Hệ thống an toàn xe tự hành (AGV) hoạt động như thế nào?

Xe tự hành AGV tại Việt Nam vẫn còn là điều mới mẻ đối với nhiều công ty, doanh nghiệp. Bạn đang tìm kiếm thông tin liên quan tới hệ thống an toàn xe tự hành? Các cảm biến an toàn của AGV là gì? Hay hệ thống an toàn AGV hoạt động như thế nào? Có những tiêu chuẩn nào cho xe tự hành mà người dùng cần biết tới?

Trong bài viết này sẽ trả lời chính xác các câu hỏi trên cho các bạn. 

Các tiêu chuẩn an toàn của AGV là gì?

Xe tự hành chở hành hóa trong nhà máy, nhà xưởng được chế tạo để giải phóng sức lao động cho con người. Ngoài chức năng chính của AGV, sự an toàn trong nhà xưởng cũng cần phải cân nhắc. Bộ tiêu chuẩn nguyên tắc an toàn cho xe tự hành được ban hành.

Với mục đích làm cho AGV an toàn hơn để sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và thương mại, có một số quy tắc an toàn và tiêu chuẩn an toàn cho xe tự hành AGV mà bắt buộc các đơn vị sản xuất cần tuân thủ.

Để tuân thủ các quy tắc an toàn AGV này, tất cả các loại phương tiện được dẫn đường tự động phải bao gồm một số cảm biến và thiết bị an toàn để tránh và chủ động phòng ngừa rủi ro.  

Tiêu chuẩn An toàn AGV ở Hoa Kỳ là ANSI / ITSDF B56.5-2019  và trong EU EN ISO 3691-4: 2020.

Về cơ bản, chúng cung cấp các hướng dẫn và tiêu chuẩn không chỉ về các rủi ro có thể chấp nhận được trên một phương tiện được dẫn đường tự động, mà còn về cách triển khai một hệ thống an toàn tổng thể bao gồm các yếu tố thiết kế, vận hành và bảo trì.

Các biện pháp giảm thiểu rủi ro trong hệ thống xe tự hành AGV là gì?

Xe tự hành AGV được thiết kế để thực hiện các công việc vận chuyển hàng hóa 1 cách trơn tru. Tuy nhiên, cũng có một số trường hợp hi hữu xảy ra. Để phòng tránh những sự cố, AGV được trang bị hệ thống an toàn xe tự hành.

Các biện pháp giảm thiểu rủi ro trên xe có dẫn đường tự động có thể được chia thành hai loại chính:

Các biện pháp giảm thiểu rủi ro chủ động AGV – Cảm biến an toàn

• Máy quét Laser an toàn và / hoặc hệ thống tránh va chạm
• Bộ cản nhạy cảm với áp suất
• PLC an toàn

Xe tự hành AGV phải dựa vào các cảm biến an toàn để phát hiện có người. (Ví dụ, máy quét laze hoặc các vật cản nhạy cảm với áp suất).

Cảm biến phát hiện có người phải được thiết kế để dừng xe trước khi va chạm với người.

Nếu các điều kiện trên không được đảm bảo (chẳng hạn như với thiết bị cản), tốc độ theo hướng chuyển động không được vượt quá 0,3 m / s và phải tiếp cận được thiết bị dừng khẩn cấp bổ sung trong vòng 600 mm tính từ điểm nguy hiểm.

1. Máy quét laser an toàn AGV hoặc Hệ thống tránh va chạm AGV

Máy quét Laser an toàn còn được gọi là thiết bị bảo vệ nhạy điện (ESPE) hoặc thiết bị bảo vệ quang điện tử tích cực đáp ứng với phản xạ khuếch tán (AOPDDRs).

Nếu loại hệ thống an toàn này được sử dụng làm thiết bị cảm biến chính, thì (các) thiết bị cảm biến không liên lạc đó phải ở mức an toàn, bao gồm cả hoạt động và cách lắp đặt của chúng.

Khi phát hiện người hoặc vật thể trên đường đi của xe ở khoảng cách không nhỏ hơn mép chính của trường cảm biến theo hướng di chuyển chính, các hệ thống này phải bắt đầu thực hiện lệnh dừng một cách an toàn cho xe để ngăn chặn sự cố.

Máy quét laser an toàn được sử dụng trong ngành AGV thường có ít nhất hai hoặc ba trường an toàn.

Đầu tiên là “trường cảnh báo” , trong trường hợp tia laser phát hiện chướng ngại vật trong trường này, AGV sẽ giảm tốc độ (vùng màu vàng trong hình bên dưới).

