Đồ án tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Ứng dụng điều khiểu xe AGV trong công nghiệp

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt AGV Automated Guided Vihicle Xe tự hành hướng dẫn tự động PLC Programmable Logic Controller Bộ điều khiển lập trình AGC Au

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

GVHD: NGUYỄN TỬ ĐỨC SVTH: NGUYỄN PHƯỚC DUY

NGUYỄN HĂNG RIỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂU XE AGV TRONG CÔNG NGHIỆP

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ

MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN -⸙∆⸙ -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN XE AGV

TRONG CÔNG NGHIỆP

GVHD: ThS Nguyễn Tử Đức SVTH: Nguyễn Phước Duy

Nguyễn Hăng Ri

20142092

20161365

TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

o0o

Tp HCM, ngày 25 tháng 06 năm 2024

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên 1: Nguyễn Phước Duy MSSV: 20142092

Họ và tên sinh viên 2: Nguyễn Hăng Ri MSSV: 20161365

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Hệ đào tạo: Đại học chính quy

Khóa: 2020 – 2024

I TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN XE AGV TRONG CÔNG NGHIỆP

II NHIỆM VỤ

1 Các số liệu ban đầu:

 Động cơ VEXTA Brushless DC motor và VEXTA Step Motor

 Kích thước mô hình 700x600x200 ±10% (mm)

 Bánh xe Mecanum: Đường kính 120 (mm), độ rộng 60(mm)

2 Nội dung thực hiện:

 Thiết kế và xây dựng mô hình xe AGV

 Điều khiển xe AGV chạy theo hướng động học

 Xây dựng chương trình và giải thuật điều khiển chạy vị trí của xe

 Xây dựng map giải thuật đường đi ngắn nhất

 Thiết kế giao diện điều khiển

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 28/02/2024

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/06/2024

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Nguyễn Tử Đức

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

o0o

Tp HCM, ngày 25 tháng 06 năm 2024

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên 1: Nguyễn Phước Duy MSSV: 20142092

Họ và tên sinh viên 2: Nguyễn Hăng Ri MSSV: 20161365

Tên đề tài: Ứng dụng điều khiển xe AGV trong công nghiệp

10

(29/4/2024)

Tính toán động học robot sử dụng 4 bánh Mecanum

11

(6/5/2024)

Tìm hiểu phương thức giao tiếp PLC với Python, xây dựng chương trình python điều khiển động học

17

(17/6/2024) Viết báo cáo luận văn tốt nghiệp

GV HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ và tên)

TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

o0o

Tp HCM, ngày tháng 06 năm 2024 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên 1: Nguyễn Phước Duy MSSV: 20142092 Họ và tên sinh viên 2: Nguyễn Hăng Ri MSSV: 20161365 Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa Hệ đào tạo: Đại học chính quy Khóa: 2020 – 2024 Tên đề tài: Ứng dụng điều khiển xe AGV trong công nghiệp Họ và tên giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Tử Đức

NHẬN XÉT Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên:

Nhận xét về kết quả thực hiện ĐATN:

Những ưu điểm của ĐATN:

Những khuyết điểm của ĐATN (nếu có):

Đánh giá loại: Điểm: ………… (Bằng chữ: )

Kết luận:

 Được phép bảo vệ

 Không được phép bảo vệ

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20

Giáo viên hướng dẫn

(Ký và ghi gõ họ tên)

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

PHIẾU NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Ngành CNKT Điều khiển và Tự động hóa

Tên đề tài :Ứng dụng điều khiển xe AGV trong công nghiệp

Giảng viên Phản biện: PSG.TS Trương Đình Nhơn

Ý KIẾN NHẬN XÉT

1 Nhận xét chung về nội dung đề tài

2 Ý kiến kết luận (ghi rõ nội dung cần bổ sung, hiệu chỉnh)

Đề nghị : Được bảo vệ:  Bổ sung để được bảo vệ:  Không được bảo vệ: 

4 Câu hỏi phản biện (Giảng viên không cho SV biết trước)

Tp.HCM, ngày tháng năm 2024

(Ký và ghi rõ họ tên)

4 Điểm đánh giá đề tài theo rubric sau:

Tiêu chí 1: Mức độ thời sự của đề tài, độ khó của đề tài (10%) Điểm

Vấn đề khó/Cần nhiều kiến thức tổng hợp đã học

Vấn đề rất khó/Cần nhiều kiến thức tổng hợp đã học

Tiên chí 2: Tính ứng dụng của đề tài vào thực tiễn (10%)

Phương pháp nghiên cứu rõ ràng, định hướng đúng

Phương pháp nghiên cứu rõ ràng, khoa học, phù hợp với đề

Giải pháp rõ ràng, có quy trình thực hiện thi công/mô phỏng vận hành được

Giải pháp rõ ràng, có quy trình thực hiện thi công/mô phỏng vận hành được, kết quả mô phỏng/vận hành tốt

Tiêu chí 5: Trình bày nội dung đồ án (15%)

Có đầy đủ cấu trúc nội dung, trình bày hợp lý, khoa học

Có đầy đủ cấu trúc nội dung, trình bày hợp lý, khoa học, logic, rõ ràng, dễ hiểu, đúng quy định

về trình bày luận văn

Tiêu chí 6: Khả năng trình bày (10%)

Trả lời được 100% số câu hỏi

Tổng điểm theo thang 10

Tp.HCM, ngày tháng năm 2024

Người nhận xét

TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

o0o

Tp HCM, ngày 25 tháng 06 năm 2024

LỜI CAM ĐOAN

Chúng em xin cam đoan đồ án trên được nghiên cứu và thực hiện một cách minh bạch và công khai Tất cả các kết quả và số liệu đều trung thực có từ quá trình nghiên cứu của cả nhóm và sự giúp đỡ từ giáo viên hướng dẫn, không sao chép đạo nhái kết quả của đề tài khác tương tự Những phần kiến thức tham khảo được sử dụng trong

đề tài đã được tích dẫn đầy đủ và ghi rõ nguồn gốc trong phần tài liệu tham khảo

Người thực hiện đề tài

Nguyễn Phước Duy Nguyễn Hăng Ri

LỜI CẢM ƠN

Nhóm em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến ban giám hiệu nhà trường Đại học

