Hướng dẫn làm xe tự hành

Công nghệ mới [update] | 31 - 10 - 2021

Cuộc cách mạng về khoa học công nghệ diễn ra từng ngày đang làm thay đổi toàn diện và sâu sắc cuộc sống cũng như quá trình sản xuất của con người. Phép màu công nghệ đã giúp con người làm được nhiều việc phi thường mà trước đây chỉ có trong trí tưởng tượng.Thế giới đang tiến ngày càng gần hơn đến với nền kinh tế tri thức.

Trong xu thế phát triển đó, nền công nghệ non trẻ của Việt Nam, vốn đã tụt hậu khá xa, nếu không muốn tụt lại phía sau hơn nữa cần phải vừa tranh thủ thành tựu của các nước tiên tiến, vừa phải có sự đột phá, sáng tạo trong tư duy để theo kịp với công nghệ thế giới. Cùng với sự mở rộng của các nhà máy được tự động hóa và cơ khí hóa,các vấn đề về việc vận chuyển,bốc dỡ và tích trữ hàng hóa trở nên ngày càng quan trọng hơn. Theo xu hướng gia tăng sự tự động hóa trong các lĩnh vực sản xuất, các hệ thống vận chuyển bên trong các nhà máy dưới dạng “hệ thống máy dẫn đường tự động”[AGV] ngày càng chiếm một vị trí quan trọng trong toàn bộ lĩnh vực xử lý vật liệu.AGV được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ:

- Cung cấp và chuyên chở ở các khu vực sản xuất và kho.Khu vực này bao gồm nhiều ứng dụng khác nhau trong toàn bộ luồng vật liệu từ khi nhập hàng hóa,qua kho và vùng sản xuất đến khi chuyển đi.

- Ứng dụng tích hợp sản xuất của xe chở hàng AGVS như một bệ nền lắp ráp. Ứng dụng này dựa trên cơ sở ý tưởng rằng quy trình sản xuất có thể được cấu trúc theo cách linh hoạt hơn với hệ thống vận chuyển này.

- Thu hồi đặc biệt trong bán buôn.Ứng dụng này rất hữu dụng trong thứ tự lựa chọn trong việc bán buôn nơi mà ở đó có một doanh số rất lớn và việc truy nhập hang hóa rất thường xuyên.

- Cung ứng và chuyên chở trong các khu vực đặc biệt,như ở bệnh viện và di chuyển tài liệu trong các văn phòng. Trong tất cả các ứng dụng trên,người ta thấy rằng AGV làm cho kế hoạch sản xuất linh hoạt hơn, giảm thiểu nhu cầu nhân lực, và giảm thiểu thiệt hại trong kiểm kê.

Lịch sử phát triển của xe tự hành AGV

Hệ thống xe dẫn hướng tự động [AGVS] đã tồn tại từ năm 1953 bới Barrett Electronics Of Northbrook, bang Illinois – USA, nay là Savant Automation of Walker, bang Michigan – USA.. Một nhà phát minh với một giấc mơ sáng chế ra một phương pháp tự động hoá con người trên chiếc xe tải kéo mà đã được sử dụng trong các nhà máy trong nhiều năm.

Lúc đầu chỉ là một chiếc xe kéo nhỏ chạy theo một đường dẫn. Hệ thống hướng dẫn đầu tiên được tạo ra khi xuất hiện các cảm biến dò theo một từ trường. Agv tồn tại ở mức này cho đến giữa những năm bảy mươi. Công nghệ lúc này đã điều khiển các hệ thống để mở rộng khả năng và tính linh hoạt. Xe không chỉ còn được dùng để kéo rơ moóc trong kho, mà còn được sử dụng trong quá trình sản xuất, làm việc, và các hệ thống lắp ráp ô tô.

Phân loại xe tự hành AGV

a. Phân loại theo chức năng thì có 4 kiểu AGV

Xe kéo [Towing Vehicle]

Xe kéo xuất hiện đầu tiên và bay giờ vẫn còn thịnh hành. Loại này có thể kéo được nhiều loại toa hàng khác nhau và chở được từ 8000 đến 60000 pounds. Ưu điểm của hệ thống xe kéo:

- Khả năng chuyên chở lớn - Có thể dự đoán và lên kế hoạch về tính hiệu quả của việc chuyên chở cũng như đảm bảo an toàn. - Tăng tính an toàn.

