Đồ Án Tốt Nghiệp: Robot Cắt Cỏ Thông Minh Sử Dụng Năng Lượng Mặt Trời

Chuyên khảo phân tích Robot cắt cỏ thông minh, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo., phục vụ nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

• Tác giả: Lê Trọng Sang
• Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Ngọc Sơn
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử - Viễn Thông
• Đề tài: Robot Cắt Cỏ Thông Minh
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
• 1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu
• 1.2. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.4. Nội dung - đối tượng nghiên cứu

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Robot Cắt Cỏ Thông Minh Sử Dụng Năng Lượng Mặt Trời

Robot cắt cỏ thông minh sử dụng năng lượng mặt trời đang trở thành một giải pháp hiệu quả cho việc chăm sóc sân vườn và khu vực công cộng. Với sự phát triển của công nghệ, loại robot này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu tác động đến môi trường. Việc áp dụng năng lượng mặt trời vào hoạt động của robot cắt cỏ không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

1.1. Tại sao Nên Sử Dụng Robot Cắt Cỏ Thông Minh

Robot cắt cỏ thông minh giúp tiết kiệm thời gian và công sức cho người sử dụng. Bằng cách tự động hóa quy trình cắt cỏ, robot này giảm thiểu sự cần thiết phải sử dụng các phương pháp truyền thống, từ đó giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

1.2. Lợi Ích Của Năng Lượng Mặt Trời Trong Robot Cắt Cỏ

Sử dụng năng lượng mặt trời giúp giảm chi phí vận hành và giảm thiểu khí thải CO2. Năng lượng tái tạo này không chỉ bền vững mà còn thân thiện với môi trường, góp phần vào việc bảo vệ hành tinh.

II. Vấn Đề và Thách Thức Trong Việc Cắt Cỏ

Việc cắt cỏ truyền thống thường gặp nhiều khó khăn như tốn thời gian, công sức và gây ô nhiễm môi trường. Các phương pháp cắt cỏ hiện tại thường sử dụng nhiên liệu hóa thạch, dẫn đến việc phát thải khí CO2 và ô nhiễm không khí. Do đó, việc phát triển robot cắt cỏ thông minh là cần thiết để giải quyết những vấn đề này.

2.1. Tác Động Của Ô Nhiễm Môi Trường

Ô nhiễm không khí từ các thiết bị cắt cỏ truyền thống gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Việc chuyển sang sử dụng robot cắt cỏ thông minh sẽ giúp giảm thiểu tác động này.

2.2. Chi Phí Vận Hành Cao

Chi phí vận hành cho các thiết bị cắt cỏ truyền thống thường rất cao do phải sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Robot cắt cỏ sử dụng năng lượng mặt trời sẽ giúp giảm thiểu chi phí này.

III. Phương Pháp Phát Triển Robot Cắt Cỏ Thông Minh

Phát triển robot cắt cỏ thông minh bao gồm việc thiết kế hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời, tích hợp các cảm biến và công nghệ IoT. Các bước này giúp robot hoạt động hiệu quả và tự động hóa quy trình cắt cỏ.

3.1. Thiết Kế Hệ Thống Năng Lượng Mặt Trời

Hệ thống năng lượng mặt trời cung cấp nguồn năng lượng bền vững cho robot, giúp nó hoạt động liên tục mà không cần phải sạc điện thường xuyên.

3.2. Tích Hợp Cảm Biến và Công Nghệ IoT

Việc tích hợp cảm biến giúp robot nhận biết môi trường xung quanh, trong khi công nghệ IoT cho phép người dùng điều khiển và giám sát robot từ xa.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Robot Cắt Cỏ Thông Minh

Robot cắt cỏ thông minh có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như công viên, sân vườn, và khu vực công cộng. Việc sử dụng robot này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao hiệu quả làm việc.

4.1. Ứng Dụng Trong Công Viên

Robot cắt cỏ có thể tự động cắt cỏ trong công viên, giúp duy trì cảnh quan xanh sạch đẹp mà không cần sự can thiệp của con người.

4.2. Ứng Dụng Trong Sân Vườn

Sử dụng robot cắt cỏ trong sân vườn giúp tiết kiệm thời gian cho người chăm sóc, đồng thời đảm bảo cỏ luôn được cắt tỉa gọn gàng.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Robot Cắt Cỏ Thông Minh

Robot cắt cỏ thông minh sử dụng năng lượng mặt trời không chỉ là một giải pháp hiệu quả cho việc cắt cỏ mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến và ứng dụng mới, giúp nâng cao chất lượng cuộc sống.

