Chương 1: Tổng quan Chương này đưa ra các vấn đề, lý do chọn đề tài, mục đích nghiên cứu, bố cục cũng như các giới hạn của đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này trình bày nội dung cơ sở lý thuyết về PLC, PLC Misubishi dòng Q, động cơ brushless, cảm biến trạm dừng AGV, cảm biến laser, máy quét laser an toàn, tính toán động học, và truyền thông giao tiếp MC-Protocol. Chương 3: Thiết kế và thi công hệ thống Chương này trình bày các bước thi công phần cứng, lựa chọn thiết bị, sơ đồ nối dây và thuật toán sử dụng trong hệ thống. Chương 4: Kết quả thực hiện Chương này đưa ra các phương pháp đánh giá, kiểm chứng thuật toán, kiểm chứng vận tốc khi vào cua, điều khiển xe ở các chế độ và tính năng đề ra.
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển Chương này trình bày kết quả đạt được và đưa ra nhận xét với mục tiêu đặt ra cho đề tài. Kết luận về đề tài sau khi hoàn thành, đưa ra các ưu và nhược điểm từ đó đề ra hướng phát triển của trong tương lai. Giới hạn đề tài - Tính toán thiết kế cơ khí chưa tối ưu - Thuật toán bám line chưa hoạt động hoàn hảo trong điều kiện ánh sáng thay đổi - Một số tình huống yêu cầu xử lý nhiễu thủ công - Giao diện người dùng chưa có tính bảo mật BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu về xe tự hành AGV 2.1 Lịch sử phát triển xe AGV Không giống như các phương tiện truyền thống, việc triển khai AGV ban đầu sẽ diễn ra trong kho. Năm 1953, Arthur Barrett Jr.
đã phát triển phương tiện dẫn đường tự động (AGV) đầu tiên. Ông mô tả nó như một chiếc xe tự lái "Guide-O- Matic". Guide-Omatic đi theo dây cáp trên trần nhà. Điều này đã đưa Barrett Electronics trở thành nhà cung cấp hàng đầu về thiết bị trung tâm phân phối và hậu cần hiện đại.
Xe tải công nghiệp Barrett sau đó đã được bán cho Nissan. Bước đột phá của AGV đến vào năm 1973 khi các kỹ sư tại nhà máy lắp ráp ô tô của Volvo ở Kalmar, Thụy Điển, phát triển thiết bị lắp ráp không đồng bộ để thay thế cho dây chuyền lắp ráp trung tâm. Công nghệ ngày nay đang thúc đẩy các hệ thống mở rộng khả năng và tính linh hoạt của chúng. Vào thời điểm đó, phương tiện không chỉ được sử dụng để thực hiện các công việc đơn giản như kéo, đẩy đồ vật trong không gian nhỏ mà còn trong các quá trình xử lý và vận chuyển quy mô lớn, đặc biệt là ở các công ty, nhà máy lớn.2 Phân loại xe Agv dựa vào chức năng Dựa vào các chức năng mà xe tự hành AGV đảm nhận trong cách công việc có thể được chia làm bốn loại dựa theo nhu cầu chức năng của người sử dụng.
❖ Xe kéo (Towing Vehicle) Xe kéo là dòng sản phẩm đầu tiên của AGV, xuất hiện đầu tiên và vẫn được ưa chuộng và là loại được ưa chuộng nhất. Loại này có thể kéo được nhiều loại toa chở hàng khác nhau và chở được 8. Ưu điểm của hệ thống xe kéo: - Khả năng chuyên chở lớn. BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Có thể dự đoán và lên kế hoạch về tính hiệu quả của việc chuyên chở cũng như đảm bảo an toàn, tăng tính an toàn.1 Mô hình xe AGV dạng kéo ❖ Xe chở (Unit Load Vehicle) Xe tải được trang bị sàn khay có thể nâng lên hạ xuống bằng băng tải, dây đai hoặc dây xích.
