Đồ Án Chuyên Ngành Về Mô Hình Robot Hút Bụi Tại Trường Đại Học Công Thương TP.HCM

Khám phá dự án chuyên ngành công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa mô hình robot hút bụi, ứng dụng công nghệ tiên tiến trong cuộc sống.

• Tác giả: Đặng Huỳnh Quốc Huy
• Người hướng dẫn: TS. Văn Tấn Lượng
• Trường học: Trường Đại Học Công Thương TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa
• Đề tài: Mô Hình Robot Hút Bụi
• Loại tài liệu: đồ án chuyên ngành
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH SÁCH HÌNH
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LIÊN QUAN ĐẾN LÝ THUYẾT ĐỀ TÀI
• 2.1. Arduino UNO R3
• 2.2. Module L298
• 2.3. Động cơ V1
• 2.4. Bánh xe
• 2.5. Cảm biến siêu âm
• 2.6. Động Cơ Hút
• 3. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM
• 3.1. Giới thiệu chung
• 3.2. Ngôn ngữ lập trình
• 3.3. Thư viện phong phú
• 3.4. Giao diện đơn giản, dễ sử dụng
• 3.5. Hướng dẫn tải và cài đặt Arduino IDE
• 3.5.1. Hướng dẫn tải
• 3.5.2. Hướng dẫn cài đặt
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Lập trình hệ thống
• 4.2. Hình ảnh mô hình
• 4.3. Đoạt giải Robotic
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. Hướng phát triển đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Khám Phá Đồ Án Robot Hút Bụi Tại ĐH Công Thương TP

Trong bối cảnh công nghệ 4.0, tự động hóa đóng vai trò then chốt trong mọi lĩnh vực đời sống. Đồ án chuyên ngành Mô Hình Robot Hút Bụi tại Trường Đại học Công Thương TP.HCM (HUIT) là một minh chứng tiêu biểu cho xu hướng này. Đề tài này không chỉ là một bài tập kỹ thuật mà còn là một công trình nghiên cứu khoa học sinh viên HUIT có giá trị thực tiễn cao. Mục tiêu của đồ án là thiết kế và chế tạo một robot có khả năng làm sạch tự động, giảm thiểu sức lao động của con người trong công việc gia đình. Sản phẩm là sự kết hợp giữa kiến thức về cơ khí, điện tử và lập trình, thể hiện năng lực sáng tạo của sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa. Đồ án tập trung vào việc xây dựng một mô hình robot tự chế hoạt động ổn định, hiệu quả và có chi phí hợp lý. Nền tảng của mô hình này là vi điều khiển Arduino, một lựa chọn phổ biến nhờ cộng đồng hỗ trợ lớn và tính linh hoạt trong lập trình. Việc thực hiện thành công đồ án này không chỉ mang lại một sản phẩm hữu ích mà còn là cơ sở vững chắc cho các đồ án tốt nghiệp robot hút bụi phức tạp hơn trong tương lai, mở ra nhiều hướng phát triển mới cho các thế hệ sinh viên tiếp theo tại khoa Điện - Điện tử HUIT.

1.1. Tầm quan trọng của luận văn robot tự hành trong kỷ nguyên 4.0

Các đề tài như luận văn robot tự hành ngày càng trở nên quan trọng. Chúng phản ánh nhu cầu cấp thiết của xã hội về các giải pháp tự động hóa thông minh. Robot hút bụi là một ứng dụng tiêu biểu, giúp giải phóng con người khỏi công việc nhàm chán và tốn thời gian. Việc nghiên cứu và phát triển các robot này tại môi trường đại học giúp sinh viên tiếp cận với công nghệ tiên tiến, từ đó rèn luyện kỹ năng giải quyết vấn đề thực tế. Những dự án này còn là cầu nối giữa lý thuyết và thực hành, chuẩn bị hành trang vững chắc cho sinh viên khi bước vào thị trường lao động.

1.2. Giới thiệu mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đồ án tại HUIT

Mục tiêu chính của đồ án, theo báo cáo đồ án chuyên ngành, là hoàn thành thiết kế và thi công một mô hình robot hút bụi tự động. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc thiết kế phần cứng, lựa chọn linh kiện, và phát triển phần mềm điều khiển. Cụ thể, dự án tập trung vào việc tích hợp cảm biến siêu âm để nhận diện và tránh vật cản, đồng thời tối ưu hóa hiệu suất làm sạch. Đồ án này là một sản phẩm thực tế, không chỉ dừng lại ở mô phỏng, mà còn hướng đến việc tạo ra một nguyên mẫu có thể hoạt động hiệu quả trong môi trường gia đình, làm tiền đề cho các cải tiến sau này.

