Luận văn Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mẫu xe điện cho người khiếm thị (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mẫu xe điện cho người khiếm thị (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐẶNG TRÍ TRUNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẪU XE ĐIỆN CHO NGƯỜI KHIẾM THỊ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC- 60520116 S K C0 0 4 9 4 9 Tp. Hồ Chí Minh, năm 2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐẶNG TRÍ TRUNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẪU XE ĐIỆN CHO NGƯỜI KHIẾM THỊ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2016
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐẶNG TRÍ TRUNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẪU XE ĐIỆN CHO NGƯỜI KHIẾM THỊ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 Hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN BÁ HẢI Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2016
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC (Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học) Dán hình 3x4 & đóng I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: mộc giáp lại Họ & tên: Đặng Trí Trung Giới tính: Nam hình Ngày, tháng, năm sinh: 30-04-1992 Nơi sinh: Cần Thơ Quê quán: Hải Phòng Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trước khi học tập, nghiên cứu: Giáo viên huấn luyện tại Công ty TNHH Mercedes Benz Vietnam. Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 46/8G, Ấp Mỹ hòa, Xã Trung chánh, Huyện Hóc môn, TP. HCM Điện thoại cơ quan: 083588968 E-mail: dangtritrung.spkt@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2010 đến 07/2014 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM Ngành học: Cơ khí Động lực Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: “Nghiên cứu, chế tạo thiết bị thu hồi điện cảm trên hệ thống điện Ô tô” Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 20/07/2014, Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM Người hướng dẫn: ThS. Phan Nguyễn Quí Tâm i
5. 3. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 05/2015 đến 11/2016 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Ngành học: Kỹ thuật Cơ khí Động lực Tên luận văn: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mẫu xe điện cho người khiếm thị” Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 30/10/2016 Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Bá Hải 4. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh, trình độ: Toeic 5. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật được chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2014 Trường Hải Auto Tư vấn dịch vụ 2014-2015 Cao đẳng Kỹ thuật Cao thắng Giảng viên cơ hữu Công ty TNHH Mercedes Benz 2015-2016 Giáo viên huấn luyện Vietnam IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN/ĐỊA PHƯƠNG Ngày tháng năm 2016 (Ký tên, đóng dấu) Người khai ký tên ii
6. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ các công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 (Ký tên và ghi rõ họ tên) iii
7. LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức rất quý báu cho tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trường. Với sự giúp đỡ, hỗ trợ của Khoa Đổi mới Sáng tạo và Khởi nghiệp đã tạo điều kiện tốt về môi trường làm việc, dụng cụ, thiết bị để tôi nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm. Đặc biệt, sự tận tình hướng dẫn của Thầy Nguyễn Bá Hải_Trưởng khoa Đổi mới Sáng tạo và Khởi nghiệp đã giúp tôi hoàn thành tốt nội dung nghiên cứu, thực nghiệm cũng như trải nghiệm cùng người khiếm thị ở Việt Nam. Tôi xin cảm ơn hội người khiếm thị đã tham gia chương trình khảo sát trong ngày hội giới thiệu các sản phẩm công nghệ hỗ trợ người khiếm thị trải nghiệm tốt hơn trong việc di chuyển. Tôi xin cảm ơn các bạn sinh viên trong nhóm nghiên cứu, bạn Dương, Thiện và Trang đã cùng tôi hoàn thành đề tài tốt nghiệp. Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn và kính chúc quý thầy cô Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh dồi dào sức khỏe, nhiều niềm vui. Xin chúc quý Thầy cô hạnh phúc và thành công! Cuối cùng, Tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, khuyến khích tôi tự tin trong cuộc sống cũng như cố gắng vươn lên trong học tập. Tôi xin chân thành cảm ơn! Tp. HCM, ngày .tháng .năm 2016 Nhóm thực hiện đề tài iv
8. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẪU XE ĐIỆN CHO NGƯỜI KHIẾM THỊ TÓM TẮT Tập trung vào xu hướng phát triển của kỹ thuật công nghệ và tính nhân văn của con người, cuốn luận văn này trình bày các kết quả nghiên cứu của nhóm sinh viên học viên liên quan đến vấn đề di chuyển của người khiếm thị. Luận văn “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mẫu xe điện cho người khiếm thị” đã chỉ ra được tầm quan trọng của giai đoạn phát triển các phương tiện mới, hiện đại và an toàn hơn dành cho người khiếm thị. Các kết quả được trình bày trong bài nghiên cứu bao gồm: - Tình hình chung về người khiếm thị cũng như tầm quan trọng của việc nghiên cứu các thiết bị hỗ trợ người khiếm thị. - Tổng quan về công nghệ Haptics và các sản phẩm ứng dụng công nghệ này nhằm hỗ trợ người khiếm thị. - Nghiên cứu các ứng dụng từ cảm biến, card giao tiếp và công cụ lập trình LabVIEW nhằm hỗ trợ người khiếm thị. - Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công mẫu xe dành cho người khiếm thị. - Thực nghiệm và đánh giá trên mẫu xe đã nghiên cứu trong khuôn viên thí nghiệm. Như vậy, ý tưởng thiết bị có thể quét hình dạng cơ bản của vật cản và phản hồi thông tin chính xác vật cản đến người khiếm thị đã được thực hiện. Nhóm nghiên cứu sẽ hoàn thiện sản phẩm và ứng dụng ra môi trường thực tế. Người khiếm thị có thể tin vào sản phẩm khoa học này và sử dụng để di chuyển như một phương tiện trong tương lai. v
9. ABSTRACT With the purpose of focusing on the development of the technology and human culture, this thesis will show the result with regards to the movement of the blinds. The thesis “Research, design and create the model of electrical bicycle for the blinds” proves the importance of a modern and safe vehicle for the blinds. The result involves: - The current situation of the blind’s movement and the importance of researching new equipments to support them - Overview about Haptics technology and corresponding applications - Research on the sensors, communication card, LabVIEW programme - The creation of completed model of the electrical bicycle for the blinds - Experimental research on the model Totally, the idea about the system which helps to realize the barricade and feedback to the blinds brings some success. Our group will seek for further improvement and apply the system in the real environment. As a result, the blinds can move by the electrical bicycle in the future. vi
10. MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi DANH MỤC HÌNH ẢNH x DANH MỤC BẢNG BIỂU xiv DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT xvi Chương 1 TỔNG QUAN 1 1.1 Lý do chọn đề tài 1 1.2 Mục đích của đề tài 1 1.3 Nhiệm vụ đề tài 2 1.4 Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu 2 1.5 Sự cần thiết của đề tài 3 1.6 Ý nghĩa khoa học của đề tài 3 1.7 Một số công trình liên quan 4 1.8 Những vấn đề mà đề tài cần tập trung nghiên cứu, giải quyết 14 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ GIẢ THUYẾT KHOA HỌC 21 2.1 Tổng quan về người khiếm thị 21 2.1.1 Khái niệm chung về người khiếm thị 21 2.1.2 Phân loại mức độ khiếm thị 22 2.1.3 Tình hình chung về người khiếm thị trên thế giới và Việt Nam 23 vii
11. 2.1.4 Tầm quan trọng của việc nghiên cứu các thiết bị hỗ trợ người khiếm thị 24 2.1.5 Thần kinh học ở người khiếm thị 25 2.1.6 Tổng quan về cách thức di chuyển của người khiếm thị 29 2.2 Tổng quan công nghệ Haptics 29 2.2.1 Định nghĩa 29 2.2.2 Một số ứng dụng của công nghệ Haptics 33 2.2.3 Một số sản phẩm cho người khiếm thị liên quan đến Haptics [5] 39 2.3. Card Hocdelam 9090 và phần mềm LabVIEW 47 2.3.1 Giới thiệu Card Hocdelam 9090 47 2.3.2 Giới thiệu về phần mềm LabVIEW 48 2.4. Cảm biến khoảng cách 49 2.4.1 Cảm biến SHARP GP2Y0A710K0F 49 2.4.2 Nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại 51 Chương 3 52 NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 52 MẪU XE ĐIỆN VÀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT 52 CHO NGƯỜI KHIẾM THỊ 52 3.1 Tổng quan ý tưởng thiết kế 52 3.1.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống xe điện dành cho người khiếm thị 52 3.1.2 Nguyên tắc và phạm vi đo các cảm biến hồng ngoại 53 3.2 Lưu đồ thuật toán 56 3.2.1 Tổng quan lưu đồ thuật toán 56 3.2.2 Nguyên lý hoạt động 57 3.3 Xử lý tín hiệu cảm biến và thiết kế chương trình điều khiển 57 3.3.1 Nguồn nhiễu và phương pháp lọc nhiễu cho cảm biến 57 3.3.2 Thiết kế chương trình điều khiển trên LabVIEW 62 3.4 Thi công phần cứng 78 viii
12. 3.4.1 Thiết kế cơ khí 78 3.4.2 Thiết kế bộ phận điều khiển 82 3.5 Sơ đồ hệ thống và mẫu xe điện cho người khiếm thị 86 Chương 4 THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ỨNG DỤNG 88 MẪU XE ĐIỆN CHO NGƯỜI KHIẾM THỊ 88 4.1 Các kịch bản thử nghiệm xe 88 4.1.1 Xe phát hiện có tường 88 4.1.2 Xe phát hiện có người (hay cột) 88 4.1.3 Xe gặp vật cản > 20cm 89 4.1.4 Thực nghiệm xe phát hiện vật cản bên trái hay bên phải để phản hồi hướng rẽ sơ bộ 90 4.1.5 Thực nghiệm phát hiện vật cản phía sau xe 90 4.2 Các kết quả, biểu đồ và đánh giá thực nghiệm mẫu xe điện cho người khiếm thị 92 4.2.1 Xe phát hiện tường 92 4.2.2 Xe phát hiện có người (hay cột) 95 4.2.3 Xe gặp vật cản > 20cm 99 4.2.4 Thực nghiệm xe phát hiện vật cản bên trái hay bên phải để phản hồi hướng rẽ sơ bộ 103 4.2.5 Thực nghiệm phát hiện vật cản phía sau xe 106 Chương 5 109 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 109 5.1 Kết luận 109 5.2 Những điểm còn hạn chế của đề tài 110 5.3 Hướng phát triển dự kiến của đề tài 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 ix
13. DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Xe Ô tô thông minh cho người khiếm thị 4 Hình 1.2: Hệ thống UltraBike 6 Hình 1.3: Gậy thông minh cho người khiếm thị 7 Hình 1.4: “Mắt thần” cho người khiếm thị 8 Hình 1.5: Kính thông minh tích hợp camera 3D 10 Hình 1.6: Xe đạp cho người khiếm thị 13 Hình 2.1: Công nghệ chụp hình ảnh não 27 Hình 2.2: Sự tương tác giữa con người và thiết bị Haptic 31 Hình 2.3: Hệ thống phẫu thuật Da vinci 33 Hình 2.4: Thiết bị phục hồi chức năng tay thực tế ảo 34 Hình 2.6: Sử dụng thiết bị haptic để lắp ráp bom hạt nhân 36 Hình 2.7: Thiết bị Haptics trong một trò chơi bắn súng 37 Hình 2.8: Thực hành lái xe với hệ thống Haptics 38 Hình 2.9: Robot công nghiệp 38 Hình 2.10: Người khiếm thị sử dụng cây gậy trắng 39 Hình 2.11: Khu vực nguy hiểm ở người khiếm thị 40 Hình 2.12: Bộ phận cơ bản của gậy thông minh 41 Hình 2.13: Thiết bị Smart Cane 42 Hình 2.14: Quãng đường người khiếm thị di chuyển 43 Hình 2.15: Kết quả thực nghiệm của SCa 43 Hình 2.16: Thiết bị găng tay Haptics 44 Hình 2.17: Phụ kiện bản đồ chữ nổi dành cho I-Phone 45 Hình 2.18: Giới thiệu phần mềm LabVIEW 48 Hình 2.19: Cảm biến hồng ngoại 2Y0A710F 49 Hình 2.20: Đồ thị liên hệ khoảng cách với điện áp 50 Hình 2.21: Các loại cảm biến dùng hồng ngoại (IR) của Sharp 50 Hình 2.22: Sơ đồ khối các thành phần bên trong của cảm biến 51 x
14. Hình 2.23: Nguyên lý đo khoảng cách bằng hồng ngoại 51 Hình 3.1: Sơ đồ tổng quan hệ thống cảnh báo cho người khiếm thị 52 Hình 3.2: Sơ đồ tổng quan mô hình xe điện cho người khiếm thị 52 Hình 3.3: Phạm vi đo cảm biến 1 53 Hình 3.4: Phạm vi đo cảm biến 3 và cảm biến 4 54 Hình 3.5: Phạm vi đo cảm biến 5 và cảm biến 6 54 Hình 3.6: Phạm vi đo cảm biến 2 55 Hình 3.7: Lưu đồ thuật toán hệ thống phát hiện hình dạng vật cản và phản hồi cho người khiếm thị 56 Hình 3.8: Thiết kế chống nhiễu bằng phần cứng 58 Hình 3.9: Bộ lọc thông thấp 59 Hình 3.10: Bộ lọc chắn dải 59 Hình 3.11: Chương trình lập trình bộ lọc trung vị bằng phần mềm LabVIEW 61 Hình 3.12: Bộ lọc trung vị 61 Hình 3.13: Đồ thị tín hiệu sau khi qua các bộ lọc 62 Hình 3.14: Chương trình đọc dữ liệu, lọc nhiễu và xuất tín hiệu ADC ra Wareform Chart 63 Hình 3.15: Xuất tín hiệu ADC ra Wareform Chart trong LabVIEW 63 Hình 3.17: Lưu đồ thuật toán xử lý thông tin, so sánh và phản hồi tín hiệu cảnh báo 1 65 Hình 3.18: Lưu đồ thuật toán xử lý thông tin, so sánh và phản hồi tín hiệu cảnh báo 2 66 Hình 3.19: Lưu đồ thuật toán xử lý thông tin, so sánh và phản hồi tín hiệu cảnh báo 3 67 Hình 3.20: Sơ đồ cảnh báo tương ứng của đề tài “Nghiên cứu chế tạo xe đạp dành cho người khiếm thị phục vụ mục đích giải trí” 68 Hình 3.21: Sơ đồ cảnh báo đã được cải thiện 68 Hình 3.22: Lập trình phát hiện tường phía trước trong phạm vi 5m-3m 69 Hình 3.23: Lập trình phát hiện tường phía trước trong phạm vi 2m-3m 69 Hình 3.24: Lập trình phát hiện tường phía trước trong phạm vi 1m-2m 70 xi
15. Hình 3.25: Lập trình phát hiện người, cây hay cột phạm vi 3m-5m 70 Hình 3.26: Lập trình phát hiện người, cây hay cột phạm vi 2m-3m 71 Hình 3.27: Lập trình phát hiện người, cây hay cột phạm vi 1m-2m 71 Hình 3.28: Lập trình phát hiện vật cản>20cm phạm vi 3m-5m 72 Hình 3.29: Lập trình phát hiện vật cản>20cm phạm vi 2m-3m 72 Hình 3.30: Lập trình phát hiện vật cản>20cm phạm vi 1m-2m 73 Hình 3.31: Lập trình phát hiện vật cản phía sau trong phạm vi 2m-3m 74 Hình 3.32: Lập trình phát hiện vật cản phía sau