Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Cơ điện tử: Điều khiển phi tuyến hệ AGV

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM

PHẠM QUỐC THIỆN

ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN HỆ AGV

LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ – điện tử
Mã số ngành : 60520114

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM

PHẠM QUỐC THIỆN

ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN HỆ AGV

LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ – điện tử
Mã số ngành : 60520114

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN THANH PHƯƠNG

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2014


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP. HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. NGUYỄN THANH PHƯƠNG

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ
TP. HCM ngày 25 tháng 01 năm 2014
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)

TT
1
2
3
4
5

Họ và tên
PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến
TS. Nguyễn Quốc Hưng
TS. Nguyễn Hùng
TS. Võ Hồng Duy
TS. Ngơ Cao Cường

Chức danh hội đồng
Chủ tịch
Phản biện 1
Phản biện 2
Ủy viên
Ủy viên, thư ký

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được
sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ TP. HCM
PHỊNG QLKH – ĐTSĐH

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TP. HCM , ngày..… tháng ….. năm …….

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: PHẠM QUỐC THIỆN

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 22/2/1988

Nơi sinh: ĐỒNG NAI

Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử

MSHV: 1241840017

I- TÊN ĐỀ TÀI:
ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN HỆ AGV.
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Nghiên cứu hệ thống AGV, mơ hình hóa hệ thống AGV, thiết lập bộ điều khiển phi

tuyến trên cơ sở ổn định của Lyapunov.
Chương 1: Mở đầu.
Chương 2: Tổng quan về AGV.
Chương 3: Mơ hình tốn học AGV.
Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển và hệ thống đo lường.
Chương 5: Thiết kế, thi công AGV và mô phỏng hệ thống trên Matlab.
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. NGUYỄN THANH PHƯƠNG.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ
cơng trình nào khác.
Tơi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã
được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Học viên thực hiện Luận văn
(Ký và ghi rõ họ tên)

Phạm Quốc Thiện

ii

LỜI CÁM ƠN
Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại trường, nay tơi đã hồn thành đề tài
tốt nghiệp cao học của mình. Để có được thành quả này, tôi đã nhận được rất nhiều
sự hỗ trợ và giúp đỡ tận tình từ thầy cơ, gia đình và bạn bè.
Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy cô khoa Quản Lý Khoa Học - Đào Tạo
Sau Đại Học, quý Thầy cô khoa Cơ - Điện - Điện Tử Trường Đại Học Kỹ Thuật
Cơng Nghệ TP.HCM đã tận tình giúp đỡ, hỗ trợ tơi trong suốt q trình thực hiện
luận văn.
Với lịng tri ân sâu sắc, tơi muốn nói lời cám ơn đến Thầy TS. Nguyễn Thanh
Phương, người đã nhiệt tình hướng dẫn và chỉ bảo cho tơi trong suốt thời gian thực
hiện nghiên cứu này.

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2014
Người thực hiện luận văn

Phạm Quốc Thiện


iii

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Trong bài báo này, một bộ điều khiển phi tuyến dựa trên phương pháp Lyapunov
được đề xuất và áp dụng cho xe tự hành. Đầu tiên quỹ đạo

−

3

(G

) với đa

thức bậc 7 được thiết kế. Thứ hai, dựa vào vị trí được ước lượng của xe tự hành, bộ
điều khiển này làm cho xe tự hành bám theo quỹ đạo G3 và di chuyển với vận vận
tốc không đổi. Sự ổn định của hệ thống được chứng minh bằng phương pháp
Lyapunov. Mô phỏng và kết quả thực nghiệm được trình bày để chứng minh tính
hiệu quả của bộ điều khiển được đề xuất.


iv

ABSTRACT
In this paper, a nonlinear controller base on Lyapunov method is proposed and
applied for wheel mobile robot (WMR). First, trajectory