Sư phạm Kỹ thuật TPHCM, Bộ môn Tự Động điều khiển, cũng như toàn thể các thầy

cô đã tạo điều kiện cho chúng em học tập, thực hành Sự giảng dạy tận tình truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu giúp chúng em có hành trang vững chắc đầy tự tin khi bước vào đời

Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Nguyễn Tử Đức, là người hướng dẫn trực tiếp chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Những lời góp ý

và chỉ dẫn từ thầy đã giúp chúng em vượt qua những khó khăn để hoàn thiện đồ án tốt nhất Thầy không chỉ là giảng viên truyền đạt về kiến thức, kinh nghiệm mà thầy còn giúp đỡ chúng em trong lúc định hướng đề tài, tìm nguồn hỗ trợ cho chúng em làm đề tài Một lần nữa chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy

Chúng em cũng bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình luôn động viên và giúp chúng

em về vật chất và tinh thần Sự ủng hộ này đã truyền động lực trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp, chúng em cũng cảm ơn những người bạn cùng làm chung đồ

án, cùng giúp đỡ nhau những lúc khó khăn để có thể hoàn thành đồ án của mình

Trong quá trình làm đồ án có thể gặp phải những thiếu sót và hạn chế, mong quý thầy cô đóng góp ý kiến để chúng em có thể hoàn thiện và phát triển đồ án của mình ứng dụng vào thực tiễn để đáp ứng nhu cầu của con người Cuối cùng, chúng

em xin chúc các thầy, cô sức khỏe và thành công trong sự nghiệp giảng dạy của mình

Nhóm chúng em chân thành cảm ơn

Người thực hiện đề tài

Nguyễn Phước Duy Nguyễn Hăng Ri

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN v

PHIẾU NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP vii

LỜI CAM ĐOAN ix

LỜI CẢM ƠN x

MỤC LỤC xi

DANH SÁCH HÌNH ẢNH xiv

DANH SÁCH BẢNG xvi

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT xvii

TÓM TẮT xviii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu 1

1.3 Phương pháp nghiên cứu 2

1.4 Giới hạn đề tài 2

1.5 Nội dung nghiên cứu 2

1.6 Giải pháp AGV sử dụng trong thực tế 3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

2.1 Xe tự hành AGV 4

2.1.1 Lịch sử hình thành phát triển 4

2.1.2 Phân loại theo chức năng 5

2.1.3 Phân loại theo cơ cấu dẫn đường 7

2.1.4 Phân loại theo điều hướng 8

2.2 Hệ thống bánh xe 10

2.2.1 Phân loại bánh xe 11

2.2.2 Cấu hình bánh xe Mecanum của robot di động 12

2.2.3 Hướng di chuyển của mobile robot sử dụng 4 bánh Mecanum 13

2.3 PLC Mitsubishi dòng Q 14

2.3.1 Giới thiệu PLC dòng Q 14

2.3.2 Đặc điểm chung của PLC dòng Q 14

2.3.3 Tính năng của PLC dòng Q 15

2.3.4 Cấu trúc PLC dòng Q 15

2.4 Động cơ 16

2.4.1 Động cơ Brushless DC 16

2.4.2 Động cơ bước 18

2.5 Camera Tracking T265 19

2.5.1 Thông tin cơ bản 19

2.5.2 Tính năng của camera T265 20

2.6 Truyền thông giao tiếp MC-Protocol 21

2.6.1 Cách thức hoạt động 21

2.6.2 Triển khai MC – Protocol 22

2.6.3 Các loại giao thức mạng hiện nay 22

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG 24

3.1 Tính toán thông số động cơ 24

3.2 Tính toán thời gian sử dụng pin 25

3.3 Thi công phần cứng 25

3.3.1 Lựa chọn thiết bị 25

3.4 Bản vẽ thiết kế SolidWorks 34

3.5 Sơ đồ nối dây 36

3.6 Thi công phần cứng 38

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC 41

4.1 Động học robot 41

4.2 Động lực học robot 45

4.3 Mô phỏng động học 4 bánh xe Mecanum 47

CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG GIẢI THUẬT ĐƯỜNG ĐI 49

5.1 Giải thuật tìm đường đi ngắn nhất 49

5.1.1 Mô tả thuật toán giải thuật A* 49

5.1.2 Kích thước hoạt động của thuật toán 50

5.1.3 Xử lý bài toán giải thuật tìm kiếm A* 51

5.2 Thiết kế bản đồ 53

5.2.1 Lưu đồ giải thuật đường đi 53

5.2.2 Kết quả thiết kế 55

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 56

6.1 Quy trình công nghệ 56

6.2 Xây dựng chương trình trên GX Work2 56

6.3 Xây dựng chương trình thu thập dữ liệu tracking từ camera 58

6.4 Thiết kế giao điều khiển 59

6.4.1 Lưu đồ thuật toán 59

6.4.2 Giao diện điều khiển 61

CHƯƠNG 7: CHẠY THỰC NGHIỆM 62

7.1 Kết quả chạy thực nghiệm 62

7.2 Nhận xét và đánh giá 64

CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 66

8.1 Kết luận 66

8.2 Những mặt hạn chế 66

8.3 Hướng phát triển 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Robot AGV đầu tiên 4

Hình 2.2: Robot AGV hướng dẫn tự động 5

Hình 2.3: Robot AGV nâng hàng 6

Hình 2.4: Robot AGV kéo hàng 6

Hình 2.5: Robot AGV mini vận chuyển hàng 7

Hình 2.6: Điều hướng điện từ và điểm từ 8

Hình 2.7: Điều hướng laser 9

Hình 2.8: Các cấu hình 4 bánh xe Mecanum 12

Hình 2.9: Cấu hình chữ X hướng tâm và hình thoi 13

Hình 2.10: Hướng di chuyển của 4 bánh Mecanum 13

Hình 2.11: Các dòng PLC dòng Q 14

Hình 2.12: Cấu trúc PLC dòng Q 15

Hình 2.13: Động cơ Brushless DC 16

Hình 2.14: Cấu tạo động cơ bước 18

Hình 2.15: Camera Tracking T265 19

Hình 2.16: Cách thức hoạt động giao tiếp MC-Protocol 21

Hình 2.17: Internet Protocol Suite 22

Hình 2.18: TCP – Transmission Control Protocol 22

Hình 2.19: Internet Protocol (IP) 23

Hình 2.20: HTTP – Hypertext Transfer Protocol 23

Hình 3.1: Sơ đồ chân và cách nối dây module analog Q68DAVN 28

Hình 3.2: Sơ đồ chân và cách kết nối ngõ ra QY41P 28

Hình 3.3: Sơ đồ chân của AXHD30K-K27 30

Hình 3.4: Sơ kết nối của CSD5814-P 31

Hình 3.5: Sơ đồ nối dây của bàn nâng KS332-12C 32

Hình 3.6: Góc nhìn thứ nhất của hệ thống 34

Hình 3.7: Góc nhìn thứ hai của hệ thống 35

Hình 3.8: Góc nhìn thứ ba của hệ thống 35

Hình 3.8: Góc nhìn thứ tư của hệ thống 35

Hình 3.9: Sơ đồ nối dây động cơ với PLC 36

Hình 3.10: Sơ đồ nối dây cơ cấu bàn nâng 37

Hình 3.11: Lắp ráp bộ bánh xe Mecanum 38

Hình 3.12: Lắp ráp bánh xe với khung xe 38

Hình 3.13: Lắp ráp các thiết bị khác 39

Hình 3.14: Đi dây thiết bị 39

Hình 3.15: Gắn camera lên xe 40

Hình 3.16: Mô hình hoàn thiện 40

Hình 4.1: Động học robot AGV 41

Hình 4.2: Động học robot 4 bánh Mecanum 43

Hình 4.3: Động lực học robot AGV 45

Hình 5.1: Bàn cờ kích thước 8x8 51

Hình 5.2: Hàm g(n) 51

Hình 5.3: Hàm h(n) = 𝑎2 + 𝑏2 52

Hình 5.4: Đường đi ngắn nhất 52

Hình 5.5: Lưu đồ giải thuật đường đi ngắn nhất 53

Hình 5.6: Lưu đồ vận hành thuật toán tìm đường 54

Hình 5.7: Giao diện đường đi 55

Hình 6.1: Quy trình hệ thống 56

Hình 6.2: Lập trình trên GX Works2 56

Hình 6.3: Thiết lập cấu hình PLC 57

Hình 6.4: Thiết lập data cơ cấu nâng hạ 57

Hình 6.5: Trục tọa độ camera và trục tọa độ robot 58

Hình 6.6: Xoay quanh trục x của camera góc 270° 58

Hình 6.7: Xoay quanh trục z của camera góc 90° 59

Hình 6.8: Lưu đồ giải thuật manual 59

Hình 6.9: Lưu đồ giải thuật chế độ auto 60

Hình 6.10: Giao diện điều khiển xây dựng trên Python Code 61

Hình 7.1: Địa hình thực thế 62

Hình 7.2: Vị trí bắt đầu 62

Hình 7.3: Né vật cản 63

Hình 7.4: Đến vị trí lấy hàng 63

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Các bánh xe theo holonomic 11

Bảng 2.2: Các bánh xe theo non – holonomic 11

Bảng 3.1: Các thiết bị đóng ngắt nguồn điện 25

Bảng 3.2: Các thành phần điều khiển trung tâm hệ thống 26

Bảng 3.3: Base Q35B 26

Bảng 3.4: Thông số kỹ thuật Q61P 26

Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật CPU Q04UDEH 27

Bảng 3.6: Thông số kỹ thuật Module analog Q68DAVN 27

Bảng 3.7: Thông số kỹ thuật module QY41P 28

Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật module QY75D1 29

Bảng 3.9: Driver điều khiển động cơ bánh xe 29

Bảng 3.10: Driver điều khiển bàn nâng trục Z 30

Bảng 3.11: Động cơ điều khiển bánh xe 31

Bảng 3.12: Động cơ điều khiển bàn nâng 31

Bảng 3.13: Thông số kỹ thuật bàn nâng trục Z 32

Bảng 3.14: Thông số kỹ thuật bàn nâng trục Z 32

Bảng 3.15: Thông số kỹ thuật camera T265 33

Bảng 3.16: Thông số kỹ thuật của bánh xe Mecanum 33

Bảng 3.17: Thông số kỹ thuật của nút nhấn Emergency 33

Bảng 3.18: Thông số kỹ thuật của bình ắc quy 34

Bảng 4.1: Mô phỏng động học các hướng của 4 bánh xe Mecanum 47

Bảng 7.1: Kết quả chạy thực nghiệm 65

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

Tên viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt

AGV Automated Guided Vihicle Xe tự hành hướng dẫn tự động PLC Programmable Logic Controller Bộ điều khiển lập trình AGC Automatic Generation Control Xe có hướng dẫn tự động VPU Vision Processing Unit Bộ xử lý hình ảnh

GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu DOF Degrees of Freedom Bậc tự do

SLAM Simultaneous Localization and

Mapping

Định vị và lập bản đồ

SDK Software Development Kit Công cụ phát triển phần mềm

AR Augmented Reality Thực tế tăng cường

VR Virtual Reality Thực tế ảo

TÓM TẮT

 Hiểu được cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động và cách điều khiển động cơ brushless và động cơ bước

 Tính toán thông số lựa chọn thiết bị phù hợp cho hệ thống

 Thiết kế và thi công thành công hệ thống xe AGV, đi dây hệ thống gọn gàng

 Tìm hiểu lý thuyết về camera tracking T265, từ đó kết hợp hệ thống với camera

để xác định vị trí di chuyển trong không gian

 Xây dựng giải thuật tìm đường để vận hành hệ thống chạy theo thuật toán đường đi ngắn nhất

 Điều khiển hệ thống chạy tự động để lấy và trả hàng thành công

 Tính thẩm mỹ mang tính tương đối

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề

Trước đây, hầu hết các xưởng sản xuất nhà máy đều thuê nhân công làm việc

để vận chuyển hàng hóa, sử dụng sức lao động là chủ yếu nên việc vận chuyển hàng đến nơi lưu trữ và ngược lại mang tính thủ công và tốn nhiều chi phí Hiện nay các

hệ thống lưu trữ hàng hóa rất đang dạng và phong phú về thiết bị và cũng như các thực hiện, nhưng cũng dựa vào nhân công và không hoàn toàn thay thế được ví dụ như sử dụng người lái để nâng hạ và sắp xếp vào kho để thay thế con người thì xe tự hành AGV là sự lựa chọn hợp lý và cũng được thử nghiệm tại một số nhà máy, vì lý

do đó nên nhóm chúng em tiến hành thiết kế, thi công “ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN

XE AGV TRONG CÔNG NGHIỆP”

Xe tự hành AGV là viết tắt của Automated Guided Vihicle đang trở thành một phần không thể thiếu trong các quy trình sản xuất và vận hành Loại xe này sử dụng thiết bị để xác định vị trí trong môi trường vận chuyển hàng hoá đến những địa điểm

đã được đánh dấu sẵn và không phụ thuộc vào con người

Trong ngành công nghiệp hiện đại, việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và vận chuyển là một yếu tố quan trọng để đảm bảo năng suất cao và chi phí thấp Xe AGV được thiết kế sử dụng tại các nhà máy sản xuất chức năng vận chuyển hàng hóa, vật liệu trong các nhà xưởng, khu công nghiệp, hệ thống kho bãi lớn và ứng dụng cao hơn nữa là dùng trong trung tâm thương mại, văn phòng, bệnh viện

Lợi ích của xe AGV mang lại trong ngành công nghiệp là giảm chi phí đầu vào thiết bị và nhân công do cải thiện các quy trình hoạt động, nguồn nhân công được giảm tải dẫn đến tiết kiệm chi phí lao động Rút ngắn thời gian làm việc do vận chuyển hàng chính xác lên đến 99% đáp ứng đầy đủ nhu cầu sản xuất lớn

 Vận hành hệ thống di chuyển theo đường đi ngắn nhất đến vị trí đích và có thể

né các vật cản đã được chọn trước trên bản đồ tìm đường

 Kết hợp với cơ cấu nâng hạ trục z để vận chuyển hàng hóa trong không gian

1.3 Phương pháp nghiên cứu

 Tiếp cận các bài báo khoa học về xe tự hành trong công nghiệp

 Tham khảo quy trình chuyển động của xe tự hành trong các video được lưu lại

từ các nhà máy công nghiệp

 Ứng dụng các kiến thức đã học để mô phỏng và sử dụng các thiết bị để ứng dụng trong hệ thống

1.4 Giới hạn đề tài

 Bộ bánh Mecanum được thiết kế để chạy trong địa hình riêng của nó, không phù hợp di chuyển trên sàn gạch men (dễ trượt bánh khi di chuyển ở địa hình không phù hợp)

 Mô hình chỉ sử dụng một loại thiết bị (camera tracking T265) để xác định vị trí trong không gian nên mức độ đáp ứng vị trí chính xác chưa cao

 Xử lý nhiễu của thiết bị còn thủ công và chưa đáp ứng tốt trong môi trường ánh sáng thay đổi

 Mô hình chưa đáp ứng là một dạng mobile robot bởi vì chưa thể điều khiển từ

xa mà còn sử dụng dây mạng ethernet để điều khiển robot thông qua kết nối với laptop

1.5 Nội dung nghiên cứu

Chương 1: Tổng quan

Chương này giới thiệu lý do chọn đề tài, nêu ra mục tiêu đề tài, phương pháp

nguyên cứu, giới hạn và hướng phát triển của đề tài

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Trình bày lý thuyết về phân loại xe tự hành AGV trong thực tế, hệ thống bánh

xe Mecanum, lý thuyết về PLC Mitsubishi dòng Q, lý thuyết VEXTA brushless DC motor, giới thiệu camera tracking T265 và các chuẩn truyền thông giao tiếp MC-

Protocol

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Chương 3: Thiết kế và thi công phần cứng

Trình bày bản vẽ thiết kế, các bước thi công phần cứng, lựa chọn thiết bị, sơ đồ nối dây trên thực tế

Chương 4: Tính toán và mô phỏng động học

Trình bày động học bánh xe, mô phỏng động học thuận, nghịch của bánh xe Mecanum

Chương 5: Xây dựng giải thuật đường đi

Trình bày lý thuyết và xây dựng giải thuật đường đi Astar

Chương 6: Thiết kế phần mềm

Xây dựng chương trình và giao diện điều khiển

Chương 7: Chạy thực nghiệm

Thiết kế địa hình và trình bày kiểm chứng lý thuyết với thực nghiệm trên xe,

điều khiển xe ở các chế độ với giao diện điều khiển

Chương 8: Kết luận và hướng phát triển

Trình bày kết quả đạt được, đưa ra kết luận về các vấn đề đã đặt ra Chỉ ra ưu, nhược điểm sau khi hoàn thành và hướng phát triển đề tài trong tương lai

1.6 Giải pháp AGV sử dụng trong thực tế

 Sử dụng xe tự hành AGV để vận chuyển sản phẩm từ công đoạn đúc nhôm

 Sử dụng hệ thống bao gồm nhiều xe tự hành AGV tham gia vào khâu vận chuyển

 Tích hợp AGV vào hệ thống để tiết kiệm diện tích sử dụng, sử dụng loại xe AGV dẫn hướng bằng SLAM để có thể thay đổi liên tục dây chuyển sản xuất

 Cải thiện, rút ngắn thời gian vận chuyển hàng hóa trong nhà xưởng

 Sử dụng xe chuyên chở pallet với tải trọng lớn có thể chở hàng nặng

 Cung cấp hệ thống AGV tự động trong khâu vận chuyển nguyên vật liệu giữa các công đoạn và cho khâu sản xuất

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Xe tự hành AGV

2.1.1 Lịch sử hình thành phát triển

Tất cả những phát minh vĩ đại đều bắt đầu từ những điều nhỏ bé, những khát khao, ước muốn của con người với mong muốn có thể tự động khâu vận chuyển hàng hoá, con người đã dần dần nghĩ những chiếc xe tự động đầu tiên Không như những chiếc xe thông thường, ứng dụng đầu tiên của AGV diễn ra tjai nhà kho Vào năm

153, Arthur Barrett, Jr., đã phát triển một chiếc xe chỉ đường tự động đầu tiên Ông

mô tả là một chiếc xe không người lái: Guide – O – Matic đi theo một sợ dây trên trần nhà Nó giúp ông trở thành nhà cung cấp chính các thiết bị trung tâm phân phối

và hậu cần tiên tiến AGV phát triển mạnh vào năm 1973, khi các kỹ sư tại nhà máy lắp ráp ô tô Volvo ở Kalmar, Thuỵ Điển đã phát triển một thiết bị lắp ráp không đồng

bộ như một giải pháp thay thế cho dây chiều lắp ráp trung tâm Kể từ khi xuất hiện đến nay, xe tự hành AGV đã đóng góp một phần vào những giải pháp tự động nhà xưởng, nhà kho, mang lại hiệu quả to lớn cho các doanh nghiệp Ngày nay xe AGV đang dần thay thế những hệ thống quy cũ và thay đổi dần dần con người, vì nó có độ chính xác cao, độ hiểu quả cũng như thành quả mà nó mang lại

Hình 2.1: Robot AGV đầu tiên

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1.2 Phân loại theo chức năng

Các loại xe tự hành AGV được ứng dụng trong các nhà máy, bãi kho, sân bay, với mục đích di chuyển hàng hoá thay con người Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại xe tự hành AGV với các chức năng khác nhau tuy nhiên chúc mang lại hiệu quả cao và tăng năng suất làm việc đặt biệt trong các nhà máy chế biến, kho bãi

 Xe có hướng dẫn tự động

Xe đẩy có hướng dẫn tự động (AGC) là loại xe cơ bản nhất với các tính năng tối thiểu Chúng sử dụng các hệ thống định vị từ đơn giản như băng từ đến phức tạp như cảm biến AI để điều hướng AGC có thể vận chuyển nhiều loại vật liệu và thường được dùng trong phân loại và lưu trữ

Một ví dụ là xe vận chuyển bệnh viện tự động, dùng để chở bữa ăn, khây thức

ăn rỗng, khăn trải giường, chất thải nguy hại sinh hoạc hoặc vật tư vô trùng Xe này giúp giảm chi phí lao động bằng cách tự động hóa việc vận chuyển

Hình 2.2: Robot AGV hướng dẫn tự động

Hình 2.3: Robot AGV nâng hàng

Hình 2.4: Robot AGV kéo hàng

 Xe tự hành AGV mini (Small Load Carriers)

Xe tự hành AGV mini là phương tiện dẫn đường tự động nhỏ gọn, còn được gọi là phương tiện vận chuyển tải trọng nhẹ Xe được thiết kế để vận chuyển các bộ phận hoặc vật dụng nhỏ và thường hoạt động theo nhóm Với khả năng di chuyển tốc

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

độ cao và linh hoạt, xe AGV mini thường có hệ dẫn động ba bánh để đảm bảo sự ổn định và có bán kính quay nhỏ Chúng thường được sử dụng trong các hệ thống phân loại hàng hóa theo khu vực nhỏ với số lượng nhiều

Hình 2.5: Robot AGV mini vận chuyển hàng

 Robot di động tự hành (ARM)

ARM thường có công nghệ tiên tiến hơn các loại AGV khác Trong khi nhiều AGV sử dụng hệ thống định vị cố định như dây hoặc băng từ, ARM sử dụng cảm biến và camera để phát hiện và tránh chướng ngại vật Nhờ công nghệ này, ARM có thể điều hướng và lập kế hoạch lộ trình hiệu quả Ứng dụng của robot ARM bao gồm: nhà kho tự động, làm sạch và khử trùng, bệnh viện và chăm sóc sức khỏe, khác sạn, nhà hàng và cửa hàng tạp hóa

2.1.3 Phân loại theo cơ cấu dẫn đường

 Loại chạy không theo đường dẫn (Free path navigation)

 AGV loại này có thể di chuyển đến bất kỳ vị trí nào trong khu vực hoạt động Chúng có tính linh hoạt cao nhờ sử dụng cảm biến con quay hồi chuyển để xác định hướng, các biến laser để nhận biết vị trí các vật thể xung quanh và hệ thống định vị cục vộ để xác định tọa độ tức thời Việc thiết kế loại xe này đòi hỏi công nghệ cao và phức tạp hơn so với các robot vận chuyển khác

 Loại chạy theo đường dẫn (Fixed path navigation)

AGV loại này chạy theo các đường dẫn cố định, gồm:

 Đường dẫn từ: Sử dụng dây từ ngầm dưới sàn và cảm biến từ để di chuyển Đường dẫn này không ảnh hưởng mỹ quan và không cản trở hoạt động khác, nhưng tiêu tốn năng lượng cho từ tính và không thể thay đổi đường dẫn

 Đường ray dẫn: Chạy trên các ray cố định trên sàn, phù hợp với hệ thống chuyên dụng Thiết kế xe đơn giản và có thể di chuyển nhanh nhưng tính linh hoạt thấp

 Đường băng kẻ trên sàn: Sử dụng các vạch kẻ trên sàn và cảm biến nhận dạng vạch kẻ để di chuyển Loại này có tính linh hoạt cao vì thay đổi đường dễ dàng nhưng các vạch kẻ có thể bị bẩn hoặc hư hại ảnh hưởng đến việc điều khiển chính xác

2.1.4 Phân loại theo điều hướng

 Điều hướng bằng điện từ và điểm từ

 Điện từ: AGV sử dụng RFID nhúng vào dây kim loại chôn dưới sàn để di chuyển Ưu điểm là dây được che giấu và không bị hư hại bởi các yếu tố bên ngoài, đồng thời không bị nhiễu bởi âm thanh và ánh sáng Hạn chế là việc đặt

dây cố định và phức tạp, dễ bị ảnh hưởng bởi kim loại từ

 Điểm từ: Được đặt các nhau 250-500m, AGV di chuyển giữa các điểm này bằng cảm biến và điều khiển chính xác góc lái Vị trí xe tự hành AGV được cập nhật bằng phép đo khi cảm biến phát hiện điểm từ Hệ thống này cần bảo

trì thường xuyên và có chi phí lắp đặt cao

Hình 2.6: Điều hướng điện từ và điểm từ

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

 Điều hướng bằng laser

 Laser: AGV sử dụng cảm biến laser để tạo bản đồ chi tiết và tự động điều hướng Ưu điểm là định vị chính xác, linh hoạt trong di chuyển và ít cần bảo

trì Hạn chế là chi phí đầu tư cao và yêu cầu môi trường đầy đủ ánh sáng

Hình 2.7: Điều hướng laser

 Điều hướng tự nhiên

 Tự nhiên: AGV sử dụng camera hoặc quét laser để xác định vị trí cố định trong môi trường và tự định vị Ưu điểm là chi phí thấp, dễ dàng lắp đặt và không tốn chi phí bảo trì Hạn chế là độ chính xác bị ảnh hưởng bởi yếu tố xunh

quanh và yêu cầu môi trường đủ ánh sáng

 Điều hướng trực quan

 Trực quan: AGV sử dụng mấy ảnh và cảm biến hình ảnh để nhận dạng và hiểu môi trường xunh quanh Ưu điểm là chi phí cần cứng thấp và định vị chính

xác Hạn chế là yêu cầu thuật toán phức tạp và thời gian xây dựng bản đồ lâu

 Định vị toàn cầu (GPS)

 GPS: Sử dụng cảm biến GPS để xác định vị trí Ưu điểm đơn giản và dễ triển khai trong hệ thống Hạn chế là độ chính xác thấp và ít phù hợp với môi trường

trong nhà

 Điều hướng quán tính

 Quán tính: Kết hợp các cảm biến gia tốc, con quay và từ trường để xác định vị

trí và hướng di chuyển Thường bổ trợ cho các phương pháp điều hướng khác

 Điều hướng tổng hợp

 Tổng hợp: Kết hợp nhiều phương pháp điều hướng khác nhau như trực quan, quán tính và GPS để tjao ra hệ thống linh hoạt và hiệu quả Điều này giúp AGV xác định vị trí chính xác, tránh vật cản và tối ưu hóa đường đi trong môi

 Trong ngữ cảnh robot học, một hệ thống được coi là holonomic nếu số bậc tự

do (DoF) có thể kiểm soát bằng tổng số bậc tự do của không gian

 Robot có khả năng di chuyển bất kỳ hướng nào trong không gian mà bị ràng buộc bởi bật tự do thì được xem là một hệ thống holonomic

 Robot holonomic thường được trang bị các bánh xe đặc biệt có thể tạo ra chuyển động tại các góc khác nhau và trong các hướng độc lập Điều này cho phép chúng di chuyển một các linh hoạt và đa hướng làm cho chúng phù hợp cho nhiều ứng dụng trong các môi trường phức tạp và không gian hạn chế

 Hệ thống non – holonomic

 Là một hệ thống có khả năng di chuyển hạn chế trong không gian

 Trong ngữ cảnh robot học, một hệ thống được coi là non – holonomic nếu số bậc tự do có thể kiểm soát của nó ít hơn tổng số bậc tự do trong không gian

 Hệ thống non – holonomic bị ràng buộc trong việc thực hiện một số loại chuyển động và không thể tự do di chuyển theo bất kì hướng nào

 Trong trường hợp robot di động, hệ thống non – holonomic thường trang bị các loại bánh thông thường Robot này có thể di chuyển lên xuống và xoay quanh trục của chính nó nhưng không thể di chuyển tự do bên cạnh hoặc quay

mà không cần thay đổi hướng của bánh xe

 Hệ thống non – holonomic thường gặp trong các ứng dụng có sự ràng buộc về không gian di chuyển hoặc trong các tình huống đòi hỏi sự kiểm soát chặt chẽ

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

 Con lăn xếp đối xứng quanh trục xe

 Mỗi con lăn xoay với trục nghiêng 45 độ

so với trục bánh xe

 Có ba bật tự do trong mặt phẳng

 Di chuyển đa hướng trong mặt phẳng

 Ứng dụng trong mobile robot công nghiệp

2 Omni

 Con lăn xếp quanh trục

 Di chuyển trong không gian hẹp

 Nhanh, ổn định và chính xác

 Khả năng chịu tải hạn chế

 Chi phí cao và độ bền thấp

 Phân loại hệ thống bánh xe theo non - holonomic

Bảng 2.2: Các bánh xe theo non – holonomic

STT Bánh xe Hình ảnh Đặc điểm

1 Universal

 Trục quay trung tâm xoay 360 độ

 Bề mặt chống trượt, chống mòn

 Di chuyển trong không gian hạn chế

 Khả năng chịu tải nhỏ

 Dễ bảo dưỡng, giá rẻ và phổ biến

 Ứng dụng xe đẩy trong công nghiệp

2.2.2 Cấu hình bánh xe Mecanum của robot di động

 Theo một số bài báo nguyên cứu thì dưới đây là một số cấu hình cho robot

mobile sử dụng cấu hình 4 bánh Mecanum:

 Cấu hình (a) đến (j) là 10 cấu hình hình chữ nhật gồm 4 bánh xe được bố trí

ở góc và trục của chúng song song với đường tâm của robot

 Cấu hình (k) đến (n) là 4 khả năng hướng tâm của cấu hình 4 bánh xe

 Cấu hình (e) và (j) là 2 cấu hình tốt nhất trong số các cấu hình bánh xe có thể đạt chuyển động đa hướng

 Trong các cấu hình (a), (f), (k) ba trục con lăn song song hoặc trùng nhau, có

0 hoặc 1 giao điểm Ma trận Jacobian của chúng có thứ hạng cột là 2, không thể đạt chuyển động đa hướng

 Cấu hình bánh xe (b), (e), (g), (j), (l), và (n) có trục con lăn dưới cùng giao nhau tại hai điểm nên ma trận Jacobian xếp hạng đầy đủ theo cột có thể đạt chuyển động đa hướng trong lý thuyết của bánh xe mecanum với hệ thống 4 bánh xe

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

 Trong thực tế, ngoài điều kiện hạng đầy đủ của ma trận Jacobian, cấu hình còn cần vận hành và điều khiển tốt Cấu hình bánh xe (b), (c), (d), (g), (h), (i), (l),

và (m) có thể chuyển động đa hướng nhưng đối xứng kém và hiệu suất thấp

Ma sát và mô men quán tính gây lệch trong chuyển động nên ít được dùng

 Nếu tâm bốn bánh xe trong cấu hình (j) tạo hình vuông, trục ba con lắn dưới cùng sẽ cắt nhau tại một điểm, giảm thứ hạng cột của ma trận Jacobian từ 3 xuống 2, không còn là hệ thống di động đa hướng Cấu hình (n) có thể di chuyển đa hướng nhưng ma sát gây quay tại chỗ Cấu hình (o) là biến thể của (n) dùng bánh xe Mecanum trực giao cho robot nhỏ Cấu hình (e) và (j) có đối xứng tốt nhất, đạt được chuyển động đa hướng

 Hai loại cấu hình chủ yếu của bánh xe Mecanum: Cấu hình chữ X hướng tâm

và hình thoi

Hình 2.9: Cấu hình chữ X hướng tâm và hình thoi

2.2.3 Hướng di chuyển của mobile robot sử dụng 4 bánh Mecanum

 Hướng di chuyển của mô hình sử dụng 4 bánh Mecanum được xác định dựa vào phương pháp cộng vector Dưới đây là các hướng di chuyển:

Hình 2.10: Hướng di chuyển của 4 bánh Mecanum

2.3 PLC Mitsubishi dòng Q

2.3.1 Giới thiệu PLC dòng Q

Công ty công nghệ hàng đầu Nhật Bản, Tập đoàn Mitsubishi Electric, là nhà sản xuất PLC Mitsubishi Mitsubishi PLC được sử dụng rộng rãi để quản lý các hệ thống công nghiệp, từ cơ bản đến phức tạp

Theo những gì đã nói ở trên, PLC dòng Q của Mitsubishi hiện được cho là bộ điều khiển khả trình mạnh mẽ nhất của hãng

Hình 2.11: Các dòng PLC dòng Q

2.3.2 Đặc điểm chung của PLC dòng Q

 PLC dòng Q của Mitsubishi là loại PLC nhỏ gọn và rất hiệu quả Nó kết hợp các phương pháp mới vượt qua những hạn chế của các lập trình viên thông thường

 Nhờ kỹ thuật multi_Processor: cho phép xử lý điều khiển máy, điều khiển vị trí, giao tiếp và các tác vụ khác bằng bốn CPU cùng một lúc Điều này cải thiện tính năng định giờ và thời gian quét chu kỳ chương trình Nó được giảm kích thước xuống chỉ còn 0,5ms - 2ms Ngoài ra, nó còn cung cấp cho người dùng tùy chọn chọn ngôn ngữ lập trình, quan điểm và hướng điều khiển, tất cả trên một nền tảng

 Lý tưởng cho các ứng dụng điều khiển phức tạp

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

 PLC dòng Q của Mitsubishi cung cấp nhiều tùy chọn cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau

 Các ứng dụng PLC dòng Q của Mitsubishi bao gồm đốt rác thải, công nghệ bán dẫn, đóng gói và lĩnh vực bia và nước giải khát

2.3.3 Tính năng của PLC dòng Q

 PLC Mitsubishi dòng Q có tốc độ xử lý lên đến 34ns/LD

 Bộ A/D-D/A có độ chính xác cao, ứng dụng trong điều khiển nhiệt độ, điều khiển vị trí

 Ngõ vào CIP tích hợp bộ đếm xung tốc độ cao

 Điều khiển tiến trình, Lập trình online

 Hỗ trợ trong các ứng dụng phần mềm MELSOFT, nhiều công cụ để sử dụng

 Đầy đủ các ứng dụng kết nối mạng thông qua CC-link, MELSECNET-H, …

 Khả năng mở rộng module đến 4,096 I/Os (max 8,192 I/O)

 Bước lập trình đến 252K steps

2.3.4 Cấu trúc PLC dòng Q

PLC dòng có thành phần chính là một bộ nhớ chương trình RAM bên trong (có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM) Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc kết nối với PLC và các modul vào/ra, ngoài ra còn có các thiết bị ngoại

vi khác

Hình 2.12: Cấu trúc PLC dòng Q

 Nguyên lý hoạt động của PLC

Tín hiệu từ thiết bị ngoại vi được đưa vào CPU qua module đầu vào CPU xử lý

và xuất tín hiệu điều khiển qua module đầu ra đến thiết bị theo chương trình đã lập Một chu kỳ quét (Scan Cycle) bao gồm đọc tín hiệu đầu vào, thực hiện chương trình truyền thông nội, tự kiểm tra lỗi và cập nhật tín hiệu đầu ra Chu kỳ này diễn ra rất nhanh (1ms – 100ms), phụ thuộc vào tốc độ xử lý của PLC, độ dài chương trình và tốc độ giao tiếp với thiết bị ngoại vi

để tạo ra sự chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Cấu tạo cơ bản của động cơ không chổi than DC gồm:

 Rotor: Phần quay của động cơ, kết nối với trục và làm từ hợp kim chịu lực Rotor được đặt giữa hai cảm biến từ

 Cảm biến từ: Cuộn dây quanh lõi sắt tạo ra từ trường, đặt ở hai bên rotor để tạo từ trường biến thiên khi rotor quay

 Bộ điều khiển: Thành phần quan trọng nhất, cung cấp năng lượng cho cảm biến từ và điều chỉnh của rotot để đảm bảo hoạt động đều và mượt mà

 Cấu trúc bọc ngoài: Vỏ bọc bảo vệ các thành phần bên trong, có thể là hình vuông hoặc tròn và các bộ phận kết nối trục để gắn với thiết bị khác

Động cơ không chổi than DC được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, bao gồm hệ thống bánh lái, điều khiển tốc độ và nhiều ứng dụng khác Với cấu trúc đơn giản và hiệu quả, động cơ này mang lại nhiều lợi ích trong sản xuất và sử dụng

 Nguyên lý hoạt động

 Động cơ không chổi than DC hay còn gọi là brushless DC motor là một trong những loại động cơ thông dụng nhất hiện nay, hoạt động dựa trên hiệu ứng từ

của nam châm

 Khi được cấp nguồn điện qua hai dây dẫn, dòng điện chạy qua cuộn dây trong

củ đề, tạo ra từ trường tác động lên nam châm rotor cố định trên trục động cơ

Từ trường này tạo ra momen xoắn, làm xoay rotor và duy trì hoạt động của

động cơ

 Tuy nhiên, khi hoạt động lâu, động cơ sẽ bị mài mòn và tụt áp gây giảm tốc

độ và tăng dòng điện tự phát Vì vậy, cần điều chỉnh áp lực xoắn và dòng điện

qua bộ điều khiển để đảm bảo hiệu suất ổn định

 Tóm lại động cơ không chổi than DC hoạt động đơn giản dựa trên cuộn dây

và năm châm cố định để tạo lực xoay Nó sử dụng rộng rãi trong công nghiệp

 Ưu điểm

 Bởi vì không có chổi than mài mòn có thể hoạt động trong thời gian dài hơn

 Hoạt động êm ái, không có tiếng kêu của chổi than

 Sử dụng các cảm biến điện tử để kiểm soát tốc độ và hướng quay của rotor

 Tăng hiệu quả: Vì không phải tiêu thụ năng lượng để mài mòn thổi than

 Ứng dụng

 Dùng trong các ống kính máy ảnh giúp giảm rung, chính xác hơn

 Sử dụng trong các thiết bị xoay để cải thiện hiệu suất, tăng tuổi thọ

 Được dùng trong các thiết bị phẫu thuật, máy x-quang và các thiết bị khác để

Hình 2.14: Cấu tạo động cơ bước

 Bao gồm 2 thành phần chính là stator được cấu tạo bằng sắt từ nên thân có nhiều rãnh nhỏ được thiết kế để đặt cuộn dây dễ dàng và rotor được sắp xếp

đối xứng và chia thành từng cặp

 Nguyên lý hoạt động

Quay theo từng bước một nhờ các bộ driver phát xung đưa ra các tín hiệu điều khiển vào stator theo thứ tự và một tần số nhất định Tổng số góc quay ứng số lần chuyển mạch và rotor cũng phụ thuộc vào số lần chuyển đổi và tần số chuyển đổi

 Ưu điểm

 Kiểm soát tốc độ, định vị chính xác và lặp lại chuyển động

 Độ tin cậy cao do không có chổi than tiếp xúc, giảm thiểu sự cố

 Hoạt động ở nhiều môi trường và đạt nhiều tốc độ quay khác nhau

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

 Ứng dụng thực tế

Ứng dụng trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, ngành tự động hóa đặc biệt

là đối với các thiết bị cần có sự chính xác Chẳng hạn như các loại máy móc công nghiệp phụ vụ gia công cơ khí: Máy cắt plasma CNC, máy cắt laser

2.5 Camera Tracking T265

Hình 2.15: Camera Tracking T265

2.5.1 Thông tin cơ bản

 Công nghệ SLAM: Camera T265 sử dụng công nghệ Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) để theo dõi chuyển động và tạo bản đồ môi trường xung quanh một cách chính xác SLAM cho phép thiết bị tự định

vị trong không gian mà không cần tới hệ thống định vị toàn cầu (GPS)

 Camera kép Fisheye: Thiết bị được trang bị hai camera fisheye góc rộng, cung cấp trường nhìn rộng, giúp thu thập thông tin về môi trường xung quanh với

độ chính xác cao

 Intel Movidius Myriad 2: Camera T265 được tích hợp bộ xử lý hình ảnh Intel

Movidius Myriad 2 VPU (Vision Processing Unit), cho phép xử lý dữ liệu hình ảnh và thực hiện các tác vụ SLAM trực tiếp trên thiết bị mà không cần tới một máy tính chủ

 Khả năng theo dõi 6DOF: Camera hỗ trợ theo dõi 6 bậc tự do (Degrees of Freedom - 6DOF), bao gồm ba trục chuyển động tuyến tính (x, y, z) và ba trục chuyển động quay (pitch, yaw, roll), giúp xác định vị trí và hướng của thiết bị trong không gian

2.5.2 Tính năng của camera T265

 Ứng dụng

 Robot tự hành: Camera T265 được sử dụng trong các robot tự hành để cung cấp khả năng định vị và tránh vật cản mà không cần sử dụng GPS

 Thực tế ảo (VR) và Thực tế tăng cường (AR): Thiết bị hỗ trợ các ứng dụng

VR và AR bằng cách cung cấp thông tin vị trí và chuyển động chính xác

 Hệ thống điều khiển: Sử dụng trong các hệ thống điều khiển từ xa và thiết bị bay không người lái (drone) để cải thiện khả năng điều hướng và hoạt động tự động

 Ưu điểm

 V-SLAM tích hợp:

 Sử dụng công nghệ Visual-SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) để cung cấp dữ liệu vị trí và hướng di chuyển chính xác trong thời gian thực

 Phù hợp cho các ứng dụng robot, drone, và AR/VR

 Kích thước nhỏ gọn: Thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng tích hợp vào các thiết bị khác

mà không chiếm nhiều không gian

 Tự hành độc lập: Không cần phụ thuộc vào các cảm biến hoặc thiết bị ngoại

vi khác để thực hiện việc tracking

 Hiệu năng cao: Xử lý dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả nhờ vào vi xử lý tích hợp Movidius Myriad 2 VPU (Vision Processing Unit)

 Dễ sử dụng: Cung cấp SDK và các công cụ hỗ trợ lập trình dễ dàng, hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình như C++, Python, và ROS (Robot Operating System)

 Yêu cầu xử lý hậu kỳ: Một số ứng dụng có thể cần xử lý thêm dữ liệu từ camera

để đạt được độ chính xác và hiệu quả tối ưu

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

 Không phù hợp cho khoảng cách xa: Khoảng cách tracking tối ưu từ 0.3 mét đến 10 mét, do đó không phù hợp cho các ứng dụng cần theo dõi ở khoảng cách xa hơn

2.6 Truyền thông giao tiếp MC-Protocol

Là tập hợp các quy tắc cho phép các thực thể trong hệ thống trao đổi thôgn tin qua các kênh như lan, intranet và internet Mỗ giao thức mạng có cách định dạng, nén

và kiểm tra lỗi riêng TCP/IP là giao thức quan trọng nhất cho kết nối internet, trong khi HTTP truyền dữ liệu qua WWW sử dụng TCP/IP

2.6.1 Cách thức hoạt động

 Thiết lập kết nối: Xác định quy trình thiết lập kết nối, bao gồm cấu hình địa chỉ IP, cổng kết nối, xác thực và mã hóa

 Truyền thông: Định nghĩa cách truyền thông, bao gồm cấu trúc và định dạng

dữ liệu, phân đoạn thêm thông tin định danh và kiểm tra lỗi

 Xử lý và kiểm soát lỗi: Đưa ra quy tắc xử lý lỗi, đảm bảo gửi lại dữ liệu đã mất hoặc sửa lỗi gói tin

 Kết thúc phiên giao dịch: Xác định cách kết thúc phiên giao dịch, bao gồm gửi gói tin kết thúc hoặc thông báo hoàn tất

Hình 2.16: Cách thức hoạt động giao tiếp MC-Protocol

Quy trình trên chỉ là một tổng quan giao thức hoạt động, mỗi giao thức có các quy tắc phụ thuộc vào mục đích và tính chất của người dùng