Báo cáo dự án robot và máy thông minh khử trùng

Câu hỏi nghiên cứu: Từ các yếu tố trên chúng em đã đặt ra câu hỏi: Làm thế nào để vẫn có thể thực hiện việc phun khử trùng sạch sẽ mà lại giảm được sự vất vả và nguy hiểm cho nhân viên

TRƯỜNG THCS THỊ TRẤN

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

DỰ ÁN ROBOT KHỬ TRÙNG Lĩnh vực: 20 ROBOT và máy thông minh

NGƯỜI THỰC HIỆN:

1 Vũ Hải Đăng

2 Vũ Quang Hào

Tủa Chùa, tháng 10 năm 2020

MỤC LỤC

rang

3

NỘI DUNG

BÁO CÁO

B Câu hỏi nghiên cứu, vấn đề nghiên cứu, giả thuyết khoa học

3

C Thiết kế và phương pháp nghiên cứu 4

A Lí do chọn đề tài

- Dịch bệnh COVID 19 hoàn hành trên toàn thế giới, chưa có phương thức chữa trị mà chỉ có thể tự bảo vệ mình bằng vệ sinh sạch sẽ

- Hàng năm ở nước ta phải chịu biết bao cơn bão, đợt lũ, khi bão tan, lũ rút đã để lại một vấn đề rất lớn về môi trường bị ô nhiễm nặng nề

- Năm 2020 là năm của dịch bệnh, rất nhiều khu tập trung cách ly được tạo ra, việc vận chuyển đồ và nhu yếu phẩm phục vụ bên trong khu cách ly là rất vất vả và gây nguy cơ cao trong việc lây nhiễm nguồn bệnh

- Việc phun khử trùng của nhân viên khử trung rất vất vả, nặng nhọc, độc hại và dễ lây lan nguồn bệnh

- Thời đại Công nghệ 4.0: kỉ nguyên của tự động hóa và Robot

B Câu hỏi nghiên cứu

1 Câu hỏi nghiên cứu: Từ các yếu tố trên chúng em đã đặt ra câu hỏi: Làm thế nào để vẫn có thể thực hiện việc phun khử trùng sạch sẽ

mà lại giảm được sự vất vả và nguy hiểm cho nhân viên phun khử trùng?

Làm thế nào giúp các tình nguyện viên trong các khu cách ly có thể vận chuyển được hàng hóa, nhu yếu phẩm vào trong khu cách ly mà không phải trực tiếp đi vào?

Làm thế nào ta vẫn có thể dùng dung dịch rửa ta khử trùng mà không phải nhấn vào bình chứa dung dịch hoặc mở vòi?

2 Vấn đề nghiên cứu: Sau một thời gian nghiên cứu và được sự hỗ trợ, giúp đỡ của cô giáo hướng dẫn, nhóm em đã quyết định thực hiện dự án: “ Robot khử trùng”

3 Giả thuyết khoa học:

Từ thực tiễn của quá trình phòng, chống dịch bệnh COVID-19 cho thấy, mặc dù các nhân viên y tế đã mang trang phục bảo hộ chuyên dụng, nhưng khả năng bị lây nhiễm do tiếp xúc với môi trường truyền nhiễm và bệnh nhân vẫn rất cao Bên cạnh đó, để khử khuẩn bằng phương pháp phun hóa chất cho bệnh viện Bạch Mai, cơ quan chức năng đã phải huy động hơn 100 cán bộ chiến sỹ của Binh chủng Hóa học Sức người phải bỏ ra quá nhiều Trong thời gian dài nghiên cứu, tìm tòi thực hiện dự án Bản thân nhóm em thấy rằng, nếu dự án vận dụng được vào thực tiễn thì Robot có thể thay thế con người phun khử trùng tại những nơi công cộng ( nhà trường, bệnh viện, ), bớt nặng nhọc và giảm thiểu nguồn lây bệnh Nếu thử nghiệm thành công, có thể nói đây là sản phẩm mang tính sáng tạo có ý nghĩa thực tiễn rất lớn trong công tác phòng chống nguy cơ lây nhiễm vi-rút Corona (SARS-CoV-2) cho nhân viên

y tế, nhất là nhân viên làm công tác vệ sinh, khử khuẩn các phòng cách ly áp lực âm dành cho người bệnh có kết quả xét nghiệm (+) và các phòng cách ly khác dành cho người bệnh nghi ngờ nhiễm vi-rút SARS-CoV-2

