Xe tự hành biết tự tránh các vật cản nhờ siêu âm

Xe tự hành AGV là một khái niệm chung chỉ tất cả các hệ thống có khả năng vận chuyển mà không cần nguời lái. Trong công nghiệp, xe tự hành được hiểu là các xe chuyên chở tự động, được ứng dụng trong các lĩnh vực: cung cấp, sắp xếp linh, phụ kiện tại khu vực kho và khu vực sản xuất; phân phối sản phẩm, bán thành phẩm; cung cấp và sắp xếp vật tư, trang thiết bị trong các lĩnh vực đặc biệt như bệnh viện, siêu thị, văn phòng… Trong tất cả các ứng dụng trên, người ta thấy rằng AGV làm giảm thiểu thiệt hại trong kiểm kê, giúp cho kế hoạch sản xuất linh hoạt hơn và giảm thiểu nhu cầu nhân lực. AGV còn giúp giảm chi phí chế tạo và tăng tính hiệu quả trong hệ thống sản xuất.

AGV được các nhà khoa học Việt Nam thiết kế là loại xe chở hàng (Load AGV), tải trọng 100kg không kể trọng lượng bản thân, vận tốc di chuyển lớn nhất 15m/p và sử dụng nguồn điện một chiều từ acquy. Xe được dẫn động bằng hai bánh hơi đặt giữa xe. Phía trước và sau được đặt các bánh đa hướng cho phép xe đổi hướng một cách dễ dàng. Phần bên trên được thiết kế để chứa hàng. Xe dùng bộ điều khiển Atmega 16, các cảm biến tiệm cận điện cảm, cảm biến siêu âm. Nó được thiết kế chạy theo đường dẫn có tính kim loại, bề rộng 25mm, được quét (bột sắt trộn sơn) hoặc dán (lá thép mỏng) lên sàn. Khi cần thay đổi đường đi, chỉ cần thay đổi các vạch dẫn đường. Đường dẫn bằng kim loại có ưu điểm là chi phí thấp, không bị nhiễu do bẩn, có độ tin cậy cao, dễ áp dụng và thay đổi lộ trình.

Hệ thống cảm biến tiệm cận loại từ cảm (inductive proximity sensor) nhận dạng đường dẫn để điều khiển xe. Cảm biến được thiết kế gồm hai hàng đặt trước và sau xe. Khi xe tiến về phía trước thì dùng hàng cảm biến phía trước để dò đường, khi xe di chuyển về phía sau thì dùng hàng cảm biến phía sau. Mỗi hàng gồm 8 cảm biến đặt cách nhau 25mm. Khi xe AGV lệch ra khỏi vạch, cảm biến sẽ thông báo cho bộ điều khiển thực hiện quá trình thay đổi vận tốc của hai bánh lái để xe di chuyển đúng hướng.

Hệ thống an toàn có nhiệm vụ đảm bảo cho xe AGV hoạt động một cách an toàn, đưa ra các cảnh báo đèn, còi về các đối tượng nằm trong vùng hoạt động, tác động giảm tốc độ hoặc dừng để tránh va chạm. Để xác định các vật cản trong vùng hoạt động, hai cảm biến siêu âm (Ultrasonic sensor) được sử dụng, gắn ở trước và sau xe. Cảm biến phát ra chùm sóng và khi gặp vật cản chùm tia này sẽ phản xạ trở về. Thông qua tính toán khoảng thời gian từ lúc phát đến lúc thu được sẽ xác định được khoảng cách giữa xe AGV và vật cản. Vật cản ở khoảng cách xa trong vùng di chuyển tới sẽ được cảnh báo bằng đèn, còi, ở khoảng cách gần hơn xe tự động giảm tốc độ, ở khoảng cách quá gần xe dừng lại và chờ đến khi an toàn mới tiếp tục di chuyển. Khi dừng lại, xe chuyển sang trạng thái chờ, các giá trị tức thời về vị trí và quãng đường dịch chuyển sẽ được lưu lại cho đến khi xe AGV tiếp tục di chuyển.

Xe AGV được thiết lập chương trình và giám sát trạng thái hoạt động trong suốt quá trình làm việc nhờ máy tính trung tâm thông qua bộ truyền thông không dây RF. Nhờ vậy, xe AGV và người điều khiển có thể “giao tiếp không dây” với nhau trong vòng bán kính 100m. Thông qua phần mềm trên máy tính, người điều khiển có thể ra lệnh cho xe AGV đi theo trình tự mong muốn, hoặc dừng khẩn cấp khi có sự cố xảy ra.

Một phần mềm được phát triển bằng ngôn ngữ Visual Basic 6.0 với giao diện trực quan, cho phép dễ dàng lập trình điều khiển AGV di chuyển đến địa điểm xác định và theo dõi vị trí di chuyển của nó trên màn hình qua hình mô phỏng chuyển động.

Anh Thư