Thiết kế, chế tạo xe vận chuyển hàng tự động trong kho hàng logistic

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu đã trình bày cách tính toán thiết kế xe sử dụng bánh Mecanum để vận chuyển hàng trong kho hàng. Bài báo cũng đưa ra so sánh động học giữa lý thuyết và thực nghiệm. Các kết quả này là tài liệu tham khảo cho các kỹ sư thiết kế xe có sử dụng 4 bánh Mecanum.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế, chế tạo xe vận chuyển hàng tự động trong kho hàng logistic

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO XE VẬN CHUYỂN HÀNG TỰ ĐỘNG TRONG KHO HÀNG LOGISTIC Bùi Văn Tuyển Trường Đại học Thủy lợi, email: tuyenbv@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU Xe tự hành (AGV) đã được phát triển cho các ứng dụng công nghiệp và bắt đầu đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của nền Công nghiệp 4.0 và Sản xuất thông minh. AGV được sử dụng để mang và di chuyển hàng hóa trong nhà máy thay thế một số nhiệm vụ có sử dụng nhiều lao động của con người. Mặt khác, các đường dẫn dạng thẳng Hình 1. Mô hình thiết kế (hoặc cong) đã được sử dụng rộng rãi cho sự di chuyển của xe AGV. Loại này cho khả 2.1. Thiết kế hệ thống khung xe năng tải trọng cao nhưng các đường dẫn Với tải trọng và kích thước đã cho, kích thường cố định (Kochan, 2002). thước khung xe được xác định 550430mm. Bắt đầu với bằng sáng chế đầu tiên của J. Giải pháp lựa chọn vật liệu làm khung là Grabowiecki vào năm 1919 tại Hoa Kỳ, các nhôm định hình với kích thước mặt cắt ngang kỹ sư đã phát triển các bánh xe mà không chỉ như hình 2. di chuyển theo hướng của mặt phẳng bánh xe mà còn di chuyển theo phương vuông góc với mặt phẳng này gọi là bánh xe đa hướng. Cơ chế chuyển động của bánh xe dạng này thu hút sự quan tâm của cả kỹ sư cơ khí, và kỹ sư điều khiển (Borisov và cộng sự, 2011). Trong một số nghiên cứu khác (Wampfler và cộng sư, 1989) chuyển động của các thiết bị sử dụng bánh xe Mecanum, như một loại bánh xe Hình 2. Mặt cắt ngang khung đa hướng đặc biệt, đã được nghiên cứu. Tính bền khung xe được thực hiện với sự 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ hỗ trợ của phần mềm Ansys. Mô hình thiết kế như hình 1. 2.2. Thiết kế hệ thống dẫn động Thông số thiết kế: Xe vận chuyển hàng trong nhà kho, nên Kích thước hàng: 450430mm. yêu cầu di chuyển phải linh hoạt. Với tải Khối lượng hàng: 50kg. trọng theo yêu cầu bánh xe đa hướng Vận tốc di chuyển: 0,5m/ph. Mecanum được lựa chọn để thiết kế và được Quỹ đạo di chuyển: chữ U. bố trí như hình 3, 4. 9
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 X X g là gia tốc trọng trường; v1 v rb v2 v1 v2  là góc nghiêng mặt phẳng di chuyển; Y v là vận tốc xe; OR v rb OR Y  là cường độ gió; v3 v4 v3 Ac là diện tích chắn gió phía trước xe; v4  tỉ lệ khối lượng thêm vào; X X C hệ số cản. v2 v2 v1=0 v rb v1 2.3. Thiết kế hệ thống điện và điều khiển v rb OR Y OR Y Để tương thích với động cơ đã tính. Phần v3 v4 điều khiển dùng bo mạch vi điều khiển v 4=0 v 3 Adruno Mega2560, driver điều khiển động cơ BTS7960 như hình 6 và phần mềm lập Hình 3. Các hướng chuyển động trình Arduino IDE cho hệ thống. Thiết kế của bánh Mecanum mạch và kiểm tra code được thực hiện trên phần mềm thiết kế điện tử tương tác Proteus Design Suite: -24V +24V Ngu?n +24V -24V c?p Bánh xe mecanum Bánh xe mecanum +5V GND PWM_1 PWM_2 M?ch M?ch Bánh di?u di?u Bánh M1 M2 1 khi?n khi?n 2 En_1 En_2 d?ng co d?ng co Ð?ng co Encoder_4 B?ng vi Ð?ng co Encoder_4 m?ch