Công nghiệp chế tạo Robot và quá trình phát triển

Ngành công nghiệp chế tạo Robot là gì ?

Robot ,”Người máy” là một loại máy móc ngành công nghiệp tự động hóa, có thể thực hiện những công việc một cách tự động bằng sự điều khiển của máy tính hoặc các vi mạch điện tử được lập trình. Robot là một tác nhân cơ khí, nhân tạo, ảo, thường là một hệ thống cơ khí-điện tử. Mỹ và Nhật Bản là những nước đi đầu thế giới về lĩnh vực này.

Xem thêm: Công nghiệp dầu khí là gì?  Vì sao lại nắm vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp

Lịch sử phát triển của Robot công nghiệp

Thuật ngữ Robot ra đời từ tiếng Sec là “ Robota” nghĩa là công cụ làm việc tạp dịch.

Đầu thấp kỉ 60, công ty Mỹ AMF ra đời một loại máy có tên “Người máy công nghiệp” (Industrial Robot).

Về mặt kỹ thuật, Robot ngày nay có nguồn gốc từ hai lĩnh vực kỹ thuật ra đời sớm hơn đó là các cơ cấu điều khiển từ xa, và máy công cụ điều khiển.

Mỹ phát minh lại Robot Unimate năm 1900 được dùng trong kỹ nghệ. Sau Mỹ là các nước Anh- 1967, Thụy Điển và Nhật Bản năm 1968, CHLB Đức- 1971 và Pháp 1972, Ý năm 1973,..

Robot mô hình “ mắt tay ” ra đời năm 1967 tại Trường đại học Tổng hợp Stanford(Mỹ ) có khả năng nhận biết và điều hướng bằng các cảm biến.

Năm 1974, Công ty Cincinnaty (Mỹ) ra đời loại robot điều khiển bằng máy vi tính, gọi là Robot T3 ( The Tomorow Tool).

Hiện nay, Robot công nghiệp được định nghĩa theo : Tiêu chuẩn RIA, Tiêu chuẩn AFNOR, ..

Robot công nghiệp là một cơ cấu máy có thể lập trình làm việc tự động và các tay máy có thể hợp tác với nhau, không cần đến sự trợ giúp của con người.

Phân loại Robot công nghiệp

Phân loại robot : Theo số bậc tự do, Theo cấu trúc động học, Theo dạng hình học, Theo hệ truyền động.

Có rất nhiều loại Robot được lắp ráp, sản xuất và việc phân loại phụ thuộc vào cánh tay robot.

Cánh tay robot gồm các khâu , khớp. Cổ tay tạo nên sự khéo léo linh hoạt, bàn tay và phần công tac để hoàn thành thao tác được giao.

Robot có khớp nối (loại thông dụng nhất) được sử dụng phổ biến trong công nghiệp tự động.

Robot có khớp nối là một robot có khớp và những khớp quay.

Robot có khớp có thể có hai kết cấu nối với nhau rất đơn giản đến những hệ thống có tới hơn 10 kết cấu tương tác với nhau. Chúng có thể dùng để nhấc các chi tiết nhỏ với độ chính xác cực cao. Các robot thường được dùng để làm các nhiệm vụ như hàn, cắt, sơn, lắp ráp, gắp chi tiết, đánh bóng,v.v …

Robot cộng tác (hay còn được gọi là cobot hoặc co-bot) là loại robot được thiết kế để làm việc cùng với con người trong một không gian chung. Ngược lại, Robot công nghiệp thường hoạt động độc lập và ít tương tác vật lý với con người. Chính vì vậy, cobot đang ngày càng trở nên quan trọng đối với công nghiệp 4.0.

Đặc tính của Robot công nghiệp

Khi mô tả robot, chúng ta sẽ cần chú ý vào các đặc điểm sau: số lượng trục, tải trọng, tốc độ, động học, nguồn, kiểm soát di chuyển, truyền động,..

Khi chế tạo robot, hệ thống điều khiển càng có tác dụng bao nhiêu, máy móc càng có khả năng được gọi là rôbốt bấy nhiêu. Một đặc điểm tiêu biểu để phân biệt robot nữa đó là khả năng đưa ra các lựa chọn. Càng có khả năng đưa ra nhiều lựa chọn để giải quyết một vấn đề bao nhiêu, robot càng được đánh giá cao.

Robot có thể tự động hóa được, đặc biệt nếu nó là một bộ phận giống tay, chân hoặc là một cỗ máy có tay chân (cánh tay rô-bốt) hoặc có khả năng xoay tròn và khi mang hình dáng bên ngoài như con người còn được gọi là người máy.

Người máy hay Rô-bốt là công cụ cơ điện tử, thủy lực, nhân tạo, ảo,… thay thế con người trong công nghiệp hay môi trường nguy hiểm. Rô-bốt công nghiệp còn là công cụ để giúp con người giải trí, tìm hiểu khoa học.

Khi lắp ráp và chế tạo được một loại máy, nếu đáp ứng được các yêu cầu cơ bản này thì sẽ được coi là 1 robot:

• Không phải là tự nhiên, tức là do con người sáng tạo ra.
• Có khả năng nhận biết môi trường xung quanh.
• Có thể tương tác với những vật thể trong môi trường.
• Có sự thông minh, có khả năng đưa ra các lựa chọn dựa trên môi trường và được điều khiển một cách tự động theo những trình tự đã được lập trình trước.
• Có khả năng điều khiển được bằng các lệnh để có thể thay đổi tùy theo yêu cầu của người sử dụng.
• Có thể di chuyển quay hoặc tịnh tiến theo một hay nhiều chiều.
• Có sự khéo léo trong vận động.

