1: Bàn nâng 2: Xylanh nâng 3: Trục dẫn hướng 4: Mặt đế
Sơ đồ nguyên lý phương án 2 được thể hiện ở hình 2.4, trong đĩ xylanh tác dụng lực trực tiếp lên bàn nâng, bàn nâng được dẫn hướng và giữ cân bằng nhờ 4 trục dẫn hướng bằng 4 bạc dẫn. Kết cấu này nhỏ gọn, chiếm ít diện tích hơn so với phương án 1.
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
Ở phương án này, tồn bộ lực do tải tác dụng sẽ tác động trực tiếp vào xylanh, vì vậy tải trọng nâng được sẽ hồn tồn phụ thuộc vào khả năng tải của xylanh. Đồng thời kết cấu cơ khí địi hỏi độ chính xác cao, đảm bảo các trục dẫn luơn song song với nhau và vuơng gĩc với mặt đế để bàn nâng khơng 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
Cứng vững, ổn định 2 2 2
Khả năng chịu tải 1 2 1
Kết cấu nhỏ gọn 1 0 1
Điều kiện triển khai 1 0 1
Tổng 4 5
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 đĩ 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 cĩ 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, khơng 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
Tên phương án Ưu điểm Nhược điểm
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 thơng 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 thủy lực
Khả năng tải vượt trội, tốc độ cao
Khĩ khăn trong việc thiết kế, lắp đặt trong robot do phải kèm theo hệ thống bơm dầu.
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.
Khơng được sử dụng phổ biến, hành trình ngắn, tải khơng cao.
➢ Dựa trên các phân tích trên, kết hợp với yêu cầu bài tốn, thấy rằng robot nâng
tải với khối lượng khơng lớn (50kg), kích thước robot yêu cầu nhỏ gọn, khơng quá cồng kềnh, vì vậy phương án sử dụng Xylanh điện được lựa chọn.
2.4. Lựa chọn bánh xe
2.4.1. Lựa chọn bánh chủ động
Các phương án đề xuất:
✓ Bánh đa hướng:
- Bánh đa hướng (bao gồm bánh omni và mecanum) là loại bánh cĩ các bánh vệ
tinh nhỏ đặt đặt xung quanh chu vi bánh và vuơng gĩc với trục bánh.
- Ưu điểm:
+ Di chuyển linh hoạt, cĩ thể chuyển hướng tại chỗ + Ma sát với mặt sàn nhỏ
- Nhược điểm:
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
+ Làm việc trong mơi trường nhiều bụi bẩn sẽ khiến các bánh vệ tinh dễ bị kẹt và mài mịn.
✓ 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 cĩ bán loại bánh Caster cĩ 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 q trình hoạt động của robot trong nhà xưởng, vấn đề định vị trí của robot trong nhà kho rộng lớn là vơ cùng thiết yếu. Khi quản lý được vị trí, hệ thống điều khiển mới cĩ thể ra lệnh cho robot di chuyển theo đúng vị trí yêu cầu, từ đĩ thực hiện các tác vụ vận chuyển kệ hàng theo mong muốn. Cĩ phương pháp được đề xuất gồm sử dụng RFID và mã QR mà ngun lí đã được trình bày trong Chương 1.
Phương án Ưu điểm Nhược điểm
RFID
Mã RFID cho phép đọc tín hiệu nhanh và chính xác, khoảng cách đọc lớn.
Khả năng ứng dụng cao, phổ biến, thẻ cĩ 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 cĩ thể đọc chồng lấn tín hiệu lên nhau và khơng phân biệt được dữ liệu tại khu
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
Mã QR
Mã QR cho khả năng lưu trữ một lượng thơng tin lớn, và cĩ thể hiệu chỉnh.
Độ chính xác về thơng tin cao.
Phải sử dụng Camera hoặc thiết bị chuyên dụng, giải thuật xửl ý ảnh để đọc.
Địi hỏi bề mặt mã QR khơng bị trầy xước, bụi bẩn, mã cịn nguyên vẹn.
Dựa vào các phân tích trên, cho thấy mã thẻ RFID cho khả năng ứng dụng linh hoạt, tốc độ đọc cao, dễ dàng sử dụng, đồng thời với thiết kế mã được gá cố định dưới mặt sàn, nếu sử dụng mã QR cĩ thể dẫn đến trường hợp mã bị trầy xước, bụi bẩn, gây mất thơng tin, ảnh hưởng lớn đến hoạt động quản lí của hệ thống.
➢ Phương án sử dụng mã thẻ RFID được sử dụng.
2.6. Phân tích, lựa chọn phương án dẫn hướng
Để đảm bảo robot di chuyển theo đúng hành trình, hệ thống dẫn hướng được sử dụng. Hiện nay trên thế giới cĩ rất nhiều phương pháp dẫn hướng khác nhau cho AGV, dưới đây là một số phương án đề xuất được sử dụng phổ biến:
Phương án Đánh giá
Đường dẫn từ Chính xác, ổn định, sử dụng đầu đọc và dải băng từ chuyên
dụng, chi phí đầu tư ban đầu lớn. Dễ dàng tùy chỉnh đường dẫn
Đường băng kẻ Độ chính xác tùy thuộc thiết bị đọc, dễ dàng thay đổi, mở rộng
đường dẫn. Chi phí đầu tư ban đầu thấp, ứng dụng phổ biến
Dẫn hướng Laser Chính xác, cho biết đầy đủ các thơng số về vị trí. Chi phí đầu
tư ban đầu lớn, thiết bị đọc khơng bị che chắn, gá cao so với mặt đất
Dẫn hướng tự nhiên
Tự động thiết lập bản đồ đường đi, phù hợp sử dụng trong mơi trường tự nhiên. Giải thuật xử lý phức tạp, chưa phổ biến.
Lựa chọn phương án dẫn hướng
Từ các phân tích trên, xét thấy phương pháp sử dụng đường băng kẻ cho độ linh hoạt cao khi sử dụng, đồng thời giá thành các trang thiết bị phù hợp với điều kiện triển khai. Để sử dụng các phương pháp khác, điều kiện bắt buộc đĩ là phải lựa chọn các
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
đầu đọc Transpoter chuyên dụng, giá thành rất cao. Vì vậy phương án sử dụng đường băng kẻ sàn được sử dụng.
2.7. Phân tích lựa chọn phương án điều khiển
Phương án điều khiển khiển là cơ sở để thiết kế hệ thống điện và xây dựng giải thuật khiển. Bộ phận điều khiển của robot phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
- Cĩ khả năng đáp ứng được tốc độ cao, làm việc ổn định.
- Đơn giản, dễ tính tốn, thiết lập và sửa chửa.
2.7.1. Điều khiển tập trung