Sản phẩm khoa học kỹ thuật xe lăn thông minh, khoa học công nghệ ứng dụng

ĐỀTÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT DÀNH
CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP TỈNH
Tên đề tài:

Xe lăn điều khiển bằng cử chỉ đầu
dành cho người khuyết tật
Lĩnh vực: HỆ THỐNG NHÚNG

Bắc Ninh, tháng 12 năm 2015


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH..........................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.......................................................................................................3
1 Lý do chọn đề tài......................................................................................................................3
1.1. Tính cấp thiết của đề tài.......................................................................................................3
2. Xác định vấn đề nghiên cứu....................................................................................................6
2. 1. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................................................6
2.2 Đối tượng nghiên cứu...........................................................................................................7
2.3. Nội dung của đề tài, các vấn đề cần giải quyết....................................................................7
2.4. Thời gian nghiên cứu...........................................................................................................8
2.5. Phương pháp nghiên cứu......................................................................................................8
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ MÔ HÌNH NGHIÊN CÚU...............................................8
2.1. Quá trình nghiên cứu............................................................................................................8
2.1. 2. Tìm hiểu vật liệu và thiết bị điện tử..............................................................................11
2.1.3. Thiết kế sản phẩm...........................................................................................................13
2.1.3.1 Bộ điều khiển trên xe lăn điện......................................................................................13
2.1.3.2 Modul Sim tích hợp chức năng định vị GPS:...............................................................14
2.1.3.3 Bộ điều khiển trung tâm Raspberry Pi :........................................................................16
2.1.3.4 Công tắc và ổ cắm tích hợp điều khiển từ xa:...............................................................17
2.1.4. Lập trình và kết nối.........................................................................................................19

2.1.4.1. Lập trình điều khiển giọng nói trên Raspberry Pi........................................................19
2.1.4.2. Lập trình điều khiển thiêt bị thu phát không dây.........................................................20
2.1.5. Lắp đặt sản phẩm............................................................................................................20
2.1.6 Nguyên lý vận hành.........................................................................................................21
2.1.6.1 Điều khiển xe lăn chuyển động.....................................................................................21
2.1.6.2 Điều khiển thiết bị dân dụng.........................................................................................22
2.2 Kết quả nghiên cứu.............................................................................................................25
2.2.1 Bảng vật liệu....................................................................................................................25
2.2.2 Các thông số kỹ thuật.......................................................................................................25
2.2.3 Hoàn thiện sản phẩm........................................................................................................26
3.1. Kết quả nghiên cứu............................................................................................................27
3.2. Ứng dụng của đề tài...........................................................................................................27
3.3. Chi phí kinh tế đề tài..........................................................................................................27


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình1.1: Raspberry Pi 3 bán trên webside
Hình 2.1: Người khuyết tật cả tay lẫn chân do bị di chứng chất độc ra cam
Hình 2.2: Người lao động làm việc với bom mìn còn sót sau chiến tranh
Hình 2.3: Người già bị liệt do đột quỵ
Hình 2.4: Biểu tượng công cụ Google Assistant
Hình 2.5: Sơ đồ khối mô tả hệ thống
Hình 2.6: Tay điều khiển gắn trên xe điện
Hình 2.7: Sơ đồ đấu nối modul sim 808
Hình 2.8: Modul sim 808
Hình 2.9: Bản đồ định vị vị trí của người khuyết tật
Hình 2.10: Mạch điều khiển trung tâm Raspberry Pi
Hình 2.11: Cổng đấu nối vào ra của Raspberry Pi
Hình 2.12: Mạch điều khiển trung tâm gắn trên xe
Hình 2.13: Sơ đồ khối công tắc, ổ cắm

Hình 2.14: Sơ đồ đấu nối công tắc với bộ thu phát không dây
Hình 2.15: Mạch điều khiển bật tắt thiết bị tại ổ cắm và công tắc
Hình 2.16: Công tắc, ổ cắm cơ khí tích hợp mạch điều khiển từ xa
Hình 2.17: Giao diện lập trình điều khiển giọng nói trên Raspberry Pi
Hình 2.18: Gắn bộ điều khiển trung tâm vào thân xe
Hình 2.19: Kết nối Micro với bộ điều khiển
Hình 2.20: Lắp mạch điều khiển từ xa vào công tắc và ổ cắm
Hình 2.21: Tháo thiết bị điều khiển trên xe lăn để tìm hiểu nguyên lý làm việc
Hình 2.22: Kết nối với bộ điều khiển trung tâm và lập trình
1


