Khám pháp về robot công nghiệp - Cấu tạo, phân loại và ứng dụng

Mã Sản Phẩm: : Ung dung cong nghe 38
Tên Sản Phẩm: : Khám pháp về robot công nghiệp - Cấu tạo, phân loại và ứng dụng
Danh Mục: : HỆ THỐNG QLSX MES
Thương Hiệu: : Hệ thống điều hành và thực thi sản xuất
Giá: : Liên Hệ

Bài viết này sẽ cùng bạn khám phá thế giới robot công nghiệp – từ lịch sử phát triển, cấu tạo, ứng dụng thực tế đến vai trò ngày càng quan trọng trong nền sản xuất hiện đại.

Chi Tiết Sản Phẩm

Theo báo cáo của IFR (Liên đoàn Robot Quốc tế), tính đến năm 2023, số lượng robot trong công nghiệp được lắp đặt toàn cầu đã vượt qua con số 3,5 triệu đơn vị, tăng trưởng mạnh mẽ qua từng năm. Với sự phát triển như vũ bão của công nghệ, robot ngày càng khẳng định vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực sản xuất hiện đại. Hãy cùng DACO tìm hiểu nhanh về robot công nghiệp là gì và những đặc điểm quan trọng trong bài viết sau.

1. Robot công nghiệp là gì?

1.1 Khái niệm robot công nghiệp

Robot công nghiệp là những thiết bị tự động hóa có khả năng thực hiện các công việc sản xuất hoặc xử lý vật liệu thay thế con người. Những robot này có thể được lập trình để thực hiện một loạt các tác vụ, từ đơn giản như di chuyển vật liệu đến các công việc phức tạp như hàn, lắp ráp hay sơn.

Với cấu trúc cơ khí đặc biệt và khả năng lập trình linh hoạt, robot trong công nghiệp giúp tăng năng suất, độ chính xác và hiệu quả trong các dây chuyền sản xuất.

Về đặc điểm, mỗi robot thường được trang bị một bộ phận điều khiển có khả năng xử lý và điều khiển các thao tác cơ học của robot thông qua các chương trình lập trình cụ thể. Mục tiêu chính của robot công nghiệp là làm giảm thiểu sự tham gia của con người vào các công việc nguy hiểm hoặc đòi hỏi độ chính xác cao, từ đó nâng cao năng suất và giảm chi phí lao động.

1.2 Lịch sử hình thành

Lịch sử của robot công nghiệp bắt đầu vào năm 1962 tại Hoa Kỳ, khi kỹ sư George Charles Devol Jr. phát triển ý tưởng về "một robot có thể linh hoạt phản ứng với tự động hóa thông qua việc dạy và phát lại". Devol gặp Joseph Frederick Engelberger, một doanh nhân nổi tiếng, người sau này được biết đến như là "cha đẻ của ngành robot học". Cả hai hợp tác phát triển robot đầu tiên mang tên Unimate, có nghĩa là "người bạn làm việc với khả năng đa năng".

Unimate không chỉ là bước ngoặt quan trọng trong lịch sử robot mà còn là sản phẩm tiên phong, mở ra một kỷ nguyên mới cho tự động hóa trong các ngành công nghiệp. Sau khi ra đời, Unimate nhanh chóng thu hút sự chú ý và được ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất, đặc biệt là trong các công ty sản xuất ô tô tại Mỹ.

1.3 Ví dụ về robot công nghiệp

Robot đầu tiên Unimate được sử dụng để thực hiện các công việc hàn trong quá trình sản xuất ô tô

Robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) được sử dụng phổ biến trong ngành điện tử, đặc biệt là trong quá trình lắp ráp các linh kiện nhỏ và chính xác như mạch điện tử và vi xử lý.

ABB IRB 360 được thiết kế để có thể xử lý các sản phẩm thực phẩm dễ vỡ và yêu cầu vệ sinh cao.

2. Cấu tạo của robot công nghiệp

Cấu tạo của robot trong công nghiệp bao gồm nhiều thành phần cơ khí và điện tử, mỗi phần có nhiệm vụ đặc biệt giúp robot thực hiện các công việc một cách hiệu quả và chính xác. Một robot công nghiệp cơ bản thường bao gồm các bộ phận sau:

2.1 Khung robot (Frame)

Khung robot là bộ phận chịu lực chính của robot, có tác dụng kết nối và bảo vệ các bộ phận khác. Khung robot thường được làm bằng các vật liệu chắc chắn như thép hoặc hợp kim nhôm để đảm bảo tính ổn định và chịu được các tác động trong quá trình hoạt động.

