Chọn đƣờng ống đầu hút: 29 3.2.3 Quy trình hút hạt gieo trồng: .29 3.3 BỘ PHẬN KIỂM TRA ĐỘ ẨM : .290 Cảm biến độ ẩm đất : .300 3.3.2 Động Servo MG90: 301 3.3.3 Quy trình kiểm tra độ ẩm đất: 311 C C 3.3.1 CHUYỂN ĐỘNG DI CHUYỂN THEO TRỤC X Y: 311 3.5 CHUYỂN ĐỘNG DI CHUYỂN THEO TRỤC Z: .36 LR 3.4 Tính chọn vít me : 36 3.5.2 Kết luận : 37 T- 3.5.1 U CHƢƠNG 38 4.1 D THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 38 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG: .38 4.1.1 Các phƣơng pháp điều khiển điều khiển sản xuất tự động: 38 4.1.2 Điều khiển PLC: 38 4.1.3 Điều khiển vi điều khiển: 39 4.1.4 Chọn giải pháp điều khiển : 39 4.2 YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG : 390 4.2.1 Nguyên lí hoạt động : 390 4.2.2 Xác định hệ thống điều khiển chung hệ thống: 390 4.2.3 Xây dựng cách thức điều khiển: 401 4.3 CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN : .412 4.3.1 Arduino Mega 2560: 412 4.3.2 Ramp V1.4 : 445 SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot 4.3.3 Driver động bƣớc A4988 47 4.3.3 Module thời gian thực DS1307 : 48 4.3.4 LCD 20x4 : 48 4.4 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN : .49 4.4.1 Hệ thống Winform: .49 4.4.2 Hệ thống Controller: 512 4.4.3 Hệ thống Firmware: 55 4.5 NHỮNG ĐIỂM NÂNG CAO TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỦA FARMBOT: 55 4.5.1 Xây dựng hệ thống liệu: 55 4.5.2 Lập trình theo phƣơng pháp lập trình hƣớng đối tƣợng: 58 4.5.3 Xây dựng hệ thống liệu kiểu G-code: .58 C KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 611 C 5.1 KẾT QUẢ: .611 LR 5.1.1 Phần mềm điều khiển: 611 5.1.2 Bộ điều khiển Firmware: 622 T- 5.1.3 Hình ảnh thực tế Farmbot: 622 5.2 NHẬN XÉT VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 622 U 5.2.1 Nhận xét 622 D 5.2.2 Hƣớng phát triển 63 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot MỞ ĐẦU Mục đích thực đề tài Sử dụng tất kiến thức biết, đƣợc học trƣờng nhƣ kiến thức thân tự tích lũy đƣợc, áp dụng vào thực tế thực chế tạo sản phẩm đồ án tốt nghiệp Hơn nữa, nhóm muốn thực đƣợc sản phẩm thực tế với đời sống xã hội, sản phẩm có ích, phục vụ cho đời sống ngƣời Nhóm định “Thiết kế chế tạo mơ hình trồng tự động Farmbot” Mục tiêu đề tài Chế tạo thành công robot, đƣa vào thử nghiệm, tạo đƣợc sản phẩm nhƣ mong muốn Từ đó, phát triển tối ƣu hóa thiết kế để đƣa robot vào thực tế, C đƣa vào sử dụng hộ gia đình LR C Phạm vi đối tƣợng nghiên cứu − Phạm vi: kiến thức từ thực tế, sách internet − Đối tƣợng nghiên cứu: T- + Các sản phẩm tƣơng tự ngồi thực tế + Phần mềm lập trình điều khiển + Các chi tiết khí D U Phƣơng pháp nghiên cứu Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động sản phẩm tƣơng tự đƣợc thiết kế Sau đó, tham khảo ƣu điểm, cải tiến nhƣợc điểm sản phẩm để áp dụng chế tạo đƣợc sản phẩm tối ƣu Cấu trúc đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp gồm phần: − Mơ hình trồng rau tự động Farmbot − Các vẽ thiết kế − Thuyết minh tính tốn SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU RAU SẠCH HIỆN NAY 1.1 GIỚI THIỆU LỢI ÍCH CỦA RAU CỦ: D U T- LR C C Rau thuộc loại thực phẩm thiếu đƣợc bữa ăn hàng ngày chúng có vai trị dinh dƣỡng đặc biệt quan trọng Về lƣợng protein lipid rau không so sánh đƣợc với thực phẩm có nguồn gốc động vật nhƣng giá trị rau chỗ chúng cung cấp cho thể nhiều chất có hoạt tính sinh học Một số chất sinh học quan trọng có rau nhƣ caroten, phức chất polyphenol (chất