THÔNG TIN TÀI LIỆU
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu hệ thống Robot chia chọn ứng dụng doanh nghiệp Logistics NGUYỄN KIM THUẦN Thuan.NK211275M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử Giảng viên hướng dẫn: Ch ký ca GVHD Trường: HÀ NỘI, 04/2023 CNG HÒA XÃ H I CH T NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Nguyn Kim Thun Đề tài luận văn: Nghiên cu h thng Robot chia chn ng dng doanh nghip Logistics Chuyên ngành: K thun t Mã số học viên: 20211275M Tác ging dn khoa hc Hng chm lu nhn tác gi a cha, b sung lun hp Hng ngày 28/04/2023 vi ni dung sau: B sung cc bnh lu n v lun gii v cc kt qu mô phng, tnh to n, t lm ni bng gp ca tc gi i vi công trnh nghiên cu v lnh vc tc gi nghiên cu Chnh sa cc lnh my, li chnh t lu B nh s c c công thc lu u chnh b cc lu son thnh Ngày tháng năm Giảng viên hướng dẫn Tác giả luận văn TS Nguyễn Văn Tình Nguyễn Kim Thuần CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TS Nguyễn Thành Nhân ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Nghiên cu h thng Robot chia chn ng d ng doanh nghip Logistics TS Nguyễn Văn Tình LỜI CẢM ƠN Tơi xin chân thành ci hc Bách Khoa Hà Nng to máy Nhóm Chun mơn Cơng ngh ch t cho phép thc hin lu i hc Bách Khoa Hà N s h tr sut q trình tơi làm lun Tôi xin chân thành c o Tng Công ty C phng dn tơi ht sc tn tình to mu kin thun li tơi có th thc hin hồn thành lu Tơi xin bày t lịng bin thy phn bin, thy hng chm lu c duy tơi có th hồn chnh lu Cui cùng, xin gi li cn bè, nhi ng viên, khuyn khích tơi sut thi gian nghiên c u thc hin lu HỌC VIÊN Nguyễn Kim Thuần LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là: Nguyn Kim Thu n hc viên cao hc Khóa 2021A Mã s hc viên: 20211275M Chuyên ngành: K thun t tài: Nghiên cu h thng Robot chia chn ng dng doanh nghip Logistics Giáo viên ng dn: TS Nguy u lu thc hin Tóm tắt nội dung luận văn Lut qu nghiên c u, thit k, ch to robot AMR ng dng khâu chia chn hàng hóa ti kho hàng doanh nghi p chuyn phát nhanh Viettel Post Tác gi u, kho sát h thng, cơng ngh chia ch n hin có th gii, tìm hiu nguyên lý làm vim tng lo i công ngh giá s phù hp ca robot chia chn vi thc tr ng phát trin ci n t ti Ving phát trin công ngh ti Viettel Post Thông qua vic nghiên cu, ch to robot chia chn phc v ho phn, tác gi c làm ch công ngh ch to thit k h thn u khin cho AMR, h thng qun lý robot RCS Bên c tác gi trình bày ng tip cn mi vi c tìm qu o di chuyn tc v hong chia chn Các thunh tuy n truyn thng khơng xem xét tính ch i ca tr ng s, ng ti tính t a qu c c a xut mt thunh tuyn mi d thut toán Dijkstra, giúp cp nhi qu o t ng di chuyn ca robot ng hp qu u b ng bi nhng yu t c ghi nhc Hng Biên tp chp thu Vit Nam, S Robot AMR mt nhng kt qu ca trình nghiên c u, thit k ch to ti Viettel Post Sn phm mt ph n quan trng cu thành lên h thng robot chia chn, c th nghi m mô ph u qu dng th nghim t (Trung tâm chia chn Bc T Liêm Hà Ni) D kin sau kt thúc trình th nghim, sn phm s t s dng rng rãi mi kho bãi Viettel Post t quý - 2023 Kt qu ca lu tip t c nghiên cu, ng dng ch to nâng cao, hoàn thin sn phm