(Đồ án hcmute) nghiên cứu, chế tạo robot hút bụi điều khiển qua bluetooth điện thoại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

NGHIÊN CỨU ,CHẾ TẠO ROBOT HÚT BỤI
ĐIỀU KHIỂN QUA BLUETOOTH ĐIỆN THOẠI

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TRƯỜNG THỊNH
SVTH: PHẠM NGỌC TÙNG
MSSV: 10111093

SKL 0 0 4 2 7 7

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016

do an


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ





LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ,CHẾ TẠO ROBOT HÚT BỤI
ĐIỀU KHIỂN QUA BLUETOOTH ĐIỆN THOẠI

GVHD : PGS.TS NGUYỄN TRƯỜNG THỊNH
SVTH : PHẠM NGỌC TÙNG
MSSV : 10111093

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2016

do an


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

----***----

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: PHẠM NGỌC TÙNG

MSSV:10111093

Ngành: Cơ Điện Tử

Lớp:101112

Giảng viên hƣớng dẫn: PGS.TS NGUYỄN TRƢỜNG THỊNH
Ngày nhận đề tài:

Ngày nộp đề tài:

1. Tên đề tài: “Nghiên cứu, chế tạo Robot hút bụi điều khiển qua Bluetooth điện thoại”.
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: Kế thừa thiết kế từ đề tài “ Nghiên cứu chế tạo
Robot hút bụi tự động”.
3. Nội dung thực hiện đềtài:
- Chế tạo Mobile Robot 3 bánh : 1 bánh dẫn , 2 bánh đẩy.
- Nghiên cứu xây dựng thuật toán điều khiển Robot.
- Điều khiển động cơ Dc Servo bằng Arduino Uno.
-Giao tiếp giữa Arduino Uno và Bluetooth điện thoại.
-Thiết lập giao diện điều khiển trên điện thoại android.
4. Sản phẩm:

do an


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

----***----

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
Họ và tên Sinh viên: ..............................................................MSSV:................................
Ngành:................................................................................................................................
Tên đề tài:...........................................................................................................................
Họ và tên Giáo viên hƣớng dẫn:..........................................................................................
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện:
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
2. Ƣu điểm:

............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
............................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
............................................................................................................................................
6. Điểm:……………….(Bằng chữ: ...................................................................................)
TP. Hồ Chí Minh,ngày

tháng

Giáo viên hƣớng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)

do an

năm 20…


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

----***----

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên Sinh viên: ..............................................................MSSV:................................
Ngành:................................................................................................................................

Tên đề tài:...........................................................................................................................
Họ và tên Giáo viên phản biện:............................................................................................
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện:
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
2. Ƣu điểm:
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
............................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
............................................................................................................................................
6. Điểm:……………….(Bằng chữ: ...................................................................................)
TP. Hồ Chí Minh, ngày
tháng năm 20…
Giáo viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)

do an


LỜI CẢM TẠ

Trong quá trình học tập và rèn luyện tại trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật
Thành Phố Hồ Chí Minh, tơi đã đƣợc sự truyền đạt, chỉ bảo tận tình và tiếp thu đƣợc
một lƣợng kiến thức đáng kể không chỉ về kiến thức chuyên ngành mà là những kiến

