Đề tài Xe điều khiển từ xa thông qua smartphone
MỤC LỤC
[Type text]Page 1
[Type text]Page 2
PHỤ LỤC HÌNH VẼ
1.1.1: Robot Shakey
1.1.2: Robot hàn điểm
1.1.3: Robot phẫu thuật
7
8
8
9
1.1.4: Mobile Robot kỹ thuật sử lý hình ảnh
1.1.5: Robot song song 6 bậc tự do Merlet
10
10
11
11
13
1.1.6: Nguyên Bản của Robot Hexapod TU Munich
1.1.7: Robot hàn trong công nghiệp sản xuất cơ khí
1.1.8: Ứng Dụng Robot trong các hệ thống sản xuất linh hoạt
1.1.9: Robot được sử dụng trong công đoạn cấp vật liệu và lắp ráp
1.1.10: Các ứng dụng Robot trong các lĩnh vực thám hiểm, quân sự, vệ tinh
1.3.1: Arduino Mega
13
15
1.4.1: Logo Android
16
17
17
18
19
1.5.1: Logo Bluetooth
1.5.2: Bluetooth và kết nối với thiết bị
2.1.1: Giao diện điều khiển trên smartphone
2.1.2: Arduino nano
3.1.1: : Arduino UNO
3.1.2: Arduino Leonado
3.1.3: Arduino Due
3.1.4: Arduino Yún
3.1.5: Arduino Tre
22
22
22
22
22
[Type text]Page 3
3.1.6: Arduino Micro
22
23
23
23
23
23
23
24
24
24
24
24
33
36
36
38
41
44
44
45
46
48
53
3.1.7: Arduino Robot
3.1.8: Arduino Esplora
3.1.9: Arduino Mega
3.1.10: Arduino Ethernet
3.1.11: Arduino Mini
3.1.12: Lilypad Arduino
3.1.13: : Lilypad Arduino USB
3.1.14: Lilypad Arduino Simplesnap
3.1.15: Arduino Nano
3.1.16: Arduino Pro Mini
3.1.17: Sơ đồ chân Arduino Nano
3.2.1: Biểu tượng Android phiên bản 5.0 Lollipop
3.2.2: Giao diện của phần mềm tạo giao diện trên wed
3.2.3: Giao diện viết chương trình trên wed
3.3.1: Bluetooth phiên bản 4.0
3.3.2: Một số thiết bị sử dụng công nghệ Bluetooth
3.3.3: Kỹ thuật trải phổ nhảy tần số
3.3.4: Các packer truyền trên các tần số khác nhau
3.3.5: Cấu tạo của packet
3.3.6: Module Bluetooth HC-06
3.3.7: Sơ đồ chân HC-06
4.1.1: Giao diện điều khiển android trên Smartphone
[Type text]Page 4
4.1.2: Cho Phép bật Bluetooth trước khi kết nối với Arduino
4.1.3: Chế độ điều khiển 1
54
55
55
60
60
62
4.1.4: Chế độ điều khiển 2
4.1.5: Sơ đồ mạch kết nối Bluetooth với Arduino
4.1.6: Sơ đồ mạch động lực
4.1.7: Mạch in
4.1.8: Mạch sau khi hoàn thành
4.1.9: Rơle
63
63
64
66
68
4.1.10: PC817
4.1.11: Transistor A1013
4.1.12: Transistor công suất TIP41C
[Type text]Page 5
LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hoá hiện đại hoá, nên khoa học – kỹ
thuật luôn là mối quan tâm hàng đầu. Cùng với sự phát triển nhanh chóng về khoa học -
kỹ thuật, nghành điện tự động có những bước phát triển nhảy vọt với linh kiện bán dẫn,
các hệ thống nhúng ra đời… và kèm theo đó là nhiều ứng dụng mới xuất hiện phụ vụ cho
sinh hoạt và sản xuất con người.
Hiện nay việc các ứng dụng ngày càng trở nên phổ biến, từ những cái đơn giản
như điều khiển cột đèn giao thông định thời, đếm sản phẩm dây chuyền sản xuất, điều
khiển động cơ điện một chiều… Đến những ứng dụng phức tập như điều khiển Robot, hệ
thống kiểm soát… Một trong những ứng dụng không kém phần quan trọng trong công
nghiệp điều khiển từ xa. Nó đã góp phần rất lớn trong việc điều khiển các thiết bị từ xa
hay những thiết bị mà con người không thể trực tiếp chạm vào để điều khiển.
