48
CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
3.1. Kết quả đạt được
Một chiếc xe điều khiển từ xa qua Internet, bao gồm các chức năng:
● Xe đã được lập trình để hoạt động với các lệnh sau: Chạy tới, chạy lùi, rẻ trái, rẻ phải.
● Người sử dụng có khả năng điều khiển được tốc độ với hai lệnh: tăng tốc độ và giảm tốc độ.
● Hỗ trợ chức năng đồng bộ giá trị theo thời gian thực các thông số: giá trị cảm biến, hướng và tốc độ xe giữa phần mềm cơ sở trên Arduino và phần mềm điều khiển trên điện thoại thông minh Android.
● Hỗ trợ cho phép nhiều người (lớn hơn một người) cùng một lúc điều khiển một chiếc xe bằng cơ chế đồng bộ.
● Hỗ trợ bảo mật và điều khiển an toàn qua Internet bằng giao thức HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure) và ba key từ iNut Platform.
● Quét mã Qrcode dễ dàng để điều khiển từ xe từ xa mà không cần có cơ chế kết nối bắt tay nào phức tạp.
● App điều khiển chạy được trên điện thoại thông minh Android từ phiên bản SDK 2.1 trở lên.
● Điều khiển xe qua Wifi trong mạng với xe, Wifi khác mạng với xe, GPRS, 3G và 4G.
● Chiếc xe không chỉ là một mô hình lắp ráp, mà chiếc xe có thể làm được nhiều hơn thế nữa. Xe đã được lắp thêm một thiết bị đặc trưng để phù hợp hơn với nhu cầu sử dụng: cảm biến khoảng cách để xe tự dừng khi gặp vật cản và cũng hoạt động như một mô hình cảm biến đơn giản nhằm thu thập dữ liệu môi trường (về khoảng cách). Chiếc xe có một ưu điểm lớn là có thể tự động dừng khi gặp vật cản.
● Điều khiển qua Internet là điều trước đây còn ít người làm, điều mà chiếc xe điều khiển từ xa này làm được còn có thể mở rộng rất nhiều, không đơn thuần chỉ là
49
một thiết bị điều khiển qua Internet. Có thể nói với việc cho phép điều khiển qua Internet, chiếc xe đã có thể làm nền tảng (robot based) cho rất nhiều dự án khác. ● Sau chiếc xe thử nghiệm này, em muốn phát triển thêm chiếc xe không những
phát hiện vật cản và dừng lại, em còn muốn chiếc xe phát hiện vật cản ở từ xa, và dừng lại ở một vị trí cách vật cản hợp lý đủ an toàn ở mọi hướng.
● Nếu như xe điều khiển từ xa còn ứng dụng trong lĩnh vực giao thông, em muốn chiếc xe có thể tìm đường đi thích hợp khác để tránh vật cản, ví dụ như xem xét hai bên có vật cản không và đổi hướng, từ đó đổi lịch trình đi, mà vẫn tới được đích an toàn, nhưng cũng không thể cứ để xe tự động điều hướng liên tục khi có vật cản được, rất có thể tạo ra lỗi lớn là làm thời gian di chuyển bị đội lên gấp nhiều lần.
● Với chiếc xe điều khiển từ xa này, em đã làm được việc thay đổi tốc độ xe, một yếu tố quan trọng để có thể ứng dụng xe điều khiển từ xa vào thực tế. Em sử dụng PWM với một biến hồi tiếp hai chiều để làm được việc này. So với các mô hình điều khiển từ xa khác chỉ có điều hướng và dừng lại, thì việc thay đổi tốc độ của xe là một điểm khác biệt của em. Điều đó cho phép tác giả dễ dàng kiểm thử xe hơn và cũng như tùy vào dung lượng pin mà có thể điều khiển tốc độ cho phù hợp. Với việc có thể thay đổi tốc độ xe thì việc ứng dụng vào lĩnh vực giao thông đã dễ dàng hơn. Thay đổi được tốc độ xe sẽ giảm được rủi ro khi dừng xe đột ngột, có thể thực hiện được việc dừng xe trước vật cản một khoảng an toàn, không bị lực quán tính làm thay đổi tính toán ban đầu. Với kết quả này, em đã dựa vào các tài liệu kỹ thuật về Arduino để băm xung nhằm giải quyết bài toán tốc độ. Giá trị băm xung được đồng bộ hai chiều với app để hỗ trợ được chức năng hai người cùng một lúc điều khiển một xe.