Hình 2.23: Kết nối máy tính và thực hiện thao tác lệnh trên xe lăn
Hình 2.24: Thử nghiệm các tính năng của xe lăn sau khi hoàn thiện sản phẩm

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1 Lý do chọn đề tài
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Theo trang trợ lý pháp luật Việt Nam[1] “ Tính đến năm 2013 trên thế giới
có khoảng 10% dân số là người khuyết tật. Theo báo cáo của Bộ Lao động
Thương binh và Xã hội, cả nước hiện có khoảng 15 triệu người khuyết tật
(chiếm khoảng 17,5% dân số). Trong đó khoảng 87% người khuyết tật sống ở
nông thôn gặp nhiều khó khăn về kinh tế, cần đến sự trợ giúp, hỗ trợ của nhà
nước và xã hội. Do đó ngoài việc thực hiện bảo vệ quyền và nghĩa vụ như mọi
công dân khác thì họ cần được bảo vệ các quyền và những ưu tiên dành riêng
cho họ. Mặt khác phần lớn những người khuyết tật thường có những mặc cảm tự
ti vì gánh nặng cho người thân, gia đình, tự ái xa lánh với người xung quanh. Do

vậy chúng ta cần hành động để hỗ trợ cho người khuyết tật, trên tất cả các
phương diện từ khuyết tật vận động cho đến trí tuệ hay cảm giác, để hướng đến
việc xây dựng một dân tộc khoẻ mạnh và phát triển bền vững.
1.2. Tính thực tiễn của đề tài
Hiện nay, với những người khuyết tật thường gặp các vấn đề cơ bản sau:
•

Khuyết tật thân thể, tứ chi, khuyết tật vận động

•

Suy giảm các giác quan: (mù, điếc, khiếm thính, khiếm thị, không nhận được

mùi vị)
•

Khuyết tật về nói (câm, líu lưỡi), đọc (thiểu năng đọc)

•

Khiếm khuyết về khả năng học hỏi, luyện tập

•

Khuyết tật tâm lý (tâm thần), bại não

•

Thiểu năng trí tuệ, tự kỷ
Chúng ta thường xuyên gặp những người chỉ khuyết tật chân đi lại, di

chuyển vất vả trên đường cùng với chiếc xe lăn hoặc bất tiện trong việc sinh
hoạt, sử dụng các thiết bị dân dụng hàng ngày, hay những người khuyết tật cả
3


chân và tay phải nhờ sự hỗ trợ giúp đỡ của những người xung quanh để di
chuyển, sinh hoạt trong khi trí tuệ vẫn bình thường.
Để hỗ những người khuyết tật về mặt vận động này, Trên thế giới nói
chung và Việt Nam nói riêng đã có rất nhiều nghiên cứu thiết kế ra những chiếc
xe lăn phù hợp với các đối tượng khác nhau như:
Xe lăn cơ khí phù hợp với những người chỉ khuyết tật phần chân. Những
xe lăn lăn này giá thành hợp lý, phù hợp với đa số đối tượng người thu nhập
thấp như người Việt Nam.
Xe lăn điện phù hợp với những người khuyết tật chân và tay yếu, việc đi
lại dễ dàng hơn vì chỉ thao tác bằng các phím ấn hay cần gạt Joystick. Giá thành
xe cao hơn nhưng với tính năng hỗ trợ của nó thay cho người thân thì giá thành
cũng phù hợp.
Như vậy, đối với những người khuyết tật chân, xe lăn điện có thể đã khắc
phục, giúp đỡ được họ, nhưng đối với những người bị khuyết tật ở tay thì lại khá
hạn chế. Nhiều năm qua đã có nhiều dự án, nhiều nhóm nhà khoa học nghiên
cứu, hoàn thiện, thậm chí có những phiên bản đã có thể trực tiếp thay thế cho
con người.
Có hướng nghiên cứu thiết kế cánh tay robot cho người khuyết tật. Ý tưởng
rất hay, tuy nhiên nó có nhược điểm là sản phẩm khó phục vụ đại trà vì giá thành
tương đối đắt hoặc sản phẩm phải làm theo kiểu handmade vì mỗi người có
khuyết tật tay khác nhau. Vì vậy đối với các quốc gia đang phát triển như Việt
Nam, tỷ lệ người được tiếp cận với các sản phẩm hỗ trợ chuyển động tay chính
là điều quá xa vời.
Có nhóm nghiên cứu theo hướng điều khiển bằng giọng nói, điều khiển bằng

