Robot công nghiệp

Giới thiệu

Định nghĩa

Robot công nghiệp là một máy tự động, được đặt cố định hoặc di động được, liên kết giữa một tay máy và một hệ thống điều khiển theo chương trình, có thể lặp đi lặp lại để hoàn thành các chức năng vận động và điều khiển trong quá trình sản xuất.

Tầm quan trọng của Robot công nghiệp trong các ngành công nghiệp khác nhau

Robot công nghiệp có thể hoàn thành các công việc thường ngày với chất lượng và tốc độ ổn định, điều này có thể cho phép sản lượng sản xuất tăng lên và có thể dự đoán được, đồng thời đảm bảo sản phẩm luôn được chế tạo với cùng thông số kỹ thuật.

Lịch sử của Robot công nghiệp

Phát triển ban đầu và nguyên mẫu

Nguồn gốc của robot công nghiệp bắt nguồn từ những năm 1950, khi George Devol phát triển robot công nghiệp đầu tiên - một thiết bị nặng hai tấn có thể tự động di chuyển các vật thể từ nơi này sang nơi khác bằng bộ truyền động thủy lực.

Robot lần đầu tiên được sử dụng thương mại trên dây chuyền lắp ráp vào đầu những năm 1960. Cánh tay thủy lực hoặc khí nén đặc trưng nhất và chủ yếu được sử dụng để nâng vật nặng. Mặc dù các thiết bị này còn thô sơ, không có cảm biến và có khả năng lập trình hạn chế nhưng chúng đã chứng tỏ là một công cụ vô giá để tăng cường sản xuất tại các cơ sở sản xuất và tạo tiền đề cho một thời kỳ phát triển robot kéo dài.

Những tiến bộ trong công nghệ và việc áp dụng

Kể từ đầu những năm 2000, sự phát triển của robot công nghiệp phần lớn được thúc đẩy bởi những tiến bộ trong phần mềm. Các lĩnh vực mới nổi, chẳng hạn như học máy (ML) và trí tuệ nhân tạo (AI), hiện đang đẩy mạnh những gì robot có thể làm—cung cấp cho chúng khả năng học hỏi, cải thiện và đưa ra quyết định mà không cần sự chỉ đạo hoặc hướng dẫn từ con người.

Các loại robot công nghiệp

Robot có khớp nối

Robot có khớp nối là những robot công nghiệp rất linh hoạt đã được sử dụng trong nhiều ngành khác nhau để thực hiện nhiều nhiệm vụ. Những robot này được thiết kế với một loạt các phân đoạn được kết nối với nhau, được gọi là các liên kết, được gắn thông qua các khớp chuyển động. Thiết kế này cho phép chúng di chuyển với mức độ linh hoạt và khéo léo cao, khiến chúng trở nên lý tưởng để thực hiện các nhiệm vụ phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao.

Robot tọa độ Descartes

Robot tọa độ Descartes (còn gọi là robot tuyến tính) là robot công nghiệp có ba trục điều khiển chính là tuyến tính (tức là chúng di chuyển theo đường thẳng chứ không phải quay) và vuông góc với nhau. Ba khớp trượt tương ứng với việc di chuyển cổ tay lên xuống, ra vào, ra sau. Trong số những ưu điểm khác, sự sắp xếp cơ học này giúp đơn giản hóa giải pháp cánh tay điều khiển robot. Nó có độ tin cậy và độ chính xác cao khi hoạt động trong không gian ba chiều. Là một hệ thống tọa độ robot, nó cũng có hiệu quả cho việc di chuyển theo chiều ngang và xếp chồng các thùng.

Robot SCARA

SCARA là viết tắt của Selective Compliance Articulated Robot Arm (Cánh tay robot lắp ráp có chọn lọc). Chúng là những cánh tay robot có phạm vi chuyển động linh hoạt trong mặt phẳng X-Y. Những cánh tay này cũng có thể di chuyển theo phương thẳng đứng, nhưng điểm thú vị của nó là vị trí của trục thẳng đứng vẫn cố định. Nhờ sự kết hợp của trục cứng và trục chuyển động, SCARA Robot rất thích hợp để giải quyết nhiều hoạt động xử lý vật liệu khác nhau.