II. Thách Thức Khi Chế Tạo Một Robot Hút Bụi Thông Minh Thực Tế

Phát triển một mô hình robot hút bụi hoàn chỉnh đặt ra nhiều thách thức không nhỏ cho sinh viên. Thách thức lớn nhất nằm ở việc tích hợp liền mạch giữa phần cứng và phần mềm. Việc lựa chọn linh kiện điện tử vừa phải đảm bảo hiệu năng, vừa phải tối ưu chi phí là một bài toán khó. Bên cạnh đó, thiết kế cơ khí robot đòi hỏi sự chính xác cao để đảm bảo robot di chuyển linh hoạt và bền bỉ. Một vấn đề cốt lõi khác là xây dựng hệ thống dẫn đường robot hiệu quả. Trong môi trường thực tế với nhiều vật cản không lường trước, việc lập trình cho robot di chuyển thông minh, bao phủ toàn bộ diện tích cần làm sạch mà không va chạm là cực kỳ phức tạp. Các thuật toán né vật cản đơn giản có thể không đủ hiệu quả, trong khi các giải pháp tiên tiến hơn như thuật toán SLAM cho robot lại đòi hỏi tài nguyên xử lý lớn và kiến thức chuyên sâu. Việc cân bằng giữa tính năng, chi phí và độ phức tạp của dự án là yếu tố quyết định thành công của một đồ án tốt nghiệp robot hút bụi.

2.1. Phân tích bài toán thiết kế hệ thống dẫn đường robot tự hành

Hệ thống dẫn đường là bộ não của robot. Bài toán này bao gồm hai phần chính: xác định vị trí của robot trong không gian và lập kế hoạch di chuyển. Đối với một mô hình robot tự chế cơ bản, việc sử dụng các cảm biến như encoder bánh xe kết hợp với cảm biến siêu âm và cảm biến hồng ngoại là phương pháp phổ biến. Tuy nhiên, phương pháp này dễ tích lũy sai số theo thời gian. Các giải pháp cao cấp hơn sử dụng camera và thuật toán SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) để vừa xây dựng bản đồ, vừa định vị robot, nhưng lại tăng độ phức tạp và chi phí đáng kể.

2.2. Khó khăn trong việc tích hợp cảm biến và xử lý tín hiệu

Việc tích hợp nhiều loại cảm biến khác nhau đòi hỏi kiến thức sâu về giao thức truyền nhận dữ liệu. Mỗi cảm biến có nhiễu và sai số riêng. Ví dụ, cảm biến siêu âm có thể cho kết quả không chính xác với các bề mặt hấp thụ âm thanh. Cảm biến hồng ngoại nhạy cảm với ánh sáng môi trường. Do đó, việc xây dựng các bộ lọc tín hiệu và thuật toán dung hợp dữ liệu (sensor fusion) là cần thiết để robot có thể đưa ra quyết định chính xác dựa trên thông tin tổng hợp từ nhiều nguồn, đảm bảo robot hoạt động ổn định trong các điều kiện khác nhau.

III. Phương Pháp Xây Dựng Phần Cứng Cho Mô Hình Robot Hút Bụi

Nền tảng phần cứng là xương sống của dự án robot hút bụi Arduino. Việc lựa chọn và lắp ráp các linh kiện một cách khoa học quyết định trực tiếp đến hiệu suất và độ ổn định của robot. Trái tim của hệ thống là bo mạch Arduino Uno R3, được lựa chọn vì tính phổ biến, dễ lập trình và có cộng đồng hỗ trợ mạnh mẽ. Để điều khiển chuyển động, đồ án sử dụng mạch điều khiển động cơ L298N, một module mạnh mẽ có khả năng điều khiển đồng thời hai động cơ DC. Các động cơ DC giảm tốc V1 được chọn để cung cấp đủ momen xoắn cho robot di chuyển trên nhiều bề mặt. Về phần thiết kế cơ khí robot, khung xe được chế tạo từ các vật liệu nhẹ nhưng bền, đảm bảo sự cứng vững cần thiết. Hệ thống hút bụi được thiết kế riêng, sử dụng động cơ hút công suất cao và các vật liệu dễ tìm kiếm. Toàn bộ hệ thống được cấp nguồn từ pin sạc, đảm bảo tính di động và thời gian hoạt động đủ dài cho một chu trình làm sạch. Sự phối hợp nhịp nhàng giữa các khối chức năng này là kết quả của quá trình nghiên cứu và thử nghiệm kỹ lưỡng của sinh viên khoa Cơ khí HUIT và Điện-Điện tử.

