Thiết kế chế tạo xe tự hành AGV trong công nghiệp (Phần 1)

Tổng quát về cuộc cách mạng xe tự hành

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.

Xe tự hành AGV

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.

Lịch sử phát triển của xe tự hành AGV

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

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

Các loại xe tự hành AGV

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

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.