cử động và ý tưởng này đã bắt đầu được nhen nhóm và triển khai. Tuy nhiên,
nhiều lần chúng em được đi thăm các cụ, ông bà thấy ông bà đi lại, di chuyển,
sinh hoạt khó khăn, những lần thiện nguyện tại các trung tâm phục hồi chức
năng, những lần về quê chúng em quan sát thấy có những người khuyết tật cả 2
tay, chân yếu ớt, do tai nạn giao thông hoặc do các nguyên nhân khác, khi di
chuyển đi lại hoặc gặp khó khăn khi sinh hoạt.
4


Vậy thì làm thế nào để có thể tạo ra một sản phẩm có thể giúp người khuyết
tật có thể vừa di chuyển thuận tiện, dễ dàng, linh động vừa có thể điều khiển một
số dụng cụ cơ bản trong gia đình phục vụ sinh hoạt bản thân cải thiện cho sinh
hoạt hàng ngày hạn chế sự giúp đỡ của người thân và khi người thân đi vắng với
giá thành phù hợp cho người khuyết tật?
Để giải quyết cho vấn đề này chúng em đã hình thành ý tưởng đó là:
“Chế tạo xe lăn điện tương tác thông minh dành cho người khuyết tật”. Ý
tưởng của chúng em sẽ dựa trên nền tảng của xe lăn điện đang bán trên thị
trường và sự phát triển của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 hay vạn vật kết nối
(IOT - Internet Of Think). Nhằm cải thiện thêm một số tính năng để phù hợp với
tối đa người khuyết tật.
Nguyên lý: Sử dụng Micro phone ra lệnh tới bộ điều khiển trung tâm
(Raspberry Pi 3). Bộ điều khiển trung tâm nhận lệnh, so sánh với các tập lệnh đã
có để một phần điều khiển xe lăn di chuyển, một phần điều khiển các thiết bị
hằng ngày qua môi trường không dây (wifi)
1.3. Tính khả dụng
Hiện nay vấn đề công nghệ thông tin, điện tử ngày càng phát triển, cáclinh
kiện, thiết bị điện tử trong đó có các vi mạch, cách mạch điện tử thông minh
như: bộ điều khiển trung tâm (Raspberry Pi 3), Microphone, mạch thu phát wifi
bán rất nhiều trên thị trường Việt Nam, chúng ta dễ dàng mua bán các thiết bị
này.

5


Hình 1.1: Raspberry Pi 3 bán trên webside
Bên cạnh đó sự phát triển của các trang mạng xã hội nên chúng ta dễ dàng đặt
hàng mua thiết bị qua mạng xã hội.

2. Xác định vấn đề nghiên cứu
2. 1. Mục tiêu nghiên cứu
Chế tạo xe lăn điện tương tác thông minh không chỉ phục vụ việc đi lại mà còn
có thể hỗ trợ cho sinh hoạt hàng ngày hạn chế thấp nhất sự hỗ trợ của người thân
có giá thành phù hợp với người khuyết tật và có thể sử dụng đại trà .
Sản phẩm dự tính các tính năng cơ bản sau:
- Thiết kế thêm tính năng có thể điều khiển bằng giọng nói, giúp người khuyết tật
đi lại, di chuyển
- Bộ điều khiển xe lăn kết nối không dây với các thiết bị dân dụng trong gia đình
như: ti vi, quạt, bóng điện, bình để người khuyết tật dễ dàng sử dụng.
- Xác định vị trí, hỗ trợ tính năng theo dõi sức khỏe, nhằm gửi cảnh báo cho
người thân trong trường hợp khẩn cấp.

