Sự phát triển của Robot hợp tác: Quá khứ, hiện tại và tương lai

Giới thiệu

Robot hợp tác,thường được gọi là cobot, là một loại công nghệ robot được thiết kế để hoạt động cùng với con người trong không gian làm việc hoặc môi trường chung. Không giống như các robot công nghiệp truyền thống thường bị giam trong lồng hoặc khu vực làm việc biệt lập do lo ngại về an toàn, robot hợp tác được chế tạo với các tính năng cho phép chúng tương tác an toàn với con người.

Robot hợp tác đóng vai trò rất quan trọng trong môi trường công nghiệp, góp phần nâng cao hiêu quả, tính linh hoạt và an toàn. Ngoài sản xuất, robot hợp tác còn tìm thấy các ứng dụng trong các ngành như chăm sóc sức khỏe, hậu cần, nông nghiệp, v.v., góp phần tăng hiệu quả và đổi mới.

Tầm quan trọng của robot hợp tác nằm ở khả năng biến đổi các hoạt động công nghiệp truyền thống, làm cho các quy trình trở nên an toàn hơn, hiệu quả hơn và thích ứng với nhu cầu ngày càng phát triển của các ngành công nghiệp trong thời kỳ hiện đại.

Quá khứ: Những ngày đầu của Robot hợp tác

Tổng quan về Robot hợp tác đầu tiên

Khái niệm robot hợp tác bắt đầu thu hút sự chú ý vào đầu những năm 2000, với sự phát triển của các robot được thiết kế để hoạt động cùng với con người. Không giống như các robot công nghiệp, những robot cộng tác ban đầu này có đặc điểm là kích thước nhỏ hơn, trọng lượng giảm và các tính năng an toàn tiên tiến. Mục đích là tạo ra những cỗ máy có thể hoạt động gần gũi với con người mà không ảnh hưởng đến sự an toàn.

Một số mẫu robot hợp tác ban đầu đáng chú ý bao gồm ABB YuMi, được giới thiệu vào năm 2015 và Universal Robots UR5, ra mắt vào năm 2008. Những robot này được thiết kế để dễ dàng lập trình, linh hoạt và có khả năng xử lý nhiều nhiệm vụ khác nhau, từ lắp ráp và chọn hàng, vận hành và đặt máy cho đến chăm sóc máy đơn giản.

Những hạn chế và thách thức phải đối mặt trong những ngày đầu

Các robot hợp tác ban đầu có những hạn chế về khả năng tải trọng và tốc độ vận hành. Ban đầu, chúng phù hợp nhất cho các nhiệm vụ đòi hỏi độ chính xác hơn là các ứng dụng công nghiệp nặng.

Sự nhạy cảm của các robot cộng tác thời kỳ đầu với những thay đổi trong môi trường xung quanh đặt ra những thách thức. Các yếu tố bên ngoài như điều kiện ánh sáng thay đổi hoặc chướng ngại vật bất ngờ có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của chúng.

Công nghệ dành cho các cảm biến và hệ thống thị giác tiên tiến vẫn đang phát triển, hạn chế khả năng nhận thức và thích ứng chính xác với môi trường động của robot.

Mặc dù đã có những nỗ lực nhằm đơn giản hóa các giao diện lập trình nhưng vẫn có những thách thức trong việc giúp người dùng có chuyên môn kỹ thuật hạn chế có thể tiếp cận việc lập trình rô-bốt cộng tác.

Những nghiên cứu điển hình trong việc triển khai thành công sớm Robot hợp tác

BMW và ABB YuMi (2015): BMW đã triển khai robot YuMi của ABB tại nhà máy của họ để thực hiện các nhiệm vụ lắp ráp hợp tác. Robot hai cánh tay làm việc cùng với con người trong việc lắp ráp cửa và các bộ phận phức tạp khác. Sự hợp tác này đã giúp tăng hiệu quả trong dây chuyền sản xuất.

Flextronics và Universal Robots UR5 (thập niên 2010): Flextronics, một nhà sản xuất thiết bị điện tử theo hợp đồng, đã tích hợp thành công UR5 của Universal Robots vào quy trình lắp ráp của họ. Cobot UR5 được sử dụng cho các nhiệm vụ như chọn và đặt các linh kiện điện tử, giúp cải thiện tốc độ sản xuất và tính linh hoạt.

Ford và KUKA LBR iiwa (2013): Ford đã tuyển dụng KUKA LBR iiwa (trợ lý công nghiệp thông minh) tại nhà máy Cologne của họ cho các nhiệm vụ như bôi chất kết dính trong lắp ráp pin xe điện. Khả năng cảm nhận lực của robot đảm bảo ứng dụng chính xác mà không ảnh hưởng đến sự an toàn.

Hiện tại: Hiện trạng Robot hợp tác 

Tổng quan về những tiến bộ hiện nay của Robot hợp tác

Robot hợp tác đã tiếp tục phát triển và những tiến bộ gần đây đã nâng cao hơn nữa khả năng của chúng:

• Robot hợp tác hiện nay kết hợp các công nghệ cảm biến phức tạp hơn, bao gồm hệ thống thị giác, cảm biến lực/mô-men xoắn và nhận thức được hỗ trợ bởi AI. Những cải tiến này cải thiện khả năng tương tác với môi trường và thích ứng với những thay đổi năng động.

• Các robot hợp tác hiện đại thể hiện khả năng tải trọng và tốc độ hoạt động cao hơn, mở rộng phạm vi ứng dụng của chúng để bao gồm các nhiệm vụ quan trọng hơn và có nhịp độ nhanh hơn.

• Những cải tiến về tính năng an toàn và thuật toán điều khiển đã giúp robot cộng tác có thể làm việc chặt chẽ hơn nữa với người vận hành, thúc đẩy sự cộng tác liền mạch trong các nhiệm vụ chung.

• Các loại dụng cụ kẹp và bộ phận tác động cuối mới được thiết kế cho rô-bốt hợp tác đã xuất hiện, cho phép thực hiện nhiều nhiệm vụ hơn và mang lại sự khéo léo hơn trong việc xử lý các vật thể khác nhau.

Các loại robot hợp tác hiện có trên thị trường

• Robot hợp tác truyền thống (trong lồng): Những robot này được thiết kế để hoạt động theo phương thức hợp tác nhưng thường được ngăn cách với con người bằng các rào cản vật lý hoặc lồng an toàn để đảm bảo an toàn tối ưu.

• Robot hợp tác hai cánh tay: Robot có hai cánh tay giúp tăng tính linh hoạt và linh hoạt trong việc xử lý các nhiệm vụ đòi hỏi thao tác hoặc phối hợp phức tạp hơn.

• Robot hợp tác di động: Robot cộng tác được trang bị khả năng di chuyển đang trở nên phổ biến hơn, cho phép chúng di chuyển trong không gian làm việc hoặc điều hướng giữa các địa điểm khác nhau một cách tự động.

• Robot hợp tác có các tính năng an toàn nội tại: Một số robot cộng tác được chế tạo với các tính năng an toàn nội tại, chẳng hạn như các cạnh mềm hoặc tròn, để giảm thiểu nguy cơ chấn thương trong trường hợp vô tình tiếp xúc với con người.

Các ứng dụng và ngành công nghiệp được hưởng lợi từ robot hợp tác

• Ngành chế tạo: Robot hợp tác được sử dụng rộng rãi trong sản xuất cho các nhiệm vụ như lắp ráp, hàn và xử lý vật liệu. Chúng góp phần tăng hiệu quả và tính linh hoạt trong dây chuyền sản xuất.

• Ngành hậu cần và kho bãi: Trong lĩnh vực hậu cần, robot hợp tác được sử dụng cho các nhiệm vụ như chọn đơn hàng, đóng gói và xếp hàng. Khả năng làm việc cùng với con người của họ giúp hợp lý hóa hoạt động của kho hàng.

• Ngành chăm sóc sức khỏe: Robot được sử dụng trong các cơ sở chăm sóc sức khỏe cho các nhiệm vụ như hỗ trợ bác sĩ phẫu thuật trong các thủ tục phức tạp, cấp thuốc và chăm sóc bệnh nhân, nâng cao độ chính xác và an toàn.

• Ngành thương mại điện tử: Với sự phát triển của thương mại điện tử, robot hợp tác được sử dụng trong các trung tâm xử lý đơn hàng để tối ưu hóa quá trình xử lý đơn hàng, giảm căng thẳng cho con người trong thời kỳ nhu cầu cao điểm.

Tương lai: Tương lai đầy hứa hẹn của robot hợp tác

Tổng quan về các công nghệ và xu hướng sắp tới trong robot hợp tác

• Tích hợp AI và Machine Learning: Robot hợp tác dự kiến sẽ tận dụng trí tuệ nhân tạo (AI) tiên tiến và các thuật toán học máy để cải thiện nhận thức, ra quyết định và thích ứng với môi trường năng động.

• Thiết kế lấy con người làm trung tâm: Các robot hợp tác trong tương lai có thể sẽ có nhiều yếu tố thiết kế lấy con người làm trung tâm hơn, bao gồm xử lý ngôn ngữ tự nhiên để giao tiếp liền mạch giữa người và robot và giao diện trực quan nâng cao để dễ sử dụng.

• Tăng cường quyền tự chủ: Robot hợp tác dự kiến sẽ trở nên tự chủ hơn, có khả năng đưa ra quyết định theo thời gian thực và điều chỉnh hành động dựa trên môi trường xung quanh mà không cần sự can thiệp liên tục của con người.

• Tích hợp IoT: Việc tích hợp với Internet of Things (IoT) sẽ cho phép các robot hợp tác giao tiếp với các thiết bị và hệ thống khác, tạo điều kiện tăng cường phối hợp và tối ưu hóa các quy trình sản xuất và hậu cần.

