Robot hút bụi : Đồ án tốt nghiệp

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.72 MB, 99 trang )

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CHẾ TẠO ROBOT HÚT BỤI SỬ DỤNG
TRONG GIA ĐÌNH

Giảng viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Thùy
Sinh viên thực hiện:

Huỳnh Thế Minh

Mã số sinh viên:

59131411

Khánh Hòa –
20212021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CHẾ TẠO ROBOT HÚT BỤI SỬ DỤNG
TRONG GIA ĐÌNH

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thùy

SVTH: Huỳnh Thế Minh
MSSV: 59131411

Khánh Hòa, tháng 6 /2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Khoa: Điện – Điện tử
PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dùng cho CBHD và nộp cùng báo cáo CĐTN của sinh viên)
Tên đề tài: Thiết kế chế tạo Robot hút bụi sử dụng trong gia đình
Chun ngành: Cơng nghệ kĩ thuật Điện – Điện tử
Họ và tên sinh viên: Huỳnh Thế Minh
Mã sinh viên: 59131411
Người hướng dẫn (học hàm, học vị, họ và tên): ThS. Nguyễn Thị Thùy
Cơ quan công tác: Trường Đại học Nha Trang
Phần đánh giá và cho điểm của người hướng dẫn (tính theo thang điểm 10)
Tiêu chí
đánh giá

Trọng
số
(%)

Xây dựng đề
cương nghiên
cứu

10

Tinh thần và thái
độ làm việc

10

Kiến thức và kỹ
năng làm việc

10

Nội dung và kết
quả đạt được

40

Kỹ năng viết và
trình bày báo cáo

30

Mơ tả mức chất lượng
Giỏi

Khá

9 – 10

7-8

Đạt yêu cầu Không đạt

5-6

Điểm

<5 ĐIỂM TỔNG
Ghi chú: Điểm tổng làm tròn đến 1 số lẻ.
Nhận xét chung (sau khi sinh viên hoàn thành CĐTN):
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Đồng ý cho sinh viên: Được chấm phản biện: 
Khơng được chấm phản
biện: 
Khánh Hịa, ngày…….tháng…….năm………
Cán bộ hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)
i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Khoa: Điện – Điện tử
PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho cán bộ chấm phản biện)
Tên đề tài: Thiết kế chế tạo Robot hút bụi sử dụng trong gia đình
Chun ngành: Cơng nghệ kĩ thuật Điện – Điện tử
Họ và tên sinh viên: Huỳnh Thế Minh
Mã sinh viên: 59131411

Người hướng dẫn (học hàm, học vị, họ và tên): ThS. Nguyễn Thị Thùy
Cơ quan công tác: Trường Đại học Nha Trang
Phần đánh giá và cho điểm của người phản biện (tính theo thang điểm 10)

Tiêu chí
đánh giá

Trọng
số
(%)

Mô tả mức chất lượng
Giỏi

Khá

9 – 10

7-8

Đạt yêu cầu Không đạt
5-6

Điểm

<5 Hình thức bản
10
thuyết minh

Nội dung bản
30
thuyết minh
Mức độ trích dẫn
và sao chép

10

Kết quả nghiên
cứu đạt được

30

Mức độ thể hiện
kiến thức

20
ĐIỂM TỔNG

Ghi chú: Điểm tổng làm tròn đến 1 số lẻ.
Khánh Hòa, ngày……… tháng……năm………..
Cán bộ chấm phản biện
(Ký và ghi rõ họ tên)

ii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi Huỳnh Thế Minh xin cam đoan đồ án này là kết quả cả quá trình nghiên cứu
của tôi với sự giám sát của giáo viên hướng dẫn. Các tài liệu, hình ảnh có trong đồ án

đều là do tơi tìm hiểu và làm được. Các tài liệu tham khảo đều trích rõ nguồn gốc khơng
có sự sao chép từ các đồ án đã có.
Nếu phát hiện có sự gian lận nào tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm về đồ án tốt
nghiệp này.
Khánh Hòa, tháng 6 năm 2021
Sinh viên thực hiện
Huỳnh Thế Minh

v

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt q trình hồn thành chun đề tốt nghiệp vừa qua, em đã nhận được
nhiều sự giúp đỡ, hướng dẫn từ phía thầy cơ, nhà trường, bạn bè và gia đình. Vì vậy, em
xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả mọi người.
Em xin cảm ơn tất cả các thầy cô khoa Điện – Điện tử, đã truyền đạt cho em những
kiến thức bổ ích để em có nền tảng thực hiện chuyên đề của mình. Em xin bày tỏ lịng
biết ơn đối với cơ Nguyễn Thị Thùy đã tận tình hướng dẫn, góp ý kiến để em có thể
hồn thành tên đồ án, cách thực hiện nghiên cứu và chỉnh sửa cho em trong suốt q
trình nghiên cứu.
Vì kiến thức bản thân cịn hạn chế, trong q trình hồn thiện đồ án này em khơng
tránh khỏi những sai sót, kính mong nhận được những ý kiến đóng góp từ thầy cơ cũng
để em rút kinh nghiệm và hoàn thành tốt hơn. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

SINH VIÊN THỰC HIỆN
HUỲNH THẾ MINH

vi

TÓM TẮT
Đồ án “Thiết kế chế tạo Robot hút bụi sử đụng trong gia đình” bao gồm thiết kế và tạo
mơ hình robot hút bụi hoạt động trong phạm vi nhỏ có điều khiển bằng điện thoại
thơng qua bluetooth. Đề tài bao gồm phần cơ khí, phần mạch điều khiển, app điều
khiển.

vii

MỤC LỤC

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPi
PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP …………………………………. ii
LỜI CAM ĐOAN ……………………………………………………………………………. v
LỜI CẢM ƠN………………………………………………………………………………… vi
TÓM TẮT …………………………………………………………………………………….. vii
PHẦN MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………… 1
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI…………………………………………………………….. 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ……………………………………………………… 1
3. NỘI DUNG NGUYÊN CỨU …………………………………………………….. 1
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ……………………………………………… 2
5. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU …………………………………………………… 2
Chương 1. TỔNG QUAN ROBOT HÚT BỤI …………………………………. 2
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ……………………………………………………………………….. 2
1.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ROBOT HÚT BỤI …………………. 2
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ LINH KIỆN SỬ DỤNG CHO
CHẾ TẠO ROBOT HÚT BỤI …………………………………………………………. 8
2.1. SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ROBOT HÚT BỤI ……………………… 8
2.2. NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG TỪNG KHỐI VÀ THIẾT BỊ SỬ
DỤNG …………………………………………………………………………………………. 9

2.2.1. Khối nguồn ………………………………………………………………………. 9
2.2.2. Khối truyền tín hiệu …………………………………………………………. 11
2.2.3. Khối điều khiển……………………………………………………………….. 13
2.2.4. Khối vận hành …………………………………………………………………. 15
2.2.5. Khối cảm biến …………………………………………………………………. 18
2.3. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KHUNG ROBOT HÚT BỤI ……….. 21
viii

Chương 3. PHẦN MỀM VÀ GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐƯỢC SỬ
DỤNG …………………………………………………………………………………………… 23
3.1. PHẦN MỀM ARDUINO IDE ………………………………………………. 23
3.2. PHẦN MỀM BLENDER ……………………………………………………… 24
3.3. PHẦN MỀM CURA …………………………………………………………….. 25
3.4. PHẦN MỀM MIT APP INVENTER ……………………………………. 26
Chương 4. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT HÚT BỤI …………………… 28
4.1. PHẦN MẠCH ROBOT HÚT BỤI ……………………………………….. 28
4.1.1. Khối điều khiển và khối truyền tín hiệu ……………………………… 28
4.1.2. Khối cảm biến …………………………………………………………………. 29
4.1.3. Khối chấp hành ……………………………………………………………….. 31
4.1.4. Quạt hút bụi và chổi quét ………………………………………………….. 32
4.1.5. Khối cung cấp nguồn ……………………………………………………….. 33
4.2. PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN ROBOT …………………………………… 34
4.3. THI CƠNG MƠ HÌNH ………………………………………………………… 42
4.3.1. Phần khung viền ……………………………………………………………… 50
4.3.2. Phần khung chắn ……………………………………………………………… 51
4.3.3. Phần nắp …………………………………………………………………………. 52
4.3.4. Phần đế …………………………………………………………………………… 53
4.3.5. Phần hộc chứa bụi ……………………………………………………………. 55
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ……………………………………….. 56

