CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƯƠNG 6: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước Vào năm 2009, đã có một nghiên cứu [1] đề xuất một băng tải di động được gọi là Flexconveyor (băng tải linh hoạt), có thể được coi là một trong những băng tải di động sớm nhất dựa trên các tài liệu còn tồn tại. Flexconveyor được tạo thành từ các con lăn cho chuyển động theo chiều dọc và bộ chuyển hướng cho chuyển động theo chiều ngang. Các bộ chuyển hướng được giấu dưới các con lăn, và sẽ được nâng lên mỗi khi cần thiết. Các con lăn trong mỗi ô Flexconveyor được liên kết cơ học và do đó chúng hoạt động đồng bộ.
Một cấu trúc cơ khí đồng bộ tương tự được áp dụng cho các bộ chuyển hướng. Do đó, Flexconveyor không có khả năng điều khiển hướng thùng carton và do đó được phân loại là băng tải di động một chiều. Mỗi ô Flexconveyor được trang bị một điện trở quang và đầu đọc RFID để phát hiện và xác định thùng carton tương ứng. Ô Flexconveyor có bốn giao diện truyền thông ở mỗi bên để có thể thiết lập giao tiếp với các ô lân cận.
Khi cần thay đổi cách bố trí toàn bộ hệ thống băng tải, có thể di chuyển từng ô băng tải Flexconveyor và đặt lại dễ dàng, vì các bánh xe di chuyển được lắp vào từng ô. Về hệ thống điều khiển, một phương pháp điều khiển phi tập trung được đề xuất, trong đó mỗi ô hoạt động độc lập dựa trên chỉ thị nhận được từ các ô lân cận. Khái niệm module của Flexconveyor chắc chắn là một bước đột phá so với các hệ thống băng tải truyền thống mặc dù nó không có khả năng kiểm soát hướng di chuyển. Một loại băng tải di động như Flexconveyor với các module băng tải quy mô nhỏ (wheel sorter).
Băng tải này là một phương tiện dẫn đường tự động giúp quá trình di dời có thể được thực hiện tự động. Các module băng tải này được tạo thành từ con lăn xoay điều khiển servo, con lăn xoay điều khiển bằng dây đai, piston hướng trục hoặc bàn xoay. Trong module băng tải quy mô nhỏ mỗi hàng con lăn được liên kết cơ học sử dụng hai bộ bánh xe xoay độc lập và theo trình tự. Module băng tải này cung cấp tính linh hoạt và ứng dụng hơn Flexconveyor.
Wheel sorter có thể mở rộng và thay thế tùy chỉnh từng module vì nó được được lắp ghép từ từng khối module nhỏ. Tuy nhiên, hạn chế duy nhất của nó là mỗi module chỉ có một bộ truyền động được điều khiển. Khác với module băng tải quy mô nhỏ sử dụng khái niệm xoay, Omni wheel cũng là một lựa chọn thích hợp cho băng tải đa hướng, nhờ vào khả năng di chuyển linh hoạt và xoay tròn của bánh xe. Năm 2016, Wang và cộng sự [2] sử dụng kích thước nhỏ và kích thước lớn của bánh xe omni để tạo ra một nền tảng băng tải có khả năng di chuyển được nhiều hướng.
Nền tảng băng tải này không phải là loại từng module và mỗi hàng của omni wheel được kết nối cơ khí. Sự kết hợp giữa bánh xe đa hướng và bánh răng dẫn động tạo thành băng tải máy chạy bộ cũng được đề xuất để tạo ra nền tảng băng tải đa hướng (BSO). Hình (c) cho thấy cái nhìn tổng quan về băng tải này. Ưu điểm vượt trội của BSO so với 5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Wheel sorter khả năng di chuyển gói hàng được nhiều hướng trong quá trình vận hành, nhưng nhược điểm là khó khăn trong việc bảo trì và chi phí lắp đặt cao.
Năm 2019, Uriarte và cộng sự [3] đề xuất Celluveyor - một băng tải đa hướng gồm các module hình lục giác được tạo thành từ ba bánh xe omni wheels có kích thước tương tự nhau. Các module được điều khiển riêng lẻ thông qua việc điều khiển từng bánh xe, các vật thể có thể được vận chuyển tự do theo mọi hướng. Việc tháo lắp để bảo trì sửa chữa cũng rất dễ dàng tại băng tải được cấu hình theo từng module nên dễ thay thế nếu gặp trục trặc hoặc hư hỏng. Để có cái nhìn tổng quan và so sánh rõ hơn, hình 2.1 cho thấy hình dáng bên ngoài của các loại băng tải nói trên.1 Hình dáng của: (a) Flexconveyor, (b) Wheel sorter, (c) comprises big and small omniwheels (BSO), (d) Celluveyor.
Tóm lại, mặc dù băng tải Flexconveyor và băng tải có bánh xe omni wheels (BSO) không có khả năng điều khiển theo lệch hướng, tuy nhiên trong điều kiện làm việc hạn chế về hướng di chuyển thì năng suất của chúng lại đạt hiệu quả cao vì chúng có bánh xe chuyển hướng và bánh xe đa năng lớn hơn, tương ứng, để vận chuyển thùng carton xa hơn trên mỗi vòng quay. Trong khi đó, hệ thống Wheel sorter và Celluveyor có độ phân giải cao hơn các loại khác do các bánh xe của chúng được bố trí gần nhau, do đó dễ dàng xử lý các thùng giấy. Hệ thống Wheel sorter chỉ có bánh xe nhỏ và nó nhỏ gọn nhưng lại có hệ thống điều khiển phức tạp. Nhìn chung, hệ thống Celluveyor tối ưu nhất với độ phân giải tốt, và khả năng di chuyển hàng hóa được nhiều hướng, dễ dàng vận hành và bảo dưỡng.
