Chương 1. > TONG QUAN DE TAL. Nội dung, vấn đề cần giải quyết và ý nghĩa đề tài. Nội dung khóa luận.
Vấn đề cần giải quyết. Đối tượng, phạm vi và phương hướng nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu. Các yêu cầu (phạm vi) kỹ thuật.
Các vấn đề nghiên cứu.------52++z+222+++rttrxkxerrrrrkerrrrre 6 Chương2. NGHIÊN CỨU LÝ THUYET 2. Khái niệm các trục trong điều máy bay. Phân loại các thiết bị bay.
ch HH Hết 2 2. Cấu trúc ứng dụng Android.à ch HH HH rrưec 5 2. ch HH Hước 8 2. TH HH kiệt 9 2.- TT TH HH HH HH it20 2.
Bộ điều khiển PID. _ Bộ lọc thông thấp. _ Bộ loc Digital Biquad. Thuật toán Mahony Eil(€T.
Xác định độ cao so với mực nước biển từ áp suất không khí. PHAN TÍCH VÀ THIET KE HE THÓNG. Mô hình tổng quát hệ thống. Cấu tạo của thiết bị bay.
Bộ khuiế Or. Động cơ không chổi than và cánh quạt. Bộ điều khiển tốc độ. M6 hình máy bay hoàn CHINN.
Sơ đồ mạch điện hệ thống. Hệ thống điều khiển. Thiết kế chương trình truyền nhận dữ liệu với client. Thiết lập truyền video qua mjpg-streamer.
Thiết lập truyền dữ liệu cho bộ điều khiển bay. Hiện thực ứng dụng. Bộ điều khiển bay. Tổng quan về bộ điều khiển bay.
Đọc giá tri cảm biến MPU-9255. Đọc giá trị cảm biến MS561]. Đọc tín hiệu điều khiển từ serVer.--cc¿©22cs+cseccvseeecrz 59 3. Ước tinh các giá trị trạng thái của máy bay.
Bộ điều khiển PID. Điều khiển ESC của mỗi cánh quạt. Bộ phận thu hoạch nông sản. Tổng quan về bộ phận thu hoạch.---c¿¿cc++222scc+czsscee 63 3.
Mô hình thu hoạch nông sản hoàn chỉnh.---- - - - eee 64 Chương4. KÉT QUA THỰC NGHIỆM. Quy trình thử nghiệm. Thử nghiệm truyền nhận dữ liệu.
Thử nghiệm bộ lọc và bộ điều khiển PID. Thử nghiệm chế độ giữ độ cao của máy bay. Thử nghiệm khối lượng tải thực của máy bay. Thử nghiệm thu hoạch.
Các kết quả thử nghiệm. Kết quả thực nghiệm truyền nhận dữ liéu. Kết quả thực nghiệm bộ lọc và bộ điều khiển PID. Kết quả thực nghiệm chế độ giữ độ cao của máy bay.
Kết quả thực nghiệm tải của máy bay. _ Kết quả thực nghiệm thu hoạch nông sản. KÉT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIEN. Hướng phat triỀn.----:+2222+++t22E+++tEEEEErtrtErkrrertrrtrrrrrrkrrrerrree 75 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Drone của công ty Tevel Aerobotics Technologies phát triền.2: Sản phẩm DJI MG-1S.--22¿2222+++22EE+++22222E+EE2EEEtEEEEErrrtrrkrrree 4 Hình 1.3: Các vấn đề cần gai quyết.1: Các trục xoay trong điều khiển máy bay.2: Mô hình máy bay dạng trICOD(T.3: Mô hình thiết kế tricOpter.4: Mô hình máy bay dang quadCODV€T.5: Yuneec Tornado H920 Plus .- 6-65: 21H HH HH ni.7: Mô hình động học của OCtOCOD©T.--- - - + 5252 2 S2 £Evztzk+Eexerrkrkerer 3 Hình 2.8: Vòng đời của một aCfÏVÏLY.
