Đồ án robot hút bụi

Cùng với sự phát triển của công nghệ và máy móc hiện đại, các robot đang được ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm gia dụng. Trong đó, robot hút bụi di động là sản phẩm kết hợp hệ thống hút bụi và lập trình di chuyển để tiến hành hút bụi được sử dụng ngày càng nhiều trong dân dụng. Nắm bắt được những nhu cầu trên, robot hút bụi di động đã được nghiên cứu, phát triển trên thế giới từ những năm 1995. Đến nay, robot hút bụi di động đã được sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu của con người với các hãng sản xuất như: Samsung, LG, Sanyo… Với mục tiêu hoạt động trong nhà, robot hút bụi di động được thiết kế nhỏ gọn để hoạt động được ở những nơi con người ít khi tiếp xúc lau dọn như: gầm giường, ghế, sofa, bàn nhỏ… Đồng thời, robot hút bụi di động cũng có khả năng phát hiện và tránh vật cản, chống rơi.. để thích hợp hoạt động trong nhà. Tuy nhiên, phải di chuyển khi hoạt động nên nguồn nuôi của robot là pin hoặc acquy nên thời gian hoạt động và công suất hút bụi của robot bị bạn chế.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN ĐỀ TÀI: ROBOT TRÁNH VẬT CẢN GVBM: DƯƠNG VĂN KHẢI SVTH: ĐỖ HOÀNG LONG MSSV: 2002180073 TP.HCM, Tháng Năm 2021 Đề tài: Robot hút bụi GVHD: Trần Trọng Hiếu Nhận xét giáo viên ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Ngày……Tháng……Năm 2020 Giáo viên hướng dẫn Ký tên SVTH: Đỗ Hoàng Long Đề tài: Robot hút bụi SVTH: Đỗ Hoàng Long GVHD: Trần Trọng Hiếu Đề tài: Robot hút bụi GVHD: Trần Trọng Hiếu MỤC LỤC SVTH: Đỗ Hoàng Long Đề tài: Robot hút bụi GVHD: Trần Trọng Hiếu PHỤC LỤC Hình 1: robot hút bụi Xiaomi………………………………………………………… Hình 2: robot hút bụi Philips………………………………………………………… Hình 3: robot hút bụi Samsung……………………………………………………… Hình 4: robot hút bụi Ecovacs…………………………………………………………7 Hình 5: robot hút bụi Medion………………………………………………………….7 Hình 6: robot hút bụi Toshiba………………………………………………………… Hình 7: boar mạch Arduino uno………………………………………………………11 Bảng 1: Thơng số Arduino……………………………………………………………12 Hình 8: Cảm biến siêu âm HC-SR04…………………………………………………15 Hình 9: Mơ tả truyền nhận sóng………………………………………………… 16 Hình 10: Module động L298………………………………………………… … 17 Hình 11: DC RS 540SH…………………………………………………………… 18 Hình 12: Servo SG90……………………………………………………………… 19 Hình 13: Kết nối L298 với Arduino………………………………………………… 20 Bảng 2: Kết nối Arduino, L298 bánh xe……………………………………… 21 Hình 14: Kết nối Arduino với HC-SR04…………………………………………… 22 Bảng 3: Kết nối Arduino với HC-SR04…………………………………………… 22 Bảng 4: Kết nối DC hút bụi dây lại……………………………………… 23 Sơ đồ khối chức mạch điều khiển robot hút bụi………………………… 23 Sơ đồ thuật toán cảu Robot hút bụi………………………………………………… 24 Hình 15: Mơ hình hồn thiện………………………………………………………….26 Hình 16: Mơ hình thực tế…………………………………………………………… 27 SVTH: Đỗ Hồng Long Đề tài: Robot hút bụi GVHD: Trần Trọng Hiếu DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT KÝ HIỆU THUẬT NGỮ MPA Megapascal I/O Input/Output IDE Intergrated Development Environment EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory GND Điểm nối đất PWM Pulse Width Modulation SVTH: Đỗ Hoàng Long Đề tài: Robot hút bụi GVHD: Trần