Xuất phát từ ứng dụng quan trọng trên, em đã thiết kế và thi công mạch “Xe Điều
Khiển Từ Xa Thông Qua Smartphone”
Qua đây em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Điện, trường Đại học
Đông Á Đà Nẵng, đã giúp đỡ tạo điều kiện và cung cấp tài liệu để em hoàn thành đề tài
tốt nghiệp này. Đồng thời, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô giáo hướng dẫn Đỗ
Hoàng Ngân Mi, cô đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi để nhóm chúng em
hoàn thành được đề tài tốt nghiệp này!
Trong quá trình thực hiện đề tài chắc chắn sẽ còn nhiều thiếu sót nhất định. Vậy
chúng em mong sự giúp đỡ của Thầy cô và sự góp ý của bạn bè.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Đà nẵng, ngày… tháng… năm 2015
[Type text]Page 6
CHƯƠNG 1
GIỚITHIỆU
1.1. Tổng Quan Về Robot
1.1.2 Lịch sử phát triển
Khái niệm Robot ra đời đầu tiên vào ngày 09/10/1922 tại NewYork, khi nhà soạn
kịch người Tiệp Kh Karen Kapek đã tưởng tượng ra một cổ máy hoạt động một cách tự
động, nó là niềm mơ ước của con người lúc đó. Từ đó ý tưởng thiết kế, chế tạo Robot đã
luôn thôi thúc con người. Đến năm 1948, tại phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, Goertz
đã chế tạo thành công tay máy đôi (master-slave manipulator). Đến năm 1954, Goertz đã
chế tạo tay máy đôi sử dụng động cơ servo và có thể nhận biết được lực tác động lên
khâu cuối. Năm 1956 hãng Generall Mills đã chế tạo tay máy hoạt động trong việc thám
hiểm dại dương. Năm 1968 R.S. Mosher, của General Electric đã chế tạo một cỗ máy biết
đi bằng 4 chân. Hệ thống vận hành bởi động cơ đốt trong và mỗi chân vận hành bởi một
hệ thống servo thủy lực.
Năm 1969, Đại học stanford đã thiết kế robot tự hành nhờ nhận dạng hình ảnh
Hình 1.1.1: Robot Shakey
Năm 1970 con người đã chế tạo được Robot tự hành Lunokohod, thám hiểm bề
mặt của mặt trăng.
[Type text]Page 7
Trong giai đoạn này, ở nhiều nước khác cũng tiến hành công tác nghiên cứu tương
tự, tạo ra các Robot điều khiển bằng máy tính có lắp đặt các loại cảm biến và thiết bị giao
tiếp người và máy.
Hình 1.1.2. : Robot hàn điểm
Hình 1.1.3 : Robot phẫu thuật
Theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các Robot ngày càng được chế tạo nhỏ gọn
hơn, thực được nhiều chức năng hơn, thông minh hơn. Một lĩnh vực được nhiều nước
quan tâm là các Robot tự hành, các chuyển động của chúng ngày càng đa dạng, bắt chước
các chuyển động của chân người hay các loài động vật như : bò sát, động vật 4 chân, …
Và các loại xe Robot (robocar) nhanh chóng được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống
sản xuất tự động linh hoạt (FMS).
[Type text]Page 8
Hình 1.1.4. : Mobile Robot kỹ thuật sử lý hình ảnh
Từ đó trở đi con người liên tục nghiên cứu phát triển Robot để ứng dụng trong
quát trình tự động hoá sản xuất để tăng hiệu quả kinh doanh. Ngoài ra Robot còn được sử
dụng thay cho con người trong các công việc ở môi trường độc hại, khắc nghiệt, …
Chuyên ngành khoa học về robot “robotics” đã trở thành một lĩnh vực rộng trong khoa
học, bao gồm các vấn đề cấu trúc cơ cấu động học, động lực học, quĩ đạo chuyển động,
chất lượng điều khiển… Tuỳ thuộc vào mục đích và phương thức tiếp cận, chúng ta có
thể tìm hiểu lĩnh vực này ở nhiều khía cạnh khác nhau. Hiện nay, có thể phân biệt các
loại Robot ở hai mảng chính : Các loại robot công nghiệp (cánh tay máy) và các loại
robot di động (mobile robot). Mỗi loại có các ứng dụng cũng như đặc tính khác nhau.