thức về thế giới xung quanh thông qua chƣơng trình đào tạo của nhà trƣờng cùng với
hoạt động giảng dạy, truyền đạt kiến thức của toàn thể giảng viên trong trƣờng. Với
sự hỗ trợ đầy đủ về cơ sở vật chất cũng nhƣ môi trƣờng nghiên cứu đã tạo điều kiện
cho tơi mở mang kiến thức và có cái nhìn mới về khoa học. Vì vậy lời cảm ơn đầu
tiên tôi xin gởi đến trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh và
tất cả những Giảng viên giảng dạy.
Đồ án này hoàn thành nhờ sự hỗ trợ từ giáo viên hƣớng dẫn. Nhờ sự hƣớng
dẫn tận tình của thầy tơi đã từng bƣớc liên kết những kiến thức đã đƣợc học và thực
hiện những công việc trong đồ án. Thầy cũng là ngƣời tạo điều kiện để tôi sáng tạo và
dám thực hiện những ý tƣởng của mình một cách chủ động, đồng thời bằng kinh
nghiệm của mình, thầy đã góp ý chân thành để tơi hồn thiện những ý tƣởng đó. Tơi
xin gửi đến thầy lời cảm ơn chân thành nhất.
Tiếp theo xin gửi lời cảm ơn đến những ngƣời bạn, những ngƣời anh đi trƣớc
đã giúp đỡ tơi trong suốt q trình làm đồ án. Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn đến gia
đình, đặc biệt là cha mẹ, những ngƣời đã hy sinh âm thầm để yêu thƣơng tôi trong
cuộc đời này.

TP.HCM, ngày … tháng … năm 20…
Ngƣời thực hiện

do an


TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Trong điều kiện kinh tế xã hội và khoa học kỹ thuật phát triển mạnh nhƣ ngày
nay khái niệm robot đã khơng cịn xa lạ với chúng ta. Robot đƣợc sử dụng rộng rãi và
phổ biến, không những xuất hiện trong sản xuất cơng nghiệp mà cịn phục vụ trong
gia đình, giải trí, gọi chung là robot dịch vụ. Bên cạnh đó nhịp sống ngày càng gấp rút
và hối hả hơn, chính vì vậy xuất hiện các robot phục vụ tự động trong gia đình trở nên

cấp thiết hơn. Sự xuất hiện của robot hút bụi tự động sẽ mang lại cho chúng ta cuộc
sống thêm tiện nghi và hiện đại hơn.
Robot hút bụi là sản phẩm kết hợp hệ thống hút bụi và lập trình di chuyển để
tiến hành hút bụi đƣợc sử dụng ngày càng nhiều trong dân dụng. Nắm bắt đƣợc những
nhu cầu trên, robot hút bụi đã đƣợc nghiên cứu, phát triển trên thế giới từ những năm
1995. Đến nay, robot hút bụi đã đƣợc sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu của con ngƣời
với các hãng sản xuất nhƣ: Samsung, LG, Sanyo…
Nhiệm vụ của đề tài này là khảo sát tính năng của các robot hút bụi trên thị
trƣờng, từ đó cải tiến và phát triển robot dựa trên vi điều khiển Arduino và bluetooth
điện thoại android.

do an


ABSTRACT

In the socio-economic conditions and technological development as strong as
today the concept robot was no stranger to us. Robots are widely used and popular, not
only appear in industrial production, but also in domestic service, entertainment,
collectively called service robots. Besides lifestyle increasingly more urgency and
hustle, so service robots appear automatically in the family becomes more urgent. The
advent of robotic vacuum cleaner automatically gives us more life and more modern
amenities.
Robot vacuum cleaners are products that combine vacuum system and
programmed to move to conduct vacuum is used more and more in consumer products.
Catching up with demand, the robot vacuum cleaner has been researching, developing
world since 1995. To date, the robot vacuum cleaner has been produced to meet the
needs of people with the manufacturer as : Samsung, LG, Sanyo ...
The mission of this project is to examine the features of the robot vacuum
cleaners on the market, thus improving and developing robots based on the Arduino

microcontroller and Bluetooth phone android.