−

(G3) with 7th

order polinom is designed for WMR. Then, based on the estimated position of the
WMR, this controller makes WMR follow trajectory G3 which is moving with
desired constant velocity. The stability of system is proved by the Lyapunov
stability theory. The simulations and experimental results are shown to prove the
effectiveness of the proposed controller.


v

MỤC LỤC
Tên đề mục

Trang

Lời cam đoan ...........................................................................................................i
Lời cảm ơn .............................................................................................................. ii
Tóm tắt luận văn .....................................................................................................iii
Abstract ...................................................................................................................iv
Mục lục ................................................................................................................... v
Danh mục các từ viết tắt ........................................................................................ vii
Danh mục các bảng biểu ........................................................................................viii
Danh mục các sơ đồ, hình ảnh ................................................................................ix
Chương 1: Mở đầu ................................................................................................ 1
1.1

Đặt vấn đề .................................................................................................... 1

1.2

Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................. 1

1.3

Mục tiêu đề tài ............................................................................................. 2

1.4

Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 2

1.5

Phương pháp luận ........................................................................................ 2

1.6

Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 3

1.7

Nội dung luận văn ........................................................................................ 3

Chương 2: Tổng quan về AGV ............................................................................ 4
2.1

Sơ lược quá trình phát triển của AGV ...................................................4

2.2

Phân loại AGV.......................................................................................5

2.2.1

Tàu không người lái ........................................................................5

2.2.2

Xe nâng pallet .................................................................................6

2.2.3

Xe chở hàng ...................................................................................7

2.3

Tóm tắt các cơng trình nghiên cứu ........................................................8

2.4

Nhận xét và hướng tiếp cận ..................................................................32

Chương 3: Mô hình tốn học của AGV ............................................................. 33
3.1

Cấu trúc AGV ............................................................................................. 33


vi

3.2

Xây dựng phương trình động học ............................................................... 34

3.3

Xây dựng quỹ đạo đường đi cho AGV ...................................................... 36

Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển và hệ thống đo lường ................................. 39
4.1

Cơ sở lý thuyết ............................................................................................ 39
4.1.1

Giới thiệu phương pháp Lyapunov ................................................39

4.1.2

Điểm cân bằng của hệ phi tuyến ....................................................39

4.1.3

Ổn định tại điểm cân bằng .............................................................41

4.1.3.1

Định nghĩa ............................................................................41

4.1.3.2

Ổn định và ổn định tiệm cận Lyapunov .................................41

4.1.4

Phương pháp tuyến tính hóa Lyapunov ...........................................42

4.1.5

Phương pháp trực tiếp Lyapunov ...................................................44

4.1.5.1

Định lý ổn định Lyapunov .....................................................44

4.1.5.2

Định lý không ổn định Lyapunov ..........................................45

4.2

Thiết kế bộ điều khiển ................................................................................ 47

4.3

Hệ thống đo lường ...................................................................................... 48

Chương 5: Thiết kế thi cơng AGV và mơ phỏng .............................................. 51
5.1

Thiết kế mơ hình ......................................................................................... 51

5.2

Thiết kế mạch điện ..................................................................................... 53

5.3

5.4

5.2.1

Phương án thiết kế ............................................................................... 53

5.2.2

Sơ đồ nguyên lý ................................................................................... 54

5.2.3

Thiết bị sử dụng ................................................................................... 57

Kết quả mô phỏng và thực nghiệm ............................................................. 60
5.3.1

Kết quả mô phỏng trường hợp 1........................................................... 61

5.3.2

Kết quả mô phỏng trường hợp 2 .......................................................... 63

Kết luận và hướng phát triển ...................................................................... 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
AGV

