Đặt vấn đề Ngày nay nền công nghiệp Robot đã xuất hiện khắp mọi nơi trên thế giới, là tiền đề của nhiều nên tảng công nghiệp. Các loại Robot tham gia vào quy trình sản xuất cũng như đời sống sinh hoạt của con người nhằm nâng cao năng suất lao động của dây chuyền công nghệ, giảm giá thành sản phẩm, nâng cao chất lượng cũng như khả năng cạnh tranh của sản phẩm tạo ra. Robot có thể thay thế con người làm việc một cách 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 công nghệ. Sự thay thế hợp lý của Robot còn góp phần giảm giá thành sản phẩm, tiết kiệm nhân công.
Tất nhiên nguồn năng lượng của Robot là rất lớn chính vì vậy nếu có nhu cầu tăng suất thì phải cần có sự hổ trợ của chúng mới thay thế được sức lao động của con người. Điển hình nó đã phần rất lớn trong việc điều khiển các thiết bị điện tử từ xa hay những máy móc thiết bị mà con người không thể trực tiếp chạm vào để vận hành điều khiển, nhất là ở những khu vực chật hẹp, những nơi xa xôi, môi trường độc hại,… Xuất phát từ nhừng nhu cầu thực tế của con người mà em quyết định thực hiện đề tài “ Xe Điều Khiển Qua Internet” để có thể đáp ứng được phần nào nhu cầu đó. Đề tài này ứng dụng công nghệ Wifi không dây hiện rất phổ biến trên nhiều thiết bị di động hiện nay như: điện thoại thông minh, laptop, máy tính bảng,… Đây là một trong những công nghệ đã được phát triển từ lâu và luôn được cải tiến để nâng cao tốc độ cũng như tăng cường khả năng bảo mật để đảm bảo an toàn cho người sử dụng. SVTH: Huỳnh Tuyết Ngân Trang 1 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: ThS.2 Các công trình nghiên cứu liên quan Nhật Bản và Hoa kỳ là những nước đi tiên phong trong việc ứng dụng robot vào đời sống hàng ngày.
Công ty I- robot là công ty lớn hàng đầu Hoa Kỳ, chuyên nghiên cứu và cung cấp các loại robot thám hiểm, vượt địa hình phục vụ nhu cầu khác nhau của con người. Đây là mẫu robot chuyên nghiệp làm nhiệm vụ thâm nhập, dò thám các môi trường nguy hiểm.1: iRobot 210 Negotiator Nhiệm vụ của iRobot 210 negotiator là vào một tòa nhà đang cháy tìm người bị nạn thay cho lực lượng chữa cháy hoặc được dùng trong nhiệm vụ giải cứu con tin của cảnh sát qua camera. Truyền hình ảnh trực tiếp về người điều khiển từ dó có thể biết được vị trí cụ thể của tội phạm cũng như con tin.2: iRobot 710 Warrior Robot này được sử dụng trong quân đội, nó như một chiến binh, mang tải các vũ khí trong quân sự cũng như vận chuyển các robot khác phục vụ cho tác chiến. SVTH: Huỳnh Tuyết Ngân Trang 2 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: ThS.
TRẦN HOÀN Hình 1.3: iRobot 510 Packbot Robot này ngoài nhiệm vụ vượt địa hình để thâm nhập do thám những nơi nguy hiểm, chúng còn được trang bị những cánh tay máy để gắp được các vật, đặt biệt để phục vụ cho công tác gỡ bom mìn.3 Mục tiêu đề tài Thiết kế và thi công mô hình xe thu thập thông số môi trường điều khiển từ xa dựa trên ứng dụng điện thoại Android thông qua mạng wifi. Robot sẽ được người dùng điều khiển tiến, lùi, rẽ trái, rẽ phải, tăng giảm tốc độ theo nhu cầu.4 Nội dung nghiên cứu Nội dụng nghiên cứu của em được chia ra như sau: 1. Nội dung 1: Tìm hiểu về lịch sử hình thành và phát triển của WIFI 2. Nội dung 2: Thiết kế và thi công mô hình xe 3.
