Bài 4.1 – Các loại xe tự hành AGV (Automated Guided Vehicle) – phần 1

Có nhiều loại xe tự hành AGV khác nhau, to, nhỏ, nặng, mạnh mẽ, thấp, có khả năng nâng cao, có thể kéo hàng hóa … Không có loại nào là tốt nhất. Cũng còn tùy. Trong thế giới xe tự hành AGV, mỗi một thiết kế đều dựa vào yêu cầu của người sử dụng. Chúng ta sẽ không có loại xe tự hành AGV tốt nhất, nhưng có thể chọn được loại phù hợp nhất.

Trong bài này, chúng ta sẽ đề cập đến các loại xe tự hành AGV khác nhau và giúp bạn đọc hiểu được sự khác nhau giữa các loại hệ thống xe tự hành AGV trên thị trường. Các loại xe nâng tự hành (Automated Guided Forklift) sẽ được đề cập chi tiết trong bài này: Bài 5 – Các loại xe nâng tự hành (Automated Guided Forklift).

Làm thế nào để chọn được loại xe tự hành AGV phù hợp nhất?
Việc đầu tiên cần phải làm là xác định chính xác, rõ ràng dự án của chúng ta yêu cầu điều gì. Một khi chúng ta đã xác định được “chúng ta cần phải làm gì”, sau đó chúng ta sẽ bắt đầu nghĩ về loại hệ thống xe tự hành AGV nào phù hợp nhất. Tôi đã nhìn thấy nhiều khách hàng chọn lựa hệ thống xe tự hành AGV nhưng sau đó lại nhận ra rằng một loại khác mới phù hợp hơn. Cũng sẽ khó phân loại các loại xe tự hành AGV một cách chi tiết, nhưng chúng ta sẽ cố gắng phân loại dựa trên một số tính năng chung nhất.

 

Các loại xe tự hành AGV:
• Xe tự hành chuyển xe đẩy – Automated Guided Carts (AGCs)
• Xe đầu kéo tự hành – Tugger AGVs
• Xe nâng tự hành – Automatic Forklift
• Xe kéo pallet tự hành – Fork Over AGV-Pallet Mover
o Xe nâng đối trọng tự hành – Counterbalanced AGVs
o Xe nâng càng rộng tự hành – Straddle AGVs
o Xe nâng lối đi rất hẹp tự hành – VNA- Very Narrow Aisles AGVs
o Xe nâng tầm cao tự hành – Reach Truck AGVs
• Xe chuyển hàng lẻ tự hành – Unit Load AGVs
• Xe tự hành ngoài trời – Outdoor AGVs
• Robot tự hành – Autonomous Mobile Robots (AMRs)

 

4.1 Xe tự hành chuyển xe đẩy – Automated Guided Carts (AGCs)

Các xe đẩy (cart) là phương tiện vận chuyển hàng hóa bằng tay được sử dụng phổ biến trong các nhà máy, bệnh viện, dây chuyền lắp ráp, phân xưởng sản xuất … chúng được lắp bánh xe và dùng để vận chuyển các loại nguyên vật liệu và thành phẩm có khối lượng không quá nặng.

EVO Cart sử dụng trong bệnh viện do Oppent SpA (Italy) sản xuất

Phần này sẽ giải thích chi tiết xe tự hành chuyển xe đẩy AGC là gì, các loại AGC khác nhau, cách thức hoạt động của chúng và các ưu nhược điểm của chúng là gì.

AGC thường linh hoạt, chi phí thấp, dễ lắp đặt, chúng đại diện cho tiềm năng cắt giảm các công việc không có giá trị gia tăng.

Vậy một xe tự hành chuyển xe đẩy AGC là gì?

Một xe tự hành chuyển xe đẩy AGC (Automated Guided Cart) chính là một xe tự hành AGV (Automated Guided Vehicle) được thiết kế có thân xe nhỏ gọn và hình dáng thấp. Khôgn có gì khác biệt giữa AGC và AGV. Một AGC cũng chính là một loại đặc biệt của AGV mà thôi.

Các xe AGC sẽ chui vào bên dưới xe đẩy (cart), nâng nó lên một chút và di chuyển một cách an toàn. Xe đẩy sẽ nằm ở trên xe AGC trong quá tridnh vận chuyển, do đó nó còn có một số tên gọi khác như là Under Ride, Lurking hay Tunnel.