5.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ……………………………………………………….. 56
5.2. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ ……………………………… 61
5.2.1. Đánh giá kết quả đạt được ………………………………………………… 61
5.2.2. Kết luận ………………………………………………………………………….. 61
5.2.3. Hướng phát triển ……………………………………………………………… 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………………… 63
PHẦN PHỤ LỤC ………………………………………………………………………….. 64
ix

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Chương 1:
Hình 1.1. Người đàn ơng đang quét nhà bằng cách truyền thống ……………………………..3
Hình 1.2. Máy hút bụi…………………………………………………………………………………………3
Hình 1.3. Người phụ nữ đang dùng máy hút bụi …………………………………………………….4
Hình 1.4. Mẫu robot hút bụi Electrolux Trilobite …………………………………………………..4
Hình 1.5 Robot Roomba ……………………………………………………………………………………..5
Hình 1.6. Robot hút bụi Toshiba VC-RV2 …………………………………………………………….6
Chương 2:
Hình 2.1. Sơ đồ khối hoạt động robot hút bụi ………………………………………………………..8
Hình 2.2. Pin Lishen …………………………………………………………………………………………..9
Hình 2.3. Module Buck DC – DC ………………………………………………………………………10
Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý vẽ LM2596 trên protues ……………………………………………..10
Hình 2.5. Mạch sạc xả và bảo vệ pin 3S ……………………………………………………………..11
Hình 2.6. Mơ phỏng truyền dữ liệu UART ………………………………………………………….12
Hình 2.7. Module HC-05 …………………………………………………………………………………..12
Hình 2.8. Board Arduino …………………………………………………………………………………..13
Hình 2.9. Sơ đồ chức năng từng chân Arduino …………………………………………………….14
Hình 2.10. Module L298 …………………………………………………………………………………..15
Hình 2.11. IC L198 …………………………………………………………………………………………..16

Hình 2.12. Sơ đồ ra chân IC L298 ………………………………………………………………………16
Hình 2.13. Động cơ ………………………………………………………………………………………….17
Hình 2.14. Quạt hút bụi …………………………………………………………………………………….18
Hình 2.15. Cảm biến hồng ngoại ………………………………………………………………………..19
Hình 2.16. Mơ phỏng khi cảm biến hồng ngoại gặp vật cản …………………………………..19
Hình 2.17. IC LM393N …………………………………………………………………………………….20
Hình 2.18. Phần nắp robot hút bụi ………………………………………………………………………21
Hình 2.19. Phần đế robot hút bụi ………………………………………………………………………..21
Hình 2.20. Phần nắp mô phỏng 3D …………………………………………………………………….22
xiii

Chương 3:
Hình 3.1. Giao diện Arduino IDE ………………………………………………………………………23
Hình 3.2. Phần mềm Blender …………………………………………………………………………….24
Hình 3.3. Giao diện phần mềm Blender ………………………………………………………………24
Hình 3.4. Phần mềm Cura …………………………………………………………………………………25
Hình 3.5. Giao diện phần mềm Cura …………………………………………………………………..25
Hình 3.6. Phần mềm Mit App Inventer ……………………………………………………………….26
Hình 3.7. Sắp xếp khung hiển thị trên điện ………………………………………………………….26
Hình 3.8. Ghép các khối lệnh trong Mit App Inventer…………………………………………..27
Chương 4:
Hình 4.1. Sơ đồ kết nối tổng thể phần mạch robot hút bụi……………………………………..28
Hình 4.2. Module HC-05 kết nối với board Arduino …………………………………………….28
Hình 4.3. Board Arduino và HC-05 trong mơ hình……………………………………………….29
Hình 4.4. Sơ đồ nối chân cảm biến vào vi điều khiển ……………………………………………29
Hình 4.5. Cảm biến hồng ngoại gắn trên mơ hình ………………………………………………..30
Hình 4.6. Mặt trước robot trang bị các cảm biến hồng ngoại xung quanh ………………..30
Hình 4.7. Sơ đồ nối dây khối điều khiển ……………………………………………………………..31
Hình 4.8. Module L298 đặt trong mơ hình…………………………………………………………..31

Hình 4.9. Quạt hút và chổi quét ………………………………………………………………………….32
Hình 4.10. Jack sạc và nút nguồn robot hút bụi ……………………………………………………33
Hình 4.11. Khối pin được bọc cẩn thận khi gắn vào trong mơ hình ………………………..33
Hình 4.12. Thiết kế giao diện app ………………………………………………………………………35
Hình 4.13. Khối lệnh kết nối bluetooth ……………………………………………………………….35
Hình 4.14. Khối lệnh điều khiển robot hút bụi ……………………………………………………..36
Hình 4.15. Mã QR để quét tải app về điện thoại …………………………………………………..36
Hình 4.16. Logo app điều khiển robot hút bụi ……………………………………………………..37
Hình 4.17. Màn hình chờ hiển thị ……………………………………………………………………….37
Hình 4.18. Nhựa PLA ……………………………………………………………………………………….43
Hình 4.19. Chọn file cần chỉnh sửa …………………………………………………………………….43
xiii

Hình 4.20. Xuất file sang dạng Stl ……………………………………………………………………..44
Hình 4.21. Điều chỉnh độ dày lớp in …………………………………………………………………..44
Hình 4.22. Điều chỉnh thơng số Infill ………………………………………………………………….45
Hình 4.23. Điều chỉnh Speed máy in 3D ……………………………………………………………..45
Hình 4.24. Sản phẩm khi in bị lỗi ……………………………………………………………………….46
Hình 4.25. Cài đặt support …………………………………………………………………………………46
Hình 4.26. Sản phẩm sau khi cài đặt xong …………………………………………………………..47
Hình 4.27. Máy in 3D ……………………………………………………………………………………….47
Hình 4.28. Sản phẩm vừa in xong ………………………………………………………………………48
Hình 4.29. Phần support đang được tách ra …………………………………………………………49
Hình 4.30. Phần khung đang chỉnh sửa trên phần mềm …………………………………………50
Hình 4.31. Phần khung khi hồn thiện và được ghép lại với nhau ………………………….50
Hình 4.32. Phần khung chắn thiết kế …………………………………………………………………..51
Hình 4.33. Khung chắn thực tế …………………………………………………………………………..51
Hình 4.34. Phần nắp thiết kế ……………………………………………………………………………..52
Hình 4.35. Phần nắp sau khi hồn thiện ………………………………………………………………52

Hình 4.36. Phần đế thiết kế ……………………………………………………………………………….53
Hình 4.37. Phần đế thực tế ………………………………………………………………………………..53
Hình 4.38. Phần đế khi ghép hồn chỉnh ……………………………………………………………..54
Hình 4.39. Bản lề chữ L và ốc cố định các mảnh lại với nhau………………………………..54
Hình 4.40. Hộc chứa bụi sau khi in xong …………………………………………………………….55
Hình 4.41. Robot hút bụi sau khi hồn thiện xong ………………………………………………..55

Chương 5:
Hình 5.1. Kiểm tra dây nối và linh kiện ………………………………………………………………56
Hình 5.2. Giao diện hiển thị màn hình chờ ………………………………………………………….57
Hình 5.3. Kết nối bluetooth hệ thống ………………………………………………………………….57
Hình 5.4. Điều khiển robot bằng nút nhấn bằng tay………………………………………………58
Hình 5.5. Chuyển chế độ hoạt động sang chế độ tự động ………………………………………58
Hình 5.6. Robot hút bụi di chuyển tới khu vực có rác trên sàn nhà …………………………59
Hình 5.7. Robot hút bụi chuyển hướng khi gặp vật cản …………………………………………59
Hình 5.8. Rác sau khi hút sẽ được chứa trong hộc chứa bụi …………………………………..60
xiv