«xxx ngư it 4 Hình 2.9: Mô hình điều khiển qua socket.---¿++22++z++22+vzz+zzvscez 6 Hình 2.10: Phương thức truyền nhận data của socket.----c:-sc++cc5sc+2 6 Hình 2.11: Mô hình hoạt động của stream soCket. -¿-¿-+ + ss+x+++v£vxeeexexseex 7 Hình 2.12: Mô hình hoạt động của datagram socket .13: Mô hình hoạt động của Websocket.-----‹-c-ccs+csccsrreeresr+ 9 Hình 2.14: Minh họa unix sOCK€(.15: Phương pháp truyền của mjpeg-stream.------cz2ccss+ 21 Hình 2.16: Mô hình kết nối I2C.--ccc2vvvcccrrttrtttttrtrrrrrrrrrrrrrrrrrriio 22 Hình 2.17: Cấu trúc mỗi transaction I2C.18: Sơ đồ khối của bộ điều khiển PID.19: Biểu đồ của dạng trực tiếp theo hình thức l.20: Sơ đồ khối thuật toán Mahony.2--2¿22++++222v+ze+cvvxzvesrr 28 Hình 2.21: Biểu đồ sự thay đổi của áp suất theo độ cao.1: Sơ đồ khối tổng quát hệ thống .2: YoungRC F550 Drone Frame Kit 550mm.3: Hình ảnh khung cánh đã thay đổi .4: Hình ảnh khung sử dụng hai cánh quạt 1.5: Hình ảnh khung sử dụng hai cánh quạt 2.6: Emax MT2216 810KV Brushless Motor.7: Bảng thực nghiệm Emax MT2216 810KV.9: Xung PWM điều khiển với tần số 60Hz.10: Pin Li-Po ShangYi 11.11: Raspberry Pi 3 Model B-+.12: Camera Module V1 5MPP.---- - + S+ St tk 12121 xe 39 Hình 3.--+- 525252 222E‡E‡EEtEk2EEEererrkrkrrrrrkrkrerrer 40 Hình 3. óc 5c S2 Sz S1 k2 1 1H HH hư42 Hình 3.15: Board ŠTM32F407V ETTÓ.- - ¿+2 + +EEEk+kEkEEEEEkEkeErkkrkrkrkeree 43 Hình 3.16: Mô hình máy bay đã lắp ráp hoàn chỉnh.17: Sơ đồ mạch điện hệ thống.18: Lưu đồ giải thuật truyền nhận dữ liệu với client.19: Lưu đồ giải thuật stream video .20: Lưu dé giải thuật truyền dữ liệu cho bộ điều khiển bay § Hình 3.21: Lưu đồ thực thi trên màn hình nhập địa chỉ IP.22: Lưu đồ thực thi trên màn hình chính.- 2-- 2£ 2+ +£+£+££xz+zxz+xee 50 Hình 3.23: Lưu dé thực thi trên màn hình cài đặt.24: Giao diện màn hình nhập địa chỉ .--- -¿- ¿555cc srvevrerexexex52 Hình 3.25: Giao diện màn hình chính Ì.- -- ¿+ + + 5+ £+x+xz+£v£e£z£eeexzxe+ 53 Hình 3.26: Giao diện màn hình chính 2.27: Giao diện màn hình cài đặt 2 .-- ---- ¿+ 5+3 Sx+£vxevxetrrsrrrerrsxey 54 Hình 3.28: Giao diện màn hình cài đặt 1 .29: Lưu đồ giải thuật tổng quát nhiệm vụ của bộ điều khiển bay.30: Lưu đồ giải thuật của doc dữ liệu từ MPU-9255.31: Lưu đỗ giải thuật đọc dữ liệu từ MS5611.32: Lưu đồ giải thuật nhận tín hiệu từ S€TVT.33: Lưu đồ giải thuật ước tính độ cao máy tính.34: Lưu đồ giải thuật ước tính trạng thái máy bay.35: Lưu dé giải thuật bộ điều khiển PID.-2-- z++22+zz+2z+scez 62 Hình 3.36: Lưu đồ giải thuật bộ điều khiển động cơ.37: Bản vẽ mô hình khung hứng .38: Hình anh mô hình thu hoạch nông sản.39: Hình ảnh bộ phận thu hoạch nông sản đã được lắp đặt khi bay.1: Hình ảnh truyền nhận ở tần số 5GHz khoảng cách 28m .2: Kết quả giữa hai bộ lọc.3: Kết quả thời gian phản hồi góc của bộ điều khiển PID.4: Biểu đồ độ cao theo thời gian khi giữ nguyên độ cao thực tế.5: Máy bay tải vật khối lượng 800g.6: Hình anh bay trong quá trình thực hiện thử nghiệm thu hoach.7: Hình ảnh ứng dụng khiển khi thực hiện thực nghiệm. DANH MỤC BANG Bang 3.1: Bảng các giá trị điều khién.2: Bảng giá trị các thông số PID.1: Bảng kết quả thử nghiệm truyền nhận dữ liệu .2: Bảng kết quả khối lượng tải thật.
DANH MỤC TU VIET TAT STT | Từ viết tat Nghĩa tiếng Anh 1 |ỨĐC Inter-Integrated Circuit 2 |Ic Integrated circuit 3 | EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory 4 | PID Proportional Integral Derivative 4 | ABS Acrylonitrin Butadien Styren 5 | ESC Electronic Speed Control 6 |PWM Pulse Width Modulation 7 | UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 8 | IP Internet Protocol TÓM TAT KHÓA LUẬN Trong dé tài này, nhóm thực hiện hiện thực hóa khả năng ứng dụng máy bay không người lái vào lĩnh vực thu hoạch nông sản. Mục tiêu chính của nhóm là những loại nông sản có cuôn dài đê cho máy bay có thể tiếp cận. Thiết bị này có thể được điều khiển từ một điện thoại thông minh và dựa trên hình ảnh truyền về để có thể tiếp cận nông sản ở trên cao. Sau khi nông sản đã xác định được vị trí, nông sản sẽ được thu hoạch và vận chuyển xuống mặt ất an toàn.
Các van đề được nhóm đặt ra bao gồm thiết kế một máy bay không người lái có thiết kế phù hợp với yêu cầu có thể tải một khối lượng nông sản. Do đó nhóm đã chọn sử dụng một máy bay không người ái có 8 cánh đề thực hiện. Tiếp theo thiết kế một thiết bị có khả năng xử lý truyền nhận dữ liệu với thiết bị điều khiển. Nhóm đã quyết định xây dựng một ứng dụng trên smartphone đề làm thiết bị điều khiển và sử dụng Raspberry Pi 3B+, Camera Modu le V1 cho Raspberry Pi, STM32 để làm thiết bị xử lý, thu lại hình ảnh và truyền dữ li ệu với thiết bị điều khiển.
Cuối cùng nhóm thiết kế một bộ phận có thẻ thu hoạch nông sản và gắn vào với máy bay không người lái đã thiết kế. MỞ DAU Hiện nay, cùng với sự phát triển không ngừng của những tiễn bộ về khoa học và kỹ thuật việc nghiên cứu và phát triển các máy bay không người lái càng trở nên phổ biến, gần gũi và mang lại nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Các công ty lớn trên thế giới cũng đã nghiên cứu, phát triển máy bay không người lái vào các lĩnh vực khác nhau. Những ứng dụng phô biến như máy bay không người lái có gắn máy ảnh chuyên dùng dé chụp hình và quay phim, máy bay không người lái giao hàng, máy bay không người lái trong cứu hoả.
Trong lĩnh vực nông nghiệp, việc ứng dụng công nghệ vào sản xuất đã mang lại hiệu quả và năng suất vượt bậc. Ví dụ như việc ứng dụng thiết bị bay tự động vào sản xuất như phun thuốc, khảo sát nông nghiệp dé làm tăng hiệu suất, sự an toàn cũng như tiết kiệm nguồn nhân lực. Nhằm nắm bắt xu thé ấy, nhóm nghiên cứu quyết định thực hiện đề tài này dé hiện thực hóa khả năng thu hoạch trái cây bằng máy bay không người lái điều khiển từ xa. Hiện nay smartphone trở nên phố biến nên nhóm quyết định sử dụng smartphone dé làm thiết bị điều khiển từ xa bằng cách lập trình một ứng dụng có khả năng điều khiển, truyền nhận hình ảnh.
Việc này cũng giúp tối ưu hóa chỉ phí sản xuất và linh hoạt hơn trong việc sử dụng các thiết bị khác nhau dé điều khiển chỉ cần thông qua một ứng dụng. Qua đó nhóm thực hiện có thé dong gop mot phan sức lực vào việc tự động hóa thu hoạch bằng thiết bị bay không người lái. TONG QUAN DE TÀI 1. Tên dé tai Tên đề tài tiếng Việt: Drone hỗ trợ thu hoạch trong nông nghiệp.
Tên dé tài tiếng Anh: Drone for harvesting in agriculture. Nội dung, van đề cần giải quyết và ý nghĩa đề tài 1. Nội dung khóa luận Hiện nay lĩnh vực nghiên cứu về các thiết bị bay không người lái ngày càng phát triển và ứng dụng rộng rãi trong các nghiên cứu khoa học cũng như các ứng dụng thực tiễn. Cụ thể trong lĩnh vực nông nghiệp đã có những nghiên cứu về ứng dụng máy bay không người lái trong việc hỗ trợ nông nghiệp.
Công ty Tevel Aerobotics Technologies đã phát triển drone hỗ trợ trong thu hoạch trái cây (hình 1.1: Drone của công ty Tevel Aerobotics Technologies phát triển Theo thị trường, giá sản phẩm drone hỗ trợ nông nghiệp thường rất cao và chỉ đang hỗ trợ phun thuốc trừ sâu. Như máy bay DJI MG-IS (hình 1.2) hỗ trợ phun thuốc được bán trên trang web flyworld. Nhìn chung những sản phâm chỉ đang trong quá trình phát triển và chưa được thương mại hóa hoặc chỉ dừng ở mức giám sát, chưa có khả năng thu hoạch nông sản. Trong khóa luận tốt nghiệp này nhóm tập trung giải quyết các bài toán được đặt ra trong quá trình thiết kế thiết bị bay có khả năng thu hoạch nông sản.
Thiết bị bay sử dụng các thuật toán cân băng và điều khiển bằng thiết bị di động dé tiếp cận nông sản ở trên cao.