Automated Guided Vehicles

GPS

Global Positioning System

WMR

Wheel Mobile Robot

RF

Radio Frequency

FL

Feedback Linearization

SMC

Sliding Mode Control

FSMC

Fuzzy Sliding Mode Control

WP

Way Point

cm

centimeter

s

second

DC

Direct Current

RPM

Revolutions Per Minute


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Trang

Bảng 2.1 Luật điều khiển mờ ...........................................................................19
Bảng 2.2 Giá trị thông số của AGV .................................................................27
Bảng 2.3 Giá trị khởi tạo ban đầu ...................................................................27
Bảng 5.1 Thông số mô phỏng ................................................................................ 60


ix

DANH MỤC CÁC LƯU ĐỒ, HÌNH ẢNH
Trang

Hình 2.1

AGV dạng tàu khơng người lái

6

Hình 2.2

AGV dạng xe nâng pallet

7

Hình 2.3

AGV dạng xe chở hàng

8

Hình 2.4

Phương pháp tính tốn vị trí

9

Hình 2.5

Mơi trường thực nghiệm

10

Hình 2.6

Kết quả khi sử dụng bộ lọc Kalman

10

Hình 2.7

Dữ liệu vị trí

11

Hình 2.8

Sơ đồ khối của vịng điều khiển robot di động

Hình 2.9

bám theo quỹ đạo G3

12

Quỹ đạo mong muốn và quỹ đạo thực của robot

12

Hình 2.10 Robot di động hai bánh

13

Hình 2.11 Vị trí thật và mục tiêu của robot

13

Hình 2.12 Đáp ứng vận tốc của bánh trái và phải

14

Hình 2.13 Sai số quỹ đạo

,

,

14

Hình 2.14 Sơ đồ khối vịng điều khiển mobile robot
Hình 2.15 Điều khiển vịng kín với

= 0.6,

15

=2

để mơ phỏng robot. Quỹ đạo robot tín hiệu

ngõ ra với nhiễu và tín hiệu ngõ vào
Hình 2.16 Điều khiển vịng kín với

= 0.6,

16
=2

để mơ phỏng robot. Quỹ đạo robot tín hiệu
ngõ ra với nhiễu và tín hiệu ngõ vào

17

Hình 2.17 Sơ đồ khối SMC

18

Hình 2.18 Sơ đồ khối FSMC

19

Hình 2.19 Hàm membership của ngõ vào-ngõ ra , ̇ ,

20

Hình 2.20

WMR bám theo quỹ đạo tham chiếu

20

x

Hình 2.21 Sai số (

− )

21

Sai số (

− )

21

Hình 2.22

Hình 2.23 Tín hiệu điều khiển torque cho bánh phải
Hình 2.24 Sai số góc định hướng
Hình 2.25

−

Sai số (
Sai số (

23

− ): (a) FL;

(b) đường chấm chấm-SMC, đường liền-FSMC
Hình 2.27

22

WMR bám theo quỹ đạo tham chiếu: (a) FL;
(b) đường chấm chấm-SMC, đường liền-FSMC

Hình 2.26

22

23

− ): (a) FL;

(b) đường chấm chấm-SMC, đường liền-FSMC
Hình 2.28 Sai số góc định hướng

24

− : (a) FL;

(b) đường chấm chấm-SMC, đường liền-FSMC

24

Hình 2.29 Tín hiệu điều khiển torque cho bánh phải: (a) FL;
(b) đường chấm chấm-SMC, đường liền-FSMC

Hình 2.30 Lưu đồ giải thuật điều khiển tuyến tính hồi tiếp
Hình 2.31

25
26

Quỹ đạo mong muốn của AGV
có dạng đường thẳng ( y = x )