5.1. Tương Lai Của Công Nghệ Năng Lượng Mặt Trời

Công nghệ năng lượng mặt trời sẽ tiếp tục phát triển, mở ra nhiều cơ hội mới cho việc ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm cả robot cắt cỏ.

5.2. Tiềm Năng Phát Triển Robot Tự Động

Robot tự động sẽ ngày càng trở nên phổ biến trong cuộc sống hàng ngày, giúp con người tiết kiệm thời gian và công sức trong nhiều công việc khác nhau.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, VIỄN THÔNG ROBOT CẮT CỎ THÔNG MINH GVHD: PHẠM NGỌC SƠN SVTH: LÊ TRỌNG SANG LÝ THÀNH TRUNG TP. Hồ Chí Minh, tháng 6/2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ROBOT CẮT CỎ THÔNG MINH SVTH : LÊ TRỌNG SANG MSSV: 19161157 LÝ THÀNH TRUNG MSSV: 20161276 KHÓA : 2019/2020 NGÀNH: CNKT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG (CLC) GVHD : PGS.TS PHẠM NGỌC SƠN TP. HỒ CHÍ MINH – 6/2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.

HCM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ROBOT CẮT CỎ THÔNG MINH SVTH : LÊ TRỌNG SANG MSSV: 19161157 LÝ THÀNH TRUNG MSSV: 20161276 KHÓA : 2019/2020 NGÀNH: CNKT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG (CLC) GVHD : PGS.TS PHẠM NGỌC SƠN TP. HỒ CHÍ MINH – 6/2024 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ----***---- Tp. Thủ Đức, ngày 21 tháng 06 năm 2024 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Lê Trọng Sang MSSV: 19161157 Lý Thành Trung MSSV: 20161276 Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử - Viễn Thông Lớp: 19161CLVT2B – 20161CLVT1B Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Phạm Ngọc Sơn Ngày nhận đề tài: 12/03/2024 Ngày nộp đề tài: 21/06/2024 Tên đề tài: Robot Cắt Cỏ Thông Minh 1. Số liệu và tài liệu ban đầu: - Kiến thức cơ bản về mạch điện và vi điều khiển AVR.

- Kiến thức về vi điều khiển ESP32 của Espressif Systems, lập trình cho board ESP32 trên phần mền Arduino IDE. - Kiến thức về vi điều khiển STM32 của STMicroelectronics, lập trình cho board STM32 trên phần mền STM32CubeIDE. - Kiến thức về ngôn ngữ lập trình C/C++. - Kiến thức về cảm biến.

- Kiến thức về Internet of Things. Nhiệm vụ thực hiện đề tài: • Nghiên cứu cách hoạt động của các thiết bị ngoại vi. • Mô phỏng hệ thống trên phần mềm Proteus 8 Professional. • So sánh với các công nghệ khác và nhận xét.

• Bảo vệ đồ án tốt nghiệp. Sản phẩm: Robot Cắt Cỏ Thông Minh GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i LỜI CAM ĐOAN Chúng tôi xin trân trọng khẳng định rằng đồ án này được thực hiện hoàn toàn bởi nhóm chúng tôi dưới sự hướng dẫn tận tình của giảng viên. Toàn bộ nội dung và kết quả trong đồ án là sản phẩm của quá trình nghiên cứu và làm việc nghiêm túc của nhóm. Mọi thông tin và tài liệu tham khảo từ các nguồn khác đều đã được trích dẫn một cách minh bạch và rõ ràng.

Chúng tôi cam kết hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính trung thực và nguyên bản của đồ án này. Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 06 năm 2024 Sinh viên (Ký và ghi rõ họ tên) Lê Trọng Sang Lý Thành Trung ii LỜI CẢM ƠN Trước hết, chúng tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Phạm Ngọc Sơn vì sự động viên và chia sẻ kiến thức quý báu của Thầy, đã giúp chúng tôi vượt qua những thách thức và khám phá những lĩnh vực mới. Dưới sự hướng dẫn tận tình của Thầy, chúng tôi đã hoàn thành dự án cuối kỳ một cách tỉ mỉ và thành công. Cùng với đó, chúng tôi muốn gửi lời biết ơn đến các thầy cô giáo của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh và các thầy cô trong bộ môn Điện - Điện tử.

