CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. Xác định vấn đề Trong giai đoạn nền kinh tế của thế giới cũng như nước ta đang phát triển một cách bùng nổ mạnh mẽ thì nhu cầu về đời sống của con người ngày càng tăng cao. Một trong số những nhu cầu đó phải nói đến nhu cầu mua sắm hàng hóa của con người. Để đáp ứng được nhu cầu mua sắm ấy của con người, hàng hóa ngày càng đa dạng hơn về mẫu mã, màu sắc, tiện dụng hơn và tất nhiên chất lượng ngày cũng phải được tăng cao.
Kéo theo đó ngày càng có nhiều nhà cung ứng, các công ty, xí nghiệp, cơ sở vận chuyển hàng hóa được ra đời. Logistics là hoạt động theo chuỗi dịch vụ từ giai đoạn tiền sản xuất cho tới khi hàng hóa tới tay người tiêu dùng cuối cùng. Lĩnh vực này liên quan trực tiếp đến hoạt động vận tải, giao nhận, kho bãi, các thủ tục dịch vụ hành chính, tư vấn (hải quan, thuế, bảo hiểm…), xuất nhập khẩu – thương mại, kênh phân phối, bán lẻ…. Có thể thấy ngành dịch vụ Logistics là ngành đang chiếm phần quan trọng trong việc đáp ứng các nhu cầu cuộc sống của con người và cả nền kinh tế đất nước.
Từ khâu đóng gói sản phẩm đến tay người dùng là cả 1 quá trình lâu dài đòi hỏi cần chính xác, an toàn về hàng hóa khi đến tay người tiêu dùng. Có thể thấy trong chuỗi cung ứng sản phẩm, khâu chuẩn bị hàng hóa, cụ thể là chuẩn bị đơn hàng từ ở kho là khâu mất nhiều thời gian và nhân lực nhất và cũng là khâu quan trọng nhất. Nếu có thể giúp việc chuẩn bị các đơn hàng từ ở kho trở nên nhanh gọn hơn, linh hoạt hơn thì việc đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng cũng sẽ nhanh hơn, hàng hóa đến tay người tiêu dùng nhanh chóng thúc đẩy được nền kinh thế hơn nửa. Với việc xuất hiện ngày càng nhiều thiết bị tự động hóa và cơ giới hóa trong các kho hàng, việc chuẩn bị các đơn hàng ngày càng đa dạng và linh hoạt hơn trước.
Cụ thể xe tự hành AGV giúp cho kế hoạch sản xuất, vận chuyển hàng hóa trở nên linh hoạt hơn, tăng năng suất lao động, tiết kiệm nhân lực và thời gian. Xu hướng và lợi ích to lớn của việc sử dụng xe tự hành AGV là cơ sở để nhóm quyết định sẽ nghiên cứu, thết kế chế tạo ”robot vận chuyển hàng trong kho” để làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp kỳ này. Vai trò thực tiễn của đề tài Đề tài nhóm hướng đến là việc vận chuyển các kiện hàng, các giỏ ở trong kho đến vị trí của người soạn đơn hàng để việc chuẩn bị các đơn hàng trở nên nhanh chóng hơn, linh hoạt hơn và ít tốt nguồn nhân lực nhất có thể. Nhà kho là khu vực tập trung nhân lực, trang thiết bị, nguyên vật liệu phục vụ cho quá trình sản xuất, bảo quản, di chuyển hàng hóa.
Di chuyển hàng hóa trong nhà kho Trang 1 theo cách truyền thống là sử dụng xe đẩy, xe nâng con người vận hành. Hơn nữa, công việc di chuyển hàng hóa thường nặng nhọc, nguy hiểm và lặp lại. Trên thế giới, robot tự hành đã và đang ứng dụng rộng rãi trong công đoạn di chuyển đó, mang lại hiệu quả to lớn trong nhà máy, kho bãi. Việc áp dụng xe AGV vào kho hàng, nhà xưởng có lợi ích sau: - Hoạt động liên tục: cả ngày và đêm.
- Thay thế con người vận chuyển hàng hóa nặng nhọc, có tính lặp lại. - Giảm chi phí vận hành, đặc biệt là chi phí đào tạo, sử dụng nhân công. - Tính chính xác và độ ổn định cao giúp quá trình sản xuất được liên tục. - Giảm thời gian vận chuyển.
Do đó, các công ty sản xuất, thương mại đã và đang đẩy mạnh phát triển hệ thống nhà xưởng, kho hàng tự động dùng AGV. Một số loại xe AGV phổ biến. Tham khảo một số loại xe AGV phổ biến như xe AGV kéo, chở,…. về cơ bản rút ra được những ưu nhược điểm sau: Ưu điểm: - Có khả năng chịu tải trọng cao.
- Di chuyển linh hoạt, tự động. - Sử dụng hệ thống đường dẫn là các line dẫn tích hợp với việc đọc các mã hàng, các vị trí đã được chỉ định. - Có khả năng chính xác về vị trí cao. Trang 2 - Tối ưu được đường đi của xe, rút ngắn thời gian di chuyển và tăng được năng suất lao động, hạn chế nhân lực.
Nhược điểm: - Việc bảo trì bảo dưỡng các line dẫn gặp nhiều khó khăn sau một thời gian sử dụng. - Cần tính toán, thiết kế các đường dẫn một cách chính xác, phù hợp với môi trường làm việc của nhà kho. - Đa phần các loại xe đã có hiện nay, chỉ chuyên chở hàng hóa từ vị trí của kiện hàng đến người soạn hàng. Còn việc bốc hàng lên xuống vẫn cần bàn tay của con người tác động vào.
Qua việc khảo sát những loại xe AGV đã có trước, nhóm đã lên ý tưởng và thiết kế được “Robot vận chuyển trong kho hàng” trong đồ án tốt nghiệp này. Mô hình hoàn thiện của nhóm. “Robot vận chuyển trong kho hàng” của nhóm được thiết kế dựa trên những ưu nhược điểm của các loại xe đi trước. Thay vì sử dụng các line dẫn, nhóm sẽ thiết kế hệ thống ray dẫn cho xe, tạo ra các ô hàng chứ các giỏ hàng bên dưới.
Xe sẽ di chuyển theo 2 phương X và Y trên các ray để đến được ô hàng được chỉ định. Sử dụng cơ cấu lấy giỏ hàng để đem các giỏ hàng về vị trí của người soạn đơn hàng. Với việc xây dựng các ô hàng, xe AGV của nhóm chỉ chạy theo 2 phương X và Y, do đó phương án thiết kế cơ khí và di chuyển của xe cũng phải phù hợp với yếu tố di chuyển này. Xe sẽ có 4 khung chia thành 2 loại khung, tạm gọi là khung nâng hạ và khung cố định được ghép với nhau.
Mỗi loại khung sẽ di chuyển theo một phương Trang 3 nhất định. Khi xe, khung cố đinh đang di chuyển theo một phương thì khung nâng hạ lại xe được nâng lên, và ngược lại sẽ được hạ xuống để đổi hướng di chuyển cho xe. Các khung được hoạt động dựa trên cơ cấu nâng hạ khung, cơ cấu này sẽ giúp xe chuyển hướng để đến được ô hàng mong muốn. Để dảm bảo về độ chính xác của xe, nhóm tích hợp việc sử dụng RFID cho mỗi ô hàng để theo dõi vị trí của xe cũng như đảm bảo được xe sẽ đến được vị trí được chỉ định từ trước.
Ngoài ra, để chỉ định vị trí ô hàng cho xe, nhóm kết hợp với việc sử dụng một trang web chuyên dụng cho xe AGV, dữ liệu về vị trí các ô hàng, vị trí của xe được truyền từ 2 hướng từ xe đến trang web và ngược lại. Mục tiêu, phạm vi của đề tài 1. Mục tiêu Việc ứng dụng đề tài vào việc vận chuyển hàng hóa trong kho đòi hỏi đồ án phải đáp ứng được các mục tiêu sau: Về đường đi của xe đòi hỏi cần chắc chắn, có khả năng chịu được tải trọng của xe và cả các giỏ hàng đang được vận chuyển. Việc lắp đặt, bảo trì, thay thế cũng phải dễ dàng nhanh chóng và ít tốn kinh phí.
Nhất là phải thiết kế được hệ thống đường đi phù hợp với môi trường, kích thước của nhà kho. Hạn chế được sự va đập của các xe với nhau trong quá trình di chuyển. Về cấu tạo xe, vì đây là phần cứng, là khung xe nên cần thiết kế một cách gọn nhẹ và chắc chắn. Khung xe cần được tính toán, thiết kế và thi công một cách chính xác.
Phù hợp với hệ thống đường đi của xe, cũng như kích thước của xe cũng phải được tối ưu nhất có thể. Giúp cho việc di chuyển trở nên nhanh chóng, an toàn và tiết kiệm được diện tích trong kho. Về hệ thống điều khiển truyền động của xe. Cần thiết kế giúp cho xe di chuyển linh hoạt và phù hợp với cấu tạo cũng như đường đi của xe.
Đảm bảo có thể hoạt động ổn định khi tải trọng của xe thay đổi. Đảm bảo an toàn về điện, dễ dàng sửa chửa khi có sự cố xảy ra. Cần thiết kế được thuật toán di chuyển của xe sao cho đường đi từ điểm xuất phát đến ô hàng được chi định là ngắn nhất, tối ưu nhất, không va chạm vào các vật cản có trên đường đi. Về giao tiếp với người dùng.
Đây là phần quan trọng giúp cho xe biết được cần di chuyển đến ô hàng nào thông qua trang web chuyên dụng. Cần thực hiện được quá trình truyền và nhận dữ liệu của xe với trang web theo hướng từ xe đến web và ngược lại. Vì là phần sẽ giao tiếp với người dùng nên cần thiết kế trang web dễ thao tác, sử dụng, thân thiện với người dùng, thêm vào đó phải hiển thị được các thông số của xe đang vận chuyển mặt hàng được chọn lựa. Phạm vi “Robot vận chuyển trong kho hàng” của nhóm hoạt động trong kho với địa hình bằng phẳng, với các thông số sau: - Khối lượng ước tính: Từ 20 đến 30 kg.
- Vận tốc di chuyển tối đa: 0,5 m/s. - Thời gian ước tính làm việc: 4 giờ. Trang 5 CHƯƠNG 2: CỞ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2 nhóm sẽ tiến hành phân tích các ưu nhược điểm của từng loại xe AGV, là nền tảng để hình thành ý tưởng xe của nhóm. Ở chương này, nhóm cũng khát quát về phương án cơ khí, phương án điều khiển, giải thuật điều khiển của xe nhằm liệt kê ,phân tích các được các thiết bị hiện có trên thị trường.
Từ đó là cơ sở để nhóm lựa chọn và tiến hành chế tạo “Robot vận chuyển trong kho hàng”. Khái quát về xe tự hành AGV Hệ thống xe dẫn hướng tự động (AGVS) đã tồn tại từ năm 1953 bởi Barrett Electronics Of Northbrook, bang Illinois – USA, nay là Savant Automation of Walker, bang Michigan – USA. Một nhà phát minh với một giấc mơ sáng chế ra một phương pháp tự động hoá con người trên chiếc xe tải kéo mà đã được sử dụng trong các nhà máy trong nhiều năm. Lúc đầu chỉ là một chiếc xe kéo nhỏ chạy theo một đường dẫn.
Hệ thống hướng dẫn đầu tiên được tạo ra khi xuất hiện các cảm biến dò theo một từ trường. Agv tồn tại ở mức này cho đến giữa những năm bảy mươi. Công nghệ lúc này đã điều khiển các hệ thống để mở rộng khả năng và tính linh hoạt.