Robot cộng tác (Cobot): Các loại và ứng dụng

Trong chương này, chúng ta sẽ đi sâu vào thế giới của robot cộng tác, nêu bật những yếu tố quan trọng cần xem xét khi lựa chọn robot cộng tác phù hợp cho các ứng dụng cụ thể của bạn.

Định nghĩa về robot cộng tác

Robot cộng tác, thường được gọi là cobot, tượng trưng cho một bước đột phá trong sự phát triển của robot, định nghĩa lại tự động hóa bằng cách hoạt động cùng với người lao động. Không giống như robot thông thường, cobot được trang bị các cảm biến cho phép nhận biết môi trường xung quanh. Công nghệ này cho phép chúng làm việc an toàn với con người, chuyển sang chế độ bảo vệ nếu phát hiện bất kỳ sự xáo trộn hoặc mối đe dọa an toàn nào, do đó giảm thiểu rủi ro liên quan đến robot truyền thống thiếu các tính năng an toàn này.

 

Thiết bị tự động hóa

Robot cộng tác là một loại thiết bị chuyên dụng trong lĩnh vực tự động hóa, bao gồm một loạt máy móc toàn diện hỗ trợ các quy trình sản xuất tự động. Loại này cũng bao gồm các hệ thống tự động hóa, băng tải, robot công nghiệp và các thiết bị chuyên dụng như máy lật và máy nâng.

Các công cụ khác nhau dành cho robot cộng tác

Robot cộng tác (cobot) sử dụng các công cụ tương tự như robot truyền thống, có thể thích ứng với nhiều vị trí và ứng dụng khác nhau. Các nhà sản xuất trên toàn thế giới đang đầu tư vào việc tạo ra các công cụ chuyên dụng cho cobot, nâng cao khả năng học hỏi nhiệm vụ và tính linh hoạt của chúng. Các công cụ này bao gồm hệ thống thị giác, dụng cụ đầu cánh tay (EOAT), bộ kẹp, phần mềm, bộ mở rộng phạm vi, linh kiện cung cấp và hệ thống an toàn.

Hệ thống thị giác robot cộng tác

Hệ thống thị giác cung cấp cho robot cộng tác khả năng nhận biết và giải mã môi trường xung quanh. Sử dụng camera 3D hoặc 2D, robot cộng tác có thể phát hiện và định vị vật thể, nhận dạng mẫu và quét mã vạch. Tính linh hoạt này cho phép xử lý sản phẩm hiệu quả; không giống như các hệ thống truyền thống yêu cầu bố cục được sắp xếp hợp lý, robot cộng tác được trang bị hệ thống thị giác dựa trên dữ liệu hình ảnh để thực hiện các hành động. Các hệ thống này hỗ trợ kiểm tra quang học, chẳng hạn như phát hiện lỗi sản phẩm, và khả năng của chúng được tăng cường hơn nữa nhờ Trí tuệ Nhân tạo, mang lại các chức năng tinh vi và hiệu quả được cải thiện.

 

Trong lĩnh vực hệ thống thị giác dành cho robot cộng tác, có nhiều lựa chọn khác nhau, được thiết kế riêng cho các ứng dụng khác nhau dựa trên khả năng thích ứng, hiệu quả chi phí và tính dễ vận hành. Các lựa chọn chính bao gồm cấu hình camera 3D và 2D, được lựa chọn dựa trên nhu cầu cụ thể của nhiệm vụ mà robot cộng tác cần thực hiện.

Hệ thống thị giác 2D

Mặc dù tiết kiệm hơn so với máy ảnh 3D, máy ảnh 2D có chức năng hạn chế. Chúng có thể đo chiều rộng và chiều dài của vật thể nhưng không thể đo chiều cao.

Hệ thống thị giác 3D

Camera 3D có khả năng đo chiều rộng, chiều cao và chiều dài của vật thể, do đó rất đa năng, mặc dù giá thành cao hơn. Khả năng đo chiều cao của chúng rất lý tưởng để xử lý các vật thể có độ cao khác nhau hoặc các vật phẩm xếp chồng lên nhau, rất hữu ích trong các hoạt động đóng gói hoặc xếp pallet.

Công cụ đầu cánh tay robot (EOAT)

Bộ dụng cụ gắn ở đầu cánh tay robot (EOAT) bao gồm nhiều loại dụng cụ có thể gắn vào robot cộng tác, chẳng hạn như máy chà nhám, tua vít, cảm biến, bộ thay dao, máy phân phối keo, thiết bị hàn và dụng cụ hàn thiếc. Những tiến bộ gần đây trong các dụng cụ này đã nâng cao đáng kể tiềm năng của chúng, cho phép robot cộng tác đóng vai trò quan trọng hơn trong việc tăng cường năng lực sản xuất cho nhiều công ty khác nhau.

 

Các loại EOAT

Công nghệ huấn luyện và đào tạo điện toán đám mây (EOAT) mang đến nhiều cơ hội to lớn để huấn luyện cobot thực hiện các nhiệm vụ mới. Sự phát triển không ngừng của các công cụ này sẽ cho phép cobot đảm nhiệm nhiều ứng dụng hơn trong tương lai. Dưới đây là một số ví dụ về các công cụ EOAT đa dạng hiện có:

Máy phân phối keo EOAT

Bộ phân phối được sử dụng để gắn ống tiêm keo hoặc chất bịt kín vào đầu của robot cộng tác, cho phép robot bám theo đường dẫn chính xác và bôi keo đều đặn, giảm lãng phí nhờ kiểm soát chính xác lượng keo.