Ngoài yêu cầu chính là robot tự động phun xịt hoá chất khử khuẩn đạt tốc độ phun, kích thước hạt khí dung, khả năng xoay các góc độ phun, robot còn có chức năng tự động phun nước rửa tay để phục vụ lưu động cho mọi người

Để thực hiện được dự án “ Robot khử trùng”, chúng em đã sử dụng

các vật liệu sẵn có ( ô tô đồ chơi đã qua sử dụng,bộ mạch đã được lập trình sẵn,tấm alu,mâm xoay, ống nước 8mm ) để tạo ra sản phẩm

C Thiết kế và phương pháp nghiên cứu

1.Thời gian và địa điểm nghiên cứu

- Địa điểm: Nghiên cứu được tiến hành tại trường THCS Thị Trấn

- Thời gian: Ngày bắt đầu: 15/01/ 2020 Ngày kết thúc: 15/10/2020

2 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của Robot

- Khách thể nghiên cứu: Giải pháp giúp con người hạn chế tối đa nhất sự tiếp xúc ở những nơi công cộng: phun khử khuẩn, rửa tay tự động, vận chuyển hàng hóa nhu yếu phẩm những nơi cách ly hoặc vùng nguy hiểm

3 Phạm vi Nhiệm vụ nghiên cứu

3.1 Phạm vi

Tìm hiểu thực tế địa phương nơi em sinh sống, ở trường học, một số nơi công cộng nơi em sinh sống, trên phương tiện truyền thanh truyền hình xem các vùng miền có khu cách ly, vùng đang bị ô nhiễm…

Tìm kiếm thông tin trên các phương tiện truyền thông như: đài, báo, truyền hình, internet, các trang mạng xã hội nhằm so sánh, đối chiếu về khả

năng phát triển của dự án

3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Xây dựng cơ sở lý luận của đề tài

- Tìm hiểu cơ chế hoạt động của Robot

4 Phương pháp nghiên cứu

4.1 Các phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Tìm hiểu trên mạng, trong sách báo, tivi về thuận lợi và khó khăn khi tạo

ra và phát triển Robot

- Tìm hiểu trên trang thông tin địa phương, sách báo về khả năng phát triển nhân rộng của Robot

4.2 Phương pháp thu thập dữ liệu:

- Từ nguồn thông tin của Bộ y tế

- Thu thập thông tin thực tế tại Việt Nam

4.3 Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn

4.3.1 Phiếu điều tra, phỏng vấn, chụp hình về

- Thuận lợi và khó khăn khi phát triển, nhân rộng Robot tại địa phương

- Người dân có hiểu biết gì về tác dụng khi sử dụng Robot

- Chức năng cảm biến của Robot đem lại lợi ích tuyệt vời ở những nơi công cộng, các cơ quan, trường học

- Sử dụng Robot nâng cao ý thức bảo vệ bản thân và đặc biệt bảo vệ cộng đồng trước các dịch bệnh

4.3.2 Tuyên truyền:

+ Những lợi ích, tiện ích của Robot đem lại

+ Giới thiệu các trang mạng uy tín để nghiên cứu, trao đổi

+ Hướng dẫn những nguyên lí hoạt động của máy

D TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU

1 Giới thiệu tổng quan về vấn đề nghiên cứu:

Từ thực tiễn đòi hỏi từ dịch bệnh COVID 19, thiên tai lũ lụt từ Miền Trung, sự vất vả, nguy hiểm của các nhân viên đi phun khử trùng và đam mê

sáng tạo, chúng em đã tạo ra sản phẩm này

Dự án này được phát triển, sẽ giảm thiểu được thời gian, công sức và sự nguy hiểm của việc phun thuốc khử trùng đi rất nhiều Ngoài ra chúng em còn tận dụng thêm việc lắp máy rửa tay tự động để việc diệt khuẩn được tuyệt đối hơn