Ví dụ: dương cầm điện tử cũng có thể được gọi là rô-bốt. Máy phay CNC nhiều lúc cũng được gọi là rô-bốt. Cánh tay tự động ở nhà máy là rô-bốt. Đồ chơi cơ khí giống người (Roboraptor) là rô-bốt. Dạng rô-bốt giống người hoặc mang hình dáng bên ngoài giống người (người máy nhưAsimo) hoàn toàn được gọi là rô-bốt.

Vai trò của Robot công nghiệp

Trong bối cảnh nền công nghiệp 4.0 phát triển và có nhiều đột phá, Công nghệ robot đang được ứng dụng vào mọi lĩnh vực đời sống, xã hội, mang lại nhiều thay đổi mạnh mẽ cho nền kinh tế.

Ưu tiên hàng đầu khi thiết kế cobot chính là sự an toàn. Các cobot đầu tiên ra mắt vào những năm 90 không có động cơ và người công nhân sẽ chịu trách nhiệm vận hành. Các mô hình sau này có thêm động cơ vận hành, mặc dù vẫn còn khá hạn chế. Ngoài ra, cobot phải thông minh hơn các robot công nghiệp truyền thống, phải có nhận thức về bối cảnh, chuyển động của cả cobot và con người nhằm mục đích hỗ trợ công nhân một cách an toàn nhất.

• Trong các nhà máy, Robot công nghiệp gia công kim loại, cắt may và chế biến thực phẩm.
• Nhà sáng lập Dự án Robot 3T cũng cho biết, một robot đa năng tại nước ngoài 6 bậc tự do có giá 30-40 nghìn đô la Mỹ, ứng dụng vào các sản phẩm phục vụ thị trường ASEAN…
• Trong công nghệ sinh học, công nghệ thực phẩm , Robot tạo ra năng xuất không giới hạn, độ chính xác cao.
• Máy hút bụi và các thiết bị gia dụng khác.
• Trong ngành khoa học, nghiên cứu, Robot hộ trợ tạo điều kiện tối ưu cho nghiên cứu hoặc phân tích với độ chính xác 0.1mm (0.004 in).
• Tại Nhật Bản và các nước phát triển, Robot thay thế con người làm việc, quản lý và giải trí.
• Nâng cao hiệu quả điều trị cho người bệnh
• Robot thay thế con người làm công việc hàng ngày với hiệu quả và linh hoạt chưa từng thấy.
• Đưa Robot và phát triển giáo dục, trở thành công cụ giảng dạy.
• Dữ liệu của Liên đoàn robot quốc tế (IRF) cho thấy, trong năm 2015, ngành công nghiệp sản xuất có 66 robot trên mỗi 10.000 người lao động. Năm 2017, dữ liệu tăng lên 77 robot trên 10.000 người lao động. Lượng robot xuất khẩu cực kì lớn, mang lại lợi nhuận cho nhiều tập đoàn.
• Theo những nhà tổ chức triển lãm lần này, ngành công nghiệp robot có thể phát triển gấp 10 lần hiện nay trong 15 năm tới và sẽ đạt giá trị khoảng 8,1 tỷ USD. Đi kèm những phát minh hiệu quả đó thì việc sản xuất hàng lọat Robot công nghiệp sẽ đe dọa con người về cuộc sống, cơ hội nghề nghiệp.

Mối tương tác chặt chẽ giữa người và robot sẽ dẫn đến gia tăng năng suất và một quy trình sản xuất hiệu quả hơn, tạo ra mức lợi nhuận lớn trên toàn thế giới.

Tuy nhiên tại Việt Nam và 1 và quốc gia nhỏ khác,nhưng thực tế để ứng dụng rô-bốt tại Việt Nam, các doanh nghiệp vẫn còn nhiều khó khăn về nhân sự. Mặc dù việc tự động hóa có thể giải phóng sức lao động, vốn đầu tư hệ thống công nghệ, trình độ kỹ thuật… Theo báo cáo của Bộ Công thương, hiện nay, số lượng các doanh nghiệp Việt Nam quan tâm đầu tư, ứng dụng những công nghệ mới, công nghệ lõi vào quá trình sản xuất còn thấp.

Các viện nghiên cứu, trường đại học cần phối hợp, hỗ trợ doanh nghiệp trong quá trình đổi mới công nghệ sản xuất, sáng tạo và phát triển sản phẩm mới. Khi đã có nguồn nhân lực, trí tuệ và một hệ thống hạ tầng, các ngành công nghệ cao sẽ có thể phát triển ở Việt Nam, tạo đà thúc đẩy nền kinh tế thuận lợi để phát triền ngành công nghiệp chế tạo Robot nói chung và công nghiệp 4.0 nói riêng.

Một vài trường giảng dạy về Công nghiệp Robot tại Hồ Chí Minh:

ĐH công nghiệp tp Hồ Chí Minh

ĐH công nghệ tp Hồ Chí Minh – HUTECH

ĐH Bách Khoa tp Hcm