do an


Mục Lục
I.1 Đặt vấn đề .................................................................................................................1
II. Giới thiệu một số loại Robot hút bụi hiện nay : .........................................................2
II.1 Robot Roomba ..................................................................................................2
II.2.Robot LG Hombot ...........................................................................................5
III. Kế thừa và hƣớng nghiên cứu ..................................................................................8
IV. Điểm mới của đề tài ...............................................................................................10
V. Giới hạn đề tài .........................................................................................................11
VI. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................................11
CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ, TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC ..................................................12
I. Thiết kế cấu trúc của robot ........................................................................................12
I.1 Yêu cầu kĩ thuật của robot: ..............................................................................12
I.2 Phƣơng án thiết kế: ..........................................................................................12
II.Bài toán quỹ đạo di chuyển của robot.......................................................................23
III.Giải thuật điều khiển : .............................................................................................24
CHƢƠNG 3 : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN. ................................25
I.Các thiết bị và linh kiện của Robot : ..........................................................................25
I.1 Bộ điều khiển trung tâm: ..................................................................................25
I.2 Mạch công suất (mạch cầu H L298) điều khiển động cơ : ..............................32
I.3 Động cơ và driver dùng cho 2 bánh xe : .........................................................33
I.4 Động cơ dùng cho 2 chổi quét và hệ thống hút bụi : ......................................35
I.5 Module Bluetooth HC06 :...............................................................................36
I.6 Mạch báo pin ...................................................................................................38
I.7 Cảm biến Siêu âm SRF05 ................................................................................39
I.8 Nguồn cấp cho cả con Robot: ..........................................................................41

II. Sơ đồ mạch điện.......................................................................................................42
CHƢƠNG 4: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO ROBOT BẰNG PHẦN MỀM
APP MIT INVENTOR .....................................................................................................49
CHƢƠNG 5 :THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ .......................................54

do an


CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................59
I. Kết luận: ....................................................................................................................59
II. Kiến nghị..................................................................................................................60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................84

Danh mục hình ảnh:
Hình 1.1: Robot Hút Bụi Roomba ............................................................................. 18
Hình 1.2: Kết cấu của Robot RoomBa ...................................................................... 19
Hình 1.3: Quỹ đạo di chuyển của robot RoomBa .................................................... 19
Hình 1.4: Hệ thống chổi của RoomBa ........................................................................ 20
Hình 1.5: RoomBa tự động sạc pin … ....................................................................... 20
Hình 1.6 : Robot LG HomBot ..................................................................................... 21
Hình 1.7: Hình dáng và bố trí chổi qt góc tƣờng .................................................. ..22
Hình 1.8: Kết cấu và bố trí cảm biến của Robot… .................................................. .22
Hình 1.9 : HomeBot tiếp xúc vật cản… .................................................................... .23
Hình 1.10: Bố trí nguồn ni và chổi của Robot ........................................................ .23
Hình 1.11: Robot di chuyển kiểu zigzag ..................................................................... .24
Hình 1.12: Robot di chuyển phân ơ… ........................................................................ .25
Hình 1.13: Robot di chuyển xốy ốc… ...................................................................... ..25
Hình 2.1: Tổng thể của Robot đƣợc thiết kế trên solidwork ..................................... ..29
Hình 2.2: Bản vẽ thiết kế mặt trên khung ................................................................. ..30
Hình 2.3 : Bản vẽ thiết kế mặt dƣới khung ................................................................ ..31

Hình 2.4: Bản vẽ thiết kế chổi quét ........................................................................... ..32
Hình 2.5: Ngun lí hút bụi........................................................................................ ..33
Hình 2.6: Bản vẽ hộp đựng bụi .................................................................................. ..34
Hình 2.7: Bản vẽ hộp đựng rác .................................................................................. ..35
Hình 2.8: Bản vẽ quạt hút .......................................................................................... ..36
Hình 2.9: Cấu trúc bên trong của robot trên solidword .............................................. ..37