Dự đoán và  kỳ vọng cho tương lai của robot hợp tác

• Robot hợp tác được dự đoán sẽ được áp dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm cả những ngành vốn có truyền thống chống lại tự động hóa, chẳng hạn như các doanh nghiệp vừa và nhỏ (SME).

• Khi robot hợp tác trở nên dễ thích ứng hơn, các ngành công nghiệp sẽ có thể tùy chỉnh và cá nhân hóa các giải pháp robot của mình để giải quyết các nhiệm vụ và yêu cầu vận hành cụ thể.

• Tương lai của robot hợp tác đòi hỏi mức độ kết nối cao, trong đó nhiều robot có thể hợp tác liền mạch với nhau và với các hệ thống thông minh khác trong môi trường sản xuất.

• Sự xuất hiện của các mô hình kinh doanh mới: Các mô hình kinh doanh mới, chẳng hạn như robot dưới dạng dịch vụ (RaaS), có thể trở nên phổ biến hơn, cho phép các doanh nghiệp tiếp cận các giải pháp robot hợp tác mà không cần đầu tư ban đầu đáng kể.

Những thách thức và trở ngại tiềm ẩn trong tương lai

• Mối quan tâm về đạo đức và xã hội: Khi robot hợp tác ngày càng được tích hợp nhiều hơn vào nơi làm việc, những cân nhắc về mặt đạo đức liên quan đến chuyển dịch công việc, quyền riêng tư dữ liệu và tác động đến lực lượng lao động sẽ cần phải được giải quyết.

• Tiêu chuẩn hóa kỹ thuật: Việc thiết lập các tiêu chuẩn kỹ thuật chung cho robot hợp tác là một thách thức vì các nhà sản xuất khác nhau có thể sử dụng các công nghệ và quy trình an toàn khác nhau. Những nỗ lực tiêu chuẩn hóa sẽ rất quan trọng để tích hợp và hợp tác liền mạch.

• Rủi ro an ninh mạng: Khả năng kết nối ngày càng tăng của robot hợp tác gây ra rủi ro an ninh mạng. Đảm bảo tính bảo mật của hệ thống robot và ngăn chặn truy cập trái phép và thao tác dữ liệu sẽ là một vấn đề quan trọng cần cân nhắc.

Những tác động có thể xảy ra đối với các ngành công nghiệp và xã hội

• Robot hợp tác có khả năng dẫn đến chuyển đổi công việc hơn là thất nghiệp hàng loạt. Khi các công việc thường ngày và lặp đi lặp lại được tự động hóa, sẽ có sự chuyển đổi sang các vai trò phức tạp hơn và mang lại giá trị gia tăng hơn cho con người.

• Các quốc gia và ngành công nghiệp tích hợp thành công robot hợp tác vào quy trình làm việc của họ có khả năng đạt được tăng trưởng kinh tế và nâng cao khả năng cạnh tranh trên trường toàn cầu.

• Robot hợp tác có thể góp phần cải thiện điều kiện làm việc bằng cách xử lý các nhiệm vụ đòi hỏi thể chất hoặc nguy hiểm, giảm nguy cơ chấn thương và tăng cường an toàn tổng thể tại nơi làm việc.

• Việc áp dụng robot hợp tác có thể đòi hỏi phải thay đổi các kỹ năng mà lực lượng lao động yêu cầu, dẫn đến tăng cường chú trọng vào kỹ năng kỹ thuật và giải quyết vấn đề, cũng như khả năng hợp tác với các hệ thống robot.

Kết luận

Robot hợp tác, hay cobot, đã trải qua một quá trình phát triển đáng chú ý kể từ khi ra đời. Bắt đầu từ đầu những năm 2000, khái niệm robot được thiết kế để hoạt động cùng với con người đã làm thay đổi cục diện của tự động hóa công nghiệp. Theo thời gian, những tiến bộ trong công nghệ cảm biến, tích hợp AI và khả năng tải trọng tăng lên đã mở rộng hơn nữa khả năng của robot hợp tác. Những thành công đáng chú ý trong các ngành như sản xuất, y tế, logistics đã chứng tỏ tính thiết thực và hiệu quả của chúng.

Khi công nghệ phát triển, các nhà nghiên cứu và nhà phát triển phải tập trung vào việc nâng cao các khía cạnh chính như tích hợp AI, khả năng cảm biến và tương tác giữa người và robot. Việc giải quyết các thách thức liên quan đến tiêu chuẩn hóa, an ninh mạng và các cân nhắc về đạo đức đòi hỏi những nỗ lực không ngừng. Hơn nữa, bản chất hợp tác của những robot này đòi hỏi phải có cam kết tạo ra các giải pháp sáng tạo nhằm nâng cao hiệu quả, an toàn và khả năng thích ứng trong các ngành công nghiệp khác nhau.

Triển vọng tương lai của robot hợp tác rất hứa hẹn và mang tính biến đổi. Khi robot hợp tác tiếp tục phát triển, vai trò của chúng trong việc định hình tương lai của công việc và ngành công nghiệp là minh chứng cho sức mạnh tổng hợp không ngừng giữa sự khéo léo của con người và đổi mới công nghệ.