26

Hình 2.32

Quỹ đạo của AGV ở thời gian ban đầu

28

Hình 2.33

Sai lệch vị trí trong tồn thời gian

28

Hình 2.34

Vận tốc tuyến tính của AGV trong tồn thời gian

29

Hình 2.35 Vận tốc góc của bánh phải và bánh trái

đối với quỹ đạo là đường thẳng

29

Hình 2.36 Véc tơ điều khiển đầu vào

30

Hình 2.37 Véc tơ điều khiển đầu vào u

30

Hình 2.38

Véc tơ điều khiển đầu vào mới

31

Hình 3.1

Mơ hình động học của WMR

33

Hình 3.2

Khái niệm về AGV bám theo quỹ đạo tham chiếu

36

Hình 3.3

Quỹ đạo G3 đi qua hai điểm A và B

38

Hình 4.1

Sơ đồ khối của vòng điều khiển AGV bám quỹ đạo G3

49


xi

Hình 5.1

Bánh xe dùng cho động cơ có bộ giảm tốc đường kính 100 mm

51

Hình 5.2

Động cơ DC Tsukasa TG-35F-AG-18-A27

51

Hình 5.3

Bánh xe omni nhơm

52

Hình 5.4

Mơ hình AGV mơ phỏng

52

Hình 5.5

Cấu hình hệ thống điều khiển

53

Hình 5.6

Mạch nguồn 5 VDC

54

Hình 5.7

Mạch vi điều khiển Pic 18f4550

54

Hình 5.8

Khối giao tiếp I2C và RS232

55

Hình 5.9

Khối hiển thị

55

Hình 5.10 Mạch vi điều khiển Pic 18f4431

56

Hình 5.11 Mạch kết nối encoder

56

Hình 5.12

57

Pic 18F4550 và 18F4431

Hình 5.13 HM-TR/TTL/433

57

Hình 5.14 Mạch cầu H đơi

58

Hình 5.15 Pin 18650

58

Hình 5.16 AGV được thi cơng

59
3

Hình 5.17 AGV bám theo quỹ đạo G trường hợp 1

61

Hình 5.18 Sai số tiếp tuyến và sai số định hướng trường hợp 1

61

Hình 5.19 Vận tốc góc bánh phải và bánh trái trường hợp 1

62

Hình 5.20 Kết quả đo giá trị ước lượng của AGV trường hợp 1

62

e1 được ước lượng trường hợp 1

63

Hình 5.22 e2 được ước lượng trường hợp 1

63

e3 được ước lượng trường hợp 1

64

Hình 5.21

Hình 5.23
Hình 5.24

3

AGV bám theo quỹ đạo G trường hợp 2

65

Hình 5.25 Vec-tơ sai số trường hợp 2

65

Hình 5.26 Vận tốc góc bánh phải và bánh trái trường hợp 2

66

Hình 5.27 Kết quả đo giá trị ước lượng của AGV trường hợp 2

66

Hình 5.28 e1 được ước lượng trường hợp 2

67

Hình 5.29 e2 được ước lượng trường hợp 2

67


xii

Hình 5.30 e3 được ước lượng trường hợp 2

68


1

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Một hệ thống được gọi là thơng minh và tự động khi nó có thể cảm nhận và
tương tác với mơi trường bên ngồi hoặc có thể tích hợp những ứng dụng phục vụ nhu
cầu cuộc sống của con người hằng ngày, những yếu tố đó đã thúc đẩy sự phát triển
trong các lĩnh vực về trí thơng minh nhân tạo, lý thuyết điều khiển, xe tự hành, robot
v.v. Việc nghiên cứu này rất phức tạp, các hệ thống tự động đang dần dần trở thành
một phần cuộc sống của chúng ta. Trong thời gian gần đây có những cải tiến của hệ
thống robot về ứng dụng khác nhau như trong nhà và ngoài trời, từ các hệ thống giao
vận tải, giao thông công cộng, hệ thống an ninh để ứng dụng cho quân sự v.v.