robot t chuyn phát nhanh T t ng dch v khâu middle-mile, hong chia chm kho chuyn phát, tc làm ch na hóa sn phm robot phc v hong chia ch n ti Vi t Nam HỌC VIÊN Nguyễn Kim Thuần MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHIA CHỌN 1.1 Tình hình nghiên c u s cn thit c tài 11 14 16 1.2 Mc tiêu c tài 19 1.3 Kt lu 20 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ ROBOT CHIA CHỌN AMR 21 2.1 Yêu cu thit k 21 21 2.1.2 21 21 2.2 Phân tích kt cu robot chia chn ARM 22 2.3 Thit k h khung robot chia chn ARM 23 23 Simulation 23 2.4 Thit k h ng l c robot chia chn 31 31 36 2.5 Thit k h thu khin robot 38 38 40 2.6 Kt lu 55 CHƯƠNG ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DIJKSTRA XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ ROBOT RCS 57 3.1 Tng quan h thng qun lý robot RCS 57 Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử Luận văn Tốt nghiệp Thạc sĩ Hình 3-7 Kiến trúc ROS2 s dng ROS u khin robot thc hin vic chia chn hàng hóa, quy trình thc hi Thit lp h thng ph n c ng cho robot: Chun b robot vi thit k t ROS robot: cn t ROS m robot có th giao tic vi Thit lp mng ROS: cn thit l p mt mng R robot có th giao tip vi Thit lp ROS Node cho robot: cn t u khin phn c a robot C th, to m u khin ca robot, m c d liu t mch sensor, mt N qun lý vic chia chn hàng hóa S d giao tip gia Node: s d cho Node giao tip vi Ví d c d liu t module RFID d liu t mch sensor có th gi mt ROS Message cha thơng tin v tru khi có th u chnh t di chuyn ca robot T xác ca robot: cn t xác c chúng có th thc hin cơng vic chia chn hàng hóa mt cách hiu qu y 3.5 Kết luận chương Xây dng h th u phi robot RCS GVHD: TS Nguyễn Văn Tình 68 Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử Luận v ăn Tốt nghiệp Thạc sĩ Xây dng h th p vi RCS tr kt qu c hàng t ng robot Xây dng danh sách API phn hi thơng tin v h thng RCS Mơ hình hóa khơng gian làm vic robot, áp dng gii thut Dijkstra t s ng ln robot, t ng ca h thng GVHD: TS Nguyễn Văn Tình 69 Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử Luận văn Tốt nghiệp Thạc sĩ CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM SẢN PHẨM 4.1 Thử nghiệm sản phẩm robot chia chọn AMR Sn phm robot chia chn AMR sau hoàn thi c tin hành kim tra th nghim thông s k thum thu, KCS, vi CTKT sau: Thông số chung Yêu cầu chi tiết pin - -Đạt -Không đạt -Đạt -Không đạt Bảng 4-1 Tiêu chí đánh giá robot AMR Tin hành th nghi m hoc ca t ng ca h thng: GVHD: TS Nguyễn Văn Tình 70 Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử Luận v ăn Tốt nghiệp Thạc sĩ Hình 4-1 Thử nghi ệm hoạt động đơn 4.2 Thử nghiệm hệ thống chia chọn robot AMR Sau tích hp thuu khin kt hp thut tốn tng vào phn mm gi lp, tin hành mô phng gi lp hong ca h th Hình 4-2 Thử nghi ệm hoạt động chia chọn với robot AMR phần mềm giả lập Thơng s t q trình gi lp hong ca robot chia ch n: Thông số Giá trị Thi gian mô phng 30 (phút) S ng robot 80 (robot) GVHD: TS Nguyễn Văn Tình 71 Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử Luận văn Tốt nghiệp Thạc sĩ Vn tc robot 1,5 (m/s) S m chia m) Sc Công sut d