Ngoài ra, trong các loại robot công nghiệp còn được phân chia dựa vào cấu tạo động học
của nó : Robot nối tiếp (series robot) và robot song song (parallel robot).
[Type text]Page 9
Hình 1.1.5 : Robot song song 6 bậc tự do Merlet
Chính công nghệ tiên tiến ở tất cả các lĩnh vực : cơ khí, vi mạch, điều khiển, công
nghệ thông tin … đã tạo ra nền tảng cũng như những thách thức lớn đối với khoa học
nghiên cứu robot. Chính vì vậy, con người đã và đang tiếp tục phát triển và nâng cao mức
độ hoàn thiện trong lĩnh vực đầy hấp dẫn này.
Hình 1.1.6 : Nguyên Bản của Robot Hexapod TU Munich
[Type text]Page 10
1.1.2. Các ứng dụng của Robot.
1.1.2.1. Các ưu điểm khi sử dụng Robot.
Các loại Robot tham gia vào qui trình sản xuất cũng như trong đời sống sinh hoạt
của con người, nhằm nâng cao năng suất lao động của dây chuyền công nghệ, giảm giá
thành sản phẩm, năng cao chất lượng cũng như khả năng cạnh tranh của sản phẩm tạo ra.
Robot có thể thay thế con người làm việc ổn định bằng các thao tác đơn giản và hợp lý,
đồng thời có khả năng thay đổi công việc để thích nghi với sự thay đổi của qui trình công
nghệ. Sự thay thế hợp lý của robot còn góp phần giảm giá thành sản phẩm, tiết kiệm nhân
công ở những nước mà nguồn nhân công là rất ít hoặc chi phí cao như : Nhật Bản, các
nước Tây Âu, Hoa Kỳ… Tất nhiên nguồn năng lượng từ robot là rất lớn, chính vì vậy nếu
có nhu cầu tăng năng suất thì cần có sự hỗ trợ của chúng mới thay thế được sức lao động
của con người. Chúng có thể làm những công việc đơn giản nhưng dễ nhầm lẫn, nhàm
chán. Robot có khả năng nghe được siêu âm, cảm nhận được từ trường Bên cạnh đó, một
ưu điểm nổi bậc của robot là môi trường làm việc. Chúng có thể thay con người làm việc
ở những môi trường độc hại, ẩm ướt, bụi bặm hay nguy hiểm. Ở những nơi như các nhà
máy hoá chất, các nhà máy phóng xạ, trong lòng đại dương, hay các hành tinh khác … thì
việc ứng dụng robot để cải thiện điều kiện làm việc là rất hữu dụng
1.1.2.2. Mộ số lĩnh vực ứng dụng.
- Ứng dụng trong các lĩnh vực sản xuất cơ khí. Trong lĩnh vực cơ khí, robot được
ứng dụng khá phổ biến nhờ khả năng hạot động chính xác và tính linh hoạt cao. Các loại
robot hàn là một ứng dụng quan trọng trong các nhà máy sản xuất ôtô, sản xuất các loại
vỏ bọc cơ khí…
[Type text]Page 11
Hình 1.1.7 : Robot hàn trong công nghiệp sản xuất cơ khí
Ngoài ra người ta còn sử dụng robot phục vụ cho công nghệ đúc, một môi trường
nóng bức, bụi bặm và các thao tác luôn đồi hỏi độ tin cậy.
Đặc biệt trong các hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS), Robot đóng vai trò
rất quan trọng trong việc vân chuyển và kết nối các công đoạn sản xuất với
nhau
Hình 1.1.8. : Ứng Dụng Robot trong các hệ thống sản xuất linh hoạt
-
Ứng dụng trong lĩnh vực gia công lắp ráp. Các thao tác này thường được tự
động hoá bởi các robot được gia công chính xác và mức độ tin cậy cao
[Type text]Page 12
Hình 1.1.9. : Robot được sử dụng trong công đoạn cấp vật liệu và lắp ráp
- Ứng dụng trong các hệ thống y học, quân sự, khảo sát địa chất.
