CHƯƠNG 1 4 1.2 Lĩnh vực công nghiệp Xe nâng công nghiệp Airrax ATX-3000 (Hình 1.4) được dùng cho các lĩnh vực ứng dụng mà ở đó cần tính linh hoạt cao hoặc những công việc vận chuyển ở những con đường dài, những vị trí ra vào nhỏ, chật hẹp[3]. Sự tiện ích của ATX với tính năng di chuyên đa hướng cho phép chúng có thê vận hành theo mọi hướng nhằm tạo nên một ý tưởng hoàn hảo cho các công tác ở những nơi chật hẹp về không gian mà ở đó việc di chuyên, quẹo rất khó khăn và giới hạn của khả năng điều khiển của Xe.4: Xe nâng Airtrack Sidewinder Thiết kế đặc biệt này gồm bốn bánh xe Mecanum 400x200mm được truyền động bằng bốn động cơ độc lập có khả năng di chuyển đa hướng. Mỗi bánh xe được truyền động bằng một hộp số dẫn động độc lập. Bánh xe này bao gồm một đùm trục lớn, chịu tải trọng cao với 12 con lăn cao su đặc biệt.
Bánh xe và các con lăn này tạo nên dịch chuyên đa hướng cho xe tùy vào tốc độ và hướng quay của mỗi bánh xe được xác định bằng tông hợp lực trên mỗi bánh. Mỗi con lăn được kết cấu gồm các ô lăn Eễễ—ễễễễễ GVHD: PGS. TS DANG VAN NGHIN HVTH: TRAN DINH PHUC CHUONG 1 5 không cần bôi trơn bảo dưỡng định kì. Do các con lăn này quay một cách tự do, sự chà sát với nền được tối thiếu hóa trong quá trình di chuyển vào rẽ hướng.
Một nghiên cứu đã được trình bày trong hội nghị các nhà khoa học và kỹ sư tổ chức tại Hồng Kông năm 2011 đó là một thiết kế xe tự hành với cơ cấu bánh xe khá nhỏ gọn.5: Sự cải tiễn về loại xe đa hướng được tối ưu hóa cho các ứng dụng vận chuyển những sản phâm nhỏ. Mục tiêu chính đó là những chiếc xe nhỏ với giá thành thấp. Ngoài ra loại xe này phải đáp ứng được tính đa dạng hàng hóa vận chuyên một cách có hiệu quả kinh tế. Một ý tưởng sáng tạo đó là dùng nó để sắp xếp vận chuyển độc lập các khối kiện hay các khay hàng.
Ý tưởng này thích hợp với các ứng dụng vận chuyên sản phẩm nhỏ như việc lưu kho AS/RS, lắp ráp, phân loại sản phẩm. Xe loại này cũng có thê chuyển động đa hướng dùng 4 bánh xe Mecanum được truyền động bởi 4 động cơ điện độc lập. Điều đặc biệt của loại xe này đó là chúng nhỏ gọn hơn bất kì chiếc xe nào hiện có trên thị trường Châu Âu. Kết quả là không gian cần thiết cho công tác lưu vận chuyên có thể được tối thiêu hóa so với các phương án khác.
Đặc biệt với chiều cao khá nhỏ chúng có thê hoạt động hiệu quả cho ứng dụng kéo, vật chuyển tự động.5: Xe dùng trong vận chuyển lưu kho AS/RS 1.3 Lĩnh vực y tế, công cộng Xe lan trang bi đông cơ được biét dén trong viéc hé cho cho người lớn tuổi, tàn tật. tạo cho họ khả năng đi lại độc lập. Những lợi ích này bao gồm: tính đặc biệt cho khả năng tự chăm sóc bản thân, làm việc, giải trí, tham gia hòa nhập các hoạt động xã hội của người lớn tuổi, tàn tật. Mục đích chính của những chiếc xe lăn này nhằm tăng chat lượng cuộc sống cho những người lớn tuổi, những người đã và đang giảm khả =——ễễễ___ễỄễỄễỄễ GVHD: PGS.
TS DANG VAN NGHIN HVTH: TRAN DINH PHUC CHUONG 1 6 năng đi lại, không có đủ sức khỏe hay khả năng vận hành những loại xe lăn không trang bị động cơ [4]. Những người này sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào người khác và không thể đi lại độc lập nếu không có những loại xe lăn trang bị động cơ.6: Xe lăn Omni là một xe đặc biệt nhằm đạt được 2 mục tiêu chính đó là: tạo tính di chuyên linh hoạt trong môi trường phức tạp và giúp cho người sử dụng có được mức độ độc lập trong di chuyên. Chiếc xe lăn này được thiết kế đặc biệt cho những người có vấn đề khả năng sinh lý vận động. Chúng bao gồm những bánh xe Mecanum tạo chuyên động 3 bậc tự do cho xe lăn, một cần lái, một hệ thống cảm biến bao quanh xe lăn gồm các cảm biến siêu âm và hồng ngoại với mục đích xác định những vật cản, một hệ thống cảm biến phát hiện và xử lý tín hiệu chấn động, một hệ thống hién thi vị trí của xe lăn, một hệ thống ghế nâng giúp nâng người sử dụng và một bộ phận hiển thị giúp người điều khiển lựa chọn chức năng hoạt động.6: Xe lan Omni Một dạng thiết kế xe lăn khác cũng được phát triển bởi trung tâm xử lý thông tin thuộc trường đại học tây Úc cho phép người sử dụng có khả di chuyển linh hoạt bat chấp điều kiện phức tạp của bề mặt địa hình.
Dự án này đã cải tiễn những bánh xe Mecanum, hệ thống pin, hệ thống truyền động, giao diện hiển thị, phần mềm điều khién, hệ thống giảm rung động. Kết quả nhận được đó là khả năng di chuyên chính xác và tính năng sử dụng được đơn giản hóa và thỏai mái cho người sử dụng. Tổng quan, dự dán này đã khá thành công và chúng sẽ mang lại nền tảng lớn cho các dự án lớn vê sau. =——ễễễ___ễỄễỄễỄễ GVHD: PGS.
TS DANG VAN NGHIN HVTH: TRAN DINH PHUC CHUONG 1 7 Một ví dụ khác về xe lăn đa hướng được trang bị hệ thống quan sát điều khiển thời gian thực và quản lý chăm sóc sức khỏe lâu dài cho những người bệnh lâu năm.6b với một cần tay điều khiển được dùng để điều khiển lui, tới, quay, rẽ trái, phải. Tốc độ tiến cực đại có thể lên tới 3km/h tương đương với tốc độ di chuyên của người đi bộ, và tốc độ lui, dịch sang bên khoảng 1.4 Lĩnh vực nghiên cứu, giáo dục Robot Uranus là một trong những robot di động đầu tiên ứng dụng những bánh xe Mecanum, được thiết kế và chế tạo tại đại học Carnegie Melon. Chung dugc ché tạo với mục địch cung cấp nền tảng chung về robot di động cho các nghiên cứu về định hướng robot trong phòng. Trên cơ sở đó, chúng vận hành một cách linh hoạt, với sự hỗ trợ của các cảm biến và máy tính điện toán xe có thể vận hành đối với nhiều loại tải trọng khác nhau.
Chúng không có hệ thống giảm chấn nhưng có thể dùng nếu thực sự cần thiết khi mà địa hình phức tạp.7: Robot đa hướng Uranus Một số nghiên cứu khác chẳng hạn như tại trường đại học Tây Úc đã phát triển 2 loại robot da hướng di động dùng bánh xe Mecanum. Ommi I và Omni 2 [10].8 với thiết kế đầu tiên dùng những bánh xe Mecanum với các mâm bánh và khoảng cách giữa các con lăn là khá nhỏ. Động cơ và bánh xe được lắp chặt với khung robot. Eễễ—ễễễễễ GVHD: PGS.
TS DANG VAN NGHIN HVTH: TRAN DINH PHUC CHUONG 1 8 Omni 1 có thể vận hành tốt trên các bề mặt bằng phẳng, nền cứng tuy nhiên chúng lại mắt đi khả năng đa hướng của mình khi di chuyển trên bề mặt mềm. Hình I6: Robot bánh xe Mecanum Ommi Ï và Ommi 2 của trường đại học Tây Úc Robot Omni 2 được phát triển với các con lăn được lắp đặt mà không dùng đến mâm bánh. Động cơ và bánh xe được lắp trực tiếp hệ thống công xôn cùng với các bộ phận giảm chấn. Nhờ những bánh xe Mecanum không mâm và bộ phận giảm chan này mà robot này có thể vận hành trên những bề mặt mềm ướt, địa hình không bằng phẳng.
Nhóm nghiên cứu robot và cơ điện tử (MR2G) thuộc trường đại học Massey đã phát trién xe AGV vượt địa hình dùng các bánh xe Mecanum kết hợp với các bánh xe truyền thống [10]. Khi gặp bất kì thay đổi địa hình phức tạp, chúng có thể tự động phát hiện và điều chỉnh hỗ trợ cho các bánh xe thông thường để vận hành. Một cơ cấu bánh lái của AGV được lắp đặt cho những xe dẫn hướng tự động MEGAN.9: Xe MEGAN Eễễ—ễễễễễ GVHD: PGS. TS DANG VAN NGHIN HVTH: TRAN DINH PHUC CHUONG 1 9 1.5 Lĩnh vực dịch vụ sinh hoạt Mục đích sử dụng chính của dự án CommRob nhằm giới thiệu và ứng dụng robot thân thiện với con người.10 là một thiết kế của dự án này mang tên InBot [3].10: Robot InBot phục vụ mua sắm Robot này giúp cho khách hàng tìm kiếm sản phẩm mong muốn mà không phải tìm kiếm nhiều ở những siêu thị lớn, hay trợ giúp cho khách hàng mang sản phẩm ra quây thanh toán hóa đơn khi mà tải trọng của hàng hóa lớn hoặc đối với người cao tuổi.
Điều đặc biệt đó là khách hàng khá thích thú với loại robot này do chúng có thê tránh được các vật cản khi vận hành. InbBot có khả năng vận hành trên những bề mặt khác nhau.2 Khái niệm về xe đa hướng Xe da huong (Omni-derectional vehicles ODVs) là một khái niệm tương đối không mới lạ. Ion (1975)[3] nêu rõ chi tiết việc thiết kế bánh xe đa hướng Mecanum, cho phép chiếc xe có thê vận hành, di chuyển theo nhiều hướng khác nhau mà không dùng các phương pháp rẽ bánh lái truyền thống của các xe otô hiện nay. Loại bánh xe này thường được dùng cho các ứng dụng trong robot ở đó người ta cần đến khả năng cơ động cao của xe.
Loại bánh xe Mecanum của Ilon dựa trên nguyên lý bánh xe quay với các con lăn được sắp ở một góc nhất định vòng quay biên dạng tròn của bánh xe. Các con lăn lệch góc này sẽ tạo ra một thành phần lực của lực vòng trên bánh xe thành 1 lực dé thực hiện việc rẽ hướng. Tùy thuộc vào chiều quay và tốc độ của các bánh mà tổng Eễễ—ễễễễễ GVHD: PGS. TS DANG VAN NGHIN HVTH: TRAN DINH PHUC CHUONG 1 10 hợp lực của các lực thành phần đó sẽ sinh ra một véc tơ lực tông với bất kì hướng mong muốn nào và do đó có thé di chuyên xe theo một hướng của vector lực tông mà không cần thay đổi hướng của bất kì các bánh xe.
ì = — Na ee y lời \- ¥ ` Hinh 1.11: Banh xe Mecanum dua theo y twong của llon Mau thiết kế ở Hình 7.11 đó chính là bánh xe Mecanum với các con lăn được sắp xếp theo biên dạng tròn của bánh xe và được định vị ở 2 đầu. Mẫu thiết kế này mặc đầu có khả năng chịu tải khá cao nhưng có nhược điểm đó chính là khi tiếp xúc với mặt phẳng nghiêng hay bề mặt gồ ghề, mép của bánh xe có thể tiếp xúc với bề mặt thay vì là các con lăn. Do đó chúng vô tình cản trở chức năng chính của bánh xe. Điều đó được chỉ ra ở Hình 1.