6


- Bộ điều khiển trung tâm gọn, nhẹ, tính di động cao nhằm tạo sự tiện lợi trong
lúc sinh hoạt.
Hướng phát triển tiếp của đề tài:
-

Phân biệt được giọng nói địa phương

- Tích hợp tính năng nút điều khiển tự động khi muốn từ xe nằm lên giường và
ngược lại
- Có thể tích hợp sử dụng các cảm biến cho người phím thị khi di chuyển.
- Sử dụng định vị GPRS, cảm biến để điều khiển người phím thị di chuyển qua hệ
thống microphone tích hợp vào điện thoại thông minh.
2.2 Đối tượng nghiên cứu
Những người bị khuyết tật bàn tay, hoặc cả cánh tay như mất đi một tay, mất
hai tay thậm chí cho những người còn cả hai tay nhưng mất đi khả năng vận
động, những người không có khả năng hoạt động bằng tay, bằng chân nhưng vẫn
nói bình thường, những người già yếu khó khăn trong sinh hoạt.
2.3. Nội dung của đề tài, các vấn đề cần giải quyết
- Tìm hiểu thực trạng, chế độ của của người khuyết tật Việt Nam
- Tìm hiểu về tâm lí những người khuyết tật từ đó tìm hiểu vấn đề giải quyết
- Nghiên cứu vấn đề thực tiễn cần giải quyết, đề ra mục tiêu phương án, cách
thức tiến hành để thực hiện đề tài.
- Tìm hiểu công nghệ Google Voice nhằm chuyển đổi giọng nói con người thành
lập lệnh để điều khiển
-Tìm hiểu về vai trò của chức năng của máy tính nhúng Raspberry Pi 3 và cách
thức tiến hành và sử dụng, lập trình Arduino IDE để viết code cho mạch Arduino
dùng để tương tác với các thiết bị phần cứng
- Tính toán thiết kế, cách sử dụng các thu phát wifi để điều khiển các thiết bị
trong gia đình qua môi trường không dây.
- Lắp đặt bố trí hoàn thiện sản phẩm
- Liên hệ với người khuyết tật để tiến hành vận hành thử
- Đánh giá sản phẩm và chỉnh sửa các thông số kỹ thuật cho phù hợp
- Báo cáo kết quả nghiên cứu trước hội đồng khoa học kỹ thuật nhà trường và
của để được nhận xét, đánh giá trên cơ sở đó tiếp thu ý kiến để nhận được xuât
cải tiến, nâng cấp sản phẩm
7

2.4. Thời gian nghiên cứu
Ý tưởng của chúng em được hình thành từ rất lâu, tuy nhiên từ khi được sự
hướng dẫn, chỉ bảo của các thầy chúng em với bắt tay vào tìm hiểu và nghiên
cứu.
-Từ tháng 1/2017-3/2017 tìm hiểu thông tin, thu thập tài liệu.
- Từ tháng 4/2017-6/2017 nghiên cứu lý thuyết, tìm hiểu nguyên lý hoạt động.
- Từ tháng 5/2017 đến nay thu thập mua linh kiện lắp ráp, hoàn thành và vận
hành thử.
2.5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp quan sát
- Phương pháp lý luận
- Phương pháp thực nghiệm
- Phương pháp đối chứng
- Phương pháp chuyên gia.
- Phương pháp thống kê
- Một số phương pháp khác như: khảo sát, mô phỏng, báo cáo....

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ MÔ HÌNH NGHIÊN CÚU
2.1. Quá trình nghiên cứu
2.1.1. Hình thành ý tưởng

8


Qua sự tình cờ xem các chương trình tivi về cuộc chiến tranh bảo vệ tổ
quốc, chúng em được biết rằng, chiến tranh đã qua đi, bên cạnh 1.146.250 người
lính đã Anh dũng ngã xuống vì sự độc lập của dân tộc, chúng ta còn có hơn
600.000 nghìn thương binh, những người đã để lại 1 phần máu xương ở chiến

trường. Trong những con người cao cả đó, có những người gắn bó phần đời còn
lại bên những trước xe lăn. Có những người lính mang trong mình chất độc màu
da cam, những đứa con không lành lặn sinh ra mang theo di chứng của chất độc
màu da cam và không ít những đứa con này có người bạn thân thiết là chiếc xe
lăn.