Ð?ng co Encoder_4 di?u Ð?ng co Encoder_4 khi?n M?ch PWM_4 PWM_3 M?ch Bánh di?u di?u Bánh M4 khi?n khi?n M3 4 3 Hình 4. Bố trí dẫn động bánh xe En_4 En_3 d?ng co d?ng co Bánh xe mecanum Bánh xe mecanum - Tính chọn bánh xe dựa vào tải trọng theo -24V +24V +24V -24V tiêu chuẩn của nhà sản xuất. - Xác định công suất động cơ theo công Hình 6. Sơ đồ nguyên lý điều khiển xe thức: 3. KẾT QUẢ 3.1. Mô hình sản phẩm Dựa vào những tính toán ở trên, một xe vận chuyển hàng đã được sản xuất và lắp ráp tại phòng thí nghiệm kỹ thuật hệ thống công nghiệp hình 7. Với các thông số kỹ thuật sau: Hình 5. Sơ đồ phân tích lực lên xe Tên gọi Thông số Fr   .m.g .cos  (1) Tải trọng hàng 50 kg 1 Vận tốc xe 0,5 m/ph Fa  .V 2 . Ac. .C (2) 2 Trọng lượng xe 18 kg Fc  m.g .sin  (3) Công suất động cơ 4120w Fac  m.a.(1   ) (4) Ắc quy 212V, 20A trong đó:  là hệ số ma sát; D = 152mm, B = 55,2mm, Bánh xe Mecanum m tổng khối lượng; G = 600g 10
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 Bảng 1. Tốc độ xe tính toán lý thuyết  1  2  3  4  vOR Hướng (rad/s) (rad/s) (rad/s) (rad/s) (rad/s) (m/s) Đi 0 2.2 2.2 2.2 2.2 0.167 thẳng Đi 0 -2.2 2.2 2.2 -2.2 0.167 ngang Đi chéo 0 2.2 0 0 2.2 0.118 Hình 7. Xe thực tế sau khi chế tạo Bảng 2. Tốc độ xe đo thực tế 3.2. Mô hình động học của xe Lần Chiều di chuyển Thông số đo Thẳng Ngang Chéo Với các thông số của xe, vận tốc được phân tích như hình 8 và tính toán như sau Quảng đường (mm) 3.500 3.470 1.690 Lần Thời gian (s) 19.90 21.82 14.18  1   1 v X R    Vận tốc (mm/s) 0.176 0.159 0.119   1  2   vYR   T   Quảng đường (mm) 3.580 3.380 1.680 3 Lần    Thời gian (s) 20.31 20.94 14.04     2  4   Vận tốc (mm/s) 0.176 0.161 0.120  cos( 1   1 ) sin( 1   1 ) (lx  l y )sin( 1  1   1 )  Quảng đường (mm) 4.195 3.400 1.670   Lần  sin( 1 ) sin( 1 ) sin( 1 )  3 Thời gian (s) 24.03 21.24 14.03  cos(    ) sin(  2   2 ) (lx  l y )sin(  2   2   2 )   2 2  Vận tốc (mm/s) 0.175 0.160 0.119 1  sin( 2 ) sin( 2 ) sin( 2 )  T  R  r  cos(3   3 ) sin( 3   3 ) (lx  l y )sin( 3   3   3 )  - Cả lý thuyết và thực nghiệm đều cho thấy  sin( 3 )  sin( 3 ) sin( 3 )   rằng khi di chuyển chéo nếu cùng tốc độ của  cos(  4   4 ) sin(  4   4 ) (lx  l y )sin(  4   4   4 )  động cơ thì vận tốc của xe sẽ chậm hơn so  sin( ) sin( 4 ) sin( 4 )   4  với hướng chuyển động thẳng và ngang. XR Ei 4. KẾT LUẬN Y  vir vir viw viw Nghiên cứu đã trình bày cách tính toán i=1 Pi i=2 thiết kế xe sử dụng bánh Mecanum để vận Si li vXR chuyển hàng trong kho hàng. Bài báo cũng  đưa ra so sánh động học giữa lý thuyết và YR vYR OR YOR   thực nghiệm. Các kết quả này là tài liệu tham viw liy vir viw vir khảo cho các kỹ sư thiết kế xe có sử dụng 4 lix bánh Mecanum. i=3 i=4 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO O XOR X [1] Kochan. 2002. Robotic production assistants for working alongside the human Hình 8. Phân tích động học xe operator. Assembly Automation. Vol. 22. [2] Borisov, Kilin, Mamaev. 2011. An omni- So sánh bảng 1 và 2 cho thấy có sự khác wheel vehicle on a plane and a sphere (in nhau giữa tính toán lý thuyết và thực nghiệm. Russian), Rus. J. Nonlin. Dyn. Độ chênh lệch khi di chuyển theo phương [3] Wampfler, Salecker, Wittenburg. 1989. ngang là lớn nhất khoảng 9%. Một phần là do Kinematics, dynamics, and control of sai số khi chế tạo, lắp đặt. Và phần khác nữa omnidirectional vehicles with mecanum là khi di chuyển ngang có sự trượt của các wheels. Mechanics Based Design of con lăn nhỏ. Structures and Machines. 11