Chúng vượt trội trong các nhiệm vụ gắp – thả vật và quá trình vận chuyển nhanh chóng. SCARA robot sẽ đạt mức hoạt động tốt nhất khi những robot này được sử dụng để thực hiện các ứng dụng lắp ráp. Ứng dụng bao gồm rất nhiều tình huống từ hoạt động trong các nhà máy chất bán dẫn đến các ứng dụng và đóng gói bio-med.

Robot hình trụ

Robot hình trụ có khớp quay ở đế và khớp lăng trụ để kết nối các liên kết. Robot có vỏ làm việc hình trụ, được thực hiện bằng trục quay và một cánh tay có thể mở rộng để di chuyển theo chuyển động thẳng đứng và trượt.

Robot Delta

Robot Delta là một loại robot song song cấu tạo chính gồm 3 cánh tay có khớp lăng trụ được nối với khớp quay ở bệ cố định. Loại robot này được sử dụng khá phổ biến ở công đoạn gắp thả và đóng gói trong các nhà máy sản xuất.

Ứng dụng của Robot công nghiệp

Công nghiệp ô tô

Lắp ráp và hàn là hai trong những quy trình quan trọng nhất trong sản xuất ô tô. Robot công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong các quy trình này để tăng năng suất, độ chính xác và chất lượng:

Lắp ráp: Robot lắp ráp được sử dụng để lắp ráp các bộ phận nhỏ và phức tạp của ô tô, chẳng hạn như động cơ, hộp số, hệ thống treo và thân xe. Robot có thể thực hiện các nhiệm vụ lắp ráp lặp đi lặp lại với độ chính xác cao, giúp giảm thiểu lỗi và cải thiện chất lượng sản phẩm.

Hàn: Robot hàn được sử dụng để hàn các bộ phận của ô tô lại với nhau. Robot hàn có thể thực hiện các đường hàn chính xác và đồng đều, giúp cải thiện độ bền và tính thẩm mỹ của sản phẩm.

Sơn và phủ là một bước quan trọng trong quá trình sản xuất ô tô để bảo vệ và trang trí bề mặt của xe. Robot công nghiệp được sử dụng để sơn và phủ ô tô với tốc độ và độ chính xác cao.

Sơn: Robot sơn được sử dụng để sơn bề mặt bên ngoài của ô tô. Robot có thể sơn các bề mặt phức tạp một cách hiệu quả, giúp giảm thiểu thời gian và chi phí sản xuất.

Phủ: Robot phủ được sử dụng để phủ các bộ phận bên trong của ô tô, chẳng hạn như khung gầm và động cơ. Robot có thể phủ các bộ phận một cách đồng đều và chính xác, giúp cải thiện độ bền và hiệu suất của xe.

Xử lý vật liệu là một quá trình quan trọng trong sản xuất ô tô để tạo ra các bộ phận và vật liệu cần thiết cho xe. Robot công nghiệp được sử dụng để thực hiện nhiều loại nhiệm vụ xử lý vật liệu, bao gồm:

Cắt: Robot cắt được sử dụng để cắt các tấm kim loại và vật liệu khác thành các hình dạng và kích thước cần thiết. Robot có thể cắt các vật liệu dày và cứng một cách chính xác và hiệu quả.

Gia công: Robot gia công được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ gia công phức tạp, chẳng hạn như khoan, tiện, phay và mài. Robot có thể thực hiện các nhiệm vụ gia công chính xác và đồng đều, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí sản xuất.

Công nghiệp điện tử

Robot lắp ráp bo mạch được sử dụng để lắp ráp các thành phần nhỏ và phức tạp của bo mạch, chẳng hạn như chip, linh kiện điện tử và dây dẫn. Robot có thể thực hiện các nhiệm vụ lắp ráp lặp đi lặp lại với độ chính xác cao, giúp giảm thiểu lỗi và cải thiện chất lượng sản phẩm.