3.1. Phân tích lựa chọn vi điều khiển Robot hút bụi Arduino Uno R3

Arduino Uno R3 là một bo mạch vi điều khiển dựa trên ATmega328P. Nó cung cấp đủ các chân I/O (Input/Output) kỹ thuật số và analog để kết nối với các cảm biến và cơ cấu chấp hành cần thiết cho một robot hút bụi. Ưu điểm lớn nhất của Arduino là môi trường phát triển (IDE) đơn giản, ngôn ngữ lập trình dựa trên C/C++ dễ tiếp cận. Thư viện phong phú giúp việc lập trình vi điều khiển cho các module như cảm biến hay driver động cơ trở nên nhanh chóng. Đối với một đồ án sinh viên, đây là lựa chọn tối ưu về chi phí và hiệu quả.

3.2. Vai trò của mạch điều khiển động cơ L298 trong dự án

Mạch điều khiển động cơ L298 đóng vai trò trung gian giữa vi điều khiển và động cơ. Arduino chỉ xuất ra tín hiệu điều khiển với dòng điện rất nhỏ, không đủ để chạy động cơ. Mạch L298 sử dụng cấu trúc cầu H (H-Bridge) để khuếch đại tín hiệu này, cho phép điều khiển tốc độ (thông qua PWM) và chiều quay của động cơ. Trong đồ án, module này điều khiển hai động cơ bánh xe, giúp robot di chuyển tiến, lùi, và quay một cách linh hoạt theo lệnh từ vi điều khiển.

IV. Hướng Dẫn Lập Trình Robot Hút Bụi Với Thuật Toán Hiệu Quả

Phần mềm là linh hồn, quyết định sự thông minh của robot. Quá trình lập trình vi điều khiển cho mô hình robot hút bụi tập trung vào việc xử lý dữ liệu từ cảm biến và đưa ra quyết định di chuyển hợp lý. Ngôn ngữ lập trình chính được sử dụng là C/C++ trên nền tảng Arduino IDE. Cấu trúc chương trình được chia thành các module chức năng rõ ràng: đọc dữ liệu cảm biến, xử lý logic, và điều khiển động cơ. Thuật toán cốt lõi của đồ án là thuật toán né vật cản. Khi cảm biến siêu âm phát hiện khoảng cách đến vật cản nhỏ hơn một ngưỡng an toàn đã định, chương trình sẽ ra lệnh cho robot dừng lại, lùi một đoạn ngắn, sau đó quay theo một góc ngẫu nhiên hoặc định trước để tìm hướng đi mới. Cách tiếp cận này tuy đơn giản nhưng hiệu quả trong môi trường gia đình với các vật cản tĩnh. Bên cạnh đó, cảm biến hồng ngoại được lắp đặt ở gầm xe để phát hiện các vách ngăn hoặc cạnh cầu thang, ngăn robot bị rơi. Logic chương trình được thiết kế theo dạng vòng lặp vô hạn, liên tục kiểm tra trạng thái môi trường và cập nhật hành động của robot.

4.1. Triển khai thuật toán né vật cản sử dụng cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm HC-SR04 hoạt động bằng cách phát một xung âm và đo thời gian để nhận lại xung phản xạ. Dựa vào thời gian này, vi điều khiển tính toán ra khoảng cách. Trong code, một hàm riêng được viết để đọc giá trị từ cảm biến. Vòng lặp chính của chương trình liên tục gọi hàm này. Nếu khoảng cách đo được nhỏ hơn, ví dụ, 20cm, robot sẽ thực thi một chuỗi hành động né: dừng động cơ, cho động cơ quay ngược trong một khoảng thời gian ngắn, sau đó cho một bánh quay tới và một bánh quay lùi để robot xoay tại chỗ. Sau khi xoay, robot tiếp tục di chuyển thẳng.

