CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU - Trình bày tính cấp thiết, ý nghĩa, mục tiêu, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu của đề tài. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI - Các khái niệm, định nghĩa, các kiến thức cần thiết khác liên quan đến đề tài CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Các kiến thức lí thuyết liên quan đề tài: Nguyên lý hoạt động của xe tự hành bám line, công nghệ RFID và ứng dụng, giao tiếp không dây và điều khiển bằng điện thoại di động. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ - Tính toán và xây dựng hệ thống cơ khí, tính toán động học. CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN - Trình bày các khối hoạt động của hệ thống điện điều khiển, thiết kế giao diện người dùng, kết nối không dây giữa điện thoại và xe.
CHƯƠNG 6: THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ - Tiến hành thử nghiệm hệ thống trong môi trường mô phỏng và thực tế, đánh giá hiệu quả và điều chỉnh các thông số kỹ thuật. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN - Đưa ra các kết luận đề xuất hướng phát triển cho các nghiên cứu tiếp theo. 3 CHƯƠNG 2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu Xe tự hành AGV, hay còn được gọi là Robot AGV (Automation Guided Vehicle), là robot sử dụng các công nghệ dẫn đường để vận chuyển hàng hóa và nguyên vật liệu đến các vị trí đã được xác định trước mà không cần sự can thiệp của con người. Loại xe này cũng được biết đến với tên gọi Robot kéo hàng hoặc Robot vận chuyển hàng tự động.
[3] Xe tự hành AGV đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển nhà máy thông minh (Smart Factory) và kho thông minh, cũng như trong tự động hóa công nghiệp. Hiện nay, xe tự hành AGV được ứng dụng rộng rãi trong việc vận chuyển nguyên vật liệu ở nhiều lĩnh vực như công nghiệp ô tô, điện tử, logistics, dược phẩm, y tế và hàng tiêu dùng. [3] Trong đề tài này, nhóm sẽ nghiên cứu về loại xe sẽ được tích hợp công nghệ RFID để nâng cao khả di chuyển linh hoạt, cùng với tính năng dừng lại khi gặp vật cản nhằm đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành. 1 Xe tự hành AGV 2.2 Đặc tính của hệ thống 2.1 Xe AGV bám line Xe AGV bám line (Line-following AGV) là một loại xe tự hành tự động hoạt động theo nguyên tắc bám theo các tuyến đường đã được định sẵn trên mặt đất, thường là các dải băng từ, dây dẫn hoặc các vạch màu.
Các xe này được trang bị cảm biến quang học hoặc cảm biến từ để nhận biết và theo dõi tuyến đường, đảm bảo di chuyển chính xác và ổn định trong 4 CHƯƠNG 2 quá trình vận hành. Nhờ khả năng này, xe AGV bám line thường được sử dụng trong các nhà máy sản xuất và kho bãi để vận chuyển hàng hóa giữa các vị trí cố định một cách hiệu quả và an toàn. Việc sử dụng xe AGV bám theo line giúp giảm thiểu sự can thiệp của con người, tăng năng suất lao động và đảm bảo tính liên tục trong các quy trình vận chuyển. Với sự phát triển của công nghệ, xe AGV bám theo line ngày càng được tối ưu hóa về khả năng nhận diện và phản ứng, mang lại nhiều lợi ích trong việc tự động hóa và hiện đại hóa quy trình sản xuất và logistics.
2 Xe AGV bám line 2.2 Công nghệ RFID RFID (Radio Frequency Identification) là công nghệ sử dụng sóng vô tuyến để tự động nhận diện và theo dõi các đối tượng. Công nghệ này bao gồm một đầu đọc và các thẻ RFID, trong đó mỗi thẻ chứa một mã nhận diện duy nhất. Khi đầu đọc phát sóng vô tuyến, các thẻ RFID sẽ phản hồi lại với mã nhận diện của chúng, giúp hệ thống xác định vị trí và thông tin về các đối tượng được gắn thẻ. Công nghệ này có nhiều ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày, như quản lý kho hàng và chuỗi cung ứng, kiểm soát ra vào, thanh toán không tiếp xúc và theo dõi tài sản.
RFID giúp cải thiện độ chính xác và tốc độ trong việc thu thập dữ liệu, giảm thiểu lỗi do con người gây ra và tăng cường hiệu quả hoạt động. Với sự phát triển không ngừng, RFID đang trở thành một công cụ quan trọng trong việc tự động hóa và tối ưu hóa các quy trình quản lý và vận hành. 5 CHƯƠNG 2 Hình 2. 3 Tích hợp công nghệ RFID 2.3 Hệ thống cảm biến phát hiện vật cản Hệ thống cảm biến phát hiện vật cản là một công nghệ được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị tự động và phương tiện di chuyển để đảm bảo an toàn trong quá trình hoạt động.
Hệ thống cảm biến phát hiện vật cản thường sử dụng các loại cảm biến như cảm biến siêu âm, cảm biến hồng ngoại hoặc cảm biến laser để phát hiện các vật cản trên đường đi của xe. Khi phát hiện vật cản, hệ thống sẽ gửi tín hiệu đến bộ điều khiển để dừng xe, đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành. Hệ thống cảm biến phát hiện vật cản có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thiết bị và con người, giảm thiểu nguy cơ tai nạn và hỏng hóc. Trong các ứng dụng như xe tự hành, robot công nghiệp, và thiết bị gia dụng thông minh, công nghệ này không chỉ tăng cường an toàn mà còn nâng cao khả năng tự động hóa, giúp các thiết bị hoạt động hiệu quả và chính xác hơn trong các môi trường phức tạp.
4 Phát hiện vật cản bằng cảm biến siêu âm 6 CHƯƠNG 2 2.3 Kết cấu của hệ thống Hệ thống xe AGV tích hợp RFID và cảm biến phát hiện vật cản gồm các thành phần chính sau: Xe AGV: Bao gồm khung xe, động cơ, bánh xe, vỏ xe. Hệ thống RFID: Gồm các đầu đọc RFID được gắn trên xe và các thẻ RFID được gắn tại các vị trí cần quản lý. Hệ thống cảm biến phát hiện vật cản: Các cảm biến siêu âm được gắn trên xe để phát hiện vật cản. Bộ điều khiển trung tâm: Vi điều khiển Arduino chịu trách nhiệm điều khiển hoạt động của xe, nhận dữ liệu từ các cảm biến và đưa ra các lệnh điều khiển tương ứng.
Ứng dụng di động: Giúp người dùng điều khiển và giám sát hoạt động của xe từ xa.4 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 2.1 Các nghiên cứu ngoài nước Nghiên cứu về xe AGV đã được tiến hành rộng rãi trên toàn thế giới. Các nước trên thế giới đều chú trọng vào lĩnh vực này, với sự tham gia của các viện nghiên cứu, trường đại học, công ty công nghệ và tổ chức nghiên cứu. Dưới đây là một số ví dụ về tình hình nghiên cứu Mobile Robot ở một số quốc gia nổi tiếng: Matradee có khả năng mở cửa nhà bếp, cho phép giao hàng từ nhà bếp đến bàn ăn. Chúng ta có thể ra lệnh cho Matradee từ xa bằng đồng hồ thông minh có thể đeo được.
Cho phép bạn điều khiển Matradee từ bất kỳ đâu trong nhà hàng của bạn. 5 Matradee - Robot dịch vụ nhà hàng của công ty RichTech Robotic 7 CHƯƠNG 2 LEO và CLEO đã được triển khai làm robot phục vụ khi khách sạn EMC2 Chicago khai trương vào tháng 5 năm 2017. Nhiệm vụ chính của LEO và CLEO là giao hàng đến các phòng ở khách sạn. 6 LEO và CLEO – Robot dịch vụ nhà hàng ở Chicago (Mỹ) WiiGo, một giỏ hàng tự điều khiển, được phát triển bởi công ty khởi nghiệp Follow Inspiration của Bồ Đào Nha, được thành lập vào năm 2012.
Sản phẩm này hỗ trợ khách hàng gặp khó khăn trong việc di chuyển khi mua sắm tại các siêu thị lớn. 7 Robot WiiGo 8 CHƯƠNG 2 2.2 Các nghiên cứu trong nước Tại Việt Nam, nghiên cứu về xe AGV và các hệ thống tự động hóa cũng đã thu hút được sự quan tâm đáng kể. Nhiều đề tài nghiên cứu đã được thực hiện tại các trường đại học và các công ty về công nghệ, robot, trí tuệ nhân tạo. Mobile Robot giao hàng tự động: FPT Software đã giới thiệu robot tự động giao hàng có tên là "NextAMR" - là robot tự hành sử dụng trong sản xuất công nghiệp đầu tiên do người Việt chế tạo.
Ở môi trường nhà máy, NextAMR có thể tự động định vị, tìm đường di chuyển linh hoạt, mà không cần đường ray chuyên dụng, chủ động tránh người & vật cản, cập nhật bản đồ thích ứng với những thay đổi. 8 Robot NextARM [4] Robot công nghiệp: Trong ngành công nghiệp, Mobile Robot cũng được các nhà máy sản xuất ngày càng cập nhật khả năng tự động hóa. Ví dụ, công ty Inteligent Robotics Company (IROCO) đã phát triển robot phục vụ đẩy xe và phân phối các bộ phận trong nhà máy. 9 Robot AMR300 do Công ty IROCO phát triển 9 CHƯƠNG 2 2.5 Các tồn tại của hệ thống Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng thực tế về xe AGV, vẫn còn tồn tại một số hạn chế cần được khắc phục: Một số loại cảm biến hiện tại chưa đủ chính xác để phát hiện các vật cản nhỏ hoặc trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.
Hệ thống RFID hiện tại vẫn còn hạn chế trong việc quản lý và tương tác với một số lượng lớn các thẻ RFID trong môi trường phức tạp. Nhiều hệ thống xe AGV chưa đủ linh hoạt để thích ứng với các thay đổi trong môi trường hoạt động hoặc các yêu cầu vận hành khác nhau. Như vậy để giải quyết các tồn tại trên, đề tài này sẽ tập trung vào việc phát triển một hệ thống xe AGV có khả năng dò line chính xác, tích hợp công nghệ RFID để nâng cao khả năng quản lý và di chuyển, cùng với hệ thống cảm biến phát hiện vật cản. Hơn nữa, việc phát triển app để điều khiển và theo dõi hoạt động của xe sẽ giúp tăng cường tính linh hoạt và hiệu quả.
10 CHƯƠNG 3 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Nguyên lý hoạt động của xe tự hành bám line 3.1 Cảm biến dò line Cảm biến dò line có thể xem là một phần không thể thiếu trong xe tự hành bám line, nó được sử dụng để phát hiện và bám theo đường line trên mặt đường và điều khiển hướng di chuyển của xe. Cảm biến này giúp xe tự hành "nhìn thấy" và "cảm nhận" đường line, từ đó thực hiện các thao tác điều khiển để bám theo line một cách chính xác nhất.