Xe tự hành AGV là cái tên vẫn còn khá xa lạ với thị trường Việt Nam. Hầu như các doanh nghiệp đầu tư triển khai hệ thống tự động hóa trong sản xuất với AGV đều là doanh nghiệp vốn đầu tư nước ngoài. Cấu tạo của xe tự hành AGV đơn giản, dễ sử dụng và an toàn. 

Tìm hiểu về xe tự hành AGV để biết xe tự hành AGV là gì, cấu tạo xe tự hành ra sao, nguyên lý hoạt động thế nào… 

Bài viết này, VCC sẽ chia sẻ về các cảm biến sử dụng trong xe tự hành AGV. Mỗi cảm biến có ưu điểm và nhược điểm riêng. Dựa vào đó bạn có thể lựa chọn được loại cảm biến cho xe AGV phù hợp nhu cầu.

Cảm biến sử dụng trong xe tự hành AGV dùng để làm gì?

Trước hết cảm biến sử dụng trên xe AGV có tác dụng gì? Mục đích chính là để đảm bảo an toàn cho người và vật xung quanh khu vực nó di chuyển. Mỗi vị trí lắp cảm biến trên xe có chức năng riêng. Ví dụ như:

  • Tự động tính toán và duy trì tốc độ trong khu vực an toàn
  • Tự phanh khẩn cấp khi nhận dạng được có vận cản ở quá gần
  • Cảnh báo khi cảm biến phát hiện có vật cản hoặc có người ở trong vùng 

Cảm biến siêu âm sử dụng trong xe tự hành AGV

 

Xe tự hành sử dụng cảm biến Radar

Cảm biến Radar là cảm biến vi sóng, hoạt động dựa trên hiệu ứng doppler, tần số 5.8 Ghz dưới 10m. Mọi loại Radaz đều hoạt động bằng cách phát ra sóng rồi nhận tín hiệu phản xạ. Sau đó chuyển hóa tín hiệu đó thành thông tin để đưa vào bộ xử lý trung tâm.

Nguyên lý hoạt động: Sử dụng cụm sóng âm thanh để đo khoảng cách.

Cảm biến Radar sử dụng cho xe tự hành hay xe oto thường hoạt động ở tần số 24 GHz hoặc 77-81 GHz. Sử dụng để đo khoảng cách và tốc độ, đồng thời kiểm soát dữ liệu trên đường đi ở các vị trí khác nhau. 

Cảm biến Radar trên xe tự hành sử dụng loại Radar tầm gần. Nó có thể thay thế cảm biến siêu âm, cảnh báo vật cản, hỗ trợ dừng xe khi vật cản ở quá gần.

  • Ưu điểm:

– Vùng cảm biến rộng (tốt nhất trong bán kính 6-8m).

– Góc quét rộng.

– Phù hợp với xe tự hành có vận tốc tương đối.

– Dữ liệu xử lý vừa phải. 

  • Nhược điểm:

– Góc nhìn hẹp, không thể sử dụng cho góc nhìn 360 độ

– Không nhận dạng được ký tự quang học: màu sắc, độ tương phản

– Giá thành khá cao so với cảm biến siêu âm

Utrasonic Range Sensor – Cảm biến siêu âm

Nguyên lý hoạt động: Sử dụng sóng âm thanh tần số cao để đo khoảng cách.

Siêu âm là cảm biến sử dụng các tín hiệu cao hơn khoảng mà con người có thể nghe được. Thường là khoảng 40 -70 kHz. Cách cảm biến này xử lý thông tin giống như cảm biến Radar. Tín hiệu được bức xạ tới mục tiêu và phản xạ lại nguồn. 