Đất nước ta đang trong giai đoạn cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa, mở cửa hợp
tác với các nhà đầu tư nước ngồi để xây dựng như khu cơng nghiệp phát triển như
hiện nay, trong đó vấn đề về tự động hóa dây chuyền sản xuất có vai trị quan trọng.
Đối với lĩnh vực sản xuất kinh doanh, các nhà đầu tư ln phải giải các bài tốn về
giảm chi phí đầu vào, tăng năng suất, tăng lợi nhuận, chất lượng sản phẩm tốt, giảm
sức lao động con người.
Việc vận chuyển hàng hóa vào kho mà bất cứ dây chuyền sản xuất nào cũng phải
có thì sự xuất hiện của xe forklift khơng người lái (Automated Guided Vehicle) hay
cịn gọi là AGV vào những năm 50 đã giúp các nhà sản xuất tiết kiệm thời gian, tiền
bạc, và sức lao động. Ngày nay nền công nghiệp sản xuất AGV phát triển mạnh mẽ,
các nhà sản xuất có thể lựa chọn những loại AGV phù hợp với công ty của họ như
AGV vận chuyển đồ uống, giấy, lon, lắp ráp ô tô, thực phẩm v.v.
1.2 Tính cấp thiết của đề tài
AGV là một thay thế hiệu quả cho forklift vì nó hoạt động liên tục, tăng độ tin
cậy. Theo ước tính ở các nước Tây Âu và các nước có nền kinh tế phát triển, số tiền
phải trả cho người điều khiển forklift là 40.000 USD/năm cộng với chi phí bảo trì xe


2

thì con số thật khơng nhỏ, AGV sẽ là hướng giải quyết số chi phí này. Một điểm đáng
lưu ý của các sản xuất ngồi hiệu quả cơng việc đó là an tồn, AGV sẽ thay thế xe
folklift thơng thường, nó giúp người lao động tránh được tai nạn trong vận chuyển
hàng hóa và trong mơi trường độc hại.
Vì vậy được sự hướng dẫn của thầy TS.Nguyễn Thanh Phương, luận văn này
nghiên cứu đề tài: “Điều khiển phi tuyến hệ AGV“ dựa trên mơ hình mobile robot, ứng
dụng matlab để kiểm chứng và xây dựng mơ hình thực nghiệm.
1.3 Mục tiêu của đề tài
- Mục tiêu trước mắt: chủ yếu nghiên cứu để thiết kế AGV dựa trên mơ hình mobile
robot, bám theo quỹ đạo đường đi được định trước để tiếp cận mục tiêu.

- Mục tiêu lâu dài: hoàn thiện AGV có thể làm việc cùng lúc trong khơng gian lớn
với nhiều AGV khác, chúng sẽ được lập trình để nhường đường theo mức độ ưu tiên
để tránh tình trạng va chạm vào nhau. Tất cả những xe AGV này sẽ được quản lý qua
máy tính.
1.4 Nội dung nghiên cứu
- Thiết kế bộ điều khiển phi tuyến trên cơ sở ổn định của Lyapunov.
- Xây dựng mơ hình thực nghiệm.
- Sử dụng phương pháp ước lượng để xác định vị trí của AGV.
- Thiết kế bộ điều khiển vật lý để điều khiển AGV theo quỹ đạo.
1.5 Phương pháp luận
- Luận văn là tài liệu tham khảo có giá trị cho những ai quan tâm, nghiên cứu về
AGV.
- Tìm hiểu phương pháp ước lượng để xác định vị trí.
- Tìm hiểu thiết kế quỹ đạo

−

với đa thức bậc 7.

- Tìm hiểu thiết kế bộ điều khiển phi tuyến trên cơ sở ổn định của Lyapunov.
- Luận văn này cung cấp một mơ hình điều khiển AGV có thể ứng dụng trong thực tế.


3

1.6 Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập và đọc hiểu các tài liệu liên quan từ cán bộ hướng dẫn, sách, các bài báo
và internet v.v.
- Nghiên cứu mơ hình động học của WMR.
- Nghiên cứu lý thuyết ổn định Lyapunov.