- Mô hình xe kéo

Xe chở [Unit Load Vehicle]

Xe chở được trang bị các tầng khay chứa có thể là các nâng, hạ chuyền động bằng băng tải ,đai hoăc xích. Loại này có ưu :

- Tải trọng được phân phối và di chuyển theo yêu cầu.

- Thời gian đấp ứng nhanh gọn

- Giảm hư hại sản

- Đường đi linh hoạt

- giảm thiểu các tắc nghẽn giao thông chuyên chở

- Lập kế hoạch hiệu quả

Xe đẩy [Cart Vehicle]

Xe đẩy được cho là có tính linh hoạt cao và rẻ tiền. Chúng được sử dụng để chuyên chở vật liệu và các hệ thống lắp giáp.

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

b. Nếu phân loại theo dạng đường đi thì AGV chia làm các loại như sau

Loại chạy không chạy theo đường dẫn [Free path navigation] Có thể di chuyển đến các vị trí bất kỳ trong không gian hoạt động. Đây là loại xe AGV có tính linh hoạt cao được định vị vị trí nhờ các cảm biến con quay hồi chuyển [Gyroscop sensor] để xác định hướng di chuyển, cảm biến laser để xác định vị trí các vật thể xung quanh trong quá trình di chuyển, hệ thống định vị cục bộ [Local navigation Location] 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 loại AGV khác.

 - Loại chạy theo đường dẫn [Fixed path navigation]

Xe AGV thuộc loại này được thiết kế chạy theo các đường dẫn định sẵn gồm các loại đường dẫn như sau:

• Đường dẫn từ: Là loại đường dẫn có cấu tạo là dây từ [Magnetic wire] chôn ngầm dưới nền sàn. Khi di chuyển, nhờ có các cảm biến cảm ứng từ mà xe có thể di chuyển theo đường dây dẫn. Loại đường dẫn này không nằm bên trên mặt sàn nên có mỹ quan tốt, không ảnh hưởng đến các công việc vận hành khác. Tuy nhiên khi sử dụng phải tiêu tốn năng lượng cho việc tạo từ tính trong dây, đồng thời đường dẫn là cố định và không thể thay đổi được.

•  Đường ray dẫn: Xe AGV được chạy trên các ray định trước trên mặt sàn. Loại này chỉ sử dụng đối với những hệ thống chuyên dụng. Nó cho phép thiết kế xe đơn giản hơn và có thể di chuyển với tốc độ cao nhưng tính linh hoạt thấp.

•  Đường băng kẻ trên sàn: Xe AGV di chuyển theo các đường băng kẻ sẵn trên sàn nhờ các loại cảm biến nhận dạng vạch kẻ. Loại này có tính linh hoạt cao vì trong quá trình sử dụng người ta có thể thay đổi đường đi một cách dễ dàng nhờ kẻ lại các vạch dẫn. Tuy nhiên khi sử dụng, các vạch dẫn có thể bị bẩn hay hư hại gây khó khăn cho việc điều khiển chính xác xe.

Xe tự hành là gì? Nó kết hợp với công nghệ robot để tăng độ an toàn và tin cậy khi lái xe như thế nào? Cùng Thích Xe Đẹp tìm hiểu về xe tự hành, nguyên lý hoạt động và lưu ý khi thiết kế xe tự hành.

Xe tự hành viết tắt là AGV [Tên tiếng anh là Automated Guided Vehicle], là một dạng phương tiện di chuyển tự động từ nơi này đến nơi khác để chở trọng tải, thường là trong quá trình sản xuất.

Bạn Đang Xem: Xe tự hành là gì? Nguyên lý hoạt động công nghệ AGV

Chúng không nên điều hành bởi người vận hành khi hoạt động trong điều kiện thông thường. Công thức di chuyển có thể ảnh hưởng đến dây dẫn hướng, cảm biến tín hiệu điện, hoặc cảm biến đọc ánh sáng.

Xe tự hành là gì?

Mỗi loại hệ thống hướng dẫn đều có khoản chi và ích lợi, và cần được phân tích cẩn thận trước khi thiết kế một bộ máy cụ thể để giữ cho AGV đi đúng hướng. Chúng được dùng trong nhiều ngành công nghiệp không giống nhau từ bộ máy cung cấp thuốc trong bệnh viện đến xử lý vật liệu nặng trong kho.

