Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng công nghệ điều khiển và tự động hóa cho xe AGV trong công nghiệp

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Phương pháp nghiên cứu

1.2. Giới hạn đề tài

1.3. Nội dung nghiên cứu

1.4. Giải pháp AGV sử dụng trong thực tế

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Xe tự hành AGV

2.1.1. Lịch sử hình thành phát triển

2.1.2. Phân loại theo chức năng

2.1.3. Phân loại theo cơ cấu dẫn đường

2.1.4. Phân loại theo điều hướng

2.2. Hệ thống bánh xe

2.2.1. Phân loại bánh xe

2.2.2. Cấu hình bánh xe Mecanum của robot di động

2.2.3. Hướng di chuyển của mobile robot sử dụng 4 bánh Mecanum

2.3. PLC Mitsubishi dòng Q

2.3.1. Giới thiệu PLC dòng Q

2.3.2. Đặc điểm chung của PLC dòng Q

2.3.3. Tính năng của PLC dòng Q

2.3.4. Cấu trúc PLC dòng Q

2.4. Động cơ Brushless DC

2.4.1. Thông tin cơ bản

2.5. Tính năng của camera T265

2.6. Truyền thông giao tiếp MC-Protocol

2.6.1. Cách thức hoạt động

2.6.2. Triển khai MC – Protocol

2.6.3. Các loại giao thức mạng hiện nay

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG

3.1. Tính toán thông số động cơ

3.2. Tính toán thời gian sử dụng pin

3.3. Thi công phần cứng

3.3.1. Lựa chọn thiết bị

3.4. Bản vẽ thiết kế SolidWorks

3.6. Thi công phần cứng

4. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC

4.1. Động học robot

4.2. Động lực học robot

4.3. Mô phỏng động học 4 bánh xe Mecanum

5. CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG GIẢI THUẬT ĐƯỜNG ĐI

5.1. Giải thuật tìm đường đi ngắn nhất

5.1.1. Mô tả thuật toán giải thuật A*

5.1.2. Kích thước hoạt động của thuật toán

5.1.3. Xử lý bài toán giải thuật tìm kiếm A*

5.2. Thiết kế bản đồ

5.2.1. Lưu đồ giải thuật đường đi

5.2.2. Kết quả thiết kế

6. CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ PHẦN MỀM

6.1. Quy trình công nghệ

6.2. Xây dựng chương trình trên GX Work2

6.3. Xây dựng chương trình thu thập dữ liệu tracking từ camera

6.4. Thiết kế giao điều khiển

6.5. Giao diện điều khiển

7. CHƯƠNG 7: CHẠY THỰC NGHIỆM

7.1. Kết quả chạy thực nghiệm

7.2. Nhận xét và đánh giá

8. CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

8.1. Những mặt hạn chế

8.2. Hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu và mục tiêu

Đồ án tốt nghiệp 'Ứng dụng công nghệ điều khiển và tự động hóa cho xe AGV trong công nghiệp' tập trung vào việc thiết kế và phát triển hệ thống xe tự hành AGV (Automated Guided Vehicle) nhằm tối ưu hóa quy trình vận chuyển hàng hóa trong các nhà máy công nghiệp. Xe AGV là một giải pháp hiện đại, giúp giảm thiểu chi phí nhân công và nâng cao hiệu suất sản xuất. Mục tiêu chính của đồ án bao gồm: thiết kế mô hình xe AGV, xây dựng thuật toán điều khiển, tích hợp camera công nghiệp để xác định vị trí, và phát triển giao diện điều khiển thân thiện với người dùng.

1.1. Lý do chọn đề tài

Trong bối cảnh công nghiệp hiện đại, việc tự động hóa quy trình vận chuyển hàng hóa là xu hướng tất yếu. Xe AGV không chỉ giúp giảm chi phí nhân công mà còn tăng độ chính xác và hiệu quả trong quá trình sản xuất. Đề tài này được chọn nhằm ứng dụng các kiến thức về công nghệ điều khiển và tự động hóa vào thực tiễn, góp phần giải quyết các vấn đề trong ngành công nghiệp.

1.2. Mục tiêu cụ thể

Đồ án hướng đến việc thiết kế một hệ thống xe AGV có khả năng di chuyển tự động, né tránh vật cản, và vận chuyển hàng hóa một cách chính xác. Các mục tiêu cụ thể bao gồm: xây dựng thuật toán tìm đường ngắn nhất, tích hợp camera công nghiệp để xác định vị trí, và phát triển giao diện điều khiển dựa trên ngôn ngữ lập trình Python.

II. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Đồ án dựa trên nền tảng lý thuyết về xe tự hành AGV, hệ thống bánh xe Mecanum, và PLC Mitsubishi dòng Q. Các phương pháp nghiên cứu bao gồm: phân tích tài liệu khoa học, mô phỏng động học, và thực nghiệm trên mô hình thực tế. Camera công nghiệp T265 được sử dụng để xác định vị trí và hỗ trợ điều khiển xe AGV trong không gian làm việc.

2.1. Lý thuyết về xe AGV

Xe AGV là loại xe tự hành được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy công nghiệp. Chúng có thể di chuyển theo các đường dẫn được lập trình sẵn hoặc sử dụng công nghệ SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) để tự định vị và lập bản đồ môi trường xung quanh.

2.2. Hệ thống bánh xe Mecanum

Hệ thống bánh xe Mecanum cho phép xe AGV di chuyển linh hoạt theo nhiều hướng khác nhau, bao gồm tiến, lùi, và di chuyển ngang. Đây là yếu tố quan trọng giúp xe AGV có thể hoạt động hiệu quả trong các không gian hẹp và phức tạp.

III. Thiết kế và thi công phần cứng

Phần cứng của hệ thống xe AGV được thiết kế dựa trên các yêu cầu kỹ thuật cụ thể, bao gồm: lựa chọn động cơ, bánh xe, và các thiết bị điều khiển. PLC Mitsubishi dòng Q được sử dụng làm bộ điều khiển trung tâm, kết hợp với camera T265 để xác định vị trí và điều hướng. Quá trình thi công bao gồm việc lắp ráp các thành phần phần cứng và kết nối chúng với nhau một cách chính xác.

3.1. Lựa chọn thiết bị

Các thiết bị được lựa chọn bao gồm: động cơ Brushless DC, bánh xe Mecanum, và PLC Mitsubishi dòng Q. Mỗi thiết bị được chọn dựa trên các thông số kỹ thuật phù hợp với yêu cầu của hệ thống.

3.2. Thi công phần cứng

Quá trình thi công bao gồm việc lắp ráp các thành phần phần cứng, đi dây hệ thống, và kết nối các thiết bị với nhau. Camera T265 được lắp đặt trên xe AGV để hỗ trợ việc xác định vị trí và điều hướng.

IV. Xây dựng giải thuật và phần mềm

Giải thuật A* được sử dụng để tìm đường đi ngắn nhất cho xe AGV. Phần mềm điều khiển được phát triển trên nền tảng Python, kết hợp với PLC Mitsubishi để điều khiển các chuyển động của xe. Giao diện điều khiển được thiết kế để người dùng có thể dễ dàng theo dõi và điều khiển hệ thống.

4.1. Giải thuật A

Giải thuật A* là một trong những phương pháp hiệu quả để tìm đường đi ngắn nhất trong các môi trường phức tạp. Giải thuật này được áp dụng để xe AGV có thể di chuyển một cách tối ưu và né tránh các vật cản.

4.2. Phần mềm điều khiển

Phần mềm điều khiển được phát triển trên nền tảng Python, kết hợp với PLC Mitsubishi để điều khiển các chuyển động của xe. Giao diện điều khiển được thiết kế để người dùng có thể dễ dàng theo dõi và điều khiển hệ thống.

V. Kết quả và đánh giá

Hệ thống xe AGV đã được thử nghiệm và cho kết quả khả quan. Xe có thể di chuyển chính xác theo các đường dẫn được lập trình, né tránh vật cản, và vận chuyển hàng hóa một cách hiệu quả. Tuy nhiên, vẫn còn một số hạn chế như độ chính xác của camera T265 trong môi trường ánh sáng thay đổi.

5.1. Kết quả thử nghiệm

Kết quả thử nghiệm cho thấy xe AGV có thể di chuyển chính xác theo các đường dẫn được lập trình, né tránh vật cản, và vận chuyển hàng hóa một cách hiệu quả. Tuy nhiên, độ chính xác của camera T265 trong môi trường ánh sáng thay đổi vẫn cần được cải thiện.

5.2. Đánh giá và hướng phát triển

Đồ án đã đạt được các mục tiêu đề ra, tuy nhiên vẫn còn một số hạn chế cần được khắc phục trong tương lai. Hướng phát triển tiếp theo bao gồm: cải thiện độ chính xác của camera T265, tích hợp thêm các cảm biến để nâng cao khả năng né tránh vật cản, và phát triển hệ thống điều khiển từ xa.