- Nghiên cứu phần mềm Matlab.
- Lập trình mơ phỏng trên Matlab, lập trình phần mềm vi điều khiển cho hệ thống
AGV.
1.7 Nội dung luận văn
Nội dung luận văn gồm 5 chương:
Chương 1: Mở đầu.
Chương 2: Tổng quan về AGV.
Chương 3: Mơ hình tốn học AGV.
Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển và hệ thống đo lường.
Chương 5: Thiết kế thi công AGV và mô phỏng hệ thống trên Matlab.


4

Chương 2
TỔNG QUAN VỀ AGV
2.1 Sơ lược quá trình phát triển của AGV
AGV (viết tắt của Automated Guided Vehicles) là xe tự hành di chuyển theo những
con đường được xác định, dựa vào tín hiệu từ dây được bố trí dưới sàn nhà hoặc từ
cảm biến thị giác kết hợp với các thuật toán chuyển động để xử lý. Trong công nghiệp,
AGV là xe tải không người lái, thường được trang bị động cơ điện và ắc quy.
AGV đầu tiên được đưa ra thị trường vào những năm 1950 bởi Barrett, và vào
thời điểm đó nó chỉ đơn giản là một chiếc xe tải kéo một toa hàng hóa trong nhà kho,
sử dụng một dây trên cao để định hướng di chuyển.
Công nghệ AGV bắt đầu trở lại vào 1962 khi Goran Netzler và Anders Dahlgren
sáng lập NDC Sweden, chủ yếu tập trung vào các công nghệ mới về thiết kế và tiêu
chuẩn hóa các giải pháp mơ-đun điện cơng nghiệp và bộ phận điều khiển để đáp ứng
nhu cầu bảo trì hiệu quả và dễ dàng trong việc giao tiếp giữa các người vận hành và hệ
thống. Sự ra đời của cơng nghệ AGV có thể được cơng nhận cho những nỗ lực tiên
phong của Goran Netzler và Anders Dahlgren đã mang đến cho ngành công nghiệp

vận chyển hàng hóa.
Sự phát triển lớn đầu tiên cho ngành cơng nghiệp AGV là sự ra đời của chiếc xe
nâng vào 1970, chúng được chấp nhận rộng rãi vì có khả năng liên kết trong việc kiểm
sốt hệ thống thơng tin. Cũng cùng năm đó cơng nghệ định hướng ra đời, một dây
được đặt dưới sàn nhà phát ra tần số và một bộ biến tần cho dây để định hướng cho
AGV theo tuyến đường dự kiến. Một ăng-ten trên AGV sẽ tìm ra các tần số và định
hướng chiếc xe dựa trên tín hiệu phát ra của dây. Cơng nghệ này cần nhiều dây trong
sàn để xử lý các nút giao thông hoặc điểm quyết định khác. Hệ thống cung cấp năng
lượng cho dây sẽ tương ứng với hướng đi mong muốn.


5

Vào cuối những 1980, định hướng không dây cho các hệ thống AGV đã được
giới thiệu. Sử dụng laser cho phép tăng tính linh hoạt và chính xác của hệ thống trong
việc di chuyển theo đường đi mong muốn.
Như với tất cả các sản phẩm công nghệ cao dựa trên phần mềm máy tính và điện
tử. Các máy tính được sử dụng trong các hệ thống AGV có thể lưu trữ thông tin, đưa
ra quyết định và thực hiện quy trình. Trong thực tế, AGV có khả năng thực hiện gần
như tất cả các quyết định và các chức năng điều khiển. Chúng có thể sắp xếp thời gian,
giữ hàng tồn kho, quản lý chi tiết hệ thống và kiểm soát nhiều loại hệ thống máy khi
hoạt động chung. Ngày nay AGV được sử dụng rộng rãi ở hầy hết các ngành công
nghiệp lớn như hàng không, may mặc, sách và hệ thống thư viện, y tế, nhà kho, các cơ
sở lưu trữ hàng hóa v.v.
Nhu cầu thị trường cho AGV có thể được đánh giá thơng qua số lượng các nhà
sản xuất AGV. Vào cuối những năm 1970 có 6 nhà cung cấp AGV ở Hoa Kỳ và chỉ có
3 loại xe khác nhau. Năm 1990 đã có hơn 40 nhà cung cấp trên toàn thế giới và hơn 15
loại xe với trọng tâm là tiêu chuẩn thiết kế. Công nghệ phát triển sẽ thúc đẩy sự gia
tăng trong việc sử dụng AGV do đó sẽ thúc đẩy việc nghiên cứu và phát triển AGV.
2.2 Phân loại AGV

