Hướng dẫn chi tiết thiết kế và điều khiển robot sử dụng Arduino và điện thoại Android

• Tác giả: Trần Trung Hiếu
• Người hướng dẫn: Nguyễn Thanh Hải
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông
• Đề tài: Thiết kế, thi công robot bằng Arduino và điều khiển dùng điện thoại Android
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Nội dung nghiên cứu
• 1.2. Mục tiêu
• 1.3. Giới hạn
• 1.4. Bố cục
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Tổng quan về Robot
• 2.2. Tổng quan về cơ sở dữ liệu (Firebase)
• 2.2.1. Khái niệm Firebase và những công cụ chính
• 2.2.2. Lợi ích khi sử dụng cơ sở dữ liệu (Firebase)
• 2.3. Cách tạo một Project Android với Firebase
• 2.3.1. Tạo 1 Project Firebase
• 2.3.2. Tích hợp Project Firebase vào Android
• 2.4. Giới thiệu về KIT ESP8266 NODEMCU
• 2.4.1. Thông số kỹ thuật
• 2.5. Truyền nhận dữ liệu UART
• 2.6. Giới thiệu về cảm biến DHT11
• 2.6.1. Thông số kỹ thuật
• 2.6.2. Sơ đồ chân và chức năng của từng chân của DHT11
• 2.6.3. Sơ đồ kết nối với MCU
• 2.7. Giới thiệu về mạch cầu H (L298N)
• 2.7.1. Thông số kỹ thuật
• 2.7.2. Hình ảnh và chức năng từng chân của L298N
• 2.8. Giới thiệu về động cơ DC
• 2.8.1. Thông số kỹ thuật
• 2.9. Giới thiệu về cảm biến siêu âm (SRF05)
• 2.10. Giới thiệu về VĐK ATMEGA328P
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
• 3.1. Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống
• 3.1.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống
• 3.1.2. Tính toán và thiết kế mạch
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
• 4.1. Thi Công Mạch Atmega 328p
• 4.2. Thi Công Hệ Thống
• 4.2.1. Mô hình Robot
• 4.3. Lập Trình Hệ Thống
• 4.3.1. Phần mềm lập trình cho ESP8266 v12 và Atmega328P
• 4.3.2. Phần mềm lập trình Android Studio
• 4.3.3. Viết Tài Liệu Hướng Dẫn Sử Dụng, Thao Tác
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ
• 5.1. Mô hình Robot
• 5.2. Kết quả nghiên cứu
• 5.3. Nhận Xét, Đánh Giá
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Thiết kế robot

Phần này tập trung vào việc thiết kế robot sử dụng Arduino làm bộ điều khiển trung tâm. Các bước bao gồm thiết kế khung robot, lựa chọn nguồn điện phù hợp, và tích hợp các cảm biến robot như cảm biến siêu âm và cảm biến nhiệt độ, độ ẩm. Mạch điều khiển được thiết kế để giao tiếp hiệu quả giữa các thành phần phần cứng và phần mềm.

1.1 Thiết kế khung robot

Khung robot được thiết kế để đảm bảo tính linh hoạt và độ bền. Vật liệu được lựa chọn dựa trên yêu cầu về trọng lượng và khả năng chịu lực. Khung cũng được thiết kế để dễ dàng lắp ráp và tháo rời các thành phần điện tử.

1.2 Lựa chọn nguồn điện

Nguồn điện được tính toán để đảm bảo cung cấp đủ năng lượng cho các động cơ và cảm biến. Pin được lựa chọn dựa trên dung lượng và thời gian hoạt động liên tục của robot.

II. Điều khiển robot

Phần này đề cập đến việc điều khiển robot thông qua điện thoại Android sử dụng kết nối Bluetooth. Ứng dụng Android được phát triển để gửi lệnh điều khiển đến Arduino, giúp robot di chuyển theo hướng mong muốn. Điều khiển từ xa được thực hiện thông qua giao diện trực quan trên điện thoại.

2.1 Kết nối Bluetooth

Kết nối Bluetooth được thiết lập giữa điện thoại Android và Arduino để truyền tải lệnh điều khiển. Module Bluetooth HC-05 được sử dụng để đảm bảo kết nối ổn định và khoảng cách điều khiển tối ưu.

2.2 Ứng dụng Android

Ứng dụng Android được phát triển bằng Android Studio, cung cấp giao diện điều khiển đơn giản và trực quan. Người dùng có thể điều khiển robot thông qua các nút bấm hoặc giọng nói.

III. Lập trình Arduino

Phần này tập trung vào lập trình Arduino để điều khiển các động cơ và cảm biến. Chương trình được viết để xử lý dữ liệu từ cảm biến và gửi thông tin về điện thoại Android. Hướng dẫn lập trình chi tiết được cung cấp để người dùng có thể tùy chỉnh và nâng cấp hệ thống.

3.1 Điều khiển động cơ

Chương trình Arduino được viết để điều khiển các động cơ DC thông qua mạch cầu H L298N. Các lệnh điều khiển bao gồm tiến, lùi, rẽ trái, và rẽ phải.

3.2 Xử lý dữ liệu cảm biến

Dữ liệu từ cảm biến siêu âm và cảm biến nhiệt độ, độ ẩm được xử lý để robot có thể tránh vật cản và gửi thông tin về môi trường đến điện thoại Android.

IV. Ứng dụng thực tế

Phần này đánh giá giá trị thực tiễn của dự án. Robot được thiết kế có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như giám sát môi trường, hỗ trợ trong các khu vực nguy hiểm, và giáo dục. Tự động hóa và IoT là hai xu hướng chính được nhấn mạnh trong ứng dụng của dự án.

4.1 Giám sát môi trường

Robot có thể được sử dụng để giám sát nhiệt độ và độ ẩm trong các khu vực khó tiếp cận, giúp thu thập dữ liệu môi trường một cách hiệu quả.

4.2 Hỗ trợ trong khu vực nguy hiểm

Robot có thể hoạt động trong các môi trường độc hại hoặc nguy hiểm, thay thế con người trong các nhiệm vụ như cứu hộ hoặc thăm dò.