Nghiên cứu thiết kế và vận hành thiết bị tự hành có dẫn hướng phục vụ công tác kho vận

Thừa hưởng những thành tựu của nền công nghệ hiện đại, công tác kho vận dần chuyển sang một hướng phát triển mới, không còn sự can thiệp trực tiếp từ lao động thủ công, thay vào đó là cá

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT BỊ TỰ HÀNH CÓ DẪN HƯỚNG PHỤC VỤ

CÔNG TÁC KHO VẬN”

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : TS NGÔ HÀ QUANG THỊNH

TP.HCM, ngày 5 tháng 9 năm 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

PHIẾU ĐĂNG KÝ

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Hệ: ……CQ……… (CQ, LT, B2, VLVH)

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên đăng ký đề tài (sĩ số trong nhóm……):

Tiêu Đình Anh Phúc MSSV: 1711030072…… Lớp: 17DCTA1

Điện thoại: 0334795654 Email: tieu.phuc.1999@gmail.com

Võ Văn Hậu MSSV: 1711030070…… Lớp: 17DCTA1

Điện thoại: 0589143242 Email: vovanhau240117@gmail.com

Tôn Thất Huy MSSV: 1711030120…… Lớp: 17DCTA1

Điện thoại: 0987359730 Email: huyton6969@gmail.com

Ngành: Kỹ Thuật Cơ Điện Tử

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Điện Tử

2 Tên đề tài đăng ký : Nghiên cứu, thiết kế và vận hành thiết bị tự hành có dẫn hướng phục vụ công tác

kho vận

Sinh viên đã hiểu rõ yêu cầu của đề tài và cam kết thực hiện đề tài theo tiến độ và hoàn thành đúng thời hạn

TP HCM, ngày … tháng … năm ………

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

Ngô Hà Quang Thịnh

Mã đề tài: 122

Viện Kỹ thuật Hutech

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Mỗi sinh viên một phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài và nhiệm vụ của từng sinh viên GVHD chuyển cho SV để

nộp về VP Viện.)

1 Sinh viên thực hiện đề tài

Họ tên : Tiêu Đình Anh Phúc MSSV : 1711030072 Lớp : 17DCTA1

Điện thoại : 0334795654 Email : tieu.phuc.1999@gmail.com

Ngành : Kỹ Thuật Cơ Điện Tử

2 Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và vận hành thiết bị tự hành có dẫn hướng phục vụ công tác kho vận.

3 Nhiệm vụ thực hiện đề tài:

• Tổng quan về đề tài

• Tình hình nghiên cứu trong nước

• Tính toán cơ sở lý thuyết

• Thiết kế phần cơ khí cho mô hình

TP HCM, ngày 12 tháng 05 năm 2021

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

Ngô Hà Quang Thịnh

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Mỗi sinh viên một phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài và nhiệm vụ của từng sinh viên GVHD chuyển cho SV để

nộp về VP Viện.)

1 Sinh viên thực hiện đề tài

Họ tên : Võ Văn Hậu MSSV : 1711030070 Lớp : 17DCTA1

Điện thoại : 0589143242 Email : vovanhau240117@gmail.com

Ngành : Kỹ Thuật Cơ Điện Tử

2 Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và vận hành thiết bị tự hành có dẫn hướng phục vụ công tác kho vận

3 Nhiệm vụ thực hiện đề tài:

• Tính cấp thiết của đề tài

• Tổng quan về thuật toán điều khiển

• Thiết kế mô hình lý thuyết

• Mô phỏng kết quả đạt được

TP HCM, ngày 12 tháng 05 năm 2021

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

Ngô Hà Quang Thịnh

Mã đề tài: 122

Viện Kỹ thuật Hutech

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Mỗi sinh viên một phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài và nhiệm vụ của từng sinh viên GVHD chuyển cho SV để

nộp về VP Viện.)

1 Sinh viên thực hiện đề tài

Họ tên : Tôn Thất Huy MSSV : 1711030120 Lớp : 17DCTA1

Điện thoại : 0987359730 Email : huyton6969@gmail.com

Ngành : Kỹ Thuật Cơ Điện Tử

2 Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và vận hành thiết bị tự hành có dẫn hướng phục vụ công tác kho vận

3 Nhiệm vụ thực hiện đề tài:

• Tìm hiểu về nhiệm vụ đề tài

• Tình hình nghiên cứu ngoài nước

• Tính toán mạch điện nguyên lý

• Gia công phần điện

TP HCM, ngày 12 tháng 05 năm 2021

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

Ngô Hà Quang Thịnh

Tôi cam đoan đây là công trình nguyên cứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2021

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Ngô Hà Quang Thịnh, người

đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và không ngừng đốc thúc, nhắc nhở để em có thể hoàn thành nhiệm vụ luận văn

Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy/Cô hiện đang công tác và giảng dạy tại trường Đại học Công Nghệ Tp.HCM, những người luôn tận tụy cống hiến sức lực và trí tuệ để truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập của em

Mặc dù em đã thực hiện luận văn tốt nghiệp bằng tất cả sự cố gắng và nỗ lực của bản thân, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn để em có thể học hỏi thêm nhiều kinh nghiệm và hoàn thiện mình hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Đề tài: “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ VẬN HÀNH THIẾT BỊ TỰ HÀNH CÓ

DẪN HƯỚNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC KHO VẬN”

Cuộc cách mạng về khoa học công nghệ diễn ra từng ngày đang làm thay đổi toàn diện và sâu sắc cuộc sống cũng như quá trình sản xuất của con người Phép màu công nghệ đã giúp con người làm được nhiều việc phi thường mà trước đây chỉ có trong trí tưởng tượng Với sự mở rộng, phát triển của các nhà máy được tự động hóa

và cơ khí hóa, năng suất lao động tăng nhanh, khối lượng hàng hóa sản xuất vô cùng lớn, làm cho công tác vận chuyển, sắp xếp và tích trữ hàng hóa trở nên ngày càng quan trọng hơn Trên nền tảng đó, ngành hậu cần kho vận (Logistics) đã được xây dựng, đầu

tư một cách mạnh mẽ, phụ trợ đắc lực cho sự phát triển của nền công nghiệp

Thừa hưởng những thành tựu của nền công nghệ hiện đại, công tác kho vận dần chuyển sang một hướng phát triển mới, không còn sự can thiệp trực tiếp từ lao động thủ công, thay vào đó là các hệ thống tự động, với sự giúp sức đắc lực của các thiết bị thông minh Trong đó, giải pháp hiệu quả đã và đang được áp dụng hiệu quả trên toàn thế giới đó là sử dụng “Thiết bị tự hành có dẫn hướng” (Automatics Guided Vehicle) nhằm phục vụ công tác vận chuyển trong ngành kho vận