do an


Hình 2.10: Bánh tự lựa trên thị trƣờng ........................................................................ 38
Hình 2.11: Bánh tự lựa đƣợc chọn............................................................................. 39
Hình 2.12: Sơ đồ thuật tốn điều khiển robot ............................................................ 40
Hình 3.1 Mạch Arduino ............................................................................................ 44
Hình 3.2: Chu trình chạy phần mềm IDE ................................................................. 46
Hình 3.3: Giao diện Arduino IDE ............................................................................. 47
Hình 3.4: Arduino Toolbar .......................................................................................... 47
Hình 3.5: IDE menu … .............................................................................................. .48
Hình 3.6: File menu ..................................................................................................... 48
Hình 3.7: Sketch menu ................................................................................................ 48
Hình 3.8: Tool menu ................................................................................................... 49
Hình 3.9: Hiển thị Board va Serial Port ..................................................................... 49
Hình 3.10: Board Arduino sử dụng ............................................................................. 49
Hình 3.11: Mạch cầu H ............................................................................................... 50
Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H ................................................................... 50
Hình 3.13: Động cơ DC Servo JGA25-371 ................................................................ 51
Hình 3.14: Bản vẽ chi tiết động cơ DC Servo JGA25-371 ......................................... 52
Hình 3.16: Động cơ DC gear motor 5V....................................................................... 53
Hình 3.17: Module bluetooth HC06............................................................................ 54
Hình 3.18: Mơ hình Arduino kết nối với module bluetooth HC 06 ............................ 56

Hình 3.19: Sơ đồ nguyên lý mạch báo pin yếu .......................................................... 56
Hình 3.20: Mạch báo pin yếu ..................................................................................... 57
Hình 3.21: Cảm biến siêu âm SRF05 ......................................................................... 57
Hình 3.22 : Pin Lipo và bộ sạc .................................................................................... 59

do an


Hình 3.23: Sơ đồ mạch điện ........................................................................................ 60
Hình 3.24: Sơ đồ ngun lí mạch điều khiển .............................................................. 61
Hình 3.25: Đồ thị điều chế xung PWM ....................................................................... 62
Hình 3.26: Sơ đồ ngun lí PWM điều khiển động cơ ............................................... 64
Hình 3.27: Cấu trúc chung của hệ thống vịng kín ...................................................... 64
Hình 4.1: Phần mềm MIT app inventor .................................................................... 67
Hình 4.2: Giao diện App Inventor............................................................................. 69
Hình 4.3: Giao diện điều khiển robot đƣợc thiết kế (Designer) trên MIT Inventor .. 70
Hình 4.4: Giao diện lập trình (Blocks) sau khi đã Designer .................................... 71
Hnh 5.1 : Mơ hình thực tế của Robot ........................................................................ 72
Hình 5.2: Giao diện trên Android ở chế độ AUTO .................................................... 74
Hình 5.3 : Giao diện trên Android ở chế độ MANUAL ............................................. 75

Danh mục bảng
Bảng 3.28 : Tác động của mỗi bộ Kp,Ki,Kd.… ........................................................ 66
Bảng 3.29 : Công thức tính tốn độ lợi KP, KI, KD ................................................. 66

do an


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

I.1 Đặt vấn đề
Ngày nay, robot học không chỉ đạt được những thành tựu to lớn trong nền sản
xuất công nghiệp như : những cánh tay robot có khả năng làm việc với tốc độ cao, chính xác
và liên tục làm năng suất tăng hơn rất nhiều lần so với trước đây mà còn được ứng dụng
trong đời sống hàng ngày. Một trong những sản phẩm robot đầu tiên được ứng dụng trong đời
sống đó là robot hút bụi tự động. Robot này sẽ giúp bạn tránh được việc phải đi cùng, tiếp
xúc trực tiếp với bụi bặm, tiếng ồn - những yếu tố gây tác động xấu lên sức khỏe.
Với mục tiêu hoạt động trong nhà, robot hút bụi 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 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.
Để khắc phục bất tiện do nguồn nuôi và tăng khả năng tương tác với người dùng, hiện
nay các sản phẩm robot hút bụi được nghiên cứu, chế tạo theo hướng thông minh như: tự
động sạc nguồn điện khi yếu nguồn, chức năng hẹn giờ, lưu bản đồ đường đi...
Hiện nay ,robot thút bụi đã được nhập khẩu và sử dụng ở Việt Nam.Tuy nhiên
,chưa có nghiên cứu trong nước nào thực hiện về đề tài này. Vì vậy, nghiên cứu về robot hút
bụi là cần thiết tạo tiền đề chế tạo ra sản phẩm phù hợp phục vụ nhu cầu trong nước.

