CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Lý do chọn đề tài Đất nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa. Để tiến kịp các nước trong khu vực và trên thế giới, nền công nghiệp nước nhà cần tiếp cận các công nghệ và thiết bị hiện đại. Các cán bộ kĩ thuật cần được trang bị các kiến thức mới, như vậy mới có thể đẩy nhanh các quá trình phát triển của đất nước. Kĩ thuật robot đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực ở nhiều nước, nó đã đem lại hiệu quả to lớn trong sản xuất công nghiệp, trong quốc phòng, y tế, xã hội, thám hiểm vũ trụ.
Tuy nhiên, tình hình sử dụng robot trong sản xuất của chúng ta còn hạn chế. Việc ứng dụng robot công nghiệp hiện vẫn còn là lĩnh vực mới mẻ đối với nền công nghiệp nước nhà. Trong xu hướng phát triển chung việc nghiên cứu và sử dụng robot ở Việt nam chắc chắn sẽ phát triển. Hiện nay, hầu hết các ngành công nghiệp ở nước ta đều có quy mô lớn nhưng chất lượng chưa cao do những hạn chế về khoa học kĩ thuật, máy móc thiết bị còn thô sơ nên năng suất lao động chỉ đạt ở mức trung bình vì lợi nhuận giảm do phải thuê mướn một lượng công nhân rất lớn.
Trong các họ robot không thể không nhắc tới Mobile Robot với những đặc thù riêng mà robot khác không có. Với vùng hoạt động rộng, khả năng di chuyển linh hoạt vì vậy thu hút được nhiều sự đầu tư nghiên cứu hiện nay. Khi nhắc đến kỹ thuật điều khiển hướng chuyển động một cách linh hoạt và thuận tiện người ta sẽ nghĩ ngay đến xe tự hành (AGV), khi mà việc điều khiển hướng không phụ thuộc vào góc quay vành lái như xe ô tô mà chỉ cần cấp mô men vào bánh xe mà xe có thể chuyển động rất linh hoạt và hiệu quả. Để làm rõ hơn nội dung này, luận văn sẽ phân tích cụ thể về xe tự hành như phần dưới đây.1 Lịch sử hình thành xe tự hành Từ năm 1939 đến năm 1945: Trong cuộc chiến thế giới lần thứ II, những con Robot di động đầu tiên xuất hiện.
Nó là kết quả của những thành tựu công nghệ trong những lĩnh vực nghiên cứu mới có liên quan như khoa học máy tính và điều khiển học, hầu hết chúng là những quả bom bay, ví dụ như những quả bom chỉ nổ trong những dãy mục tiêu nhất định, sử dụng trong hệ thống hướng dẫn rada điều khiển. Tên lửa V1 và V2 có “phi công tự động” và hệ thống phát nổ, chúng là tiền thân của đầu đạn hạt nhân tự điều khiển hiện đại.Gray Walter tạo nên Elmer và Elsie, hai con Robot trông giống con đồi mồi. Chúng được gọi là Machina Speculatrix bởi vì những con Robot này hoạt động trong môi trường như những chú chim đồi mồi. Elmer và Elsie được trang bị một bộ cảm biến sáng.
Nếu chúng nhận ra một nguồn sáng, chúng sẽ di chuyển về phía nguồn sáng. Chúng có thể tránh hoặc chuyển những chướng ngại trên đường di chuyển. Những con Robot này chứng mình rằng những cử chỉ phức tạp có thể phát sinh từ một thiết kế đơn giản. Elmer và Elsie chỉ được thiết kế tương đương hai tế bào thần kinh.
7 AGV Mobile robot lần đầu tiên được phát minh bởi Barrett Electronics vào năm 1953 tại Mỹ. Lúc đầu nó chỉ là một chiếc xe kéo nhỏ chạy theo một đường dẫn, dùng các cảm biến dò theo từ trường. Sau đó nó được đổi tên thành AGV và mọi người công nhận Arthur “MAC” Barett là cha đẻ của chúng. Ông sử dụng cần trục điều khiển bằng sóng radio để vận hành xe từ điểm lấy hàng trên pallet tới địa điểm lấy hàng tiếp theo.