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT
UART

Universal Asynchronous Receiver-Transmitter

Arduino IDE Arduino Integrated Development Environment

xii

PHẦN MỞ ĐẦU

1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Robot là một loại máy móc thực hiện những cơng việc một cách tự động bằng sự
điều khiển của vi mạch điện tử được lập trình. Từ “robot” thường được hiểu với hai nghĩa:
robot cơ khí và phần mềm tự hoạt động. Hiện nay robot hút bụi thông minh đang dần trở
thành xu thế mới, thay thế các loại máy hút bụi truyền thống để hỗ trợ con người trong
việc dọn dẹp nhà cửa. Robot hút bụi tự động được xem là công cụ hỗ trợ vơ cùng hữu
ích và hiệu quả cho các gia đình.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Thiết kế và điều khiển robot hút bụi với các yêu cầu:
 Phần mô hình robot hút bụi:
 Khung robot được ghép nối khớp với nhau
 Phần dây nối gọn gàng, đảm bảo khi hoạt động không bị hở hoặc bị đứt
 Robot hút sạch bụi bẩn, tránh được vật cản
 Kích thước robot phải phù hợp khi sử dụng trong gia đình
 Thời gian hoạt động lâu đủ để dọn trong nhiều giờ liền
 Hộc đựng bụi có dung tích lớn để robot đựng được nhiều bụi bẩn hơn.
 Phần mềm điều khiển:
 Màn hình chờ hiển thị thơng tin khi khởi động
 Phần mềm điều khiển dễ dùng để thích ứng phù hợp với thực tế
 Kết nối được với robot hút bụi
 Hiển thị các nút điều khiển robot
 Điều khiển được robot.
3. NỘI DUNG NGUYÊN CỨU
 Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý của robot với mục đích hút bụi
 Phân tích các thành phần của một robot hút bụi thơng minh. Trên cơ sở đó cũng
lựa chọn phương án thiết kế robot hút bụi đơn giản
 Tìm hiểu các phần cứng và phần mềm lập trình để phục cho đề tài
1

 Viết chương trình hoạt động cho từng bộ phận của robot
 Thiết kế mơ hình và lắp đặt phần cứng lên robot
 Tiến hành chạy thử và điều chỉnh các thơng số.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
 Mơ hình robot hút bụi lấy ý tưởng thiết kế dựa trên mẫu robot hút bụi hình trịn
của các hãng sản xuất có tiếng mới nổi hiện nay.
 Sử dụng vi điều khiển Arduino UNO R3 làm bộ xử lý trung tâm điều khiển các
module, các cảm biến, và động cơ. Module HC-05 để truyền dữ liệu qua điện
thoại. Sử dụng trình biên dịch Arduino IDE viết chương cho Arduino Uno và
HC-05.
 Vi điều khiển Arduino để xử lý các tín hiệu từ module L298 và cảm biến hồng
ngoại truyền về.
 Module L298 dùng để nhận lệnh từ Arduino sau đó nó sẽ điều khiển các động
cơ hoạt động theo yêu cầu.
 Cảm biến hồng ngoại có chức năng như con mắt của robot giúp nó tránh được
các vật cản có trên đường di chuyển của robot hút bụi. Ngoài ra cảm biến hồng
ngoại trong trường hợp robot di chuyển đến nơi có độ cao trong trường hợp đó
robot có cảm biến hồng ngoại phát hiện và gửi tín hiệu về bộ xử lý để giúp robot
không bị rơi tránh hư hỏng.
 Robot sử dụng pin lishen giúp nâng thời gian làm việc lâu hơn hiệu quả hơn.
 Cấu tạo của robot hút bụi gồm có các bộ phận như:
 Khung bên ngồi được làm bằng vật liệu nhựa PLA.
 Hộc chứa bụi.
 Bánh xe di chuyển .
 Bộ phận điều khiển.
5. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Theo như mục tiêu nghiên cứu đề tài thực hiện thiết kế và thi công robot hút bụi
trong gia đình. Tập trung vào chế tạo mơ hình vào xây dựng app điều khiển robot hút
bụi. Tìm hiểu và ứng dụng có cảm biến module vào hệ thống.

2

Chương 1.

TỔNG QUAN ROBOT HÚT BỤI

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Cùng với sự phát triển của cơng nghệ và máy móc hiện đại, các robot đang được
ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm gia dụng. Trong đó, robot hút bụi là sự kết hợp
hệ thống hút bụi và lập trình di chuyển được sử dụng ngày càng nhiều trong dân dụng.
Nắm bắt được những nhu cầu trên, robot hút bụi đã được các nhà sản xuất nghiên
cứu, phát triển trên thế giới. Với mục đích 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, 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 ăcquy nên thời gian hoạt động và công suất
hút bụi của robot bị bạn chế.
Hiện nay các sản phẩm robot hút bụi được nghiên cứu, chế tạo theo hướng thông
minh như: lưu bản đồ đường đi, tự động sạc nguồn, chức năng hẹn giờ làm việc, … Hiện
nay, robot hút bụi đã được nhập khẩu và sử dụng ở Việt Nam. Vì vậy, nghiên cứu về
robot hút bụi là điều cần thiết tạo tiền đề chế tạo ra sản phẩm phù hợp phục vụ nhu cầu
trong nước.
1.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ROBOT HÚT BỤI
Lịch sử phát triển của robot hút bụi. Trước khi chưa có robot hút bụi, con người
phải sử dụng công cụ để dọn dẹp nhà cửa đây là một phương pháp phổ thông. Nhưng
với sự phát triển không ngừng của xã hội nhu cầu của con người trong đời sống hàng
ngày càng đi lên. Công việc quét dọn nhà tốn nhiều sức nếu như phải dọn dẹp ở những
nơi có diện tích lớn.

2

Hình 1.1. Người đàn ơng đang qt nhà bằng cách truyền thống
Đến năm 1901, máy hút bụi có động cơ được tạo ra. Đây là một thiết bị sử dụng
động cơ để bơm khơng khí để tạo chân khơng hút bụi lên. Nhưng sau một thời gian sử
dụng người ta nhìn thấy máy hút bụi phát sinh ra nhiều vấn đề:
 Thứ nhất nó khá cồng kềnh vì máy hụt bụi có nhiều thành phần như đầu hút bụi,
ống hút, động cơ hút kèm với một túi chứa bụi bẩn.

Hình 1.2. Máy hút bụi

3

 Thứ hai máy hút bụi dùng nguồn điện trực tiếp nên việc di chuyển rất khó khăn
vì phải kéo theo dây điện.

Hình 1.3. Người phụ nữ đang dùng máy hút bụi
 Thứ ba là nó vẫn phải dựa vào sức người mặc dù máy hút bụi được nâng cấp và
cải tiến theo từng giai đoạn nhưng nhìn lại nó vẫn phải dựa vào sức người để hoạt
động và một số vấn đề khác.
Chính vì thế robot hút bụi đã được phát minh ra, vào những năm đầu phát triển
robot hút bụi còn chưa được biết đến nhiều và giá thành thời điểm đó lại cao nên chưa
được phổ biến nhiều trong thị trường.

Hình 1.4. Mẫu robot hút bụi Electrolux Trilobite

4

Electrolux một công ty của Thụy Điển đã ra mắt mẫu robot hút bụi đầu tiên xuất
hiện trên chương trình trực tuyến với tên gọi là Electrolux Trilobite. Được giới thiệu vào
năm 2001, Trilobite chứa máy hút và chổi lăn có khả năng tháo lắp với khả năng tránh
vật cản bằng cảm biến siêu âm.
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại robot hút bụi khác nhau ví dụ như một số
loại dưới đây:
 Robot hút bụi Roomba:
Robot Roomba của hãng iRobot là một robot hút bụi thông minh. Roomba thực
hiện cơng việc hút bụi một cách hồn tồn tự động theo chương trình đã được lập sẵn.
Roomba thích hợp cho các gia đình và văn phịng.
Với kích thước nhỏ gọn robot có thể di chuyển hết các phịng, những nơi mà máy
hút bụi thơng thường khó vào được như gầm bàn, giường, sofa,.. 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.