Hình 2.1: Người khuyết tật cả tay lẫn chân do bị di chứng chất độc ra cam
Không những vậy, dù chiến tranh đã lùi xa, nhưng đôi lúc chúng ta vẫn gặp
những người tàn tật ngồi trên những chiếc xe lăn mà nguyên nhân là do trong
quá trình lao động bị vấp bom mìn để lại trong lòng đất, hay tai nạn trong lao
động, hoặc tai nạn khi tham gia giao thông.

9


Hình 2.2: Người lao động làm việc với bom mìn còn sót sau chiến tranh
Những lần thiện nguyện tại các trung tâm phục hồi chức năng, những lần về
quê chúng em quan sát thấy có những người khuyết tật cả 2 tay, chân yếu ớt sinh
hoạt khó khăn. Tìm hiểu thêm trên mạng xã hội, chúng em lại nhận thấy rằng:
Mỗi năm Việt Nam có hơn 200.000 người bị đột quỵ (tai biến mạch máu não),
gần 50% trong số đó qua cơn nguy kịch, tuy nhiên chỉ có khoảng 25-30% tự đi
lại phục vụ bản thân được, 20-25% đi lại khó khăn, cần sự hỗ trợ của người khác
trong sinh hoạt, 15-25% phải phụ thuộc hoàn toàn vào sự phục vụ của người
khác.

Hình 2.3: Người già bị liệt do đột quỵ
10


Như vậy chúng ta thấy rằng bên cạnh chúng ta có rất nhiều người bị khuyết

tật hoặc bị tai biến, và phần đông trong số họ không thể tự phục vụ bản thân, từ
đi đứng, ăn, ngủ, điều khiển các thiết bị sinh hoạt hằng ngày đều phụ thuộc vào
sự phục vụ của người khác.
Trên cơ sở đó bản thân tác giả nghĩ ra ý tưởng và đã bắt tay tìm hiểu, thu
thập các thông tin, dữ liệu về các công trình nghiên cứu trước đó ở Việt Nam và
trên thế giới.
Dựa trên tình hình thực tế về điều kiện kinh tế và trình độ của Việt Nam,
bản thân chúng em đã trăn trở, suy nghĩ là làm sao sản phẩm mình tạo ra phải
tiện vận dụng trong sản xuất, linh hoạt, bền có độ thẩm mỹ và đặc biệt là có thể
thương mại trên thị trường với giá thành phải chăng. Sau khi đã xác định mục
tiêu, bản thân chúng em đã gặp trực tiếp giáo viên hướng dẫn và là người bảo trợ
đề tài cùng đề ra phương án, phác thảo thiết kế bản vẽ kỹ thuật, tìm hiểu vật liệu,
thiết bị kỹ thuật sẵn có và giá cả của nó trên thị trường, viết code phần mềm điều
khiển, tiến hành lắp đặt và vận hành thử sao cho đạt tới sản phẩm hoàn thiện
nhất.

2.1. 2. Tìm hiểu vật liệu và thiết bị điện tử
a. Yêu cầu sản phẩm: Xe lăn phải có tính thẩm mỹ, trọng lượng phù hợp,
đủ lực, linh hoạt khi sử dụng, thực hiện được một số cử động cơ bản trong sinh
hoạt hằng ngày. Bộ điều khiển phải di động được, vì ngoài việc đi lại trên xe lă,
người khuyết tật còn ngủ, nghỉ trên giường, trong lúc đó vẫn có nhu cầu sử dụng
các thiết bị dân dụng.
b. Bộ điều khiển trung tâm Raspberry Pi 3
Bản chất là máy tính thu nhỏ (mini PC) dự án phát triển Raspberry Pi 3
nhằm hỗ trợ học sinh các nước kém phát triển làm quen với lập trình nhúng
hướng đối tượng nên dễ sử dụng và giá cả tương đối phù hợp.
11


c. Công cụ Google Assistant

Google Assistant có thể gọi là một trợ lý ảo thông minh do Google phát triển,
với nhiều tính năng hữu ích cho người dùng. Như trò chuyện, giúp người dùng có thể
tìm kiếm thông tin về địa điểm, hoặc bất cứ thông tin nào nó nhận. Google Assistant
được tương tác thông qua giọng nói, văn bản.
Google Assistant có nhiều tính năng thông minh rất hữu ích cho người dùng
bằng cách giao tiếp tương tác thông qua giọng nói hoặc văn bản, Google Assistant có
thể giúp bạn điều khiển một số tính năng trên điện thoại như mở nhạc, tìm kiếm thông
tin từ Google, hỗ trợ tìm đường, hỗ trợ đọc đọc tin nhắn, tìm kiếm danh bạ, hay đơn
giản là giúp bạn gọi điện thoại đến các số lưu sẵn trong danh bạ.