Chính vì chi phí thấp nên cảm biến siêu âm được sử dụng nhiều với tính linh hoạt cao. Nó thường được sử dụng trong các thiết bị như robot, ô tô, xe AGV. Ultrasonics được ứng dụng nhiều nhất trong việc phát hiện vật cản và đo khoảng cách. 

cảm biến sử dụng trong xe tự hành AGV

Nếu bạn đang tìm kiếm một cảm biến không chỉ có thể phát hiện sự hiện diện của mục tiêu mà còn cho bạn biết khoảng cách của mục tiêu, sóng siêu âm có thể là một lựa chọn tốt cho bạn. Cảm biến siêu âm là một giải pháp thay thế radar tốc độ chậm, chi phí thấp cho các robot không cần đạt tốc độ cao. 

Cảm biến sử dụng trong xe tự hành AGV nhằm mục đích tránh sự va chạm giữa các AGV hoặc giữa AGV với con người. Ulrasonic chính là loại cảm biến thích hợp để xử lý các va chạm này. Chúng giúp xe tự hành AGV trở nên thông minh và thực hiện tốt công việc vận chuyển nguyên vật liệu. 

  • Ưu điểm:

– Thời gian phản hồi nhanh, độ chính xác tốt trong phạm vi ngắn, sai số khoảng 0,15% (2m)

– Chi phí thấp

– Thường được lắp đặt tại điểm mù trên xe

  • Nhược điểm:

– Cự li hoạt động ngắn

– Không nhận dạng ký tự quang học

– Cảm biến siêu âm sử dụng cho xe tự hành chịu ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ và áp suất. Vì thế nên AGV chỉ phù hợp hoạt động trong môi trường nhiệt độ nhỏ hơn 60 độ C và áp suất nhỏ hơn 1 bar.

– Ngoài ra, nó cũng dễ bị nhiễu tín hiệu khi lắp đặt, vì thế nên cần chú ý lắp đặt đúng hướng dẫn.

Cảm biến LiDAR

Nguyên lý hoạt động: Sử dụng laser để đo khoảng cách vật cản, từ đó tiến hành thao tác phù hợp. Ví dụ với vật cản trên đường đi, AGV sẽ tạm dừng khi khoảng cách quá gần.

LiDAR hoạt động bằng cách phát ra tia laser rồi đo tín hiệu phản xạ trở lại với độ chính xác rất cao. LIDAR thường được ứng dụng để quét địa hình thành bản đồ 3D. Ví dụ như gắn cảm biến LIDAR trên máy bay để quét địa hình, khảo cổ. Hay gắn trên xe hơi để phân tích môi trường xung quanh chiếc xe, lập thành bản đồ 3D. Thậm chí với sự phát triển công nghệ như hiện nay, LIDAR có thể giúp cho việc phanh khẩn cấp hiệu quả, chính xác hơn và tránh va chạm.

Chính vì sự chính xác của nó nên chi phí cho loại cảm biến này khá cao. Nên cân nhắc lại chi phí cho xe tự hành AGV khi lựa chọn loại cảm biến này.

  • Ưu điểm:

– Đo khoảng cách với độ chính xác cao, khoảng đo khá rộng (lên tới 200m).

– Hình ảnh có độ phân giải lớn, có khả năng quét 3D theo tỉ lệ thời gian, đưa ra phân tích chính xác về môi trường xung quanh.

– Hoạt động tốt ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu.

  • Nhược điểm:

– Không hoạt động hiệu quả bằng Radar.

– Không nhận dạng ký tự quang học.

– Dữ xử lý liệu lớn.

Vision camera – Optic Sensor

Xe tự hành AGV cần tích hợp Vison camera để dẫn đường cho AGV di chuyển. Nó thường được kết hợp với LiDAR để cung cấp khả năng điều hướng cho robot AGV. 

Nguyên lý hoạt động: Sử dụng thị giác máy tính vision camera để nhận dạng và đo lường đối tượng.

Nói chung, AGV được trang bị một camera để phát hiện đường đi đã được dán trên sàn nhà. Đồng thời, nó sẽ tính toán độ lệch khỏi băng dẫn hướng. Bộ điều khiển của AGV sẽ nhận thông tin truyền về từ thị giác máy dưới dạng điện áp hoặc trên giao diện kỹ thuật số. Với cảm biến vạch quang, AGV có thể phát hiện băng dính phát quang thông thường dù nó có bị bẩn hay mờ.

