Mobile platform to track a reference line

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ

Đề tài: Mobile Platform To Track A Reference Line
GVHD: Thầy Nguyễn Tấn Tiến
1


Danh sách thành viên nhóm

1. Nguyễn Hồng Thắng
2. Nguyễn Quang Thắng
3. Nguyễn Minh Tiến
4. Đặng Quang Tín
5. Lê Văn Minh

21203512
21203515
21203825
21203854
21202139

2


Tổng quan & xác định đầu bài

Cùng với sự phát triển của sản xuất, nhu cầu vận chuyển nguyên liệu,
hàng hóa trong xí nghiệp, nhà máy ngày càng gia tăng.
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, quá trình vận chuyển này có thể
dễ dàng tự động hóa nhằm tăng năng suất, tiết kiệm chi phí, giảm giá thành

sảm phẩm.
Sử dụng mobile robot để vận chuyển hàng hóa trong nhà máy, xí nghiệp
là một trong những phương án hiệu quả và đã được nhiều nước trên thế giới
áp dụng vào sản xuất.

3


Tổng quan & xác định đầu bài

Ngày nay, AGV đã trở nên phổ biến và có nhiều ứng dụng hiệu quả, thay
thế được sức lao động của con người, đặc biệt là ở các nước tiên tiến

Ở nước ta, công nghệ chế tạo AGV mobile robot và việc ứng dụng chúng vào sản
xuất mới chỉ ở giai đoạn đầu và đây cũng là một lĩnh vực hứa hẹn nhiều tiềm năng trong
tương lai. Muốn phát triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì việc ứng dụng robot vào
sản xuất và đời sống là yếu tố cần thiết.

4


Tổng quan & xác định đầu bài

AGV chia thành 2 nhóm chính :

Theo chức năng: có 4 kiểu AGV:
-Xe kéo (Towing machine): xe kéo xuất hiện đầu tiên và bay giờ vẫn còn thịnh hành.
-Xe chở (Unit Load Machine): xe chở được trang bị các tầng khay chứa để chuyên chở.
-Xe đẩy (Cart Vehicle): xe đẩy có tính linh hoạt cao và rẻ tiền. Chúng được sử dụng để chuyên
chở vật liệu và các hệ thống lắp ráp.

-Xe nâng (Fork Vehicle): có khả năng nâng các tải trọng đặt trên sàn hoặc trên các bục cao hay
các khối hàng đặt trên giá.

5


Tổng quan & xác định đầu bài

Theo dạng đường đi : theo dạng đường đi thì AGV chia làm các loại như sau:

•

Loại không chạy theo đường dẫn (Free path navigation): có thể di chuyển đến các vị
trí bất kỳ trong không gian hoạt động.

•

Loại chạy theo đường dẫn (Fixed path navigation): Xe AGV thuộc loại này được thiết
kế chạy theo các đường dẫn định sẵn gồm:
+ Đường dẫn từ
+Đường ray dẫn
+Đường băng kẻ trên sàn

6


Tổng quan & xác định đầu bài

Một số mobile robot vận chuyển hàng hóa trên thế giới:
Pioneer LX

-Khối lượng: 60 kg
-Tốc độ tối đa: 1.8m/s
-Bán kính quay: 343 mm
-Tải tối đa: 60 kg
-Vật liệu:
+ Khung thép
+ Tấm da nhựa (có thể tháo rời)
+ Giá đỡ làm bằng nhôm
-Môi trường hoạt động và làm việc:trong nhà
-Nguồn hoạt động: Pin 24VDC
-Công suất Pin: 60 Ah
-Thời gian hoạt động tối đa: 13 giờ (Pin đầy)
-Thời gian sạc pin: 3.5 giờ
7