● Chiếc xe này có thể điều khiển qua điện thoại android, hoặc có thể lập trình để xe tự động di chuyển theo hướng định trước, và yên tâm rằng khi có vật cản thì xe sẽ tự động dừng lại.
● Yếu tố được điều khiển qua điện thoại android là yếu tố cốt lõi để ta có thể quản lý được chiếc xe của mình, đảm bảo rằng xe luôn đi đúng theo ý muốn của mình. Và cũng là để quản lý được rủi ro, tìm ra lỗi trong quá trình thử nghiệm và hoạt
50
động của chiếc xe, từ đó cải tiến, sửa chữa, và phát triển chiếc xe ngày càng tốt hơn và có thể ứng dụng vào thực tế. Cũng nhờ vào điện thoại Android, người sử dụng có thể dễ dàng tùy chỉnh lại bảng điều khiển xe theo ý thích của họ một cách dễ dàng chứ không như lập trình iPhone phải có máy tính Macbook.
● Ví dụ: chúng ta không cần chức năng của một chiếc xe quá phức tạp thì với những tính năng đơn giản như điều hướng, dừng lại, thì việc điều khiển từ xa qua điện thoai là hợp lý để tối ưu công suất và năng lượng. Ứng dụng của xe điều khiển từ xa này trong nông nghiệp để tưới cây hay là theo dõi quá trình phát triển của cây thì chức năng điều khiển từ xa cùng với tích hợp camera là đã có thể quản lý tốt dự án nông nghiệp của mình. Đặc biệt, dự án được em tập trung nguồn lực để giải quyết bài toán robot based. Đây là điểm mà em tập trung nhất trong dự án.
● Khi ta muốn sử dụng xe điều khiển từ xa thì ta quét mã qrcode điều khiển, và kết nối với wifi là đã có thể điều khiển được. Đây là một cách làm nhanh chóng, tiện lợi, không cần trải qua nhiều bước thiết lập, cài đặt hoặc sao chép, là đã có được quyền điều khiển từ xa qua Wifi của chiếc xe. Đặc biệt, với khả năng điều khiển ở mọi nơi, tức là điện thoại của người sử dụng không cần kết nối vào chung mạng wifi với xe, cũng không nhất thiết phải là kết nối Wifi mà ngay cả với sóng GPRS, 3G, người dùng vẫn có thể dễ dàng điều khiển xe của mình. Quan trọng hơn cả, tất cả kết nối này không cần phải thông qua cơ chế NAT Port (Network Address Translation Port). Điều đó có nghĩa là, chúng ta có thể sử dụng USB 3G/GPRS (cấp nguồn qua cục nguồn dự phòng) và cho xe kết nối vào, từ đó điều khiển ở mọi nơi trên thế giới.
● Điểm đặc biệt của ứng dụng điều khiển qua Wifi là một app điều khiển nhiều chiếc xe. Nếu chúng ta cùng lúc có nhiều thiết bị, chúng ta có thể điều khiển được tất cả các xe đó trong một ứng dụng duy nhất mà không phải cài đặt thêm bất cứ ứng dụng nào khác hoặc là phải cài đặt một cách phiền phức. Để thêm một xe có thể điều khiển được ta chỉ cần quét mã qrcode như đã nói trên, ứng dụng sẽ kết nối với xe, và ta có thể dễ dàng điều khiển, và có thể chọn bất cứ xe
51
nào để điều khiển. Từ đó ta quản lý được hoạt động của mỗi xe, hoặc tất cả xe và toàn bộ dự án hay công trình của mình.
● Tất cả những kết nối trên đều được bảo mật qua phương thức truyền thông mạng HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure), điều đó cho người dùng một kết nối an toàn và bảo mật để có thể yên tâm điều khiển thiết bị của mình ở mọi nơi (dù là wifi công cộng) mà không cần lo lắng về bảo mật. Điều đó sẽ giúp ích về tính khả thi của dự án.
● Đồng thời, một chiếc xe có thể được điều khiển bởi nhiều app một lúc. Điều này giúp ta giải quyết được một số rủi ro nhỏ, hoặc là chia sẻ dự án của mình cho người khác, bằng cách chia sẻ cách sử dụng xe điều khiển từ xa, người bạn của mình có thể dễ dàng hiểu được hoạt động và cách thức xe điều khiển từ xa hoạt động.