Hừm … Nhưng …

Hãy quên mấy thứ này đi, chúng ta nên để dành trò chơi tên gọi này cho các nhà ngôn ngữ học.

3.1.1 Các loại xe chuyển xe đẩy tự hành AGC (Automated Guided Carts)

Thực ra cũng chẳng có quy định chính thức nào về việc phân loại này. Vậy chúng ta tạm thời phân loại AGC theo cách thức mà chúng chuyển hàng:

 AGC với móc kéo (Pin Hook AGC)

 

Loại AGC này dựa vào các móc kéo (1 hoặc 2 móc) để móc vào xe đẩy và vận chuyển chúng. Chúng ta để ý rằng bánh xe của các xe đẩy vẫn tiếp xúc với mặt sàn. Xe AGC chỉ kéo các xe đẩy đi mà thôi, chúng không nâng bổng xe đẩy lên khỏi sàn. Do đó, loại AGC này chỉ vận chuyển được các loại xe đẩy như cart, trolley … có bánh xe. Các loại khung không bánh xe sẽ không phù hợp để vận chuyển bằng loại xe AGC pin hook này.

Để dễ dàng di chuyển qua các đoạn đường vòng, tất cả các bánh xe của xe đẩy nên là loại xoay được 360 độ.

Robot có thiết bị nâng (Under Ride Robot)

Loại AGC này có thể nâng xe đẩy cùng hàng hóa lên nên xe đẩy (cart, trolley …) không nhất thiết phải có bánh xe. Nó có thể là các loại giá để hàng cố định không có bánh xe (rack). Hãy xem đoạn video dưới đây mô tả dòng AMR của STILL. Chi tiết về dòng xe này có thể tham khảo thêm ở đây.

 

3.1.2 Đặc tính của xe tự hành chuyển xe đẩy AGC

Một xe AGC có thể vận chuyển với tải trọng tối đa là bao nhiêu?

Thông thường, một xe AGC điển hình có tải trọng chuyên chở phổ biến khoảng 500 kg, nhưng chúng ta cũng có thể thấy có loại AGC có thể chuyên chở hàng hóa lên đến 3 tấn.

Tốc độ tối đa của AGC là bao nhiêu?

Về lý thuyết, chúng ta hoàn toàn có thể chế tạo những chiếc AGC chạy rất nhanh, nhưng vì lý do an toàn, thông thường một AGC có tốc độ khoảng 20 đến 40 m/phút.

Tuy nhiên …

Chúng ta vẫn có thể thấy những AGC chạy với tốc độ nhanh hơn, có thể 60 m/phút.

Vậy kích thước của xe AGC thì thế nào?

Như chúng ta đã biết, xe AGC còn gọi là Under Ride, tức là nó phải chui dưới gầm các xe đẩy. Do đó, một kích thước tối quan trọng là “chiều cao”. Một xe AGC được thiết kế có biên dạng thấp sẽ có thể làm việc với nhiều loại xe đẩy hơn, ít đòi hỏi phải sửa đổi thiết kế xe đẩy hơn.

Rõ ràng là …

Với xe AGC thì càng bé, càng thấp thì càng tốt. Tuy nhiên, kích thước các xe AGC sẽ tăng khi được thiết có tải trọng lớn hơn và bình ắc quy lớn hơn.

Xe AGC có chiều cao tiêu chuẩn thường vào khoảng 300 mm. Chiều cao của xe AGC phụ thuộc vào kích thước và cách bố trí các thiết bị như máy quét an toàn (Safety scanner), bánh xe, ắc quy .v.v.

Chúng ta cũng có thể thấy vài loại AGC có chiều cao chỉ khoảng 125-200 mm.

AGC dòng AMB của SEER chỉ cao 200 mm

Về chiều dài và rộng của xe AGC, nó phụ thuộc vào độ linh hoạt và hướng di chuyển của xe AGC. Không có tiêu chuẩn cố định nào.

Các công nghệ dẫn hướng của xe AGC?

Các công nghệ dẫn hướng được mô tả chi tiết trong bài này: Bài 6 – Các công nghệ dẫn hướng của xe tự hành AGV và AMR.