4.2. So sánh với các giải pháp tiên tiến Robot hút bụi Raspberry Pi

Trong khi Arduino rất mạnh cho các tác vụ điều khiển thời gian thực và xử lý đơn giản, các hệ thống phức tạp hơn có thể sử dụng robot hút bụi Raspberry Pi. Raspberry Pi là một máy tính nhúng chạy hệ điều hành Linux, có khả năng xử lý vượt trội. Nó cho phép triển khai các thuật toán SLAM cho robot, xử lý hình ảnh từ camera để nhận diện vật thể, hoặc kết nối Internet để điều khiển từ xa. Tuy nhiên, Raspberry Pi tiêu thụ nhiều năng lượng hơn và việc lập trình nhúng cũng phức tạp hơn so với Arduino. Việc lựa chọn giữa hai nền tảng phụ thuộc vào mục tiêu và quy mô của đồ án.

V. Kết Quả Đồ Án Ứng Dụng Thực Tiễn Của Robot Hút Bụi HUIT

Sau quá trình nghiên cứu và thi công, đồ án chuyên ngành Mô Hình Robot Hút Bụi đã đạt được những kết quả đáng khích lệ. Sản phẩm hoàn thiện là một robot tự hành có khả năng di chuyển và làm sạch trong một không gian xác định. Robot đã chứng minh được khả năng hoạt động ổn định, thực hiện thành công chức năng né vật cản nhờ cảm biến siêu âm và tránh rơi ngã nhờ cảm biến hồng ngoại. Hiệu suất làm sạch được đánh giá là khá tốt trong môi trường thử nghiệm. Quan trọng hơn, thông qua việc hoàn thành báo cáo đồ án chuyên ngành, sinh viên đã tích lũy được kinh nghiệm quý báu về toàn bộ quy trình phát triển một sản phẩm cơ điện tử. Từ khâu lên ý tưởng, thiết kế cơ khí robot, lựa chọn linh kiện, lắp ráp mạch điện tử, đến lập trình vi điều khiển và gỡ lỗi. Những kinh nghiệm này là nền tảng vững chắc cho các dự án lớn hơn, đồng thời là một điểm sáng trong hồ sơ năng lực của sinh viên khi tốt nghiệp, minh chứng cho khả năng áp dụng lý thuyết vào thực tiễn.

5.1. Đánh giá hiệu suất thực tế của mô hình robot tự chế

Mô hình robot được thử nghiệm trong phòng lab với các chướng ngại vật được sắp đặt ngẫu nhiên. Kết quả cho thấy robot có thể bao phủ khoảng 70-80% diện tích sàn trong một khoảng thời gian nhất định. Thuật toán né vật cản hoạt động hiệu quả, giúp robot không bị kẹt ở các góc hẹp. Hệ thống hút bụi có khả năng thu gom các loại bụi bẩn nhẹ và vụn giấy. Tuy vẫn còn một số hạn chế như thời lượng pin và tiếng ồn động cơ, mô hình đã đáp ứng đầy đủ các mục tiêu ban đầu của đồ án.

5.2. Thành tựu đạt được và ý nghĩa đối với sinh viên HUIT

Việc hoàn thành đồ án không chỉ là yêu cầu để tốt nghiệp mà còn là một thành tựu đáng tự hào. Đồ án là minh chứng cho sự nỗ lực, khả năng làm việc nhóm và tư duy sáng tạo. Đặc biệt, theo tài liệu, mô hình này còn đạt giải trong một cuộc thi Robotics, khẳng định chất lượng của công trình nghiên cứu khoa học sinh viên HUIT. Thành công này truyền cảm hứng cho các sinh viên khóa dưới, thúc đẩy phong trào học tập và nghiên cứu tại khoa Điện - Điện tử HUIT.