Hình 1.5 Robot Roomba

5

 Robot hút bụi Toshiba VC-RV2:
Robot hút bụi có thiết kế nhỏ gọn, tiên ích chức năng tự động và có kích thước phù
hợp với các góc cạnh hoặc bàn ghế. Các chức năng có trên robot VC-RV2 quay về sạc
pin, cảm biến bụi bẩn, tự động tránh các vật cản và cảm biến chống rơi.

Hình 1.6. Robot hút bụi Toshiba VC-RV2
Ngồi ra hiện nay cịn có nhiều hãng sản xuất robot hút bụi như: Xiaomi, Ecovacs,
Philips… Cũng rất được ưu chuộn trên thị trường vì nó có giá thành hợp lý đi kèm đó
là nhiều tính năng mới được phát triển và đưa vào như khả năng lập bản đồ làm việc,

tích hợp bộ phận lau nhà, hoạt động theo lịch trình đã cài đặt sẵn, …
Hiện nay robot hút bụi được sử dụng rộng rãi trong thị trường với những tính năng
và ích lợi mà nó mang lại là điều dễ hiểu. Cuộc sống càng ngày càng bận rộn chúng ta
thường ít có thời gian ở nhà vì vậy nên chuyện dọn dẹp nhà cửa là điều không thể. Nếu
một ngày đi làm về nhà khi bước vào căn phịng nhìn sàn nhà lấm lem bụi bẩn. Chắc
hẳn không ai muốn điều này.
Nhà cửa sạch sẽ mang lại cho chúng ta cảm giác thoải mái, sảng khoái sau một
ngày làm việc vất vả. Để có được điều ấy mà không phải bỏ sức để dọn nhà sao chúng
ta không sắm một con robot hút bụi thông minh về căn nhà của chúng ta. Nó sẽ giúp ích
rất nhiều. Robot hút bụi ngày nay được nhiều hãng sản xuất với nhiều loại và giá thành
khác nhau tùy với mục đích sử dụng. Một số nhà sản xuất lớn như: iRobot là một hãng
sản xuất của Mỹ có lịch sử lâu đời nổi tiếng với các dòng máy Roomba…, Xiaomi vài
năm gần đây được người tiêu dùng biết đến với những sản phẩm công nghệ đa dạng và
giá thành hợp lý robot hút bụi của Xiaomi được nhiều người lựa chọn với kiểu dáng đẹp
6

mắt. Chính vì đó đã giúp tơi nãy ra ý tưởng thiết kế một con robot hút bụi. Ứng dụng từ
những gì đã học được cộng với những kiến thức tìm hiểu qua internet.

7

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ LINH KIỆN SỬ DỤNG CHO
CHẾ TẠO ROBOT HÚT BỤI
2.1. SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ROBOT HÚT BỤI
Robot hút bụi gồm có các khối: Khối nguồn, khối truyền tín hiệu, khối điều khiển,
khối chấp hành, khối tín hiệu.

Hình 2.1. Sơ đồ khối hoạt động robot hút bụi

Trong hệ thống này, robot sẽ di chuyển liên tục và làm sạch rác trên mặt sàn. Trong
quá trình di chuyển, bộ phận cảm biến sẽ nhận biết các chướng ngại vật hoặc cầu thang
cản trở robot di chuyển và truyền thông tin về khối điều khiển. Sau khi nhận được thông
8

tin có chướng ngại vật hoặc cầu thang từ khối cảm biến, khối điều khiển sẽ đưa ra phương
án di chuyển tới khối chấp hành để giúp robot có thể tránh được chướng ngại vật hoặc
cầu thang và tiếp tục dọn dẹp.
2.2. NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG TỪNG KHỐI VÀ THIẾT BỊ SỬ DỤNG
2.2.1. Khối nguồn
Là bộ phận cung cấp dòng điện và điện áp ổn định cho robot hoạt động. Ở đây
robot hút bụi lấy điện áp từ pin Lishen là một loại pin lithium-ion có thể sạc lại. Pin
Lishen cung cấp hiệu suất của một pin lithium-ion, công suất trong khoảng 1800mAh
đến khoảng 3500mAh và công suất 3.7V.
Pin Lishen có khả năng chống cháy nổ, chịu được nhiệt độ cao, chống quá tải.
Dòng pin Lishen xanh chuyên dùng cho máy khoan pin, cấp nguồn cho động cơ…

Hình 2.2. Pin Lishen
 Thông số kỹ thuật:
 Điện áp mặc định: 3.6V
 Điện áp sạc đầy: 4.2V
 Dung lượng thật: 2500mAh
 Dòng xả tức thì: 30A
 Dịng sạc: 0.5A – 1A.

9

Khối nguồn em sử dụng để cấp cho robot hoạt động có điện áp 12V. Để cấp cho

động cơ và quạt hút hoạt động. Nhưng board điều khiển và các module chỉ hoạt động ở
mức điện áp cho phép từ 3.3V – 5V. Vì thế cần phải có module buck DC – DC để giảm
điện áp xuống để cấp nguồn nuôi cho các board và module hoạt động. Em sử dụng
module LM2596 có chức năng giảm áp từ cao xuống thấp mà vẫn đạt hiệu suất cao giúp
cho thiết bị hoạt động ổn định.

Hình 2.3. Module Buck DC – DC

Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý vẽ LM2596 trên protues
 Thông số kỹ thuật:
 Điện áp đầu vào từ 3V đến 30V
 Điệp áp đầu ra điều chỉnh được từ 1.5V đến 30V
 Dịng đáp ứng 3A
 Cơng suất 15W.
Bên cạnh đó để sạc pin cho robot hút bụi cần phải có mạch sạc xả và bảo vệ pin
3S. Để đảm bảo robot hoạt động lâu dài cần phải có dung lượng pin lớn và mạch để bảo
vệ pin tránh tình trạng quá tải hoặc chạm cực có thể dẫn đến cháy nổ. Mạch sạc xả và
10

bảo vệ pin 3S thích hợp cho pin lithium với điện áp danh định của 3.7 V và đầy đủ điện
áp là 4.2 V.

Hình 2.5. Mạch sạc xả và bảo vệ pin 3S
 Thơng số kỹ thuật:
 Kích thước mạch: 41x55x3.4mm
 Điện áp cân bằng: 12.6V – 13.6V
 Dòng xả liên tục: 40A (trong mơi trường lý tưởng)
 Dịng sạc liên tục: 20A.
2.2.2. Khối truyền tín hiệu

Khối truyền tín hiệu có chức năng hỗ trợ vi điều khiển giao tiếp với thiết bị khác
thông qua kết nối bluetooth. Em sử dụng module HC-05 để thu phát bluetooth. Vì nó
nhỏ gọn và có các chân giao tiếp cơ bản. HC-05 có tốc độ hoạt động phù hợp với truyền
dữ liệu điều khiển thiết bị.
Module HC-05 là một module bluetooth SPP (Giao thức cổng nối tiếp) dễ sử dụng,
được thiết kế cho thiết lập kết nối nối tiếp không dây.
Module bluetooth SLAVE cho phép vi điều khiển kết nối với các thiết bị ngoại vi:
smartphone, laptop, … thông qua giao tiếp Serial gửi và nhận tín hiệu 2 chiều. Sử dụng
baud rate là 9600, mật khẩu 1234. Ta có thể tùy chỉnh baud rate bằng tập lệnh AT.
Module HC-05 kết nối với Arduino qua giao tiếp UART.