Các xe AGC thường hay sử dụng công nghệ dẫn hướng bằng dải băng từ (magnetic tape), các miếng sắt từ (magnetic spot), hoặc công nghệ phản chiếu tia laser … Đây là các công nghệ được gọi là “công nghệ lạc hậu”, nhưng chúng ổn định và rẻ tiền, do đó vẫn được sử dụng.

AGC sử dụng công nghệ dẫn hướng bàng dải băng từ magnetic tape

Ngày càng nhiều các nhà sản xuất hệ thống xe tự hành AGV áp dụng công nghệ “dẫn hướng tự do” (free navigation) hay còn gọi là “dẫn hướng tự nhiên” (Natural navigation). Loại dẫn hướng này sử dụng các công nghệ khác nhau, như là kết hợp LiDAR và SLAM, hoặc FastSLAM. Các công nghệ này không đòi hỏi phải xây dựng các cấu trúc hạ tầng, cho phép triển khai rất nhanh chóng và cho phép sửa đổi lộ trình rất linh hoạt. Công nghệ dẫn hướng tự nhiên là công nghệ tiên tiến và có ưu thế  hơn hẳn các công nghệ kiểu cũ khác.

Các xe tự hành AGV trang bị công nghệ dẫn hướng tự nhiên còn được gọi là các robot tự hành AMR (Autonomous Mobile Robot).

3.1.3 Các loại ắc quy cho xe AGC và các phương pháp sạc

Sẽ không có một câu trả lời đơn giản cho vấn đề này. Loại ắc quy với công nghệ nào sẽ phụ thuộc vào tổng thể cả dự án chứ không phải là bản thân xe tự hành AGV. Hiệu suất dự án đòi hỏi và tính khả thi của nó sẽ xác định cách thức sạc bình ắc quy, và tần suất sạc ắc quy sẽ quyết định kiểu bình nào là phù hợp.

Quản lý ắc quy là một chủ đề phức tạp. Chúng ta có loạt bài nói chi tiết về các loại ắc quy và cách thức quản lý cũng như phương pháp sạc ắc quy ở đây.

 

Về các xe AGC, trước đây phổ biến là loại bình ắc quy khô AGM hoặc GEL không cần bảo dưỡng, châm nước bình. Một xe AGC tiêu chuẩn thường sử dụng loại bình 24 Volt. Nếu một xe AGC được thiết kế tốt, một bình ắc quy GEL 24 V dung lượng 100 Ah có thể dùng đến 16 giờ hoạt động trước khi phải sạc lại.

Các xe AGC hiện đại thường sử dụng hệ thống sạc ắc quy tự động, tần suất sạc cao với thời gian sạc ngắn, do đó thường được trang bị loại ắc quy chì tinh khiết AGM (Pure-Lead) hoặc ắc quy Lithium.

3.1.4 Các ứng dụng phổ biến của xe AGC

Thông thường, các xe AGC được sử dụng phổ biến để:

a) Cung cấp linh kiện cho dây chuyền lắp ráp và vận chuyển thành phẩm sau khi ra khỏi dây chuyền

Đây là ứng dụng phổ biến nhất của xe AGC. Xe AGC là một trong những giải pháp tối ưu cho việc này vì chúng có thể thả hàng hoặc lấy hàng tự động mà không cần sự can thiệp của con người.

b) Dây chuyền sản xuất linh hoạt (Flexible Assembly Lines)

Các xe AGC có thể sử dụng như một dây chuyền sản xuất linh hoạt. Chúng đem lại một lợi thế to lớn cho dây chuyền sản xuất: lộ trình linh hoạt, mở rộng dễ dàng, sửa đổi sản phẩm, thay đổi vị trí bố trí dây chuyền, tích hợp các giải pháp quản lý số hiện đại .v.v.

c) Ngành chăm sóc sức khỏe (Bệnh viện và cơ sở y tế): Thông tin chi tiết về ngành chăm sức khỏe được trình bày ở bài này.

d) Thương mại điện tử (e-commerce): Thông tin chi tiết về ngành TMĐT ecommerce được trình bày ở bài này.

