Robot, một trong những phát minh mang tính đột phá của nhân loại trong gần một thế kỷ qua, không ngừng được cải tiến để trở nên thông minh, hữu ích và an toàn hơn. Trong bối cảnh khoa học công nghệ phát triển vượt bậc, các quốc gia và nền công nghiệp trên toàn cầu đang tích cực nghiên cứu, chế tạo những robot tiên tiến nhất, ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống và phục vụ sản xuất.
Bài viết này sẽ giới thiệu đến bạn đọc về robot cơ khí, robot công nghiệp – những công cụ đắc lực trong gia công, lắp ráp, kiểm tra, quản lý kho và nhiều ứng dụng khác trong nhà máy thông minh. Sự phổ biến của chúng ngày càng tăng, dần thay thế con người trong những công việc nặng nhọc, đơn điệu.
Từ những robot với chuyển động tịnh tiến 3 trục XYZ cố định đến cánh tay robot công nghiệp 4-5-6 trục linh hoạt, thậm chí là robot AGV tích hợp cobot xếp hàng hóa, di chuyển thông minh trong nhà kho, robot gắp vật, robot loading/unloading, pick & place kết hợp giải pháp vision phân loại, kiểm tra sản phẩm… tất cả đều là những minh chứng cho sự tiến bộ vượt bậc của ngành robot.
Mục Lục
Robot Là Gì?
Robot là một cỗ máy, đặc biệt là một cỗ máy được lập trình bởi máy tính, có khả năng thực hiện một loạt các hành động tự động phức tạp. Robot có thể được điều khiển thông qua các thiết bị bên ngoài (ray trượt, vít me) hoặc điều khiển nhúng bên trong (động cơ, bánh xe, xích di chuyển…). Chúng có thể được thiết kế mô phỏng hình dáng con người, nhưng phần lớn robot được tạo ra để thực hiện các nhiệm vụ cụ thể, tập trung vào chức năng hơn là tính thẩm mỹ.
Robot học (Robotics) là một ngành công nghệ liên quan đến thiết kế, xây dựng, vận hành và ứng dụng robot, cũng như các hệ thống máy tính để điều khiển, phản hồi cảm giác và xử lý thông tin. Ngành này nghiên cứu các máy móc tự động có khả năng thay thế con người trong môi trường nguy hiểm, quy trình sản xuất hoặc thậm chí mô phỏng ngoại hình, hành vi và nhận thức của con người. Nhiều robot hiện đại được lấy cảm hứng từ tự nhiên, đóng góp vào sự phát triển của robot sinh học (bio-inspired robotics), một lĩnh vực robot mới mẻ với sự ra đời của robot mềm (soft robots).
Từ lâu, đã có nhiều thiết bị tự động có thể tùy chỉnh và thậm chí là các mô hình tự động mô phỏng con người và động vật, chủ yếu phục vụ mục đích giải trí. Sự phát triển của kỹ thuật cơ khí trong thời đại công nghiệp đã thúc đẩy các ứng dụng thực tế hơn như máy móc tự động, điều khiển từ xa và điều khiển không dây.
Thuật ngữ “robot” xuất phát từ gốc Slavic “robot-“, mang ý nghĩa liên quan đến lao động. Từ này lần đầu tiên được sử dụng để chỉ một nhân vật người máy trong vở kịch tiếng Séc năm 1920 “R.U.R. (Rossumovi Univerzální Roboti)” của Karel Čapek, mặc dù anh trai của Karel, Josef Čapek, mới là người tạo ra từ này. Sự phát triển của điện tử đã thúc đẩy sự tiến bộ của robot, với sự ra đời của robot tự động điện tử đầu tiên do William Grey Walter tạo ra ở Bristol, Anh vào năm 1948, cùng với máy công cụ CNC (Computer Numerical Control) vào cuối những năm 1940 bởi John T. Parsons và Frank L. Stulen.
Robot kỹ thuật số và có thể lập trình hiện đại đầu tiên được phát minh bởi George Devol vào năm 1954, đặt nền móng cho công ty robot Unimation của ông. Chiếc Unimate đầu tiên được bán cho General Motors vào năm 1961, được sử dụng để nâng các mảnh kim loại nóng từ máy đúc khuôn tại nhà máy Inland Fisher Guide ở Ewing Township, New Jersey.
