CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về AGV Xe tự hành AGV (Automation Guided Vehicle) là một phương tiện không người lái được sử dụng để vận chuyển hàng hóa, sản phẩm, nguyên vật liệu đến những địa điểm đã được đánh dấu sẵn. Xe AGV có thể được áp dụng trong một số lĩnh vực sau: - Vận chuyển linh kiện, thành phẩm và hàng hoá giữa các vị trí trong nhà máy. - Vận chuyển dược phẩm và thiết bị trong các bệnh viện, cơ sở y tế.
- Sử dụng trong các trạm giao nhận hàng hóa để vận chuyển và xếp dỡ container và palet. - Áp dụng trong việc thu hoạch và vận chuyển nông sản, xếp dỡ vật liệu trong quy trình chế biến thực phẩm, hoặc trong việc quản lý các khu vực trồng cây và thực vật. Các công nghệ dẫn đường cho xe dò line: điều hướng bằng line, điều hướng bằng từ tính gồm dây từ hay điểm từ, điều hướng bằng mã QR, điều hướng bằng laser, điều hướng bằng con quay hồi chuyển, điều hướng bằng GPS, điều hướng tổng hợp. Trong khuôn khổ đề tài, nhóm hướng đến thiết kế AGV bám line vận chuyển khối hàng (kích thước tối đa 150 × 150 × 150 𝑚𝑚, khối lượng 2𝑘𝑔) hoàn thành quỹ đạo đường đi định sẵn đảm bảo các yêu cầu đặt ra ra trong đồ án môn học.
Các sản phẩm trong và ngoài nước 1. Kết cấu cơ khí a. AWMP-500 Mobile Robot AWMP-500 là một sản phẩm của AutomationWare, được thiết kế tập trung vào độ nhỏ gọn, tính linh hoạt cao và khả năng chống nước. Mô hình AWMP-500 1 ROBOT PHÂN PHỐI HÀNG THEO MÀU SẮC ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ME4071 Bảng 1.
Thông số kỹ thuật AWMP-500 Thông số kỹ thuật Giá trị Đơn vị Kích thước 814 × 592 × 361 𝑚𝑚 Trọng lượng 70 𝑘𝑔 Tải trọng 80 𝑘𝑔 Tốc độ tối đa 1.5 𝑚/𝑠 Đường kính bánh chủ động 260 𝑚𝑚 Thời lượng pin 10 ℎ Phân tích kết cấu: Xe sử dụng cơ cấu 3 bánh, với 2 bánh trước dẫn động, bánh sau là bánh tự lựa. Sơ đồ nguyên lý AWMP-500 Ưu điểm: - Kết cấu truyền động đơn giản. - Việc đồng phẳng cho các bánh xe dễ dàng. - Cho phép xe cua ở bán kính cong nhỏ, có thể quay đầu tại chỗ, có thể hoạt động trong các không gian hẹp.
- Hai bánh trước vừa dẫn hướng vừa dẫn động để kéo tải nên khó bị lật. Nhược điểm: - Tải được chia đều cho 3 bánh, nên tải trọng của xe thấp. - Khả năng bám đường kém nên khi cua với vận tốc lớn dễ bị trượt. 2 ROBOT PHÂN PHỐI HÀNG THEO MÀU SẮC ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ME4071 b.
IGR - LPA IGR - LPA là xe AGV của Idea Group có gầm thấp, chắc chắn, cấu trúc đơn giản, di chuyển linh hoạt phù hợp, thiết kế dạng module dễ lắp đặt và bảo trì. Mô hình IGR - LPA Bảng 1. Thông số kỹ thuật IGR - LPA Thông số kỹ thuật Giá trị Đơn vị Kích thước 1150 × 480 × 250 𝑚𝑚 Tải trọng 500 𝑘𝑔 Tốc độ tối đa 0.83 𝑚/𝑠 Thời lượng pin 16 ℎ Phân tích kết cấu xe: Xe sử dụng cơ cấu 4 bánh, 2 bánh trước tự lựa, 2 bánh sau chủ động. Sơ đồ nguyên lý IGR - LPA 3 ROBOT PHÂN PHỐI HÀNG THEO MÀU SẮC ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ME4071 Ưu điểm: - Khả năng bám đường tốt.
