Chương 1: Giới thiệu 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: Tổng quan nghiên cứu đề tài Nội dung chính của chương này nêu các khái niệm, định nghĩa, các kiến thức cần thiết khác liên quan đến chủ đề nghiên cứu. Tóm tắt những lý thuyết, những nghiên cứu trước đây ở cả trong và ngoài nước liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu. Chương 3: Cơ sở lý thuyết Nội dung chính của chương này trình bày các lý thuyết cần sử dụng nhằm giải quyết các vấn đề, hệ thống hóa các công thức cần sử dụng.
Chương 4: Tính toán, thiết kế hệ thống cơ khí Nội dung chính của chương này trình bày các tính toán, thiết kế mặt cơ khí cho xe, tính toán độ bền và tính toán các bộ truyền động. 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 Nội dung chính của chương này trình bày về những kết quả mà nhóm thực hiện đề tài đã đạt được như thi công mô hình thực tế và giao diện điều khiển hệ thống. 3 CHƯƠNG 2 CHƯƠNG 2.
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu Robot AGV (Automated Guided Vehicle) được biết đến là loại robot tự động hóa được thiết kế để thực hiện vận chuyển và di chuyển trong một môi trường cụ thể mà không cần có sự can thiệp của con người. Một số vấn đề thường gặp liên quan đến AGV beacon: Độ chính xác vị trí: Sự chính xác của beacon phụ thuộc vào khoảng cách, tường chắn sóng, và nhiễu. Độ phủ sóng: Sóng từ beacon có giới hạn phạm vi. Kích thước và cấu trúc của môi trường có thể ảnh hưởng đến cách thức cũng như phạm vi hoạt động của beacon.
Sự nhiễu sóng: Các nguồn nhiễu từ các thiết bị khác có thể gây ảnh hưởng đến tín hiệu beacon, dẫn đến sai lệch trong việc định vị chính xác vị trí.2 Đặc tính của robot AGV sử dụng BLE Robot AGV sử dụng BLE với các đặc điểm sau: - Tự động hóa - Định vị và định hướng - Tương tác và truyền thông - An toàn - Tính linh hoạt 2.3 Kết cấu của robot AGV sử dụng BLE Khung: Robot AGV thường có một khung cơ bản để chứa các thành phần. Khung này chứa bánh xe, bộ điều khiển động cơ và hệ thống lái. Hệ thống điều khiển: Bao gồm bộ vi xử lý, bo mạch điều khiển, cảm biến và phần mềm điều khiển giúp Robot AGV nhận dạng tín hiệu beacon, xác định vị trí và điều hướng di chuyển theo yêu cầu. Cảm biến: nhằm mục đích thu thập thông tin từ môi trường xung quanh nhóm sử dụng các cảm biến bao gồm cảm biến khoảng cách, cảm biến tránh vật cản.
Beacon: Robot AGV sử dụng beacon để xác định vị trí trong không gian. Beacon được đặt ở các vị trí cố định trong môi trường. Robot AGV sử dụng tín hiệu từ beacon để xác định vị trí và điều hướng di chuyển theo đúng tuyến đường.4 Tình hình phát triển của robot vận chuyển AGV 2.1 Trong nước Đối với Robot vận chuyển hàng trong kho thì sản phẩm này đã quá quen thuộc với các doanh nghiệp có nhiều kho hàng, cần tối ưu hóa việc vận chuyển hàng hóa trong kho, công nghệ chủ yếu mà các robot này sử dụng là LIDAR. Hình 2-1 Xe tự hành AGV kéo trên lưng Ưu điểm của xe tự hành AGV kéo trên lưng - Có khả năng điều khiển cùng lúc nhiều thiết bị.
- Tăng cường hiệu suất làm việc trong quá trình vận chuyển và di chuyển hàng hóa mà không cần sự can thiệp của con người. - Hoạt động độc lập giảm sự phụ thuộc con người - Tối ưu hóa quy trình vận chuyển trong môi trường công nghiệp hoặc nhà máy. Nhược điểm của xe tự hành AGV kéo trên lưng - Vì hoạt động độc lập nên khả năng tương tác và giao tiếp với môi trường hoặc con người xung quanh nó bị hạn chế. - Khả năng linh hoạt bị giảm tương tác trong một số ứng dụng.
5 CHƯƠNG 2 Hình 2-2 Xe tự hành AGV băng tải BELT Ưu điểm của xe tự hành AGV băng tải BELT: - Hoạt động tự động, giảm sự phụ thuộc vào lao động con người và tối ưu hóa quy trình vận chuyển hàng hoá. - Hoạt động liên tục và chính xác trong quy trình vận chuyển. Điều này giúp tăng năng suất và hiệu quả sản xuất. - Vận chuyển hàng hoá nhanh chóng và hiệu quả mà không cần sự can thiệp của con người.
- Được điều khiển tự động, giúp giảm sai sót do con người và tăng độ chính xác trong quy trình vận chuyển. - Cảm biến được sử dụng để phát hiện và tránh va chạm với các vật cản và các xe AGV khác trong quá trình di chuyển. Nhược điểm của xe tự hành AGV băng tải BELT: - Hoạt động tốt nhất trong môi trường công nghiệp hoặc nhà máy có cơ sở hạ tầng phù hợp. - Điều kiện mặt đất phải được duy trì tốt và không có quá nhiều vật cản trên đường đi để đảm bảo hoạt động hiệu quả của xe tự hành.
- Gây hạn chế trong việc vận chuyển các đồ vật lớn hoặc nặng. 6 CHƯƠNG 2 Hình 2-3 Xe tự hành AGV chở hàng Ưu điểm - Tăng năng suất: nhà máy có thể hoạt động 24/24, 7/7 trong suốt 365 ngày, điều này sẽ làm tăng đáng kể năng suất sản xuất trong các công ty. - Cải tiến chất lượng: Hệ thống AGV chuyển hàng tự động có khả năng giảm thiểu đáng kể các sai sót liên quan đến con người. - Độ tùy biến cao: Đối với robot AGV, chương trình sẽ đảm bảo khả năng làm tất cả các công việc được giao.
Điều này sẽ làm tăng độ tùy biến trong sản xuất. - Thông tin thu thập được có độ chính xác cao: Việc thu thập thông tin tự động có thể hỗ trợ các doanh nghiệp trong việc lấy được thông tin quan trọng từ sản xuất, tăng độ chính xác của dữ liệu và cắt giảm chi phí thu thập dữ liệu. - An toàn lao động: Với các môi trường sản xuất khắc nghiệt, việc triển khai các dây chuyền tự động sẽ đảm bảo an toàn cho con người.2 Ngoài nước Lịch sử phát triển AGV Vào những năm đầu của thế kỷ 20, xe tự hành bắt đầu phát triển mạnh mẽ, ban đầu là phát triển theo lộ trình được quy định trước, tiếp theo sau đó công nghệ này càng được củng cố và ngày càng phát triển. Đến những năm cuối thế kỷ 20, người ta đã sử dụng robot AGV bằng công nghệ từ tính giúp xe trở nên ổn định hơn.
Với sự giao thoa công nghiệp mạnh mẽ thế giới, nhiều doanh nghiệp đã sử dụng robot AGV để có thể tiết kiệm nguồn lực, nâng cao hiệu suất làm việc, tiết kiệm khá nhiều chi phí. Vì vậy, những năm trở lại đây, xe AGV cũng đã phát triển nhanh chóng tại Trung Quốc, Đông Nam Á và cả ở Việt Nam. 7 CHƯƠNG 2 Lịch sử phát triển Beacon Lịch sử phát triển của beacon bắt đầu từ những năm đầu của thế kỷ 21. Là một công nghệ phát sóng không dây công suất thấp, được sử dụng để định vị và gửi thông tin đến các thiết bị trong phạm vi gần.
- Năm 2006: Ý tưởng ban đầu của beacon đã được tạo ra bởi các nhà phát triển của Apple. Tuy nhiên, nó không được công bố rộng rãi vào thời điểm đó. - Năm 2013: Apple chính thức giới thiệu công nghệ iBeacon vào năm 2013 tại hội nghị WWDC (Apple Worldwide Developers Conference). iBeacon là một tiêu chuẩn dành riêng cho các thiết bị iOS, giúp các ứng dụng trên điện thoại di động có thể nhận diện và tương tác với các beacon gần đó.
- Năm 2014: Google ra mắt công nghệ Eddystone vào năm 2014. Đây là một tiêu chuẩn mã nguồn mở cho beacon, cho phép các thiết bị Android cũng như các nền tảng di động khác có thể tương tác với các beacon. Eddystone hỗ trợ nhiều dạng thông báo, bao gồm URL, UID (định danh duy nhất), và TLM (dữ liệu telemetric). - Các năm sau 2014: Công nghệ beacon ngày càng trở nên phổ biến và được triển khai trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
Và phát triển thêm công nghệ BLE (Bluetooth Low Energy) giúp cải thiện khả năng phát sóng và tiêu thụ năng lượng của beacon. Hình 2-4 Bluetooth beacon DATAEAGLE Trong đó, công nghệ BLE được sử dụng khá phổ biến trên thế giới, nhưng ở nước ta vẫn còn có phần khá mới mẻ. Với đề tài “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo robot vận chuyển hàng trong kho sử dụng bluetooth beacon (BLE) năng lượng thấp”, nhóm hy vọng có thể ứng dụng thành công công nghệ BLE này vào robot AGV, từ đó có thể nâng cao hơn hiểu biết của mình về công nghệ BLE cũng như robot AGV.5 Giới hạn đề tài Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo cơ khí cho robot AGV di chuyển với vận tốc giới hạn từ 0,4m/s đến 0,6m/s. Sử dụng tín hiệu từ beacon BLE để điều khiển cho robot.
Hoạch định đường đi có sẵn cho robot, điều khiển robot thông qua ứng dụng. Khối lượng của khối hàng cần chở có khối lượng tối đa 30kg, là hình hộp có khối lượng phân bố đều, có các kích thước không lớn hơn 300mm. Mỗi lần vận chuyển chỉ chở một kiện hàng. 9 CHƯƠNG 3 CHƯƠNG 3.1 Giới thiệu về Bluetooth Beacon BLE Beacon BLE (Bluetooth Low Energy) là một công nghệ không dây được sử dụng nhằm mục đích truyền tải thông tin qua Bluetooth, tạo ra một khu vực phủ sóng nhỏ, trong phạm vi vài mét đến khoảng 50m.
Beacon BLE là một thiết bị nhỏ gồm một bộ phát sóng Bluetooth Low Energy và một pin. Khi thiết bị di động hoạt động trong phạm vi của beacon, chúng có thể truyền nhận tín hiệu và tương tác qua thiết bị với nhau. Beacon BLE được sử dụng nhiều trong các ứng dụng liên quan đến định vị và xác định vị trí của vật thể, nhằm mục đích có thể điều khiển vị trí thích hợp. Các đặc tính kỹ thuật chính của beacon: - Phạm vi phát sóng: Đây là khoảng cách tối đa mà một beacon có thể phát sóng tín hiệu Bluetooth để tương tác với các thiết bị di động.
Phạm vi này thường thấp, thường nằm trong khoảng từ vài mét đến khoảng 50 mét, tùy vào loại beacon và môi trường sử dụng.