41
Hình 3.6: Luu đồ thuật tốn phần State tránh rơi
Nếu tín hiệu tự cảm biến hồng ngoại trả về là 1, thực hiện chạy vào State tránh rơi, lùi 1,5 giây sau đó kiểm tra khoảng cách trái và khoảng cách phải khoảng cách phải. Nếu khoảng cách trái lớn hơn, thực hiện quay trái 45°, ngược lại thì quay phải 45°. Sau đó tiếp tục chạy theo chương trình.
42
Hình 3.7: Lưu đồ thuật tốn phần State Trái
Chương trình kiểm tra cảm biến nếu phát hiện vật cản thì kiểm tra tiếp đến khoảng cách từ cảm biến trái và phải đến vật cản.
Nếu khoảng cách trái lớn hơn khoảng cách phải, thực hiện chạy vào phần State Trái, quay trái 90° và tiếp tục chạy thẳng, sau đó kiểm tra nếu có vật cản thực hiện quay trái 90° sau đó tiếp tục chạy theo quỹ đạo thẳng.
43
Hình 3.8: Lưu đồ thuật tốn phần State Phải
Chương trình kiểm tra cảm biến nếu phát hiện vật cản thì kiểm tra tiếp đến khoảng cách từ cảm biến trái và phải đến vật cản.
Nếu khoảng cách trái nhỏ hơn khoảng cách phải, thực hiện chạy vào phần State Phải, quay phải 90° và tiếp tục chạy thẳng, sau đó kiểm tra nếu có vật cản, thực hiện quay phải 90° sau đó tiếp tục chạy theo quỹ đạo thẳng.
44
CHƯƠNG 4:TÍCH HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG
4.1.Xây dựng và tích hợp hệ thống
Kết thúc phần tìm hiểu về cơ sở lý thuyết và phần phần tích thiết kế hệ thống, việc xây dựng và tích hợp hệ thống là bước cuối cùng trong việc hoàn thành hệ thống cuối cùng.
4.1.1.Thiết kế phần cứng
a. Linh kiện
Bảng 4.1: Danh sách linh kiện
STT Tên linh kiện Số lượng
1 Arduino Uno R3 1
2 Cảm biến siêu âm HC-SR04 3
3 Cảm biến thi phát hồng ngoại 1
4 Động cơ DC giảm tốc 4 5 Module L298 1 6 Module 7805 1 7 Module 7809 1 8 Module Relay 5V 1 9 Pin 18650 3 10 Quạt hút bụi 1
11 Module hiển thị phần trăm pin 1
12 Công tắc On/Off 1
13 Jack 12V DC 1
45 14 Bánh xe đa hướng 2 15 Chổi quét 2 16 Bánh xe 2 b. Hệ thống hồn thiện Hình 4.1: Hệ thống hồn thiện
Tổng quan mơ hình hệ thống gồm các chi tiết cụ thể như: motor hút bụi, cảm biến siêu âm (nhận biết vật cản), màn hình báo dung lượng pin…
Cảm biến siêu âm
Mức pin
Motot hút bụi
46
Hình 4.2: Cơng tắc bật/tắt, cổng sạc pin
Hệ thống sử dụng loại công tắc on/off. Chân sạc là loại DC 5.5 x 2.1 cm
Hình 4.3: Màn hình hiển thị dung lượng pin
Màn hình hiển thị 4 vạch pin tương ứng với 4 mức phần trăm pin là: 100%, 75%, 50% và 25%.
4.1.2.Lập trình phần mềm cho hệ thống
Phần mềm Arduino IDE
Cổng sạc pin Công tắc on/off
47
- Sử dụng phần mềm Arduino IDE viết mã nguồn chương trình chính.
- Phần mềm Arduino IDE giúp việc biên dịch và nạp mã nguồn trược tiếp vào khối xử lý trung tâm Arduino Uno R3.