Sau đó “trường an toàn” và “trường bảo vệ” , trong trường hợp tia laser phát hiện chướng ngại vật trong trường này, AGV phải dừng lại hoàn toàn (vùng màu đỏ trong hình trên). Đây là lĩnh vực duy nhất góp phần vào chứng nhận an toàn của AGV.

Việc thiết kế trường an toàn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như khu vực xung quanh và khả năng dừng (ví dụ: tốc độ xe, trọng tải và điều kiện sàn).

Mỗi điểm của đường AGV phải có một trường bảo vệ cụ thể để đảm bảo rằng thời gian và khoảng cách đến điểm dừng của xe sẽ tránh được bất kỳ sự tiếp xúc nào với chướng ngại vật.

Thời gian (và khoảng cách) cần thiết để dừng một AGV đang di chuyển với vận tốc 2 mét / giây với tải trọng 1000 kg hoàn toàn khác với thời gian cần thiết để dừng một AGV di chuyển với vận tốc 1 mét / giây với tải trọng 200 kg. Quán tính liên quan là hoàn toàn khác nhau trong cả hai trường hợp. Hãy nhớ lại các lớp vật lý của bạn về động lượng, vận tốc, gia tốc, khối lượng và ma sát.

Tất nhiên, trong trường hợp đầu tiên, bạn sẽ cần một trường bảo vệ dài hơn để cho phép AGV dừng lại kịp thời trước khi tiếp xúc với chướng ngại vật.

Xe tự hành sẽ tiếp tục hoạt động tự động trong khoảng ba giây sau khi vật cản được loại bỏ khỏi vùng bảo vệ.

Có những yếu tố khác cần được xem xét liên quan đến khoảng cách dừng xe như mômen phanh, vật liệu làm bánh xe, hệ số ma sát với sàn, độ dốc, v.v. 

Một AGV phải liên tục thay đổi trường bảo vệ của nó trong khi di chuyển tùy thuộc vào các yếu tố này.

Việc bố trí các trường bảo vệ phải được thực hiện vào cuối giai đoạn lắp đặt bởi một kỹ thuật viên có tay nghề và kinh nghiệm.

Các trường bảo vệ cũng phải thích nghi với môi trường xung quanh. Trong một số trường hợp, các trường bảo vệ phải được định hình theo các mẫu không đối xứng vì có một số phần tử trong đường dẫn không thể bị loại bỏ và không được ngăn AGV tiếp tục di chuyển.

Tất nhiên, trong trường hợp này, tốc độ và khả năng cơ động của AGV phải được lập trình theo tất cả các tiêu chuẩn an toàn hiện hành của ngành.

Hãy tưởng tượng rằng bạn có một AGC, một xe đẩy tự động có hướng dẫn, phải đi qua bên dưới một giá tĩnh để gắn nó với một móc ghim.

Trong trường hợp này, AGC đi bên dưới giá đỡ phải điều chỉnh trường bảo vệ thành một trường nhìn rất hẹp, nếu không trường bảo vệ sẽ “nhìn thấy” các bánh xe và sẽ xác định chúng như một chướng ngại vật ngăn AGC.

Có một số loại máy quét laser an toàn với các đặc điểm khác nhau như:

• Phạm vi quét của trường bảo vệ
• Góc quét
• Số trường
• Số trường hợp giám sát
• Thời gian đáp ứng
• Mức hiệu suất (PL)
• Kích thước tổng thể (máy quét laser an toàn phải tương thích với khung nền tảng di động của bạn)
• Có thể được sử dụng như một thiết bị định vị trong trường hợp bạn muốn có một nền tảng điều hướng dựa trên khoảng cách.

2 Bộ cản nhạy cảm với áp suất để dừng AGV

AGV không bắt buộc phải được bao phủ 360 ° bởi máy quét laser an toàn để tránh va chạm. Nói chung, máy quét laser an toàn bao phủ hướng hoạt động khi AGV đáp ứng một tốc độ phù hợp. Nếu AGV đang chạy nhanh, nó phải dừng lại trước khi tiếp xúc với bất kỳ thứ gì có thể dẫn đến nguy hiểm.

Máy quét laser an toàn không đắt ( khoảng $ 2.000 – $ 2.500 USD mỗi chiếc ), và việc tích hợp vào hệ thống AGV có thể tăng giá do các yêu cầu về lập trình chính xác cao, tích hợp trong PLC an toàn, vận hành (xác minh và xác nhận), v.v.

Nhiều AGV bao gồm các cản an toàn ở các bên hoặc các cạnh không được máy quét laser an toàn giám sát.