11

SVTH : Huỳnh Thế MinhMSSV : 59131411K hánh Hòa, tháng 6 / 2021TR ƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANGKhoa : Điện – Điện tửPHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ( Dùng cho CBHD và nộp cùng báo cáo giải trình CĐTN của sinh viên ) Tên đề tài : Thiết kế sản xuất Robot hút bụi sử dụng trong gia đìnhChun ngành : Cơng nghệ kĩ thuật Điện – Điện tửHọ và tên sinh viên : Huỳnh Thế MinhMã sinh viên : 59131411N gười hướng dẫn ( học hàm, học vị, họ và tên ) : ThS. Nguyễn Thị ThùyCơ quan công tác làm việc : Trường Đại học Nha TrangPhần nhìn nhận và cho điểm của người hướng dẫn ( tính theo thang điểm 10 ) Tiêu chíđánh giáTrọngsố ( % ) Xây dựng đềcương nghiêncứu10Tinh thần và tháiđộ làm việc10Kiến thức và kỹnăng làm việc10Nội dung và kếtquả đạt được40Kỹ năng viết vàtrình bày báo cáo30Mơ tả mức chất lượngGiỏiKhá9 – 107 – 8 Đạt nhu yếu Không đạt5-6Điểm < 5 ĐIỂM TỔNGGhi chú : Điểm tổng làm tròn đến 1 số lẻ. Nhận xét chung ( sau khi sinh viên hoàn thành xong CĐTN ) : … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … Đồng ý cho sinh viên : Được chấm phản biện :  Khơng được chấm phảnbiện :  Khánh Hịa, ngày … …. tháng … …. năm … … … Cán bộ hướng dẫn ( Ký và ghi rõ họ tên ) TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANGKhoa : Điện – Điện tửPHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ( Dành cho cán bộ chấm phản biện ) Tên đề tài : Thiết kế sản xuất Robot hút bụi sử dụng trong gia đìnhChun ngành : Cơng nghệ kĩ thuật Điện - Điện tửHọ và tên sinh viên : Huỳnh Thế MinhMã sinh viên : 59131411N gười hướng dẫn ( học hàm, học vị, họ và tên ) : ThS. Nguyễn Thị ThùyCơ quan công tác làm việc : Trường Đại học Nha TrangPhần nhìn nhận và cho điểm của người phản biện ( tính theo thang điểm 10 ) Tiêu chíđánh giáTrọngsố ( % ) Mô tả mức chất lượngGiỏiKhá9 - 107 - 8 Đạt nhu yếu Không đạt5-6Điểm < 5H ình thức bản10thuyết minhNội dung bản30thuyết minhMức độ trích dẫnvà sao chép10Kết quả nghiêncứu đạt được30Mức độ thể hiệnkiến thức20ĐIỂM TỔNGGhi chú : Điểm tổng làm tròn đến 1 số lẻ. Khánh Hòa, ngày … … … tháng … … năm … … … .. Cán bộ chấm phản biện ( Ký và ghi rõ họ tên ) iiLỜI CAM ĐOANTôi Huỳnh Thế Minh xin cam kết đồ án này là hiệu quả cả quy trình nghiên cứucủa tôi với sự giám sát của giáo viên hướng dẫn. Các tài liệu, hình ảnh có trong đồ ánđều là do tơi tìm hiểu và khám phá và làm được. Các tài liệu tìm hiểu thêm đều trích rõ nguồn gốc khơngcó sự sao chép từ những đồ án đã có. Nếu phát hiện có sự gian lận nào tơi xin chịu hồn tồn nghĩa vụ và trách nhiệm về đồ án tốtnghiệp này. Khánh Hòa, tháng 6 năm 2021S inh viên thực hiệnHuỳnh Thế MinhLỜI CẢM ƠNTrong suốt q trình hồn thành chun đề tốt nghiệp vừa mới qua, em đã nhận đượcnhiều sự trợ giúp, hướng dẫn từ phía thầy cơ, nhà trường, bạn hữu và mái ấm gia đình. Vì vậy, emxin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn bộ mọi người. Em xin cảm ơn toàn bộ những thầy cô khoa Điện - Điện tử, đã truyền đạt cho em nhữngkiến thức hữu dụng để em có nền tảng triển khai chuyên đề của mình. Em xin bày tỏ lịngbiết ơn so với cơ Nguyễn Thị Thùy đã tận tình hướng dẫn, góp quan điểm để em có thểhồn thành tên đồ án, cách triển khai nghiên cứu và điều tra và chỉnh sửa cho em trong suốt qtrình nghiên cứu và điều tra. Vì kiến thức và kỹ năng bản thân cịn hạn chế, trong q trình hồn thiện đồ án này em khơngtránh khỏi những sai sót, kính mong nhận được những quan điểm góp phần từ thầy cơ cũngđể em rút kinh nghiệm tay nghề và hoàn thành xong tốt hơn. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn ! SINH VIÊN THỰC HIỆNHUỲNH THẾ MINHviTÓM TẮTĐồ án “ Thiết kế sản xuất Robot hút bụi sử đụng trong mái ấm gia đình ” gồm có phong cách thiết kế và tạomơ hình robot hút bụi hoạt động giải trí trong khoanh vùng phạm vi nhỏ có tinh chỉnh và điều khiển bằng điện thoạithơng qua bluetooth. Đề tài gồm có phần cơ khí, phần mạch điều khiển và tinh chỉnh, app điềukhiển. viiMỤC LỤCPHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPiPHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ........................................ iiLỜI CAM ĐOAN ........................................................................................ vLỜI CẢM ƠN ............................................................................................. viTÓM TẮT .................................................................................................. viiPHẦN MỞ ĐẦU .......................................................................................... 11. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ....................................................................... 12. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ............................................................... 13. NỘI DUNG NGUYÊN CỨU .............................................................. 14. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................... 25. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ............................................................ 2C hương 1. TỔNG QUAN ROBOT HÚT BỤI ........................................ 21.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................... 21.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ROBOT HÚT BỤI ...................... 2C hương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ LINH KIỆN SỬ DỤNG CHOCHẾ TẠO ROBOT HÚT BỤI ................................................................... 82.1. SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ROBOT HÚT BỤI ........................... 82.2. NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG TỪNG KHỐI VÀ THIẾT BỊ SỬDỤNG ....................................................................................................... 92.2.1. Khối nguồn .................................................................................. 92.2.2. Khối truyền tín hiệu ................................................................... 112.2.3. Khối tinh chỉnh và điều khiển .......................................................................... 132.2.4. Khối quản lý và vận hành ............................................................................ 152.2.5. Khối cảm ứng ............................................................................ 182.3. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KHUNG ROBOT HÚT BỤI ........... 21 viiiChương 3. PHẦN MỀM VÀ GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐƯỢC SỬDỤNG ......................................................................................................... 233.1. PHẦN MỀM ARDUINO IDE ....................................................... 233.2. PHẦN MỀM BLENDER ............................................................... 243.3. PHẦN MỀM CURA ....................................................................... 253.4. PHẦN MỀM MIT APP INVENTER ........................................... 26C hương 4. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT HÚT BỤI ........................ 284.1. PHẦN MẠCH ROBOT HÚT BỤI ............................................... 284.1.1. Khối tinh chỉnh và điều khiển và khối truyền tín hiệu .................................... 284.1.2. Khối cảm ứng ............................................................................ 294.1.3. Khối chấp hành .......................................................................... 314.1.4. Quạt hút bụi và chổi quét ........................................................... 324.1.5. Khối cung ứng nguồn ................................................................. 334.2. PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN ROBOT .......................................... 344.3. THI CƠNG MƠ HÌNH .................................................................. 424.3.1. Phần khung viền ........................................................................ 504.3.2. Phần khung chắn ........................................................................ 514.3.3. Phần nắp ..................................................................................... 524.3.4. Phần đế ....................................................................................... 534.3.5. Phần hộc chứa bụi ...................................................................... 55C hương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................... 565.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ................................................................. 565.2. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ .................................... 615.2.1. Đánh giá tác dụng đạt được ......................................................... 615.2.2. Kết luận ...................................................................................... 615.2.3. Hướng tăng trưởng ........................................................................ 61T ÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 63PH ẦN PHỤ LỤC ...................................................................................... 64 ixDANH MỤC HÌNH ẢNHChương 1 : Hình 1.1. Người đàn ơng đang quét nhà bằng cách truyền thống cuội nguồn ................................... 3H ình 1.2. Máy hút bụi ...................................................................................................... 3H ình 1.3. Người phụ nữ đang dùng máy hút bụi ............................................................. 4H ình 1.4. Mẫu robot hút bụi Electrolux Trilobite ........................................................... 4H ình 1.5 Robot Roomba .................................................................................................. 5H ình 1.6. Robot hút bụi Toshiba VC-RV2 ...................................................................... 6C hương 2 : Hình 2.1. Sơ đồ khối hoạt động giải trí robot hút bụi ................................................................. 8H ình 2.2. Pin Lishen ........................................................................................................ 9H ình 2.3. Module Buck DC – DC ................................................................................. 10H ình 2.4. Sơ đồ nguyên tắc vẽ LM2596 trên protues ..................................................... 10H ình 2.5. Mạch sạc xả và bảo vệ pin 3S ....................................................................... 11H ình 2.6. Mơ phỏng truyền tài liệu UART ................................................................... 12H ình 2.7. Module HC-05 ............................................................................................... 12H ình 2.8. Board Arduino ............................................................................................... 13H ình 2.9. Sơ đồ tính năng từng chân Arduino ............................................................. 14H ình 2.10. Module L298 ............................................................................................... 15H ình 2.11. IC L198 ........................................................................................................ 16H ình 2.12. Sơ đồ ra chân IC L298 ................................................................................. 16H ình 2.13. Động cơ ....................................................................................................... 17H ình 2.14. Quạt hút bụi ................................................................................................. 18H ình 2.15. Cảm biến hồng ngoại ................................................................................... 19H ình 2.16. Mơ phỏng khi cảm ứng hồng ngoại gặp vật cản ......................................... 19H ình 2.17. IC LM393N ................................................................................................. 20H ình 2.18. Phần nắp robot hút bụi ................................................................................. 21H ình 2.19. Phần đế robot hút bụi ................................................................................... 21H ình 2.20. Phần nắp mô phỏng 3D ............................................................................... 22 xiiiChương 3 : Hình 3.1. Giao diện Arduino IDE ................................................................................. 23H ình 3.2. Phần mềm Blender ........................................................................................ 24H ình 3.3. Giao diện ứng dụng Blender ........................................................................ 24H ình 3.4. Phần mềm Cura ............................................................................................. 25H ình 3.5. Giao diện ứng dụng Cura ............................................................................. 25H ình 3.6. Phần mềm Mit App Inventer ......................................................................... 26H ình 3.7. Sắp xếp khung hiển thị trên điện ................................................................... 26H ình 3.8. Ghép những khối lệnh trong Mit App Inventer .................................................. 27C hương 4 : Hình 4.1. Sơ đồ liên kết toàn diện và tổng thể phần mạch robot hút bụi ............................................ 28H ình 4.2. Module HC-05 liên kết với board Arduino .................................................... 28H ình 4.3. Board Arduino và HC-05 trong mơ hình ....................................................... 29H ình 4.4. Sơ đồ nối chân cảm ứng vào vi điều khiển và tinh chỉnh ................................................... 29H ình 4.5. Cảm biến hồng ngoại gắn trên mơ hình ........................................................ 30H ình 4.6. Mặt trước robot trang bị những cảm ứng hồng ngoại xung quanh .................... 30H ình 4.7. Sơ đồ nối dây khối tinh chỉnh và điều khiển ....................................................................... 31H ình 4.8. Module L298 đặt trong mơ hình .................................................................... 31H ình 4.9. Quạt hút và chổi quét ..................................................................................... 32H ình 4.10. Jack sạc và nút nguồn robot hút bụi ............................................................ 33H ình 4.11. Khối pin được bọc cẩn trọng khi gắn vào trong mơ hình ............................. 33H ình 4.12. Thiết kế giao diện app ................................................................................. 35H ình 4.13. Khối lệnh liên kết bluetooth ......................................................................... 35H ình 4.14. Khối lệnh điều khiển và tinh chỉnh robot hút bụi .............................................................. 36H ình 4.15. Mã QR để quét tải app về điện thoại thông minh ........................................................... 36H ình 4.16. Logo app tinh chỉnh và điều khiển robot hút bụi .............................................................. 37H ình 4.17. Màn hình chờ hiển thị .................................................................................. 37H ình 4.18. Nhựa PLA .................................................................................................... 43H ình 4.19. Chọn file cần chỉnh sửa ............................................................................... 43 xiiiHình 4.20. Xuất file sang dạng Stl ................................................................................ 44H ình 4.21. Điều chỉnh độ dày lớp in ............................................................................. 44H ình 4.22. Điều chỉnh thơng số Infill ............................................................................ 45H ình 4.23. Điều chỉnh Speed máy in 3D ....................................................................... 45H ình 4.24. Sản phẩm khi in bị lỗi .................................................................................. 46H ình 4.25. Cài đặt tư vấn ............................................................................................. 