4.1.3.Tích hợp hệ thống
- Mạch phải đúng nguyên lý, hoạt động đúng chức năng. - Lựa chọn linh kiện phù hợp với bài toán.
- Các chân giao tiếp Arduino Uno R3 và các Module được nối với nhau, tương thích với chương trình đã viết.
4.2.Kiểm thử và đánh giá hệ thống
4.2.1.Phương pháp kiểm thử hệ thống
- Chạy chương trình trên phần mềm mơ phỏng Proues. - Kiểm tra chức năng của mơ hình sản phẩm.
- Kiểm tra độ tin cậy và ổn định của sản phẩm.
4.2.2.Đánh giá hệ thống
- Hệ thống vận hành ổn định.
- Hoạt động đúng theo yêu cầu đặt ra. - Hiển thị thơng tin mức pin cịn lại. - Mơ hình nhỏ gọi, dễ di chuyển. - Giá thành hợp lý.
4.3.Hướng dẫn vận hành hệ thống
Sau khi hoàn thiện sản phẩm, tiến hành kiểm tra hoạt động của hệ thống.
- Bước 1: Bật công tắc nguồn.
- Bước 2: Tạo một chướng ngại vật xem robot có hoạt động đúng theo yêu cầu không.
- Bước 3: Quan sát xem robot có hoạt động bình thường sau khi tránh các chướng ngại vật.
48
KẾT LUẬN
- Kết quả đạt được:
Sau một thời gian nghiên cứu, đề tài đã hoàn thiện và đáp ứng đầy đủ một số yêu cầu ban đầu đặt ra cụ thể:
• Nghiên cứu về robot tránh vật cản trong cơ sở thực tiễn và cơ sở lí thuyết thiết kế robot tránh vật cản sử dụng cảm biến siêu âm.
• Chế tạo thành công robot tránh vật cản sử dụng cảm biến siêu âm. • Nghiên cứu, chế tạo thành cơng máy hút bụi.
• Kết hợp thành cơng robot tránh vật cản và phần máy hút bụi để thành robot hút bụi tự động.
• Robot hút bụi tự động chạy ổn định, hút bụi khá sạch. Mơ hình thiết kế đã đáp ứng được các mục tiêu:
• Xây dựng thành cơng mơ hình cơ khí nhỏ, gọn. • Kết cấu mơ hình đơn giản, hợp lý.
• Mơ hình hồn thiện được đóng hộp, đảm bảo thẩm mỹ. - Hạn chế của đề tài:
• Nếu chướng ngại vật quá bé hoặc ngoài tầm quét của cảm biến thì cảm biến khơng hoạt động dẫn đến robot chạy sai yêu cầu.
• Lực hút bụi chưa thực sự khoẻ.
• Chưa có phần mơ phỏng đường đi, nên đường đi hút bụi là ngẫu nhiên. - Hướng phát triển của đề tài:
• Lắp thêm cảm biến để robot có thể hoạt động tốt hơn khắc phục nhược điểm của robot cũ.
• Thêm thuật tốn di chuyển để robot có thể di chuyển tối ưu hơn. • Thiết kế thêm để robot có thể tự trở về chỗ sạc pin khi pin yếu.
49
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Phạm Ngọc Hưng (2020), “Đề cương bài giảng môn thiết kế hệ thống
nhúng,” Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên.
[2]. Đặng Hoài Bắc, Nguyễn Ngọc Minh (2013), Thiết kế hệ tống nhúng, NXB thông tin và truyền thông.
[3]. Phạm Quang Huy, Stem với Arduino – Arduino Dành Cho Người Tự Học.
[4]. Alexander G Dean (2017), Embedded Systems Fundamentals with ARM
Cortex-M based Microcontrollers: A Practical Approach, ARM Education Media UK.
[5]. Ethan Thorpe, Advanced Methods and Strategies of Using Arduino
[6]. John - David Warren, Josh Adams, Harald Molle, Arduino Robotics (Technology in Action)