 

Máy bắt vít EOAT

Máy vặn vít cho phép robot cộng tác thực hiện các nhiệm vụ siết chặt một cách độc lập hoặc cùng với người vận hành. Vặn vít là công việc đơn điệu và lặp đi lặp lại, điều này khiến nó trở nên lý tưởng cho robot cộng tác, vì chúng có thể quản lý công việc này một cách hiệu quả trong thời gian dài.

 

EOAT Sanders

Được trang bị máy chà nhám, robot cộng tác có thể chà nhám, đánh bóng hoặc loại bỏ bavia trên bề mặt một cách hiệu quả. Các cảm biến tích hợp đảm bảo áp lực được áp dụng nhất quán để đạt được kết quả đồng đều, và phần mềm thân thiện với người dùng cho phép lập trình dễ dàng các đường đi cụ thể.

 

Cảm biến Cobot

Robot cộng tác được tích hợp các cảm biến giúp tăng cường khả năng làm việc an toàn với con người. Đối với các nhiệm vụ đòi hỏi độ chính xác cao hơn, các cảm biến bổ sung, chẳng hạn như cảm biến lực momen xoắn bên ngoài, có thể cải thiện độ nhạy hơn nữa.

 

Dụng cụ hàn và hàn điện tử Cobot

Hàn và ghép kim đòi hỏi độ chính xác cao, do đó robot cộng tác (cobot) là lựa chọn tuyệt vời nhờ độ chính xác của chúng. Việc trang bị cho cobot mỏ hàn hoặc đèn hàn cho phép tự động hóa hiệu quả các công việc này.

 

Bộ kẹp Cobot

Bộ kẹp cho phép robot cộng tác thao tác các vật thể bằng cách nâng và định vị chúng ở các vị trí khác nhau. Có nhiều loại bộ kẹp khác nhau, bao gồm bộ kẹp hút chân không, bộ kẹp từ tính và bộ kẹp ngón tay, được thiết kế cho các trường hợp sử dụng cụ thể như bộ kẹp hút chân không cho hộp hoặc bộ kẹp mềm cho hàng hóa dễ vỡ. Các thông số kỹ thuật như chiều rộng kẹp, lực kẹp và khả năng chịu tải là rất quan trọng khi lựa chọn.

 

Các loại kẹp khác nhau của robot cộng tác

Các loại kẹp gắp khác nhau tùy thuộc vào vật liệu và loại công việc. Việc lựa chọn cần xem xét trọng lượng và vật liệu của các vật phẩm cần xử lý.

Kẹp điện

Máy kẹp điện phù hợp với các nhiệm vụ phức tạp nhờ khả năng tinh chỉnh các thông số như vị trí ngón tay và lực kẹp.

Kẹp khí nén

Các loại kẹp khí nén, hoạt động bằng khí nén, xử lý các công việc đơn giản hơn. Chúng nhẹ hơn, tiết kiệm chi phí và cung cấp lực kẹp đáng kể, hữu ích cho nhiều ứng dụng khác nhau.

Dụng cụ kẹp ngón tay

Đối với các công việc đòi hỏi độ chính xác cao, kẹp ba hoặc hai ngón là tối ưu, chúng có khả năng thích ứng với hình dạng của vật thể để đảm bảo thao tác chắc chắn.

Phần mềm Cobot

Có rất nhiều nguồn tài liệu hỗ trợ lập trình và thiết kế ứng dụng cho robot cộng tác, mỗi robot đều đi kèm với phần mềm trực quan phù hợp với chức năng của nó. Các công cụ mô phỏng hỗ trợ phát triển và tinh chỉnh trước khi triển khai.

 

Robot truyền thống thường yêu cầu nhiều thời gian lập trình và chuyên môn, thường chỉ thực hiện các hành động hạn chế đã được xác định trước. Tuy nhiên, robot cộng tác (cobot) được thiết kế để dễ lập trình, học các nhiệm vụ mới nhanh chóng với phần mềm và ứng dụng di động trực quan. Sự đơn giản này cho phép triển khai nhanh chóng và khả năng thực hiện nhiều loại nhiệm vụ khác nhau.

RoboDK

RoboDK là một công cụ mô phỏng robot mạnh mẽ, giá cả phải chăng, với thư viện hơn 500 cánh tay robot. Giao diện thân thiện với người dùng không yêu cầu kinh nghiệm lập trình, cho phép thiết lập nhanh chóng cho các mô phỏng. Hỗ trợ lập trình ngoại tuyến, RoboDK tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển và thử nghiệm chương trình cobot ngoài môi trường sản xuất, phù hợp cho các ứng dụng vận hành máy móc, gắp đặt, hàn, đóng gói và xếp pallet.

Bộ mở rộng phạm vi hoạt động của robot cộng tác

Bộ mở rộng phạm vi hoạt động giúp tăng cường tiềm năng của robot cộng tác bằng cách mở rộng phạm vi hoạt động theo chiều ngang và chiều dọc, từ đó nâng cao khả năng tự động hóa. Thông thường bị giới hạn bởi trục cơ sở, robot cộng tác có được khả năng di chuyển linh hoạt hơn nhờ bộ mở rộng phạm vi hoạt động, đồng thời cũng nâng cao năng suất. Ví dụ, trong việc xếp dỡ pallet, robot có thể xử lý việc xếp chồng các thùng hàng cao hơn, hiệu quả hơn và di chuyển phía trước các máy móc lớn, thực hiện các quy trình làm việc phức tạp.

 

Robot cộng tác được đánh giá cao nhờ tính dễ sử dụng và tốc độ cài đặt nhanh chóng. Với bộ mở rộng phạm vi, việc tích hợp chúng thậm chí còn đơn giản hơn, được hỗ trợ bởi phần mềm thân thiện với người dùng giúp thiết lập giao tiếp robot cộng tác liền mạch.

An toàn cho robot cộng tác

Các biện pháp an toàn bao gồm các công cụ đảm bảo tương tác an toàn giữa người và robot, chẳng hạn như rào chắn và cảm biến phát hiện khoảng cách giữa người và robot.

Hệ thống cung ứng Cobot

Hệ thống cung cấp vật liệu bao gồm các công cụ cung cấp vật liệu cho robot cộng tác (cobot) để thao tác. Ví dụ, một công cụ có thể đặt ốc vít vào các vị trí cụ thể để cobot tiếp cận, trong khi hệ thống cấp ốc vít thu thập và cung cấp chúng cho các quy trình lắp ráp. Các tấm rung hỗ trợ phân loại và sắp xếp các vật phẩm hỗn hợp.

 

Bộ thay dao robot cộng tác

Tính linh hoạt được nâng cao của cobot xuất phát từ nhiều hệ thống thay dao tự động có sẵn trên thị trường. Chúng cho phép tự động chuyển đổi giữa các công cụ, tạo điều kiện thực hiện nhiều thao tác khác nhau. Trong các công việc lắp ráp, cobot có thể sử dụng kẹp để định vị các bộ phận trước khi chuyển sang dùng tua vít để lắp ráp cuối cùng, giúp tăng năng suất và lợi tức đầu tư.

 

Các yếu tố quan trọng khi lựa chọn robot cộng tác

Khi lựa chọn robot cộng tác, cần đánh giá một số điểm sau:

Ứng dụng robot cộng tác

Robot cộng tác (cobot) rất phù hợp cho các công việc được coi là bẩn thỉu, nhàm chán, nguy hiểm hoặc gây mệt mỏi về thể chất. Các ứng dụng điển hình bao gồm lắp ráp, xử lý vật liệu, kiểm tra và đóng gói. Những robot này được thiết kế với các đặc tính như tầm với, độ chính xác và khả năng chịu tải để cộng tác hiệu quả với con người. Mặc dù không nhanh hoặc mạnh mẽ như các robot công nghiệp truyền thống, cobot lại vượt trội về độ an toàn và khả năng thích ứng, giúp lấp đầy khoảng trống nhân lực và cho phép nhân viên tập trung vào các nhiệm vụ chiến lược hơn.

Tiêu chuẩn ISO 10218-1 và ISO 10218-2 nêu rõ bốn tính năng quan trọng của robot cộng tác (cobot): dừng, điều khiển bằng tay, giám sát tốc độ và khoảng cách, và giới hạn lực và công suất. Những đặc điểm này đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả trong nhiều ứng dụng khác nhau. Giám sát tốc độ và khoảng cách hỗ trợ các tác vụ liên quan đến tương tác gần giữa người và robot, trong khi giới hạn lực và công suất rất quan trọng đối với các thao tác tinh tế. Các tiêu chuẩn này tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp cobot an toàn và hiệu quả trong nhiều môi trường khác nhau.

Nhà tích hợp hệ thống

Việc triển khai robot cộng tác (cobot) đòi hỏi nhiều chuyên môn. Hãy đánh giá xem nhóm của bạn có thể tự quản lý quy trình hay cần đến một nhà tích hợp hệ thống. Các nhà tích hợp hệ thống cung cấp những hiểu biết quý giá từ kinh nghiệm của nhiều khách hàng khác nhau, đưa ra các giải pháp tùy chỉnh và tránh được những khó khăn khi bắt đầu từ đầu. Chuyên môn của họ thường đảm bảo việc tích hợp cobot hiệu quả về chi phí và suôn sẻ hơn.

Các chuyên gia tích hợp robot

Kinh nghiệm chuyên môn vững chắc là yếu tố then chốt khi tích hợp robot cộng tác (cobot). Hãy xác định xem đội ngũ nội bộ của bạn có đủ kỹ năng và thời gian cần thiết hay không, hoặc liệu bạn có nên tham khảo ý kiến ​​của một nhà tích hợp robot. Những nhà tích hợp này, còn được gọi là nhà tích hợp hệ thống, sẽ phân tích hoạt động của bạn và tư vấn những giải pháp tốt nhất dựa trên kinh nghiệm sâu rộng của họ. Họ mang đến những giải pháp tiết kiệm chi phí bằng cách tránh việc phải xây dựng mọi thứ từ đầu.

Tiến hành đánh giá rủi ro

Đánh giá rủi ro là một yếu tố quan trọng khi quyết định sử dụng robot cộng tác. Mặc dù được tích hợp các cảm biến được thiết kế để dừng chuyển động và ngăn ngừa thương tích, robot cộng tác vẫn tiềm ẩn những rủi ro. Đảm bảo an toàn tuyệt đối là điều cần thiết để đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả, bảo vệ người lao động.