Robot đã thay thế con người trong việc thực hiện các nhiệm vụ lặp đi lặp lại và nguy hiểm mà con người không muốn hoặc không thể thực hiện do giới hạn về kích thước hoặc môi trường khắc nghiệt như ngoài không gian hoặc dưới đáy biển. Tuy nhiên, việc sử dụng robot ngày càng tăng cũng làm dấy lên những lo ngại về vai trò của chúng trong xã hội. Robot được cho là nguyên nhân dẫn đến tình trạng thất nghiệp công nghệ gia tăng khi chúng thay thế công nhân trong nhiều lĩnh vực.
Ứng Dụng Robot Trong Sản Xuất
Robot ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất hiện đại. Với mục tiêu thay thế con người trong các công việc lặp đi lặp lại, đơn giản, nhàm chán, cũng như các công việc đòi hỏi độ chính xác cao, nguy hiểm và nhiều rủi ro, robot công nghiệp đang ngày càng trở nên phổ biến trong các nhà máy và phát huy vai trò quan trọng của mình.
Cánh Tay Robot Công Nghiệp
Cánh tay robot công nghiệp có lẽ là loại robot phổ biến nhất trong các nhà máy hiện nay, nhờ khả năng thay thế con người trong nhiều công việc nặng nhọc và nguy hiểm.
- Cánh tay robot 4-5-6 trục được sử dụng để xếp dỡ hàng hóa lên pallet, đóng gói (robotic packaging systems), bốc dỡ hàng hóa từ băng tải lên pallet và ngược lại.
- Robot hàn điểm, hàn khung xe, hàn cấu kiện máy với yêu cầu đường hàn và vị trí hàn phức tạp.
- Robot lắp ráp, đánh bóng, robot sơn được lập trình thông minh cho nhiều model sản phẩm khác nhau.
Hầu hết các robot này đều hoạt động tự động theo chương trình đã được cài đặt sẵn mà không cần sự can thiệp của con người. Cánh tay robot công nghiệp thường có kích thước lớn để đáp ứng yêu cầu về sức mạnh và tầm với xa. Khu vực làm việc của robot thường được trang bị hàng rào bảo vệ để tránh va chạm và tai nạn lao động giữa robot với con người, máy móc, phương tiện cơ giới hoặc các robot khác.
Robot AGV – Robot Tự Hành
Xe tự hành AGV được sử dụng rộng rãi trong các kho thông minh với các ứng dụng như xuất nhập kho, vận chuyển hàng hóa và logistics trong nhà máy. Giải pháp này giúp tiết kiệm thời gian, nhân công và dễ dàng kiểm soát hàng hóa. Các robot AGV có thể ở dạng xe chui gầm, xe kéo trolley, thùng hàng, được điều hướng bằng băng từ, laser hoặc barcode.
Robot Cộng Tác (Cobot)
Cobot, hay robot cộng tác, có độ an toàn cao hơn so với cánh tay robot công nghiệp, có thể hoạt động đồng thời với người lao động và hỗ trợ trong các công đoạn lắp ráp, nâng, nhấc, di chuyển sản phẩm trên dây chuyền lắp ráp và sản xuất. Các robot cộng tác thường được sử dụng trong các ứng dụng như đánh bóng, bắn vít, cấp liệu.
Robot Gắp Vật
Với kích thước nhỏ gọn, nhanh nhẹn và thông minh, robot gắp vật được sử dụng cho các ứng dụng pick and place trong dây chuyền phân loại, kiểm tra sản phẩm với các tính năng vision hiện đại, kiểm tra màu sắc, hình dáng, đo kiểm, kết hợp với các đầu hút, gắp để xử lý sau công đoạn kiểm tra bằng camera. Robot đóng gói hàng hóa (robotic packaging systems).
Robot đang ngày càng được thiết kế và lập trình để đa dạng hóa các nhiệm vụ, hỗ trợ con người với mục đích nâng cao năng suất, độ chính xác và an toàn cho người sử dụng.
Kết Luận
Sự phát triển của robot đã mang lại những thay đổi to lớn trong sản xuất và đời sống. Từ những công việc đơn giản đến phức tạp, robot đang dần thay thế con người, giúp nâng cao năng suất, giảm thiểu rủi ro và mở ra những cơ hội mới. Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ, chúng ta có thể kỳ vọng vào một tương lai với những robot thông minh và hữu ích hơn nữa, góp phần xây dựng một xã hội hiện đại và phát triển bền vững.