VI. Tương Lai Đồ Án Robot Hút Bụi Hướng Phát Triển Đầy Hứa Hẹn

Mặc dù đã đạt được các mục tiêu đề ra, mô hình robot hút bụi tại HUIT vẫn còn nhiều tiềm năng để cải tiến và phát triển. Đây là một nền tảng mở, tạo điều kiện cho các nghiên cứu sâu hơn trong tương lai. Hướng phát triển trước mắt là tối ưu hóa thuật toán di chuyển. Thay vì di chuyển ngẫu nhiên, có thể nghiên cứu áp dụng các thuật toán bao phủ không gian một cách có hệ thống hơn, chẳng hạn như di chuyển theo đường ziczac hoặc xoắn ốc, để đảm bảo không bỏ sót khu vực nào và tiết kiệm thời gian. Một cải tiến quan trọng khác là nâng cấp hệ thống cảm biến. Việc tích hợp thêm la bàn số hoặc cảm biến IMU (Inertial Measurement Unit) sẽ giúp robot di chuyển thẳng hơn và định hướng tốt hơn. Về lâu dài, việc chuyển đổi nền tảng sang các bộ xử lý mạnh hơn như robot hút bụi Raspberry Pi sẽ mở ra khả năng áp dụng thị giác máy tính và thuật toán SLAM, biến robot thành một thiết bị thực sự thông minh, có khả năng tự vẽ bản đồ và lập kế hoạch làm sạch tối ưu.

6.1. Tiềm năng nâng cấp thành robot lau nhà thông minh đa chức năng

Từ khung gầm và hệ thống điều khiển hiện có, việc tích hợp thêm chức năng lau nhà là hoàn toàn khả thi. Có thể thiết kế một module lau nhà gắn kèm, bao gồm một bình chứa nước và một tấm khăn lau được làm ẩm tự động. Robot lau nhà thông minh sẽ là một bước tiến giá trị, tăng tính cạnh tranh và tiện ích của sản phẩm. Phần mềm điều khiển cần được cập nhật để có các chế độ làm sạch khác nhau: chỉ hút, chỉ lau, hoặc vừa hút vừa lau.

6.2. Hướng nghiên cứu tối ưu hóa năng lượng và hiệu suất làm sạch

Tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng là một yếu tố quan trọng. Các nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc lựa chọn động cơ và pin hiệu suất cao hơn, đồng thời tối ưu thuật toán để giảm các chuyển động thừa. Ngoài ra, có thể phát triển thêm tính năng tự động quay về trạm sạc khi pin yếu. Về hiệu suất làm sạch, việc cải tiến thiết kế của chổi quét và cơ cấu hút sẽ giúp robot xử lý được nhiều loại rác bẩn hơn, nâng cao chất lượng làm sạch tổng thể.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI. Lý do chọn đề tài. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu. Cơ sở liên quan đến lý thuyết đề tài. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM. Giới thiệu chung.

Ngôn ngữ lập trình. Thư viện phong phú. Giao diện đơn giản, dễ sử dụng. Hướng dẫn tải và cài đặt Arduino IDE.Hướng dẫn tải.Hướng dẫn cài đặt.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Lập trình hệ thống. Hình ảnh mô hình. Đoạt giải Robotic.

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. Hướng phát triển đề tài.53 TÀI LIỆU THAM KHẢO.54 DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Tự động hoá trong sản xuất ô tô.2 Hình 2: Mobile Robot.4 Hình 3: Mê cung đường.5 Hình 4: Arduino Uno R3.7 Hình 5: Các cổng vào/ra của Arduino Uno R3.9 Hình 6: Chức năng của các chân.10 Hình 7: Màn hình chính khi lập trình.12 Hình 9: Sơ đồ chân của Module L298.13 Hình 10: Sơ đồ khối mạch cầu L298.14 Hình 11: Động cơ DC V1.15 Hình 12: Bánh xe. 15 Hình 13: Cảm biến siêu âm.16 Hình 14: Cơ chế hoạt động của cảm biến siêu âm.17 Hình 15: Cảm biến dò line đơn.18 Hình 16: Động cơ Servo SG90.19 Hình 17: Động cơ RC Servo MG996R.20 Hình 18: Mạch Motor Shield L293D.22 Hình 19: Sơ đồ khối mạch điều khiển động cơ L293D.23 Hình 20: Minh hoạ cánh tay robot.24 Hình 21: Minh hoạ Line để cảm biến nhận biết.25 Hình 22: Cơ chế hoạt động.25 Hình 23: Xe chạy theo line trong cuộc thi Robotic.26 Hình 24: Lưu đồ mạch xe lệch phải.27 Hình 25: Lưu đồ mạch xe lệch trái.28 Hình 26: Màn hình khởi động Arduino IDE.29 Hình 27: Khu vực lập trình.30 Hình 28: Mục quản lí thư viện.31 Hình 29: Nút kiểm tra chương trình.32 Hình 30: Nút tải đoạn code.32 Hình 31: Vùng lập trình.33 Hình 32: Thanh Menu.33 Hình 33: Trang chủ tải phần mềm Arduino IDE.34 Hình 34: Mục chọn hệ điều hành máy tính.34 Hình 35: Mục tải về.34 Hình 36: Chọn nơi cần lưu.35 Hình 37: Giao diện khởi động phần mềm.35 Hình 38: Cấp giấy phép cho phần mềm.36 Hình 39: Đợi hoàn hành việc cài đặt.36 Hình 40: Cài đặt thành công.37 Hình 41: Sơ đồ khối xe dò line.38 Hình 42: Sơ đồ đấu dây xe dò line.39 Hình 43: Sơ đồ đấu dây cánh tay Robot.39 Hình 44: Lưu đồ giải thuật.40 Hình 45: Hình xe dò line có tay gắp.51 Hình 46: Hình ảnh đoạt giải trong cuộc thi Robotics. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.