3.2. Hạn chế
Tuy rằng em đã biết và hiểu được cơ bản về cách hoạt động cũng như lắp đặt xe điều khiển từ xa qua Wifi nhưng vẫn còn rất nhiều hạn chế, chưa phát triển được về phần cứng. Xe vẫn đơn giản là một khối nhựa mica được lắp ghép cùng với các khối động cơ, khối mạng. Do đó chưa đáp ứng được điều kiện để mở rộng và ứng dụng rộng rãi vào thực tế và thị trường. Và yếu tố hạn chế về phần cứng cũng là một phần ảnh hưởng lớn tới thời gian thử nghiệm, hạn chế không thể kiểm nghiệm các sản phầm xe điều khiển từ xa khác phù hợp với nội dung ứng dụng vào từng lĩnh vực khác nhau.
Hiện tại phiên bản xe điều khiển từ xa qua Wifi này chưa được tích hợp camera, chưa thể làm xe điều khiển từ xa ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Hạn chế ít chức năng cũng làm cho xe điều khiển từ xa chưa ứng dụng được nhiều vào thực tế.
Và còn một hạn chế khác trong giao diện điều khiển chức năng. Giao diện chưa được bắt mắt, thân thiện và tiện lợi cho người sử dụng không chuyên.
Xe còn dùng động cơ vàng, công suất thấp, không sử dụng được trong nhiều trường hợp, nhiều nhu cầu. Và đôi lúc không đáp ứng được điều kiện thử nghiệm đặc biệt không lý tưởng.
Xe còn dùng pin li-ion độ bền không cao, và có thể có sai sót lúc thực hiện các thao tác điều khiển, không nhạy, không an toàn. Nếu muốn phát triển xe điều khiển từ xa hơn
52
nữa thì cần cải thiện chất lượng pin như thay các loại pin có độ bền cao hơn, dung lượng tốt hơn, hoặc thay thế bằng một giải pháp nào khác thay cho pin li-ion.
Xe còn dùng bánh trơn di chuyển rẻ trái phải không chính xác và không di chuyển được địa hình. Đây được coi là một điểm yếu lớn của một chiếc xe điều khiển từ xa. Nó làm hạn chế khả năng di chuyển theo địa hình, có thể làm xe nhận diện thành vật cản mà dừng lại và đổi hướng, từ đó gây khó khăn cho người dùng hoặc gây mất thời gian nếu để xe điều khiển từ xa tự hoạt động khi mà không có người quản lý hoặc theo dõi. Do bánh xe trơn làm xe rẽ trái rẽ phải không chính xác cũng ảnh hưởng rất lớn nếu tới kết quả đạt được nếu xe điều khiển từ xa đang được ứng dụng trong một môi trường công nghiệp hoặc nông nghiệp cần độ chính xác quy mô lớn và hoàn toàn tự động. Do đó không thể tối ưu năng suất theo mong muốn ban đầu của người dùng.
Xe vẫn chưa có mạch in kết nối toàn bộ thành phần và dùng dây nối, dẫn đến rườm rà trong cài đặt và lắp ráp. Điều đó làm cho xe dễ có lỗi sai, không có được tính thẩm mỹ và còn khó sửa chữa sau một khoảng thời gian lâu sau khi sử dụng. Do đó chiếc xe điều khiển từ xa này chỉ có thể sử dụng trong các kế hoạch, dự án nhỏ, hoặc là kiểm thử, thử nghiệm dự án, không thể đưa vào thực tế với mô hình này.
Mặc dù tính năng điều khiển nhiều xe đã được chuẩn bị nhưng vẫn chưa cho một app điều khiển được nhiều xe, hiện tại một app điều khiển một xe. Bởi vì việc đồng bộ và quản lý các xe chưa được xử lý. Tính năng lưu xe chưa được xử lý và cập nhật nên chưa thể đưa tính năng điều khiển nhiều xe từ một app ứng dụng ra sử dụng thử.
Và hiện tại app chưa có tính năng đăng nhập tài khoản để lưu xe, điều này có nhắc tới như trên. Khi có tài khoản thì có thể quản lý thông tin và cập nhật thông tin, khi đó mới có thể sử dụng tính năng lưu xe. Còn thời điểm hiện tại muốn dùng xe phải quét mã qrcode.