Luận văn tập trung phân tích, đánh giá, lựa chọn các phương án thiết kế phù hợp cho việc phục vụ hoạt động vận chuyển hàng hóa trong công tác kho vận, từ đó nghiên cứu, thiết kế thiết bị tự hành có dẫn hướng

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT LUẬN VĂN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH HÌNH VẼ vii

DANH SÁCH BẢNG BIỂU x

LỜI MỞ ĐẦU……… xvi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Thực trạng 1

1.1.1 Công tác hậu cần kho vận là gì? 1

1.1.2 Các hệ thống nhà kho phân phối sản phẩm hiện đại trên thế giới 1

1.2 Tổng quan 6

1.3 Mục tiêu, nhiệm vụ và giới hạn của đề tài 12

1.3.1 Mục tiêu 12

1.3.2 Nhiệm vụ 12

1.3.3 Giới hạn đề tài 13

1.4 Tổ chức luận văn 14

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 16

2.1 Phân tích, lựa chọn phương án di chuyển 16

2.1.1 Phương án 1: Bốn bánh dẫn động 16

2.1.2 Phương án 2: 6 bánh, 2 bánh chủ động, 4 bánh tự lựa 17

2.1.3 Phương án 3: 2 bánh chủ động, 2 bánh tự lựa 18

2.1.4 Lựa chọn phương án di chuyển 18

2.2 Phân tích, lựa chọn kết cấu bộ phận nâng – hạ 19

2.2.3 Lựa chọn phương án bộ phận nâng - hạ 21

2.3 Phân tích, lựa chọn xylanh trong cơ cấu nâng 21

2.4 Lựa chọn bánh xe 22

2.4.1 Lựa chọn bánh chủ động 22

2.4.2 Lựa chọn bánh bị động 23

2.5 Phân tích, lựa chọn thiết bị định vị vị trí 23

2.6 Phân tích, lựa chọn phương án dẫn hướng 24

2.7 Phân tích lựa chọn phương án điều khiển 25

2.7.1 Điều khiển tập trung 25

2.7.2 Điều khiển phân cấp 26

2.7.3 Lựa chọn phương án điều khiển 27

2.8 Tổng kết 27 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ 29

3.1 Yêu cầu bài toán 29

3.2 Tính toán kích thước cho AGV 30

3.3 Tính toán cơ cấu nâng – hạ 31

3.3.1 Tính toán kích thước tấm nâng - hạ 31

3.3.2 Tính toán cơ cấu nâng – hạ 32

3.3.3 Mô hình thiết kế cơ cấu nâng 38

3.3.4 Thiết kế - tính toán kết cấu bánh xe dẫn động 39

3.3.5 Tính toán ổ lăn 43

3.3.6 Tính toán công suất động cơ 44

3.3.7 Kết cấu tổng thể cụm bánh xe 46

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN 48

4.1 Lựa chọn các thiết bị cho hệ thống 48

4.1.1 Mô-đun giao tiếp dữ liệu 48

4.1.2 Lựa chọn thiết bị đọc RFID 49

4.1.3 Lựa chọn cảm biến vật cản 50

4.1.4 Lựa chọn mạch điều khiển động cơ 51

4.1.5 Lựa chọn mạch điều khiển Xylanh điện 52

4.1.6 Lựa chọn cảm biến khối lượng Loadcell 53

4.1.7 Lựa chọn cảm biến dò đường 54

4.1.8 Lựa chọn vi điều khiển trung tâm 58

4.1.9 Lựa chọn nguồn 59

4.2 Sơ đồ kết nối hệ thống 60

4.3 Thiết kế mạch in bằng phần mềm Altium Designer 65

5.1 Thiết kế ứng dụng điều khiển bằng ngôn ngữ C++ 67

5.2 Thiết kế bộ điều khiển PID cho chế độ tải trọng thay đổi 70

5.3 Giải thuật xử lý tín hiệu, xác định vị trí đường line sử dụng cảm biến Phototransistor 75

5.3.1 Ca – líp cảm biến 76

5.3.2 Xác định vị trí tâm đường line 76

CHƯƠNG 6: PHẦN LẬP TRÌNH – MÔ PHỎNG 79

6.1 Xây dựng lưu đồ giải thuật 79

6.1.1 Giải thuật chương trình chính 79

6.1.2 Lưu đồ giải thuật làm việc theo tín hiệu điều khiển từ máy chủ 80

6.1.3 Chương trình con: Điều khiển theo chế độ bằng tay 81

6.1.4 Chương trình con: Điều khiển ở chế độ tự động 82

6.3 Mô phỏng 87

6.3.1 Mô hình động học 87

6.3.2 Cách xác định vị trí robot 88

6.3.3 Bộ điều khiển tracking 89

6.4 Kết quả thực nghiệm 90

CHƯƠNG 7: TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 96

7.1 Tổng kết 96

7.2 Định hướng phát triển 96

PHỤ LỤC A: HỆ SỐ PID CHO CÁC CHẾ ĐỘ TẢI TRỌNG 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ vận hành hệ thống KIVA sử dụng AGV 2