  • Ưu điểm:

– Cảm biến nhanh nhạy, trả về kết quả chính xác cao.

–  Chi phí rất vừa phải.

  • Nhược điểm:

– FOV giới hạn, góc quét hẹp, không quét được góc 360 độ

– Không hoạt động tốt trong điều kiện ánh sáng yếu hoặc điều kiện ánh sáng khác nhau

– Tiêu thụ nhiều năng lượng xử lý vì cần xử lý lượng dữ liệu lớn.

Inertial Measuring Unit (IMU)

Nguyên lý hoạt động: Sử dụng dữ liệu gia tốc kế và con quay hồi chuyển để tính toán hướng đi của xe, giữ thăng bằng cho AGV.

Đơn vị đo lường quán tính (IMU) là một thiết bị thường bao gồm con quay hồi chuyển để đo và báo cáo tốc độ góc và gia tốc kế để đo và báo cáo lực cụ thể.

  • Con quay hồi chuyển: cung cấp một thước đo tỷ lệ góc
  • Gia tốc kế: cung cấp một phép đo lực / gia tốc cụ thể
  • Từ kế (tùy chọn): đo từ trường xung quanh hệ thống

IMU là cảm biến đáng tin cậy nhất vì chúng không thể bị nhiễu hoặc giả mạo và không bị ảnh hưởng bởi thời tiết và các điều kiện môi trường khác. Trong  xe tự hành AGV hay bất kì một hệ thống robot nào, dữ liệu IMU kết hợp với GNSS, cảm biến siêu âm, laser, camera tầm nhìn và các hệ thống cảm biến khác giúp Robot AGV đưa ra các quyết định chính xác hơn.

IMU điều hướng an toàn trong thời gian ngắn khi phát hiện GNSS hoặc các cảm biến khác có sự cố. 

Dữ liệu IMU luôn có sẵn và là một phần không thể thiếu của bất kỳ hệ thống xe tự hành nào và được dựa vào đó để duy trì hoạt động xe an toàn.

  • Ưu điểm:

– Chi phí phù hợp, cảm biến độ chính xác cao khi kết hợp với các loại cảm biến khác.

– Hoạt động chính xác trong mọi điều kiện môi trường.

  • Nhược điểm:

– Tính toán tốc độ và vị trí không đủ chính xác do tín hiệu trôi trong tích hợp toán học.

GNSS

Nguyên lý hoạt động: Sử dụng các vệ tinh để cung cấp định vị không gian địa lý.

Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (tiếng Anh: Global Navigation Satellite System – GNSS) là tên dùng chung cho các hệ thống định vị toàn cầu sử dụng vệ tinh như GPS. GNSS thu phát dữ liệu 1 cách chính xác, sẵn sàng với độ tin cậy cao.

  • Ưu điểm:

– Định vị chính xác vị trí của xe tự hành với dữ liệu vệ tinh.

– Hoạt động mọi điều kiện môi trường.

– Cung cấp định vị giữa các phương tiện không thể nhìn thấy nhau và khi không có vạch kẻ đường hoặc tín hiệu

  • Nhược điểm:

– Độ chính xác phụ thuộc vào FOV.

– Độ chính xác không quá cao.

Tài liệu tham khảo:

Ultrasonic Sensors: A Smart Choice for Shorter-Range Applications – https://www.electronicdesign.com/industrial-automation/article/21806202/ultrasonic-sensors-a-smart-choice-for-shorterrange-applications

Central role for robust GNSS in autonomous driving – https://www.gsc-europa.eu/news/central-role-for-robust-gnss-in-autonomous-driving-2

Đánh giá post
Kết nối ngay với chúng tôi nào !!!
Xin chào, bạn muốn tìm hiểu về điều gì?
Liên hệ ngay với chúng tôi!!!