I. Thiết kế máy bắn bóng bàn Khái quát về hệ thống
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo máy bắn bóng bàn tại HCMUTE tập trung vào việc thiết kế và chế tạo một hệ thống tự động hóa hỗ trợ luyện tập bóng bàn. Thiết kế máy bắn bóng bàn được thực hiện dựa trên các nguyên lý cơ khí, điện tử và lập trình. Hệ thống bao gồm các mô-đun chính: cơ cấu cấp bóng, cơ cấu điều chỉnh hướng và góc bắn, cơ cấu bắn bóng, hệ thống điều khiển và giao diện người dùng. Việc lựa chọn vật liệu chế tạo máy bắn bóng bàn được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo độ bền, độ chính xác và tính thẩm mỹ. Chi phí chế tạo máy bắn bóng bàn cũng được xem xét để tối ưu hóa hiệu quả kinh tế. Mục tiêu nghiên cứu chế tạo máy là tạo ra một sản phẩm hữu ích, hỗ trợ người chơi luyện tập hiệu quả, tiết kiệm thời gian và chi phí.
1.1 Cơ cấu cấp bóng và cơ cấu bắn bóng
Cơ cấu cấp bóng đảm bảo cung cấp bóng liên tục cho quá trình bắn. Thiết kế này cần tính đến khả năng chứa bóng, tốc độ cấp bóng và độ tin cậy. Cơ cấu bắn bóng, sử dụng động cơ bắn bóng, cần đảm bảo độ chính xác cao về tốc độ và hướng bắn. Giải pháp thiết kế máy bắn bóng bàn này tập trung vào việc tối ưu hóa lực bắn, giảm thiểu hiện tượng bóng bị lệch hướng. Ứng dụng PLC trong máy bắn bóng bàn có thể được xem xét để nâng cao tính năng điều khiển tự động. Mô hình máy bắn bóng bàn được xây dựng dựa trên phân tích động lực học của quả bóng, đảm bảo bóng bay theo quỹ đạo mong muốn. Các thông số kỹ thuật máy bắn bóng bàn như tốc độ, góc bắn, phạm vi bắn cần được xác định chính xác. Đánh giá hiệu quả máy bắn bóng bàn sẽ được tiến hành sau khi hoàn thiện hệ thống.
1.2 Cơ cấu điều chỉnh hướng và góc bắn
Cơ cấu điều chỉnh hướng và góc bắn là phần quan trọng, cho phép người dùng điều chỉnh vị trí bắn bóng trên bàn. Thiết kế cơ khí máy bắn bóng bàn cần đảm bảo độ chính xác và độ bền cao cho cơ cấu này. Động cơ xoay hướng bắn và góc bắn được lựa chọn kỹ lưỡng, cần có độ chính xác cao, mô-men xoắn phù hợp. Sơ đồ máy bắn bóng bàn minh họa rõ ràng các bộ phận và mối liên hệ giữa chúng. Phần mềm thiết kế máy bắn bóng bàn như SolidWorks được sử dụng để mô phỏng và tối ưu hóa thiết kế. Bài toán thiết kế máy bắn bóng bàn liên quan đến việc tính toán lực, mô-men, tốc độ và độ chính xác của hệ thống. Hướng dẫn chế tạo máy bắn bóng bàn cung cấp chi tiết các bước thực hiện, từ thiết kế đến lắp ráp và hiệu chỉnh hệ thống.
II. Điều khiển và lập trình máy bắn bóng bàn
Hệ thống điều khiển sử dụng vi điều khiển Arduino Mega 2560. Lập trình vi điều khiển Arduino Mega 2560 cho phép điều khiển chính xác các động cơ và cảm biến. Giao diện điều khiển bằng máy tính và App điều khiển trên hệ điều hành Android được phát triển để người dùng dễ dàng thao tác. Giao tiếp UART bằng Bluetooth được sử dụng để kết nối không dây giữa máy và thiết bị điều khiển. Phần mềm thiết kế máy bắn bóng bàn được sử dụng để hỗ trợ quá trình lập trình và kiểm thử hệ thống. Giải thuật điều khiển máy bắn bóng bàn được thiết kế để đảm bảo độ chính xác và khả năng hoạt động ổn định của hệ thống.