Kích thước của cản an toàn AGV phụ thuộc vào lực tác dụng của chướng ngại vật và khoảng cách dừng của AGV.

Nguyên tắc rất đơn giản: nếu AGV chạm vào thứ gì đó, nó không được làm hỏng bản thân hoặc chướng ngại vật.

Gờ nhạy cảm áp suất còn được gọi là gờ an toàn, thiết bị cảm biến tiếp xúc hoặc cản cảm biến an toàn.

Nếu được sử dụng như một thiết bị cảm biến vật thể, tấm cản phải đảm bảo an toàn khi vận hành và lắp đặt, đồng thời không được tác động lực có thể gây hại cho người nào đó nếu đặt song song với sàn và ngược hướng di chuyển đối với tấm cản.

3 Bộ chuyển tiếp hoặc PLC an toàn AGV

Tất cả các thành phần an toàn được chỉ ra ở trên phải được giám sát bởi một PLC an toàn hoặc các rơ le an toàn giám sát tất cả các thành phần liên quan đến an toàn dẫn đến việc đạt được Mức Hiệu suất.

Chức năng chính của nó là thực hiện lệnh dừng xe một cách đáng tin cậy bất cứ khi nào cần.

>> Xem thêm: Các loại cảm biến thường sử dụng trong xe tự hành AGV là gì?

Các biện pháp giảm thiểu rủi ro thụ động quan trọng

• Thiết bị dừng khẩn cấp

• Đèn cảnh báo

• Tín hiệu cảnh báo / cảnh báo bằng âm thanh

• Dấu hiệu nhận biết trên xe AGV

Các tín hiệu âm thanh và hình ảnh cho biết sự hiện diện của AGV và trạng thái của xe. Các tín hiệu này phải được thiết kế có cân nhắc đến các điều kiện môi trường của vị trí vận hành đồng thời không tạo ra các mối nguy hiểm mới (tầm nhìn, ánh sáng xung quanh và mức độ tiếng ồn, chỉ báo rõ ràng, v.v.).

Thiết bị dừng khẩn cấp

Cần có thiết bị dừng khẩn cấp   trên mỗi AGV theo EN ISO 3691-4 và ANSI / ITSDF B56.5.

Số lượng và vị trí của các thiết bị dừng khẩn cấp được xác định bởi hình dạng và kích thước AGV. Các thiết bị dừng khẩn cấp phải được nhìn thấy rõ ràng, dễ phân biệt và dễ dàng tiếp cận từ bất kỳ phía nào của AGV và tại các vị trí vận hành xác định có điều khiển. Dù điều gì xảy ra, người vận hành phải có khả năng khởi động thiết bị dừng khẩn cấp nằm trên AGV.

  Khi thiết bị dừng khẩn cấp được kích hoạt, AGV đi vào tình trạng dừng khẩn cấp và tất cả chuyển động sẽ không hoạt động cho đến khi thực hiện khởi động lại bằng tay.

Đèn cảnh báo

 Khi AGV sắp đến chỗ rẽ, cụ thể là đèn rẽ, cho biết AGV sẽ rẽ theo một hướng nhất định và cảnh báo nhân viên trong khu vực AGV định rẽ sang phải hoặc trái trên đường dẫn hướng.

AGV có thể có các loại tín hiệu hình ảnh khác để chỉ ra một số trạng thái AGV khác nhau: bị dừng bởi máy quét laser an toàn, AGV đang chạy, sự cố AGV, v.v.

Đèn cảnh báo của AGV phải dễ nhìn thấy.

Cảnh báo / Tín hiệu báo động bằng âm thanh

 Các báo riêng biệt được sử dụng trong quá trình vận hành của xe. Các AGV trạng thái khác nhau sẽ phát ra các loại âm báo khác nhau. Ví dụ như âm báo trạng thái không hoạt động, âm báo xi nhan… 

Biển báo trên xe có hướng dẫn tự động

AGV phải có tiếng kêu và biểu tượng chỉ ra các vùng nguy hiểm đang vận hành. Tất cả các biển báo trên xe phải phù hợp với luật pháp địa phương và phải có độ bền cao.

<còn tiếp>…

---

Xe tự hành AGV ngày càng hiện đại và tối ưu. Đa số các nhà sản xuất xe tự hành đều có dịch vụ hướng tới người dùng bằng cách điều chỉnh thiết kế AGV theo yêu cầu. 

Hiện nay, VCC Trading đang phân phối chính hãng 2 dòng xe tự hành có lịch sử phát triển lâu đời của Nhật Bản.

• Xe tự hành AGV CarryBee
• Xe tự hành AGV Sharp