Lý do chọn đề tài Trong thời đại hiện đại, vai trò của robot đã trở nên ngày càng quan trọng trong cuộc sống của chúng ta. Chúng không chỉ thay thế mà còn đóng vai trò làm việc cùng con người trong nhiều lĩnh vực, bao gồm vận chuyển hàng hóa, kiểm tra các môi trường nguy hiểm và hỗ trợ trong các công việc gia đình. Đặc biệt, các loại robot có khả năng hoạt động tự động mà không cần sự can thiệp của con người đã giúp giảm bớt gánh nặng công việc hàng ngày của con người. Theo sự tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực khoa học và công nghệ, việc phát triển một loại robot có khả năng thực hiện các nhiệm vụ trong gia đình, như việc làm sạch nhà, trở nên cấp thiết.

Dựa trên những ý tưởng này, việc lựa chọn đề tài "Robot hút bụi" cho bài đồ án này trở nên hợp lý và cần thiết. Hình: 1 vài mẫu robot hút bụi được bán ở Điện Máy Xanh Tính mới của đề tài Robot hút bụi tự động được xây dựng để hoạt động độc lập mà không cần sự can thiệp của con người. Nó có khả năng tự động di chuyển trong không gian nhà, và đặc biệt, có khả năng tự động tránh những vật cản. Điều này cho phép robot hoàn thành nhiệm vụ làm sạch mọi vị trí trong ngôi nhà mà không gặp khó khăn.

Trong quá trình hoạt động, robot sử dụng công nghệ mạch logic để xác định và tránh các vật cản. Mặc dù công nghệ này đã được áp dụng từ rất sớm và đã đạt được một số thành tựu đáng kể, nhưng cũng tồn tại một số nhược điểm, khiến cho việc xác định vật cản và thực hiện việc tránh chúng một cách chính xác trở nên khó khăn. Để khắc phục nhược điểm này, đồ án đã thực hiện việc xây dựng và thiết kế một hệ thống tránh vật cản thông qua việc sử dụng tín hiệu từ cảm biến siêu âm. Các tín hiệu từ cảm biến siêu âm được đưa về vi điều khiển, và tại đây, chúng được xử lý để đưa ra tín hiệu điều khiển cho các cơ cấu chấp hành, bao gồm động cơ và các module điều khiển động cơ khác.

Trong đồ án, vi điều khiển Arduino Uno R3 được sử dụng, đây là một module rất phổ biến và dễ dàng lập trình. Ngoài ra, phần hút bụi của robot được thiết kế sử dụng các vật liệu phổ biến và dễ tìm kiếm trên thị trường như ống nước, các tấm vải, động cơ V1, và nhiều linh kiện khác. Điều này giúp đơn giản hóa quá trình chế tạo và lắp ráp robot hút bụi, đồng thời làm giảm chi phí và thời gian cần thiết cho việc xây dựng dự án này. Mục tiêu - Hoàn thành thiết kế và thi công một mô hình.

- Tạo ra một sản phẩm thực tế - Hiệu suất làm sạch hiệu quả - Có thêm nhiều kinh nghiệm về lĩnh vực Mobile Robot 1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Robot Hút Bụi Tự Động Cảm biến và Thiết bị Điều khiển Phần mềm Điều khiển - Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế và Xây dựng Robot: Phạm vi này liên quan đến việc thiết kế và xây dựng robot hút bụi tự động, bao gồm cả phần cứng và phần mềm. Tích hợp Công nghệ Tránh Vật Cản: Mục tiêu là phát triển và tích hợp công nghệ để robot có khả năng xác định và tránh vật cản trong quá trình làm sạch. Hiệu suất Làm sạch: Đánh giá hiệu suất làm sạch của robot, bao gồm phạm vi mà robot có thể làm sạch một cách hiệu quả.