- Do tải chia đều cho 4 bánh nên có thể chịu tải trọng lớn. Nhược điểm: - Do hai bánh trước bị động nên hạn chế về khả năng cua. - Cần phải đảm bảo cho cả 4 bánh xe đồng phẳng. - Hai bánh sau vừa dẫn động kéo tải vừa phải chịu tải, dễ bị bốc đầu khi trọng tâm xe dồn về sau.
Kai I type Kai I type là một dòng xe tự hành của hãng Carry Bee xuất xứ từ Nhật Bản, chuyên dùng để vận chuyển hàng hóa. Mô hình Kai I type Bảng 1. Thông số kỹ thuật Kai I type Thông số kỹ thuật Giá trị Đơn vị Kích thước 1280 × 350 × 270 𝑚𝑚 Tải trọng 400 𝑘𝑔 Tốc độ tối đa 0.67 𝑚/𝑠 Thời lượng pin 8 ℎ Phân tích kết cấu xe: Xe sử dụng cơ cấu 4 bánh, 2 bánh trước chủ động, 2 bánh sau tự lựa. 4 ROBOT PHÂN PHỐI HÀNG THEO MÀU SẮC ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ME4071 Hình 1.
Sơ đồ nguyên lý Kai I type Ưu điểm: - Khả năng bám đường tốt. - Do tải chia đều cho 4 bánh nên có thể chịu tải trọng lớn. - Có thể cua ở bán kính nhỏ. Nhược điểm: - Do hai bánh sau bị động nên sẽ dễ bị lắc khi cua với bán kính nhỏ.
- Cần phải đảm bảo cho cả 4 bánh xe đồng phẳng. Novus Carry - 100 Novus Carry - 100 là một xe AGV của hãng The Hi-Tech Robotic Systemz, xuất xứ từ Ấn Độ. Với tải trọng tối đa 100kg, Novus Carry - 100 thường được sử dụng trong bệnh viện để vận chuyển các vật dụng nhẹ như khay thức ăn, khăn trải giường, chất thải y tế… Hình 1. Mô hình Novus Carry - 100 5 ROBOT PHÂN PHỐI HÀNG THEO MÀU SẮC ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ME4071 Bảng 1.
Thông số kỹ thuật Novus Carry - 100 Thông số kỹ thuật Giá trị Đơn vị Kích thước 850 × 550 × 368 𝑚𝑚 Tải trọng 100 𝑘𝑔 Tốc độ tối đa 1.1 𝑚/𝑠 Đường kính bánh chủ động 200 𝑚𝑚 Thời lượng pin 9 ℎ Phân tích kết cấu: Xe sử dụng cơ cấu 6 bánh, với 2 bánh chủ động ở giữa, 2 bánh trước và 2 bánh sau là bánh tự lựa. Sơ đồ nguyên lý Novus Carry – 100 Ưu điểm: - Tải phân bố cho 6 bánh nên xe có khả năng chịu tải rất lớn. Nhược điểm: - Kết cấu xe lớn, phức tạp làm tăng diện tích xe. - Phải đảm bảo đồng phẳng 6 bánh xe.
- Khi cua ở bán kính nhỏ xe dễ bị lắc. 6 ROBOT PHÂN PHỐI HÀNG THEO MÀU SẮC ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ME4071 1. Cảm biến dò line ✓ Camera Camera được sử dụng để nhận dạng và giám sát các đường viền hoặc đường line trên mặt đất hoặc bề mặt khác. Camera này thường được sử dụng trong các ứng dụng tự động hóa và robotic và có thể được lắp đặt trên robot, xe tự hành hoặc các hệ thống điều khiển tự động khác.
Khi sử dụng cảm biến dò line bằng camera, hình ảnh của đường line được chụp bởi camera và sau đó được xử lý bởi một thuật toán phân tích hình ảnh. Thuật toán này sẽ xác định vị trí của đường line và thông qua đó, cung cấp tín hiệu điều khiển cho robot hoặc hệ thống tự động hóa để điều chỉnh hoặc điều hướng di chuyển theo đường line. Modul camera DF-FTI0701 Ưu điểm: - Độ chính xác rất cao nếu dùng camera có độ phân giải cao. - Có thể nhận diện và xử lý được các đường line phức tạp.
Nhược điểm: - Giá thành cao. - Độ chính xác phụ thuộc vào độ phân giải và khả năng xử lý của chip điều khiển. - Có thể bị nhiễu trong môi trường có cường độ ánh sáng thay đổi. ✓ Cảm biến hồng ngoại Cảm biến hồng ngoại là một thiết bị điện tử phát hoặc nhận bức xạ hồng ngoại trong môi trường xung quanh.