Có ba dạng AGV chính:
- Tàu khơng người lái.
- Xe nâng pallet.
- Xe chở hàng.
2.2.1 Tàu không người lái
- Gồm một đầu máy kéo, kéo một hoặc nhiều toa xe phía sau tạo thành một đoàn xe
giống như một con tàu.
- Loại xe này được dùng trong việc chuyên chở những hàng hóa có tải trọng nặng
trong khơng gian nhà ko hoặc nhà máy lớn.
- Có 5-10 toa xe phía sau và là hệ thống vận chuyển hiệu quả.
- Đầu máy kéo có thể kéo được 60,000 pound.


6

Hình 2.1 AGV dạng tàu khơng người lái.
Source: />
2.2.2 Xe nâng pallet
- Dùng để vận chuyển các pallet hàng hóa theo tuyến đường xác định trước.
- Nâng được hàng ngàn kilogam, một số loại AGV có thể nâng hai pallet cùng lúc.
- Loại xe này được dùng trong chuyển động thẳng đứng thường là sắp xếp pallet hàng
hóa lên kệ hàng.


7

Hình 2.2 AGV dạng xe nâng pallet.
Source: />2.2.3 Xe chở hàng
- Dùng để vận chuyển hàng hóa từ trạm này đến trạm khác bằng cách đặt hàng hóa
lên xe.

- Có thể vận chuyển được tối đa 250 kg.
- Loại xe này được thiết kế đặc biệt để vận chuyển hàng hóa với tải trọng nhỏ.


8

Hình 2.3 AGV dạng xe chở hàng.
Source: />
2.3 Tóm tắt các cơng trình nghiên cứu
[1]

Trong bài báo này nhóm tác giả đã giới thiệu một hệ thống GPS indoor đơn giản,

sử dụng cảm biến siêu âm. Thông thường hệ thống siêu âm cần ít nhất ba bộ phát,
trong đó thời gian cập nhật thơng tin vị trí là 5 cycles/s để cho sóng siêu âm từ ba bộ
phát khơng trùng nhau. Hệ thống này bao gồm một bộ phát và hai bộ thu, trong đó bộ
phát dùng để phát sóng siêu âm và RF, bộ thu dùng tính khoảng cách tương ứng với
tham chiếu đến các tín hiệu RF. Hai giá trị được dùng để xác định vị trí của bộ phát
bằng các công thức lượng giác.


9

Hình 2.4 Phương pháp tính tốn vị trí.

,

là khoảng cách đo được. Ta có thể tính ,

:

=

−

(2.1)

=

−

(2.2)

=

+

(2.3)

=( −

)+

(2.4)

Từ (2.3) và (2.4) ta hoàn toàn xác định được ( Xr , Yr ).
Do đặc điểm của cảm biến siêu âm, ảnh hưởng của nhiệt độ hoặc chướng ngại
vật xung quanh sẽ sinh ra nhiễu trên cảm biến. Vì thế sai số vị trí được giảm thiểu
bằng cách sử dụng bộ lọc Kalman tuyến tính. Để chứng minh tính hiệu quả của hệ
thống này, các thí nghiệm đã được tiến hành trong một khơng gian kích thước tương

bằng 3.5 m * 2.2 m, trong đó sai số vị trí tối đa 2 cm.