kin ) Bảng 4-2 Thông số gi ả lập hoạt động robot chia chọn Mơ hình trin khai th nghim ti Viettel Post, s dng robot chia chn hàng hóa COD, hàng hóa có khc c nh vt chia chn t Hình 4-3 Mơ hình triển khai thử nghiệm D kin h thm m lý hàng hóa c thù (hàng tròn, mng, di Trung tâm chia chn Bc T Liêm Hà Nn khai m rng ti Trung tâm chia chn tng, TP H Chí Minh C GVHD: TS Nguyễn Văn Tình 72 Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử Luận v ăn Tốt nghiệp Thạc sĩ Hình 4-4 Hệ thố ng dự kiến triển khai trung tâm chia chọn 4.3 Kết luận chương Thit k nghic sn ph m robot chia chn AMR Thit k nghim h thng robot chia chn AMR Trin khai, áp dng mơ hình h thng ti nhà kho Trung tâm Khai thác Tng Công ty C ph GVHD: TS Nguyễn Văn Tình 73 Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử Luận văn Tốt nghiệp Thạc sĩ KẾT LUẬN Sau mt thi gian tìm hiu, nghiên cu cu t o nguyên lý ho ng ca h thng chia chn th gi phù hp ca công ngh chia chn s dng robot AMR, b u lý thuy u thc nghim, tác gi i ni dung g Chương 1: Tng quan v nghiên cu Chương 2: Nghiên c u, thit k robot chia chn AMR Chương 3: ng Dng Gii Thut Dijkstra Xây Dng H Thng Qun Lý Robot RCS Chương 4: Nghiên cu th nghim sn phm Những kết đạt được: Tìm hiu nm rõ nguyên lý hong công ngh chia chn ph bin th gii x x Nghiên cu công ngh robot AMR ng dc chia chn Thit k, ch to th nghi m robot phc v hong chia ch kin ti Viettel Post x Xây dng h thu khin, tng cho s ng ln robot, tính tốn th nghim công sut ca h thn hành thc t x Hướng phát triển đề tài: Da vào trình nghiên cu ch to th nghim robot chia chn AMR nói trên, tác gi xut phát tri ng dng trí tu nhân t o cho vi c tu n s ng li mc tiêu có th trin khai nâng cp, m rng quy mơ h thng tng ci n t nói chung cơng ty chuyn phát nhanh nói riêng GVHD: TS Nguyễn Văn Tình 74 Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử Luận v ăn Tốt nghiệp Thạc sĩ TÀI LIỆU THAM KHẢO ng, T Khánh Lâm Nguyên lý máy tp Nhà xu t bn Giáo dc (Tái bn ln th 3) - 2006 n Ch Sáng S tay thit k p I; II; III Nhà xut bn Khoa h c K thut - 2007 [3] Nguyn S i chiu kim loi thông dng Nhà xut bn xây dng - 2005 [4] GS.TS Nguyc Lc Tn, PGS.TS Trn Xuân Vit S tay công ngh ch to máy t p I; II; III Nhà xut bn Khoa hc k thut - 2007 [5] GS.TSKH Nguym Quang Lc, PGS.TS Nguyn Hu ngh vt liu Nhà xut bn Khoa h c k thut - 2006 [6] Nguyc (2009) Lý thuyu khin tuyn tính NXB Khoa hc k thut [7] TS Nguyn Mnh Tiu khin Robot Công nghip NXB Khoa hc k thut [8] Chen Y (2020) Application of improved Dijkstra algorithm in coastal tourism route planning Journal of Coastal Research 106(sp1), 251-254 [9 planning: Modified dijkstra's algorithm International Conference on Computer Science and Engineering (UBMK) [10] Vi Tran Ngoc Nha; Soufiene Djahel; John Murphy (2012) A comparative study of vehicles' routing algorithms for route planning in smart cities First International Workshop on Vehicular Traffic Management for Smart Cities (VTM) [11] Chaoli Wang ; Zhenyu Fu (2014) A new way to detect the position and orientation of the wheeled mobile robot on the image plane IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics [12] Reza N.Jazar (2019) Theory of Apllied Robotics [13] Huijuan Wang, Yuan Yu, Quanbo Yuan (2011) Application of Dijkstra algorithm in robot path-planning Second International Conference on Mechanic Automation and Control Engineering GVHD: TS Nguyễn Văn Tình 75 Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử Luận văn Tốt nghiệp Thạc sĩ PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN Cu khin gm phn x Điều khiển động servo DC tạo di chuyển cho AGV: o Kt ni Pi v i b u khi o u khin servo DC thông qua b u khin PID o Thit l p thông s cho b u khin PID cho m m c tiêu giá tr gii hn cho chuy ng ca chúng o c giá tr u vào t cm bin robot AGV o Tính tốn giá tr u khin PID da giá tr u vào h s PID c thit l o u khin cho b u khi u khin chuyn ng c import time import Adafruit_PCA9685 from simple_pid import PID # Khởi tạo điều khiển PCA9685 pwm = Adafruit_PCA9685.PCA9685() pwm.set_pwm_freq(50) # Khởi tạo thông số PID cho động servo DC pid1 = PID(1, 0.1, 0.05, setpoint=90) pid1.output_limits = (0, 4095) # Khởi tạo thông số PID cho động servo DC pid2 = PID(1, 0.1, 0.05, setpoint=90) pid2.output_limits = (0, 4095) GVHD: TS Nguyễn Văn Tình 76 Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử Luận v ăn Tốt nghiệp Thạc sĩ while True: # Đọc giá trị đầu vào từ cảm biến robot AGV (Sensor1, sensor2) = check_position() # Tính tốn giá trị điều khiển PID cho động servo DC control1 = pid1(sensor1) # Tính tốn giá trị điều khiển PID cho động servo DC control2 = pid2(sensor2) # Đưa tín hiệu điều khiển cho điều khiển PCA9685 pwm.set_pwm(0, 0, int(control1)) pwm.set_pwm(1, 0, int(control2)) # Chờ chút trước lặp lại trình điều khiển time.sleep(0.1) x Điều khiển động BLDC gạt hàng đến vị trí đích: o u khi s d n i chân GPIO board o n RPi.GPIO thi t l u khin o d thc hiu khi import pigpio import time # Thiết lập chân GPIO GVHD: TS Nguyễn Văn Tình 77 Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử Luận văn Tốt nghiệp Thạc sĩ GPIO_PWM = 18 GPIO_DIR1 = 17 GPIO_DIR2 = 27 GPIO_ENABLE = 22 pi = pigpio.pi() # Thiết lập chân GPIO đầu pi.set_mode(GPIO_PWM, pigpio.OUTPUT) pi.set_mode(GPIO_DIR1, pigpio.OUTPUT) pi.set_mode(GPIO_DIR2, pigpio.OUTPUT) pi.set_mode(GPIO_ENABLE, pigpio.OUTPUT) # Điều khiển động quay 90 độ pi.write(GPIO_DIR1, 1) # Thiết lập chiều quay động pi.write(GPIO_DIR2, 0) pi.write(GPIO_ENABLE, 1) # Kích hoạt động pi.set_PWM_dutycycle(GPIO_PWM, 128) # Thiết lập tốc độ động time.sleep(2) # Quay động giây # Điều khiển động quay trở lại vị trí ban đầu pi.write(GPIO_DIR1, 0) # Thiết lập chiều quay động pi.write(GPIO_DIR2, 1) time.sleep(2) # Đợi giây trước ngắt động GVHD: TS Nguyễn Văn Tình 78 Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử Luận v ăn Tốt nghiệp Thạc sĩ pi.write(GPIO_ENABLE, 0) # Ngắt động pi.stop() x Giao tiếp với RCS thông qua module RF UART SI4463 433MHz: o l giao tip vi server thông qua module RF UART SI4463 433MHz, ta có th s d thi t lp kt ni UART truyn d liu gia Pi module RF o n pyserial Pi bng cách ch y