Do đó chúng taphải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự pháttriển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điệntử nói riêng.Xu
lOMoARcPSD|39211872 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI BÁO CÁO NHẬP MÔN KĨ THUẬT Chuyên ngành: CNKT điều khiển và tự động hóa ĐỀ TÀI TÌM HIỂU XE TỰ HÀNH VẬN CHUYỂN HÀNG GVHD: TỰ ĐỘNG TS Phí Hoàng Nhã Sinh viên: Đặng Việt Hoàng 2023605448 Nguyễn Văn Hùng 2023604912 Phạm Đức Hùng 2023604579 Đặng Quang Huy 2023605093 Phan Đình Huy 2023605101 Đặng Trần Nguyên Khôi 2023604937 Hà Nam - 2023 Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 2 LỜI CAM ĐOAN Nhóm bài tập lớn cam đoan rằng những nội dung được trình bày trong bài tập lớn do nhóm tìm kiếm và thực hiện, không sao chép từ bất kì nguồn nào khác Tất cả thông tin được trình bày đã được tổng hợp và nhóm xác nhận rằng chúng là chính xác và đáng tin cậy nhóm cam kết tuân thủ đầy đủ các quy định và quy trình đạo đức trong quá trình thực hiện bài tập lớn Nhóm bài tập lớn Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 3 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập dưới mái trường Đại Học Công Nghiệp Hà nội , được sự truyền đạt kiến thức và giúp đỡ tận tình của quý Thầy Cô Giảng viên là hành trang quý báo cho sự nhận thức và hiểu biết của chúng em ngày hôm nay Chúng em xin ghi nhận nơi này lỏng biết ơn chân thành nhất đối với tất cả các Thầy Cô Giảng viện và đặc biệt là thầy Phí Hoàng Nhã, người đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành bài báo cáo nhập môn kĩ thuật này Do kiến thức còn nhiều hạn chế và khả năng tiếp thu thực tế còn nhiều bỡ ngỡ chưa hoàn hảo nên bài báo cáo sẽ còn nhiều thiếu sót, kính mong sự góp ý và giúp đỡ từ Quý Thầy cô Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 4 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH v MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XE TỰ HÀNH VÀ CÁC CÔNG NGHỆ LIÊN QUAN .3 1.1 Giới thiệu về xe tự hành 3 1.2 Xe tự hành hoạt động như thế nào 4 1.2.1 Hệ thống vận hành của xe tự hành 4 1.2.2 Phần mềm quản lý: 5 1.2.3 Hệ thống giao tiếp 7 1.2.4 Các loại phương pháp vận chuyển 7 1.2.5 Các loại phương pháp dò đường .9 1.3 Ưu điểm và nhược điểm của xe tự hành 10 1.3.1 Ưu điểm mà xe tự hành mang lại: 10 1.3.2 Nhược điểm của xe tự hành 11 1.4 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về xe tự hành .12 1.5 Kết luận chương 1 .13 Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 5 CHƯƠNG II PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ XE VẬN HÀNH TỰ ĐỘNG 15 2.1 Thiết kế cơ khí .15 2.1.1 Thiết kế khung sườn 15 2.1.2 Lựa chọn cơ cấu lái .15 2.1.3 Lựa chọn bánh xe 17 2.1.4 Lựa chọn loại động cơ 18 2.2 Thiết kế phần mềm 23 2.2.1 Lựa chọn phương pháp và loại cảm biến dẫn đường 23 2.2.2 Lựa chọn phương án điều khiển và giải thuật điều khiển .26 2.2.3 Giải thuật bộ điều khiển 28 2.2.4 Thuật toán bám đường cho xe tự hành AGV 29 2.2.5 Tạo chu trình di chuyển cho AGV 30 KẾT LUẬN 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO .32 Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 6 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Hình ảnh một loại xe tự hành 3 Hình 1.2: Cấu trúc cơ bản của một hệ thống xe tự hành 4 Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống kho hàng của Kiva 5 Hình 1.4: Xe tự hành kiểu kéo hàng 8 Hình 1.5: Xe tự hành kiểu chở hàng 8 Hình 1.6: Xe tự hành kiểu nâng hàng 9 Hình 1.7: Kiva nâng kệ hàng 12 Hình 1.8: Smart AGV trong công ty Changsing Việt Nam 13 Hình 2.1: Minh họa xe ba bánh và sơ đồ nguyên lý 16 Hình 2.2: Minh hoạ xe bốn bánh và sơ đồ nguyên lý 17 Hình 2.3: Bánh xe được lựa chọn 18 Hình 2.4: Động cơ bước 19 Hình 2.5: Động cơ DC servo 20 Bảng 2.1: Bảng tổng kết đặc điểm hai loại động cơ 20 Hình 2.6: Phân tích lực tác dụng lên bánh xe 21 Hình 2.7: Đường dẫn màu đen trên nền trắng .23 Hình 2.8: Nguyên lí đường dẫn bằng cảm ứng điện 24 Hình 2.9: Giải thuật xử lý tín hiệu bằng phương pháp so sánh .25 Hình 2.10: Giải thuật xử lí tín hiệu bằng phương pháp xấp xỉ 26 a) xấp xỉ bậc 2; b) xấp xỉ theo trọng số 26 Hình 2.11: Cấu trúc hệ điều khiển tập trung 27 Hình 2.12: Cấu trúc hệ điều khiển phân cấp 27 Hình 2.13: Bộ điều khiển PID .28 Hình 2.14: Bộ điều khiển Fuzzy 29 Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 7 MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà trong đó là kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin Do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng Xuất phát từ những bài học thực tập trên lớp và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, chúng em đã được thấy nhiều khâu được tự động hóa trong quá trình sản xuất Một trong những khâu đơn giản trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm làm ra được đếm một cách tự động Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khâu đếm sản phẩm, đóng bao bì mà vẫn còn sử dụng nhân công 2 Mục đích Từ những điều đã được thấy và khả năng của chúng em, chúng em muốn làm một điều gì nhỏ để góp phần vào giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay mà cho phép tăng hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo được độ chính xác Nên chúng em quyết định thiết kế một mạch đếm sản phẩm vì nó rất gần gũi với thực tế Để làm được mạch này cần thiết kế được hai phần chính là: bộ phận cảm biến và bộ phận đêm Bộ phận cảm biến: bộ cảm biến phát và bộ cảm biến thu Thông thường người ta sử dụng phần phát là LED hồng ngoại để phát ra ánh sáng hồng ngoại mục đích Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 8 để chống nhiễu so với các loại ánh sáng khác, còn phần thu là transistor quang để thu ánh sáng hồng ngoại Bộ phận đếm có nhiều phương pháp thực thi đó là: - Lắp mạch dùng kỹ thuật số với các IC đếm, chốt, so sánh ghép lại - Lắp mạch dùng kỹ thuật vi xử lý - Lắp mạch dùng kỹ thuật vi điều khiển 3 Cấu trúc của bài báo cáo Bài báo cáo gồm phần mở đầu đã trình bày ở trên, phần kết luận và 2 chương chính với nội dung như sau: Chương 1: Tổng quan về hệ thống xe tự hành và các công nghệ liên quan Chương 2: Phân tích và thiết kế xe tự hành vận chuyển hàng tự động Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 9 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XE TỰ HÀNH VÀ CÁC CÔNG NGHỆ LIÊN QUAN 1.1 Giới thiệu về xe tự hành Hình 1.1: Hình ảnh một loại xe tự hành Xe tự hành hay còn gọi là AGV tiếng anh là Automated Guided Vehicle Đây Là một robot di chuyển tự động từ địa điểm này đến địa điểm khác theo các đường đánh dấu, dây trên sàn nhà, hoặc sử dụng sóng radio, camera dẫn hướng, nam châm, hoặc laser để điều hướng Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ thì các cảm biến dẫn đường, module chức năng, bộ xử lý và truyền thông, thiết bị truyền động cũng như nguồn năng lượng giúp cho việc tạo ra một hệ thống xe tự hành có năng suất cao, ổn định và chi phí phù hợp so với nhu cầu Xe tự hành được sử dụng để vận chuyển hàng hoá, nguyên liệu thô, thành phẩm hoặc bất cứ thứ gì mà con người cần hỗ trợ di chuyển Bên cạnh đó xe tự Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 10 hành được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau để hỗ trợ xử lý trong toàn bộ khu vực hoạt động của nhà máy, nhà hàng, bệnh viện, Cụ thể như sau: Đối với lắp ráp: xe tự hành di chuyển nguyên liệu, thành phẩm qua các dây truyền trong quy trình sản xuất Đối với vận chuyển: xe tự hành dùng để tải, đẩy hoặc kéo pallet và các bộ phận Đối với giai đoạn: xe tự hành cung cấp pallet cho quy trình sản xuất • Đối với lưu kho: xe tự hành giúp di chuyển sản phẩm từ vị trí nhận hàng tới kho hoặc xe vận chuyển Đối với chọn đơn hàng: xe tự hành dùng để di chuyển và đặt hàng đến khu vực xếp hàng bằng xe kéo để phân phối và vận chuyển tới vị trí đóng gói 1.2 Xe tự hành hoạt động như thế nào 1.2.1 Hệ thống vận hành của xe tự hành Trong nhà xưởng, AGVS sử dụng để vận chuyển hàng tự động từ nơi cấp hàng đến các vị trí sản xuất AGVS thông thường bao gồm phương tiện (xe), bộ điều khiển tích hợp trên AGV, phần mềm quản lý, hệ thống giao tiếp và dẫn đường Hình 1.2: Cấu trúc cơ bản của một hệ thống xe tự hành Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com)