Một xe tải đơn vị AGV được trang bị cảm biến chờ ở vị trí băng chuyền. Sau đó, khi hàng hóa được chuyển từ băng tải lên xe, AGV sẽ tự động di chuyển đến các điểm đã được lập trình sẵn. Một số đặc điểm của băng tải AGV: Tải trọng được phân phối và di chuyển theo yêu cầu. - Thời gian đáp ứng nhanh gọn.
- Giảm hư hại tài sản. - Đường đi linh hoạt, lập kế hoạch hiệu quả. - Giảm thiểu các tắc nghẽn giao thông chuyên chở. BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 4 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.2 Xe AGV dạng chở ❖ Xe đẩy (Cart Vehicle) Xe đẩy được cho là có tính linh hoạt cao và rẻ tiền, chúng được sử dụng để chuyên chở vật liệu và các hệ thống lắp ráp.3 Mô hình xe AGV dạng đẩy ❖ Xe nâng (Fork Vehicle) Có khả năng nâng các tải trọng đặt trên sàn hoặc trên các bục cao hay các khối hàng đặt trên giá.
Các ứng dụng thực tế của AGV trong các ngành sản xuất: Các ngành May mặc, Giày da, sản xuất Ô Tô, sản xuất linh kiện điện tử, các ngành đặt thù cần vận chuyển nhiều trong nhà máy. BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 5 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.4 Mô hình xe AGV dạng nâng 2.3 Phân loại theo cơ cấu dẫn đường Các hệ thống định vị khác nhau có thể được lựa chọn dựa trên yêu cầu, tần suất vận chuyển, phương tiện hiện có, chi phí lắp đặt và mở rộng trong tương lai. Các hệ thống phổ biến nhất là laser, đường viền, điểm từ và điều hướng băng từ được mô tả như sau. ❖ Loại chạy không chạy theo đường dẫn (Free path navigation): Có thể di chuyển đến bất kỳ vị trí nào trong không gian phẫu thuật.
Đây là một chiếc xe AGV có tính linh hoạt cao, tự định vị bằng cách sử dụng cảm biến con quay hồi chuyển để xác định hướng chuyển động và cảm biến laser để xác định vị trí của các vật thể xung quanh trong quá trình di chuyển. dẫn đường, hệ thống định vị cục bộ (Local navigation location) để xác định tọa độ tức thời. Thiết kế của loại phương tiện này đòi hỏi công nghệ tiên tiến hơn và phức tạp hơn so với các loại robot vận chuyển tự động khác. ❖ Loại chạy theo đường dẫn (Fixed path navigation): Robot vận chuyển tự động thuộc loại này được thiết kế chạy theo các đường dẫn định sẵn gồm: BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Đường dẫn từ: là loại đường dẫn được tạo thành từ một sợi dây từ được chôn dưới lòng đất.
Khi di chuyển, nhờ cảm biến cảm ứng từ nên xe có thể di chuyển dọc theo dây dẫn. Loại lối đi này không nằm trên mặt đất nên có tính thẩm mỹ tốt và không ảnh hưởng đến các hoạt động khác. Tuy nhiên, khi sử dụng, năng lượng phải tiêu hao để tạo ra từ tính trong dây, đường đi là cố định và không thể thay đổi. - Đường ray dẫn: Robot vận chuyển tự động hoạt động trên các ray định sẵn trên mặt đất.
Loại này chỉ dùng cho các hệ thống chuyên dụng. Nó cho phép thiết kế phương tiện đơn giản hơn và có thể di chuyển ở tốc độ cao nhưng độ linh hoạt thấp. - Đường băng kẻ trên sàn: Robot vận tải tự động di chuyển dọc theo các tuyến đường được đánh dấu trước trên mặt đất bằng cách sử dụng các cảm biến nhận dạng tuyến đường. Loại này có tính linh hoạt cao vì trong quá trình sử dụng, người ta có thể dễ dàng thay đổi đường dẫn bằng cách vẽ lại các đường dẫn.