Kiến thức và sự tận tâm của các thầy cô đã là nền tảng quan trọng giúp chúng tôi vững vàng trong quá trình học tập và hoàn thành tốt môn học. Chúng tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đặc biệt đến Thầy Phạm Ngọc Sơn và Thầy Nguyễn Ngô Lâm vì sự hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho dự án này. Lời cảm ơn chân thành của chúng tôi được gửi đến tất cả những người đã ủng hộ và đồng hành cùng chúng tôi trong hành trình này. Dù đã cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đúng thời hạn, nhưng chúng tôi nhận thức rằng với kiến thức có hạn, có thể vẫn còn thiếu sót.

Chúng tôi hy vọng sẽ nhận được sự thông cảm và phản hồi từ phía thầy cô và độc giả. Xin chân thành cảm ơn! iii LỜI NÓI ĐẦU Cỏ dại là vấn đề thường gặp trong việc chăm sóc sân vườn, khu vực công cộng và nông trại. Việc cắt cỏ thủ công tốn nhiều thời gian, công sức và gây ảnh hưởng đến môi trường do sử dụng các loại robot cắt cỏ chạy bằng xăng. Cùng với sự tiến bộ trong lĩnh vực khoa học và công nghệ, Robot cắt cỏ thông minh sử dụng năng lượng mặt trời là một giải pháp sáng tạo và bền vững, giúp tăng hiệu quả làm việc và bảo vệ môi trường.

Loại robot này sử dụng năng lượng mặt trời để hoạt động, giúp tiết kiệm chi phí vận hành và giảm thiểu khí thải CO2. Đồ án "Robot cắt cỏ thông minh " được thực hiện nhằm mục đích: • Thiết kế và chế tạo một Robot cắt cỏ thông minh sử dụng năng lượng mặt trời. • Đánh giá hiệu quả và khả năng hoạt động của robot cắt cỏ. • Góp phần vào việc bảo vệ môi trường và giảm thiểu tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu.