Dựa vào việc tái sử dụng một số đồ đã qua sử dụng và dùng ngôn ngữ lập

trình Arduino để tích hợp điều khiển từ xa chúng em đã tạo ra sản phẩm “ Robot khử trùng”

2 Mục tiêu nghiên cứu

2.1 Mục tiêu chung

- Tiết kiệm thời gian, tránh tiếp xúc bề mặt với vật thể

- Nâng cao ý thức trong cộng đồng xã hội

- Tăng chức năng diệt khuẩn

2.2 Mục tiêu cụ thể

- Đối với những nơi công cộng dễ dàng sử dụng

- Sử dụng ở trường học: hình ngoài gây tò mò, thích thú đến các bạn học sinh

2.3 Giới hạn phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu được tiến hành chủ yếu tại trường học

2.4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu qua thực tiễn tại trường và địa phương

- Làm dụng cụ trên cơ sở tham khảo các ý kiến đóng góp để hoàn thiện

dụng cụ như: rẻ về kinh tế, hiệu quả cao, dễ chế tạo

- Hoàn thành làm dụng cụ và so sánh với các loại dụng cụ khác có bán

trên thị trường

2.5 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu về cấu tạo nguyên lí hoạt động của Robot, Sơ đồ mạch điện, hoạt động của hệ thống di chuyển, hệ thống phun sương, hệ thống rửa tay tự động

- Nghiên cứu tạo ra máy không tốn kém về kinh tế đồng thời tận dụng được các nguyên liệu sẵn có, dễ tìm

2.6 Điểm mới của dự án

Với dự án “ Robot khử trùng”, ý tưởng phát huy mối liên hệ giữa kiến

thức học trên lớp và ngoài đời sống Điểm mới của mô hình là tất cả hoạt động của robot đều điều khiển bằng từ xa nên rất an toàn khi đưa vào sử dụng trong thực tiễn, được sử dụng các vật liệu sẵn có ( ô tô đồ chơi đã qua sử dụng,bộ mạch đã được lập trình sẵn, tấm alu, mâm xoay, ống nước 8mm ) để tạo ra sản phẩm robot khử khuẩn đơn giản dễ làm không tốn nhiều tiền mà hiệu quả cao

Bảng so sánh việc phun khử trùng bằng sức người với Robot theo từng diện tích vùng phun

Nơi cần

phun

Quy

định

phun

khử

khuẩn

lít/m2

Diện tích

Thể tích dung dịch cần dùng

Công suất máy lít/giây

Thời gian phun ( giây)

Thời gian nâng hạ cần phun và xoay cần (giây)

Tổng thời gian hoàn thành của Robot (giây)

Thời gian hoàn thành của người phun khử trùng ( giây)

Lớp

Phòng

tổ

chuyên

môn

Phòng

truyền

thống

Phòng

học bộ

môn

Sân

trường

MN

mới

- Robot vừa giúp tiết kiệm kinh tế vừa giảm bớt việc nặng và nguy hiểm cho con người

3 Cách tiến hành

* Quy trình thực hiện

Dự án được thực hiện trong thời gian từ 15/01/2020 đến 15/10/2020 với quy trình thực hiện như sau:

Khi nghiên cứu dự án này, nhóm em đặt ra mục tiêu cuối cùng là làm thế nào giảm thiểu tối đa nhất sự vất vả, nguy hiểm của các cô chú khi đi phun khử trùng, sẽ giảm thiểu được thời gian, công sức và sự nguy hiểm của việc phun thuốc khử trùng đi rất nhiều Ngoài ra chúng em còn tận dụng thêm việc lắp máy rửa tay tự động để việc diệt khuẩn được tuyệt đối hơn Sau một thời gian nghiêm cứu tìm tòi, kết hợp với sự hướng dẫn của cô giáo, nhóm em

đã thực hiện dự án “ Robot khử trùng” nhằm giải quyết các vấn đề thực tế

đã nêu ở trên với quy trình thực hiện cụ thể như sau:

ROBOT KHỬ TRÙNG

GIAI ĐOẠN 1

Lên ý tưởng vẽ sơ

đồ mạch điện

GIAI ĐOẠN 3

Đấu các đường ống nước, béc phun

GIAI ĐOẠN 4

Thực hiện gắn bẳng

mạch, đấu các chức

năng

GIAI ĐOẠN 6

Thử nghiệm và hoàn thiện sản phẩm

GIAI ĐOẠN 2

Tìm các thiết bị cũ, tạo khung cho Robot

GIAI ĐOẠN 5

Viết code cho điều khiển

SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN

HÌNH ẢNH THỰC TẾ

4 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của máy:

* Chuẩn bị nguyên vật liệu:

Mạch điều khiển tắt mở từ xa 8 kênh với

khoảng cách 100m

Mạch điều tốc

Bóng đèn led

Role 12v

Cầu nối

Tụ điện

Diot dán

Ic ổn áp lm7805

Trục gen

Bi đĩa

Sắt hộp

Ống dẻo

*Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

Sản phẩm được chia thành 3 hệ thống chính: hệ thống di chuyển, hệ thống phun sương và hệ thống rửa tay tự động

Mô tơ giảm tốc 24v

Máy bơm áp suất

Máy nén khí 12v

Ốc vít

Bi gối ngang(10mm)

Bi gối dọc (10mm)

Vỏ xe ô tô trẻ em

Dây điện

Rơ le Khí

Mô tơ 775

Rơ le khí

Ngôn ngữ lập trình

Arduino

Cấu tạo Nguyên tắc hoạt động

1 Hệ thống di chuyển của Robot

1 khung xe đồ chơi gồm vỏ xe và

4 bánh xe cao xu đặc

3 mô tơ 550: 1 mô tơ dùng để rẽ

hướng, 2 mô tơ còn lại để dẫn động

cho bánh sau

4 rơ le 12V – 10 Ampe

2 mạch điều khiển 8 kênh kèm

điều khiển từ xa

Khi đóng điện, dòng điện đi qua rơ le kích hoạt mô tơ hoạt động Các bánh răng di chuyển sẽ chuyển động tịnh tiến

Khi bấm nút số 1 Robot

di chuyển tiến thẳng

Dòng điện qua mạch điều khiển ra chân số 1, nguồn điện 12v cấp cho mô tơ quay làm cho các bánh răng kết nối với trục của bánh

xe, làm cho xe di chuyển tiến lên

Khi bấm nút số 2 Robot

di chuyển lùi thẳng

Dòng điện qua mạch điều khiển ra chân số 2, nguồn điện 12v cấp cho mô tơ quay làm cho các bánh răng kết nối với trục của bánh

xe, làm cho xe di chuyển lùi về sau

Khi bấm nút số 3 Robot

rẽ phải

Dòng điện qua mạch điều khiển ra chân số 3, nguồn điện 12v cấp cho mô tơ quay làm cho các bánh răng kết nối với trục của bánh

xe, làm cho xe di chuyển rẽ phải

Khi bấm nút số 4 Robot

rẽ trái

Dòng điện qua mạch điều khiển ra chân số 3, nguồn điện 12v cấp cho mô tơ quay làm cho các bánh răng kết nối với trục của bánh

xe, làm cho xe di chuyển rẽ trái

2 Hệ thống phun sương:

Mô tơ 24v, hộp số giảm tốc để

nâng hạ cần phun

Bi gối ngang 50 để giữ trục

nâng hạ cần phun

ốc 17, sắt hộp 2cm và 5cm

Hoạt động nâng hạ cần và mâm xoay trái – phải: Khi nhấn nút điều khiển thì dòng điện chạy qua rơ