Giải đáp các thắc mắc của robot cộng tác

Giao tiếp cởi mở là yếu tố then chốt cho việc triển khai cobot thành công. Điều cần thiết là phải thu hút sự tham gia của tất cả các bên liên quan, từ các nhà quản lý cấp cao đến các nhân viên tương tác trực tiếp với cobot. Việc đảm bảo tất cả các bên liên quan đều nắm rõ thông tin và thống nhất quan điểm có thể giúp quá trình tích hợp diễn ra suôn sẻ hơn đáng kể.

• Loại hình tự động hóa này có những lợi ích gì?
• Mức đầu tư và tỷ suất lợi nhuận dự kiến ​​là bao nhiêu?
• Vai trò của nhân viên có thể thay đổi như thế nào, hay liệu robot cộng tác có thể giải phóng họ để tập trung vào các nhiệm vụ đòi hỏi tư duy cao hơn?
• Hiện có những cơ hội đào tạo và học tập nào, và ai là người quản lý chúng? (Các nhà tích hợp hệ thống thường bao gồm đào tạo nhân viên trong các gói dịch vụ của họ.)
• Sau khi cài đặt, bạn sẽ nhận được hỗ trợ gì?
• Robot cộng tác có thể giúp giải quyết tình trạng thiếu hụt nhân lực không?
• Công ty có những kế hoạch tự động hóa nào trong tương lai?

Câu hỏi thường gặp

Điều gì làm cho robot cộng tác (cobot) khác biệt so với robot công nghiệp truyền thống?

Robot cộng tác được trang bị cảm biến an toàn và phần mềm thân thiện với người dùng, cho phép chúng làm việc sát cánh cùng con người mà không cần rào chắn bảo vệ. Chúng ưu tiên sự an toàn và khả năng thích ứng, không giống như các robot truyền thống cần được cách ly.

Các loại robot cộng tác chính là gì?

Các loại robot cộng tác chính bao gồm: robot cộng tác giới hạn công suất và lực, robot cộng tác dừng có giám sát an toàn, robot cộng tác điều chỉnh tốc độ và khoảng cách, và robot cộng tác dẫn hướng bằng tay. Mỗi loại đều có các tính năng an toàn riêng biệt và phù hợp với các mức độ hợp tác giữa người và robot khác nhau.

Những công việc và ngành nghề nào được hưởng lợi nhiều nhất từ ​​việc tích hợp robot cộng tác?

Robot cộng tác (cobot) rất hiệu quả trong các công việc lặp đi lặp lại, nguy hiểm hoặc đòi hỏi độ chính xác cao như lắp ráp, đóng gói, xếp pallet, hàn và kiểm tra. Các ngành công nghiệp chính bao gồm thực phẩm, nhựa, điện tử, dược phẩm, ô tô, kim loại và bao bì.

Hệ thống thị giác giúp nâng cao hiệu suất của robot cộng tác như thế nào?

Hệ thống thị giác với camera 2D hoặc 3D cho phép robot cộng tác nhận diện và định vị vật thể, kiểm tra sản phẩm và thích ứng với môi trường không có cấu trúc. Tính linh hoạt này giúp tăng hiệu quả tự động hóa và giảm nhu cầu về bố cục có tổ chức.

Những lợi ích và hạn chế chính của việc sử dụng robot cộng tác là gì?

Robot cộng tác (cobot) nhỏ gọn, linh hoạt, dễ lập trình và tăng cường an toàn lao động. Chúng giúp giảm chi phí và tăng sự hài lòng của nhân viên. Nhược điểm bao gồm chi phí thiết lập ban đầu, cần có các biện pháp an toàn và đôi khi làm chậm quy trình làm việc để đảm bảo an toàn.

Robot cộng tác có tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn về tương tác người-robot không?

Đúng vậy, robot cộng tác tuân thủ các tiêu chuẩn ISO 10218 và ISO/TS 15066, trong đó nêu rõ các yêu cầu về tốc độ, lực, giám sát và đánh giá rủi ro để đảm bảo hoạt động an toàn, hiệu quả bên cạnh người lao động.

Các loại robot cộng tác là gì?

Robot cộng tác, hay còn gọi là cobot, đại diện cho một bước tiến đột phá trong lĩnh vực robot công nghiệp và sản xuất thông minh. Những giải pháp tự động hóa tiên tiến này được thiết kế để hoạt động an toàn và hiệu quả cùng với người lao động trong một không gian làm việc chung. Các loại robot cộng tác chính khác nhau về thiết kế, cơ chế an toàn và mức độ tương tác giữa người và robot cần thiết, giúp chúng thích ứng với nhiều ứng dụng tự động hóa và lắp ráp công nghiệp. Bằng cách hiểu rõ sự khác biệt giữa các loại cobot này và công nghệ thúc đẩy sự phát triển của chúng, các nhà sản xuất và doanh nghiệp có thể đưa ra quyết định sáng suốt về việc lựa chọn giải pháp tối ưu để cải thiện năng suất, an toàn và lợi tức đầu tư.

Robot cộng tác giới hạn công suất và lực

Trong hầu hết các cuộc thảo luận về robot cộng tác, robot cộng tác giới hạn công suất và lực (PFL) là trọng tâm chính. Những robot cộng tác này được thiết kế với các tính năng an toàn tiên tiến, bao gồm cảm biến mô-men xoắn, vật liệu mềm và các cạnh được bo tròn, tất cả đều góp phần vào sự cộng tác trực tiếp giữa người và robot mà không cần đến hàng rào an toàn truyền thống, màn chắn ánh sáng bên ngoài hoặc các hệ thống bảo vệ phức tạp.

 

Để nâng cao hơn nữa sự an toàn cho người vận hành, các robot cộng tác có giới hạn lực và công suất này sử dụng cảm biến phát hiện va chạm và chức năng dừng được giám sát theo tiêu chuẩn an toàn, giúp dừng hoạt động ngay lập tức khi tiếp xúc với người. Nhờ các giao thức an toàn mạnh mẽ này, chúng rất phù hợp cho các nhiệm vụ tải trọng nhẹ như lắp ráp điện tử, vận hành máy móc, tự động hóa phòng thí nghiệm, kiểm tra chính xác và đóng gói trong các ngành công nghiệp đòi hỏi tự động hóa linh hoạt và tương tác người-máy.

Mặc dù robot cộng tác PFL thường được thiết kế cho các ứng dụng có khối lượng công việc nhẹ, nhưng những tiến bộ không ngừng trong công nghệ robot đang nhanh chóng mở rộng khả năng của chúng, cho phép nhiều trường hợp sử dụng đa dạng hơn trong các môi trường sản xuất, hậu cần, chăm sóc sức khỏe và nghiên cứu.

Dừng an toàn được giám sát bởi robot cộng tác

Robot cộng tác dừng an toàn tích hợp các cánh tay robot công nghiệp thông thường với các hệ thống giám sát an toàn như thiết bị phát hiện sự hiện diện, cổng khóa liên động và cảm biến dừng khẩn cấp. Những robot cộng tác này lý tưởng cho các quy trình sản xuất yêu cầu sự can thiệp của con người định kỳ để kiểm tra chất lượng, thay đổi dụng cụ hoặc bảo trì thiết bị.

 

Khi người lao động bước vào khu vực làm việc của robot, cobot sẽ ngay lập tức tạm dừng mọi chuyển động, đảm bảo tuân thủ tiêu chuẩn ISO/TS 15066 và các tiêu chuẩn an toàn công nghiệp liên quan khác. Việc khởi động lại quy trình diễn ra nhanh chóng và dễ dàng, giúp giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và cải thiện tính liên tục của quy trình làm việc trên các dây chuyền sản xuất tự động.

Giải pháp robot cộng tác kiểu này thường được sử dụng trong các ứng dụng như sản xuất ô tô, vận hành máy CNC, gia công vật liệu và các ứng dụng cần sự cân bằng giữa năng suất, an toàn và can thiệp thủ công định kỳ.

Robot cộng tác về tốc độ và khả năng tách biệt

Robot cộng tác tốc độ và khả năng tách biệt—thường được mô tả là “giải pháp tự động hóa không cần rào chắn”—được thiết kế cho môi trường có sự hiện diện của con người thay đổi liên tục và cần truy cập không hạn chế vào thiết bị. Những robot cộng tác này sử dụng máy quét laser an toàn, hệ thống thị giác thông minh và vùng an toàn ảo để tự động điều chỉnh tốc độ hoạt động của robot dựa trên khoảng cách của người.

 

Khi người vận hành đi vào khu vực an toàn đã được xác định, robot cộng tác sẽ giảm tốc độ hoạt động, chuyển sang chế độ an toàn hoặc dừng hoàn toàn nếu cần. Khi khu vực đã an toàn, robot cộng tác sẽ tiếp tục hoạt động với tốc độ đã được lập trình, tối đa hóa cả an toàn lao động và hiệu quả vận hành. Công nghệ này đặc biệt hứa hẹn cho các kho bãi, tự động hóa hậu cần và các hệ thống xử lý vật liệu quy mô lớn, nơi sự tương tác linh hoạt và an toàn thích ứng là rất quan trọng.

Nhờ tốc độ và khả năng phân tách vượt trội, robot cộng tác (cobot) có thể thích ứng linh hoạt, do đó chúng thường có thể thay thế các robot công nghiệp truyền thống trong những trường hợp mà an toàn, hiệu quả và sự hợp tác đều quan trọng như nhau.

Hướng dẫn bằng tay cho robot cộng tác

Robot cộng tác điều khiển bằng tay, hay còn gọi là “điều khiển dẫn dắt”, được trang bị tay cầm hoặc bộ phận cuối cánh tay robot đạt tiêu chuẩn an toàn, cho phép người vận hành điều khiển cánh tay robot bằng tay để lập trình trực quan các đường dẫn phức tạp, quy trình làm việc hoặc các thao tác gắp và đặt. Giao diện lập trình thân thiện với người dùng này loại bỏ nhu cầu về kỹ năng lập trình nâng cao, cho phép triển khai nhanh chóng và cấu hình lại tác vụ ngay cả đối với nhân viên không chuyên về kỹ thuật.

Robot cộng tác điều khiển bằng tay đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu lập trình lại thường xuyên, sự đa dạng trong sản xuất hoặc các hoạt động lắp ráp tùy chỉnh — chẳng hạn như tạo mẫu, sản xuất số lượng nhỏ hoặc các trạm làm việc di động trong môi trường năng động.

 

Mỗi trong bốn loại robot cộng tác này đều mang lại những lợi ích và mức độ tương tác trực tiếp riêng biệt giữa con người và robot. Robot cộng tác được thiết kế để giảm thiểu rủi ro tai nạn và thương tích, tận dụng những tiêu chuẩn an toàn robot mới nhất và các tính năng tự động hóa thông minh. Khi ngành công nghiệp tự động hóa robot phát triển nhanh chóng và tiếp tục đổi mới, các loại và mô hình robot cộng tác tiên tiến mới sẽ xuất hiện, định hình hơn nữa tương lai của các nhà máy thông minh, Công nghiệp 4.0 và sản xuất thông minh.

Lựa chọn robot cộng tác phù hợp cho ứng dụng của bạn

Việc lựa chọn robot cộng tác tốt nhất cho hoạt động đặc thù của bạn đòi hỏi phải đánh giá một số yếu tố quan trọng, bao gồm yêu cầu an toàn lao động, nhu cầu tải trọng, khả năng tích hợp với các hệ thống tự động hóa hiện có và mức độ hợp tác giữa người và robot cần thiết. Các nhà sản xuất robot cộng tác hiện đại và các nhà cung cấp robot hàng đầu cung cấp dịch vụ tư vấn chuyên nghiệp, đánh giá rủi ro và các giải pháp tự động hóa tùy chỉnh phù hợp với nhu cầu của bạn. Đầu tư vào công nghệ robot cộng tác phù hợp có thể giúp tối ưu hóa sản xuất, giảm chi phí, cải thiện an toàn lao động và tăng hiệu quả tổng thể của thiết bị (OEE).

Đối với các tổ chức đang tìm cách triển khai robot trong môi trường sản xuất, lắp ráp, xử lý vật liệu hoặc phòng thí nghiệm, việc hiểu rõ những đổi mới mới nhất trong lĩnh vực robot cộng tác là điều cần thiết để tối đa hóa lợi tức đầu tư, năng suất và sự hài lòng của người lao động.

Robot cộng tác (cobot) có những ứng dụng và lợi ích gì?

Chương này sẽ khám phá các ứng dụng và ưu điểm khác nhau của robot cộng tác.

Tác động của robot cộng tác đối với người lao động

Các công việc như đóng gói hàng hóa, bổ sung hàng tồn kho và làm việc trên dây chuyền lắp ráp thường lặp đi lặp lại và đơn điệu. Những loại công việc này có thể dẫn đến Hội chứng căng thẳng lặp đi lặp lại (RSI), một tình trạng phát sinh do thực hiện lặp đi lặp lại cùng một động tác.

 

Khi robot đảm nhận các công việc lặp đi lặp lại, người lao động có thể tập trung vào các trách nhiệm phức tạp và sáng tạo hơn, chẳng hạn như kiểm soát chất lượng hoặc bảo trì.

Phân công cho nhân viên những nhiệm vụ hướng đến giải pháp và mang tính sáng tạo không chỉ nâng cao sự hài lòng trong công việc mà còn thúc đẩy sự phát triển cá nhân. Cách tiếp cận này khuyến khích sự linh hoạt và đa dạng, góp phần tạo ra một môi trường làm việc tích cực hơn. Những yếu tố này giúp nhân viên tìm thấy ý nghĩa lớn hơn trong vai trò của mình, dẫn đến sự gắn kết và năng suất cao hơn.

Ứng dụng của robot cộng tác

Robot cộng tác, được trang bị nhiều công cụ và phần mềm trực quan, có khả năng xử lý nhiều loại nhiệm vụ khác nhau. Tính linh hoạt của chúng cho phép tích hợp nhiều chức năng vào một quy trình tự động duy nhất. Mặc dù về mặt lý thuyết, robot cộng tác có thể được đào tạo cho nhiều ứng dụng, nhưng một số nhiệm vụ thường được tự động hóa, như được nêu dưới đây.

Chà nhám và đánh bóng

Các công đoạn như chà nhám, đánh bóng hoặc loại bỏ bavia đòi hỏi sự điều khiển chính xác. Nhờ các cảm biến tích hợp, robot cộng tác có thể di chuyển theo các đường dẫn được chỉ định trong khi tác dụng một lực ổn định lên bề mặt, đảm bảo chất lượng đồng đều. Điều này làm cho chúng trở nên lý tưởng để gia công các bề mặt bằng gỗ, thép không gỉ hoặc kim loại.

Công việc lừa đảo

Các công việc vặn vít lặp đi lặp lại rất phù hợp với robot cộng tác (cobot). Với các công cụ và phần mềm phù hợp, cobot có thể được lập trình để căn chỉnh các vật thể một cách chính xác, áp dụng lực ổn định và duy trì độ chính xác trong thời gian dài. Điều này là một thách thức đối với con người nhưng hoàn toàn có thể thực hiện được đối với một cobot hoạt động liên tục suốt cả tuần làm việc.

Chọn và đặt

Công việc gắp và đặt bao gồm việc lấy các vật thể từ thùng chứa và sắp xếp chúng trên băng chuyền. Mặc dù ứng dụng này khá đơn giản, nhưng nó có thể trở nên phức tạp hơn với các công cụ bổ sung, chẳng hạn như kẹp đôi hoặc kẹp điều chỉnh được cho các vật liệu và kích thước khác nhau.

