Ý tưởng KHKT - sáng tạo TTNNĐ dành cho học sinh đạt giải cấp tỉnh

1

CUỘC THI SÁNG TẠO THANH THIẾU NIÊN, NHI ĐỒNG
TỈNH BẮC GIANG
LẦN THỨ 18, NĂM 2022

TÊN MƠ HÌNH:
THƯ VIỆN THƠNG MINH
Lĩnh vực: Đồ dùng dành cho học tập

Họ và tên tác giả: Trần Tiến Minh
Hoàng Thị Thu Hà
Lớp: 8D
Trường THCS Lam Cốt
Giáo viên hướng dẫn: Đoàn Thế Hải
Số điện thoại: 0346208307

Bắc Giang, tháng 6 năm 2022


2

1. TÊN MƠ HÌNH: “THƯ VIỆN THƠNG MINH.”
2. LĨNH VỰC DỰ THI: ĐỒ DÙNG DÀNH CHO HỌC TẬP
3. Ý TƯỞNG LÀM SẢN PHẨM.
Sách chính là nguồn tài sản quý giá của nhân loại và các cuốn sách được
tập hợp lại với nhau tạo nên một thư viện. Chính vì thế mà thư viện được xem là
một nơi lưu trữ các giá trị tinh hoa của nhân loại và những giá trị ấy được đúc
kết, truyền tải thông qua từng cuốn sách bên trong thư viện. Thư viện là nơi lưu
trữ, bảo quản thông tin về các lĩnh vực khác nhau. Chính vì thế mà thư viện có
giá trị và ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với con người trong việc tiếp nhận chi

thức. Hiện nay mỗi trường học đều có phịng thư viện nhằm giúp học sinh giải
trí tìm tòi, tiếp thu những chi thức mới sau những giờ học căng thẳng.
Thực tế khi em vào thư viện nhà trường cũng như thư viện của huyện, thì
việc tìm sách rất mất nhiều thời gian và có những thời điểm nhiều bạn học sinh,
sinh viên cùng đến tìm sách sẽ phải chờ đợi để được ghi tên mượn – trả sách.
Với những sự bất tiện như vậy em nghĩ ra ý tưởng tại sao không thiết kế hệ
thống thư viện thơng minh. Khơng cần phải chen lấn để đăng kí mượn sách.
Khơng mất cả buổi chỉ để tìm một vài quyển sách. Chỉ cần ra lệnh hoặc tùy chọn
trên màn hình máy tính thì sẽ có robot đem sách tận nơi.

Hình 1: Hình ảnh sản phẩm thư viện thơng minh cùng tác giả

3.1: Câu hỏi nghiên cứu.
Hướng đến việc giải quyết các câu hỏi phỏng vấn, điều tra và tiến hành dự án.
Cụ thể như sau:
- Mượn và trả sách của thư viện được thực hiện như thế nào? Có ưu việt gì
so với thư viện cũ?
- Thư viện có thể giúp học sinh, sinh viên có thể tra cứu thông tin của sách
khi ở nhà không?
- Các thao tác trên Thư viện thơng minh có dễ dàng, dễ sử dụng hay
không?


3

- Khi đưa vào sử dụng có thể giúp nhân viên quản lí thư viện giảm thiểu
được các cơng việc gì?
- Thực tế khi đưa vào sử dụng thực tiễn đem lại hiểu quả như thế nào?
3.2: Mục tiêu kĩ thuật
- Thư viện thơng minh có chức năng mượn và trả sách tự động thơng qua

màn hình điều khiển, thao tác dễ dàng, dễ sử dụng, rất thuận tiện cho mọi người,
phù hợp với mọi lứa tuổi.
- Thư viện có chức năng tạo mã QR riêng cho mỗi đầu sách, mã đó được dán
lên tất cả cuốn sách. Người quản lí chỉ cần tạo mã QR cho mỗi đầu sách sau đó
cập nhật lên Wedsite của trường từ đó giúp học sinh, người đọc có thể chủ động
tìm kiếm sách trước khi đến thư viện, giúp giảm thời gian tìm kiếm trực tiếp như
với thư viện truyền thống.
- Sau khi người đọc tìm kiếm được thơng tin của sách trên Wedsite thì người
đọc có thể lưu lại mã QR. Thư viện có chức năng quét mã QR người đọc chỉ cần
đưa mã QR đã chọn vào phần camera của thư viện là sẽ có robot tự động lấy
sách mang ra và khi trả sách người mượn chỉ cần đưa mã QR của sách lại, cánh
tay robot sẽ tự động cất sách vào nơi đã được lập trình sẵn.
- Thư viện thơng minh cịn có chức năng lưu lại lịch sử, dữ liệu ngày giờ
mượn trả sách, loại sách được mượn, trả của người đọc một cách tự động giúp
giảm thời gian ghi chép sổ sách của người quản lí như trước kia.
- Ưu điểm của máy dễ dàng lắp ráp, sản xuất bằng cách linh kiện có sẵn trên
thị trường như động cơ bước, thanh ray CNC, chi phí sản xuất rẻ chỉ khoảng 10
triệu đồng, dễ dàng bảo dưỡng, sửa chữa thuận tiện
3.3: Tiến trình thực hiện:
- Với lịng say mê và ham học hỏi góp phần làm những việc giúp ích cho
trường và các bạn. Sau khi ý tưởng của chúng em được Ban giám hiệu lựa chọn,
chúng em đã tìm hiểu thực tế và nhờ sự tư vấn của các thầy cô chúng em đã bắt
tay vào làm sản phẩm.
- Quy trình thực hiện:


4

3.4: Phương pháp
- Phương pháp phỏng vấn: Sử dụng các câu hỏi trực tiếp để phỏng vấn các

bạn học sinh, các thầy cơ giáo quản lí thư viện truyền thống.
- Phương pháp thu thập số liệu: Tham khảo các tài liệu về kĩ thuật, phần
mềm, tư vấn của các chuyên gia để nghiên cứu phục vụ việc chế tạo.
- Phương pháp điều tra bằng phiếu hỏi: Sử dụng phiếu hỏi giành cho các học
sinh, thầy cô tham gia sử dụng Thư viện thơng minh
3.5: Lộ trình nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu dự kiến thực hiện trong 6 tháng ( từ 01/11/2021 đến
30/04/2022). Kế hoạch thực hiện chi tiết như sau
- Ngày 01/11 – 30/11/2021: Đọc và nghiên cứu, tìm hiểu tài liệu liên quan
đến các hoạt động của thư viện.
- Ngày 01/12 – 31/12/2021: Tiến hành lên ý tưởng dự án.
- Ngày 01/01 – 31/01/2022: Tiến hành dự án và thực nghiệm tại trường học
- Ngày 01/02 – 28/02/2022: Thu thập phản hồi của học sinh, thầy cô để
chỉnh sửa khắc phục hạn chế.
- Ngày 01/03 – 31/03/2022: Hoàn thiện sản phẩm, tham gia cuộc thi
KHKT cấp Huyện.
- Tháng 01/04 – 30/04/2022: Khắc phục hạn chế, hoàn thiện tham gia thi
cấp Tỉnh
4. TÍNH MỚI, TÍNH SÁNG TẠO CỦA SẢN PHẨM.
Chúng em đã cải tiến sản phẩm so với các cuộc thi trước: Thêm nhiều giá
để sách và cửa lấy sách, Bảng điều khiển dùng màn hình cảm ứng nhỏ gọn.
5. CẤU TẠO HỆ THỐNG – NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG
5.1: Bộ điều khiển lập trình Arduino


5

- Bộ điều khiển lập trình Arduino
chúng em sử dụng là Arduino UNO
sử dụng vi điều khiển ATmega328

Bộ não này có thể xử lí những tác
vụ đơn giản như điều khiển đèn
LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho
xe điều khiển từ xa, làm một trạm
đo nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên
màn hình LCD,… hay những ứng
dụng khác. Vai trị trong hệ thống

Hình 2: Bộ điều khiển Arduino

xử lí thơng tin đưa ra lệnh điều
khiển các cơ cấu chấp hành là động
cơ. Ưu điểm của loại này là có sẵn
trên thị trường, dễ mua, giá cả phải
chăng và rất dễ dàng cho học sinh
nghiên cứu.
Nguyên lí hoạt động: Bộ điều
khiển Arduino đóng vai trị thực
hiện nhiệm vụ điều khiển các động
cơ bước theo chương trình đã cài
đặt sẵn bằng phần mềm Visual
Studio. Thơng qua màn hình điều
khiển người sử dụng có thể thao tác
một cách dễ dàng, thuận tiện.
Hình 3: Màn hình hiển thị đang hoạt động


6

5.2: Màn hình đăng nhập hệ thống

Hình 4: Màn hình đăng nhập hệ thống thư viện thông minh

- Nhà trường sẽ xây dựng kho dữ liệu, thông tin về học sinh của trường sau
đó sẽ cập nhật lên hệ thống quản lí của thư viện.
- Mỗi học sinh sẽ được cấp một tài khoản riêng trùng với mã số của thẻ
học sinh.
- Khi học sinh có nhu cầu mượn sách sẽ dùng tài khoản được cấp để đang
nhập vào hệ thống. Lịch sử mượn, trả sách sẽ được lưu lại để dễ dàng quản lí
thư viện.

Hình 5: Màn hình làm việc của thư viện

Học sinh có thể “ Mượn sách” hoặc “ Trả sách” thủ công bằng cách ấn
các biểu tượng trên màn hình hiển thị.


7

Ở chế độ thủ cơng học sinh có thể quan sát trên kho sách có những loại
sách nào rồi ấn mượn sách tương ứng với vị trí đó.
Ví dụ: Trên màn hình hiện thị ở vị trí ơ thứ 6 có sách “Hiền tài là ngun
khí quốc gia”. Khi người mượn muốn mượn quyển sách đó sẽ ấn vào biểu
tượng “Mượn sách” rồi “chọn vị trí thứ 6”, sau đó CPU xử lí và cấp lệnh cho
các khối chấp hành động cơ làm nhiệm vụ. Khi “Trả sách” người mượn cũng
làm tương tự.