le kích hoạt mô tơ mâm xoay chuyển động sang trái hoặc sang

Bulong zen dài có bắt ốc 17 để

đẩy nâng hạ cần

Mâm xoay bằng gỗ

Mô tơ giảm tốc và bi 900 để

xoay trái xoay phải

Ống nước 8mm, 5 béc phun

sương, các cút nối 8mm

Máy bơm sử dụng mô tơ 775

80W 12 V với áp lực 2 lít/ phút

Mạch điều chỉnh nâng áp từ

12V thành 24 V

4 rơ le 12V – 10 Ampe

phải đồng thời mạch công suất sẽ chuyển mạch từ 12V lên thành 24V

để kích hoạt sự chuyển động nâng

hạ cần phun

Hoạt động phun sương: Khi bấm nút điều khiển số 1 trên điều khiển số 2 thì rơ le sẽ ra lệnh cho máy bơm hoạt động, dung dịch từ bình chứa đẩy lên hệ thống ống dẫn tạo ra áp suất cao trong thành ống, khi đi qua vị trí béc phun dung dịch

đi qua tạo ra sương với áp lực mạnh khiến sương tỏa ra được rộng hơn

Khi bấm nút số 5 Nâng cần phun

Dòng điện qua mạch điều khiển ra chân số 5, nguồn điện 12v cấp cho mô tơ giảm tốc quay làm cho hộp số giảm tốc quay về phía bên phải để kéo con ốc 17 gắn vào với bulong zen dài tịnh tiến quay vào bên phải kéo cần phun nâng lên

Khi bấm nút số 6 Hạ cần phun

Dòng điện qua mạch điều khiển ra chân số 6, nguồn điện 12v cấp cho mô tơ giảm tốc quay làm cho hộp số giảm tốc quay về phía bên trái để kéo con ốc 17 gắn vào với bulong zen dài tịnh tiến quay vào bên trái kéo cần phun hạ xuống

Khi bấm nút số 7 Mâm xoay sang phải

Dòng điện qua mạch điều khiển ra chân số 7, nguồn điện 12v cấp cho mô tơ giảm tốc quay kéo trục khửu quay tịnh tiến quay vào bên phải kéo mâm xoay sang phía bên phải

Khi bấm nút số 8 Mâm xoay sang trái

Dòng điện qua mạch điều khiển ra chân số 8, nguồn điện 12v cấp cho mô tơ giảm tốc quay kéo trục khửu quay tịnh tiến quay vào bên trái kéo mâm xoay sang phía bên trái

3 Hệ thống rửa tay tự động

Thanh sắt hộp 2cm

Cảm biến vật cản E18

Mạch điều tốc để tăng giảm

lượng nước rửa tay

Mạch rơ le

Máy bơm

Khi đóng điện, cảm biến vật cản được kích hoạt Khi gặp vật cản (tay con người), cảm biến nhận lệnh kích hoạt cho mạch zơ le đóng dòng điện cho mạch điều tốc đồng thời máy bơm hoạt động, nước rửa tay từ bình chứa được đẩy lên vòi phun thông qua hệ thống ống dẫn Khi lượng dung dịch được lấy đủ, vật cản rời đi thì hệ thống tự động ngắt, máy bơm dừng hoạt động, nước rửa tay không còn phun ra nữa

Phần chung:

2 điều khiển từ xa đã được lập

trình cho các nút khiển bằng ngôn

ngữ Arduino, dùng sóng RF315Hz

1 Ắc quy 12V

1 bảng bằng nhựa được gắn 2

bảng mạch điện tử bằng phíp đồng

đã được gắn rơ le 12V 10 Ampe và

các con tụ dùng để lọc nguồn cho IC

và ổn định dòng Điot cầu chống

ngược cực, IC LM7805 để ổn định

dòng 5V dùng giảm áp từ dòng 12V

xuống 5V cung cấp cho mạch thu

sóng Lò xo đồng dùng để làm ăng

ten thu sóng 2 IC 2267222 dùng để

đọc lệnh mạch thu sóng (IC giải

mã) Mạch thu sóng 315HZ dùng để

thu sóng từ điều khiển cầm tay

Công tắc cài 16 chân dùng để cài đặt

nhấn nhả hoặc giữ cho từng chức

năng Và các zơ le cho việc di

chuyển, nâng hạ và xoay cần phun

*Quy trình sử dụng: