BÁO cáo NHẬP môn cơ điện tử đề tài ADRUNIO BASED SMARTPHONE CONTROLLED ROBOT CAR

PHẦ N MỞ ĐẦ U Ngày nay dưới sự ra đờ ủa điệi c n thoại thông minh cùng với kỷ nguyên công nghệ số các công việc điều khiển đã và đang được đơn giản hóa hơn rất nhi u.. Dựa trên những tí

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI

ADRUNIO BASED SMARTPHONE CONTROLLED

ROBOT CAR

Thành viên nhóm 1: Nguyễn Tu n Anh ấ Giảng viên: Ts Hoàng H ng H i ồ ả

Trần Long Quang Anh

Nguyễn Th ịPhương Anh

Lớp: KSTN-Cơ Điện Tử-K63 Viện: Cơ khí

Trang 2

PHẦ N MỞ ĐẦ U

Ngày nay dưới sự ra đờ ủa điệi c n thoại thông minh cùng với kỷ nguyên công nghệ

số các công việc điều khiển đã và đang được đơn giản hóa hơn rất nhi u B ng vào ề ằ chiếc điện thoại thông minh chúng ta có thể điều khiển rất nhiều các hệ thống điện điện t ử và cơ điện t ví d ử ụ như các thi t b ế ị điện, ô tô, xe máy, h ệ thống âm thanh ánh sáng,… thông qua Bluetooth, sóng điện thoại

Dựa trên những tính năng đặc biệt đó của điện thoại thông minh mà hang lo t các ý ạ tưởng các nghiên cứu ra đời nhằm mục đích đơn giản hóa quá trình điều khiển các

hệ thống cơ điện tử và một trong số những thành t u còn gi nguyên giá tr cho tự ữ ị ới hiện tại cũng như trong tương lai đó là ý tưởng đi u khiển ô tô thông dựa trên điện ề thoại thông minh sử dụng mạch điều khiển adruino ( Arduino based Smartphone Controlled Robot Car ) Cho đến ngày nay ý tưởng này đã và đang phát triển mở rộng hơn trong cu c sộ ống như các thi t b ế ị điểu khi n t xa thông qua sóng Bluetooth ể ừ

Trang 3

PHẦN NỘI DUNG

I, Đặ ấn đềt v

1, Mục tiêu đề tài

- Nghiên c u, xây d ng mô hình robot Arduino di chuy n d a trên tín hiứ ự ể ự ệu Bluetooth t ừ điện tho i thông minh ạ

- Đề xuất hướng phát triển cho đề tài áp dụng vào thực tế nâng cao tính ứng dụng của đề tài trong tương lai

2, S phát tri n hi n nay cự ể ệ ủa đề tài

Hiện nay ý tưởng điều khiển các h ệ thống cơ điệ ử ừn t t xa vô cùng phát triển Không ch bó hỉ ẹp trong điều khiển ô tô hay sử dụng mạch adruino điều khiển từ xa được phát tri n trong r t nhiể ấ ều các lĩnh vực khác từ đồ chơi giải trí cho tr em, h ẻ ệ thống giao thông v n tải logiậ stics đến các lĩnh vực quan trong như quân sự hàng không

Ví dụ như: đồ chơi ô tô máy bay điều khi n t xa, hể ừ ệ thống AGV hỗ trợ việc vận chuyển hay các máy bay không người lái

Trang 4

Tuy nhiên việc ứng dụng điện thoại thông minh để điều khi n v còn khá m i, có ể ẫ ớ thể nới đề tài trên là tiền đề cho s phát triự ển đơn giản hóa các quá trình s d ng cho ử ụ người tiêu dùng

II, Thi t k h ế ế ệ thống

1, Phần cơ khí

Các thành ph n trong ầ phần cơ khí của robot car

- Bánh xe: tùy theo yêu c u s d ng mà có th thi t k hầ ử ụ ể ế ế ệ thống g m 2 bánh ồ hoặc 4 bánh xe hoặc nhiều hơn nếu c n thi Tuy nhiên trong d án trên phầ ết ự ần code được viết cho xe 4 bánh

- Khung xe: đây là phần c ng vô cùng quan trứ ọng khung xe là ph n g n k t các ầ ắ ế

bộ phận của xe và là nơi đặt các mạch điều khiển động cơ ,…

- Bu lông c vítố : Dùng để gắn k t các ph n c a xe ế ầ ủ

2, Cơ cấu ch p hành ấ

2.1, Khái niệm cơ cấu ch p hành ấ

Để thiết kế một hệ thống cơ điện t bộ phận cơ cấử u chấp hành đây là phần ‘cơ bắp’ của hệ thống cơ điệ ử Cơ cấn t u chấp hành sẽ nhận l nh t hệ ừ ệ thống điền khiển và thực hi n l nh b ng cách t o ra s ệ ệ ằ ạ ự thay đổi trong h vệ ật lý như thay đổi vận tốc, gia tốc, lực,…

- Động cơ motor: đây là phần tạo ra chuyển động cho bánh xe Động cơ được cấp ngu n gián ti p thông qua IC L293D ồ ế

3, Hệ thống điều khiển

3.1, Khái ni m h ệ ệ thống điều khiển

Đây là phần cốt lõi của mỗi hệ thống cơ điện tử và cũng là phần cốt lõi của đề tài

Hệ thống điều khi n s ể ẽ nhận tín hi u t các c m biệ ừ ả ến sau đó xử lý và ra lệnh cho cơ cấu ch p hành b ng vi c gấ ằ ệ ửi đi các tín hiệu điện

3.2, Các thành ph n c a h ầ ủ ệ thống điều khi n ể

Bộ điều khi n g m có: ể ồ

- Mạch điều khi n Adruino megaể : Chip ATmega328 trên bo m ch Arduino Uno ạ

đi kèm với bộ tải khởi động, giúp người dùng có thể ghi chương trình mà không c n l p trình ph n c ng bên ngoàiầ ậ ầ ứ Sau khi chip đượ ậc l p trình, nó có

Trang 5

thể được gỡ bỏ khỏi b ng B ng m ch có th ả ả ạ ể được c p ngu n t k t n i USB ấ ồ ừ ế ố hoặc nguồn điện bên ngoài như pin hoặc bộ điều h p AC / DC Sau khi kợ ết nối nguồn điện v i chân Vin, m ch ớ ạ nhận được DC 5V và 3.3V quy định trên các chân tương ứng của bo mạch Arduino.Chân 5V được sử dụng để cấp nguồn cho mô-đun Bluetooth HC-05 Các chân n i ti p 0 (RX) và 1 (TX) cố ế ủa Arduino được s dử ụng để giao ti p v i mô-ế ớ đun HC 05 Các chân 4 đến 7 đượ- c kết n i vố ới IC điều khiển động cơ cầu H L293D Trong s b n chân này, chân ố ố

5 và 6 cung cấp đầu ra PWM 8 bit b ng cách s dằ ử ụng chức năng analogWrite () được xác định trong bản phác thảo Arduino asc_car.ino Chân 2 và 3 của Arduino (không được s d ng trong d án này) có thử ụ ự ể được s d ng cho các ử ụ chức năng bổ sung như điều khiển đèn, còi,…

- IC L239D: Các chân từ 4-7 dùng để cung c p tín hiấ ệu điều khiển cho động cơ tuy nhiên điện áp được adruino t o ra t các chân này r t nh ạ ừ ấ ỏ không đủ tạo ra một momen xoán chính vì v y mà ậ mô-đun H-Bridge L293D đóng vai trò nguồn cung cấp năng lượng b ổ sung để ạo ra đủ mô t -men xoắn cho các động

cơ Các chân đầu ra 4 đến 7 của Arduino được k t nế ối tương ứng v i các chân ớ IN1 đến IN4 c a L293D Các chân nủ ối đất 4, 5, 12 và 13 của L293D được kết nối v i các chân nớ ối đấ ủa Arduino Hai động cơ DC hướt c ng 100 RPM (M1

và M2) được kết nối tr c ti p vự ế ới các đầu ra của L293D

4, Ngu n ồ

- Nguồn cung c p pin 9Vấ : được s dử ụng để ấ c p ngu n cho Arduino Uno ồ (Atmega 328) v i cớ ực dương được k t n i v i chân Vin và cế ố ớ ực âm được kết nối v i chân ớ GND

- Pin 12V nguồn cung c p cho IC L239Dấ , cấp ngu n gián tiồ ếp cho động cơ

5, Cảm bi n ế

5.1, Khái niệm

Cảm biến là thiết bị dùng để ả c m nhận, biến đổi các đại lượng v t lý cậ ần đo thành các đại lượng điện t l x lý và dùng làm tín hiỷ ệ để ử ệu điều khiển

5.2, C m biả ến

Mạch thu phát tín hi u Bluetoothệ : Dùng để tiếp nhận các tín hiệu điều khiển từ smartphone đồng th i chuy n v ờ ể ề Atmega 328 để xử lý

Ngoài ra còn có các ph n t ầ ử khác như dây điện

III, Nguyên lý chuyển động

Trang 6

Nguyên lý điều khiển chuyển dộng của xe dựa trên điều chỉnh tốc độ của bánh

xe để xe có thể rẽ trái r ẽ phải tiến lên đi lùi hay dừng lại

Trường h p 1: xe chuyợ ển động ti n vế ề phía trước.( moving forward )

Tốc độ góc của hai bánh trước 𝜔4 = 𝜔5 chuyển động với tốc độ cao và hai bánh

sau chuyển độ ớ ốc độ ấp hơn v i t th

Trường h p 2: Xe r ợ ẽ phải ( moving right )

Tốc độ góc của bánh trái 𝜔4 = 𝜔7 chuyển động với tốc độ cao và hai bánh phía

bên ph i chuyả ển động v i tớ ốc độ thấp, ch m dậ ần t o ra momen quay làm cho xe ạ

chuyển động quay phải

Trường h p 3: xe rẽ trái ( moving left ) ợ

Tốc độ của hai bánh phải chuyển động tốc độ cao cùng với bánh trái chuyển động

với tốc độ thấp ch m d n t o momen quay làm cho xe quay sang trái ậ ầ để ạ

Trường h p 4: xe dừợ ng l i ( stop ) bốn bánh xe đềạ u dùng chuyển động Khi đó vị

trí của xe không thay đổi

Để xe d ng lại cả 4 bánh xe chuyừ ển động v i tớ ốc độ chậm d n ầ cho đến khi dừng

lại

Trường hợp 5: xe đi lùi (moving backward)

Ngượ ạc l i với trường hợp chuyển động tiến lên để xe đi lùi hai bánh sau của xe

chuyển động nhanh trong khi đó hai bánh trước được cấp một momen quay th p và ấ

chuyển động theo hai bánh sau

IV, Mô hình x lý tín hi u ử ệ

𝜔4

𝜔5

𝜔6

𝜔7

O

C

x y

Trang 7

V, Source code

char val; //defining a variable for receiving the input from the user

void setup()

{

pinMode(4,OUTPUT); //connection of motor1 terminal to arduino

Serial.begin(9600); // Baud rate

}

void loop()

{

if (Serial.available() )

{;}

smartphone

Tín hi u Bluetooth ệ

Mạch thu, phát tín hiệu bluetooth

Atmega

Bánh xe

L 239D

Trang 8

val=Serial.read();

if (val=='0') // Moving Forward

{

digitalWrite(4,HIGH);

digitalWrite(5,LOW);

}

if(val=='1')// Moving left

{

}

if(val=='2')//Moving right

{

}

if(val=='3')//Moving backward

{

Trang 9

}

if(val=='4')// Stopping

{

}

//if(val=='5') //condition for opening the door 90 degree (this loop can be used only for servo motors)

//for(angle = 0; angle < 90; angle++)

// {

// servo.write(angle);

// delay(15);

// }

}

Trang 10

PHẦ N K T Ế

Đề tài k t hế ợp điện thoại thông minh trong điều khiển robot car là một đề tài vô cùng hữu ích mang tính ng dứ ụng cao đồng thời cũng là nề ảng đển t phát tri n m rể ở ộng

ra nhiều lĩnh vực khác mà không chỉ giớ ạn ở điềi h u khi n robot car nâng cao tính ể

ứng d ng cụ ủa đề tài

Một s ố đề xuất hướng phát triển tương lai cho đề tài:

- Phát tri n tài trong ể đề các lĩnh vực thi t y u cế ế ủa cuộc s ng: Y tế, giáo d c, ố ụ xây dựng, an ninh,…

- Phát tri n các robot có khể ả năng hỗ trợ các y bác sĩ Đặc bi t, trong các d ch ệ ị bệnh như Covid-19, xây dựng các robot hỗ trợ v n chuy n ra vào vùng d ch ậ ể ị

an toàn, tránh ti p xúc cế ủa con người Không yêu c u các thi t bầ ế ị điều khiển phức t p, có th ạ ể hướng dẫn, đào tạo nhanh chóng s ử điện thoại cá nhân để làm việc

- Phát triển mở ộng hơn về ạch đ r m iều khi n ( không gi i hể ớ ạn là s d ng m ch ử ụ ạ adruino )

- Trong tương lai xa, giảm bớt các thao tác điều khi n cể ủa con người, con người đóng vai trò đặt ra yêu cầu và nhận k t qu t robot ế ả ừ

Danh m c tài li u tham khụ ệ ảo:

Trang 11

https://www.electronicsforu.com/electronics-projects/smartphone-arduino-based-robot

car?fbclid=IwAR1Oy0IQUQS8rTucHW_EfY1i9Bbhtr-_1Y3lH4ATaoNa2yksIJ-fFwQ6g9s

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	286,08 KB