Thiết kế Thẩm mỹ: Tùy theo yêu cầu, phạm vi nghiên cứu có thể bao gồm cả thiết kế ngoại hình của robot để đảm bảo tính thẩm mỹ. Tùy chỉnh và Mở rộng (tuỳ chọn): Mục tiêu có thể bao gồm sự dễ dàng tùy chỉnh và mở rộng tính năng của robot để đáp ứng nhu cầu cụ thể của người dùng 1. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu Mô hình Lý thuyết - Phương pháp nghiên cứu tài liệu - Phương pháp thực nghiệm - Phương pháp phân tích tổng kết kinh nghiệm - Thực nghiệm thử và sai CHƯƠNG 2. Cơ sở liên quan đến lý thuyết đề tài Arduino UNO R3 Arduino Uno R3 là một loại bo mạch vi điều khiển dựa trên ATmega328P.

Nó bao gồm toàn bộ những thứ cần thiết để giữ bộ vi điều khiển chỉ cần gắn nó vào PC với sự trợ giúp của cáp USB và cung cấp nguồn điện bằng bộ chuyển đổi AC-DC hoặc pin để bắt đầu. Thuật ngữ Uno có nghĩa là “một” trong ngôn ngữ “Ý” và được chọn để đánh dấu việc phát hành phần mềm Arduino’s IDE 1. R3 Arduino Uno là bản sửa đổi thứ 3 cũng như gần đây nhất của Arduino Uno. Bảng Arduino và phần mềm IDE là phiên bản tham chiếu của Arduino và hiện đang được phát hành mới.

Bảng mạch Uno là bảng chính trong chuỗi USB- Bảng Arduino và mô hình tham chiếu được thiết kế cho nền tảng Arduino. Hình: ARUINO R3 Các Arduino UNO R3 thường xuyên được sử dụng bảng vi điều khiển trong họ Arduino. Đây là phiên bản thứ ba mới nhất của bảng Arduino và được phát hành vào năm 2011. Ưu điểm chính của bảng này là nếu chúng ta mắc lỗi, chúng ta có thể thay đổi bộ vi điều khiển trên bảng.

Các tính năng chính của bo mạch này chủ yếu bao gồm, nó có sẵn trong DIP (gói nội tuyến kép), có thể tháo rời và vi điều khiển ATmega328. Lập trình của bảng này có thể dễ dàng được tải bằng cách sử dụng chương trình máy tính Arduino. Bo mạch này có sự hỗ trợ rất lớn từ cộng đồng Arduino, điều này sẽ tạo ra một cách rất đơn giản để bắt đầu làm việc trong thiết bị điện tử nhúng và nhiều ứng dụng khác. - Thông số kỹ thuật:  Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit  Điện áp hoạt động: 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)  Tần số hoạt động: 16 MHz  Dòng tiêu thụ khoảng: 30mA  Điện áp vào khuyên dùng: 7-12V DC  Điện áp vào giới hạn: 6-20V DC  Số chân Digital I/O: 14 (6 chân hardware PWM)  Số chân Analog: 6 (độ phân giải 10bit)  Dòng tối đa trên mỗi chân I/O: 30 mA  Dòng ra tối đa (5V): 500 mA  Dòng ra tối đa (3.3V): 50 mA  Bộ nhớ flash: 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader  SRAM: 2 KB (ATmega328)  EEPROM: 1 KB (ATmega328) - Các chân năng lượng: GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO.

Khi bạn dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau. 5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.

Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND. IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được đo ở chân này. Và dĩ nhiên nó luôn là 5V. Mặc dù vậy bạn không được lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn.

RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ. - Bộ nhớ: Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng: 32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh bạn lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ Flash của vi điều khiển. Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ được dùng cho bootloader nhưng đừng lo, bạn hiếm khi nào cần quá 20KB bộ nhớ này đâu. 2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến bạn khai báo khi lập trình sẽ lưu ở đây.

Bạn khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ RAM. Tuy vậy, thực sự thì cũng hiếm khi nào bộ nhớ RAM lại trở thành thứ mà bạn phải bận tâm. Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất. 1KB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): đây giống như một chiếc ổ cứng mini – nơi bạn có thể đọc và ghi dữ liệu vào đây mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên SRAM.