trong phạm vi 1m-2m 74 Hình 3.33: Lập trình phát hiện vật cản bên phải trong phạm vi 3m-4m 75 Hình 3.34: Lập trình phát hiện vật cản bên phải trong phạm vi 2m-3m 75 Hình 3.35: Lập trình phát hiện vật cản bên trái trong phạm vi 3m-4m 76 Hình 3.36: Lập trình phát hiện vật cản bên trái trong phạm vi 2m-3m 76 Hình 3.37: Vỏ bọc cảm biến 78 Hình 3.38: Bản vẽ chi tiết vỏ bọc cảm biến 79 Hình 3.39: Tấm gá cảm biến 79 Hình 3.40: Bản vẽ chi tiết tấm gá cảm biến 80 Hình 3.41: Tấm gá cảm biến sau khi đã cố định các vỏ bọc cảm biến 80 Hình 3.42: Hộp đựng card điều khiển 81 Hình 3.43: Bản vẽ chi tiết hộp đựng Card 9090 81 Hình 3.44: Trục và hai bánh xe phụ 82 Hình 3.45: Hình ảnh thực tế Card Hocdelam USB 9090 82 Hình 3.46: Cảm biến Sharp GP2Y0A710K0F 83 Hình 3.47: Biểu đồ mối liên hệ giữa Vout cảm biến và chiều dài L(m) 84 Hình 3.48: Biểu đồ thực nghiệm mối liên hệ giữa Vout và khoảng cách L(m) 86 Hình 3.49: Sơ đồ khối hệ thống nhận tín hiệu và điều khiển phản hồi thông tin cho người khiếm thị 86 Hình 3.50: Mô hình tổng quan mẫu xe điện cho người khiếm thị 87 Hình 3.51: Mô hình phần cứng khi đã hoàn thiện 87 xii
16. Hình 4.1: Sơ đồ thực nghiệm xe phát hiện tường phía trước ở nhiều phạm vi 88 Hình 4.2: Mô hình thực nghiệm xe phát hiện có người (hay cột) ở nhiều phạm vi 89 Hình 4.3: Mô hình thực nghiệm xe phát hiện vật cản > 20cm ở nhiều phạm vi 89 Hình 4.4: Mô hình thực nghiệm xe phát hiện vật cản bên trái và bên phải 90 Hình 4.5: Mô hình thực nghiệm xe phát hiện vật cản phía sau ở nhiều phạm vi 91 Hình 4.6: Thực nghiệm mẫu xe phát hiện và cảnh báo khi có tường 92 Hình 4.7: Tín hiệu ADC khi xe phát hiện có tường phạm vi 3m-5m 92 Hình 4.8: Tín hiệu ADC khi xe phát hiện có tường phạm vi 2m-3m 93 Hình 4.9: Tín hiệu ADC khi xe phát hiện có tường phạm vi 1m-2m 94 Hình 4.10: Thực nghiệm xe phát hiện cây, người hay cột 96 Hình 4.11: Tín hiệu ADC khi xe phát hiện cây, người hay cột trong phạm vi 3m-5m96 Hình 4.12: Tín hiệu ADC khi xe phát hiện cây, người hay cột trong phạm vi 2m-3m97 Hình 4.13: Tín hiệu ADC khi xe phát hiện cây, người hay cột trong phạm vi 1m-2m98 Hình 4.14: Thực nghiệm người khiếm thị gặp vật cản 99 Hình 4.15: Tín hiệu ADC khi xe phát hiện vật cản trong phạm vi 3m-5m 100 Hình 4.16: Tín hiệu ADC khi xe phát hiện vật cản trong phạm vi 2m-3m 101 Hình 4.17: Tín hiệu ADC khi xe phát hiện vật cản trong phạm vi 1m-2m 102 Hình 4.18: Thực nghiệm người khiếm thị gặp vật cản bên trái hay bên phải 103 Hình 4.7: Tín hiệu ADC khi xe phát hiện vật cản bên trái trong phạm vi 3m-4m 103 Hình 4.19: Tín hiệu ADC khi xe phát hiện vật cản bên trái trong phạm vi 2m-3m104 Hình 4.20: Tín hiệu ADC khi xe phát hiện vật cản bên phải trong phạm vi 1m-2m105 Hình 4.21: Thực nghiệm người khiếm thị gặp vật cản phía sau xe 106 Hình 4.22: Tín hiệu ADC khi xe phát hiện vật cản phía sau xe 107 trong phạm vi 2m-3m 107 Hình 4.23: Tín hiệu ADC khi xe phát hiện vật cản phía sau xe 108 trong phạm vi 1m-2m 108 xiii
17. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: So sánh sản phẩm “Xe ô tô thông minh cho người khiếm thị” 5 Bảng 1.2: So sánh sản phẩm “UltraBike” 6 Bảng 1.3: So sánh sản phẩm kính “Mắt thần” 9 Bảng 1.4: So sánh sản phẩm “Kính thông minh tích hợp công nghệ 3D” 11 Bảng 1.5: So sánh sản phẩm “Kính Google glass” 12 Bảng 1.6: Hệ thống chưa sử dụng dữ liệu ADC2 từ cảm biến số 2 14 Bảng 1.7: Hệ thống phát cảnh báo khi phát hiện tường trong phạm vi 1m 4.5m 15 Bảng 1.8: Hệ thống luôn phát cảnh báo khi phát hiện người hay cột trong phạm vi 1m 4m 16 Bảng 1.9: Hệ thống luôn phát cảnh báo khi phát hiện vật cản>20cm trong phạm vi 1.5m 3m 17 Bảng 1.10: Hệ thống phát cảnh báo khi phát hiện vật cản bên phải hoặc bên trái trong phạm vi 1.5m 3m 18 Bảng 1.11: Tín hiệu bị nhiễu do ảnh hưởng của nguồn cung cấp và ánh sáng 19 Bảng 2.1: Thông số kĩ thuật card Hocdelam 9090 47 Bảng 3.1: Các giá trị được đo thực nghiệm cảm biến Sharp GP2Y0A710K0F 85 Bảng 4.1: Bảng thực nghiệm các giá trị nhận được từ các cảm biến 3, 4, 5, 6 khi phát hiện tường khoảng cách 5m 93 Bảng 4.2: Bảng thực nghiệm các giá trị nhận được từ các cảm biến 3, 4, 5, 6 khi phát hiện tường khoảng cách 3m 94 Bảng 4.3: Bảng thực nghiệm các giá trị nhận được từ các cảm biến 3, 4, 5, 6 khi phát hiện tường khoảng cách 2m 95 Bảng 4.4: Bảng thực nghiệm các giá trị nhận được từ các cảm biến 3, 4, 5, 6 khi phát hiện cây, người hay cột khoảng cách 5m 97 xiv
18. Bảng 4.5: Bảng thực nghiệm các giá trị nhận được từ các cảm biến 3, 4, 5, 6 khi phát hiện cây, người hay cột khoảng cách 3m 98 Bảng 4.6: Bảng thực nghiệm các giá trị nhận được từ các cảm biến 3, 4, 5, 6 khi phát hiện cây, người hay cột khoảng cách 2m 99 Bảng 4.7: Bảng thực nghiệm các giá trị nhận được từ cảm biến 1 khi phát hiện vật cản khoảng cách 3m 100 Bảng 4.8: Bảng thực nghiệm các giá trị nhận được từ cảm biến 1 khi phát hiện vật cản khoảng cách 2m 101 Bảng 4.9: Bảng thực nghiệm các giá trị nhận được từ cảm biến 1 khi phát hiện vật cản khoảng cách 1m 102 Bảng 4.10: Bảng thực nghiệm các giá trị nhận được từ các cảm biến 5, 6 khi phát hiện vật cản bên trái khoảng cách 4m 104 Bảng 4.11: Bảng thực nghiệm các giá trị nhận được từ các cảm biến 5, 6 khi phát hiện vật cản bên trái khoảng cách 3m 105 Bảng 4.12: Bảng thực nghiệm các giá trị nhận được từ các cảm biến 5, 6 khi phát hiện vật cản bên phải khoảng cách 2m 106 Bảng 4.13: Bảng thực nghiệm các giá trị nhận được từ các cảm biến 2 khi phát hiện vật cản phía sau xe khoảng cách 3m 107 Bảng 4.14: Bảng thực nghiệm các giá trị nhận được từ các cảm biến 2 khi phát hiện vật cản phía sau xe khoảng cách 2m 108 xv
19. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT 3D, 4D: 3-Demention, 4-Demention ADC: Analog Digital Converter CB: Cảm biến Tp. HCM: Thành phố Hồ Chí Minh TNHH: Trách nhiệm hữu hạn Bộ LĐTBXH: Bộ Lao động Thương binh Xã hội DO: Digital Output HD: High Definition MIT: Học viện công nghệ Massachusetts PWM: Pulse Width Modulation GPIB: General Purpose Instrument Bus VAC: Voltage Alternating Current WTO: World Trade Organization: Tổ chức thương mại thế giới xvi
20. Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Lý do chọn đề tài Trong thời kì bùng nổ về kỹ thuật công nghệ, người khiếm thị bị thiệt thòi trong việc hưởng thụ các thành tựu khoa học công nghệ nói chung do chính con người phát minh. Đặc biệt, người khiếm thị rất ít được quan tâm đến nhu cầu đi lại bằng các phương tiện cơ giới và hầu như có rất ít các lĩnh vực nghiên cứu về vấn đề này. Trong khi đó tại Việt Nam, số lượng người khiếm thị chiếm đến khoảng 2 triệu theo công bố mới nhất của Bộ Y tế [24]. Tuy phương thức di chuyển bằng phương tiện cơ giới của con người đã phát triển đến mức tự hành, hỗ trợ người lái xe tự