Hình 6: Hình ảnh kiểm tra chức năng mượn sách bằng mã QR

Ngồi ra thư viện cịn có chức năng mượn, trả sách bằng cách quét mã

QR code. Để lấy được mã QR của sách người mượn chỉ cần lên wedsite của
trường để lấy thông tin về sách sau đó có thể lưu lại bằng điện thoại, ngồi ra
trên wedsite cũng hiển thị rõ vị trí, trạng thái của từng cuốn sách.
Ưu điểm: Giúp người mượn có thể chủ động trong việc lựa chọn sách,
không tốn thời gian tìm kiếm sách như thư viện truyền thống.

Hình 7: Tạo mã QR trực tiếp trên phần mềm


8

Phần mềm giúp lưu giữ thông tin và thời gian mượn trả của từng người,
giúp người quản lí thư viện không bị nhầm lẫn thông tin, hơn nữa lịch sử cịn
cho biết sở thích của học sinh từ đó nhà trường cịn có thể dựa nào để bổ sung
các đầu sách giúp học sinh hứng thú trong việc đọc sách hơn.

Hình 8: Thơng tin người mượn sách được cập nhật trên phần mềm

5.3: Động cơ bước

Hình ảnh 9: Vai trị là chấp hành điều khiển tay robot lấy sách di chuyển theo 3 trục

- Các động cơ bước được gắn lên trục, giá đỡ và truyền động bằng các dây đai
- Động cơ bước hoạt động ổn định chính xác hơn so với động cơ thường, giúp


9

lấy, trả sách chuẩn xác.
- Để kiểm soát các thao tác được chuẩn xác đúng vị trí, cịn có các cơng tắc

hành trình

Hình ảnh: 9: Cơng tắc kiểm sốt hành trình

5.4: Camera và module đọc mã vạch

Hình ảnh 10: Camera và module có chức năng đọc mã vạch

-

Camera và module có vai trị nhận dữ liệu QR

-

Module đọc mã vạch tự động có có thể kết nối bằng cổng USB trực tiếp

với máy tính, module có thiết kế nhỏ gọn, tiện lợi khi sử dụng.


10

5.5: Hệ thống trục và giá đỡ

Hình ảnh 11: Hệ thống khung đỡ

Hệ thống trục và giá đỡ được làm bằng nhôm, tận dụng từ các thanh đỡ
của máy cắt CNC có giá thành rẻ, có trọng lượng nhẹ và chắc khỏe, dễ dàng
sửa chữa và thay thế khi xảy ra sự cố.
Hướng phát triển của chúng em có thể hoàn thiện tốt hơn bằng xây dựng
một hệ thống thư viện hồn chỉnh, có thể đặt được nhiều cuốn sách hơn giúp

tối ưu không gian.
6. Đường link dẫn đến video mơ hình thư viện thơng minh:
/>Cly5a8?usp=sharing
7. Hiệu quả đạt được
Sản phẩm “ Thư viện thông minh” khi được thực nghiệm và vận dụng
trong nhà trường đã mang lại hiệu quả như:
Giúp học sinh hứng thú với việc vận hành và hoạt động của thư viện, từ đó
thúc đấy tinh thần ham học hỏi, say mê hứng thú trong việc đọc sách hơn.
Khi đưa “ Thư viện thông minh” vào trong trường học giúp các thầy cơ làm
cơng tác quản lí tránh nhầm lẫn trong việc ghi chép sổ sách.
Giúp học sinh chủ động, giảm thời gian tìm kiếm chọn lựa sách nhất là
trong giờ nghỉ giải lao giữa các tiết học.
8. Triển vọng, hướng phát triển của sản phẩm
Sản phẩm “Thư viện thông minh” của em đã được thực nghiệm thành cơng và
có hiệu quả, giá thành rẻ. Nếu tiếp tục được đầu tư, giúp đỡ, chúng em tiếp tục
nghiên cứu, cải tiến hiện đại hoá các thiết bị, làm sản phẩm đẹp hơn hoàn thiện
và tối ưu các quy trình sản xuất, hạ giá thành sản phẩm. Đưa vào thực tiễn sản


11

xuất thương mại hoá sản phẩm trên thị trường và nhân rộng ra các trường học và
thư viện ở thôn xóm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lập trình điều khiển trên Arduino tác giả: KS Phạm Quang Huy
2. Tìm hiểu về cơng tắc hành trình: ( />3. Hướng dẫn sử dụng Visual Studio Code căn bản: ( />huong-dan-cach-su-dung-visual-studio-code-can-ban )
4. Ngày hội sách 2021: Sách – Sứ mệnh phát triển Văn hoá đọc
( )
5. Sách lập trình Arduino cho người mới bắt đầu – ARDUINO KIT

Hiệu trưởng kí duyệt

Nhóm tác giả

Gv hướng dẫn

Hồng Thị Thu Hà

Đoàn Thế Hải

Trần Tiến Minh