CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Chương 3: Thiết kế và thi công phần cứng Trình bày bản vẽ thiết kế, các bước thi công phần cứng, lựa chọn thiết bị, sơ đồ nối dây trên thực tế. Chương 4: Tính toán và mô phỏng động học Trình bày động học bánh xe, mô phỏng động học thuận, nghịch của bánh xe Mecanum. Chương 5: Xây dựng giải thuật đường đi Trình bày lý thuyết và xây dựng giải thuật đường đi Astar. Chương 6: Thiết kế phần mềm Xây dựng chương trình và giao diện điều khiển.
Chương 7: Chạy thực nghiệm Thiết kế địa hình và trình bày kiểm chứng lý thuyết với thực nghiệm trên xe, điều khiển xe ở các chế độ với giao diện điều khiển. Chương 8: Kết luận và hướng phát triển Trình bày kết quả đạt được, đưa ra kết luận về các vấn đề đã đặt ra. Chỉ ra ưu, nhược điểm sau khi hoàn thành và hướng phát triển đề tài trong tương lai.6 Giải pháp AGV sử dụng trong thực tế Sử dụng xe tự hành AGV để vận chuyển sản phẩm từ công đoạn đúc nhôm. Sử dụng hệ thống bao gồm nhiều xe tự hành AGV tham gia vào khâu vận chuyển.
Tích hợp AGV vào hệ thống để tiết kiệm diện tích sử dụng, sử dụng loại xe AGV dẫn hướng bằng SLAM để có thể thay đổi liên tục dây chuyển sản xuất. Cải thiện, rút ngắn thời gian vận chuyển hàng hóa trong nhà xưởng. Sử dụng xe chuyên chở pallet với tải trọng lớn có thể chở hàng nặng. Cung cấp hệ thống AGV tự động trong khâu vận chuyển nguyên vật liệu giữa các công đoạn và cho khâu sản xuất.
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Xe tự hành AGV 2.1 Lịch sử hình thành phát triển Tất cả những phát minh vĩ đại đều bắt đầu từ những điều nhỏ bé, những khát khao, ước muốn của con người với mong muốn có thể tự động khâu vận chuyển hàng hoá, con người đã dần dần nghĩ những chiếc xe tự động đầu tiên. Không như những chiếc xe thông thường, ứng dụng đầu tiên của AGV diễn ra tjai nhà kho. Vào năm 153, Arthur Barrett, Jr., đã phát triển một chiếc xe chỉ đường tự động đầu tiên. Ông mô tả là một chiếc xe không người lái: Guide – O – Matic đi theo một sợ dây trên trần nhà.
Nó giúp ông trở thành nhà cung cấp chính các thiết bị trung tâm phân phối và hậu cần tiên tiến. AGV phát triển mạnh vào năm 1973, khi các kỹ sư tại nhà máy lắp ráp ô tô Volvo ở Kalmar, Thuỵ Điển đã phát triển một thiết bị lắp ráp không đồng bộ như một giải pháp thay thế cho dây chiều lắp ráp trung tâm. Kể từ khi xuất hiện đến nay, xe tự hành AGV đã đóng góp một phần vào những giải pháp tự động nhà xưởng, nhà kho, mang lại hiệu quả to lớn cho các doanh nghiệp. Ngày nay xe AGV đang dần thay thế những hệ thống quy cũ và thay đổi dần dần con người, vì nó có độ chính xác cao, độ hiểu quả cũng như thành quả mà nó mang lại.1: Robot AGV đầu tiên BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 4 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.2 Phân loại theo chức năng Các loại xe tự hành AGV được ứng dụng trong các nhà máy, bãi kho, sân bay,.
với mục đích di chuyển hàng hoá thay con người. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại xe tự hành AGV với các chức năng khác nhau tuy nhiên chúc mang lại hiệu quả cao và tăng năng suất làm việc đặt biệt trong các nhà máy chế biến, kho bãi. Xe có hướng dẫn tự động Xe đẩy có hướng dẫn tự động (AGC) là loại xe cơ bản nhất với các tính năng tối thiểu. Chúng sử dụng các hệ thống định vị từ đơn giản như băng từ đến phức tạp như cảm biến AI để điều hướng.
AGC có thể vận chuyển nhiều loại vật liệu và thường được dùng trong phân loại và lưu trữ Một ví dụ là xe vận chuyển bệnh viện tự động, dùng để chở bữa ăn, khây thức ăn rỗng, khăn trải giường, chất thải nguy hại sinh hoạc hoặc vật tư vô trùng. Xe này giúp giảm chi phí lao động bằng cách tự động hóa việc vận chuyển.2: Robot AGV hướng dẫn tự động Xe tự hành AGV nâng hàng Xe nâng AGV tự động được thiết kế để thực hiện các chức năng như nâng thông thường nhưng không cần người điều khiển. Chúng phù hợp cho việc thu gôm và xếp dỡ pallet ở các độ cao khác nhau. Xe nâng AGV thường được sử dụng trong các hệ thống lưu thữ và phân loại tự động, đặc biệt là trong các giá đỡ kho tự động.
Hệ thống định vị của chúng có thể ghi nhớ vị trí và cũng cho phép điều khiển thủ công khi cần thiết. BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 5 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.3: Robot AGV nâng hàng Xe tự hành AGV dạng kéo Xe tự hành AGV kéo có hướng dẫn tự động, kéo một hoặc nhiều phương tiên không có trợ lực, có tải phía sau đội hình giống như đoàn toàn. AGV kéo có khả năng di chuyển tải trọng 10000 đến 50000 pound. AGV kéo hàng nặng có thể kéo các cụm phụ kiện, thiết bị và vật liệu khác không an toàn cho người lao động thủ công.4: Robot AGV kéo hàng Xe tự hành AGV mini (Small Load Carriers) Xe tự hành AGV mini là phương tiện dẫn đường tự động nhỏ gọn, còn được gọi là phương tiện vận chuyển tải trọng nhẹ.