Ngày nay, việc sử dụng các tiện ích từ Robot đến các lĩnh vực quân sự, y tế, …rất
được quan tâm. Nhờ khả năng hoạt động ổn định và chính xác, Robot đặc biệt là tay máy
được dùng trong kĩ thuật dò tìm, bệ phóng, và trong các ca phẫu thuật y khoa với độ tin
cậy cao.
Hình 1.1.10: Các ứng dụng Robot trong các lĩnh vực thám hiểm, quân sự,
vệ tinh
[Type text]Page 13
Ngoài ra, tuỳ thuộc vào các ứng dụng cụ thể khác mà Robot được thiết kế đểphục
vụ cho các mục đích khác nhau, tận dụng được các ưu điểm lớn của chúng đồng thời thể
hiện khả năng công nghệ trong quá trình làm việc.
1.2
Lý Do Chọn Đề Tài, Mục Đích, Đối Tượng Nghiên Cứu
1.2.1. Lý do chọn đề tài
Trong thời qua, khoa học máy tính và xử lý thông tin có những bước tiến vượt bậc
và ngày càng có những đóng góp to lớn vào cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật hiện đại,
Đặc biệt sự ra đời và phát triển nhanh chóng của kỹ thuật số làm cho nghành kỹ thuật
điện tử trở nên phong phú và đa dạng hơn. Nó góp phần rất lớn trong việc đưa kỹ thuật
hiện đại thâm nhập rộng rãi vào mọi lĩnh vực của hoạt động sản xuất, kinh tế và đời sống
xã hội. Từ những hệ thống máy tính đến các thiết bị cá nhân cầm tay điện thoại
Smartphone, để điều khiển các máy công nghiệp đến các thiết bị phụ vụ cho đời sống
hằng ngày của con người.
Với mong muốn tìm hiểu nguyên lý, kỹ thuật trong các hệ thống điều khiển. Được
hướng dẫn của cô Đỗ Hoàng Ngân Mi nhóm đã chọn đề tài “Xe Điều Khiển Từ Xa
Thông Qua Smartphone”
1.2.2 Mục đích của đề tài
Mục đích nghiên cứu của đề tài này là nghiên cứu về Arduino cụ thể hơn là
Arduino nano, phương pháp lập trình cho Arduino bằng ngôn ngữ Arduino (được xây
dựng trên ngôn ngữ C), để biên dịch chương trình và up chương trình lên board là phần
mềm Arduino IDE. Lập trình ứng dụng Android dùng SDK, giao tiếp thông qua
Bluetooth…
1.2.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu
Board Arduino nano : Nắm được cấu trúc phần cứng, lập trình phần mềm và ứng
dụng vào mô hình thực tế.
Động cơ DC.
Phần mền điều khiển Android.
[Type text]Page 14
Modul Bluetooth HC – 06.
1.2.3.1Hướng nghiên cứu và phát triển
Nghiên cứu nắm bắt phần cứng của Arduino nano, sơ đồ khối, bố trí chân, tập lệnh
điều khiển cho Arduino nano.
Tìm hiểu cách điều khiển động cơ DC.
Tìm hiểu về lập trình phần mềm Android giao tiếp Bluetooth. Kết quả cuối cùng là
xe hoạt động ổn định, điều khiển bằng phần mềm diện thoại.
1.3 Gới Thiệu Về Arduino
Là một nền tảng mã nguồn mở được sử dụng để xây dựng các ứng dụng điện tử.
Arduino gồm có board mạch có thể lập trình được (thường gọi là vi điều khiển) và các
phần mềm hổ trợ phát triển tích hợp IDE (lntegrated Development Environment) dung để
soạn thảo, biên dịch code và nộp chương trình cho board.
Arduino ngày nay rất phổ biến cho những người mới bắt đầu tìm hiểu về điện tử vì
nó đơn giản, hiệu quả và dể tiếp cận. không giống như các loại vi điều khiển khác.