Trọng Hiếu LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển công nghệ máy móc đại, robot ứng dụng rộng rãi sản phẩm gia dụng Trong đó, robot hút bụi di động sản phẩm kết hợp hệ thống hút bụi lập trình di chuyển để tiến hành hút bụi sử dụng ngày nhiều dân dụng Nắm bắt nhu cầu trên, robot hút bụi di động nghiên cứu, phát triển giới từ năm 1995 Đến nay, robot hút bụi di động sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu người với hãng sản xuất như: Samsung, LG, Sanyo… Với mục tiêu hoạt động nhà, robot hút bụi di động thiết kế nhỏ gọn để hoạt động nơi người tiếp xúc lau dọn như: gầm giường, ghế, sofa, bàn nhỏ… Đồng thời, robot hút bụi di động có khả phát tránh vật cản, chống rơi để thích hợp hoạt động nhà Tuy nhiên, phải di chuyển hoạt động nên nguồn nuôi robot pin acquy nên thời gian hoạt động công suất hút bụi robot bị bạn chế Không giới hạn lĩnh vực sống, ứng dụng ngành ứng dụng rộng rãi lĩnh vực khác sinh học, y tế, cơng nghiệp tự động hóa, … Xu hướng hướng phát triển ngành điện tử Việt Nam đưa ứng dụng vào phục vụ sống người Không giải việc cao siêu mà giải nhỏ nhặt cấp thiết sống vệ sinh nhà cửa, thời gian, tiền bạc,… Trong trình thực thầy Trần Trọng Hiếu giảng viên đồ án góp ý hướng dẫn nhiệt tình SVTH: Đỗ Hoàng Long Đề tài: Robot hút bụi GVHD: Trần Trọng Hiếu Chương : TỔNG QUAN VỀ ROBOT HÚT BỤI 1.1.Đặt vấn đề Ngày với sống đại tiện nghi khái niệm robot khơng cịn xa lạ với Robot sử dụng rộng rãi phổ biến, xuất sản xuất cơng nghiệp mà cịn phục vụ gia đình, giải trí, gọi chung robot dịch vụ Bên cạnh nhịp sống ngày gấp rút hối hơn, xuất robot phục vụ tự động gia đình trở nên cấp thiết Sự xuất robot hút bụi tự động mang lại cho sống thêm tiện nghi đại Đồng hành với ta thấy ngày nhiều cải tiến Có thể nhắc đến robot hút bụi di động chạy pin 12v lập trình Arduino, loại khác có vi điều khiển Trong xu cạnh tranh hãng phát triển vi mạch cố gắng tăng mật độ tích hợp vi mạch ngày cao, hạ giá thành đến mức thấp Người sử dụng dễ dàng sỡ hữu vi điều khiển tốc độ cao giá rẽ, công cụ phát triển Nhiệm vụ đề tài tìm hiểu lắp ráp robot hút bụi sơ cấp lập trình Arduino 1.2.Nghiên cứu Thiết kế hoàn chỉnh đưa quy trình làm robot hút bụi tự động có khả tránh vật cản hút bụi 1.3.Đối tượng nghiên cứu • • • • • Robot tránh vật cản Máy hút bụi Hệ thống cảm biến siêu âm Moudule điều khiển động L298 Arduino R3 1.4.Khái quát robot hút bụi SVTH: Đỗ Hoàng Long Đề tài: Robot hút bụi GVHD: Trần Trọng Hiếu Robot hút bụi tự động robot tự di chuyển hút bụi khơng cần người điều khiển, tự động tránh vật cản 1.5.Phân loại 1.5.1.Robot tự động có dựa theo nguyên lý đồng cảm biến: Robot tránh vật cản sử dụng cảm biến hồng ngoại: robot tránh vật cản làm việc dựa vào nguyên lí làm việc cảm biến hồng ngoại Robot chủ yếu phát vật cản nhờ sóng hồng ngoại Robot tránh vật cản sử dụng cảm biến siêu âm: robot tránh vật cản làm việc dựa vào nguyên lí làm việc cảm biến siêu âm Robot chủ yếu phát vật cản nhờ sóng siêu âm Robot tránh vật cản sử dụng nhiều loại cảm biến: cảm biến hồng ngoại cảm biến siêu âm, cảm biến siêu âm cảm biến laser Robot chủ yếu phát vật cản môi trường khác SVTH: Đỗ Hoàng Long Đề tài: Robot hút bụi GVHD: Trần Trọng Hiếu 1.5.2 Tìm hiểu sơ lượt robot có cảm biến siêu âm phân loại loại robot hút bụi nay: a) Các trạng thái làm việc robot tránh vật cản sử dụng cảm biến siêu âm Trạng thái thường trực( khơng có vật cản): Robot tự đưa khoản cách an toàn đồng thời cảm biến siêu âm bắt đầu đo khoản cách Trạng thái di chuyển: robot thẳng đến gặp vật cản Trạng thái có vật cản: robot tiến hành đo khoản cách hai bên từ xác định hướng di chuyển hợp lí b) Nguyên lí làm việc robot sử dụng cảm biến siêu âm Bình thường robot hoạt động chế độ thường trực Ở chế độ robot ln có tín hiệu kiểm tra làm việc đến thiết bị robot cảm biến, module,…từ cảm biến module có tín hiệu hồi đáp trung tâm Trong robot ln có dịng điện I chạy qua Khi có vật cản ( tường, ghế, bàn,…) tác động lên cảm biến Khi yếu tố đạt tới ngưỡng làm việc tạo tín hiệu truyền trung tâm Tại trung tâm điều khiển diễn hoạt động xử lí tín hiệu truyền Đồng thời trung tâm điều khiển điều khiển module động làm cho động hoạt động SVTH: Đỗ Hoàng Long Đề tài: Robot hút bụi GVHD: Trần Trọng Hiếu - Chú thích: Bảng nối dây từ trái sang phải Các chân nối đến Arduino khác so với hình minh họa Arduino L298 ~10 IN1 13 IN2 ~11 IN3 12 IN4 GND GND Bánh xe 1( trái) Out Dây cam Out Dây đỏ Out Bánh 2( phải) Dây xanh dương Out Bảng kết nối Arduino, L298 bánh xe SVTH: Đỗ Hoàng Long xe Dây xanh Đề tài: Robot hút bụi GVHD: Trần Trọng Hiếu 3.1.2 Kết nối HC-SR04 với Arduino Hình 14: kết nối Arduino với HC-SR04 - Chú ý:  Chân Echo chân Trig nối khác so với hình ảnh trình bày phần  Bảng nối dây từ phải sang trái Arduino HC-SR04 GND GND ~5 Echo ~6 Trig 5V Vcc Bảng kết nối Arduino với HC-SR04 SVTH: Đỗ Hoàng Long Đề tài: Robot hút bụi GVHD: Trần Trọng Hiếu 3.1.3 Kết nối máy hút bụi với nguồn phần lại Nguồn (12V) Nguồn(9V) L298 Dây đỏ Dây nâu(12v) Dây đen Dây tím(GND) Arduino DC RS 540SH Servo SG90 Dây đỏ Dây tím(GND) Dây đỏ Giắc cắm Dây đen Giắc cắm Dây đen(GN D) ~9 Dây vàng 5V Dây đỏ GND Dây nâu Bảng Kết nối DC hút bụi dây lại 3.1.4 Sơ đồ khối Arduino R3 Nguồn 5v HC-SR04 Servo SG90 L298 DC RS 540SH Nguồn 12v Bánh trái Sơ đồ khối chức mạch điều khiển robot hút bụi SVTH: Đỗ Hoàng Long Bánh phải Đề tài: Robot hút bụi GVHD: Trần Trọng Hiếu 3.1.5 sơ đồ thuật toán Bắt đầu DC hút hoạt động HC-SR04 xác định vị trí vật cản phía trước Có vật cản HCKhơng có SR04 xác định vị vật cản trí vật cản < 25cm HC-SR04 gửi thơng tin Arduino Arduino gửi thông tin L298 Bánh trái lui giây để xe quay sang bên trái ngừng lại Robot chạy thẳng đến gặp vật cản phía trước ngừng lại Sơ đồ thuật tốn cảu Robot hút bụi 3.2 Nguyên Lý hoạt động Robot Sử dụng code biến giới hạn 25( cm) để xác định khoảng cách cần dừng Xe ưu tiên rẽ trái trường hợp phía trước có vật cản SVTH: Đỗ Hoàng Long Đề tài: Robot hút bụi GVHD: Trần Trọng Hiếu Ví dụ : khoảng cách phía trước gioihan||khoangcach==0) { dokhoangcach(); if(khoangcach>gioihan||khoangcach==0) { dithang(); } } else { SVTH: Đỗ Hoàng Long GVHD: Trần Trọng Hiếu Đề tài: Robot hút bụi resetdongco(); quaycbsangtrai(); khoangcachtrai=khoangcach; quaycbsangphai(); khoangcachphai=khoangcach; if(khoangcachphai