Chọn thùng hàng

Việc lấy hàng từ thùng chứa tương tự như thao tác lấy và đặt nhưng liên quan đến việc lấy các mặt hàng từ một bố cục không được chuẩn hóa. Sử dụng hệ thống thị giác và phần mềm thông minh, robot cộng tác có thể nhận dạng và lấy từng mặt hàng từ các thùng chứa, đồng thời cũng có thể cung cấp các mặt hàng cho băng chuyền.

Vận hành máy móc

Công việc vận hành máy móc bao gồm việc đặt các chi tiết vào máy móc như máy tiện CNC hoặc thiết bị uốn. Bằng cách tự động hóa công việc này, người vận hành có thể tập trung vào các hoạt động phức tạp hơn, nâng cao an toàn và năng suất, đồng thời cho phép kéo dài thời gian hoạt động và tăng sản lượng.

Robot cộng tác và xếp dỡ pallet

Robot cộng tác có thể giúp tối ưu hóa đáng kể quy trình xếp pallet. Sử dụng kẹp hút chân không điện, robot cộng tác có thể nhặt các thùng carton và đặt chúng lên pallet một cách hiệu quả. Những tiến bộ trong công nghệ đã loại bỏ nhu cầu sử dụng nguồn khí nén và ống dẫn bên ngoài, giúp đơn giản hóa việc tích hợp và giảm chi phí.

Kiểm tra và thử nghiệm chất lượng

Robot cộng tác (cobot) rất hiệu quả trong việc thực hiện kiểm soát chất lượng và kiểm tra trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Nhờ công nghệ thị giác tiên tiến, chúng có thể xử lý các nhiệm vụ như đặt sản phẩm vào thiết bị kiểm tra và phân loại chúng dựa trên kiểm tra trực quan.

Dán và niêm phong

Dán và bịt kín là những nhiệm vụ lý tưởng cho robot cộng tác. Bằng cách gắn ống tiêm keo hoặc chất bịt kín vào robot, nó có thể di chuyển theo một đường dẫn được chỉ định và bôi chất kết dính một cách nhất quán, đảm bảo lớp phủ đồng đều.

Hàn và nối kim loại

Hàn và ghép nối kim loại đòi hỏi độ chính xác cao, do đó robot cộng tác là lựa chọn tuyệt vời cho các công việc này. Robot cộng tác mang lại chất lượng và độ chính xác ổn định trong các ứng dụng hàn và ghép nối kim loại, vượt trội so với khả năng của con người.

Các ngành công nghiệp khác nhau sử dụng robot cộng tác

Robot cộng tác có khả năng thích ứng cao và có thể được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Tính linh hoạt của chúng cho phép chúng được tích hợp hiệu quả vào nhiều lĩnh vực, mỗi lĩnh vực đều có những yêu cầu và thách thức riêng.

Ngành công nghiệp thực phẩm

Tự động hóa trong ngành công nghiệp thực phẩm đã tăng lên do các yếu tố như nhu cầu cao hơn và các quy định an toàn nghiêm ngặt hơn. Mặc dù tự động hóa việc xử lý thực phẩm vẫn còn nhiều thách thức, nhưng những tiến bộ trong công nghệ robot cộng tác (cobot) và bộ kẹp đã giải quyết được những vấn đề này, cho phép tích hợp hiệu quả.

Ngành công nghiệp nhựa

Ngành công nghiệp nhựa có đặc điểm là sản xuất số lượng nhỏ, đa dạng sản phẩm, điều này đặt ra nhiều thách thức cho tự động hóa do quy trình sản xuất thường xuyên thay đổi. Robot cộng tác, với tính linh hoạt và khả năng lập trình lại dễ dàng, đã thích ứng tốt với những yêu cầu này.

Ngành công nghiệp bao bì

Khi nhu cầu về các giải pháp đóng gói tùy chỉnh ngày càng tăng, robot cộng tác (cobot) ngày càng được sử dụng nhiều hơn cho các nhiệm vụ như đóng gói sản phẩm vào thùng và xếp chúng lên pallet. Cobot có thể xử lý các công việc lặp đi lặp lại về mặt thể chất, giúp cải thiện cả hiệu quả sản xuất và sự hài lòng của người lao động.

Ngành công nghiệp điện tử

Trong ngành công nghiệp điện tử, nơi độ chính xác và việc xử lý cẩn thận các linh kiện nhỏ là vô cùng quan trọng, robot cộng tác được trang bị cảm biến tiên tiến rất phù hợp cho các nhiệm vụ như kiểm soát chất lượng và thử nghiệm. Độ nhạy và độ chính xác của chúng khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng này.

Ngành công nghiệp dược phẩm

Ngành công nghiệp dược phẩm được hưởng lợi từ tự động hóa do nhu cầu về độ chính xác cao và tỷ lệ sai sót thấp trong sản xuất quy mô lớn. Robot cộng tác vượt trội trong việc duy trì hiệu suất ổn định, giảm thiểu lỗi và nâng cao hiệu quả tổng thể.

Ngành công nghiệp ô tô

Ngành công nghiệp ô tô từ lâu đã sử dụng robot công nghiệp để lắp ráp. Với nhu cầu ngày càng tăng về tùy chỉnh và sản xuất số lượng nhỏ, robot cộng tác hiện đang trở nên có giá trị đối với nhiều ứng dụng trong ngành ô tô.