Xe được thiết kế để vận chuyển các bộ phận hoặc vật dụng nhỏ và thường hoạt động theo nhóm. Với khả năng di chuyển tốc BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT độ cao và linh hoạt, xe AGV mini thường có hệ dẫn động ba bánh để đảm bảo sự ổn định và có bán kính quay nhỏ. Chúng thường được sử dụng trong các hệ thống phân loại hàng hóa theo khu vực nhỏ với số lượng nhiều.5: Robot AGV mini vận chuyển hàng Robot di động tự hành (ARM) ARM thường có công nghệ tiên tiến hơn các loại AGV khác. Trong khi nhiều AGV sử dụng hệ thống định vị cố định như dây hoặc băng từ, ARM sử dụng cảm biến và camera để phát hiện và tránh chướng ngại vật.
Nhờ công nghệ này, ARM có thể điều hướng và lập kế hoạch lộ trình hiệu quả. Ứng dụng của robot ARM bao gồm: nhà kho tự động, làm sạch và khử trùng, bệnh viện và chăm sóc sức khỏe, khác sạn, nhà hàng và cửa hàng tạp hóa.3 Phân loại theo cơ cấu dẫn đường Loại chạy không theo đường dẫn (Free path navigation) AGV loại này có thể di chuyển đến bất kỳ vị trí nào trong khu vực hoạt động. Chúng có tính linh hoạt cao nhờ sử dụng cảm biến con quay hồi chuyển để xác định hướng, các biến laser để nhận biết vị trí các vật thể xung quanh và hệ thống định vị cục vộ để xác định tọa độ tức thời. Việc thiết kế loại xe này đòi hỏi công nghệ cao và phức tạp hơn so với các robot vận chuyển khác.
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 7 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Loại chạy theo đường dẫn (Fixed path navigation) AGV loại này chạy theo các đường dẫn cố định, gồm: Đường dẫn từ: Sử dụng dây từ ngầm dưới sàn và cảm biến từ để di chuyển. Đường dẫn này không ảnh hưởng mỹ quan và không cản trở hoạt động khác, nhưng tiêu tốn năng lượng cho từ tính và không thể thay đổi đường dẫn. Đường ray dẫn: Chạy trên các ray cố định trên sàn, phù hợp với hệ thống chuyên dụng. Thiết kế xe đơn giản và có thể di chuyển nhanh nhưng tính linh hoạt thấp.
Đường băng kẻ trên sàn: Sử dụng các vạch kẻ trên sàn và cảm biến nhận dạng vạch kẻ để di chuyển. Loại này có tính linh hoạt cao vì thay đổi đường dễ dàng nhưng các vạch kẻ có thể bị bẩn hoặc hư hại ảnh hưởng đến việc điều khiển chính xác.4 Phân loại theo điều hướng Điều hướng bằng điện từ và điểm từ Điện từ: AGV sử dụng RFID nhúng vào dây kim loại chôn dưới sàn để di chuyển. Ưu điểm là dây được che giấu và không bị hư hại bởi các yếu tố bên ngoài, đồng thời không bị nhiễu bởi âm thanh và ánh sáng. Hạn chế là việc đặt dây cố định và phức tạp, dễ bị ảnh hưởng bởi kim loại từ.
Điểm từ: Được đặt các nhau 250-500m, AGV di chuyển giữa các điểm này bằng cảm biến và điều khiển chính xác góc lái. Vị trí xe tự hành AGV được cập nhật bằng phép đo khi cảm biến phát hiện điểm từ. Hệ thống này cần bảo trì thường xuyên và có chi phí lắp đặt cao.6: Điều hướng điện từ và điểm từ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 8 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Điều hướng bằng laser Laser: AGV sử dụng cảm biến laser để tạo bản đồ chi tiết và tự động điều hướng. Ưu điểm là định vị chính xác, linh hoạt trong di chuyển và ít cần bảo trì.
Hạn chế là chi phí đầu tư cao và yêu cầu môi trường đầy đủ ánh sáng.7: Điều hướng laser Điều hướng tự nhiên Tự nhiên: AGV sử dụng camera hoặc quét laser để xác định vị trí cố định trong môi trường và tự định vị. Ưu điểm là chi phí thấp, dễ dàng lắp đặt và không tốn chi phí bảo trì. Hạn chế là độ chính xác bị ảnh hưởng bởi yếu tố xunh quanh và yêu cầu môi trường đủ ánh sáng. Điều hướng trực quan Trực quan: AGV sử dụng mấy ảnh và cảm biến hình ảnh để nhận dạng và hiểu môi trường xunh quanh.
Ưu điểm là chi phí cần cứng thấp và định vị chính xác. Hạn chế là yêu cầu thuật toán phức tạp và thời gian xây dựng bản đồ lâu. Định vị toàn cầu (GPS) GPS: Sử dụng cảm biến GPS để xác định vị trí. Ưu điểm đơn giản và dễ triển khai trong hệ thống.
Hạn chế là độ chính xác thấp và ít phù hợp với môi trường trong nhà. Điều hướng quán tính Quán tính: Kết hợp các cảm biến gia tốc, con quay và từ trường để xác định vị trí và hướng di chuyển. Thường bổ trợ cho các phương pháp điều hướng khác. BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 9 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Điều hướng tổng hợp Tổng hợp: Kết hợp nhiều phương pháp điều hướng khác nhau như trực quan, quán tính và GPS để tjao ra hệ thống linh hoạt và hiệu quả.