Page 1

do an


II. Giới thiệu một số loại Robot hút bụi hiện nay :
II.1 Robot Roomba

Robot Roomba của hãng iRobot là một robot hút bụi thông minh. Không
giống nhƣ các loại máy hút bụi thông thƣờng. Roomba thực hiện công việc hút bụi
một cách hồn tồn tự động theo chƣơng trình đã đƣợc lập sẵn. Roomba thích hợp

cho các gia đình và văn phịng có nền gỗ, thảm, đá hoa.

Hình 1.1 Robot hút bụi Roomba
Với kích thƣớc nhỏ gọn robot có thể di chuyển hết các phòng ,những nơi mà
máy hút bụi thơng thƣờng khó vào đƣợc nhƣ gầm bàn, giƣờng ,sofa,…

Page 2

do an


Hình 1.2 Kết cấu của Robot RoomBa.

Các chức năng nổi bật của Roomba là điều khiển từ xa bằng remote control tự
cảm nhận tránh vật cản, tự động sạc khi hết nguồn pin. Roomba có khả năng di chuyển
linh hoạt nhƣ di chuyển hình xoắn ốc,zigzag,…

Hình 1.3 Quỹ đạo di chuyển của robot RoomBa
Roomba đƣợc trang bị 3 chổi quét, trong đó chổi thứ nhất đặt phía trƣớc có
chức năng quét bụi ở góc tƣờng. Chổi thứ hai và chổi thứ ba có chiều quay ngƣợc
nhau đƣa bụi cũng nhƣ rác vào hộp đựng bụi. Hộp này không những đựng bụi mà lọc
cả khơng khí.
Page 3

do an


Hình 1.4 Hệ thống chổi của RoomBa
Robot Roomba có khả năng báo hết pin và tự động tìm nơi sạc pin.

Hình 1.5 RoomBa tự động sạc pin
Với giá thành tầm khoảng gần 11 triệu vnd so với thị trƣờng tiêu thụ ở
Việt Nam thì hơi cao.

Page 4

do an


II.2.Robot LG Hombot

Hombot là một robot hút bụi thông minh thế hệ mới do hãng LG nghiên cứu
chế tạo.

Hình 1.6 Robot LG HomBot
Không những vƣợt trội trong thiết kế mà đột phá về cơng nghệ trang bị cho
robot. Hình dáng của robot là hình vng đƣợc bo các góc tạo sự mƣợt mà cũng
nhƣ tăng diện tích làm sạch trong các góc tƣờng.

Page 5

do an


Hình 1.7 Hình dáng và bố trí chổi qt góc tường
Hombot đƣợc trang bị hai chổi quét, cảm biến siêu âm, camera,…vì vậy nâng
cao hiệu quả làm việc cho robot.

Hình 1.8 Kết cấu trên và bố trí cảm biến của Robot
Hệ thống cảm nhận vật cản của robot sử dụng cảm biến siêu âm, cảm này giúp

cho robot phát hiện vật cản hiệu quả, đo khoảng cách chuẩn xác. Robot tiếp xúc với
vật cản từ khoảng cách rất nhỏ với chỉ 5mm.

Page 6

do an


Hình 1.9 Hombot tiếp xúc vật cản

Hình 1.10 Bố trí nguồn nuôi và chổi của Robot

Không giống nhƣ các robot hút bụi khác, Hombot hoạt động hiệu quả nhờ các
chế độ di chuyển hợp lý, nhƣ hình xốy ốc, zigzag, phân ngăn, phân ô. Trang bị
camera nhận biết không gian,từ đó đƣa ra lịnh trình làm việc hiệu quả cao.Ví dụ nhƣ :
Page 7

do an


những nơi mà robot đã đi qua sẽ không lập lại, ƣu tiên làm sạch ở những nơi bẩn hơn.
Nhƣng với giá thành khoảng 16 triệu vnd thì nó càng khó hơn để ngƣời
tiêu dùng tiếp cận đƣợc với nó.

III. Kế thừa và hướng nghiên cứu
Sau khi khảo sát một số loại Robot hút bụi trên thị trƣờng hiện nay, đa số các
loại này đều có chung những ƣu điểm : di chuyển tự động linh hoạt nhƣ di chuyển
hình xoắn ốc,zigzag,…và sử dụng cảm biến siêu âm để tránh vật cản và điều khiển từ
xa bằng remote control.
Các kiểu di chuyển của robot:

Hình 1.11 Robot di chuyển kiểu Zigzag

Page 8

do an


Hình 1.12 Robot di chuyển phân ơ

Hình 1.13 Robot di chuyển xốy ốc
Khi mà cơng nghệ ngày một phát triển thì chiếc smart phone ngày càng gần
gũi hơn với con ngƣời,nó khơng chỉ đƣợc sử dụng với mục đích nghe ,gọi hay nhắn
tin mà cịn có nhiều tính năng khác, kế thừa những thành quả có sẵn và cùng với
những ý tƣởng của mình, tơi đã quyết định phát triển robot hút bụi dùng bluetooth
điện thoại android để điều khiển thay vì dùng remote control,vì khá phù hợp với trình
Page 9

do an


độ, điều kiện tài chính và gần gũi với sinh viên, thích hợp làm một đề tài nghiên cứu
tốt nghiệp bậc đại học.Mục đích nhằm cải thiện độ ổn định, tốc độ hoạt động , thực
hiện các tác vụ chính xác và ổn định hơn trong việc di chuyển và không phải mất thời
gian vào nghiên cứu phần cứng quá nhiều nhƣng để tập trung vào phần điều khiển.

IV. Điểm mới của đề tài
Robot không chỉ chạy bằng chế độ tự động mà cịn có thể đƣợc điều khiển tốc
độ và vị trí một cách chính xác hơn thơng qua điện thoại Android .
Trong đề tài “Nghiên cứu, chế tạo robot hút bụi điều khiển qua Bluetooth điện

thoại”. Tôi đã đi sâu vào việc thiết kế và gia công cơ khí cho robot ,phân tích xác
định độ chính xác lắp ghép, vấn đề chuẩn lắp ghép, gia công và độ chính xác của
robot. Nay tơi gia cơng lại robot dựa trên những điều chỉnh theo thiết kế đã có.
Về phần thiết kế bộ điều khiển, tôi sử dụng công nghệ Bluetooth trên giao diện
điện thoại android để đƣa ra lệnh điều khiển cho module Bluetooth thông qua giao
tiếp không dây Bluetooth, rồi từ đó truyền tín hiệu vào board Arduino Uno để điều
khiển các động cơ Dc servo của từng bánh quay theo ý muốn.
Ƣu điểm của việc sử dụng thiết bị Bluetooth so với các thiết bị khác :
-Có khả năng xuyên qua các vật thể rắn và phi kim.
-Bluetooth sử dụng một chuẩn giao thức nên mọi thiết bị Bluetooth đều có thể
cùng làm việc với nhau.
- Sử dụng ít năng lƣợng phù hợp với các thiết bị di động có dung lƣợng pin ít.
-Sử dụng “frequency hopping” giúp giảm đụng độ tối đa.
-Có khả năng sử dụng 3 kênh thoại và 1 kênh dữ liệu.
-Có khả năng bảo mật từ 8-128 bit .
-Thiết bị nhỏ gọn, số lƣợng hỗ trợ thiết bị Bluetooth ngày càng nhiều và đa
dạng.
-Giá thành thiết bị rẻ, truyền dữ liệu miễn phí.

Page 10

do an


V. Giới hạn đề tài
Hạn chế về tốc độ và khoảng cách truyền nhận của module bluetooth ( < 10m)
với các trang thiết bị khác, dễ bị nhiễu bởi một số thiết bị sử dụng sóng radio khác.
Với đề tài này, ngƣời nghiên cứu thực hiện với các mục đích sau:
-Hoàn thiện một lƣợng kiến thức khá lớn thiết kế chế tạo, điều khiển tự
động,truyền nhận tín hiệu,lập trình trên điện thoại Android.