Tổng quan & xác định đầu bài

Một số mobile robot vận chuyển hàng hóa trên thế giới:
Pioneer LX

-

2 Bánh lái,
4 bánh caster

-Đường kính bánh lái: 20 cm (7.9 in)
-Chiều rộng bánh lái: 5 cm (2 in)
-Góc quay của bánh lái: 0

o

-Vị trí lắp cảm biến: + 2 cảm biến phía trước
+ 2 cảm biến phía sau
+ Tầm vực cảm biến ngắn

8


Tổng quan & xác định đầu bài

Một số mobile robot vận chuyển hàng hóa trên thế giới:
Aim iBot

-

Khối lượng xe 650 pound.
Tốc độ Max lên đến 200 fpm = 1.016 m/s.
Năng suất kéo lên tới 6,000 pound và chở
tới 3,000 pound.

-

Chịu quá tải 2%.
Chế độ sạc pin tự động nhanh.

9


Tổng quan & xác định đầu bài

Một số mobile robot vận chuyển hàng hóa trên thế giới:
Aim iBot

-

Hoạt động được 6 – 8 giờ.
Có thể cắm thêm thiết bị cầm tay.
Hệ thống điều khiển tốc độ vòng kín.
Dung sai khi dừng : ±0.5 inch = ±12.7 mm
Dung sai khi dò lai: ±0.5 inch = ±12.7 mm.

10


Tổng quan & xác định đầu bài

Một số mobile robot vận chuyển hàng hóa trên thế giới:
Aim iBot

-

Loại xe 3 bánh.
2 bánh dẫn cùng động cơ ở sau.

- 1 bánh lái ở phía trước.

-

Đường kính bánh dẫn 8 inch = 203.2 mm.

Đường kính bánh lái 9 inch và rộng 2.75
inch.

-

Sử dụng động cơ 24 VDC.
Laser phía trước để quét các trở ngại.
Hệ thống đèn cảnh báo.

11


Tổng quan & xác định đầu bài

Với những thông tin và số liệu thu thập được sau khi tham khảo những mobile
robot vận chuyển hàng hóa trên thế giới, trong phạm vi của project môn học,
nhóm đã quyết định thiết kế một mobile flatform vận chuyển hàng hóa hoạt
động trong một mô hình nhà máy bia có thật ngoài thực tế.
Nhiệm vụ cụ thể của robot là nâng chuyển những thùng bia từ khu vực hoàn
thiện sản phẩm đến kho lưu trữ của nhà máy trước khi xuất ra ngoài.

12


Tổng quan & xác định đầu bài

Mô hình nhà xưởng của nhà máy bia :

13

Tổng quan & xác định đầu bài

Đường đi cụ thể của robot:

Đặc điểm của sản phẩm:

Hình dạng: hình hộp chữ nhật
Kích thước: 26x39 cm
Khối lượng: ≈ 10Kg/thùng

14


Tổng quan & xác định đầu bài

- Tải trọng tối đa của robot là 20 thùng/lần tương đương với khối lượng khoảng 200Kg.
- Sau khi so sánh với các robot vận chuyển trên thế giới cùng với điều kiện thực tế nhóm
quyết định các thông số của robot như sau:

Vận tốc tối đa Vmax = 0.5 m/s
Bán kính cong nhỏ nhất Rmin = 0 & ∟

15


Phương án

1. Cách thức chuyển động.
Chuyển động bằng xích

-

Phù hợp khi di chuyển trên các địa hình
phức tạp.

-

-

Khả năng bám địa hình là nổi trội nhất

Đổi hướng sẽ xảy ra hiện tượng trượt.
di chuyển này rất dễ làm hỏng bề mặt
của nền

Chúng ta đang cần một AGV vận chuyển một khối hàng lớn nên di chuyển bằng xích không khả
thi.