Tuy nhiên khi sử dụng, các vạch dẫn có thể bị bẩn hay hư hại gây khó khăn cho việc điều khiển chính xác Robot.4 Phân loại theo điều hướng của xe AGV ❖ Điều hướng điện từ, điểm từ: Điều hướng điện từ: Đó là một phương pháp điều hướng tương đối truyền thống. Về mặt thực hiện, một dây kim loại được nhúng vào lòng đường của phương tiện được điều khiển tự động, dòng điện tần số thấp, điện áp thấp được truyền qua dây kim loại để tạo ra từ trường và từ trường được truyền qua cảm biến điện. Nhận dạng và theo dõi mạnh và yếu cho phép hoàn thành việc điều hướng và phân công nhiệm vụ bằng cách đọc các thẻ RFID được nhúng sẵn. - Ưu điểm: Ưu điểm chính của dẫn hướng điện từ là dây kim loại được chôn trong đất (cách mặt đất 2 cm), được giấu kín và ít bị hư hỏng.
Nguyên tắc BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 7 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT hướng dẫn đơn giản và đáng tin cậy, không có nhiễu âm thanh và ánh sáng, chi phí sản xuất thấp. - Nhược điểm: việc đặt dây kim loại rất bất tiện, khó sửa đổi và mở rộng đường đi, cảm ứng điện từ dễ bị ảnh hưởng bởi các chất sắt từ như kim loại. Điều hướng điểm từ: Các điểm từ được đặt cách nhau 250-500 mm để tạo ra một đường nhìn thấy được. AGV sử dụng cảm biến để di chuyển từ điểm này sang điểm khác và điều khiển cảm biến hiệu ứng Hall, bộ mã hóa, bộ đếm, cảm biến con quay hồi chuyển và các loại bộ mã hóa khác để bù đắp cho lỗi góc lái.
- Ưu điểm: Dễ lắp đặt, độ chính xác cao (± 2mm), không mất phí bảo hành. - Nhược điểm: Lắp đặt phức tạp hơn điều hướng dải từ. ❖ Điều hướng dải từ Công nghệ điều hướng dải từ tương tự như điều hướng điện từ. Sự khác biệt là dải từ được đặt trên mặt đường thay vì nhúng đường kim loại dưới mặt đất và tín hiệu cảm biến dải từ được sử dụng để dẫn hướng.
- Ưu điểm: + Định vị AGV là chính xác. + Việc đặt, thay đổi hoặc mở rộng đường dẫn tương đối dễ dàng, không cần kỹ sư chuyên nghiệp so với điều hướng điện từ. + Chi phí dải từ thấp và hiệu quả cao. + Không bị ảnh hưởng bởi ánh sáng, bụi bẩn.
- Nhược điểm: + Băng từ dễ bị hỏng, yêu cầu bảo trì thường xuyên và thay đổi đường dẫn yêu cầu đặt lại băng. BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 8 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT + AGV chỉ có thể đi trên băng từ, không đạt được sự tránh né thông minh hoặc thay đổi nhiệm vụ trong thời gian thực thông qua hệ thống điều khiển. + Lắp đặt rất nhiều các dải từ trên sàn làm phức tạp việc quản lí. Có hướng dẫn bằng đinh từ tính và hướng dẫn bằng băng là những phương pháp hướng dẫn tương tự như nguyên lý hướng dẫn bằng băng từ.
Trong điều hướng dựa trên từ tính, một nền tảng từ tính được lắp đặt trên mặt đất. Ưu điểm là che giấu tốt, chống nhiễu mạnh, chống mài mòn, chống axit và kiềm. Nhược điểm là nó dễ bị ảnh hưởng bởi vật liệu sắt từ, cấu trúc của đường hiệu chỉnh lớn và dễ bị hư hại trên mặt đất. Thường chỉ được sử dụng trên bến cảng.