động hoàn toàn mà vẫn đảm bảo an toàn, tiện nghi, thoải mái, dường như việc người khiếm thị có thể di chuyển bằng các phương tiện cơ giới ở Việt Nam là không thể. Do đó, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mẫu xe điện cho người khiếm thị” với ý tưởng áp dụng các công nghệ lập trình và cảm biến hỗ trợ khả năng di chuyển giúp người khiếm thị ở Việt Nam có thể trải nghiệm các phương tiện di chuyển mới. 1.2 Mục đích của đề tài Đề tài được thực hiện với các mục đích chính sau: Tìm hiểu và đánh giá sơ bộ cảm nhận của người khiếm thị về cách di chuyển bằng xe điện. Nghiên cứu, thiết kế mẫu xe điện cho người khiếm thị. Chế tạo mẫu xe điện cho người khiếm thị. Áp dụng công nghệ cảm biến, LabVIEW hỗ trợ người khiếm thị di chuyển. Thực nghiệm đánh giá hiệu quả thiết bị. Đánh giá cảm nhận của người khiếm thị khi trải nghiệm trên sản phẩm. 1
21. 1.3 Nhiệm vụ đề tài Để thực hiện tốt đề tài nghiên cứu, các nhiệm vụ của đề tài như sau: Tìm hiểu các phương tiện di chuyển cho người khiếm thị. Tìm hiểu cảm nhận của người khiếm thị về cách di chuyển bằng xe điện. Hình thành và phát triển ý tưởng mới về xe điện hỗ trợ di chuyển cho người khiếm thị. Tìm hiểu các công trình liên quan đến đề tài. Xây dựng cơ sở lý thuyết kết hợp công nghệ cảm biến và xe điện hỗ trợ người khiếm thị di chuyển. Tìm hiểu tín hiệu đầu vào và đầu ra cho thiết bị sẽ chế tạo, nghiên cứu mẫu xe điện cho người khiếm thị. Thiết kế mẫu xe điện cho người khiếm thị có thể xác định hoặc vật cản trên đường. Áp dụng công nghệ cảm biến LabVIEW hỗ trợ người khiếm thị di chuyển giúp phát hiện hình dạng của vật cản. Thực nghiệm thu thập số liệu và xử lý kết quả. Góp phần tạo ra các sản phẩm hữu ích mang tính nhân văn. 1.4 Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu: . Người khiếm thị ở Việt Nam. . Cảm biến khoảng cách SHARP. . Phần mềm LabVIEW 2013. . Card giao tiếp LabVIEW 9090. . Thiết bị cảnh báo cho người khiếm thị và xe điện.  Phạm vi nghiên cứu: . 20 người khiếm thị ở Việt Nam. . Cảm biến hồng ngoại 2Y0A710F và công cụ lập trình LabVIEW. . Hệ thống được áp dụng và thực nghiệm bước đầu trên xe đạp. 2
22.  Phương pháp nghiên cứu: . Tìm hiểu và liệt kê phương tiện di chuyển của người khiếm thị ở Việt Nam. . Đặt giả thuyết cho ý tưởng về phương tiện mới hỗ trợ di chuyển cho người khiếm thị. . Nghiên cứu chế tạo mạch điện tử tích hợp trên xe điện cho người khiếm thị. . Thực nghiệm và xử lý kết quả để đánh giá hiệu quả sản phẩm chế tạo. . Cải tiến sản phẩm và triển khai ứng dụng thực tế tại thị trường Việt Nam. 1.5 Sự cần thiết của đề tài  Đề tài là sản phẩm khoa học giúp tổng hợp và ứng dụng kiến thức đã học và vận dụng vào thực tế.  Đề tài cải tiến một số tính năng hỗ trợ người khiếm thị di chuyển bằng xe điện.  Đề tài góp phần nâng cao khả năng tự động cảnh báo, hỗ trợ điều khiển phương tiện di chuyển an toàn.  Tạo ra một sản phẩm khoa học có ý nghĩa thực tiễn góp phần hỗ trợ người khiếm thị. 1.6 Ý nghĩa khoa học của đề tài  Trên cơ sở quan sát thực tế, phân tích thực nghiệm, tôi tiến hành đưa ra ý tưởng thực hiện, vận dụng lý thuyết để đưa ra các giả thuyết nghiên cứu.  Từ các giả thuyết đặt ra và vận dụng kiến thức đã học, việc đánh giá linh kiện và thiết bị nhằm chế tạo sản phẩm theo ý tưởng, sau đó tiến hành thực nghiệm và thu thập số liệu để chứng minh các giả thuyết của đề tài. 3