Hình 1.2: Mô hình nhà kho của Amazon [1] 3

Hình 1.3: Nhà kho thực tế của Amazon sử dụng hệ thống KIVA [1] 3

Hình 1 4: Thiết bị tự hành có dẫn hướng được sử dụng trong hệ thống KIVA [2] 3

Hình 1 5: Mô hình nhà kho theo hệ thống AutoStore [3] 5

Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý [4] 6

Hình 1 7: Swisslog Robot, HIKVISION Robot, IKV Robot, Kiva Robot [4] 7

Hình 1 8: Cơ cấu nâng 8

Hình 1 9: Dẫn hướng bằng phương pháp Laser [5] 8

Hình 1 10: Dẫn hướng bằng dải băng từ [5] 9

Hình 1 11: Dẫn hướng bằng đường băng kẻ [5] 9

Hình 1 12: Dẫn hướng tự nhiên [5] 10

Hình 1 13: Sơ đồ nguyên lý công nghệ RFID [6] 11

Hình 1 14: Mã QR [7] 11

Hình 1 15: Kệ hàng được mô phỏng bằng phần mềm SolidWorks 14

Hình 1 16: Sa bàn mô phỏng hoạt động của robot 14

Hình 2 1: Kết cấu 4 bánh dẫn động 16

Hình 2 2: Kết cấu 6 bánh xe, 2 bánh chủ động, 4 bánh tự lựa 17

Hình 2 3: Kết cấu 4 bánh xe, 2 bánh chủ động, 2 bánh tự lựa 18

Hình 2 4: Cơ cấu bàn nâng sử dụng cơ cấu cắt kéo 20

Hình 2 5: Phương án sử dụng lực nâng trực tiếp từ xylanh 20

Hình 2 6: Bộ điều khiển tập trung 25

Hình 2 7: Bộ điều khiển phân cấp 26

Hình 3 1: Mô hình tính toán kích thước robot 30

Hình 3 2: Mô hình tính toán kích thước bề mặt tấm nâng 31

Hình 3 3: Phân tích lực cơ cấu nâng hạ 32

Hình 3.4 : Sơ đồ then chịu lực 33

Hình 3.5: Sơ đồ tính toán then chịu lực quy về bài toán sức bền 34

Hình 3 6: Biểu đồ nội lực then 35

Hình 3 7: Sơ đồ lực tác dụng khi tăng, giảm tốc 35

Hình 3 9: Kết cấu cơ cấu nâng 38

Hình 3 10: Kết cấu xe AGV 39

Hình 3 11: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu truyền động bánh xe 40

Hình 3 12: Lực tác dụng lên trục bánh xe 41

Hình 3 13: Biểu đồ nội lực tác dụng lên trục 42

Hình 3 14: Kích thước trục bánh xe 43

Hình 3 15: Mô hình phân tích lực bánh xe 44

Hình 3 16: Cụm bánh xe 46

Hình 4 1: Mô đun WIFI ESP32 [8] 49

Hình 4 2: Đầu đọc thẻ RFID RC522 [8] 50

Hình 4 3: Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK [8] 51

Hình 4 4: Driver điều khiển động cơ [8] 52

Hình 4 5: Driver điều khiển BTS7960 [8] 53

Hình 4 6: Loadcell [8] 53

Hình 4 7: Mô đun ADC HX711 [8] 54

Hình 4 8: Nguyên lý của cảm biến quang [9] 55

Hình 4 9: Ảnh hưởng của cách đặt cảm biến đến switching distance Xd [11] 56

Hình 4 10: Vùng hoạt động của cảm biến 56

Hình 4 11: Tính toán giá trị h 56

Hình 4 12: Phạm vi quét của led thu và led phát ở 2 cảm biến đặt liền kề nhau 57

Hình 4 13: Vùng bất định của cảm biến 57

Hình 4 14: Vi điều khiển TIVA C của hãng TI [8] 59

Hình 4 15: Sơ đồ kết nối hệ thống 60

Hình 4 16: Sơ đồ kết nối giữa ESP32 và Tiva C 61

Hình 4 17: Mô hình truyền nhận dữ liệu bằng ESP32 62

Hình 4 18: Sơ đồ kết nối RC522 và Tiva C 63

Hình 4 19: Sơ đồ kết nối mạch điều khiển động cơ 63

Hình 4 20: Sơ đồ kết nối mạch điều khiển xylanh 64

Hình 4 21: Sơ đồ kết nối cảm biến dò line 65

Hình 4 22: Sơ đồ kết nối Loadcell 65

Hình 4 23: Sơ đồ nguyên lý cảm biến dò line 65

Hình 4 24: Mạch PCB cảm biến dò line 66

Hình 4 25: Sơ đồ nguyên lý thiết kế bằng Altium Designer 66

Hình 4 26: Mô hình 3D mạch kết nối 66

Hình 5 1: Giao diện ứng dụng điều khiển AGV bằng máy tính 68

Hình 5 2: Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển trên máy tính 69

