Thiết kế robot tự hành xây dựng mô hình hệ thống

Uniduc JSC - 2021-01-20 21:12:13 | 606 lượt xem

Mục lục

Robot tự hành có thể tự hoạt động, thực hiện các nhiệm vụ mà không cần con người can thiệp vào. Với thiết kế các cảm biến chúng có thể nhận biết môi trường xung quanh, Ngày nay, các xe tự hành AGV có nhiều ý nghĩa trong các ngành công nghiệp, thương mại, y tế, ứng dụng trong khoa học và đời sống. Với sự phát triển vượt bật của ngành robot học các xe tự hành có thể di chuyển trong nhiều môi trường khác nhau. Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu sâu hơn về vấn đề xây dựng hệ thống trong thiết kế robot tự hành AGV.

Lựa chọn phương án thiết kế AGV

Phương án thiết kế cho các xe tự hành chạy theo line được ứng dụng cao.Nó không bị bị nhiễu bởi ánh sáng, bụi bẩn và nền màu của xưởng.  Bên trong máy các cảm ứng cảm biến tính chất từ sẽ có nhiệm vụ dò các line bằng kim loại, phát ra các tín hiệu đưa về bộ xử lý trung tâm. Tại đây tín hiệu được xử lý và lưu trữ các giá trị RFID, tín hiệu được đưa ra để điều khiển tốc độ hai động cơ chạy theo line. Các cảm biến từ tiệm cận luôn có sẵn trên thị trường và thiết kế theo tiêu chuẩn công nghiệp luôn có tính ổn định cao. 

thiết kế robot tự hành

Robot tự hành AGV chạy theo line hoạt động được do sự thay đổi tốc độ 2 động cơ cho 2 bánh xe. AGV sẽ bám theo các đường line có hình dạng thay đổi (đường thẳng, đường cong…). Trên các xe được thiết kế các cảm biến siêu âm giúp nhận biết khoảng cách của các vật cản kh robot tự hành chạy qua.Tín hiệu dừng động cơ được bộ vi xử lý trung tâm điều khiển một cách nhanh chóng.

Mô hình cơ khí trong thiết kế robot tự hành

Hệ thống cơ khí của xe tự hành có những bộ phận chính sau đây:

Khung xe

Khung xe sẽ làm nhiệm vụ là giá đỡ cho hệ thống dẫn động, các cảm biến, bo mạch, ắc quy, và bàn phím lập trình. Thiết kế khung xe phải đảm sự gọn nhẹ, cứng cáp chịu được toàn bộ tải trọng của hàng hàng hóa và phần bên trên khung. Việc kiểm tra sự chịu tải và độ bền của xe thường sử dụng phần mềm solidwork để kiểm nghiệm ứng suất khi có lực tác động vào xe. 

Các thông số có thể được mô phỏng như sau: 

Thông số mô phỏng: 

Kim loại chế tạo AISI 304

Trọng lượng (kg) 

17,49 kg

F tác động (N) 

1000 N

Biến dạng Min (stress, Mpa)

2,977 x 10 -5

Mpa Biến dạng Max (Stress, Mpa)

79,9 Mpa

Displacement Min (mm)

0 mm 

Displacement Max (mm) 

0,97 mm

Bánh xe 

Bánh xe agv được thiết kế như sau:

  • Đường kính D = 200mm.

  • Độ dày bánh xe là 50mm.

  • Đảm bảo yêu cầu làm việc cùng với yêu cầu về kích thước nhỏ gọn.

Thiết kế hệ thống giảm tốc cho robot tự hành AGV

Các động cơ DC servo của động cơ có tốc độ nhanh hơn nhiều lần so với tốc độ chạy của xe AGV. Chính vì vậy, xe muốn chạy đúng tốc độ tiêu chuẩn cần thiết kế bộ chia giảm tốc. Việc sử dụng hệ thống này giúp xe tự hành hoạt động tốt hơn ngăn ngừa xảy ra tình trạng quá tải. Đông thời, cơ cấu này sẽ bảo vệ động cơ và cơ cấu truyền động khác khỏi bị hư. Khi sử dụng bộ truyền xích thì khả năng chịu tải sẽ cao gấp nhiều lần, đồng thời thiết bị dễ thay thế. 

Cơ cấu nâng xe hàng trong thiết kế robot tự hành 

thiết kế robot tự hành

Để có thể di chuyển các hàng hóa trong kho hay dây chuyền sản xuất thì robot tự hành AGV dạng kéo và nâng được ưu tiên sử dụng nhất. Các trụ nâng có cơ cấu xoay sẽ làm nhiệm vụ nâng hàng, động cơ hộp số được dùng để kéo và hạ trụ nâng.

Thiết kế cơ cấu gắn cảm biến 

Cảm biến từ sẽ thực hiện chức năng dò đường.Chính vì vậy để đảm bảo sự chính xác cho chức năng dò đường theo dạng line các cảm biến được thiết kế theo hàng, hoặc chúng được gắn trên cơ cấu.