16


Phương án

1. Cách thức chuyển động.
Di chuyển bằng bánh xe

-

Dễ điều khiển, ổn định và chuyển động

nhanh hơn so với xích

-

Phù hợp với địa hình có bề mặt phẳng và
cứng, với bề mặt mềm AGV rất dễ bị xa lầy

Do AGV di chuyển trong nhà, nền nhà luôn đảm bảo độ cứng nên nhược điểm bánh xe có thể
khắc phục. Với phương án này rất phù hợp với yêu cầu đề ra.
17


Phương án

2. Số lượng bánh xe

1 bánh

- Dễ dàng di chuyển và nhanh

- Khả năng hoạt động cao.
- Sức cản lăn thấp.

- Tuy nhiên 1 bánh hiếm khi

được sử

dụng trong thực tế vì đòi hỏi phải có thêm cơ
cấu tự cân bằng.
- Điều khiển khó khăn.

Không khả thi.

18


Phương án

2. Số lượng bánh xe

2 bánh

Hai bánh kiểu xe đạp

- Bánh trước bẻ lái, bánh sau dẫn động.
- Bề rộng có thể được thu hẹp.
- Nhưng khi xe không di chuyển thì rất khó để
xe cân bằng được.
- Khi xe duy chuyển với tốc độ nhất định và cân
bằng động lực thì không cần cơ cấu cân bằng.
Không khả thi.

19


Phương án

2. Số lượng bánh xe

2 bánh

Hai bánh đối xứng.

- Cấu tạo đơn giản
- Hai bánh được điều khiển bởi hai động cơ
khác nhau.

- Nhưng khó khăn trong cân bằng động vì

- Khi đứng yên có thể cân bằng tĩnh định

phải luôn giữ di chuyển cân bằng, tránh

được.

đỗ hàng hóa.

Tại sao ta không tăng thêm số bánh để xe được cân bằng không phải dùng
cơ cấu tự cân bằng?

Không khả thi.
20


Phương án

2. Số lượng bánh xe

3 bánh

- Xe 3 bánh cân bằng tĩnh học và có cấu trúc đơn giãn.
- Có nhiều kiểu cho xe 3 bánh cùng với các loại bánh xe..

21


Phương án

2. Số lượng bánh xe
2 bánh dẫn cố định được điều khiển bởi 2 động cơ và một bánh tự lựa

•Cấu trúc cơ khí và động lực học đơn giản.
•Chi phí chế tạo thấp.
•Bán kính quay nhỏ nhất là 0.
•Sai số hệ thống dễ calib.
•Hạn chế là khó di chuyển trên bề mặt không bằng phẳng
•Một trong những bánh xe dẫn động không tiếp xúc được với
đất, hướng chuyển động sẽ bị thay đổi đột ngột

22


Phương án

2. Số lượng bánh xe
3 bánh dẫn động đồng bộ.

- Bánh lái và bánh dẫn được chuyền
động cùng lúc bằng xích hoặc đai.

- Bánh lái và bánh dẫn được
chuyền động cùng lúc bằng xích
hoặc đai.

- Lực dẫn động được phân bố đồng đều giữa các bánh xe.
- Tuy nhiên cấu trúc khá phức tạp, nếu ghép lỏng xích hoặc đai thì tốc độ các bánh xe sẽ
khác nhau.
23


Phương án

2. Số lượng bánh xe
3 bánh omni
- Sử dụng ít nhất 3 bánh xe vô hướng Omni để xe chạy
được mọi hướng

- Không cần điều khiển hướng bánh xe.
- Chỉ cần 2 bánh dẫn động.

- Tuy nhiên độ bền của lớp tương đối thấp.
- Cơ cấu dẫn động đồi hỏi chính xác.

24


Phương án

2. Số lượng bánh xe

4 bánh

2 bánh dẫn động – 2 bánh xoay tự do

- Ổn định hơn so với các phiên bản 3 bánh.
- Không gian hữu ích lớn hơn.
Đặc biệt là khi cua gấp hoặc di chuyển trên một bề mặt
không bằng phẳng đều ổn định.
- Cấu tạo đơn giản và dễ điều khiển.

25