Arduino không cần phải có các công cụ chuyên biệt để phục vụ việc nộp code cho PLC
cần phải có Pic kit. Đối với Arduino rất đơn giản, ta có thể kết nối với máy tính bằng cáp
USB. Thêm vào đó việc lập trình Arduino rất dể dàng, trình biên dịch Arduino IDE sử
dụng phiên bản đơn giản hóa cưa ngôn ngữ C++.
Hình 1.3.1 : Arduino Mega
[Type text]Page 15
1.4 Giới Thiệu Chung Về Android
Android là một nền tảng dành cho các thiết bị di động, trong đó phần lớn là điện
thoại (smartphone), Tablet, và hiện nay còn được phát triển cho nhiều thiết bị khác nhau
như ti vi HD player Car controller,….. Andriod được phát triển dữa trên nền tản Linnux
do Google phát hành . Các ứng dụng được phát triển chủ yếu bằng ngôn ngữ java, đồng
thời cũng hổ trợ Native-C.
Hình 1.4.1. : Logo Android
[Type text]Page 16
1.5 Giới Thiệu Chung Về Bluetooth
Công nghệ Bluetooth là một công nghệ dựa trên tần số vô tuyến và bất cứ một
thiết bị nào có tích hợp bên trong công nghệ này đều có thể truyền thong với các thiết bị
khác với một khoảng cách nhất địnhvề cự ly để đảm bảo công suất cho việc phát và nhận
sóng. Công nghệ này thường được sử dụng để truyền thông giữa hai loại thiết bị khác với
nhau.
Hình 1.5.1 : Logo Bluetooth
- Hoạt động
Bluetooth là chuẩn kết nối không dây tầm ngắn, thiết kế cho các thiết bị cá nhân
hay mạng cục bộ nhỏ trong phạm vi băng tầng từ 2.4GHz đến 2.485GHz. Bluetooth được
thiết kế hoạt động trên 79 tần số đơn lẻ. khi kết nối, nó sẽ tự động tìm ra tần số tương
thích để di chuyển đến thiết bị cần kết nối trong khu vực nhằm đảm bảo sự liên kết.
Hình 1.5.2 : Bluetooth và kết nối với thiết bị
[Type text]Page 17
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN
2.1. Ý Tưởng Thiết Kế
2.1.1. Thiết bị điều khiển
Việc xây dựng ứng dụng trên hệ điều hành Android tương đối thuận lợi, dễ dàng
bởi đây là hệ điều hành mã nguồn mở với cộng đồng sử dụng đông đảo. Việc phát triển
ứng dụng được thực hiện dễ dàng bất cứ khi nào mà không bị gò bó bởi bộ điều khiển
riêng biệt. Qua đó nhóm đã thực hiện tạo một ứng dụng trên chiếc Smartphone chạy hệ
điều hành Android, ứng dụng này có nhiệm vụ điều khiển thiết bị ngoại vi thông qua
sóng Blutooch.
Hình 2.1.1. Giao diện điều khiển trên smartphone
[Type text]Page 18
2.1.2. Thiết bị ngoại vi
Nhóm sử dụng một modul Bluetooth (HC – 06) để truyền tải dữ liệu với Mobile và
được điều khiển bởi 1 vi điều khiển. Vi điều khiển có nhiệm vụ chính là xử lí tín hiệu
nhận được từ modul Bluetooth và điều khiển 4 động cơ của xe.
Để đơn giản trong lập trình nhóm đã chọn Arduino, cụ thể hơn là chúng em dùng
Arduino nano, một loại board mạch vi điều khiển ra đời chưa lâu nhưng tạo sự thu hút rất
lớn từ phía các nhà lập trình vi điều khiển cũng như sinh viên đang theo học tại các
trường. Việc lập trình cho Arduino cũng khá dễ dàng như các loại vi điều khiển khác,
phần mềm viết chương trình cho Arduino là Arduino Intergated Development
Environment (IDE).
Hình 2.1.2. Arduino nano
[Type text]Page 19
Tải về để xem bản đầy đủ
77 trang
21140
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đề tài Xe điều khiển từ xa thông qua smartphone", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- de_tai_xe_dieu_khien_tu_xa_thong_qua_smartphone.docx