Thiết kế hệ thống điều khiển

Hiện nay các loại robot tự hành AGV sử dụng hệ thống điều khiển bằng PLC với màn hình cảm ứng. Hệ thống có những thành phần sau đây:

Diver PID điều khiển tốc độ động cơ 

Diver sẽ nhận các tín hiệu từ bộ vi xử lý trung tâm để điều khiển tốc độ quay của động cơ. Các driver này cho phép động cơ được hãm tốc độ và dừng một cách nhanh chóng. Hiện nay chip vi điều khiển AVR atemega 8 để thiết kế bộ điều khiển tốc độ của động cơ. Loại chip này sử dụng phương pháp PID vận tốc và sử dụng chuẩn truyền ASART để truyền dự liệu và thay đổi tốc độ quay của động cơ.

Phương pháp điều chỉnh

Tốc độ di chuyển của robot tự hành được điều chỉnh thông quan bộ chỉnh tốc của động cơ ở hai bánh sau. Bộ điều chỉnh tốc độ là một hệ kính và nó được đo bởi cơ cấu Encoder. Tín hiệu đầu ra của bộ Encoder là lượng xung có tỷ lệ với số vòng quay hoặc tốc độ đầu vào. 

Các giá trị về tốc độ mà encoder sau  khi đo sẽ được đưa vào bộ điều khiển sẽ được tính toán và đưa ra giá trị đầu ra. Tín hiệu này sẽ được gắn vào bộ điều điều xung của máy. Các tín hiệu xung từ bộ điều khiển tiến hành các đóng ngắt van bán dẫn tạo ra các giá trị về điện áp đầu ra U để thay đổi cấp cho động cơ. Đối với hệ thống điều chỉnh tốc độ phản hồi của mạch kín động cơ sẽ chạy với tốc độ ổn định theo giá trị lượng đặt.

Thiết kế robot tự hành xây dựng hệ thống an toàn

thiết kế robot tự hành

Hệ thống này sẽ giúp xe hoạt động một cách an toàn, đồng thời đưa ra các cảnh báo ỏ tín hiệu còi và đèn đối với các đối tượng trong vùng hoạt động. Hệ thống này sẽ liên kết với bộ giảm tốc hoặc dừng khi xảy ra va chạm. Thông thường các robot tự hành AGV sẽ được gắn với một cảm biến siêu âm. Đây là cảm biến có chức năng xác định khoảng cách từ cảm biến đến vật cản. Cảm biến này khi hoạt động sẽ phát ra một chùm bước sóng khi nó gặp vật cản sẽ phản xạ trở về, thông qua thuật toán nó sẽ tính được khoảng cách từ lúc tia phát ra đến khi thua vào. Khi xe xác định có vật cản nằm trong vùng nguy hiểm trong khi chạy xe sẽ dừng ngay lập tức, đồng thời đèn và còi cảnh báo được bật lên. Khi không có vật cản thì tính hiệu cảnh báo tắt và xe tiếp tục di chuyển. 

Hệ thống truyền thông trong bản thiết kế robot tự hành 

Tín hiệu đến vị trí của AGV được tính toán xử lý quan phương pháp nhớ đường được hỗ trợ bởi hệ thống RFID. Khi AGV được thiết kế chạy theo line, hệ thống RFID sẽ cho phép xe tự hành nhận biết được chính vị trí của mình đang hoạt động. Một tín hiệu được xuất ra cho phép robot tự hành AGV được điều khiển đi đúng theo các yêu cầu như rẽ, đi thẳng.

Hệ thống RF sẽ thực hiện điều khiển quy trình chạy của xe AGV. Hệ thống lưu trữ gọi AGV từ các RF slave, đồng thời đưa ra các tín hiệu cảnh báo cho AGV về quy trình di chuyển, và giám sát chạy. Đồng thời, nhận thông tin hoàn tất cho quy trình và tín hiệu báo cho AGV thực hiện các chuyển động một cách liên tục và linh hoạt.

Trên đây là bài viết chia sẻ về xây dựng mô hình hệ thống trong thiết kế robot tự hành cho bạn đọc tham khảo. Hy vọng, qua nội dung bài viết trên đây sẽ giúp bạn tìm kiếm sản phẩm phù hợp với mình. Nếu còn thông tin gì thắc mắc hãy liên hệ với chúng tôi để được hướng dẫn.

Bạn hãy đăng kí kênh Youtube của Uniduc để xem được tin tức những robot mới nhất của Uniduc nghiên cứu phát triển TẠI ĐÂY

Chúc bạn thành đạt trong công việc và hạnh phúc trong cuộc sống!

UNIDUC - Chuyên Dây Chuyền Sản Xuất Khẩu Trang Y tế, Robot.

Địa chỉ: 22 Đường 54, Thảo Điền, Quận 2, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam

Hotline Tư Vấn Miễn Phí: 089 6688 629 (Mr Đức)

Email:  [email protected]

Website: https://uniduc.com/vi/

Đăng kí nhận tin mới



Đánh giá bài viết

0%

0 Tổng người đánh giá
5
0%
4
0%
3
0%
2
0%
1
0%