2.2 Cánh tay robot (Robot Arm)

Cánh tay robot là bộ phận quan trọng nhất, chịu trách nhiệm thực hiện các thao tác cơ học như di chuyển, hàn, lắp ráp, v.v. Cánh tay này thường có nhiều khớp nối và trục quay, giúp robot thực hiện các chuyển động linh hoạt và chính xác trong không gian ba chiều. Tùy vào thiết kế, cánh tay có thể có từ ba đến sáu trục quay.

Các cánh tay robot công nghiệp thường được chia thành các loại khác nhau như cánh tay robot 5 trục hoặc 6 trục, cho phép robot có khả năng thực hiện các tác vụ phức tạp và đa dạng. Những trục này giúp robot đạt được độ chính xác và linh hoạt cao trong việc thực hiện công việc.

canh-tay-robot-6-truc

Cánh tay robot 6 trục

Các loại cánh tay robot công nghiệp có thể được kể đến như:

Robot 6 trục (6-Axis Robots): Ứng dụng trong các công việc có yêu cầu độ chính xác cao
Robot SCARA: Được sử dụng cho các công việc lắp ráp và kiểm tra
Robot Delta: Phù hợp với các ứng dụng yêu cầu tốc độ cao như đóng gói
Robot Cartesians: Thường sử dụng cho các nhiệm vụ đơn giản như vận chuyển

2.3 Đầu robot (End-Effector)

Đầu robot là bộ phận thực hiện công việc cụ thể của robot. Tùy vào ứng dụng, đầu robot có thể là các công cụ khác nhau như kẹp, máy hàn, tay cầm hoặc công cụ đo. Các đầu robot có thể thay đổi dễ dàng để robot có thể thực hiện các nhiệm vụ khác nhau trong quá trình sản xuất.

2.4 Hệ thống điều khiển (Controller)

Hệ thống điều khiển của robot công nghiệp là bộ não của robot, nơi xử lý thông tin và điều khiển tất cả các chuyển động của nó. Hệ thống này sử dụng phần mềm lập trình để hướng dẫn robot thực hiện các nhiệm vụ được giao. Các hệ thống điều khiển hiện đại có thể lập trình qua giao diện đồ họa và sử dụng các thuật toán để tối ưu hóa hiệu suất và độ chính xác của robot.

2.5 Cảm biến (Sensors)

Cảm biến là các thiết bị giúp robot nhận biết và phản ứng với môi trường xung quanh. Các cảm biến này có thể đo lường các yếu tố như vị trí, tốc độ, lực tác động, nhiệt độ, hoặc thậm chí là hình ảnh. Cảm biến giúp robot điều chỉnh các hành động của mình sao cho phù hợp với yêu cầu và môi trường làm việc, đảm bảo tính an toàn và chính xác.

2.6 Nguồn năng lượng (Power Supply)

Robot trong công nghiệp cần một nguồn năng lượng ổn định để hoạt động, thường là điện năng. Hệ thống cấp điện sẽ cung cấp năng lượng cho các bộ phận như động cơ, cảm biến và hệ thống điều khiển. Một số robot còn sử dụng pin hoặc nguồn năng lượng tái tạo.

2.7 Phần mềm và lập trình (Software and Programming)

Để thực hiện các nhiệm vụ, robot cần được lập trình qua phần mềm. Các phần mềm này cho phép người sử dụng lập trình các đường đi, chuyển động, và các tác vụ mà robot cần thực hiện. Một số robot hiện đại có thể học và cải tiến khả năng làm việc của mình thông qua các phương pháp máy học (machine learning) và trí tuệ nhân tạo (AI), giúp nâng cao hiệu suất và tính linh hoạt trong công việc.

3. Các loại robot công nghiệp

Robot trong công nghiệp được phân loại thành 6 loại chính và các loại robot công nghiệp này có những đặc điểm và ứng dụng riêng biệt:

3.1 Robot tọa độ cực (Polar Coordinate Robot)

Robot tọa độ cực được phát triển mạnh mẽ trong giai đoạn đầu của công nghiệp robot. Robot này có một trục quay trung tâm giống như tháp pháo và một cánh tay có khả năng mở rộng, có thể quay lên xuống. Đây là loại robot được sử dụng phổ biến vào những năm đầu. Loại robot này thích hợp cho những ứng dụng cần sự linh hoạt trong chuyển động theo hướng quay và lên xuống.

robot-toa-do-cuc

3.2 Robot tọa độ trụ (Cylindrical Coordinate Robot)

Giống như robot tọa độ cực, robot tọa độ trụ cũng có một trục quay, nhưng cánh tay của nó chỉ di chuyển theo chiều dọc. Đây là một trong các loại robot công nghiệp phổ biến trong những năm đầu phát triển, với thiết kế đơn giản nhưng hiệu quả. Robot này thích hợp với các công việc cần di chuyển theo trục đứng và là sự lựa chọn phổ biến trong các ứng dụng sản xuất đơn giản.