Xe tự hành làm việc bằng cách dùng một vài phương pháp khác nhau, nhưng tuân theo cùng một nguyên tắc căn bản để hoạt động; xe đi theo một con đường và một cảm biến đưa ra phản hồi cho bộ máy điều khiển.

Một trong những bộ máy cơ bản nhất để giữ cho xe tự hành đi đúng hướng là đặt một sợi dây trong nền bê tông để phát ra tín hiệu vô tuyến cho xe chạy theo. Một rãnh nông được cắt dọc theo con đường dự định trong nhà kho nơi xe dự định công việc. Một dây có cơ hội làm ra tín hiệu cho AGV đi theo được nhúng vào sàn.

Một khi nắm rõ ràng được đường đi, một cảm biến trên xe có thể được dùng để phát hiện tín hiệu truyền từ dây. Đây chính là một hệ thống đơn giản nhưng không dễ chỉnh sửa sau khi đường dẫn đã được cài đặt bởi vì dây được gắn cố định trong sàn.

Khái niệm về định tuyến dựa trên băng từ rất giống với định tuyến dựa trên dây. Robot có một cảm biến đi theo một đường dẫn được làm bằng băng từ. Băng từ có thể có màu hoặc từ tính. Mỗi biến thể đều có loại hệ thống cảm biến riêng và chúng không thể thay thế cho nhau.

Xe tự hành theo băng từ

Xem Thêm : Màn hình HUD là gì? Thông số, các loại màn hình kính lái HUD

Định tuyến băng từ có ưu thế là đơn giản sửa đổi để làm ra các đường dẫn mới, trong khi định tuyến có dây thì tốn kém và khó thay đổi dựa trên vị trí cố định của nó.

Một bất lợi của việc dùng băng từ là nó có xu hướng bị hỏng ở những khu vực có lưu lượng click cao, địa điểm băng bị mòn theo thời gian khiến xe tự hành không thể đọc được. Một khi băng từ buộc phải được thay thế, nó có thể dẫn đến tăng khoản chi bảo trì và mất năng lực sản xuất trong thời gian đó.

AGV cảm biến băng từ dùng một cảm biến phát hiện các biến thể sắc màu trên sàn nhà. Vì băng từ có màu khác với phần khác của sàn nên nó có thể cảm nhận được sự khác biệt và điều chỉnh đường đi của nó để phù hợp.

Băng dính màu nói chung là một phương pháp tạo đường dẫn ít tốn kém hơn các phương pháp khác và cung cấp lợi thế là đơn giản điều tiết để làm ra các đường dẫn khác nhau.

Băng từ được sử dụng giống như băng màu tuy nhiên sử dụng một dải từ hóa để tạo đường dẫn. Một cảm biến được sử dụng để theo dõi băng bằng việc đọc từ tính có trong băng.

Bộ máy chỉ dẫn thị giác sử dụng thị giác máy tính để giải thích môi trường xung quanh xe tự hành. Điều này mang lại nhiều lợi thế so sánh với hệ thống dựa trên đường dẫn. Nó tạo ra năng lực không giới hạn số lượng đường dẫn, tăng đạt kết quả tốt và tiết kiệm thời gian giữa các tác vụ.

Hệ thống định hướng thị giác không cần chỉnh sửa cơ sở hạ tầng của nhà máy. Nó ghi lại các đặc điểm trong môi trường của nó và dùng nội dung đó để trình bày môi trường xung quanh nó. Cho dù bộ máy thị giác khó hiểu hơn nhưng nó giúp tiết kiệm một vài khoản chi vì không cần chỉnh sửa thêm để nó thực hiện vai trò dự định.

Bộ máy dẫn đường bằng laser dựa trên tia laser quay để phân phối thông tin quan trọng cho bộ phận điều khiển trên xe. Đơn vị laser phát ra các xung laser trong bán kính 360 độ. Nó nhận lại chùm tia vào hệ thống và sử dụng nó để vạch ra môi trường xung quanh.

Xe tự hành bằng laser

Xem Thêm : Odo là gì? Cách nhận biết xe bị tua ngược đồng hồ Odo

Laser rất phức tạp tuy nhiên cho độ chuẩn xác cao và có thể thích ứng với môi trường chỉnh sửa. Khả năng thích ứng với môi trường xung quanh làm cho AGV dẫn đường bằng laser trở nên cực kỳ linh hoạt.

Chi phí tăng thêm là hợp lý trong một môi trường liên tục thay đổi và tăng thêm sự an toàn cho người lao động xung quanh vì nó có thể phát hiện khi nào người lao động đang đi trên đường của nó.

Công nghệ AGV, còn được nhắc đến là công nghệ xe tự hành, đề cập đến các robot di động, không người lái hỗ trợ vận giao hàng hóa trong các môi trường công nghiệp và thương mại không giống nhau.

Những robot này được điều khiển bằng máy tính và công việc mà không cần người lái hoặc người vận hành trên tàu. Chúng dựa trên bánh xe và di chuyển dọc theo sàn nhà với mục đích độc nhất là vận tải và lưu giữ các loại tải trọng một cách đáng tin cậy và an toàn.

Công nghệ xe tự hành

Những phương tiện robot này có nhiều khả năng chịu tải và một vài có thể vận chuyển trọng tải lớn lên tới vài nghìn kg. Được vận hành bằng pin, chúng có chi phí bảo trì tương đối thấp và thân thiện với môi trường. Những chiếc xe này cũng có thể công việc trong không gian lối đi rất chật hẹp, địa điểm khoảng sáng gầm xe là ít ra tuyệt đối.

Có nhiều tiện ích khi sử dụng công nghệ xe tự hành trong công nghiệp và sản xuất, chẳng hạn như:

• Tăng tính an toàn: Được đảm bảo với việc loại bỏ yếu tố lỗi do con người và các cảm biến chống va chạm.
• Tăng năng suất: AGV có thể công việc hầu như liên tục, chỉ dừng lại để sạc lại hoặc thay pin khi cần thiết. Không giống như những người điều khiển phương tiện giao thông chúng ta, họ không bị ốm hoặc xin nghỉ phép.
• Tăng độ chính xác: AGV cực kỳ chính xác với việc dùng các cảm biến, quang học và chỉ dẫn laser trên bo mạch. Sản phẩm có thể được vận chuyển và định vị trong một phần nhỏ của centimet.
• Ít tốn kém hơn FAS [Hệ thống tự động hóa cố định]: cho dù công nghệ FAS có vị trí thích hợp riêng khi nói đến một vài phần mềm nhất định, VD như dây đai băng tải, nhưng nó có thể trở nên khá tốn kém và nó không di động hoặc không thể thích ứng được như các bộ máy AGV.
• Giảm khoản chi tổng thể: Không cần trả lương cho robot, cũng giống như làm thêm giờ hoặc tiền thưởng. Ngoài ra còn giảm chi phí phát sinh do hư hỏng hàng hóa vì AGV chính xác hơn và chính xác hơn.
• Tính linh hoạt và dễ dàng tùy chỉnh: tùy thuộc vào loại hệ thống định vị AGV, nhiệm vụ và tuyến đường của xe có thể được điều chỉnh gấp rút và dễ dàng.

Mỗi loại xe tự hành của chủ sở hữu các chức năng riêng biệt, nhưng còn tùy thuộc vào mục tiêu dùng của chúng và điều kiện thực tế tại môi trường nhà kho, phân xưởng sản xuất. Trước khi bắt tay với thiết kế xe tự hành, bạn cần chú ý những điều sau.

• Nghiên cứu và tạo ra một kết cấu cơ khí vừa hợp lý vừa vững chắc cho AGV.
• Thiết kế bộ driver điều khiển động cơ dùng mạch cầu H và liên kết với bộ PID điều khiển chính xác vị trí và tốc độ của AGV.
  Thiết kế các module cảm biến giúp xe nắm rõ ràng đường đi, vật cản và nhận định chuẩn xác xe khi kết nối.
• Thiết kế module ăn nói RFID giúp xe nhận diện được vị trí chính xác các bến chuyển phát xe, vị trí đặt xe và vị trí sạc bình tự động.
• Thiết kế mạch đo dung lượng của ắc quy, kết hợp lập trình xe tự hành có thể sạc bình tự động giúp đảm bảo năng lượng cho xe công việc.

Trên đây, Thích Xe Đẹp đã chia sẻ với bạn xe tự hành là gì, nguyên lý hoạt động và lưu ý khi thiết kế xe tự hành. Hy vọng những những kiến thức trên hữu ích với bạn. Cám ơn bạn đã theo dõi bài viết.

Tham khảo: maysanxuattudong

Nguồn: Thích Xe Đẹp
Danh mục: Xe Ô tô