3.1.5 Xe AGC di chuyển như thế nào?

Có nhiều kiểu di chuyển của xe AGC tùy thuộc vào hướng di chuyển và nhu cầu linh hoạt của dự án.

a) Một hướng (Unidirectional) hay còn gọi là Steer drive

Đây là kiểu dẫn động đơn giản nhất của xe AGC, chúng chỉ tiến về phía trước, do đó chúng chỉ làm việc được theo một lộ trình vòng tròn. Tất nhiên, điều này có nghĩa là việc di chuyển của chúng khá hạn chế, nhưng …

Chi phí chế tạo chúng cũng rẻ hơn.

b) Hai hướng (Bidirectional) hay còn gọi là Quad Drive

Xe AGC có thể di chuyển tiến và lùi. Chúng cần trang bị các thiết bị dẫn đường ở cả hai đầu và cả thiết bị quét an toàn bằng tia laser. Loại này có thể sử dụng khi không thể bố trí được một lộ trình theo vòng tròn.

Xe AGC cũng có thể quay tròn xung quanh tâm điểm của nó, chúng có bán kính quay vòng bằng zero, và có thể xoay trở ở những nơi rất chật hẹp. Tuy nhiên, khả năng xoay vòng này còn bị giới hạn bởi kích thước của bản thân xe đẩy.

c) Đa hướng (Omnidirectional) hoặc còn gọi là Differential Drive

Một xe AGC đa hướng (Omnidirectional AGC) có thể di chuyển theo bất cứ hướng nào. Có nhiều loại bánh xe phù hợp với kiểu di chuyển này.

Dù cho sử dụng kiểu di chuyển nào, yếu tố quan trọng nhất vẫn là phải đảm bảo máy quét laser phải phủ kín 360 độ xung quanh xe AGC. (Xem thêm bài này về an toàn với xe tự hành AGV).

Nhiều loại AGC sử dụng thiết bị nâng (lifting table) thay cho móc kéo (pin hook) để cho phép máy quét laser hoạt động phủ rộng hơn bên dưới các bánh xe hoặc chân đỡ của xe đẩy một khi xe đẩy được nâng lên.

3.1.6 Ưu và nhược điểm của xe AGC

Ưu điểm:

  • Các xe AGC thường rẻ tiền hơn so với các loại xe tự hành AGV khác như Xe nâng tự hành hoặc xe kéo moóc tự hành (Tugger AGV).
  • Xe AGC vận chuyển nguyên vật liệu và hàng hóa một cách an toàn vì toàn bộ hàng hóa được nằm trong tầm phủ sóng của máy quét laser.
  • Cho phép lấy hoặc thả xe đẩy tự động không cần sự can thiệp hay hỗ trợ của con người. Bên cạnh đó, AGC có diện tích chiếm chỗ nhỏ, cho phép chúng hoạt động ở những nơi chật hẹp.

Nhược điểm:

  • Khả năng chuyên chở khá hạn chế do chúng thường được thiết kế để chuyên chở chỉ 1 kiện hàng. Các loại xe AGV khác như xe kéo moóc Tugger AGV có thể chuyên chở nhiều kiện hàng cùng lúc.
  • Do xe AGC thường rẻ tiền và trang bị công nghệ dẫn hướng bằng dải băng từ hay miếng sắt từ … nên tốc độ thường chậm hơn các loại xe AGV như xe nâng tự động … vốn được trang bị công nghệ dẫn hướng tự nhiên dùng tia laser.
  • Nhiều khi chúng đòi hỏi phải sửa đổi các xe đẩy để phù hợp với xe AGC do đó phát sinh thêm chi phí.

Để tìm hiểu thêm về các loại xe tự hành AGV khác, xin tham khảo thêm trong các bài dưới đây

  • Xe đầu kéo tự hành – Tugger AGVs
  • Xe nâng tự hành – Automatic Forklift
  • Xe kéo pallet tự hành – Fork Over AGV-Pallet Mover
    • Xe nâng đối trọng tự hành – Counterbalanced AGVs
    • Xe nâng càng rộng tự hành – Straddle AGVs
    • Xe nâng lối đi rất hẹp tự hành – VNA- Very Narrow Aisles AGVs
    • Xe nâng tầm cao tự hành – Reach Truck AGVs
  • Xe chuyển hàng lẻ tự hành – Unit Load AGVs
  • Xe tự hành ngoài trời – Outdoor AGVs
  • Robot tự hành – Autonomous Mobile Robots (AMRs)

 

Bài viết liên quan
Chat Facebook
Gọi điện ngay