46H ình 4.26. Sản phẩm sau khi thiết lập xong .................................................................... 47H ình 4.27. Máy in 3D .................................................................................................... 47H ình 4.28. Sản phẩm vừa in xong ................................................................................. 48H ình 4.29. Phần tư vấn đang được tách ra .................................................................. 49H ình 4.30. Phần khung đang chỉnh sửa trên ứng dụng ................................................ 50H ình 4.31. Phần khung khi hồn thiện và được ghép lại với nhau ............................... 50H ình 4.32. Phần khung chắn phong cách thiết kế ............................................................................. 51H ình 4.33. Khung chắn thực tiễn ...................................................................................... 51H ình 4.34. Phần nắp phong cách thiết kế ......................................................................................... 52H ình 4.35. Phần nắp sau khi hồn thiện ........................................................................ 52H ình 4.36. Phần đế phong cách thiết kế ........................................................................................... 53H ình 4.37. Phần đế thực tiễn ............................................................................................ 53H ình 4.38. Phần đế khi ghép hồn chỉnh ....................................................................... 54H ình 4.39. Bản lề chữ L và ốc cố định và thắt chặt những mảnh lại với nhau ...................................... 54H ình 4.40. Hộc chứa bụi sau khi in xong ...................................................................... 55H ình 4.41. Robot hút bụi sau khi hồn thiện xong ........................................................ 55C hương 5 : Hình 5.1. Kiểm tra dây nối và linh phụ kiện ........................................................................ 56H ình 5.2. Giao diện hiển thị màn hình hiển thị chờ ................................................................... 57H ình 5.3. Kết nối bluetooth mạng lưới hệ thống ............................................................................ 57H ình 5.4. Điều khiển robot bằng nút nhấn bằng tay ...................................................... 58H ình 5.5. Chuyển chính sách hoạt động giải trí sang chính sách tự động hóa ............................................. 58H ình 5.6. Robot hút bụi vận động và di chuyển tới khu vực có rác trên sàn nhà .............................. 59H ình 5.7. Robot hút bụi chuyển hướng khi gặp vật cản ................................................ 59H ình 5.8. Rác sau khi hút sẽ được chứa trong hộc chứa bụi ......................................... 60 xivDANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮTUARTUniversal Asynchronous Receiver-TransmitterArduino IDE Arduino Integrated Development EnvironmentxiiPHẦN MỞ ĐẦU1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀIRobot là một loại máy móc thực thi những cơng việc một cách tự động hóa bằng sựđiều khiển của vi mạch điện tử được lập trình. Từ " robot " thường được hiểu với hai nghĩa : robot cơ khí và ứng dụng tự hoạt động giải trí. Hiện nay robot hút bụi mưu trí đang dần trởthành xu thế mới, sửa chữa thay thế những loại máy hút bụi truyền thống lịch sử để tương hỗ con người trongviệc quét dọn nhà cửa. Robot hút bụi tự động hóa được xem là công cụ tương hỗ vơ cùng hữuích và hiệu suất cao cho những mái ấm gia đình. 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨUThiết kế và điều khiển và tinh chỉnh robot hút bụi với những nhu yếu :  Phần quy mô robot hút bụi :  Khung robot được ghép nối khớp với nhau  Phần dây nối ngăn nắp, bảo vệ khi hoạt động giải trí không bị hở hoặc bị đứt  Robot hút sạch bụi bẩn, tránh được vật cản  Kích thước robot phải tương thích khi sử dụng trong mái ấm gia đình  Thời gian hoạt động lâu đủ để dọn trong nhiều giờ liền  Hộc đựng bụi có dung tích lớn để robot đựng được nhiều bụi bẩn hơn.  Phần mềm tinh chỉnh và điều khiển :  Màn hình chờ hiển thị thơng tin khi khởi động  Phần mềm tinh chỉnh và điều khiển dễ dùng để thích ứng tương thích với trong thực tiễn  Kết nối được với robot hút bụi  Hiển thị những nút điều khiển và tinh chỉnh robot  Điều khiển được robot. 3. NỘI DUNG NGUYÊN CỨU  Tìm hiểu cấu trúc và nguyên tắc của robot với mục tiêu hút bụi  Phân tích những thành phần của một robot hút bụi thơng minh. Trên cơ sở đó cũnglựa chọn giải pháp phong cách thiết kế robot hút bụi đơn thuần  Tìm hiểu những phần cứng và ứng dụng lập trình để phục cho đề tài  Viết chương trình hoạt động giải trí cho từng bộ phận của robot  Thiết kế mơ hình và lắp ráp phần cứng lên robot  Tiến hành chạy thử và kiểm soát và điều chỉnh những thơng số. 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  Mơ hình robot hút bụi lấy sáng tạo độc đáo phong cách thiết kế dựa trên mẫu robot hút bụi hình trịncủa những hãng sản xuất có tiếng mới nổi lúc bấy giờ.  Sử dụng vi điều khiển và tinh chỉnh Arduino UNO R3 làm bộ giải quyết và xử lý TT tinh chỉnh và điều khiển cácmodule, những cảm ứng, và động cơ. Module HC-05 để truyền dữ liệu qua điệnthoại. Sử dụng trình biên dịch Arduino IDE viết chương cho Arduino Uno vàHC-05.  Vi điều khiển và tinh chỉnh Arduino để giải quyết và xử lý những tín hiệu từ module L298 và cảm ứng hồngngoại truyền về.  Module L298 dùng để nhận lệnh từ Arduino sau đó nó sẽ điều khiển và tinh chỉnh những độngcơ hoạt động giải trí theo nhu yếu.  Cảm biến hồng ngoại có tính năng như con mắt của robot giúp nó tránh đượccác vật cản có trên đường chuyển dời của robot hút bụi. Ngoài ra cảm ứng hồngngoại trong trường hợp robot vận động và di chuyển đến nơi có độ cao trong trường hợp đórobot có cảm ứng hồng ngoại phát hiện và gửi tín hiệu về bộ giải quyết và xử lý để giúp robotkhông bị rơi tránh hư hỏng.  Robot sử dụng pin lishen giúp nâng thời hạn thao tác lâu hơn hiệu suất cao hơn.  Cấu tạo của robot hút bụi gồm có những bộ phận như :  Khung bên ngồi được làm bằng vật tư nhựa PLA.  Hộc chứa bụi.  Bánh xe chuyển dời.  Bộ phận điều khiển và tinh chỉnh. 5. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨUTheo như tiềm năng nghiên cứu và điều tra đề tài thực thi phong cách thiết kế và thiết kế robot hút bụitrong mái ấm gia đình. Tập trung vào sản xuất mơ hình vào kiến thiết xây dựng app điều khiển và tinh chỉnh robot hútbụi. Tìm hiểu và ứng dụng có cảm ứng module vào mạng lưới hệ thống. Chương 1. TỔNG QUAN ROBOT HÚT BỤI1. 1. ĐẶT VẤN ĐỀCùng với sự tăng trưởng của cơng nghệ và máy móc tân tiến, những robot đang đượcứng dụng thoáng rộng trong những mẫu sản phẩm gia dụng. Trong đó, robot hút bụi là sự kết hợphệ thống hút bụi và lập trình chuyển dời được sử dụng ngày càng nhiều trong gia dụng. Nắm bắt được những nhu yếu trên, robot hút bụi đã được những đơn vị sản xuất nghiêncứu, tăng trưởng trên quốc tế. Với mục tiêu hoạt động giải trí trong nhà, robot hút bụi được thiếtkế nhỏ gọn để hoạt động giải trí được ở những nơi con người ít khi tiếp xúc lau dọn như : gầmgiường, ghế, bàn nhỏ ... Đồng thời, robot hút bụi cũng có năng lực phát hiện và tránh vậtcản, chống rơi ... để thích hợp hoạt động giải trí trong nhà. Tuy nhiên, phải vận động và di chuyển khi hoạtđộng nên nguồn nuôi của robot là pin hoặc ăcquy nên thời hạn hoạt động giải trí và công suấthút bụi của robot bị bạn chế. Hiện nay những mẫu sản phẩm robot hút bụi được điều tra và nghiên cứu, sản xuất theo hướng thôngminh như : lưu map đường đi, tự động hóa sạc nguồn, tính năng hẹn giờ thao tác, ... Hiệnnay, robot hút bụi đã được nhập khẩu và sử dụng ở Nước Ta. Vì vậy, điều tra và nghiên cứu vềrobot hút bụi là điều thiết yếu tạo tiền đề sản xuất ra loại sản phẩm tương thích Giao hàng nhu cầutrong nước. 1.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ROBOT HÚT BỤILịch sử tăng trưởng của robot hút bụi. Trước khi chưa có robot hút bụi, con ngườiphải sử dụng công cụ để quét dọn nhà cửa đây là một giải pháp đại trà phổ thông. Nhưngvới sự tăng trưởng không ngừng của xã hội nhu yếu của con người trong đời sống hàngngày càng đi lên. Công việc quét dọn nhà tốn nhiều sức nếu như phải quét dọn ở nhữngnơi có diện tích quy hoạnh lớn. Hình 1.1. Người đàn ơng đang qt nhà bằng cách truyền thốngĐến năm 1901, máy hút bụi có động cơ được tạo ra. Đây là một thiết bị sử dụngđộng cơ để bơm khơng khí để tạo chân khơng hút bụi lên. Nhưng sau một thời hạn sửdụng người ta nhìn thấy máy hút bụi phát sinh ra nhiều yếu tố :  Thứ nhất nó khá cồng kềnh vì máy hụt bụi có nhiều thành phần như đầu hút bụi, ống hút, động cơ hút kèm với một túi chứa bụi bẩn. Hình 1.2. Máy hút bụi  Thứ hai máy hút bụi dùng nguồn điện trực tiếp nên việc chuyển dời rất khó khănvì phải kéo theo dây điện. Hình 1.3. Người phụ nữ đang dùng máy hút bụi  Thứ ba là nó vẫn phải dựa vào sức người mặc dầu máy hút bụi được tăng cấp vàcải tiến theo từng quy trình tiến độ nhưng nhìn lại nó vẫn phải dựa vào sức người để hoạtđộng và một số ít yếu tố khác. Chính cho nên vì thế robot hút bụi đã được ý tưởng ra, vào những năm đầu phát triểnrobot hút bụi còn chưa được biết đến nhiều và giá tiền thời gian đó lại cao nên chưađược thông dụng nhiều trong thị trường. Hình 1.4. Mẫu robot hút bụi Electrolux TrilobiteElectrolux một công ty của Thụy Điển đã ra đời mẫu robot hút bụi tiên phong xuấthiện trên chương trình trực tuyến với tên gọi là Electrolux Trilobite. Được ra mắt vàonăm 2001, Trilobite chứa máy hút và chổi lăn có năng lực tháo lắp với năng lực tránhvật cản bằng cảm ứng siêu âm. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại robot hút bụi khác nhau ví dụ như một sốloại dưới đây :  Robot hút bụi Roomba : Robot Roomba của hãng iRobot là một robot hút bụi mưu trí. Roomba thựchiện cơng việc hút bụi một cách hồn tồn tự động hóa theo chương trình đã được lập sẵn. Roomba thích hợp cho những mái ấm gia đình và văn phịng. Với size nhỏ gọn robot hoàn toàn có thể chuyển dời hết những phịng, những nơi mà máyhút bụi thơng thường khó vào được như gầm bàn, giường, sofa, .. Các công dụng nổi bậtcủa Roomba là tinh chỉnh và điều khiển từ xa bằng remote control tự cảm nhận tránh vật cản, tự độngsạc khi hết nguồn pin. Roomba có năng lực vận động và di chuyển linh động. Hình 1.5 Robot Roomba  Robot hút bụi Toshiba VC-RV2 : Robot hút bụi có phong cách thiết kế nhỏ gọn, tiên ích tính năng tự động hóa và có size phùhợp với những góc cạnh hoặc bàn và ghế. Các tính năng có trên robot VC-RV2 quay về sạcpin, cảm ứng bụi bẩn, tự động hóa tránh những vật cản và cảm ứng chống rơi. Hình 1.6. Robot hút bụi Toshiba VC-RV2Ngồi ra lúc bấy giờ cịn có nhiều hãng sản xuất robot hút bụi như : Xiaomi, Ecovacs, Philips … Cũng rất được ưu chuộn trên thị trường vì nó có giá tiền hài hòa và hợp lý đi kèm đólà nhiều tính năng mới được tăng trưởng và đưa vào như năng lực lập map thao tác, tích hợp bộ phận lau nhà, hoạt động giải trí theo lịch trình đã thiết lập sẵn, … Hiện nay robot hút bụi được sử dụng thoáng đãng trong thị trường với những tính năngvà ích lợi mà nó mang lại là điều dễ hiểu. Cuộc sống ngày càng bận rộn chúng tathường ít có thời hạn ở nhà vì vậy nên chuyện quét dọn nhà cửa là điều không hề. Nếumột ngày đi làm về nhà khi bước vào căn phịng nhìn sàn nhà lấm lem bụi bẩn. Chắchẳn không ai muốn điều này. Nhà cửa thật sạch mang lại cho tất cả chúng ta cảm xúc tự do, sảng khoái sau mộtngày thao tác khó khăn vất vả. Để có được điều ấy mà không phải bỏ sức để dọn nhà sao chúngta không sắm một con robot hút bụi mưu trí về căn nhà của tất cả chúng ta. Nó sẽ giúp íchrất nhiều. Robot hút bụi ngày này được nhiều hãng sản xuất với nhiều loại và giá thànhkhác nhau tùy với mục tiêu sử dụng. Một số đơn vị sản xuất lớn như : iRobot là một hãngsản xuất của Mỹ có lịch sử dân tộc truyền kiếp nổi tiếng với những dòng máy Roomba …, Xiaomi vàinăm gần đây được người tiêu dùng biết đến với những loại sản phẩm công nghệ tiên tiến phong phú vàgiá thành hài hòa và hợp lý robot hút bụi của Xiaomi được nhiều người lựa chọn với mẫu mã đẹpmắt. Chính vì đó đã giúp tơi nãy ra ý tưởng sáng tạo phong cách thiết kế một con robot hút bụi. Ứng dụng từnhững gì đã học được cộng với những kiến thức và kỹ năng tìm hiểu và khám phá qua internet. Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ LINH KIỆN SỬ DỤNG CHOCHẾ TẠO ROBOT HÚT BỤI2. 1. SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ROBOT HÚT BỤIRobot hút bụi gồm có những khối : Khối nguồn, khối truyền tín hiệu, khối tinh chỉnh và điều khiển, khối chấp hành, khối tín hiệu. Hình 2.1. Sơ đồ khối hoạt động giải trí robot hút bụiTrong mạng lưới hệ thống này, robot sẽ vận động và di chuyển liên tục và làm sạch rác trên mặt sàn. Trongquá trình vận động và di chuyển, bộ phận cảm ứng sẽ nhận ra những chướng ngại vật hoặc cầu thangcản trở robot chuyển dời và truyền thông tin về khối tinh chỉnh và điều khiển. Sau khi nhận được thôngtin có chướng ngại vật hoặc cầu thang từ khối cảm ứng, khối tinh chỉnh và điều khiển sẽ đưa ra phươngán chuyển dời tới khối chấp hành để giúp robot hoàn toàn có thể tránh được chướng ngại vật hoặccầu thang và liên tục quét dọn. 2.2. NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG TỪNG KHỐI VÀ THIẾT BỊ SỬ DỤNG2. 2.1. Khối nguồnLà bộ phận phân phối dòng điện và điện áp không thay đổi cho robot hoạt động giải trí. Ở đâyrobot hút bụi lấy điện áp từ pin Lishen là một loại pin lithium-ion hoàn toàn có thể sạc lại. PinLishen cung ứng hiệu suất của một pin lithium-ion, hiệu suất trong khoảng chừng 1800 mAhđến khoảng chừng 3500 mAh và hiệu suất 3.7 V.Pin Lishen có năng lực chống cháy nổ, chịu được nhiệt độ cao, chống quá tải. Dòng pin Lishen xanh chuyên dùng cho máy khoan pin, cấp nguồn cho động cơ … Hình 2.2. Pin Lishen  Thông số kỹ thuật :  Điện áp mặc định : 3.6 V  Điện áp sạc đầy : 4.2 V  Dung lượng thật : 2500 mAh  Dòng xả tức thì : 30A  Dịng sạc : 0.5 A – 1A. Khối nguồn em sử dụng để cấp cho robot hoạt động giải trí có điện áp 12V. Để cấp chođộng cơ và quạt hút hoạt động giải trí. Nhưng board tinh chỉnh và điều khiển và những module chỉ hoạt động giải trí ởmức điện áp được cho phép từ 3.3 V – 5V. Vì thế cần phải có module buck DC – DC để giảmđiện áp xuống để cấp nguồn nuôi cho những board và module hoạt động giải trí. Em sử dụngmodule LM2596 có công dụng giảm áp từ cao xuống thấp mà vẫn đạt hiệu suất cao giúpcho thiết bị hoạt động giải trí không thay đổi. Hình 2.3. Module Buck DC – DCHình 2.4. Sơ đồ nguyên tắc vẽ LM2596 trên protues  Thông số kỹ thuật :  Điện áp nguồn vào từ 3V đến 30V  Điệp áp đầu ra kiểm soát và điều chỉnh được từ 1.5 V đến 30V  Dịng cung ứng 3A  Cơng suất 15W. Bên cạnh đó để sạc pin cho robot hút bụi cần phải có mạch sạc xả và bảo vệ pin3S. Để bảo vệ robot hoạt động giải trí vĩnh viễn cần phải có dung tích pin lớn và mạch để bảovệ pin tránh thực trạng quá tải hoặc chạm cực hoàn toàn có thể dẫn đến cháy nổ. Mạch sạc xả và10bảo vệ pin 3S thích hợp cho pin lithium với điện áp danh định của 3.7 V và vừa đủ điệnáp là 4.2 V.Hình 2.5. Mạch sạc xả và bảo vệ pin 3S  Thơng số kỹ thuật :  Kích thước mạch : 41x55 x3. 4 mm  Điện áp cân đối : 12.6 V – 13.6 V  Dòng xả liên tục : 40A ( trong mơi trường lý tưởng )  Dịng sạc liên tục : 20A. 2.2.2. Khối truyền tín hiệuKhối truyền tín hiệu có tính năng tương hỗ vi tinh chỉnh và điều khiển tiếp xúc với thiết bị khácthông qua liên kết bluetooth. Em sử dụng module HC-05 để thu phát bluetooth. Vì nónhỏ gọn và có những chân tiếp xúc cơ bản. HC-05 có vận tốc hoạt động giải trí tương thích với truyềndữ liệu điều khiển và tinh chỉnh thiết bị. Module HC-05 là một module bluetooth SPP ( Giao thức cổng tiếp nối đuôi nhau ) dễ sử dụng, được phong cách thiết kế cho thiết lập liên kết tiếp nối đuôi nhau không dây. Module bluetooth SLAVE được cho phép vi điều khiển và tinh chỉnh liên kết với những thiết bị ngoại vi : smartphone, máy tính, … trải qua tiếp xúc Serial gửi và nhận tín hiệu 2 chiều. Sử dụngbaud rate là 9600, mật khẩu 1234. Ta hoàn toàn có thể tùy chỉnh baud rate bằng tập lệnh AT.Module HC-05 liên kết với Arduino qua tiếp xúc UART. 11

Source: https://thomaygiat.com
Category : Dân Dụng