Thao tác chọn và đặt là một nhiệm vụ đòi hỏi sự chính xác và nhanh nhẹn. Robot chọn và đặt được sử dụng để lựa chọn và đặt các thành phần nhỏ và phức tạp vào vị trí chính xác trên bo mạch. Robot có thể thực hiện các nhiệm vụ chọn và đặt nhanh chóng và chính xác, giúp tăng năng suất sản xuất.

Kiểm tra chất lượng là một bước quan trọng trong quá trình sản xuất đồ điện tử để đảm bảo các sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng. Robot kiểm tra chất lượng được sử dụng để kiểm tra các sản phẩm điện tử về các lỗi tiềm ẩn, chẳng hạn như lỗi hàn, lỗi mạch và lỗi linh kiện. Robot có thể kiểm tra các sản phẩm điện tử nhanh chóng và hiệu quả, giúp giảm thiểu sản phẩm lỗi và cải thiện chất lượng sản phẩm.

Ngành công nghiệp thực phẩm và nước giải khát

Robot đóng gói và dán nhãn được sử dụng để đóng gói và dán nhãn các sản phẩm thực phẩm và nước giải khát. Robot có thể thực hiện các nhiệm vụ đóng gói và dán nhãn nhanh chóng và chính xác, giúp tăng năng suất sản xuất và cải thiện chất lượng sản phẩm.

Robot phân loại và xếp pallet được sử dụng để phân loại và xếp pallet các sản phẩm thực phẩm và nước giải khát. Robot có thể thực hiện các nhiệm vụ phân loại và xếp pallet nhanh chóng và chính xác, giúp giảm thiểu sai sót và cải thiện hiệu quả của hoạt động vận chuyển.

Robot kiểm soát chất lượng được sử dụng để kiểm tra các sản phẩm thực phẩm và nước giải khát về các lỗi tiềm ẩn, chẳng hạn như hư hỏng, ô nhiễm và nhiễm khuẩn. Robot có thể kiểm tra các sản phẩm thực phẩm và nước giải khát nhanh chóng và hiệu quả, giúp giảm thiểu sản phẩm lỗi và đảm bảo an toàn thực phẩm.

Ngành chăm sóc sức khỏe

Robot phẫu thuật được sử dụng để thực hiện các ca phẫu thuật phức tạp, chẳng hạn như phẫu thuật nội soi, phẫu thuật robot và phẫu thuật thần kinh. Robot phẫu thuật có thể thực hiện các thao tác chính xác và lặp đi lặp lại, giúp giảm thiểu rủi ro cho bệnh nhân và cải thiện kết quả phẫu thuật.

Robot phục hồi chức năng được sử dụng để giúp bệnh nhân phục hồi sau chấn thương hoặc bệnh tật. Robot phục hồi chức năng có thể giúp bệnh nhân thực hiện các bài tập vật lý trị liệu một cách chính xác và hiệu quả, giúp rút ngắn thời gian phục hồi và cải thiện chức năng.

Robot phòng thí nghiệm được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ trong phòng thí nghiệm, chẳng hạn như phân tích mẫu, nuôi cấy tế bào và nghiên cứu y sinh. Robot phòng thí nghiệm có thể thực hiện các nhiệm vụ một cách chính xác và nhanh chóng, giúp giảm thiểu sai sót và cải thiện hiệu quả của nghiên cứu y học.

Ưu điểm của Robot công nghiệp

Cải thiện năng suất và hiệu quả: Robot có thể làm việc nhanh hơn và chính xác hơn con người, giúp cải thiện năng suất và hiệu quả của sản xuất.

Giảm chi phí lao động: Robot có thể giúp giảm chi phí lao động bằng cách tự động hóa các nhiệm vụ mà trước đây được thực hiện bởi con người.

Độ chính xác và độ chính xác nâng cao: Robot có thể thực hiện các nhiệm vụ với độ chính xác cao hơn con người, giúp giảm thiểu lỗi và cải thiện chất lượng sản phẩm. Điều này có thể đặc biệt quan trọng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ chính xác cao, chẳng hạn như sản xuất ô tô và điện tử.