Hình 5 3: Mô hình tổng quát hệ thống điều khiển 70

Hình 5 4: Đáp ứng 2 động cơ ở chế độ không tải 71

Hình 5 5: Đồ thị đáp ứng của động cơ trái ở PWM 55% 71

Hình 5 6: Độ thị đường cong đáp ứng của hệ bậc nhất 72

Hình 5 7: PID Tuner Matlab 73

Hình 5 8: Đáp ứng của hệ 2 động cơ ở tải 10kg 74

Hình 5 9: Đáp ứng hệ động cơ trái ở PWM 55% 74

Hình 5 10: Đáp ứng hệ động cơ phải PWM 55% 75

Hình 5 11: Giải thuật xấp xỉ bậc 2 77

Hình 5 12: Đồ thị quan hệ giá trị tính toán và giá trị thực tâm đường line 78

Bảng 1 1: Ưu điểm hệ thống KIVA 3

Bảng 1 2: Nhược điểm hệ thống KIVA 4

Bảng 1 3: Thành phần của hệ thống AutoStore 5

Bảng 1 4: So sánh hệ thống KIVA và AutoStore 5

Bảng 1 8:Thông số thiết kế yêu cầu 12

Bảng 1 7: Thông số kệ hàng theo tiêu chuẩn nhà kho của tập đoàn Amazon (Mỹ) 13

Bảng 2 1: Đánh giá phương án bốn bánh dẫn động 17

Bảng 2 2: Đánh giá phương án 6 bánh, 2 bánh chủ động, 4 bánh tự lựa 17

Bảng 2 3: Đánh giá phương án 2 bánh chủ động, 2 bánh tự lựa 18

Bảng 2 4: So sánh 2 phương án kết cấu xe 18

Bảng 2 5: So sánh 2 phương án lựa chọn cho cơ cấu nâng – hạ 21

Bảng 2 6: Phân tích các phương án xylanh 21

Bảng 2 7: So sánh 2 phương án điều khiển 27

Bảng 2 8: Tổng kết các phương án lựa chọn 27

Bảng 3.1: Thông số thiết kế AGV 29

Bảng 3 2: Thông số xylanh điện 33

Bảng 3 3: Thông số động cơ 45

Bảng 4 1: Thông số mô đun ESP32 49

Bảng 4 2: Thông số driver DCS3T-27 51

Bảng 4 3: Thông số mạch điều khiển xylanh điện 52

Bảng 4 4: Điệp áp – dòng điện các thiết bị được sử dụng 59

Bảng 4 5: Tập lệnh AT thiết lập cho ESP32 61

Bảng 5 4:Calip cảm biến 76

LỜI MỞ ĐẦU

Trong cuộc sống, điện có một vai trò rất quan trọng Việc đào tạo ra các kỹ sư ngành điện có vai trò quan trọng không kém Ngày nay theo đà phát triển của xã hội mà điều kiện học tập của sinh viên nói chung và sinh viên ngành điện nói chung đã có nhiều cải thiện rất thuận lợi

Ngày nay, nền kinh tế của nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ, đời sống của người dân ngày càng nâng cao Nhu cầu sử dụng điện năng trong đời sống sinh hoạt cũng như trong các nghành công nghiệp,nông nghiệp và dịch vụ là tăng không ngừng Đây là cơ hội nhưng cũng là thách thức cho ngành điện với việc phát triển điện năng, phục vụ nhu cầu của xã hội Một yêu cầu thiết yếu đặt ra đó chính là việc cung cấp điện một cách liên tục cho những nơi đặc biệt, những công ty xí nghiệp lớn, bệnh viện …và xa hơn nữa là cung cấp điện năng cho sinh hoạt khi lưới điện quốc gia bị xảy ra sự cố Để thực hiện được việc này, yêu cầu đặt ra là phải có các trạm phát điện dự phòng cung cấp điện ngay khi lưới điện quốc gia bị mất

Trạm phát điện dự phòng đã ra đời từ rất lâu rồi và nó ngày càng khẳng định được vai trò cũng như tầm quan trọng trong việc phát triển xã hội, nâng cao đời sống nhân dân,… Vì vậy đòi hỏi yêu cầu đào tạo kỹ sư Điện tự động công nghiệp phải nắm vững kiến thức cơ bản của trạm phát điện dự phòng

Sau thời gian học tập tại trường, được sự chỉ bảo hướng dẫn nhiệt tình của thầy cô giáo trong ngành Điện tự động công nghiệp trường Đại học Hàng Hải ViệtNam, em đã kết thúc khoá học và đã tích luỹ được vốn kiến thức nhất định Được sự đồng ý của nhà trường

và thầy cô giáo trong khoa em được giao đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu thiết kế và vận hành thiết bị tự hành có dẫn hướng phục vụ công tác kho vận”

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Thực trạng

1.1.1 Công tác hậu cần kho vận là gì?

Công tác hậu cần kho vận là tất cả là tất cả các hoạt động cần thiết để cung cấp cho khách hàng các hàng hóa đã được đặt, bao gồm các dịch vụ khách hàng liên quan bao gồm:

- Kiểm tra sản phẩm, nhập kho

- Quản lý hàng hoá, tồn kho

- Xác nhận đơn hàng

- Lấy hàng, in nhãn, đóng gói

- Giao hàng – vận chuyển – thu tiền

- Nhập lại hàng đổi trả, chuyển hoàn

Ngành kho vận (Logistic) tại Việt Nam hiện đang là một trong những lĩnh vực đang rất được quan tâm, với tốc độ tăng trưởng khoảng 20 %/năm (theo Công ty Cổ phần Chứng khoán Bản Việt), tổng chi phí dịch vụ kho vận Việt Nam đạt 38,85 tỉ USD trong năm 2015, tương đương 20,8% GDP (theo báo cáo Thị trường kho vận Việt Nam 2016 của StoxPlus), cho thấy đây là một thị trường đầy tiềm năng

Hiện nay, công tác kho vận ngày càng chịu sự ảnh hưởng mạnh mẽ từ sự phát triển của khoa học kĩ thuật hiện đại, các phương pháp vận chuyển, lưu trữ, quản lý truyền thống không còn cho thấy hiệu quả, thay vào đó là các hệ thống nhà kho phân phối sản phẩm hiện đại, tự động hoặc bán tự động, cho năng suất cao, quản lý dễ dàng

1.1.2 Các hệ thống nhà kho phân phối sản phẩm hiện đại trên thế giới

Amazon – một trong những tập đoàn bán lẻ trực tuyến hàng đầu trên thế giới đã xây dựng và đưa vào hoạt động thành công hệ thống nhà kho phân phối sản phẩm hiện đại với sự trợ giúp của robot Mở ra một kỷ nguyên mới đầy triển vọng cho ngành Logistics trên thế giới

Theo phương pháp truyền thống, khi hàng hóa được yêu cầu, các công nhân tiến hành di chuyển đến vị trí kệ hàng chứa sản phẩm trong kho, sau đó mang sản phẩm

AGV trả kệ hàng về vị trí cũ, chờ nhiệm vụ

Công nhân lấy sản phẩm, đóng gói, gửi đến người dùng

đến vị trí đóng gói và chuyển sản phẩm đến tay người tiêu dùng Phương pháp trên cho thấy nhiều nhược điểm, cho năng suất thấp, việc quản lý, lưu trữ cũng gặp nhiều khó khăn, đồng thời phải thuê một lượng nhân công lớn Tuy nhiên, với hệ thống KIVA, Amazon tiếp cận bài toán trên với một phương pháp hoàn toàn mới Một khi đơn hàng được xác nhận và nhập vào hệ thống, hệ thống KIVA sẽ xác định vị trí kệ hàng của mặt hàng được đặt, gửi tín hiệu chỉ đạo các thiết bị tự hành (AGV) gần nhất đến lấy và

di chuyển về trạm phân phối (Picking Station) để công nhân lấy sản phẩm, đóng gói, cuối cùng AGV trả kệ hàng về đúng vị trí cũ, chờ nhiệm vụ tiếp theo