-Giới thiệu về việc ứng dụng công nghệ mobile robot vào đời sống hàng ngày
khi mà công nghệ ngày càng phát triển.
-Góp phần vào việc nghiên cứu, phát triển, ứng dụng tự động hóa trong giải
trí, dịch vụ và chăm sóc sức khỏe.

VI. Phương pháp nghiên cứu
Tìm hiểu một số đề tài nghiên cứu khoa học có liên quan, nghiên cứu các tài
liệu trên các trang web cũng nhƣ một số sách liên quan đến đề tài đƣợc trình bày ở
phần “Tài Liệu Tham Khảo”.Từ đó có đƣợc các nhận xét khái quát về việc lựa chọn
cấu hình cho robot , phƣơng án thiết lập thuật tốn.Từ mơ hình robot đó sẽ nghiên
cứu tìm hiểu phƣơng pháp thiết kế mạch điện và lập trình cho robot có thể chuyển
động tốt nhất.
Sau khi hoàn thành đề tài, việc chạy thử nghiệm robot sẽ đƣợc thực hiện để có
đƣợc những nhận xét và đánh giá những gì đã đạt đƣợc và chƣa đạt đƣợc so với mục
tiêu nhiệm vụ đã đặt ra từ lúc ban đầu của đề tài.
Kết thúc chƣơng 1, phần giới thiệu tổng quan về robot. Hƣớng nghiên cứu,
nhiệm vụ của đề tài và phƣơng pháp nghiên cứu đã đƣợc trình bày cụ thể.Trong chƣơng
kế tiếp, tơi sẽ đề cập đến vấn đề lựa chọn phƣơng án thiết kế và các bƣớc thực hiện.

Page 11

do an


CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ, TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC

Ở chƣơng 1 đã trình bày về mục tiêu cũng nhƣ yêu cầu của đề tài nên ở
chƣơng này sẽ trình bày thiết kế và cách chế tạo các chi tiết của robot, bài tốn di
chuyển đa hƣớng của Robot. Vì đồ án mang tính chất kế thừa thiết kế cơ khí, nên tôi
sẽ đƣa ra những kết quả đã đƣợc thành lập từ tài liệu tham khảo đồ án tốt nghiệp

“Nghiên cứu và chế tạo robot hút bụi tự động”.

I. Thiết kế cấu trúc của robot
I.1 Yêu cầu kĩ thuật của robot:
Robot hút bụi chỉ có nhiệm vụ di chuyển hút bụi và tránh vật cản phía trƣớc.
Phần cơ khí của robot hút bụi cứng vững để mang đƣợc pin, mạch điều khiển,
cảm biến,…
Tốc độ di chuyển không quá nhỏ cũng không lớn q, khơng gây khó khăn cho
việc điều khiển.
Cơ cấu cơ khí nhỏ gọn, giúp cho robot di chuyển linh hoạt.
Kiểu dáng, màu sắc đẹp.
I.2 Phƣơng án thiết kế:
Vì sự kế thừa của những sản phẩm có sẵn cũng nhƣ của đồ án đã tham khảo nên
phần thiết kế cơ khí chỉ đƣợc cải tiến thêm vài chi tiết mà quan trọng chủ yếu là phần
điều khiển. Thiết kế phần thân đƣợc tiến hành trên phần mềm vẽ 3D Solidwork.Ta có
hình dạng tổng thể của phần khung cũng nhƣ kích thƣớc tổng quát của khung robot.

Page 12

do an


Hình 2.1 Tổng thể của Robot được thiết kế trên solidwork

Cơ cấu dichuyển của robot hút bụi sử dụng mô hình di động sử dụng hai bánh
dẫn chủ động và một bánh dẫn hƣớng.

Page 13

do an