3.3. Hướng phát triển
Trong tương lai, xe điều khiển từ xa sẽ được thêm camera để phục vụ thêm những nhu cầu của phát triển như theo dõi quá trình di chuyển của xe, hoặc lưu lại những hành động quá trình phát triển của một đối tượng đặc biệt nào đó như thú cưng của mình, lưu lại những khoảng khắc ngộ nghĩnh mà có thể mình không bắt kịp được.
Người dùng có thể thêm nhiều cảm biến để đo đạc nhiệt độ, chỉ số môi trường môi trường(phóng xạ, áp suất,...) để phù hợp nhu cầu muốn sử dụng trong trường hợp con người
53
không tiếp cận trực tiếp được thì xe điều khiển từ xa được cải biến sau này sẽ làm được như vậy.
Thêm tay robot để cải biến xe điều khiển từ xa như một con robot thực thi được một số việc thích hợp với nhu cầu của người dùng, người chơi như lấy các đồ vật đặt ở vị trí khác, nhặt vật theo yêu cầu, thay thế vật cưng, thực hiện các thao tác đơn giản như đưa tay lên, đưa tay xuống, đưa tay vẫy tay chào.
Thêm bánh xích tăng độ ma sát, làm vững việc di chuyển của chiếc xe, thực hiện các thao tác rõ ràng hơn.
Tăng công suất động cơ xe để chiếc xe điều khiển từ xa qua Wifi có thể hoạt động tốt hơn, hiệu quả hơn, hướng tới mục tiêu cải tiến xe thành các sản phẩm sử dụng trong thực tiễn, mang lại giá trị thực cho con người và xã hội, đáp ứng được các nhu cầu cần thiết. Phát triển thiết kế phần cứng trên Solidwork (phần mềm thiết kế 3D). Tác giả hướng tới mục tiêu cải tiến được thiết kế của chiếc xe làm cho trở nên bắt mắt hơn, có tính tiện lợi hơn, phù hợp với nhiều môi trường trọng điểm khác nhau nhằm tối ưu được chức năng và khả năng sử dụng của xe điều khiển từ xa.
3.4. Ứng dụng
Hiện nay trên thế giới, do nhu cầu sử dụng robot ngày càng nhiều trong các quá trình sản xuất phức tạp với mục đích góp phần nâng cao năng suất dây chuyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng, và nâng cao khả năng cạnh tranh của sản phẩm đồng thời cải thiện điều kiện lao động, nên robot công nghiệp cần có những khả năng thích ứng tốt và thông minh hơn với những cấu trúc đơn giản và linh hoạt.
Có thể kể đến một số ứng dụng điển hình của robot xe này như sau:
Robot based (bộ đế di chuyển robot) có thể đi vào mọi nơi khó khăn nơi con người khó tiếp cận, cứu hỏa, cứu nạn, quốc phòng,... Thay thế con người ở những môi trường áp lực cao, có ảnh hưởng lớn đối với sức khỏe con người thực hiện những việc phục vụ nhu cầu nghiên cứu thống kê.
Em hi vọng có thể từ sản phẩm xe điều khiển từ xa có thể phát triển thành robot hiện đại để ứng dụng vào các lĩnh vực y học, và trong cuộc sống hằng ngày như robot lễ tân, robot hồ sơ, robot hướng dẫn các khuôn viên trường đại học, công viên, sân bay, khu vui chơi giải trí du lịch.
54
Hoặc ứng dụng robot vào công việc trong nhà như quản gia, giúp việc nhà, cắt cỏ.
Ứng dụng robot vào công nghiệp như là robot thực hiện các công đoạn trong dây chuyền sản xuất: robot vận chuyển sản phẩm, robot thực hiện quá trình lắp ráp, robot dịch vụ, robot dùng trong lĩnh vực quân sự, robot di động đồng thời kết hợp với nhận dạng và điều khiển trên cơ sở xử lý những thông tin hình ảnh, đặc biệt là kết hợp với xử lý ngôn ngữ.
Ứng dụng một số chức năng tự động vào đời sống như xe tự động lái, xe dò đường, xe khám phá địa hình.
Ứng dụng của robot xe rất đa đạng, tùy vào ngành nghề, công việc khác nhau mà ta có thể áp dụng những robot xe công nghiệp riêng biệt.
Quan trọng hơn cả, chiếc robot xe này có thể ứng dụng trong lĩnh vực giải trí để cho người dân điều khiển lái xe để tham quan các khu nông nghiệp công nghệ mà không cần biết lái xe.
Qua dự án này, em mong muốn nó có thể ứng dụng trong việc dạy học nhằm truyền