Hình 2.4: Biểu tượng công cụ Google Assistant

12


2.1.3. Thiết kế sản phẩm

Micro phone

Bộ điều khiển trên
xe lăn

Bộ điều khiển
trung tâm dựa
trên nền tảng
Raspberry Pi 3

Modul sim

Modul định

vị GPS

Modul thu
phát wifi

Tivi

Bình nóng lạnh

Quạt điện

Chuông điện

Bóng điện

Hình 2.5: Sơ đồ khối mô tả hệ thống
2.1.3.1 Bộ điều khiển trên xe lăn điện
Đây là bộ điều khiển đã được nhà thiết kế xe lăn điện hoàn thiện, nó có
chức năng điều khiển xe lăn di chuyển thông qua cần gạt stick, thông báo dung
lượng acquy còn lại và có phím chuông cảnh báo giúp người khuyết tật thông
báo cho người xung quanh khi cần sự giúp đỡ hoặc

13


Hình 2.6: Tay điều khiển gắn trên xe điện
Trong đó:
- Phím ấn vàng + và - : Để thực hiện tăng giảm tốc độ xe điện
- Phím nguồn đỏ: Thực hiện chức năng báo hiệu có nguồn hay không và phía dưới
là màn hình hiển thị dung lượng pin.

- Phím loa màu hồng: Thực hiện chức năng đưa ra cảnh báo khi người khuyết tật
cần sự giúp đỡ của người xung quanh.
- Gậy joystick: Dùng để điều khiển chiếc xe di chuyển: tiến, lùi, trái, phải..
2.1.3.2 Modul Sim tích hợp chức năng định vị GPS:
Thực hiện chức năng nhận tạo mạng dữ liệu di động, để bộ điều khiển trung tâm
kết nối được với webside, và môi trường truyền thông tin ( tình trạng sức khỏe,
trường hợp khẩn cấp như bị ngã…) đến người thân. Modul định vị GPS thực
hiện chức năng xác định vị trí của người khuyết tật, gửi thông tin vị trí lên
webside thông bộ điều khiển trung tâm.

14


Hình 2.7: Sơ đồ đấu nối modul sim 808

Hình 2.8: Modul sim 808

Hình 2.9: Bản đồ định vị vị trí của người khuyết tật
15


2.1.3.3 Bộ điều khiển trung tâm Raspberry Pi :
Thực hiện chức năng nhận lệnh từ giọng nói từ người khuyết tật, xử lý thông tin
và gửi lệnh điều khiển đến xe lăn và các thiết bị điện dân dụng

Hình 2.10: Mạch điều khiển trung tâm Raspberry Pi

Hình 2.11 Cổng đấu nối vào ra của Raspberry Pi

16

Hình 2.12: Mạch điều khiển trung tâm gắn trên xe
2.1.3.4 Công tắc và ổ cắm tích hợp điều khiển từ xa:
Nhằm mục đích bật tắt các thiết bị trong nhà khi được kết nối với nó như: Bóng
điện, quạt điện, ti vi, bình nóng lạnh… Công tắc phải đảm bảo nguyên tắc vừa
bật được bằng cơ khí ( dành cho những người bình thường), và điều khiển được
từ xa bằng giọng nói thông qua môi trường Wifi.
Bộ điều khiển trong công tắc phải vừa nhỏ gọn để thiết kế vừa gọn trong
không gian của công tắc thực tế, vừa có độ an toàn cao và công suất đủ lớn.

Hình 2.13 Sơ đồ khối công tắc, ổ cắm
17


Hình 2.14 Sơ đồ đấu nối công tắc với bộ thu phát không dây
Trong sơ đồ nguyên lý này, chúng ta có thể bặt, tắt công tắc thông qua
công tắc cơ khi SW1 hoặc qua giọng nói. Khi có tín hiệu điều khiển thiết bị từ
Micro, thông qua Raspberry để xử lý lệnh và truyền lệnh theo môi trường không
dây xuống các công tắc hoặc ổ cắm. Tại vị trí công tắc, ổ cắm sẽ nhận lệnh và
phân tích lệnh và đưa ra tín hiệu điều khiển để bật tắt các thiết bị kết nối với
công tắc hoặc ổ cắm.
Sơ đồ trạng thái mô tả mối quan hệ giữa bật tắt thiết bị bằng công tắc cơ
hoặc tín hiệu nhận được từ vi xử lý

18


Mạch thực thực hiện:
Mạch điện thực thu nhỏ để có thể bỏ vào hộp điện âm tường và kết nối

với công tắc cơ khí.