Hình 1.1: Sơ đồ vận hành hệ thống KIVA sử dụng AGV

Hình 1.2: Mô hình nhà kho của Amazon [1]

Hình 1.3: Nhà kho thực tế của Amazon sử dụng hệ thống KIVA [1]

Hình 1 4: Thiết bị tự hành có dẫn hướng được sử dụng trong hệ thống KIVA [2]

dụng hệ thống quản lý thông tin tự động

phí bảo trì, bảo dưỡng

cao để quản lý, vận hành hệ thống Điều kiện áp dụng Khó áp dụng đối với các công ty nhỏ lẻ

Khác với hệ thống KIVA, SWISSLOG đưa ra mô hình hệ thống nhà kho

AutoStore với nhiều điểm khác biệt, khắc phục được một số nhược điểm của hệ thống KIVA

Hình 1 5: Mô hình nhà kho theo hệ thống AutoStore [3]

Mô hình kết cấu hệ thống AutoStore được thể hiện ở hình 1.5 Hệ thống bao gồm

Thùng hàng Kết cấu dạng thùng rỗng hình chữ nhật, nơi để

các sản phẩm, kích thước quy định Kết cấu khung

Kết cấu được làm bằng nhôm, dạng ô lưới, gồm nhiều tầng được xếp chồng lên nhau, mỗi tầng được chia thành các ô chứ thùng hàng

Điểm nhận hàng, đóng gói Nằm tại tầng cuối cùng của kho, nơi công nhân

nhận thùng hàng, lấy sản phẩm và đóng gói

Bộ điều khiển Quản lý hoạt động của toàn bộ hệ thống Điểm truy cập Cho phép các robot kết nối, truyền nhận tín hiệu Với hệ thống AutoStore, khi nhận tín hiệu điều khiển từ Bộ điều khiển trung tâm, robot di chuyển trên tầng cao nhất đến vị trí chứa thùng hàng, kéo thùng hàng lên nhờ

cơ cấu kéo, di chuyển thùng đến vị trí thả hàng, thùng hàng được vận chuyển xuống điểm công nhân nhận hàng nhờ cơ cấu băng chuyền, đóng gói, sau đó trả lại vị trí cũ

➢ So sánh với hệ thống KIVA

Bảng 1 4: So sánh hệ thống KIVA và AutoStore

Diện tích Diện tích rộng, cần đường di

chuyển cho robot

Tối ưu được diện tích sử dụng

Điều kiện áp dụng Xây dựng được trên mô hình

nhà kho truyền thống

Đòi hỏi kết cấu phức tạp, xây dựng nhà kho theo mô hình chuẩn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Qua những phân tích trên, cho thấy hệ thống AutoStore cho nhiều lợi thế khi tiết kiệm được diện tích, tuy nhiên khả năng áp dụng tại Việt Nam còn nhiều khó khăn, khi đòi hỏi xây dựng một kết cấu nhà kho theo chuẩn riêng biệt, khó có thể áp dụng để nâng cấp ở những nhà kho truyền thống

Luận văn sẽ tập trung phân tích, nghiên cứu thiết bị tự hành (AGV) theo phương

án của hệ thống KIVA – tập đoàn Amazon (Mỹ) Thiết bị có khả năng di chuyển theo đường dẫn cho trước, nâng hạ và di chuyển tải

- Sử dụng 6 bánh, 2 bánh chủ động độc lập đặt giữa thân xe, 2 cặp bánh tự lựa đặt trước và sau Được sử dụng ở Kiva Robot (Mỹ), HIKVISION Robot, Swisslog Robot (Thụy sĩ), DB Chenker Robot (Đức), Scallog Robot (Pháp)

Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý [4]

Hình 1 7: Swisslog Robot, HIKVISION Robot, IKV Robot, Kiva Robot [4]

- Ưu điểm:

+ Sơ đồ nguyên lý gồm 2 bánh chủ động chạy bằng 2 động cơ được đặt ở giữa xe,

4 bánh tự lựa đặt ở 2 đầu, với kết cấu này cho phép xe đảm bảo thăng bằng khi chở các kệ hàng với khối lượng lớn

+ Hai bánh chủ động đặt giữa khiến robot có khả năng quay đầu linh hoạt, đồng thời robot có thể quay tại chỗ 3600 khi cho 2 bánh quay ngược chiều với cùng vận tốc

+ Khi đảm bảo kết cấu cơ khí chính xác, việc điều khiển thiết bị di chuyển đi thẳng

dễ dàng khi đảm bảo được vận tốc 2 bánh luôn bằng nhau

1.2.2 Cơ cấu nâng hạ

Qua tìm hiểu, có 3 cơ cấu nâng hạ được sử dụng phổ biến cho các Robot trên thế giới bao gồm:

- Kết cấu nâng trực tiếp (Hình 1.8b): Bàn nâng được nâng trực tiếp thông qua xylanh thủy lực, khí nén, hoặc xylanh điện Được sử dụng ở Swisslog Robot, HIKVISION Robot, DB Chenker Robot

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

- Kết cấu nâng nhờ cơ cấu cắt kéo (Hình 1.8a): Cơ cấu cắt kéo được sử dụng rất nhiều trong lĩnh vực sửa chữa ô tô, lực tác dụng thông qua xylanh thủy lực, khí nén, hoặc xylanh điện Được sử dụng ở IKV Robot

- Kết cấu nâng của Kiva: Kết cấu nâng đặc biệt chỉ xuất hiện ở Kiva Robot của Amazon, sử dụng một động cơ truyền động qua cơ cấu vít me Khi nâng, robot đồng thời quay ngược chiều nâng, giúp kệ hàng vẫn giữ nguyên, không quay theo

cơ cấu nâng

1

4

Hình 1 8: Cơ cấu nâng

1.2.3 Phương pháp dẫn hướng

❖ Công nghệ dẫn hướng Laser

Hình 1 9: Dẫn hướng bằng phương pháp Laser [5]