Có thể thấy rằng, mục đích sáng chế xe tự hành AGV của Barett là để hỗ trợ nhân viên di chuyển hàng hóa xung quanh khu vực làm việc. Và cho tới bây giờ, mục đích này vẫn không hề thay đổi.1 AGV những năm đầu tiên được phát minh Năm 1954, xe tự hành AGV đầu tiên được đưa vào sử dụng trong công việc vận chuyển hàng hóa tại Mỹ. Cái gì mới thì đều đơn sơ, xe tự hành cũng vậy. Các xe AGV di chuyển theo 1 chiều định trước bằng cách dò theo đường dây dẫn, bắt đầu bằng lệnh và dừng bằng công tắc hành hình với cảm biến đơn giản.
Dù chưa có sự linh hoạt, nhưng thực sự AGV đã làm thay đổi rất lớn trong sản xuất. Chúng góp phần giải phóng sức lao động, quy chuẩn hóa dây chuyền sản xuất.2 AGV đầu tiên được đưa vào sử dụng 8 AGV tồn tại ở mức này cho đến giữa những năm 70 của thế kỉ XX. Công nghệ lúc này phát triển hơn và cho phép mở rộng khả năng cũng như tính linh hoạt của AGV. Đã có nhiều cải tiến với những robot AGV, điển hình là từ 1990 tới 2010, các loại cảm biến mới xuất hiện, trong đó có cảm biến không tiếp xúc.
Vào đầu những năm 1990, logic mờ (Fuzzy logic) ra đời để điều khiển và thao tác toàn bộ dòng vật liệu trong các tầng sản xuất. Dấu hiệu chính của việc sử dụng hệ thống này trên các AGV là khả năng điều khiển nhiều AGV trong cùng một thời điểm mà không xảy ra va chạm. Logic mờ là một phương pháp điều khiển phi tuyến rất hữu ích có thể được sử dụng để điều khiển các mô hình hoặc nhà máy rất phức tạp, rất khó để mô hình hóa. Các thuật ngữ ngôn ngữ mờ cho phép người dùng kết hợp kiến thức heuristic của nhà máy trong việc tổng hợp luật điều khiển.
Thời điểm này, xe không chỉ dùng để kéo các kệ hàng trong kho mà còn được sử dụng trong quá trình sản xuất, làm việc, và các hệ thống lắp ráp ô tô…[1] Ngày nay, AGV đã trở nên phổ biến và có nhiều ứng dụng hiệu quả, nó thay thế được sức lao động của con người, đặc biệt là ở các nước phát triển. Ở nước ta, công nghệ chế tạo AGV Mobile robot và việc ứng dụng chúng đưa vào sản xuất mới chỉ ở giai đoạn đầu và đây cũng là một lĩnh vực hứa hẹn nhiều tiềm năng trong tương lai. Muốn phát triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì việc ứng dụng của Mobile robot vào sản xuất và đời sống là yếu tố cần thiết.2 Khái niệm Xe tự hành tiếng anh là Automation Guided Vehicle (AGV), đây là loại xe sử dụng các công nghệ dẫn đường để vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu đến những địa điểm đã được đánh dấu sẵn mà không cần đến sự can thiệp của con người. Xe tự hành (AGV) là một phần của quá trình phát triển nhà máy thông minh (Smart Factory) cũng như Tự động hóa trong các ngành công nghiệp.
Hiện nay xe tự hành (AGV) được sử dụng trong hoạt động vận chuyển nguyên vật liệu của nhiều ngành nghề như: Công nghiệp ô tô, điện điện tử, Logistic, dược phẩm, y tế, hàng tiêu dùng.3 Các mẫu xe AGV 9 1.3 Ưu nhược điểm của xe tự hành a) Ưu điểm Xe tự hành (AGV) được sử dụng trong các nhà máy sản xuất, nhà kho thông minh mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp so với các phương pháp vận chuyển hàng truyền thống, một số ưu điểm của AGV như sau: x Giảm chi phí lao động Tiết kiệm chi phí rõ ràng nhất đến từ việc thực hiện các phương tiện tự động có hướng dẫn là giảm chi phí lao động vì AGV có thể thay thế một nhân viên hiện có hoặc từ bỏ việc thuê mới. Để đổi lấy khoản đầu tư ban đầu cần mua AGV, người sử dụng lao động tiết kiệm tiền bằng cách loại bỏ các chi phí liên tục đi kèm với nhân sự: tiền lương, chăm sóc sức khỏe, trợ cấp hưu trí, thời gian nghỉ hè và ốm đau, tiền làm thêm giờ, v. Ngoài ra, máy không cần nghỉ và có thể hoạt động ba ca liên tục trong một ngày làm việc, cho phép chúng nhanh chóng thu lại khoản đầu tư ban đầu. x Giảm chi phí lương và tăng lợi ích Nhân viên mong đợi sự đền bù của họ sẽ tăng lên theo mức độ kinh nghiệm và thời gian của họ với một công ty.
Cho dù điều này là thông qua tăng lương hàng năm, tiền thưởng, thời gian nghỉ thêm, chi phí bảo hiểm, với mỗi năm trôi qua, chi phí lao động sẽ có xu hướng tăng lên. Điều này có nghĩa là mỗi năm, chi phí phải trả cho lao động của bạn tăng lên. Bằng cách thay thế nhân sự bằng thiết bị tự hành AGV, giúp giảm bớt chi phí lao động. Trên thực tế, việc sử dụng AGV trở nên có lợi hơn sau mỗi năm trôi qua: Một khi máy đã hoạt động đủ lâu để thu lại khoản đầu tư ban đầu, bất kỳ khoản tiền thu thêm nào mà việc sử dụng của nó mang lại là lợi nhuận thuần túy (không bao gồm chi phí bảo trì, sửa chữa, và tiêu thụ năng lượng).
x Giảm thiểu thiệt hại trong quá trình làm việc và sản phẩm Khi con người làm việc trong thời gian dài dẫn tới mệt mỏi và mất tập trung gây ra những sai lầm không mong muốn. Đôi khi họ không nhìn thấy một chướng ngại vật cho đến khi họ đâm xe nâng vào đó. Tai nạn và sai lầm khiến các công ty phải trả tiền bằng cách làm hỏng một sản phẩm không còn có thể bán được và bằng cách làm hỏng thiết bị hoặc cấu trúc mà sau đó cần phải được thay thế. Xe tự hành AGV không phải đối mặt với những vấn đề tương tự như công nhân của con người, chúng không có tinh thần mệt mỏi hay có suy nghĩ ảnh hưởng đến công việc như con người.
Thông qua việc sử dụng các cảm biến, laser và máy ảnh, AGV tiết kiệm tiền bằng cách giảm thiệt hại mà người vận hành có thể gây ra. x Tăng sự an toàn tại nơi làm việc và chi phí thấp hơn Sử dụng AGV làm tăng sự an toàn tại nơi làm việc theo một số cách. Ngoài việc loại bỏ yếu tố con người, căn nguyên của nhiều vụ tai nạn, AGV có thể thực hiện các nhiệm vụ nguy hiểm cho người lao động sản xuất sản sản phẩm công 10 nghiệp, như xử lý các chất độc hại, làm việc trong nhiệt độ khắc nghiệt và di chuyển các vật liệu nặng. Điều này cuối cùng di chuyển nhân sự ra khỏi phương hại.
Các AGV hoạt động một cách có kiểm soát, với khả năng tăng / giảm tốc mượt mà và ổn định và tốc độ được giám sát. Trái ngược hoàn toàn với người lái xe nâng tay, con người có di chuyển xung quanh nhà máy ở tốc độ cao và gây nguy hiểm cho nhân viên.