lnh sau terminal: sudo apt-get update sudo apt-get install python3-serial o o Kt ni module RF vi Pi thông qua cng UART Pi (bao gm chân TX, RX, VCC GND) S d thit lp k t ni UART truyn d liu import serial import time # Thiết lập cổng UART ser = serial.Serial('/dev/serial0', 9600, timeout=1) # Gửi liệu từ Pi đến module RF UART ser.write(b'BLDC_sortresult') # Đợi phản hồi từ module RF UART time.sleep(0.1) response = ser.readline() print(response) GVHD: TS Nguyễn Văn Tình 79 Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử Luận văn Tốt nghiệp Thạc sĩ o Thit l p kt n i UART v i v trí ca AGV n module RF UART bng cách s dc write() cng serial o Ti ch phn hi t module RF UART bng cách s dc sleep() cc phn hi bng cách s d c readline() c ng serial Ph n hi s u tr bin response x lý x Đọc vị trí AGV thơng qua mạch cảm biến module RFID NFC522: o Kt ni mch cm bin vi Pi s d ng giao thc I2C hoc SPI Mi mch cm bin s a ch riêng ca nó, bn cn phi bia ch ca mch cm bin c có th c d liu t Nu s dng giao thc I2C, kt ni chân SDA, SCL, VCC GND t mch cm bin Pi N u s dng giao thc SPI, k t ni chân MOSI, MISO, SCLK, CS, VCC GND t mch cm bin Pi o S dn P c d liu t mch cm bin S dng mch cm bia ch c giá tr t cm bin, ta có th s d c d liu t ghi (register) c a mch cm bin import smbus2 # Thiết lập địa mạch cảm biến I2C address = 0x68 # Thiết lập đối tượng bus để giao tiếp với mạch m biến I2C bus = smbus2.SMBus(1) while True: # Đọc giá trị từ ghi 0x00 mạch cảm biến value = bus.read_byte_data(address, 0x00) # In giá trị hình print("Value:", value) o c giá tr ca th RFID thông qua module RFID NFC522 Pi 4, s d n MFRC522- n MFRC522-python bng cách m terminal Pi chy lnh sau: GVHD: TS Nguyễn Văn Tình 80 Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử Luận v ăn Tốt nghiệp Thạc sĩ sudo pip3 install mfrc522 o c giá tr ca th RFID import RPi.GPIO as GPIO import mfrc522 import signal continue_reading = True # Thiết lập chân truyền thông SPI SPI_PORT = SPI_DEVICE = GPIO.setmode(GPIO.BCM) # Thiết lập đối tượng thẻ RFID MIFAREReader = mfrc522.MFRC522(spiDevice=SPI_DEVICE, spiBus=SPI_PORT) # Hàm xử lý ngắt chương trình def end_read(signal,frame): global continue_reading print ("Ctrl+C captured, ending read.") continue_reading = False GPIO.cleanup() # Thiết lập xử lý ngắt Ctrl+C GVHD: TS Nguyễn Văn Tình 81 Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử Luận văn Tốt nghiệp Thạc sĩ signal.signal(signal.SIGINT, end_read) # Tiến hành đọc thẻ RFID print("Đưa thẻ RFID lên cạnh đầu đọc ") while continue_reading: # Kiểm tra xem có thẻ RFID nằm gần đầu đọc khơng (status,TagType) = MIFAREReader.MFRC522_Request(MIFAREReader.PICC_REQIDL) # Nếu tìm thấy thẻ RFID, tiến hành đọc giá trị if status == MIFAREReader.MI_OK: print ("Thẻ RFID tìm thấy.") # Tiến hành đọc UID thẻ RFID (status,uid) = MIFAREReader.MFRC522_Anticoll() # Nếu đọc UID thành công, in giá trị UID if status == MIFAREReader.MI_OK: print ("UID thẻ RFID: %s,%s,%s,%s" % (uid[0], uid[1], uid[2], uid[3])) GVHD: TS Nguyễn Văn Tình 82
Ngày đăng: 11/12/2023, 06:44
Xem thêm: