BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
XE CHỞ HÀNG TỰ ĐỘNG AGV

GVHD: ThS. Dương Thế Phong
SVTH: Nguyễn Quốc Vỹ
Phạm Văn Nhật

16146584
16146428

Nguyễn Nhựt Trường 16146547
Khóa: 2016

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2020


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

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

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Dương Thế Phong
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Nhựt Trường

MSSV: 16146547

Phạm Văn Nhật

MSSV: 16146428

Nguyễn Quốc Vỹ

MSSV: 16146584

1. Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO XE CHỞ HÀNG TỰ ĐỘNG AGV
2. Nhiệm vụ đồ án:
- Khảo sát tình hình nghiên cứu về mơ hình xe AGV trong và ngồi nước.
- Thiết kế và thi cơng mơ hình Robot tự chờ hàng dựa trên u cầu thực tế.
- Tính tốn và lựa chọn linh kiện cho Robot.
- Thiết kế và thi công mạch điều khiển Robot
3. Sản phẩm:
- Xe chở hàng tự động AGV
- Tập tài liệu thuyết minh
4. Ngày giao đồ án: 12.03.2020
5. Ngày nộp đồ án: 05.08.2020
6. Ngơn ngữ trình bày:

TRƯỞNG KHOA
(Ký, ghi rõ họ tên)


Bản báo cáo:

Tiếng Anh



Tiếng Việt



Trình bày bảo vệ:

Tiếng Anh



Tiếng Việt



TRƯỞNG BỘ MÔN
(Ký, ghi rõ họ tên)

Được phép bảo vệ:...............................................
(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký, ghi rõ họ tên)



TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

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

Bộ môn: Cơ – Điện tử
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Nhựt Trường

MSSV: 16146547

Hội đồng: 02

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Quốc Vỹ.

MSSV: 16146584

Hội đồng: 02

Họ và tên sinh viên: Phạm Văn Nhật

MSSV: 16146428

Hội đồng: 02


Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo xe chở hàng tự động AGV
Ngành đào tạo: Cơ – Điện tử
Họ và tên GV hướng dẫn: ThS. Dương Thế Phong
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)

...........................................................................................................................................
2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(không đánh máy)
2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu
có thể tiếp tục phát triển)
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
2.3.Kết quả đạt được:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................


2.4. Những tồn tại (nếu có):
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
3. Đánh giá:
Điểm
tối đa


TT

Mục đánh giá

1.

Hình thức và kết cấu ĐATN
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các
mục

2.

30
10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ
thuật, khoa học xã hội…

50
5


Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc
quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc
thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên
ngành…
3.
4.

Điểm đạt
được

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
Tổng điểm

5
10
10
100


4. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng

năm 20…

Giảng viên hướng dẫn
((Ký, ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Kính dâng Cha, Mẹ
Người đã sinh thành, ni dưỡng và dạy dỗ cho con có được ngày hơm nay.
Xin trân trọng tỏ long biết ơn sâu sắc đến:
ThS. Dương Thế Phong đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kiến thức, kinh
nghiệm quí báo, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành đề tài tốt nghiệp.
Chân thành cảm ơn
Tồn thể q Thầy Cơ và cán bộ cơng nhân viên Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy – Đại
học Sư Phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình dạy dỗ, truyền đạt kiến thức
chuyên mơn và kinh nghiệm q báo cho tơi trong suốt thời gian học tập tại trường.
Xin chân thành cảm ơn
Toàn thể các bạn lớp 161461 đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian học
tập và trong thời gian làm đề tài tốt nghiệp.
Trân Trọng!
Tp.HCM, ngày 04 tháng 8 năm 2020



MỤC LỤC
Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI.................................................................................... 1
1.1. Xác định vấn đề ............................................................................................................ 1
1.2.Ý nghĩa khoa học và yêu cầu thực tiễn của đề tài......................................................... 1
1.2.1.Ý nghĩa khoa học ........................................................................................................ 1
1.2.2.Yêu cầu thực tiễn ........................................................................................................ 2
1.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................................... 2
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 3
1.4.1. Đối tượng nghiên cứu................................................................................................ 3
1.4.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................................... 3
1.5. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài ................................................................................... 3
1.6. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................. 4
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ XE AGV .......................................................................... 4
2.1. Lịch sử phát triển của AGV.......................................................................................... 5
2.2. Nghiên cứu tổng quan trong nước và thế giới ............................................................. 5
2.3. Hiện trạng .................................................................................................................... 8
2.4. Giải pháp công nghệ .................................................................................................. 10
2.5. Phân loại AGV ........................................................................................................... 10
2.5.1. Phân loại theo chức năng thì có 4 kiểu AGV .......................................................... 10
2.5.2. Nếu phân loại theo dạng đường đi .......................................................................... 11
2.6. Cấu tạo AGV .............................................................................................................. 13
Chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................... 14
3.1. Các thành phần của xe AGV ...................................................................................... 14
3.2. Quy trình hoạt động ................................................................................................... 15
3.3. Phân tích và lựa chọn giải pháp ................................................................................ 15
3.3.1. Đặc điểm của xưởng, nhà kho chứa hàng trong công nghiệp ................................ 15
3.3.2. Giải pháp ................................................................................................................. 16
3.3.3. Lựa chọn giải pháp ................................................................................................. 16
3.4. Tính tốn và chọn động cơ ......................................................................................... 17

Chương 4: THIẾT KẾ CƠ KHÍ .................................................................................... 20
4.1. Thiết kế về cơ khí ........................................................................................................ 20
4.1.1. Thiết kế phần khung xe ............................................................................................ 20
4.1.2. Phần cơ cấu di chuyển ............................................................................................ 21


4.1.3. Chi tiết gá động cơ đi chuyển ................................................................................. 22
4.1.4. Động cơ nâng hàng và cơ cấu đẩy hàng................................................................. 23
4.2. Phần điều khiển .......................................................................................................... 24
4.2.1. Phần điện................................................................................................................. 24
4.2.2. Khối nút nhấn và khối hiển thị ................................................................................ 30
4.3. Điều khiển AGV ......................................................................................................... 32
4.4. Điều khiển vận tốc ..................................................................................................... 33
4.4.1. Điều khiển PID ....................................................................................................... 33
4.4.2. Phương pháp tự điều hướng cho robot ................................................................... 35
4.5. Hệ thống thu thập dữ liệu .......................................................................................... 35
4.6. Phương pháp định vị robot ........................................................................................ 36
Chương 5: ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC .......................................................... 38
5.1. Mơ hình động học ....................................................................................................... 38
5.1.1. Giới thiệu ................................................................................................................. 38
5.1.2. Động học ................................................................................................................. 38
5.2. Mơ hình động lực học................................................................................................. 43
Chương 6: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ............................................................. 46
6.1. Về cơ khí ..................................................................................................................... 46
6.2. Điều khiển Robot ........................................................................................................ 47
6.2.1. Kiểm tra độ chuyển động ........................................................................................ 47
6.2.3. Robot di chuyển ngẫu nhiên .................................................................................... 48
Chương 7: TỔNG KẾT .................................................................................................. 49
7.1. Kết luận ...................................................................................................................... 49
7.2. Hướng phát triển ........................................................................................................ 49



DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Robot Kiva tại Tập đồn Amazon ........................................................................ 6
Hình 2.2 Dây chuyền sản xuất linh kiện điện tử tại một DN Đài Loan ............................. 6
Hình 2.3 Robot Geek + tại tập đoàn Alibaba của Trung Quốc ........................................... 7
Hình 2.4 Nhà máy sữa Vinamilk VN tự động hóa trong sản xuất ...................................... 7
Hình 2.5 Xe AGV được thử nghiệm tại cơng ty Chang Shin ............................................. 8
Hình 2.6 Vận chuyển hàng bằng sức người ........................................................................ 8
Hình 2.7 Vận chuyển hàng bằng máy móc ......................................................................... 9
Hình 2.8 Lưu trữ hàng trong kho bãi .................................................................................. 9
Hình 2.9 Xe AGV.............................................................................................................. 10
Hình 2.10 Towing Vehicle ................................................................................................ 10
Hình 2.11 Unit Load Vehicle ............................................................................................ 11
Hình 2.12 Fork Vehicle ..................................................................................................... 11
Hình 2.13 Cấu tạo xe AGV ............................................................................................... 13
Hình 3.1 Cấu tạo xe AGV ................................................................................................. 15
Hình 3.2 Động Cơ DC Servo Giảm Tốc Hành Tinh Planetary GP36............................... 19
Hình 4.1 Khung xe AGV................................................................................................... 20
Hình 4.2 Khung đế xe AGV .............................................................................................. 21
Hình 4.3 Bánh xe chủ động thiết kế và thực tế ................................................................. 21
Hình 4.4 Bánh xe vơ hướng thiết kế và thực tế................................................................. 22
Hình 4.5 Chi tiết gá động cơ thiết kế và thực tế................................................................ 22
Hình 4.6 Cơ cấu đẩy hàng thiết kế .................................................................................... 23
Hình 4.7 Sơ đồ kết nối phần điều khiển xe AGV ............................................................. 24
Hình 4.8 Bộ mã hóa 200 xung .......................................................................................... 29
Hình 4.9 Mạch cơng suất STM32F407 ............................................................................. 26
Hình 4.10 Cảm biến siêu âm ............................................................................................. 27
Hình 4.11 Cấu tạo bên trong thẻ RFID ............................................................................. 27
Hình 4.12 Hệ thống RFID ................................................................................................. 28

Hình 4.13 Board mạch xử lý RFID thiết kế ...................................................................... 29
Hình 4.14 Cấu trúc bộ điều chỉnh tốc độ động cơ............................................................. 29
Hình 4.15 Sơ đồ nguyên lý bộ điều khiển khiển động cơ. ................................................ 30
i


Hình 4.16 Mạch Driver động cơ ....................................................................................... 31
Hình 4.17 Một số nút nhấn trên thị trường ....................................................................... 31
Hình 4.18 LCD 20 x 4 ....................................................................................................... 32
Hình 4.19 Một số đèn báo trên thị trường ......................................................................... 32
Hình 4.20 Sơ đồ kết nối điều khiển động cơ ..................................................................... 33
Hình 4.21 Sơ đồ khối của bộ điều khiển PID.................................................................... 34
Hình 4.22 Tốc độ động cơ hệ thống điều khiển tự động sử dụng thuật tốn PID ............ 35
Hình 4.23 Góc vị trí cảm biến và khu vực nhìn chướng ngại vật ..................................... 36
Hình 5.1 Bánh xe di chuyển trong mặt phẳng ................................................................... 39
Hình 5.2 Ba bánh robot di động theo hướng khác biệt ..................................................... 40
Hình 5.3 Vị trí tọa độ của từng thành viên của robot ........................................................ 41
Hình 5.4 Chuyển động của ổ đĩa vi sai ............................................................................. 42
Hình 5.5 Lực lượng trên robot .......................................................................................... 44
Hình 6.1 Mơ hình xe AGV hồn chỉnh ............................................................................. 46
Hình 6.2 Quỹ đạo chuyển động minh họa......................................................................... 47
Hình 7.1 Giám sát xe AGV bằng máy tính ....................................................................... 49

ii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 6.1 Sai số trong khoảng cách 3m đo một đơn vị .................................................47
Bảng 6.2 Sai số kiểm tra khi robot di chuyển theo gốc.................................................48
Bảng 6.3 Sai số robot di chuyển ngẫu nhiên ................................................................48


iii


GVHD: ThS. Dương Thế Phong

Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1. Xác định vấn đề
Trong giai đoạn nền kinh tế thế giới đang phát triển mạnh mẽ dẫn đến sự bùng nổ
của cách mạng công nghiệp lần thứ 4 là một hệ quả tất yếu. Cuộc cách mạng công nghiệp
này sẽ làm thay đổi một cách lớn lao không chỉ về kinh tế, văn hóa, xã hội một cách tồn
diện. Cuộc cách mạng cơng nghiệp nghe thì có vẻ vĩ mơ nhưng chúng ta đang trải nghiệm
rất nhiều về những sản phẩm của cuộc cách mạng này đó là gọi taxi Uber hay Grab, sống
trong căn hộ thông minh, phẫu thuật bằng Robot,.. Bản chất của Cuộc cách mạng lần thứ
4 là mang thế giới ảo và thực xích lại gần nhau và nó dựa trên nền tảng của ba cuộc cách
mạng từng có trong lịch sử. Chúng ta đang ở thời kì đầu của cách mạng cơng nghiệp lần
thứ tư kế thừa từ cuộc cách mạng số. Đây là giai đoạn phổ biến của các công nghệ như vạn
vật kết nối (Internet Of Thing), trí tuệ nhân tạo (Machine Learning), điện tốn đám mây,…
Đang xóa nhịa mọi ranh giới giữa con người và máy móc tự giao tiếp với nhau. Trong thời
đại này Robot sẽ thay thế con người trong sản xuất, đây là điều hết sức quan trọng trong
việc tự động hóa trong q trình sản xuất.
Sự thay đổi công nghệ diễn ra hằng ngày đang làm thay đổi tồn bộ cuộc sống cũng
như q trình sản xuất. Với việc xuất hiện ngày càng nhiều các nhà máy tự động hóa và cơ
giới hóa, vật liệu vận chuyển, bốc xếp vật liệu trở nên quan trọng hơn. Thực tế cho thấy
AGV làm cho kế hoạch sản xuất trở nên linh hoạt hơn, giảm thiểu nhu cầu lao động và
thiệt hại hàng tồn kho. Xu hướng và lợi ích to lớn của việc sử dụng AGV là cơ sở để nhóm
quyết định chọn AGV làm đề tài cho đồ án kì này.
1.2.Ý nghĩa khoa học và yêu cầu thực tiễn của đề tài
1.2.1.Ý nghĩa khoa học
Với nhu cầu tự động hóa trong cơng nghiệp ngày càng cao, địi hỏi tất cả các công

đoạn trên dây chuyền sản xuất đều phải được tối ưu hóa đến mức cao nhất. Việc vận chuyển
hàng hóa trong nhà xưởng cũng là một yếu tố rất quan trọng chúng ta cần cải tiến. Sử dụng
Robot vận chuyển trong nhà xưởng là cách tốt nhất để đảm bảo hàng hóa được vận chuyển
thơng suốt 24/24h từ tất cả các vị trí trên dây chuyền về kho tập kết.

1


GVHD: ThS. Dương Thế Phong

- So với việc vận chuyển bằng xe kéo pallet dựa vào công nhân trong công đoạn thì
sử dụng Robot vận chuyển trong nhà xưởng đạt được rất nhiều ưu điểm và có tính chun
mơn hóa rất cao, cụ thể như sau:
- Robot vận chuyển trong nhà xưởng có thể hoạt động liên tục 24/24h, Nếu sử dụng
cơng nhân thì việc làm 24h là khơng thể.
- Robot vận chuyển trong nhà xưởng có thể gom hàng từ tất cả các vị trí được lập
trình sẵn, bao qt tồn bộ nhà xưởng, điều này một cơng nhân khó có thể đảm nhiệm nếu
diện tích nhà xưởng rộng.
- Robot vận chuyển trong nhà xưởng luôn vận chuyển được khối lượng hàng hóa
lớn hơn, có thể chia thành nhiều toa nhỏ, và công nhân ở cuối công đoạn trên mỗi dây
chuyền chỉ cần móc nối toa hàng vào đi Robot, việc cịn lại sẽ hồn tồn được tự động.
Qua một số phân tích trên đây. Chúng ta có thể thấy được ưu điểm vượt trội khi sử
dụng Robot vận chuyển trong nhà xưởng, có thể tiết kiệm chi phí cho rất nhiều công nhân
đang được sử dụng để vận chuyển hàng hóa, qua đó tiết kiệm chi phí nhân cơng, tăng năng
suất lao động và từ đó có thể tăng lợi nhuận cho doanh nghiệp.
1.2.2.Yêu cầu thực tiễn
Việt Nam đang trong q trình tự động hóa trong cơng nghiệp, hầu hết những máy
móc, thiết bị , linh kiện điện tử ,.. đều nhập khẩu từ nước ngoài với giá rất cao cùng với đó
là chi phí sữa chữa cũng không rẻ một chút nào. Hiểu được những nhược điểm đó, nếu
chúng tơi tạo ra một máy với chức năng tương đương với máy nước ngoài với giá cả và chi

phí sửa thấp. Nó sẽ là cơ hội cho các doanh nghiệp sản xuất máy móc phụ trợ.
1.3. Nội dung nghiên cứu
Trong một nền kinh tế có những chuyển biến tích cực trong sản xuất thì việc áp
dụng những kĩ thuật tiên tiến là một điều rất cấp thiết. Bởi vì điều này ảnh hưởng đến sản
lượng, năng suất làm việc của cơng ty. Tại những nhà máy, xí nghiệp của các quốc gia
phát triển trên thế giới thì những điều này khơng cịn mới mẻ nữa. Trong vài năm trở lại
đây thì Việt Nam cũng đã có những chiến lược, chính sách dài hạn trong việc tự động hóa
trong sản xuất để thúc đẩy nền cơng nghiệp hàng hóa phát triển trong đó sử dụng robot
trong sản xuất cơng nghiệp.
2


GVHD: ThS. Dương Thế Phong

- Nghiên cứu và tạo ra một kết cấu cơ khí hợp lý và vững chắc cho AGV.
- Thiết kế bộ driver điều khiển động cơ dùng mạch cầu H và kết hợp với bộ PID
điều khiển một cách chính xác vị trí, tốc độ.
- Thiết kế các module cảm biến giúp xe xác định đường đi, vật cản và nhận định
chính xác xe Last khi kết nối.
- Thiết kế module giao tiếp RFID giúp xe nhận diện được vị trí chính xác các bến
giao nhận xe.
- Cách kết nối các mạch lại với nhau để tạo một AGV hoàn chỉnh.
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
Xe tự hành AGV cho phép tải, vận chuyển hàng hóa có khối lượng từ 3 - 4kg, các
sản phẩm có khả năng dễ vỡ thấp.
1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu, chế tạo xe tự hành AGV có điều khiển tự thiết kế, tối ưu, phù
hợp với hệ thống các nhà xưởng, nhà máy có bề mặt sàn bằng phẳng, khơng nhấp nhơ.
1.5. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

AGV trong đề tài nghiên cứu là các xe chở hàng công nghiệp không người lái. Nó
có kích thước khác nhau để mang các tải trọng từ một vài kg đến tải trọng hàng trăm tấn.
Tuy nhiên vì trong khn khổ của một đồ án với kinh phí và khả năng hạn hẹp, nên để đề
tài có tính khả thi cao, nhóm chúng em đã đề ra các nhiệm vụ trong việc thiết kế và chế tạo
xe AGV như sau:
- Chế tạo kết cấu kết cấu cơ khí cho xe AGV là loại xe chở có chỗ để hàng với tải
trọng từ 2kg – 5kg (khơng tính trọng lượng của xe). Đảm bảo được được độ vững chắc của
xe và hàng hóa trong quá trình di chuyển, tạo sự ổn định và thuận lợi cho phần điều khiển.
- Thiết kế được mạch điện tử cho AGV hoạt động ổn định.
- Lập trình điều khiển cho AGV chạy bám theo vạch kim loại với tốc độ ổn định
25m/phút.
- Tìm hiểu và thiết kế nguồn năng lượng cho xe là nguồn một chiều DC.
-Xây dựng phương án thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh Robot tự hành AGV vận
chuyển.
3


GVHD: ThS. Dương Thế Phong

1.6. Phương pháp nghiên cứu
Tìm hiểu tài liệu: nhóm tìm hiểu các tài liệu liên quan đến Robot Vận chuyển hàng
hóa, thiết kế cơ khí, mạch điều khiển, tài liệu về Robot dò line và ứng dụng của vi điều
khiển ARM STM32F407.
- Tìm hiểu thơng qua sách, báo, các bài viết chuyên đề và thông qua mạng internet
nhằm rút ra những mơ hình phù hợp nhất.
- Học hỏi những thầy có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực robocon để có hướng
giải quyết nhanh và tốt hơn.
- Giải quyết từng Module nhỏ và sau đó ghép thành mạch hồn chỉnh
- Thiết lập mơ hình xe, chạy thử nghiệm bên ngồi nhằm tìm ra những phương án
tốt nhất có thể áp dụng

- Tính tốn và chạy thử nghiệm rút ra phương án tối ưu nhất.
- Phương pháp thực nghiệm, thử và sửa sai: qua những lần thử nghiệm trên test
board, kết hợp với tính tốn giải tích mạch để rút ra giải pháp mạch điện tốt nhất. Quá trình
tính tốn khoảng cách, góc lệch, hướng đi cho Robot cũng được thực hiện dựa trên cơ sở
lý thuyết và các số liệu thực tế từ kết quả những lần thực nghiệm.

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ XE AGV
4


GVHD: ThS. Dương Thế Phong

2.1. Lịch sử phát triển của AGV
Hệ thống xe dẫn hướng tự động (AGVS) đã tồn tại từ năm 1953 bởi 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 khơng chỉ cịn được dùng để kéo rơ mc trong
kho, mà cịn được sử dụng trong quá trình sản xuất, làm việc, và các hệ thống lắp ráp ô tô.
Qua nhiều năm, khi cơng nghệ trở nên tinh vi hơn, thì ngày nay các AGV chủ yếu
được định vị bởi hệ thống Lazer LGV (Lazer Guided Vehicle). Trong quá trình tự hành,
LGV được lập trình để giao tiếp với các robot khác nhằm đảm bảo sản phẩm được chuyển
qua các trạm, kho nơi mà sau đó chúng được giũa lại hoặc chuyển đến một vị trí khác. Ngày
nay, LGV đóng vai trị quan trọng trong thiết kế các nhà máy và nhà kho, đưa hàng hóa
đến đúng địa điểm một cách an toàn.
2.2. Nghiên cứu tổng quan trong nước và thế giới

Hiện nay trên thế giới tại những quốc gia phát triển thì sự xuất hiện của những con
Robot vận chuyển hảng hóa tự động trong hệ thống sản xuất cơng nghiệp là một điều khơng
cịn mới mẽ nữa. Những con robot thông minh này hiện đang xuất hiện trên khắp các hệ
thống siêu thị, khu công nghiệp.. Tại sao chúng lại phổ biến như thế? Bởi vì việc sử dụng
chúng trong sản xuất sẽ làm tăng năng suất lao động hơn nhiều lần đối với lao động của
con người.

5


GVHD: ThS. Dương Thế Phong

-Trên thế giới:

Hình 2.1 Robot Kiva tại Tập đoàn Amazon
Chu kỳ “click to ship” được sử dụng khoảng 60-75 phút khi nhân viên đã tự sàng
lọc qua các ngăn xếp, chọn sản phẩm, đóng gói . Bây giờ, các robot xử lý công việc tương
tự chỉ trong 15 phút., tăng năng suất gấp 4 lần so với lao động con người, tiết kiệm cho
công ty một khoảng tiền khổng lồ.

Hình 2.2 Dây chuyền sản xuất linh kiện điện tử tại một DN Đài Loan
Foxconn, doanh nghiệp Đài Loan chuyên sản xuất phụ kiện cho Apple, Sony và
Nokia đã cắt giảm 60.000 công nhân, tức là hơn một nửa lượng lao động để thay thế bằng
robot.

6


GVHD: ThS. Dương Thế Phong


Hình 2.3 Robot Geek + tại tập đoàn Alibaba của Trung Quốc
Con robot loại lớn của Geek+ có thể vận chuyển tới 1,000kg, trong khi robot nhỏ
hơn có thể vận chuyển khoảng 100kg. Chúng được thiết kế để phù hợp với bất kỳ nhà kho
hoặc nhà xưởng nào cần con người di chuyển các thiết bị như vậy.
-Trong nước:

Hình 2.4 Nhà máy sữa Vinamilk VN tự động hóa trong sản xuất
Ơng Bert Jan Post- Giám đốc Điều hành Công ty Tertra Pak Việt Nam, đơn vị đảm
nhận xây dựng lắp đặt công nghệ cho nhà máy cho biết: “Nơi đây ứng dụng cơng nghệ tự
động hóa và điều khiển tích hợp ở một đẳng cấp mới, từ khâu nhập liệu tới kho thành
phẩm. Các robot tự hành (LGV) điều khiển tồn bộ q trình từ ngun liệu dùng để bao
gói tới thành phẩm, giúp kiểm sốt tối ưu về chất lượng và đảm bảo hiệu quả về chi phí”.
Robot (LGV) mang hình dáng những chiếc xe tự động vận chuyển nâng, xếp hàng có thể
tự thay pin tại các máy sạc pin tự động mà không cần sự can thiệp của con người. Máy móc
được tích hợp thành một hệ thống và hoạt động đồng bộ, giúp nâng hiệu quả và năng
suất .

7


GVHD: ThS. Dương Thế Phong

Hình 2.5 Xe AGV được thử nghiệm tại công ty Chang Shin
Đây là chiếc xe tự hành do nhóm sinh viên chế tạo thành cơng và được đưa vào thử
nghiệm tại công ty Chang Shin (Đồng Nai), cho hiệu quả gấp ba lần so với đẩy hàng bằng
sức công nhân. Xe chạy tự động nhờ khả năng dò đường bằng cảm biến kim loại và hoạt
động theo lập trình được đơn giản hóa qua các nút bấm. Tại khâu cuối của công đoạn sản
xuất, người dùng có thể gọi xe đến bằng một nút bấm ứng dụng sóng RF (Radio
Frequency). Sau khi hàng được chất lên xe, người dùng chỉ cần bấm nút, xe sẽ tự động
chạy vào kho hàng.

2.3. Hiện trạng
Vận chuyển bằng sức người: Một trong những công việc tiêu tốn thời gian, sức lực
và mất an tồn lao động với những người cơng nhân trong các nhà máy là công việc vận
chuyển hàng giữa các công đoạn sản xuất, lắp ráp, kéo đẩy hàng tới vị trí tập kết của dây
chuyền.

Hình 2.6 Vận chuyển hàng bằng sức người

8


GVHD: ThS. Dương Thế Phong

 Nhược điểm: thủ công, không an tồn, năng suất thấp, chi phí vận hành cao.
Vận chuyển bằng máy máy móc dưới sự điều khiển của con người

Hình 2.7 Vận chuyển hàng bằng máy móc
 Nhược điểm: phụ thuộc vào người vận hành, khó giám sát quản lí, chi phí vận hành
cao, dễ gây mất an tồn khi vận hành.
Lưu trữ hàng trong kho bãi

Hình 2.8 Lưu trữ hàng trong kho bãi
 Nhược điểm: đánh mã số hàng thủ cơng, khó kiểm sốt nhập xuất, chi phí vận
hành tốn kém, khơng hiệu quả, năng suất thấp.

9


GVHD: ThS. Dương Thế Phong


2.4. Giải pháp cơng nghệ

Hình 2.9 Xe AGV
Việc đưa xe tự hành AGV vào sử dụng rộng rãi trong vận chuyển hàng hóa sẽ đem
lại nhiều lợi ích :
 Giảm nhân cơng.
 Giảm chi phí vận hành.
 Năng suất cao.
 Dễ vận hành – quản lí.
2.5. Phân loại AGV
2.5.1. Phân loại theo chức năng thì có 4 kiểu AGV
- Xe kéo (Towing Vehicle)

Hình 2.10 Towing Vehicle

10


GVHD: ThS. Dương Thế Phong

Xe kéo xuất hiện đầu tiên và bây giờ vẫn cịn 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 đốn và lên kế hoạch về tính hiệu quả của việc chun chở cũng như
đảm bảo an tồn, tăng tính an tồn.
- Xe chở (Unit Load Vehicle)
Hình 2.11 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 điểm :
+ Tải trọng được phân phối và di chuyển theo yêu cầu.
+ Thời gian đáp ứng nhanh gọn.
+ Giảm hư hại sản phẩm .
+ Đường đi linh hoạt.
+ Giảm thiểu các tắc nghẽn giao thông chuyên chở.
+ Lập kế hoạch hiệu quả.
- Xe nâng (Fork Vehicle)

Hình 2.12 Fork Vehicle
Có khả năng nâng các tải trọng đặt trên sàn hoặc trên các bục cao hay các khối hàng
đặt trên giá.
2.5.2. Nếu phân loại theo dạng đường đi: thì AGV chia làm các loại như sau
- Loại chạy không theo đường dẫn (Free path navigation)
11


GVHD: ThS. Dương Thế Phong

Có thể di chuyển đến các vị trí bất kỳ trong khơng 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 địi hỏi cơng 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 khơng 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 q
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.

12


GVHD: ThS. Dương Thế Phong

2.6. Cấu tạo AGV

RFID

Bộ pin

Đơn vị
điều khiển

Cảm biến
an tồn


Cảm biến
chỉ đường

Đơn vị
ổ đĩa

Hình 2.13 Cấu tạo xe AGV

13


GVHD: ThS. Dương Thế Phong

Chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Thiết kế phải đảm bảo rằng nó có thể được chế tạo dễ dàng với chi phí thấp nhất và
vẫn đảm bảo năng suất cao.
Từ yêu cầu làm việc thực tế trong cơng ty, nhóm đã lựa chọn phương án thiết kế xe
AGV phù hợp với yêu cầu làm việc. Qua đó nhóm đã đưa ra tổng thể của xe AVG như sau:
3.1. Các thành phần của xe AGV
Từ yêu cầu làm việc thực tế trong cơng ty, nhóm đã lựa chọn phương án thiết kế xe
AGV phù hợp với yêu cầu làm việc. Qua đó nhóm đã đưa ra tổng thể của xe AVG như sau:
+ Bộ truyền chuyển động: Có nhiệm vụ truyền động năng từ động cơ qua các bộ
giảm tốc đến bánh xe giúp xe di chuyển một cách linh hoạt và đạt được vận tốc cũng như
lực kéo phù hợp, đáp ứng được yêu cầu công việc.
+ Bộ định vị khớp kết nối: Có nhiệm vụ giúp xe định vị xe chở last phía sau. Nhằm
đến đúng vị trí thực hiện kết nối, ghép nối xe chở last và AGV. Chốt giữ cho phần kết nối
chắc chắn và tạo khớp xoay giúp cho việc chuyển động ở góc cua linh hoạt hơn.
+ Bánh xe chủ động lớn: dày và có độ bám đường tốt nhằm đảm bảo xe không bị
trượt trên đường di chuyển khi phải kéo theo trọng lượng của xe last.
+ Bánh xe vô hướng: giúp cho việc dị tìm đường linh hoạt hơn, giúp AGV di

chuyển linh hoạt trong các khúc cua hay quay đầu.
+ Hệ thống các loại cảm biến: giúp AGV nhận biết line chạy, xe last cũng như phát
hiện các chướng ngại trên đường di chuyển của xe.
+ Bộ nguồn: gồm có acquy 12V/100A và bộ chuyển đổi nguồn 5V cho vi điều khiển
hoạt động.
+ Bộ Driver: điều khiển động cơ có nhiệm vụ thay đổi chiều quay và tốc độ của
động cơ đồng thời kết hợp với lập trình PID làm cho động cơ dừng chính xác hơn.
+ Bộ board: mạch chủ để điều khiển mọi hoạt động xe AGV thông qua giao tiếp
với các bộ driver.

14


GVHD: ThS. Dương Thế Phong

Hình 3.1 Cấu tạo xe AGV
3.2. Quy trình hoạt động
Bộ điều khiển nhận được mã sản phẩm + nhấn nút “start” -> gửi vị trí ơ hàng hóa
cần đến cho xe -> xe chạy đến vị trí ơ hàng hóa -> xe thả hàng hóa vào ô -> xe chạy về vị
trí nhận hàng để tiếp tục thực hiện lại q trình nhận hàng hóa.
3.3. Phân tích và lựa chọn giải pháp
3.3.1. Đặc điểm của xưởng, nhà kho chứa hàng trong công nghiệp
Nhà kho được vận hành trong nhiều khu vực khác nhau, trong đó khơng gian làm
việc, sàn cũng có nhiều đặc điểm khác nhau. Phụ thuộc vào điều kiện và đặc điểm của sản
phẩm trong kho, nó có u cầu cụ thể về tính năng nổi bật trong thiết kế của xe.
Chúng tôi đã tìm ra những đặc điểm quan trọng cơ bản của xe AGV khi nó làm việc
trong nhà xưởng, kho như sau:
- Đảm bảo an toàn khi vận hành thiết bị.
- Phát hiện và cảnh báo khi có chướng ngại vật xuất hiện trong quá trình di chuyển
- Xe cần được định vị và hiển thị vị trí hiện tại trong nhà máy để quản lí tốt hơn.


15