Ngành công nghiệp kim loại

Trong ngành công nghiệp kim loại, nơi sản xuất số lượng nhỏ, đa dạng sản phẩm là phổ biến, robot cộng tác mang lại nhiều lợi thế nhờ khả năng thích ứng cao. Chúng có thể thực hiện các nhiệm vụ như hàn, ghép nối và nạp liệu cho máy CNC một cách hiệu quả, đáp ứng nhu cầu sản xuất đa dạng.

Lợi ích của robot cộng tác

Robot cộng tác mang lại một số ưu điểm, bao gồm:

Nhỏ gọn – Robot cộng tác có kích thước nhỏ gọn và có thể được tích hợp vào môi trường sản xuất mà không chiếm nhiều không gian.

Cài đặt và Lập trình – Robot cộng tác rất dễ cài đặt và lập trình. Với phần mềm thân thiện với người dùng dành cho cả máy tính để bàn và điện thoại thông minh, chúng có thể được đưa vào hoạt động nhanh chóng.

Linh hoạt – Robot cộng tác có thể dễ dàng được lập trình để thực hiện các nhiệm vụ mới, giúp chúng trở nên đa năng cho nhiều giai đoạn khác nhau của quy trình sản xuất.

Di động – Nhẹ và dễ di chuyển, robot cộng tác có thể được đặt trên các trạm làm việc di động để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau ở nhiều vị trí khác nhau trong một cơ sở.

Tính nhất quán và chính xác – Robot cộng tác thực hiện các thao tác nhất quán với lực chính xác, đảm bảo chất lượng đồng đều và vị trí đặt linh kiện chính xác.

Tác động tích cực đến nhân viên – Bằng cách đảm nhiệm các nhiệm vụ nguy hiểm hoặc đơn điệu, robot cộng tác cho phép nhân viên tập trung vào những công việc sáng tạo và ý nghĩa hơn, từ đó nâng cao sự hài lòng trong công việc.

Giảm chi phí sản xuất – Hiệu quả và khả năng sản xuất được tăng cường nhờ robot cộng tác góp phần tiết kiệm chi phí và cải thiện lợi nhuận.

Nhược điểm của robot cộng tác

Robot cộng tác có thể yêu cầu khu vực làm việc hạn chế để đảm bảo an toàn cho người lao động. Chi phí thiết lập ban đầu có thể cao, và các biện pháp an toàn có thể làm chậm hoạt động. Robot cộng tác có thể cần phải dừng lại khi có người vào khu vực làm việc của chúng, ảnh hưởng đến quy trình công việc. Ngoài ra, một số robot cộng tác được thiết kế để giảm tốc độ hoặc tắt hoàn toàn khi có mặt con người, điều này có thể đòi hỏi các biện pháp an toàn tốn kém. Vì chúng phụ thuộc vào sự giám sát của con người, chúng không thể hoạt động hoàn toàn độc lập.

Để đạt được sự tích hợp hiệu quả, có thể cần đầu tư đáng kể vào các biện pháp an toàn và vận hành. Sự phụ thuộc của robot cộng tác vào sự giám sát của con người có nghĩa là chúng không thể hoạt động nếu không có sự hỗ trợ liên tục của con người.

Tiêu chuẩn an toàn của robot cộng tác

Các thông số kỹ thuật RIA ISO/TS 15066 và tiêu chuẩn an toàn ISO 10218 cung cấp hướng dẫn về hiệu suất an toàn và chức năng của robot cộng tác. Được xuất bản năm 2016, tài liệu RIA TR15.606-2016 Cobots nêu rõ các yêu cầu an toàn đối với hệ thống robot và robot cộng tác, phản ánh việc Hoa Kỳ áp dụng ISO/TS 15066. Theo TS 15066, giới hạn tốc độ và lực của robot cộng tác được cấu hình dựa trên các khu vực tiếp xúc với con người, dữ liệu ứng dụng và các mối nguy hiểm trong không gian làm việc.

Hướng dẫn RIA TR15.806-2018 về Kiểm tra Lực và Áp suất trong Ứng dụng Robot Cộng tác cung cấp các hướng dẫn để đo lường tình trạng thiết bị, phép đo thử nghiệm và phương pháp thử nghiệm. Nó bao gồm các chỉ số và phương pháp để đánh giá lực và áp suất liên quan đến cả tiếp xúc tạm thời và bán tĩnh trong các ứng dụng cộng tác.

Phần kết luận

Robot cộng tác (cobot) đã tạo ra sân chơi bình đẳng cho các ngành công nghiệp vừa và nhỏ. Trong nhiều năm, các ngành công nghiệp lớn đã được hưởng lợi từ tự động hóa bằng cách sử dụng các robot công nghiệp truyền thống. Nhưng những robot đắt tiền, phức tạp và cồng kềnh này được chế tạo cho các hoạt động sản xuất khối lượng lớn, sản lượng nhỏ và liên tục, trái ngược với sản xuất đa dạng sản phẩm điển hình của các nhà sản xuất nhỏ hơn.

Tự động hóa hợp tác đã trở thành một công nghệ thích ứng, giá cả phải chăng và thân thiện với người dùng, cho phép các công ty thuộc hầu hết mọi quy mô (và mọi trình độ năng lực kỹ thuật) cải thiện năng suất, chất lượng và đáp ứng nhanh hơn các nhu cầu khác nhau của khách hàng.