7 ROBOT PHÂN PHỐI HÀNG THEO MÀU SẮC ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ME4071 Bộ dò đường 5 sensor TCRT5000L sử dụng 5 cảm biến hồng ngoại được thiết kế dùng để phát hiện line đen và line trắng. Gặp màu trắng thì đầu ra mức cao, gặp màu đen hoặc ngoài dãy nhận biết thì tín hiệu mức thấp. Cảm biến hồng ngoại dò line TCRT5000L Ưu điểm: - Giá thành rẻ. - Đầu ra có thể là analog hoặc digital.
Nhược điểm: - Cần phải tính toán chọn lựa loại có khoảng cách đo phù hợp. ✓ Cảm biến quang trở Cấu tạo của cảm biến quang trở bao gồm một lớp vật liệu dẫn điện như silic hoặc seleni, kết nối với hai đầu của mạch điện. Khi ánh sáng chiếu lên lớp vật liệu này, lượng điện trở thông qua cảm biến sẽ thay đổi. Nguyên lý này dựa trên hiệu ứng quang điện, khi một lượng photon ánh sáng chiếu vào, các electron trong vật liệu dẫn điện sẽ được kích thích và di chuyển, làm thay đổi điện trở.đổi điện trở suất (hay độ dẫn) trong bán dẫn.
Ưu điểm: - Độ bền cao. - Khả năng phát hiện chính xác. - Khả năng phản ứng nhanh. Nhược điểm: 8 ROBOT PHÂN PHỐI HÀNG THEO MÀU SẮC ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ME4071 - Chi phí cao.
- Bị hạn chế bởi ánh sáng môi trường. Cảm biến màu sắc ✓ Cảm biến tương phản Cảm biến tương phản là một loại cảm biến được sử dụng để phát hiện sự khác biệt về độ sáng giữa các vật thể. Cảm biến tương phản hoạt động bằng cách phát ra tín hiệu ánh sáng và đo lường độ phản chiếu của tín hiệu đó từ vật thể được quan sát. Phép đo độ tương phản được từng bước hoạt động như sau: đo các giá trị tương phản, cảm biến tương phản phát ra ánh sáng, cảm biến tương phản nhận phản xạ và xử lý nó, đánh giá phản ánh nhận được.
Cảm biến tương phản LEUZE KRTM 3B/2.1121-S8 Ưu điểm: - Đơn giản trong việc lắp đặt và sử dụng. - Có khả năng tự động hiệu chỉnh khoảng cách mang lại hiệu suất cao. - Công nghệ nguồn sáng đa màu RGB đáp ứng được nhiều ứng dụng đa dạng kể cả khi độ tương phản rất thấp. - Độ phân giải cao trong khi phát hiện dấu màu, thậm chí khi sự khác biệt giữa dấu màu và màu nền rất nhỏ.
Nhược điểm: - Không hiệu quả cho việc phân biệt giữa nhiều mẫu màu. - Đòi hỏi màu nền và màu dấu cụ thể. 9 ROBOT PHÂN PHỐI HÀNG THEO MÀU SẮC ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ME4071 ✓ Cảm biến màu sắc Cảm biến màu sắc là một loại cảm biến có tính năng phân biệt các loại màu khác nhau như xanh lá cây, xanh lam hoặc đỏ… Cảm biến này sử dụng nguồn ánh sáng để phân tích màu sắc, có nghĩa là nó phát ánh sáng thông qua nguồn sáng của đèn LED và sau đó hấp thụ ánh sáng này. Ánh sáng sẽ phản xạ sau khi chiếu vào vật thể bất kì hoặc sự vật cụ thể nào.
Trên nguyên lý ánh sáng phản xạ, bộ điều khiển sử dụng cảm biến phân tích màu sắc của vật hoặc đối tượng cụ thể. Có rất nhiều cảm biến màu có sẵn trên thị trường như cảm biến màu TCS230, cảm biến màu sắc TCS3200, cảm biến màu sắc VEX IQ… có thể giao tiếp dễ dàng với vi điều khiển hoặc bo mạch Arduino. Cảm biến màu sắc TCS3200 Ưu điểm: - Đo màu chính xác. - Nhanh chóng, hiệu quả.
- Tiết kiệm chi phí. Nhược điểm: - Độ nhạy môi trường. - Bị ảnh hưởng bởi sự biến đổi bề mặt đối tượng.