-1-

ĐẶT VẤN ĐỀ
Lí do chọn đề tài
Đất nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa. Để tiến kịp
các nước trong khu vực và trên thế giới, nền công nghiệp nước nhà cần tiếp cận các
công nghệ và thiết bị hiện đại. Các cán bộ kĩ thuật cần được trang bị các kiến thức
mới, như vậy mới có thể đẩy nhanh các quá trình phát triển của đất nước.
Kĩ thuật robot đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực ở nhiều
nước, nó đã đem lại hiệu quả to lớn trong sản xuất công nghiệp, trong quốc phòng, y
tế, xã hội, thám hiểm vũ trụ. Tuy nhiên, tình hình sử dụng robot trong sản xuất của
chúng ta còn hiếm hoi. Việc ứng dụng robot công nghiệp hiện vẫn còn là lĩnh vực mới
mẻ đối với nền công nghiệp nước nhà. Trong xu hướng phát triển chung việc nghiên
cứu và sử dụng robot ở Việt nam chắc chắn sẽ phát triển.
Hiện nay, hầu hết các ngành công nghiệp ở nước ta đều có quy mô lớn nhưng
chất lượng chưa cao do những hạn chế về khoa học kĩ thuật, máy móc thiết bị còn thô
sơ nên năng suất lao động chỉ đạt ở mức trung bình vì lợi nhuận giảm do phải thuê
mướn một lượng công nhân rất lớn, Changshin cũng không tránh khỏi tình trạng đó.
AGV là một loại robot được sử dụng tại nước ngoài trong các ngành công nghiệp
dùng để chuyên chở tự động. Tuy nhiên đối với Việt Nam thì công nghệ này vẫn chưa
được áp dụng nhiều trong thực tế. Nắm bắt tình hình của công ty Changshin, Ban
Nghiên cứu và phát triển của công ty đã hợp tác với Trường Đại Học Lạc Hồng và tạo
điều kiện thuận lợi nhất để sinh viên tham gia nghiên cứu khoa học. Tiếp thu kiến thức
giáo dục của nhà trường và mong muốn nâng cao năng suất lao động cho công ty
Changshin, nhóm chúng tôi đã thực hiện và nghiên cứu chế tạo xe AUTO AGV với
chi phí chế tạo thấp nhất và kết cấu đơn giản nhất nhưng mang lại hiệu quả cao nhất.
Đề tài: “ Thiết kế và thi công xe vận chuyển giầy tự động AUTO AGV” hy vọng sẽ
mang lại bước phát triển mới cho công ty Changshin Việt Nam.
Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài
Phương pháp quan sát thực tế: nhóm chúng tôi đã có thời gian tiếp cận với quy
trình sản xuất trong công ty Changshin Việt Nam từ đó tìm ra những công đoạn cần cải

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Tự động hóa trong sản xuất hàng hóa và nâng cao năng suất lao động, cải thiện
chất lượng sản phẩm, mang lại lợi nhuận trực tiếp cho công ty Changshin Việt Nam.

-3-

Chƣơng 1
TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu xe AGV
Khái niệm xe tự hành AGV (Automated Guided Vehicle) là một khái niệm
chung chỉ tất cả các hệ thống có khả năng vận chuyển mà không cần người lái. Trong
công nghiệp AGV được hiểu là các xe chuyên chở tự động được áp dụng trong các
lĩnh vực.
- Cung cấp sắp xếp linh kiện tại khu vực kho và sản xuất.
- Chuyển hàng giữa các trạm sản xuất.
- Phân phối, cung ứng sản phẩm, đặc biệt trong bán buôn.
- Cung cấp, sắp xếp trong các lĩnh vực đặc biệt như bệnh viện, siêu thị, văn
phòng …
Qua tất cả các ứng dụng trên, AGV thể hiện rất rõ hiệu quả của mình như: Giúp
giảm thiệt hại trong kiểm kê, sắp xếp sản xuất linh hoạt hơn, giảm thiểu nguồn nhân
lực v.v…
AGV còn giúp giảm chi phí chế tạo, tăng hiệu quả sản xuất. Chúng có thể được
chế tạo để chuyển hàng, kéo hàng, nâng hàng cấp phát cho một số vị trí làm việc nhất
định.