Nội dung 3: Tìm hiểu các phần mềm lập trình và các phần mềm dùng để thiết kế giao diện điều khiển 4. Nội dung 4: Viết chương trình điều khiển và kiểm tra kết quả đạt được. SVTH: Huỳnh Tuyết Ngân Trang 3 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: ThS. TRẦN HOÀN CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Chuẩn giao tiếp WIFI 2.1 Giới Thiệu Wifi là viết tắt của Wireless Fidelity, được gọi chung là mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến, loại sóng vô tuyến này tương tự như sóng truyền hình, điện thoại và radio.Wifi phát sóng trong phạm vi nhất định, các thiết bị điện tử tiêu dùng ngày nay như laptop, smartphone hoặc máy tính bảng có thể kết nối và truy cập internet trong tầm phủ sóng.2 Nguyên tắc hoạt động Để tạo được kết nối Wifi nhất thiết phải có Router (bộ thu phát), Router này lấy thông tin từ mạng Internet qua kết nối hữu tuyến rồi chuyển nó sang tín hiệu vô tuyến và gửi đi, bộ chuyển tín hiệu không dây (adapter) trên các thiết bị di động thu nhận tín hiệu này rồi giải mã nó sang những dữ liệu cần thiết.
Quá trình này có thể thực hiện ngược lại, Router nhận tín hiệu vô tuyến từ adapter và giải mã chúng rồi gởi qua Internet.1 Kết nối Wifi giữa các đối tượng SVTH: Huỳnh Tuyết Ngân Trang 4 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: ThS.3 Một số chuẩn kết nối Tuy nói wifi tương tự như sóng vô tuyến truyền hình, radio hay điện thoại nhưng nó vẫn khác các loại sóng kia ở mức độ tần số hoạt động. Sóng wifi truyền nhận dữ liệu ở tần số 2,5Ghz đến 5Ghz. Tần số cao này cho phép nó mang nhiều dữ liệu hơn nhưng phạm vi truyền của nó bị giới hạn, còn các loại sóng khác, tuy tần số thấp nhưng có thể truyền đi được rất xa. Kết nối wifi sử dụng chuẩn kết nối 802.11 trong thư viện IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), chuẩn này bao gồm 4 chuẩn nhỏ a/b/g/n: Hình 2.2: Các chuẩn kết nối Wifi - Chuẩn wifi đầu tiên 802.11: năm 1997, IEEE đã giới thiệu chuẩn đầu tiên này cho WLAN.11 chỉ hỗ trợ cho băng tần mạng cực đại lên đến 2Mbps – quá chậm đối với hầu hết mọi ứng dụng.
Và với lý do đó, các sản phẩm không dây thiết kế theo chuẩn 802.11 ban đầu không được sản xuất nữa.11b: IEEE đã mở rộng trên chuẩn gốc 802.11 để tạo ra chuẩn 802.11b vào tháng 7/1999. Chuẩn này hỗ trợ băng thông lên đến 11Mbps, tương ứng với Ethernet truyền thông.11b vẫn đang được phát triển, IEEE đã tạo ra một mở rộng thứ 2 có tên gọi là 802. Do giá thành cao hơn nên 802.11a thường được sử dụng cho các mạng doanh nghiệp, còn 802.11b thích hợp hơn cho các hộ gia đình. SVTH: Huỳnh Tuyết Ngân Trang 5 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: ThS.
TRẦN HOÀN - Chuẩn wifi 802.11g: vào năm 2002 và 2003, các sản phẩm WLAN hỗ trợ một chuẩn mới hơn đó là 802.11g, được đánh giá rất cao trên thị trường. Đây là một nỗ lực kết hợp ưu điểm của cả 802.11b, hỗ trợ băng thông lên đến 54Mbps và sử dụng tần số 2.4Ghz để có phạm vi rộng.11n đôi khi được gọi tắt là wireless, được thiết kế để cải thiện cho 802.11g trong tổng số băng thông được hỗ trợ bằng cách tận dụng nhiều tín hiệu không dây và anten. Được phê chuẩn vào năm 2009, với băng thông tối đa lên đến 600Mbps, 802.11n cũng cung cấp phạm vi tốt hơn những chuẩn wifi trước đó, do cường độ tín hiệu của nó đã tăng lên.11ac: đây là chuẩn wifi lớn nhất, được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.11ac sử dụng công nghệ không dây băng tần kép, hỗ trợ các kết nối đồng thời trên cả băng tần 2.4Ghz và 5Ghz.11ac có băng thông đạt tới 1.300Mbps trên băng tần 5Ghz và 450Mbps trên 2. So sánh thông số các chuẩn Wifi SVTH: Huỳnh Tuyết Ngân Trang 6 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: ThS.2 Giới thiệu phần cứng 2.1 Sơ đồ khối Sau khi tìm hiểu thì sơ đồ khối của xe đc thiết kế như sau: KHỐI NGUỒN KHỐI KHỐI KHỐI ĐỘNG TRUYỀN XỬ LÝ ĐIỀU CƠ DC NHẬN TRUNG KHIỂN DỮ LIỆU TÂM ĐC Chức năng của từng khối: - Khối nguồn: có chức năng cấp nguồn cho toàn bộ mạch để hoạt động.
