I. Tổng quan về đề tài
Đề tài Thiết kế và thi công robot đánh trống tự động cho trường học là một dự án tốt nghiệp thuộc ngành Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông. Mục tiêu chính của đề tài là ứng dụng công nghệ robot và hệ thống tự động vào môi trường giáo dục, cụ thể là tự động hóa việc đánh trống trong trường học. Đề tài sử dụng vi điều khiển STM32F407VG, module ESP8266, và màn hình cảm ứng để xây dựng một robot đánh trống tự động có khả năng điều khiển từ xa thông qua ứng dụng Android.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài bao gồm việc xây dựng mô hình robot đánh trống, nghiên cứu hoạt động của vi điều khiển, màn hình cảm ứng, và cách tạo ứng dụng di động trên nền tảng Android. Đề tài cũng tập trung vào việc tìm hiểu về thời gian thực, các ngôn ngữ lập trình, và hoạt động của động cơ cùng các vật liệu cơ khí.
1.2. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của đề tài bao gồm việc xây dựng mô hình robot đánh trống cho các trường tiểu học và trung học. Robot có khả năng đặt lịch đánh trống, thay đổi chế độ theo buổi học, và điều khiển từ xa thông qua ứng dụng Android và màn hình cảm ứng.
II. Cơ sở lý thuyết
Chương này trình bày các cơ sở lý thuyết liên quan đến đề tài, bao gồm giới thiệu về vi điều khiển STM32F407VG, module ESP8266, và các chuẩn giao tiếp như UART. Đây là nền tảng quan trọng để thiết kế và thi công robot đánh trống tự động.
2.1. Vi điều khiển STM32F407VG
Vi điều khiển STM32F407VG là một bộ xử lý mạnh mẽ với bộ nhớ Flash lên đến 1MB, 192KB SRAM, và hỗ trợ nhiều chuẩn giao tiếp như UART, SPI, I2C. Đây là thành phần chính trong khối điều khiển trung tâm của robot.
2.2. Module ESP8266
Module ESP8266 là một chip WiFi tích hợp, hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n, và có khả năng kết nối Internet. Module này được sử dụng để giao tiếp giữa robot và ứng dụng Android thông qua hệ thống tự động và Firebase.
III. Thiết kế và thi công
Chương này mô tả quá trình thiết kế và thi công robot đánh trống tự động, bao gồm việc thiết kế khung robot, lập trình vi điều khiển, và xây dựng ứng dụng Android. Đề tài sử dụng các công cụ như STM32CubeMX, Keil C, và Android Studio để phát triển hệ thống.
3.1. Thiết kế khung robot
Khung robot được thiết kế từ các vật liệu cơ khí như ống thép liền mạch và vòng bi. Động cơ bước được sử dụng để điều khiển cơ cấu đánh trống, với momen lực nhỏ hơn 3NM.
3.2. Lập trình vi điều khiển
Vi điều khiển STM32F407VG được lập trình để điều khiển động cơ bước, giao tiếp với màn hình cảm ứng, và kết nối với module ESP8266. Chương trình được viết bằng ngôn ngữ C và sử dụng thư viện HAL của STM32.
IV. Kết quả thực hiện
Kết quả của đề tài là một robot đánh trống tự động hoạt động ổn định, có khả năng điều khiển từ xa thông qua ứng dụng Android và màn hình cảm ứng. Robot đã được thử nghiệm thành công trong môi trường trường học, đáp ứng các yêu cầu về thời gian và nhịp điệu đánh trống.
4.1. Mô hình sản phẩm
Mô hình robot bao gồm khung cơ khí, động cơ bước, màn hình cảm ứng, và bộ điều khiển trung tâm. Robot có khả năng đánh trống theo lịch đặt trước và điều khiển từ xa thông qua ứng dụng Android.
4.2. Đánh giá kết quả
Robot hoạt động ổn định, đáp ứng các yêu cầu về thời gian và nhịp điệu đánh trống. Ứng dụng Android và màn hình cảm ứng cung cấp giao diện thân thiện, dễ sử dụng cho người dùng.
V. Kết luận và hướng phát triển
Đề tài đã thành công trong việc thiết kế và thi công robot đánh trống tự động cho trường học. Robot có khả năng ứng dụng rộng rãi trong môi trường giáo dục, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý và giảng dạy. Hướng phát triển trong tương lai bao gồm cải tiến thiết kế, tích hợp thêm tính năng, và mở rộng ứng dụng trong các lĩnh vực khác.
5.1. Kết luận
Đề tài đã đạt được mục tiêu đề ra, tạo ra một robot đánh trống tự động hoạt động hiệu quả và có tính ứng dụng cao trong môi trường giáo dục.
5.2. Hướng phát triển
Hướng phát triển trong tương lai bao gồm cải tiến thiết kế để tăng độ bền và hiệu suất, tích hợp thêm các tính năng như nhận diện giọng nói, và mở rộng ứng dụng trong các lĩnh vực khác như y tế và công nghiệp.