Hình 1.1 AGV vận chuyển hàng hóa trong nhà máy
1.2 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

Xe chở được trang bị các tầng khay chứa có thể là các nâng, hạ chuyền động
bằng băng tải, đai hoặc 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 tài sản.
- Đường đi linh hoạt.
- Giảm thiểu các tắc nghẽn giao thông chuyên chở.
- Lập kế hoạch hiệu quả.

Hình 1.3 AGV chở hàng
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 ráp.
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.
-6- Hình 1.4 Mô hình xe nâng
1.3.2 Phân loại theo dạng đƣờng đi
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

Có 32 thanh ghi đa năng 8 bit.
Có 512 byte bộ nhớ EEPROM tích hợp trên chíp,
Có 1 kbyte SRAM nội.
Có hai bộ Timer/counter 8 bit và một bộ timer/counter 16 bit với bộ chia tần lập
trình được.
Có ba kênh điều xung, 6 kênh lối vào chuyển đổi ADC với độ phân giải 10 bit.
Atmega 8 có 28 chân, trong đó có 23 cổng vào ra.
Nguồn nuôi từ 2.7 đến 5.5 đối với Atmega8L và từ 4.5 đến 5.5 đối với
Atmega8, làm việc tiêu thụ dòng 3.6mA.
-8-

Sử dụng mạch dao động ngoài từ 0 đến 8 Mhz với Atmega8L và từ 0 đến 16
Mhz với Atmega8.
Ngoài ra chíp Atmega8 còn có bộ xung nội bên trong có thể lập trình chế độ
xung nhịp.
Bộ Nhớ Dữ Liệu : Bộ nhớ dữ liệu của AVR chia làm 2 phần chính là bộ nhớ
SRAM và bộ nhớ EEPROM. Tuy cùng là bộ nhớ dữ liệu nhưng hai bộ nhớ này
lại tách biệt nhau và được đánh địa chỉ riêng.
Dưới đây là sơ đồ khối của Atmega8:

Hình 1.5 Sơ đồ cấu trúc Atmega8
Cấu trúc tổng quát AVR
AVR sử dụng cấu trúc Harvard, tách riêng bộ nhớ và các bus cho chương trình
và dữ liệu. Các lệnh được thực hiện chỉ trong một chu kỳ xung clock. Bộ nhớ chương
trình được lưu trong bộ nhớ Flash.
ALU làm việc trực tiếp với các thanh ghi chức năng chung. Các phép toán được
thực hiện trong một chu kỳ xung clock. Hoạt động của ALU được chia làm 3 loại: đại
số, logic và theo bit.
-9-


là các ngõ ra.
Cái đặc điểm này cung cấp 1 con đường chung cho ngắt mềm. Các ngắt ngoài
có thể được kích bởi cạnh xuống hoặc lên hoặc mức thấp. Sự cài đặt này được chỉ định
đặc biệt trong thanh ghi điều khiển MCU – MCUCR.
Bộ nhớ chƣơng trình (Bộ nhớ Flash)
Bộ nhớ Flash 16KB của Atmega8 dùng để lưu trữ chương trình. Do các lệnh
của AVR có độ dài 16 hoặc 32 bit nên bộ nhớ Flash được sắp xếp theo kiểu 8KX16.
Bộ nhớ Flash được chia làm 2 phần, phần dành cho chương trình boot và phần dành
cho chương trình ứng dụng.
-11-