Hình 2.15 Mạch điều khiển bật tắt thiết bị tại ổ cắm và công tắc

Hình 2.16: Công tắc, ổ cắm cơ khí tích hợp mạch điều khiển từ xa

2.1.4. Lập trình và kết nối
2.1.4.1. Lập trình điều khiển giọng nói trên Raspberry Pi

19


Hình 2.17: Giao diện lập trình điều khiển giọng nói trên Raspberry Pi
- Code chương trình (xem phần phụ lục)
2.1.4.2. Lập trình điều khiển thiêt bị thu phát không dây
- Code chương trình (xem phần phụ lục)
2.1.5. Lắp đặt sản phẩm
Bước 1: Gắn phần điều khiển trung tâm vào thân xe và kết nối với bộ điều khiển
có sẵn trên thân xe.

Hình 218 Gắn bộ điều khiển trung tâm vào thân xe
20


Bước 2: Lắp micro kết nối với bộ điều khiển trung tâm

Hình 2.19 Kết nối Micro với bộ điều khiển
Bước 3: Lắp mạch điều khiển từ xa vào ổ cắm hoặc công tắc muốn điều khiển
thiết bị

Hình 2.20 Lắp mạch điều khiển từ xa vào công tắc và ổ cắm
Bước 4: Kết nối nguồn, bật nguồn và thực hiện thao tác lệnh mong muốn.
2.1.6 Nguyên lý vận hành
2.1.6.1 Điều khiển xe lăn chuyển động
Để thực hiện việc điều khiển xe lăn di chuyển đến vị trí mong muốn, chúng ta
thực hiện các khẩu lệnh sau:
21


STT

Khẩu lệnh

Xe lăn thực hiện
Xe lăn dừng lại khi
đang ở trạng thái bất kỳ
(tiến, lùi, trái phải
Xe lăn lùi khỏi vị trí
hiện tại
Xe lăn tiến lên phía
trước
Xe lăn thực hiện rẽ
sang bên trái
Xe lăn thực hiện rẽ
sang bên phải

1
Dừng
2
3

Lùi
Tiến

4
5

Trái
Phải

Ghi chú: Đang ở điều khiển thiết bị ở trạng thái bất kỳ, không muốn thực hiện
thao tác đó nữa chúng ta thực hiện khẩu lệnh dừng.
Ví dụ: Đang cho xe rẽ trái, xe sẽ thực hiện rẽ trái, khi nào đến vị trí mong
muốn , ta hô khẩu lệnh “dừng”
2.1.6.2 Điều khiển thiết bị dân dụng
Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài chúng ta thực hiện kết nối mạch điện
với thiết bị bao gồm 1 ổ cắm để cắm 1 thiết bị điện ví dụ như quạt điện và 2
công tắc điều khiển cho 2 bóng đèn.

22


Do đó để thực hiện muốn thực hiện bật tắt các thiết bị mong muốn chúng
ta thực hiện các khẩu lệnh sau:
STT
1
2
3
4
5

6

Khẩu lệnh

Ổ cắm và công tắc thực hiện lệnh
Ổ cắm sẽ kết nối nguồn và thiết bị
điện cắm với nó sẽ làm việc
Ổ cắm sẽ ngắt nguồn và thiết bị
điện cắm với nó sẽ không làm việc
Đèn nối với công tắc 1 sẽ sáng
Đèn nối với công tắc 1 sẽ tắt
Đèn nối với công tắc 2 sẽ sáng
Đèn nối với công tắc 2 sẽ tắt

Bật ổ cắm
Tắt ổ cắm
Bật đèn 1
Tắt đèn 1
Bật đèn 2
Tắt đèn 2

2.1.7: Một số hình ảnh quá trình lắp đặt và thử nghiệm

23