màu, hƣơng vị ) chứa bionavanoit đối tƣợng nghiên cứu vai trị chống ơxy hố nhƣ tác dụng làm giảm nguy bệnh tim mạch phòng ngừa ung thƣ Các loại vitamin chất khống có rau yếu tố vi lƣợng cần cho phát triển trẻ em, góp phần phịng chống bệnh nhiễm trùng, tim mạch ức chế phát triển khối u ác tính Một số loại rau có chứa cấu tử kháng đột biến, chống ơxy hố, chức hoại tử tế bào ung thƣ, kích thích tăng cƣờng việc sản xuất kháng thể Hình 1.1 : Một số loại rau củ Chế độ ăn uống hàng ngày ngƣời nên bao gồm rau củ quả, đặc biệt rau xanh nhiều mặt hàng thực phẩm khác Nó đƣợc gọi thực phẩm kỳ diệu chứa SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot tất chất dinh dƣỡng lành mạnh, thiết yếu cho thể nhƣ vitamin, khoáng chất, canxi, sắt, chất xơ Ngoài việc giúp bạn giảm cân, rau xanh giảm nguy bệnh tiểu đƣờng, tăng huyết áp ung thƣ Một số nghiên cứu khuyên bạn nên ăn 2-3 chén rau (nấu, hấp, chiên, xào, hay ăn sống) ngày cho ngƣời trƣởng thành tốt Và dƣới lợi ích sức khỏe việc ăn rau xanh hàng ngày mà nhiều ngƣời chƣa biết:  Giảm cholesterol :Các loại rau xanh nhƣ rau bina, cải xoăn giúp giảm lƣợng cholesterol, hay bắp cải giàu chất chống oxy hóa, ngăn ngừa cholesterol xấu tăng lƣợng cholesterol tốt cho thể C  Cải thiện thị lực : Tất loại rau xanh hữu ích việc cải thiện thị lực Chúng có hàm lƣợng lutein zeaxanthin cao, thành phần quan trọng cho đôi mắt, bảo vệ điểm vàng, ngăn chặn thiệt hại ánh sáng xanh Chúng giúp ngăn ngừa bệnh mắt nhƣ đục thủy tinh thể, thối hóa điểm vàng lão hóa Ngồi ra, thể ngƣời chuyển đổi beta-carotein rau xanh thành vitamin A, giảm nguy mắc bệnh quáng gà D U T- LR C  Kiểm soát cân nặng : Rau xanh calo, nhiều dinh dƣỡng Chúng số thực phẩm bạn ăn nhiều mà giảm cân Vì vậy, chúng đƣợc khuyến khích bổ sung vào bữa ăn hàng ngày, đặc biệt bữa trƣa để kiểm soát trọng lƣợng thể dễ dàng Hình 1.2 : Các loại rau củ cần thiết cho bữa ăn SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot 4.4.2 Hệ thống Controller: a) Thiết kế hệ thống  Bộ controller bao gồm thiết bị sau : - Board mạch Arduino Mega 2560 - LCD hiển thị 20x4 - nút bấm điều khiển ( OK, RETURN, UP, DOWN, LEFT, RIGHT) - Module thời gian thực - Cổng kết nối UART b) Mô tả chức Controller Bộ Controller đƣợc coi nhƣ điều khiển cấp Farmbot nơi nhận cập nhật liệu trực tiếp với Winform hệ thống nút bấm thay đổi liệu sau thực chức hiển thị thơng qua LCD truyền lệnh thức cho Firmware thông qua cổng giao tiếp UART LR C C Với chức nhƣ ta thấy Controller cần sở liệu nhƣ ngôn ngữ để đồng hóa việc chia sẻ thơng tin với Winform đồng thời hoạt động độc lập thơng số thay đổi thông qua nút nhấn độc lập thực giao tiếp UART với Firmware D U T- c) Cấu trúc lập trình cho Controller : SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà 51 D U T- LR C C Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot Hình 4.15 : Sơ đồ thuật toán chung hệ thống Controller SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà 52 Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot c) Sơ đồ nối dây Controller: LCD 20x4 DS 1307 Vcc Rx1 Tx1 GND Vcc Tx0 Rx0 SDA GND Vcc GND Up Left OK Rchua Right Down U T- LR C C SCL ARDUINOE MEGA 2560 D Hình 4.16 : Sơ đồ nối dây hệ thống Controller d) Giới thiệu sơ lượt phần phềm lập trình Arduino IDE: Arduino IDE phần mềm hỗ trợ đắc lực việc lập trình cho board mạch điều khiển Arduino Các chƣơng trình Arduino đƣợc viết C C++ Arduino IDE kèm với thƣ viện phần mềm đƣợc gọi "Wiring", từ project Wiring gốc, giúp thao tác input/output đƣợc dễ dàng Ngƣời dùng cần định nghĩa hàm để tạo chƣơng trình vịng thực thi chạy đƣợc   setup() : hàm chạy khởi động chƣơng trình, dùng để thiết lập cài đặt loop() : hàm đƣợc gọi lặp lại tắt nguồn board mạch Sau cài đặt chƣơng trình Arduino IDE ta có phần giao diện phần mềm nhƣ sau: SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà 53 Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot Vùng lệnh bao gồm nút lệnh menu (File, Edit, Sketch, Tools, Help) Phía dƣới icon cho phép sử dụng nhanh chức thƣờng dùng IDE đƣợc miêu tả nhƣ sau: - Vùng viết chƣơng trình: bạn viết đoạn mã Tên chƣơng trình bạn đƣợc hiển thị dƣới dãy Icon, tên “Blink” Để ý phía sau tên chƣơng trình có dấu “§” Điều có nghĩa đoạn chƣơng trình bạn chƣa đƣợc lƣu lại Vùng thông báo( debug ) Những thông báo từ IDE đƣợc hiển thị Để ý góc dƣới bên phải hiển thị loại board Arduino cổng COM đƣợc sử dụng Luôn ý tới mục chọn sai loại board cổng COM, bạn upload đƣợc code D U T- LR C C - - SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà 54 Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot 4.4.3 Hệ thống Firmware: a) Cấu trúc hệ thống Hệ thống Firmware khâu điều khiển cuối Farmbot nên hệ thống bao gồm nhiều phận điều khiển: - Board điều khiển Arduino Mega 2560 Board điều khiển mở rộng RAMPS V1.4 Driver điều khiển động A4988 Cổng giao tiếp UART b) Mô tả chức Firmware Firmware trực tiếp điều khiển động nhằm tạo chuyển động theo yêu cầu, đồng thời phận điều khiển cấu chấp hành khác nhƣ bật tắt máy bơm nƣớc, đầu hút khí… D U T- LR C C Firmware nhận liệu nhƣ lệnh thực đƣợc gửi xuống từ Controller thơng qua giao tiếp UART sau xây dựng cấu trúc liệu theo mẫu G-code ( dạng liệu thơng dụng máy CNC ) sau lần lƣợt thực chức theo yêu cầu SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà 55 Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot D U T- LR C C c) Cấu trúc lập trình cho Firmware Hình 4.17 : Sơ đồ thuật toán chung cho hệ thống Firmware SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà 56 Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot U T- LR C C c) Sơ đồ nối dây Firmware: D Hình 4.18 : Sơ đồ nối dây hệ thống firmware Tƣơng tự nhƣ hệ thống Controller phần hệ thống Firmware đƣợc lập trình phần mềm Arduino IDE 4.5 NHỮNG ĐIỂM NÂNG CAO TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỦA FARMBOT: 4.5.1 Xây dựng hệ thống liệu: Trong trình lập trình cho hệ thống, nhằm giúp việc lập trình đạt hiệu cao hơn, kiểu liệu nhƣ thƣ viện đƣợc xây dựng từ phƣơng pháp khác nhƣ : - Thƣ viện SerialCommand: thƣ viện đƣợc xây dựng nhằm mục đích giao tiếp giứa board mạch Arduino IDE với khả nhận diện đƣợc câu lệnh Với thƣ viện hệ thống truyền dẫn điều khiển Controller Firmware đƣợc viết theo dạng Gcode thân thiện với ngƣời sử dụng SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà 57 Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot - Thƣ viện CNC3Axis : thƣ viện điều khiển chuyển động động theo trục - Thƣ viện GCodeExecute GCodeReceiver : thƣ viện hỗ trợ cho việc gửi nhận sau mã hóa câu lệnh dạng G-code sang phần thực thi điều khiển - Xây dựng kiểu liệu theo phƣơng pháp định nghĩa lại kiểu liệu nhƣ kiểu liệu : Label, Variable, Function ( kiểu liệu có lƣu giá trị ) hay Submenu ( kiểu liệu hiển thị ) 4.5.2 Lập trình theo phƣơng pháp lập trình hƣớng đối tƣợng: D U T- LR C C Ứng dụng phƣơng pháp lập