Bộ nhớ dữ liệu SRAM
1120 ô nhớ của bộ nhớ dữ liệu định địa chỉ cho file thanh ghi, bộ nhớ I/O và bộ
nhớ dữ liệu SRAM nội. Trong đó 96 ô nhớ đầu tiên định địa chỉ cho file thanh ghi và
bộ nhớ I/O, và 1024 ô nhớ tiếp theo định địa chỉ cho bộ nhớ SRAM nội.
Bộ nhớ dữ liệu EEPROM
Atmega8 chứa bộ nhớ dữ liệu EEPROM dung lượng 512 byte, và được sắp xếp
theo từng byte, cho phép các thao tác đọc/ghi từng byte một. Đây là bộ nhớ dữ liệu có
thể ghi xóa ngay trong lúc vi điều khiển đang hoạt động và không bị mất dữ liệu khi
nguồn điện cung cấp bị cắt. Có thể ví bộ nhớ dữ liệu EEPROM giống như là ổ cứng (
Hard disk ) của máy vi tính. EEPROM được xem như là một bộ nhớ vào ra được đánh
địa chỉ độc lập với SRAM, điều này có nghĩa là ta cần sử dụng các lệnh in, out … khi
muốn truy xuất tới EEPROM.
Các cổng vào ra (I/O)
Vi điều khiển atmega8 có 23 đường vào ra chia làm 2 nhóm 8 bit, một nhóm 7
bit. Các đường vào ra này có rất nhiều tính năng và có thể lập trình được. Ở đây ta sẽ
xét chúng là các cổng vào ra số. Nếu xét trên mặt này thì các cổng vào ra này là cổng
vào ra hai chiều có thể định hướng theo từng bit. Và chứa cả điện trở pull-up (có thể
lập trình được). Mặc dù mỗi port có các đặc điểm riêng nhưng khi xét chúng là các
cổng vào ra số thì dường như điều khiển vào ra dữ liệu thì hoàn toàn như nhau. Chúng

thông tin đơn giản được lấy từ đường bus dữ liệu 8 bít và được gửi đi tới bus dữ liệu 8
byte của máy in. Điều này có thể làm việc chỉ khi đường cáp bus không quá dài vì các
đường cáp dài làm suy giảm thậm chí làm méo tín hiệu. Ngoài ra, đường dữ liệu 8 byte
giá thường đắt. Vì những lý do này, việc truyền thông nối tiếp được dùng để truyền dữ
-13-

liệu giữa hai hệ thống ở cách xa nhau hàng trăm đến hàng triệu dặm. Hình dưới là sơ
đồ truyền nối tiếp so với sơ đồ truyền song song.

Hình 1.8 Chuẩn truyền song song và nối tiếp
Thực tế là trong truyền thông nối tiếp là một đường dữ liệu duy nhất được dùng
thay cho một đường dữ liệu 8 byte của truyền thông song song làm cho nó không chỉ
rẻ hơn rất nhiều mà nó còn mở ra khả năng để hai máy tính ở cách xa nhau có truyền
thông qua đường thoại.
Một hạn chế rất dễ nhận thấy khi truyền nối tiếp so với song song là tốc độ
truyền và độ chính xác của dữ liệu khi truyền và nhận. Vì dữ liệu cần được “chia nhỏ”
thành từng bit khi truyền/nhận, tốc độ truyền sẽ bị giảm. Mặt khác, để đảm bảo tính
chính xác của dữ liệu, bộ truyền và bộ nhận cần có những “thỏa hiệp” hay những tiêu
chuẩn nhất định. Dưới đây là tiêu chuẩn trong truyền thông nối tiếp không đồng bộ:
Baud rate (tốc độ Baud): để việc truyền và nhận không đồng bộ xảy ra thành
công thì các thiết bị tham gia phải “thống nhất” nhau về khoảng thời dành cho 1 bit
truyền, hay nói cách khác tốc độ truyền phải được cài đặt như nhau trước, tốc độ này
gọi là tốc độ Baud. Theo định nghĩa, tốc độ baud là số bit truyền trong 1 giây. Ví dụ
nếu tốc độ baud được đặt là 19200 thì thời gian dành cho 1 bit truyền là 1/19200 ~
52.083us.
Frame (khung truyền): do truyền thông nối tiếp mà nhất là nối tiếp không
đồng bộ rất dễ mất hoặc sai lệch dữ liệu, quá trình truyền thông theo kiểu này phải
tuân theo một số quy cách nhất định. Bên cạnh tốc độ baud, khung truyền là một yếu
tốc quan trọng tạo nên sự thành công khi truyền và nhận. Khung truyền bao gồm các
quy định về số bit trong mỗi lần truyền, các bit “báo” như bit Start và bit Stop, các bit

không dây (wireless) cho xe AGV.
Hệ thống RF control:
Tổng quan về modul thu phát APC220-43(433MHz RF)
-15-