Chúng tôi kỳ vọng rằng đồ án này sẽ đóng góp vào việc nghiên cứu và phát triển các loại Robot cắt cỏ thông minh sử dụng năng lượng mặt trời, góp phần vào việc bảo vệ môi trường và cải thiện chất lượng cuộc sống. iv MỤC LỤC Trang bìa .1 Giới thiệu tình hình nghiên cứu .2 Tính cấp thiết của đề tài.3 Mục tiêu nghiên cứu .4 Nội dung - đối tượng nghiên cứu .5 Phạm vi nghiên cứu .6 Phương ph́ áp nghiên cứu .1 Giới thiệu về ngôn ngữ lập trình .2 Ngôn ngữ HTML .3 Ngôn ngữ CSS .4 Ngôn ngữ JavaScript .2 Tổng quan về nền tảng phát triển ứng dụng .3 Tổng quan các phần cứng trong hệ thống .1 Module thu phát Wifi NodeMcu ESP32 .2 Module định vị GPS GY-NEO6MV2.3 Module led hiển thị dung lượng Pin lithium 8.4 Mạch tăng áp XL6009 4A .6 Module RF Lora SX1278 .7 Kit Mini STM32F103C8T6 Blue pill .8 LCD 1602 chuyển đổi I2C .9 Module rơ-le 5VDC .10 Pin cell 18650 2600mAh 3.11 Mạch tăng áp Boost DC-DC MT3608 2A .12 Mạch Sạc Pin TP5100 18650 2S 2A .13 Động Cơ Giảm Tốc GA25-370 6VDC.14 Cảm biến siêu âm HC-SR04 .18 Cảm biến DS18B20 .19 Mạch cảm biến mưa .20 Cảm biến DHT11 .21 Cảm biến ánh sáng .22 Cảm biến đo điện áp 25VDC .23 Mạch giảm áp LM2596S .24 Quạt tản nhiệt 4010 5VDC .26 Module cảm biến ánh sáng 1 Relay 5VDC .27 Pin sạc 18650 3000mah .28 Bảng Pin Mặt Trời 6V12W .4 Các chuẩn giao tiếp.1 Chuẩn giao tiếp UART .2 Chuẩn giao tiếp I2C .3 Chuẩn giao tiếp không dây WIFI.4 Tổng quan về công nghệ Iots .5 Tổng quan về giao tiếp mạng LORA .1 Sơ đồ khối hệ thống .1 Yêu cầu hệ thống .2 Sơ đồ khối và chức năng mỗi khối .3 Hoạt động của hệ thống .2 Thiết kế và tính toán hệ thống .2 Khối năng lượng mặt trời.3 Khối quản lý nhiệt độ .4 Khối hiển thị dung lượng Pin .5 Khối cảm biến thu thập dữ liệu thời tiết .6 Khối nhận biết vật cản .7 Khối điểu khiển động cơ .8 Khối định vị GPS .9 Khối nhận và truyền dữ liệu .10 Khối báo hiệu led .11 Khối xử lý trung tâm (Robot) .13 Khối cảm biến joystick .14 Khối hiển thị chế độ hoạt động .15 Khối báo hiệu led (Bộ điều khiển) .16 Khối xử lý trung tâm (Bộ điều khiển) .18 Khối Web Server .3 Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống .2 Thi công hệ thống .1 Thi công mạch nguyên lý của hệ thống .2 Thi công mô hình .3 Thi công giao diện người dùng .1 Lưu đồ hoạt động khối xử lý trung tâm (Robot) .2 Bảng lưu đồ hoạt động khối xử lý trung tâm (Bộ điều khiển) .3 Lưu đồ hoạt động khối Cloud.4 Lưu đồ hoạt động khối WEB SERVER .4 Kết quả thi công hệ thống .1 Kết quả thi công Robot và bộ điều khiển .2 Kết quả thi công Website .1 Kết quả lý thuyết.2 Kết quả thực tế .1 Kết quả mô hình hệ thống .2 Kết quả giao diện Website .3 Kết quả giao diện Database (Firebase) .3 Nhận xét và đánh giá hệ thống .2 Hướng phát triển .90 viii DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Ý nghĩa 1 GPS Global Positioning System 2 ADC Analog to Digital Converter 3 AJAX Asynchronous JavaScript and XML 4 BR/EDR và BLE Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate và Bluetooth Low Energy - Hai phiên bản của giao thức Bluetooth với các tính năng và tiêu thụ năng lượng khác nhau 5 C/C++ Ngôn ngữ lập trình C và C++ 6 CSS Cascading Style Sheets 7 ESP32 Espressif Systems Processor 32-bit 8 Firebase Dịch vụ cung cấp các tính năng như lưu trữ dữ liệu thời gian thực 9 GPIO General Purpose Input/Output 10 Robot Robotics 11 I2C Inter-Integrated Circuit - Giao diện truyền thông dùng để kết nối giữa các thiết bị điện tử trong mạch 12 IoT Internet of Things 13 JS JavaScript 14 LCD "Liquid Crystal Display" (Màn hình Hiển thị LCD) 15 LED Light-Emitting Diode - Đèn điện tử phát sáng khi có dòng điện đi qua 16 Li-ion và Li-Po Lithium-ion và Lithium Polymer - Hai loại pin lithium phổ biến được sử dụng trong các thiết bị điện tử 17 RF Radio Frequency 18 SRAM Static Random Access Memory - Loại bộ nhớ trong mạch đọc/ghi nhanh có thể truy cập ngẫu nhiên 19 UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter - Giao diện truyền thông dùng để truyền và nhận dữ liệu không đồng bộ 20 Vin Điện áp đầu vào 21 HTML Hypertext Markup Language ix DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 Hình ảnh tổng quan về FIREBASE .2 Hình ảnh module thu phát Wifi NodeMcu ESP32.3 Hình ảnh sơ đồ chân của vi điều khiển ESP32 .4 Hình ảnh mạch định vị GPS GY-NEO 6M V2.5 Hình ảnh module led hiển thị mức năng lượng pin lithium 8.6 Hình ảnh mạch tăng áp XL6009.7 Hình ảnh mạch joystick .8 Hình ảnh Module RF Lora SX1278.9 Hình ảnh kit Mini STM32F103C8T6 Blue pill .10 Hình ảnh màn hình LCD 1602 với tích hợp chuyển đổi giao tiếp I2C.11 Hình ảnh module rơ-le 5VDC .12 Hình ảnh Pin cell 18650 2600mAh 3.13 Hình ảnh mạch tăng áp Boost DC-DC MT3608 2A .14 Hình ảnh Mạch Sạc Pin TP5100 18650 2S 2A .15 Hình ảnh động cơ giảm tốc GA25-370 6VDC .16 Hình ảnh cảm biến siêu âm HC-SR04 .17 Hình ảnh Driver motor L298N .18 Hình ảnh động cơ servo SG90 .19 Hình ảnh motor RS390 .20 Hình ảnh cảm biến nhiệt độ DS18B20 .21 Hình cảm biến mưa .22 Hình ảnh thực tế của DHT11 .23 Hình ảnh cảm biến ánh sáng .24 Hình ảnh cảm biến điện áp 25VDC .25 Hình ảnh mạch giảm áp LM2596S .