trình hƣớng đối tƣợng giúp việc lập trình cho hệ thống điều khiển trở nên đơn giản mang tính hệ thống cao Một số đối tƣợng hệ thống nhƣ: Mùa, Cây, Thời gian tƣới… 4.5.3 Xây dựng hệ thống liệu kiểu G-code: Nhằm tăng thân thiện Farmbot với ngƣời điều khiển việc xây dựng kiểu liệu G-code phục vụ việc giao tiếp điều khiển Controller Firmware thật cần thiết Các câu lệnh đƣợc mã hóa theo G-code giúp ngƣời sử dụng dễ dàng tùy chỉnh theo nhu cầu, dễ đọc hiểu đƣợc chức câu lệnh đồng thời tự lập trình lại theo u cầu G-code đƣợc xây dựng dựa sở sau : SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà 58 Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot D U T- LR C C Hình 4.19 : Sơ đồ hoạt động Farmbot Hình 4.20 : Sơ đồ hoạt động G-code Receiver G-code Executer SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà 59 C C Thiết kế chế tạo mô hình trồng rau tự động Farmbot D U T- LR Hình 4.21 : Xây dựng liệu cho mã Gcode Hình 4.22 : Bảng mã Gcode hệ thống SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà 60 Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 5.1 KẾT QUẢ: U T- LR C C 5.1.1 Phần mềm điều khiển: a) Giao diện phần mềm điều khiển : D Hình 5.1 : Giao diện phần mềm điều khiển Giao diện phần mềm hiển thị cách rõ ràng chức hoạt động hệ thống nhƣ : - Bảng diện tích canh tác 3x8 Hộp chọn loại canh tác ( loại ) Chọn mùa Một số thơng số loại để điều chỉnh Một số phím chức nhƣ Connect với Controller, Load liệu từ Controller, Lƣu lại điều chỉnh Upload liệu xuống Controller SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà 61 Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot b) Các bƣớc thực : Sau mở phần mềm điều khiển lên ta thực theo bƣớc sau: - - D U T- LR C C - Connect với Controller Sau Connect thành công với Controller, ta thực số chức nhƣ đƣa đầu canh tác trở vị trí ban đầu thông qua nút HOME điều khiển đến vị trí mong muốn qua nút X Y Để tiến hành gieo trồng ta bắt đầu việc chọn Season Tiếp theo ta chọn loại muốn gieo trồng ( Tree 1, Tree 2, Tree 3) Trong loại đƣợc chọn ta hiệu chỉnh thơng số nhƣ thời gian tƣới, số lần tƣới, nhiệt độ tối đa, độ ẩm tối đa… Sau thực hiệu chỉnh ta bắt đầu thực việc gieo trồng thơng qua việc kích chuột vào ô diện tích canh tác Tiếp tục thực bƣớc cho loại lại - Hình 5.2 : Thực chọn vị trí gieo trồng Sau chọn xong, ta Save lại liệu chọn tiến hành Upload vào Controller 5.1.2 Bộ điều khiển Firmware: 5.1.3 Hình ảnh thực tế Farmbot: 5.2 NHẬN XÉT VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 5.2.1 Nhận xét a) Ứng dụng Với chức nhƣ Farmbot đƣợc ứng dụng tốt vào việc trồng trọt hỗ trợ phát triển cho số loại trồng có giá trị kinh tế cao SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà 62 Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot yêu cầu chăm sóc kĩ lƣỡng Đồng thời Farmbot bƣớc quan trọng q trình tăng cƣờng sản xuất nơng nghiệp thơng minh b) Ƣu điểm Mơ hình Farmbot đƣợc thiết kế cẩn thận, với hệ thống khí hoạt động tốt Farmbot sử dụng loại vật liệu nhƣ Nhơm định hình với giá thành hợp lí nhƣng đảm bảo đƣợc độ cứng vững, chống rỉ sét,… Với hệ thống khí điều khiển nhƣ Farmbot hoàn toàn phù hợp với yêu cầu đồ án tốt nghiệp c) Nhƣợc điểm Trong trình thiết kế Farmbot có số nhƣợc điểm nhƣ : C C - 5.2.2 Hƣớng phát triển LR - Kết cấu trục Z chƣa thật cứng vững, cần có giải pháp tối ƣu để phát triển quy mô rộng lớn Hệ thống đầu hút hạt hoạt động chƣa thật tốt, khó sử dụng đƣợc cho loại hạt nhỏ nhẹ Hệ thống dây dẫn phức tạp, cần có giải pháp bố trí tốt nhằm giảm phức tạp việc nối dây… T- - - - - D U Đối với mơ hình Farmbot này, chúng em nhận thấy có nhiều hƣớng phát triển cho hệ thống nhằm mang lại hiệu cao đồng thời cung cấp khả phục vụ cho nhiều mục đích tốt Nâng cấp quy mơ Farmbot, với yêu cầu đồ án tốt nghiệp, chúng em dừng lại quy mơ diện tích canh tác 30cm x 80cm nhiên Farmbot hồn tồn canh tác diện tích lớn nhƣ 150cm x 300cm Xây dựng khả xử lí ảnh cho Farmbot, với khả xử lí ảnh Farmbot dễ dàng giải đƣợc nhiều vấn đề nhƣ việc di chuyển tối ƣu tránh va chạm với cối vƣờn, nhận biết đƣợc rau chín để đƣa thơng báo thu hoạch, nhận biết cỏ dại, di chuyển xác giúp hút hạt dễ dàng Nâng cấp hệ thống kết nối Farmbot, kết hợp module Internet hay module Sim giải pháp tốt giúp việc điều khiển từ xa trở nên đơn giản tối ƣu Kết hợp với module nhà kính Farmbot dễ dàng xây dựng mơi trƣờng nhân tạo cho việc phát triển nông nghiệp SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà 63 T- LR C C Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot D U KẾT LUẬN Sau thời gian dài kể từ nhận đề tài làm Đồ án tốt nghiệp “ Thiết kế chế tạo mô hình trồng rau tự động Farmbot ” Đƣợc thầy hƣớng dẫn giao nhiệm vụ đến chúng em hoàn thành với nội dung phần tính tốn, thiết kế nhƣ nêu Do thời gian khả chúng em có hạn nên việc tính tốn, thiết kế cịn nhiều thiếu sót, lần chúng em đƣợc tiếp xúc va chạm thực tế, với kiến thức, khối lƣợng lớn nên gặp nhiều khó khăn bỡ ngỡ Nhƣng dù cố gắng miệt mài làm việc giúp chúng em vƣơn tới thành công nhiều Chúng em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc với lịng nhiệt tình, tận tụy thầy TS Dƣơng Mộng Hà, thầy mang đến cho chúng em nhiều kiến thức bổ ích việc tìm hiểu thực phát huy đề tài Và hành trang chúng em tƣơng lai giúp chúng em đến trƣởng thành Tuy nhiên danh nghĩa hoàn thành nhƣng đề tài “Thiết kế chế tạo SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà 64 Thiết kế chế tạo mô hình trồng rau tự động Farmbot mơ hình trồng rau tự động Farmbot ” chúng em nhiều sai sót hạn chế, chƣa đáp ứng đƣợc với thực tế, mong qúy thầy cô, anh chị, bạn bè đóng góp thêm để nhóm chúng em phát huy để đề tài đƣợc hoàn thiện tốt Đà Nẵng, ngày 20 tháng năm 2018 Sinh viên thực Trần Nhƣ Thái T- LR C C Hồ Minh Hiển U TÀI LIỆU THAM KHẢO D  [1] TS Phạm Đăng Phƣớc, Robot Công Nghiệp, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng 2001  [2] TS Lê Cung, Truyền Động Cơ Khí, Đại học Bách khoa Đà Nẵng 2010  [3] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế Chi tiết máy, NXB Giáo dục 1998  [4] TS Nguyễn Tiến Dũng Trần Thế San, 2003 Cơ sở nghiên cứu sáng tạo Robot NXB Thống Kê, Tp HCM  [5] http://diendandientu.com  [6] http://alldatasheet.com SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà 65 ... : Ts Dương Mộng Hà 18 Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot CHƢƠNG GIỚI THIỆU VỀ MƠ HÌNH FARMBOT 2.1 FARMBOT LÀ GÌ ? C C Farmbot robot trồng rau đƣợc thiết kế nhƣ máy in 3D khổng... Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động Farmbot LR C Hình 1.7 : Mơ hình trồng rau chậu xốp nhà T- Kỹ thuật trồng rau hộp xốp dễ thực hiện, cần bỏ chút công sức thời gian chờ đợi, đợt rau tự tay... Mơ hình trồng rau tự động Farmbot − Các vẽ thiết kế − Thuyết minh tính tốn SVTH: Trần Như Thái – Hồ Minh Hiển, Lớp : 13C 1A Hướng dẫn : Ts Dương Mộng Hà Thiết kế chế tạo mơ hình trồng rau tự động