APC220-43 là modul thu phát tiêu thụ điện năng thấp, chống nhiễu tốt, độ nhạy
cao. APC220-43 có bộ đệm dữ liệu lớn, cung cấp hơn 100 kênh, dễ dàng thiết lập các
thông số, kiểm tra và kiểm soát dữ liệu.
Đặc tính kĩ thuật:
Khoảng cách nhận xa nhất: 1000m.
Công suất phát sóng: 20mW
Tầng số hoạt động: 418MHz đến 455MHz
Kích thước của modul: 37.5mm x18.3mm x 7.0 mm
Số kênh cung cấp: hơn 100 kênh.
Giao tiếp UART/TTL.
256byte bộ đệm dữ liệu phù hợp cho bộ truyền dữ liệu lớn.

Hình 1.9 Modul RF APC220-43
Khả năng áp dụng:
Sử dụng trong quy trình tự động hóa trong công nghiệp.
Điều khiển các tín hiệu của đèn giao thông.
Điều khiển từ xa và giám sát.
Quản lí trong công nghiệp ô tô.
Thay thế tín hiệu điều khiển có dây.
Điều khiển robot.
-16- Hình 1.10 Các thông số cài đặt cho modul ACP220-43


Anten. Có 2 loại thẻ:
o Passive tags: Không cần nguồn ngoài và nhận nằng lượng từ thiết bị đọc.
Khoảng cách đọc ngắn.
o Active tags: Được nuôi bằng PIN, sử dụng với khoảng cách đọc lớn.
-18-

Reader hoặc sensor (cái cảm biến): để đọc thông tin từ các thẻ, có thể đặt cố
định hoặc lưu động.
Antenna: là thiết bị liên kết giữa thẻ và thiết bị đọc.
Thiết bị đọc phát xạ tín hiệu sóng để kích họat và truyền nhận với thẻ.
Server: nhu nhận, xử lý dữ liệu, phục vụ giám sát, thống kê, điều khiển,

Hình 1.13 Sơ đồ truyền thông của hệ thống RFID
Điểm nổi bật của RFID là công nghệ không sử dụng tia sáng như mã vạch,
không tiếp xúc trực tiếp. Một vài loại thẻ có thể được đọc xuyên qua các môi trường,
vật liệu như bê tông, tuyết, sương mù, băng đá, sơn, và các điều kiện môi trường thách
thức khác mà mã vạch và các công nghệ khác không thể phát huy hiệu quả.
Thẻ RFID có thể đọc trong khoảng thời gian < 10ms. Và sẽ còn có hiệu quả
trong các ứng dụng thực tiễn phát sinh trong đời sống.
Dải tần hoạt động của hệ thống RFID
Tần số thấp - Low frequency 125 KHz: Dải đọc ngắn tốc độ đọc thấp
Dải tần cao - High frequency 13.56 MHz: Khoảng cách đọc ngắn tốc độ đọc
trung bình. Phần lớn thẻ Passive sử dụng dải này.
Dải tần cao hơn - High frequency: Dải đọc từ ngắn đến trung bình, tốc độ đọc
trung bình đến cao. Phần lớn thẻ Active sử dụng tần số này.
Dải siêu cao tần - UHF frequency 868-928 MHz: Dải đọc rộng, tốc độ đọc cao.
Phần lớn dùng thẻ Active và một số thẻ Passive cao tần sử dụng dải này.
Dải vi sóng - Microwave 2.45-5.8 GHz: Dải đọc rộng tốc độ đọc lớn.
-19-


Chế độ 1 – tƣơng ứng SRF04 – tách biệt kích hoạt và phản hồi
Chế độ này sử dụng riêng biệt chân kích hoạt và chân phản hồi, và là chế độ
đơn giản nhất để sử dụng. Tất cả các chương trình điển hình cho SRF04 sẽ làm việc
cho SRF05 ở chế độ này. Để sử dụng chế độ này, chỉ cần chân chế độ không kết nối -
SRF05 có một nội dừng trên chân này.
Chế độ 2 – Dùng một chân cho cả kích hoạt và phản hồi
Chế độ này sử dụng một chân duy nhất cho cả tín hiệu kích hoạt và hồi tiếp, và
được thiết kế để lưu các giá trị trên chân lên bộ điều khiển nhúng. Để sử dụng chế độ
này, chân chế độ kết nối vào chân mát. Tín hiệu hồi tiếp sẽ xuất hiện trên cùng một
chân với tín hiệu kích hoạt. SRF05 sẽ không tăng dòng phản hồi cho đến 700uS sau
khi kết thúc các tín hiệu kích hoạt. Bạn đã có thời gian để kích hoạt pin xoay quanh và
-21-

làm cho nó trở thành một đầu vào và để có pulse đo mã của bạn đã sẵn sàng. Lệnh
PULSIN được tìm ra và được dùng phổ biến hiện nay để điều khiển tự động.
Tính toán khoảng cách
Giản đồ định thời SRF05 thể hiện trên đây cho mỗi chế độ. Bạn chỉ cần cung
cấp một đoạn xung ngắn 10uS kích hoạt đầu vào để bắt đầu đo khoảng cách. Các
SRF05 sẽ gửi cho ra một chu kỳ 8 burst của siêu âm ở 40khz và tăng cao dòng phản
hồi của nó (hoặc kích hoạt chế độ dòng 2). Sau đó chờ phản hồi, và ngay sau khi phát
hiện nó giảm các dòng phản hồi lại. Dòng phản hồi là một xung có chiều rộng là tỷ lệ
với khoảng cách đến đối tượng. Bằng cách đo xung, ta hoàn toàn có thể để tính toán
khoảng cách theo inch / centimét hoặc bất cứ điều gì khác. Nếu không phát hiện gì cả
SRF05 giảm thấp hơn dòng phản hồi của nó sau khoảng 30mS.
SRF04 cung cấp một xung phản hồi tỷ lệ với khoảng cách. Nếu độ rộng của
pulse được đo trong hệ uS, sau đó chia cho 58 sẽ cho khoảng cách theo cm, hoặc chia
cho 148 sẽ cho khoảng cách theo inch. uS/58 = cm hay uS/148 = inch.
SRF05 có thể được kích hoạt nhanh chóng với mọi 50mS, hoặc 20 lần mỗi
giây. Bạn nên chờ 50ms trước khi kích hoạt kế tiếp, ngay cả khi SRF05 phát hiện một
đối tượng gần và xung phản hồi ngắn hơn. Điều này là để đảm bảo các siêu âm "beep"

đang chạy nếu gặp vật cản cảm biến siêu âm sẽ xuất tín hiệu về bộ vi xử lý trung tâm
để xử lý. Bộ vi xử lý trung tâm xuất tín hiệu điều khiển hãm dừng động cơ chạy để xe
AGV dừng một cách nhanh chóng.
2.2 Xây dựng mô hình cơ khí Hình 2.2 Cấu trúc xe AGV thiết kế
Hệ thống bao gồm các thành phần chính sau:
2.2.1 Khung xe
Khung xe có tác dụng để gá đặt toàn bộ hệ dẫn động, gắn cảm biến, bo mạch
điều khiển, bàn phím lập trình, ắc quy. Khung đế xe phải được thiểt kế gọn nhẹ, đủ độ
cứng vững, chịu đựng được tải trọng của toàn bộ khung xe bên trên và tải trọng của
hàng.
-24- Hình 2.3 Khung xe AGV thiết kế
Khung xe phải đảm bảo điều kiện bền và chịu được tải trọng theo yêu cầu.
Nhóm sử dụng phần mềm solid work để kiểm nghiệm ứng suất khi có lực tác động vào
xe.

Hình 2.4 Ứng suất trên khung khi có lực 1000N tác động
F tác động
Ngàm cố định
-25- Hình 2.5 Chuyển vị của các phần tử hữu hạn khi có biến dạng
Thông số mô phỏng:
Kim loại chế tạo