robot-toa-do-tru

3.3 Robot tọa độ Cartesien (Cartesian Coordinate Robot)

Robot tọa độ Cartesien hoạt động dựa trên ba trục vuông góc (chiều dài, chiều rộng và chiều cao), di chuyển không phải bằng quay mà bằng cách trượt trên các trục này. Loại robot này yêu cầu không gian lắp đặt lớn hơn so với các loại robot khác, nhưng cơ chế hoạt động của nó lại đơn giản và dễ kiểm soát. Các loại robot công nghiệp này thường được sử dụng trong các ứng dụng cần độ chính xác cao và phạm vi di chuyển rộng.

robot-toa-do-Cartesien

3.4 Robot khớp nối dọc (Vertically Articulated Robot)

Robot khớp nối dọc là loại robot phổ biến nhất hiện nay, với một cánh tay có nhiều khớp nối (trục) giống như cánh tay con người, cùng một trục quay. Loại robot này có khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ như hàn, xếp pallet và lắp ráp. Được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế tạo và sản xuất, robot khớp nối dọc mang lại sự linh hoạt và hiệu suất cao trong nhiều ứng dụng khác nhau.

robot-khop-noi-doc

3.5 Robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm)

Robot công nghiệp SCARA có một trục quay nằm ngang và một trục thẳng đứng, giúp robot di chuyển lên xuống và ngang, phù hợp với các công việc trên bàn làm việc có chiều cao cố định. Robot SCARA được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng lắp ráp hoặc đóng gói, nơi cần sự chính xác cao và tốc độ hoạt động nhanh.

robot-scara-2

3.6 Robot liên kết song song (Parallel Link Robot)

Robot liên kết song song có cơ chế điều khiển đầu robot thông qua nhiều khớp nối được sắp xếp song song. Loại robot này nổi bật với khả năng làm việc tốc độ cao và chính xác, thích hợp cho các công việc cần thao tác nhanh và nhẹ. Robot liên kết song song thường được sử dụng trong các dây chuyền sản xuất cần lấy các sản phẩm nhẹ đang di chuyển trên băng chuyền.

robot-lien-ket-song-song

4. Ứng dụng của robot công nghiệp

Robot công nghiệp hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất, từ ngành chế tạo, lắp ráp đến vận chuyển, xử lý vật liệu và thậm chí trong các môi trường nguy hiểm. Dưới đây là một số ứng dụng tiêu biểu của robot trong các ngành công nghiệp:

4.1 Sản xuất ô tô

Một trong những ngành công nghiệp đầu tiên ứng dụng robot trong công nghiệp là sản xuất ô tô. Các robot khớp nối dọc (vertically articulated robots) và robot SCARA được sử dụng để hàn, lắp ráp các bộ phận, đóng gói và kiểm tra chất lượng. Ví dụ, trong dây chuyền sản xuất ô tô, robot có thể thực hiện các công việc như hàn thân xe, sơn xe, lắp ráp động cơ, và gắn các bộ phận của xe vào đúng vị trí mà không cần sự can thiệp của con người.

4.2 Lắp ráp và kiểm tra chất lượng

Đây là một trong ứng dụng của các loại robot công nghiệp để lắp ráp các bộ phận nhỏ và phức tạp trong các ngành điện tử, máy tính, và viễn thông. Robot SCARA và robot Cartesian có thể thực hiện các công việc như lắp ráp mạch điện tử, gắn các linh kiện vào bảng mạch in (PCB), và kiểm tra chất lượng sản phẩm một cách tự động và chính xác.

4.3 Đóng gói và phân loại

Robot trong công nghiệp có thể thực hiện các công việc đóng gói và phân loại trong ngành thực phẩm, dược phẩm và hàng tiêu dùng. Các robot này sử dụng các cánh tay robot để lấy các sản phẩm từ dây chuyền, đóng gói vào hộp, và phân loại theo các yêu cầu khác nhau. Ví dụ, trong ngành thực phẩm, robot có thể đóng gói bánh kẹo, chai nước hoặc thực phẩm chế biến sẵn, giúp tăng tốc độ sản xuất và giảm chi phí lao động.

4.4 Vận chuyển và xử lý vật liệu

Một ứng dụng quan trọng khác của robot công nghiệp là vận chuyển và xử lý vật liệu trong kho bãi và các cơ sở sản xuất. Các robot tự hành (AGV - Automated Guided Vehicles) và robot tải vật liệu có thể tự động di chuyển hàng hóa từ nơi này đến nơi khác, tối ưu hóa không gian lưu trữ và giảm thiểu sự can thiệp của con người trong các công việc nặng nhọc, nguy hiểm.

robot-agv

4.5 Sử dụng robot trong môi trường nguy hiểm

Trong các ngành công nghiệp dầu khí, khai thác mỏ, và nghiên cứu khoa học, robot trong công nghiệp có thể được sử dụng trong các môi trường nguy hiểm mà con người khó có thể làm việc. Ví dụ, các robot có thể được sử dụng để kiểm tra các đường ống, phát hiện rò rỉ hoặc thực hiện các công việc bảo trì trong các nhà máy điện hạt nhân. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro và đảm bảo sự an toàn cho công nhân.