Tăng cường an toàn cho người lao động: Robot có thể giúp giảm thiểu rủi ro tai nạn cho người lao động bằng cách thực hiện các nhiệm vụ nguy hiểm hoặc khó khăn.

Khả năng thực hiện các công việc lặp đi lặp lại mà không mệt mỏi: Robot không bị mệt mỏi, cho phép chúng thực hiện các công việc lặp đi lặp lại trong thời gian dài mà không cần nghỉ ngơi. Điều này có thể giúp giảm thiểu sai sót và cải thiện chất lượng sản phẩm.

Những thách thức và hạn chế của Robot công nghiệp

Thiết lập và lập trình ban đầu: Việc thiết lập và lập trình robot công nghiệp có thể tốn kém và tốn thời gian. Điều này là do robot thường được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ cụ thể, và cần được lập trình theo cách phù hợp với nhiệm vụ đó.

Chi phí thực hiện và bảo trì: Chi phí thực hiện và bảo trì robot công nghiệp cũng là một thách thức. Robot có thể đắt tiền để mua và vận hành, và cần được bảo trì thường xuyên để đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả.

Tương tác với con người lao động: Robot công nghiệp cần được tương tác với con người lao động một cách an toàn và hiệu quả. Điều này có thể phức tạp trong các môi trường sản xuất, nơi có nhiều người và vật thể đang di chuyển.

Mối lo ngại về an ninh và khả năng dịch chuyển công việc: Robot công nghiệp có thể được sử dụng để tự động hóa các nhiệm vụ hiện đang được thực hiện bởi con người. Điều này có thể dẫn đến mối lo ngại về an ninh việc làm và khả năng thay thế con người bằng máy móc.

Khả năng thích ứng hạn chế với việc thay đổi nhiệm vụ: Robot công nghiệp thường được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ cụ thể. Khi nhiệm vụ thay đổi, robot có thể cần được lập trình lại hoặc thậm chí thay thế bằng robot mới.

Xu hướng và sự phát triển trong tương lai của Robot công nghiệp

Robot cộng tác (Cobots)

Robot cộng tác (Cobots) là loại robot công nghiệp được thiết kế để làm việc an toàn và hiệu quả cùng với con người. Cobots có thể được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ lặp đi lặp lại, nguy hiểm hoặc khó khăn, giúp giảm tải công việc cho người lao động và cải thiện an toàn trong môi trường sản xuất.

Tích hợp trí tuệ nhân tạo và học máy

Trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (ML) đang ngày càng được tích hợp vào robot công nghiệp. Điều này cho phép robot trở nên thông minh hơn và có khả năng thực hiện các nhiệm vụ phức tạp hơn.

Kết nối của vạn vật (IoT)

Kết nối của vạn vật (IoT) cũng đang có tác động đáng kể đến sự phát triển của robot công nghiệp. IoT cho phép robot kết nối với các thiết bị và hệ thống khác trong nhà máy, tạo ra các mạng lưới thông minh có thể tự động hóa và tối ưu hóa các quy trình sản xuất.

Tăng cường tự động hóa và ra quyết định tự chủ

Tự động hóa và ra quyết định tự chủ đang trở thành một xu hướng ngày càng phổ biến trong sản xuất. Robot có thể được sử dụng để tự động hóa các nhiệm vụ sản xuất hoàn toàn, cũng như để đưa ra các quyết định dựa trên dữ liệu và thông tin. Điều này có thể giúp doanh nghiệp cải thiện hiệu quả và năng suất sản xuất.

Kết luận

Robot công nghiệp là những máy móc được lập trình để thực hiện các nhiệm vụ tự động trong môi trường công nghiệp. Chúng đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, mang lại nhiều lợi ích cho các doanh nghiệp.

Robot công nghiệp đang ngày càng trở nên phức tạp và thông minh hơn. Các xu hướng và sự phát triển dự kiến ​​sẽ định hình tương lai của robot công nghiệp có thể có tác động đáng kể đến sản xuất và các ngành công nghiệp khác.