Chương 1: Tổng quan đề tài Nội dung chính của chương này giới thiệu tổng quan về đề tài với những nội dung chính bao gồm tính cấp thiết của đề tài, ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn, đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu. - Chương 2: Cơ sở lý thuyết Nội dung chính của chương này trình bày tổng quan, đưa ra các phân tích về robot AGV cũng như phân loại AGV. Các cơ sở lý thuyết, thuật toán, động học, động lựa học của robot mà nhóm sử dụng. - Chương 3: Thiết kế hệ thống cơ khí Nội dung chính của chương này trình bày về phần thiết kế cơ khí, cách bố trí cơ cấu chấp hành và bộ điều khiển.
Phân tích ưu nhược điểm, lựa chọn bộ truyền động cũng như tính toán lựa chọn động cơ, trục bánh xe, gối đỡ và các chi tiết khác. Nêu ra các yêu cầu đầu vào và đầu ra, từ đó lên kế hoạch thiết kế, lắp ráp, thi công sao cho đáp ứng những yêu cầu đặt ra ban đầu. - Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển Nội dung chính của chương này trình bày sơ đồ khối các thiết bị cần dùng trong bộ điều khiển của robot, thông số kỹ thuật và chức năng của từng thiết bị mà nhóm lựa chọn. - Chương 5: Xây dựng hệ thống điện- điều khiển Nội dung chính của chương này giới thiệu về phần mềm lập trình điều khiển và thiết kế giao diện cho hệ thống cùng với các lưu đồ giải thuật.
- Chương 6: Chế tạo thử nghiệm, phân tích, đánh giá 19 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT [1], [2], [3], [6], [7], [8], [9], [10], [11] tài liệu tham khảo. Tổng quan về robot AGV 2. AGV là gì? AGV – Automated Guided Vehicle được gọi là xe tự hành vận chuyển, đây là sản phẩm thông minh ứng dụng trong vận chuyển hàng hóa mà không cần đến sự can thiệp của con người. Còn được gọi là robot di động tự động (AMR – Autonomous Mobile Robot).
AGV di chuyển theo các lộ trình định sẵn được đánh dấu hoăc sử dụng sóng vô tuyến, camera quan sát, lasers để dẫn đường. AGV có vai trò quan trọng trong toàn bộ lĩnh vực vận chuyển vật liệu. Đặc biệt là trong các nhà máy sản xuất linh kiện điện tử, chi tiết lắp ráp, sản phẩm khuôn đúc, thực phẩm – đồ uống, … 2. Lịch sử hình thành và phát triển Vào năm 1953, xe tự hành đầu tiên xuất hiện do Arthur “MAC” Barett chế tạo nên và được đặt tên là “Guide - O - Matic”.
Guide - O - Matic sử dụng 1 sợi dây dẫn gắn trên sàn nhà để định hướng di chuyển, Barett sử dụng cần trục điều khiển bằng sóng radio để vận hành xe di chuyển từ điểm lấy hàng trên pallet ròi di chuyển tới địa điểm lấy hàng tiếp theo. Sau này, hệ thống được đổi tên thành AGV và mọi người công nhận Arthur “MAC” Barett là cha đẻ của chúng. Mục tiêu hình thành xe tự hành AGV là để giảm thải, hỗ trợ nhân viên trong việc di chuyển hàng hóa từ khu vực này sang khu vực khác. Và cho đến thời điểm hiện tại thì mục tiêu đó vẫn không thay đổi.1 Mô hình xe tự hành đầu tiên trên thế giới.
Năm 1954, những xe tự hành AGV đầu tiên được đưa vào sử dụng tại Mỹ. Tại thời điểm này, AGV di chuyển khá đơn giản, bắt đầu bằng lệnh - di chuyển theo các đường line có sẵn - dừng bằng công tắc hành trình với cảm biến đơn giản. Dù chưa thực sự linh hoạt trong khâu hoạt động, nhưng AGV đã làm thay đổi rất lớn trong sản xuất góp phần giải phóng sức lao động, quy chuẩn hóa dây chuyền sản xuất. Đến năm 1973, Volvo - công ty về lắp ráp ô tô nổi tiếng của Thụy Điển đã triển khai 280 chiếc xe tự hành vào dây chuyền lắp ráp hệ thống.
Lúc này, AGV bắt đầu có những cải tiến mới: tạm dừng, đảo chiều chuyển động, thay thế dây dẫn hướng bằng sóng vô tuyến, vạch kẻ từ,. Giai đoạn từ năm 1990 - 2010, nhờ sự phát triển của các công nghệ khoa học đã tạo ra các loại cảm biến mới (trong đó có cảm biến không tiếp xúc), công nghệ nhận dạng hình ảnh và các bộ vi xử lý ,.đã tạo nên các xe tự hành AGV với độ “thông minh” vượt bậc: tốc độc di chuyển cao hơn, cảm biến tốt hơn, ghi nhớ nhanh hơn, tự về điểm nạp năng lượng và chi phí đầu tư thấp. Từ năm 2010 - 2020, xe tự hành AGV ngày càng có những cải tiến hiện đại, chi phí sản xuất cảng thấp. Ứng dụng được nhiều lĩnh vực do có sự đa dạng về mẫu mã, thiết kế, chức năng,.
Phân loại theo chức năng 2. Xe tự hành AGV dạng kéo (Towing Vehicle) Xe kéo xuất hiện đầu tiên và đang được sử dụng nhiều nhất. Loại này có thể kéo được một hay nhiều toa được nối liên tiếp nhau, xe có thể kết nối bằng tay hoặc tự động với các toa hàng thông qua hệ thống móc kéo. Khối lượng tải dao động từ vài trăm kg cho đến hàng tấn tùy cấu hình xe.
Đặc điểm: - Vận chuyển được tải trọng lớn. - Phù hợp với thiết bị có bánh xe.2 Xe tự hành AGV dạng kéo. Xe tự hành AGV dạng chở (Unit Load Vehicle) Xe chở được trang bị các khay chứa riêng biệt. Các khay chứa được thiết kế phần đáy cách mặt đất bằng với chiều cao của xe chở để xe chở có thê nâng hạ một cách dễ dàng.
Hàng hóa sẽ được chuyển lên băng tải, khay đựng bằng tay hoặc tự động. Đặc điểm: - Nhanh chóng, linh hoạt và có độ bền cao. - Phù hợp để vận chuyển hàng hóa gọn, nhẹ, ít cồng kềnh.3 Xe tự hành AGV dạng chở. Xe tự hành AGV dạng nâng (Fork Vehicle) Xe dạng nâng có khả năng nâng hàng hóa đặt trên sàn, được thiết kế với chức năng di chuyển hàng hóa lên cao.
Đặc điểm: - Phù hợp cho hàng hóa đặt trên bục hoặc pallet. - Có khả năng đưa hàng hóa lên cao. - Chi phí cao hơn so với các dòng AGV khác.4 Xe tự hành dạng nâng. Xe tự hành AGV dạng đẩy (Cart Vehical) Xe dạng đẩy thì ngược lại với dạng kéo, được chế tạo để vận chuyển các hàng hóa đặt phía trước của xe.
Đặc điểm: - Tính linh hoạt cao, giá thành thấp. - Nhanh chóng, độ bền cao. - Sử dụng để chở thiết bị, linh kiện.5 Xe tự hành dạng đẩy. Phân loại theo dạng đường đi 2.
AGV không theo đường dẫn (Free Path Navigation). Loại này có thể di chuyển đến bất kỳ vị trí nào trong không gian hoạt động. Đây là loại AGV có tính linh hoạt cao nhất được định vị bởi các cảm biến để xác định di chuyển, cảm biến laser để xác định vị trí các vật thể xung quanh, hệ thống định vị cục bộ (Local Naviation Location) để xác định tọa độ tức thời nhằm xác định vị trí AGV trên bản đồ. AGV chạy theo đường dẫn (Fixed Path Navigation) Loại này được thiết kế để chạy theo các đường dẫn được thiết kế sẵn, gồm các loại đường dẫn: 24 - Đường dẫn từ: là loại làm bằng các dây từ được chôn ngầm dưới nền sàn.
AGV bám theo đường dẫn dể di chuyển nhờ các cảm biến cảm ứng. Loại này không nằm trên mặt sàn nên có tính thẩm mĩ cao, không ảnh hướng để các hoạt động khác trong cùng không gian. - Đường ray dẫn: loại này được lắp đặt sẵn trên các mặt sàn nên chỉ sử dụng với những hệ thống chuyên dụng, Thiết kế của hệ thống đơn giản, xe có thể di chuyển với tốc độ cao nhưng lại không linh hoạt. - Đường băng kẻ trên sàn: các vạch kẻ đường được dán sẵn trên sàn, xe AGV bám theo các vạch kẻ đường di chuyển nhờ các cảm biến.
Loại này có tính linh hoạt cao nhờ việc có thể dễ dàng thay đổi lộ trình đường đi nhờ việc vẽ lại các vạch kẻ đường, Tuy nhiên, các vạch kẻ đường này có thể bị bẩn hay hư hại trong quá trình hoạt động. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Việc nghiên cứu và ứng dụng robot hướng dẫn trong bệnh viện đang phát triển mạnh mẽ cả trong và ngoài nước. Mặc dù Việt Nam vẫn đang trong giai đoạn đầu, nhưng với sự quan tâm và đầu tư ngày càng tăng, tiềm năng ứng dụng robot hướng dẫn trong bệnh viện ở Việt Nam là rất lớn. Nghiên cứu robot tại Việt Nam đã có những bước phát triển đáng kể trong 25 năm qua.
Nhiều trường đại học trên toàn quốc thực hiện các nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng về Robot như Đại học Bách khoa Tp.HCM, Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM, Đại học Tôn Đức Thắng,… Một số bệnh viện lớn: Như Bệnh viện Bạch Mai, Bệnh viện Đại học Y Dược TP.HCM đã thử nghiệm và đưa vào sử dụng một số mẫu robot hướng dẫn, giúp bệnh nhân tìm kiếm phòng khám, phòng xét nghiệm một cách dễ dàng hơn. Sau đây, nhóm xin trình bày một vài robot hướng dẫn trong bệnh viện tiêu biểu. Nước ngoài Nhật Bản: Pepper là một robot nửa hình người do SoftBank Robotics (trước đây là Aldebaran Robotics) sản xuất, được thiết kế với khả năng nhận dạng biểu hiện cảm xúc. Pepper được giới thiệu trong một hội nghị vào ngày 5 tháng 6 năm 2014, và được trưng bày tại các cửa hàng điện thoại SoftBank Mobile ở Nhật Bản ngay vào ngày hôm sau Khả năng nhận biết biểu lộ cảm xúc của Pepper dựa trên việc phát hiện và phân tích các biểu hiện trên khuôn mặt và tông giọng.6 Robot “Pepper” Hoa Kỳ: Moxi (Diligent Robotics): Moxi là một robot hình người được thiết kế để hỗ trợ nhân viên y tế bằng cách thực hiện các nhiệm vụ như vận chuyển vật tư và mẫu xét nghiệm.
Moxi cũng có thể hướng dẫn bệnh nhân và khách thăm quan trong bệnh viện, giúp họ tìm đúng đường đi và cung cấp thông tin cần thiết.7 Robot " Moxi " của Diligent Robotics. Trong nước Mô hình trong nước: - Hiện tại thị trường trong nước chưa có bệnh viện ở bất kỳ quy mô lớn, nhỏ sử dụng Robot thay cho nhân viên hướng dẫn. 26 - Các robot hướng dẫn trong bệnh viện vẫn đang trong quá trình nghiên cứu với sự tham gia của nhiều trường đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ… - Tại Bệnh viện đa khoa Bắc Giang năm 2021, một con robot đã được triển khai để hỗ trợ công tác chăm sóc bệnh nhân và giảm bớt gánh nặng cho nhân viên y tế. Con robot này có thể được lập trình để thực hiện các nhiệm vụ như vận chuyển dược phẩm, thực phẩm và các vật dụng y tế từ một nơi đến nơi khác trong bệnh viện.