4.6 Ứng dụng robot trong y tế

Robot công nghiệp không chỉ ứng dụng trong các ngành sản xuất mà còn trong lĩnh vực y tế. Các robot phẫu thuật, chẳng hạn như robot Da Vinci, có thể hỗ trợ bác sĩ trong các ca phẫu thuật phức tạp, nâng cao độ chính xác và giảm thiểu rủi ro. Các robot này còn được sử dụng trong việc chuẩn bị thuốc và các quy trình chăm sóc sức khỏe tự động.

5. Lợi ích của robot công nghiệp

Robot công nghiệp mang lại nhiều lợi ích đáng kể trong sản xuất:

Tăng năng suất: Robot làm việc liên tục, không mệt mỏi, giúp tăng tốc độ sản xuất và tối ưu hóa hiệu quả công việc.
Giảm chi phí lao động: Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu cao, robot giúp giảm chi phí vận hành và tiền lương lao động dài hạn.
Chính xác và giảm sai sót: Robot thực hiện công việc với độ chính xác cao, giảm thiểu lỗi và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Cải thiện an toàn: Robot có thể làm các công việc nguy hiểm, bảo vệ công nhân khỏi các tai nạn và cải thiện môi trường làm việc.
Nâng cao tính cạnh tranh: Sản phẩm chất lượng cao và giá thành cạnh tranh giúp doanh nghiệp duy trì lợi thế trên thị trường.
Khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt: Robot có thể làm việc trong các điều kiện khắc nghiệt mà con người không thể, như nhiệt độ cao hoặc môi trường độc hại.

6. Tương lai của robot công nghiệp

Tương lai của robot công nghiệp đang mở ra nhiều triển vọng thú vị với sự phát triển mạnh mẽ của các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo (AI), máy học, và Internet vạn vật (IoT). Các robot ngày càng trở nên thông minh hơn, có khả năng học hỏi và tự động hóa các nhiệm vụ phức tạp mà trước đây chỉ có con người mới có thể thực hiện. Điều này giúp các doanh nghiệp nâng cao hiệu quả và giảm thiểu chi phí, đồng thời tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao hơn.

tuong-lai-cua-robot-cong-nghiep

Một trong những xu hướng đáng chú ý là sự kết hợp giữa robot và công nghệ IoT, giúp robot không chỉ tự động hóa các công việc mà còn có khả năng giao tiếp với các thiết bị khác trong hệ thống sản xuất. Điều này tạo ra một hệ sinh thái sản xuất thông minh, nơi mọi quy trình được giám sát và tối ưu hóa liên tục. Bên cạnh đó, các robot cộng tác (cobot) sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc làm việc cùng con người, mang lại sự linh hoạt và hiệu quả cao hơn trong các môi trường sản xuất.

Với sự gia tăng áp lực về chi phí và yêu cầu về chất lượng, các doanh nghiệp sản xuất sẽ cần phải áp dụng các giải pháp tự động hóa và quản lý thông minh để duy trì sự cạnh tranh trên thị trường.

Hệ thống quản lý sản xuất SEEACT-MES của DACO - Đơn vị cung cấp giải pháp tự động hóa hàng đầu là một giải pháp tiêu biểu, giúp tích hợp các công nghệ tự động hóa vào quy trình sản xuất, nâng cao hiệu quả vận hành và giúp doanh nghiệp giảm thiểu chi phí.

Việc kết hợp robot công nghiệp với hệ thống SEEACT-MES sẽ mang lại những cải tiến đáng kể trong việc giám sát, điều phối và tối ưu hóa toàn bộ quy trình sản xuất, tạo ra một môi trường sản xuất thông minh, linh hoạt và hiệu quả. Để được tư vấn, bạn hãy liên hệ đến hotline: 0904.675.995.

Xem thêm: Tìm hiểu về MES và giải pháp SEEACT-MES của DACO

Cuối cùng, Robot công nghiệp không chỉ thay đổi cách thức sản xuất mà còn mở ra những cơ hội mới cho các doanh nghiệp. Hãy bắt đầu triển khai sử dụng robot để nâng cao hoạt động sản xuất của doanh nghiệp bạn ngay từ hôm nay và nhận được những thành tựu đáng mong ước.

Xem thêm:

Sản Phẩm Liên quan