Toàn bộ khu vực nhà kho được định vị và lưu trữ trong bộ nhớ của robot Trong quá trình robot di chuyển, các điểm phản chiếu có thể phát hiện được bằng Laser được

gá đặt cố định trên nhà kho, khi robot di chuyển, đầu Laser được gắn trên robot sẽ trả tín hiệu vị trí, cho phép điều khiển robot di chuyển theo đúng quỹ đạo mong muốn

2

3

Phương pháp sử dụng tia Laser cho phép dễ dàng thay đổi và mở rộng hướng di chuyển của robot, linh hoạt, là hình thức chuyển hướng đáng tin cậy và an toàn, hệ thống có thể được mở rộng mà không cần thay đổi phần cứng

❖ Công nghệ dẫn hướng bằng dải băng từ

Hình 1 10: Dẫn hướng bằng dải băng từ [5]

Các dải băng từ được thiết lập dưới mặt sàn nhà kho, robot được trang bị mộ thiết

bị có khả năng nhận biết các đường dẫn từ, từ đó xác định sai số và bám theo quỹ đạo mong muốn Công nghệ này cho độ chính xác về vị trí cao, không bị nhiễu trong môi trường công nghiệp

❖ Công nghệ dẫn hướng bằng đường băng kẻ

Hình 1 11: Dẫn hướng bằng đường băng kẻ [5]

Công nghệ này được sử dụng phổ biến cho AGV, các đường kẻ được dán dưới sàn với màu sắc tương phản với màu của sàn Các cảm biến nhận biết băng kẻ (photo- transistor, camera) được gá trên robot

❖ Mã RFID

Radio Frequency Identification (RFID) là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến Hai thiết bị này hoạt động thu phát sóng điện từ cùng tần số với nhau Một thiết bị hay một hệ thống RFID được cấu tạo bởi hai thành phần chính là thiết

bị đọc (reader) và thiết bị phát mã RFID có gắn chip hay còn gọi là Tag Thiết bị đọc được gắn Antenna để thu- phát sóng điện từ, thiết bị phát mã RFID tag được gắn với vật cần nhận dạng, mỗi thiết bi RFID tag chứa một mã số nhất định và không trùng lặp nhau

Hình 1 13: Sơ đồ nguyên lý công nghệ RFID [6]

Thiết bị RFID reader phát ra sóng điện từ ở một tần số nhất định, khi thiết bị RFID tag trong vùng hoạt động sẽ cảm nhận được sóng điện từ này và thu nhận năng lượng từ

đó phát lại cho thiết bị RFID reader biết mã số của mình Từ đó thiết bị RFID reader nhận biết được thẻ nào đang trong vùng hoạt động

❖ Mã QR

Mã QR, viết tắt của Quick Response Code (tạm dịch "Mã phản hồi nhanh") hay còn gọi là mã vạch ma trận (matrix-barcode) là dạng mã vạch hai chiều (2D) có thể được đọc bởi một máy đọc mã vạch hay smartphone (điện thoại thông minh) có chức năng chụp ảnh (camera) với ứng dụng chuyên biệt để quét mã vạch

Hình 1 14: Mã QR [7]

1.2.5 Giải thuật điều khiển

Giải thuật điều khiển được sử dụng phổ biến trong thiết bị tự hành có dẫn hướng

là bộ điều khiển PD, PID, FIC cho hệ thống lái của xe kết hợp với PID cho từng động

cơ, điển hình như trong Scallog Robot (Đức), DB Chenker (Pháp) Ngoài ra, một bộ điều khiển phổ biến khác thường được ứng dụng cho mobile robot là bộ điều khiển Tracking

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Các giải thuật tìm đường đi ngắn nhất cũng được áp dụng trong các Robot trên thế giới, điển hình như giải thuật A* sử dụng trong Swisslog Robot của Thụy Sĩ, trong robot HIKVISON của Trung Quốc, các giải thuật tìm đường khác cũng được áp dụng gồm: D*, Dijkstra, A* Replanner Trong đó giải thuật A* được sử dụng phổ biến nhất trong môi trường nhà kho đã xây dựng trước được bản đồ

Về vận tốc của các thiết bị tự hành trên thế giới điển hình như Kiva Robot, Swisslog Robot…đều đạt dao động từ 0.3 – 1.1 (m/s) Về sai số vị trí dừng, đạt dao động từ 8 – 10 mm

1.3 Mục tiêu, nhiệm vụ và giới hạn của đề tài

1.3.1 Mục tiêu

Thiết kế xe tự hành có dẫn hướng, có khả năng nâng – hạ kệ hàng, di chuyển tải đến vị trí mong muốn trong nhà kho

Bảng 1 5:Thông số thiết kế yêu cầu

Cụm cơ cấu nâng

- Tính toán kết sức bền kết cấu cho xe, tính toán cơ cấu bánh xe (truyền động trục bánh xe, chịu lực, thông số động cơ)

- Phân tích, đánh giá, lựa chọn cảm biến dò đường và cảm biến định vị trị trí, truyền thông giao tiếp bằng sóng WIFI, cảm biến tránh vật cản cho robot

- Thiết kế hệ thống điện và điều khiển cho bộ phận di chuyển, cơ cấu nâng, hệ thống cảm biến và truyền thông WIFI

- Thiết kế giao diện điều khiển bằng C++, cho phép điều khiển, giao tiếp với robot thông qua truyền thông WIFI

- Mô hình hóa hệ thống để đưa ra phương trình động học cho robot

- Thiết kế giải thuật tìm đường đi ngắn nhất ASTAR

- Thực nghiệm, kiểm tra khả năng di chuyển bám line khi có tải và không tải, khả năng nâng – hạ - chịu tải của robot

Khoảng cách giữa hai kệ liên tiếp 250mm

Hình 1 15: Kệ hàng được mô phỏng bằng phần mềm SolidWorks

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Để mô phỏng quy trình hoạt động của robot, sa bàn được thiết kế theo quy trình hoạt động của hệ thống Amazon như sau:

Hình 1 16: Sa bàn mô phỏng hoạt động của robot

Sa bàn được thiết kế mô phỏng theo hoạt động của robot trong nhà kho Tại các

vị trí 8, 9, 10 là điểm đặt kệ hàng, điểm 12 là vị trí công nhân nhận hàng Robot bắt đầu hoạt động tại điểm START

1.4 Tổ chức luận văn

Với mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài, luận văn được chia ra làm ra 7 chương Các chương tiếp theo có nội dung dung như sau:

- CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN: Tìm hiểu, phân tích

và lựa chọn phương án di chuyển (số lượng bánh xe bị động, chủ động, chiều dài, chiều rộng, chiều cao), phương án cơ cấu nâng hạ tải, hệ thống cảm biến bám đường, định vị trị trí, cảm biến tránh vật cản, phương án điều khiển cho AGV

- CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ: Tính toán, thiết kế phần cơ khí bộ phận di chuyển, sức bền kết cấu xe, cơ cấu nâng – hạ tải

10

- CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN: Thiết kế hệ thống điện cho robot: mạch điều khiển và mạch truyền nhận tín hiệu

- CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN: Thiết kế bộ điều khiển PID động cơ cho robot ở chế độ tải thay đổi, thiết kế chương trình điều khiển bằng máy tính bằng ngôn ngữ C++, giải thuật xác định vị trí đường line

- CHƯƠNG 6: PHẦN LẬP TRÌNH – MÔ HÌNH HÓA: Thiết kế giải thuật điều khiển ở chế độ chỉnh tay, tự động, giải thuật tìm đường đi ngắn nhất ASTAR cho robot, mô phỏng và thực nghiệm, kiểm tra khả năng di chuyển bám line khi có tải

và không tải, khả năng nâng – hạ - chịu tải của robot

- CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Việc phân tích và lựa chọn phương án thiết kế sẽ đưa ra được cái nhìn tổng quan

về ưu và nhược điểm của các phương án khác nhau Từ đó đưa ra được phương án phù hợp, hạn chế được những sai lầm trong quá trình thiết kế ở những chương tiếp theo, tránh việc lặp đi lặp lại quá trình thiết kế do những sai lầm căn bản gây nên

Nhiệm vụ chương 2 sẽ tìm hiểu, phân tích và lựa chọn phương án di chuyển (số lượng bánh xe bị động, chủ động), phương án cơ cấu nâng hạ tải, hệ thống cảm biến bám đường, định vị trị trí, phương án điều khiển cho robot

2.1 Phân tích, lựa chọn phương án di chuyển

Kết cấu xe là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự hoạt động ổn định trong quá trình AGV vận hành Các phương án đề xuất phải đáp ứng được yêu cầu sau:

- Robot di chuyển linh hoạt trên bề mặt sàn, khả năng chuyển hướng dễ dàng

- Đảm bảo bám đường tốt, không bị trơn, trượt trong quá trình hoạt động

- Kết cấu cứng vững, độ ổn định cao, đảm bảo khả năng chịu tải và di chuyển cùng tải

Dựa trên những tìm hiểu trong phần tổng quan, các phương án được đề xuất phù hợp với yêu cầu xe có cơ cấu nâng như sau:

2.1.1 Phương án 1: Bốn bánh dẫn động

Hình 2 1: Kết cấu 4 bánh dẫn động

Sơ đồ nguyên lý phương án bốn bánh dẫn động được thể hiện trên hình 2.1, phương án sử dụng 4 động cơ điều khiển vận tốc 4 bánh

Đánh giá phương án:

Bảng 2 1: Đánh giá phương án bốn bánh dẫn động

Bốn động cơ đặt tại bốn bánh cho

moment xoắn lớn, chịu tải tốt

Đòi hỏi cơ cấu đồng phẳng Giá thành tăng cao do sử dụng 4 động cơ

Xe bốn bánh không bị lật khi vào cua

với tốc độ cao, khả năng bám đường

tốt

Điều khiển phức tạp do phải điều khiển cùng lúc bốn động cơ, làm sao để đảm bảo vận tốc bốn động cơ là bằng nhau trên những đoạn đường thẳng

2.1.2 Phương án 2: 6 bánh, 2 bánh chủ động, 4 bánh tự lựa

Hình 2 2: Kết cấu 6 bánh xe, 2 bánh chủ động, 4 bánh tự lựa Hình 2.2 thể hiện sơ đồ nguyên lý của phương án sử dụng 6 bánh xe, trong đó 2 bánh chủ động được đặt tại giữa xe, vừa chịu trách nhiệm dẫn động, vừa chịu trách nhiệm dẫn hướng, 4 bánh tự lựa được đặt tại 4 góc của xe

Đánh giá:

Bảng 2 2: Đánh giá phương án 6 bánh, 2 bánh chủ động, 4 bánh tự lựa

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Khả năng chịu tải trọng lớn, kết cấu cứng

vững, độ ổn định cao

Sử dụng nhiều bánh tự lựa dễ gây hiện tượng Shopping - Cart

Xe di chuyển đổi hướng linh hoạt, bám

đường, thăng bằng tốt Có khả năng quay

tại tâm xe

Kết cấu cơ khí phức tạp, đòi hỏi cơ cấu đồng phẳng cho 6 bánh xe

Bảng 2 3: Đánh giá phương án 2 bánh chủ động, 2 bánh tự lựa

Kết cấu cứng vững, độ ổn định cao

Sử dụng ít bánh tự lựa, cho khả năng đổi

hướng dễ hơn Giảm ảnh hưởng của hiện

tượng Shopping –Carts

Đòi hỏi cơ cấu đồng phẳng cho 4 bánh

xe

Có khả năng quay tại tâm xe

2.1.4 Lựa chọn phương án di chuyển

án 3 sẽ giảm thiểu áp lực về phần cơ khí khi thiết kế cơ cấu đồng phẳng cho các bánh

xe

Vậy phương án số 3 được lựa chọn làm phương án thiết kế: robot gồm 2 bánh chủ động, 2 bánh tự lựa

2.2 Phân tích, lựa chọn kết cấu bộ phận nâng – hạ

Bộ phận nâng – hạ là cơ cấu đóng vai trò quan trọng, là cơ cấu chấp hành của robot Có chức năng nâng kệ hàng và giữ kệ hàng thăng bằng ổn định trong quá trình robot di chuyển Yêu cầu đặt ra đối với bộ phận nâng – hạ như sau:

- Kết cấu cơ khí vững chắc, ổn định

- Có khả năng nâng – hạ linh hoạt, điều khiển dễ dàng

- Trong quá trình nâng và giữ kệ hàng, đảm bảo kệ hàng ko bị lật, rung lắc

Các phương án được đề xuất như sau:

2.2.1 Phương án 1: Bàn nâng sử dụng cơ cấu cắt kéo

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Hình 2 4: Cơ cấu bàn nâng sử dụng cơ cấu cắt kéo Hình 2.3 thể hiện nguyên lí bàn nâng sử dụng cơ cấu cắt kéo Cơ cấu cho phép nâng khối lượng lớn hàng tấn, ổn định, không rung lắc, lực nâng được tác dụng nhờ xy-lanh thủy lực, điện, hoặc khí nén

Tuy nhiên, điểm hạn chế của phương án nằm ở kết cấu cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích

2.2.2 Phương án 2: Sử dụng xy-lanh nâng trực tiếp

án 1

Ở phương án này, toàn bộ lực do tải tác dụng sẽ tác động trực tiếp vào xylanh, vì vậy tải trọng nâng được sẽ hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng tải của xylanh Đồng thời kết cấu cơ khí đòi hỏi độ chính xác cao, đảm bảo các trục dẫn luôn song song với nhau và vuông góc với mặt đế để bàn nâng không bị kẹt, vênh

2.2.3 Lựa chọn phương án bộ phận nâng - hạ

Bảng 2 5: So sánh 2 phương án lựa chọn cho cơ cấu nâng – hạ

Tiêu chí đánh giá Trọng số Phương án 1 Phương án 2

Dựa vào kết quả đánh giá 2 phương án cho cơ cấu nâng, kết quả cho thấy phương

án số 2 sử dụng lực nâng trực tiếp từ xylanh chiếm ưu thế Ở phương án này, yêu cầu thiết yếu đó là độ chính xác về thiết kế cơ khí, vấn đề quản lý sai số chế tạo cũng như lắp đặt được đưa lên hàng đầu

Vậy phương án số 2 được lựa chọn: sử dụng lực nâng trực tiếp từ xylanh

2.3 Phân tích, lựa chọn xylanh trong cơ cấu nâng

Xylanh có tác dụng tạo lực nâng cũng như chịu lực dọc trục trong quá trình robot nâng

và di chuyển cùng tải Các yêu cầu được đặt ra như sau:

- Xylanh nâng và chịu lực tối thiểu 50kg (yêu cầu đề bài)

- Kết cấu gọn, không quá cồng kềnh, chiếm diện tích

- Dễ dàng điều khiển

Dựa trên yêu cầu trên, các phương án xylanh được đề xuất:

Bảng 2 6: Phân tích các phương án xylanh

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Xy lanh điện (linear

actuator)

Nguyên lý của xylanh điện

là biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của xylanh thông qua cơ cấu vit me đai ốc được tích hợp sẵn trong xy lanh Vì vậy rất

dễ dàng sử dụng, độ ổn định cao

Tốc độ chậm, gây ồn do

sử dụng bộ truyền bánh răng

Xylanh điện – thủy lực

Tích hợp động cơ ngay trên xylanh thủy lực, nên khắc phục được các yếu tố của 2 loại xylanh trên

Không được sử dụng phổ biến, hành trình ngắn, tải không cao

➢ Dựa trên các phân tích trên, kết hợp với yêu cầu bài toán, thấy rằng robot nâng tải với khối lượng không lớn (50kg), kích thước robot yêu cầu nhỏ gọn, không

quá cồng kềnh, vì vậy phương án sử dụng Xylanh điện được lựa chọn

+ Làm việc trong môi trường nhiều bụi bẩn sẽ khiến các bánh vệ tinh dễ bị kẹt và mài mòn

✓ Bánh cao su:

- Ưu điểm:

+ Kết cấu đơn giản, chịu lực tốt

+ Di chuyển nhanh, linh hoạt

+ Ma sát với mặt sàn lớn

Phương án sử dụng bánh cao su được lựa chọn, kết hợp việc tham khảo đường kính bánh của các thiết bị AGV trên thế giới, lựa chọn đường kính bánh chủ động là 170mm

2.4.2 Lựa chọn bánh bị động

Với đặc điểm chịu tải trọng lớn, bánh Caster được lựa chọn Với kết cấu sử dụng

4 bánh, yêu cầu thiết kế đồng phẳng cho 4 bánh là bắt buộc, hiện tại trên thị trường có bán loại bánh Caster có khả năng đàn hồi, việc lựa chọn bánh này sẽ giảm bớt áp lực

cơ khí mà vẫn đảm bảo được khả năng đồng phẳng của 4 bánh xe

2.5 Phân tích, lựa chọn thiết bị định vị vị trí

Trong quá trình hoạt động của robot trong nhà xưởng, vấn đề định vị trí của robot trong nhà kho rộng lớn là vô cùng thiết yếu Khi quản lý được vị trí, hệ thống điều khiển mới có thể ra lệnh cho robot di chuyển theo đúng vị trí yêu cầu, từ đó thực hiện các tác vụ vận chuyển kệ hàng theo mong muốn Có phương pháp được đề xuất gồm

sử dụng RFID và mã QR mà nguyên lí đã được trình bày trong Chương 1

RFID

Mã RFID cho phép đọc tín hiệu nhanh và chính xác, khoảng cách đọc lớn

Khả năng ứng dụng cao, phổ biến, thẻ có khả năng tái chế sử dụng nhiều lần

Chi phí thẻ RFID cao hơn thẻ mã vạch rất nhiều

Việc đọc RFID bị nhiễu khi đi qua kim loại hoặc chất lỏng Đầu đọc RFID có thể đọc chồng lấn tín hiệu lên nhau và không phân biệt được dữ liệu tại khu vực cụ thể nào