6 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước Băng tải đa hướng cũng được ứng dụng ở Việt Nam nhưng chưa được rộng rãi đa số là loại hình băng tải thủ công dùng để vận chuyển các loại hàng hóa như: băng chuyền, băng tải máng, băng tải ống, băng tải con lăn,… Ngoài những lợi ích mang lại như giúp vận chuyển hàng hóa một cách nhanh chóng trong một khu vực, giảm thiểu sức lao động và chi phí để thuê nhân công, bên cạnh đó những loại hình băng tải này cũng tồn đọng một số nhược điểm như khó có thể di chuyển hàng hóa theo nhiều hướng khác nhau và khó tháo rời để vệ sinh hay để sửa chữa, nó còn có thể làm hư hỏng gói hàng trong khi vận hành. Một trong những băng tải thịnh hành trong các dây chuyền phân loại và vận chuyển hàng hóa - băng tải con lăn, với mặt băng tải gồm nhiều con lăn nối tiếp nhau có khả năng chịu tải tốt, độ bền cao giúp tiết kiệm thời gian và sức lao động trong quá trình vận chuyển hàng hóa. Nhược điểm của băng tải này là chỉ vận chuyển theo một hướng của băng tải và việc lắp đặt phải cần một không gian lớn, chi phí đầu tư cao.2 Băng tải con lăn. Một mô hình cải tiến hơn phát triển từ băng tải con lăn là hệ thống phân loại Push tray sorter với việc trang bị công nghệ kết nối IoT để vận hành, giám sát và quản lý dữ liệu hàng hóa.
Băng tải này phân loại sản phẩm bằng xi lanh, sản phẩm sẽ được đẩy vào từng khay chứa một cách nhẹ nhàng và chính xác làm giảm tỉ lệ hư hỏng và móp méo của hàng hóa.3 Hệ thống phân loại Push tray sorter. 7 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Một số loại băng tải phân loại khác trên thị trường Việt Nam.4 Các loại băng tải: (a) Vertical crossbelt , (b) Belt sorter, (c) wave sorter, (d) Arm sorter (tham khảo CÔNG TY TNHH SẢN XUẤT THƯƠNG MẠI VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ HÀ ANH). Bảng 2-1 Ưu và nhược điểm các loại băng tải trong nước. Loại băng tải Ưu điểm Nhược điểm • Tiết kiệm diện tích.
• Đòi hỏi định vị chính • Tốc độ vận chuyển xác để vận chuyển chính cao. xác và tránh gây hư hỏng Vertical crossbelt hàng hóa. • Dễ dàng tích hợp vào hệ thống • Giới hạn về hướng di chuyển • Tốc độ vận chuyển • Không phân loại được cao. hàng hóa có kích thước Belt sorter • Thiết kế đơn giản và phức tạp.
dễ sử dụng. • Giới hạn về hướng di chuyển. 8 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI • Di chuyển được nhiều • Khi vận hành chỉ có hướng. một cơ cấu truyền động dẫn • Tốc độ vận chuyển đến khả năng xử lý nhiều cao hàng hóa cùng lúc bị hạn wave sorter chế.
• Giới hạn về kích thước và trọng lượng hàng hóa. • Phân loại nhanh, chi • Không có khả năng phí đầu tư thấp sắp xếp và di chuyển được nhiều hướng. Arm sorter • Dễ gây hư hỏng hàng hóa trong quá trình vận hành. Tóm lại, các loại băng tải đã được đề cập đều có khả năng đáp ứng yêu cầu phân loại hàng hóa.
Tuy nhiên, vẫn còn một số hạn chế về tính linh hoạt trong quá trình vận hành, điều này có thể giới hạn khả năng ứng dụng của chúng trong một số tình huống. Ngoài ra, việc lắp đặt và bảo dưỡng các băng tải này cũng có thể gặp khó khăn do nhiều loại băng tải được lắp đặt cố định và không dễ dàng tháo lắp. Điều này đòi hỏi sự chuẩn bị kỹ lưỡng và công sức trong quá trình triển khai và duy trì hệ thống. Tuy các loại băng tải đã mang lại nhiều lợi ích trong việc phân loại hàng hóa, nhưng để tối ưu hóa quá trình này, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới, có tính linh hoạt cao hơn và khả năng vận chuyển nhiều hàng hóa đa dạng trong cùng một thời điểm.
Đồng thời, việc cải thiện quy trình lắp đặt và bảo dưỡng sẽ giúp gia tăng hiệu quả và sự linh hoạt của các hệ thống băng tải, hỗ trợ cho hoạt động sản xuất và kho hàng hiệu quả hơn trong tương lai. 9 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Giới thiệu Về cơ bản, băng tải đa hướng - Celluveyor là một băng tải module với các khối lục giác giống nhau được xếp theo hình dạng nhất định. Mỗi ô bao gồm một tấm đế hình lục giác với ba bánh xe đa hướng và một bộ điều khiển. Mỗi bánh xe sẽ được dẫn động bởi một động cơ điện.
Bằng cách điều khiển riêng tốc độ của các bánh xe và sự tương tác của các ô liền kề, các đối tượng có thể tự do quay và truyền tải theo mọi hướng. Nhiều đối tượng cùng lúc có thể được di chuyển theo các đường tự do và độc lập với nhau. Ta có thể xem mỗi khối lục giác như một robot đa hướng 3 bánh xe omni. Đây là một loại mô hình robot có thể di chuyển và tự định hướng.