2.1 Hệ thống điều khiển và phần mềm
Arduino IDE được sử dụng cho lập trình vi điều khiển. Mạch điện tử máy bắn bóng bàn được thiết kế để điều khiển các động cơ và cảm biến một cách chính xác. Phần mềm điều khiển máy bắn bóng bàn trên máy tính được viết bằng C#. Ứng dụng Android được phát triển bằng App Inventor 2, cho phép người dùng điều khiển máy từ xa qua Bluetooth. Thiết kế giao diện người dùng thân thiện và dễ sử dụng. Kết nối Bluetooth đảm bảo tính tiện dụng và khả năng điều khiển không dây. Kiểm thử phần mềm được thực hiện để đảm bảo tính ổn định và chính xác của hệ thống.
2.2 Thuật toán điều khiển và tối ưu hóa
Thuật toán điều khiển dựa trên các thông số đầu vào từ người dùng. Điện tử tự động hóa trong máy bắn bóng bàn đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện thuật toán này. Tối ưu hóa thuật toán nhằm đảm bảo độ chính xác và hiệu quả của quá trình bắn bóng. Mô phỏng hệ thống giúp kiểm tra và hiệu chỉnh thuật toán trước khi ứng dụng vào hệ thống thực tế. Quản lý dữ liệu được tích hợp vào hệ thống để lưu trữ và phân tích kết quả. An toàn hệ thống được ưu tiên trong quá trình thiết kế và lập trình. Tài liệu tham khảo thiết kế máy bắn bóng bàn cung cấp thêm thông tin về các thuật toán và phương pháp tối ưu hóa.
III. Thực nghiệm và đánh giá
Giai đoạn thực nghiệm tập trung vào việc đánh giá hiệu quả máy bắn bóng bàn. Thử nghiệm các góc bắn và tốc độ khác nhau để xác định phạm vi hoạt động tối ưu. Kết quả thử nghiệm được phân tích để đánh giá độ chính xác và hiệu quả của hệ thống. Ưu nhược điểm của máy bắn bóng bàn được tổng hợp và đưa ra các đề xuất cải tiến. Hướng phát triển máy bắn bóng bàn trong tương lai được đề cập đến. Báo cáo thiết kế và chế tạo máy bắn bóng bàn tóm tắt toàn bộ quá trình nghiên cứu và kết quả đạt được. Cơ sở dữ liệu máy bắn bóng bàn thu thập được sẽ là tài liệu tham khảo quý giá cho các nghiên cứu tiếp theo.
3.1 Quá trình thử nghiệm và phân tích dữ liệu
Quá trình thử nghiệm bao gồm việc kiểm tra độ chính xác của máy bắn bóng bàn. Dữ liệu thử nghiệm được thu thập và xử lý bằng các phần mềm thống kê. Phân tích dữ liệu giúp xác định các thông số hoạt động tối ưu của hệ thống. Biểu đồ và bảng số liệu được sử dụng để minh họa kết quả thử nghiệm. Sai số thử nghiệm được tính toán và phân tích nguyên nhân. So sánh kết quả với các thiết bị tương tự trên thị trường. Báo cáo thử nghiệm máy bắn bóng bàn ghi nhận đầy đủ các kết quả và phân tích.
3.2 Kết luận và đề xuất
Đồ án Thiết kế và chế tạo máy bắn bóng bàn tại HCMUTE đã hoàn thành mục tiêu đề ra. Kết luận tổng hợp các kết quả đạt được trong quá trình nghiên cứu và chế tạo. Đề xuất các hướng cải tiến và phát triển hệ thống trong tương lai. Ứng dụng robot trong bóng bàn có thể được nghiên cứu để nâng cao khả năng tự động hóa. Tự động hóa trong bóng bàn là hướng phát triển tiềm năng trong tương lai. Các đề tài nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải tiến thuật toán, nâng cao độ chính xác và tính năng của hệ thống. Đội ngũ nghiên cứu khoa học HCMUTE đóng góp tích cực vào thành công của đồ án.