Bao gồm 4 pin - Khối truyền nhận dữ liệu: Sử dụng module Wifi ESP8266 để truyền phát tín hiệu điều khiển. - Khối xử lý trung tâm: có nhiệm vụ xử lý dữ liệu nhận được từ module Wifi và gửi tín hiệu điều khiển đến khối động cơ. - Khối điều khiển động cơ: giúp xe có thể di chuyển tiến, lùi, rẽ trái, phải tùy theo tín hiệu điều khiển mà nó nhận được từ khối xử lý trung tâm. - Khối động cơ: Sử dụng 4 động cơ một chiều, động cơ có thể quay thuận quay nghịch tùy theo tín hiệu điện áp mà nó nhận được từ khối điều khiển động cơ.
Ngoài ra động cơ này còn kết hợp với bộ giảm tốc để kìm hãm vận tốc góc và tăng moment xoắn giúp xe có thể di chuyển mạnh mẽ hơn.2 Module Wifi ESP8266 NodeMCU ESP8266 là dòng chip tích hợp Wi-Fi 2.4Ghz có thể lập trình được, rẻ tiền được sảnxuất bởi một công ty bán dẫn Trung Quốc: Espressif Systems. Được SVTH: Huỳnh Tuyết Ngân Trang 7 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: ThS. TRẦN HOÀN phát hành đầu tiên vào tháng 8 năm 2014, đóng gói đưa ra thị trường dạng module ESP-01, được sản xuất bởi bên thứ 3: AI-Thinker. Có khả năng kết nối Internet qua mạng Wi-Fi một cách nhanh chóng và sử dụng rất ít linh kiện đi kèm.
Với giá cả có thể nói là rất rẻ so với tính năng và khả năng ESP8266 có thể làm được. Hiện nay tất cả các dòng chip ESP8266 trên thị trường đều mang nhãn ESP8266EX, là phiên bản nâng cấp của ESP8266.3 Sơ đồ chân chip ESP8266EX. Thông số kỹ thuật: - 32-bit RISC CPU : Tensilica Xtensa LX106 chạy ở xung nhịp 80 MHz. - Hổ trợ Flash ngoài từ 512KiB đến 4MiB.
- 64KBytes RAM thực thi lệnh. - 96KBytes RAM dữ liệu. - 64KBytes boot ROM. - Chuẩn wifi EEE 802.
SVTH: Huỳnh Tuyết Ngân Trang 8 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: ThS. TRẦN HOÀN - Tích hợp TR switch, balun, LNA, khuếch đại công suất và matching network. - Hổ trợ WEP, WPA/WPA2, Open network. - Tích hợp giao thức TCP/IP.
- Hổ trợ nhiều loại anten. - Hỗ trợ SDIO 2.0, UART, SPI, I²C, PWM, I²S với DMA. - Dải nhiệt độ hoạt động rộng : -40C ~ 125C. Lập trình ứng dụng với ESP8266 cho ta 2 lựa chọn : - Sử dụng firmware được cung cấp bởi Espressif và giao tiếp thông qua tập lệnh AT commands.
- Lập trình firmware trực tiếp vào ESP8266 sử dụng bộ thư viện SDK cung cấp bởi Espressif.3 Chip ESP8266 ESP8266 hay gọi đầy đủ là ESP8266EX là một vi mạch Wi-Fi giá rẻ, có hỗ trợ bộ giao thức TCP/IP và có thể tích hợp vào thành phần của vi điều khiển, được sản xuất bởi hãng Espressif Systems ở Thượng Hải, Trung Quốc.