Robot Công Nghiệp Là Gì? Phân Loại Và Ứng Dụng Trong Sản Xuất Hiện Đại

Robot công nghiệp đang ngày càng trở nên phổ biến, thay thế con người thực hiện nhiều công đoạn phức tạp, khó khăn trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp đồng thời nâng cao năng suất công việc. Để tìm hiểu cụ thể robot công nghiệp là gì, vai trò của các loại robot công nghiệp trong các nhà máy sản xuất và một số loại robot công nghiệp phổ biến hiện nay, bạn có thể tham khảo trong bài viết Cơ Khí Anpha – Anpha Tech chia sẻ dưới đây.

Robot công nghiệp là gì?

Robot công nghiệp (Industrial Robotics) là những cỗ máy được sản xuất, lập trình với khả năng di chuyển linh hoạt để thực hiện các nhiệm vụ sản xuất một cách tự động.

Để có một định nghĩa chính xác nhất, chúng ta cần dựa vào các tiêu chuẩn quốc tế được công nhận rộng rãi như:

• Theo tiêu chuẩn Quốc tế ISO 8373: Tiêu chuẩn này định nghĩa robot công nghiệp là một tay máy được điều khiển tự động, có thể tái lập trình, đa chức năng, có khả năng di chuyển theo ba hoặc nhiều trục, được cố định tại chỗ hoặc di động để sử dụng trong các ứng dụng tự động hóa công nghiệp.
• Theo tiêu chuẩn RIA (Mỹ): Hiệp hội Công nghiệp Robot của Mỹ định nghĩa robot là một hoặc 2 tay máy đa năng có thể tái lập trình được thiết kế để di chuyển vật liệu, bộ phận, công cụ hoặc các thiết bị chuyên dụng thông qua các chuyển động được lập trình thay đổi để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau thay thế cho con người.
• Theo tiêu chuẩn AFNOR (Pháp): Tổ chức tiêu chuẩn hóa của Pháp nhấn mạnh robot công nghiệp là một cơ cấu chuyển động được lập trình sẵn, có thể chuyển động theo nhiều trục và khả năng phối hợp chuyển động để thực hiện các công việc tuần hoàn.
• Theo tiêu chuẩn ГОСТ (Nga): Tiêu chuẩn của Nga cũng mô tả robot là một máy tự động, cố định hoặc di động, bao gồm một tay máy và một thiết bị điều khiển được lập trình lại để thực hiện các chức năng vận động và điều khiển trong quá trình sản xuất.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của robot công nghiệp

Để hiểu rõ hơn về cách mà một robot công nghiệp hoạt động, trước hết chúng ta cần xem xét các bộ phận cấu thành nên nó.

Cấu tạo của robot công nghiệp

Một số các bộ phận chính và cơ bản nhất của hầu hết robot công nghiệp gồm:

• Cánh tay robot: Đây là bộ phận chính thường được ví như cánh tay của con người. Nó bao gồm các liên kết và khớp cho phép robot chuyển động và thực hiện những thao tác đã được lập trình.
• Bộ điều khiển: Đây có thể xem là bộ não của robot, bộ điều khiển có chứa máy tính và phần mềm để xử lý thông tin, lưu trữ chương trình được cài đặt và gửi tín hiệu để điều khiển những cánh tay thực hiện các động tác theo lập trình.
• Thiết bị đầu cuối: Đây là công cụ được gắn vào đầu cánh tay robot để thực hiện các nhiệm vụ cụ thể của nó. Ví dụ: mỏ hàn, tay gắp, đầu phun sơn, camera… Một robot công nghiệp có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau bằng cách thay thế các thiết bị đầu cuối này.
• Hệ thống truyền động: Bộ phận này bao gồm các động cơ ở mỗi khớp có tác dụng cung cấp năng lượng để cánh tay robot di chuyển. Có nhiều hệ thống truyền động khác nhau có thể sử dụng trên robot công nghiệp như: truyền động điện, khí nén, thủy lực,…
• Cảm biến: Bộ phận cảm biến trên robot có tác dụng giúp nó nhận biết môi trường xung quanh như vị trí vật thể, lực tác động, khoảng cách. Nó có vai trò tương tự như ti và mắt ở người. Việc tích hợp các cảm biến lên robit công nghiệp giúp nó nên thông minh, linh hoạt hơn hơn.

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của robot khá đơn giản. Trước tiên là kỹ sư hoặc người vận hành thiếu vị sẽ tạo ra một chương trình trên bộ điều khiển, chỉ định các chuỗi chuyển động, tốc độ và hành động mà robot cần thực hiện. Tiếp đến, chương trình này được cài đặt vào bộ nhớ, sau đó bộ điều khiển tiếp nhận thông tin rồi gửi tín hiệu điện đến các động cơ trong hệ thống truyền động.

Khi các động cơ truyền động quay, làm cho các khớp của cánh tay robot di chuyển theo đúng hướng đã được lập trình, từ đó đưa thiết bị đầu cuối đến vị trí mong muốn để thực hiện công việc. Trong suốt quá trình thực hiện công việc, các cảm biến liên tục gửi dữ liệu về lại bộ điều khiển, điều này giúp robot có thể điều chỉnh mọi chuyển động của đầu cuối một cách chính xác và an toàn.

Phân loại robot công nghiệp

Robot công nghiệp có rất nhiều loại và thường được phân loại dựa vào công năng sử dụng. Một số loại robot công nghiệp được dùng phổ biến nhất trong các nhà máy hiện nay gồm:

Robot có khớp nối (Robot cánh tay công nghiệp)

Robot có khớp nối là loại robot công nghiệp được sử dụng phổ biến nhất, nó thường được gọi là robot cánh tay công nghiệp. Cấu tạo của robot có khớp nối gồm từ 3 đến 6 khớp xoay giúp cánh tay có thể mô phỏng gần giống nhất với cánh tay người.

Với lợi thế về sự linh hoạt, phạm vi làm việc lớn và có thể tiếp cận những vị trí phức tạp. Robot cánh tay con người thường được sử dụng cho các mục đích như: Hàn, sơn, lắp ráp, bốc xếp hàng hóa, đánh bóng,…

Robot cộng tác (Cobot)

Robot cộng tác là loại robot được thiết kế để làm việc an toàn bên cạnh con người mà không cần có hàng rào bảo vệ. Thiết bị này thường được trang bị cảm biến lực và các tính năng an toàn tiên tiến để có thể dừng lại ngay khi có va chạm, rất an toàn với người sử dụng.

Đa phần robot cộng tác đều được dùng để hỗ trợ con người trong các công đoạn như: Lắp ráp, kiểm tra chất lượng, bốc dỡ hàng hóa.

Robot công nghiệp tự động hàn

Robot công nghiệp tự động hàn cũng là loại robot được ứng dụng rất phổ biến. Nó được thiết kế, chế tạo và lập trình để thực hiện các nhiệm vụ hàn các mối nối như: Hàn điểm (spot welding) và hàn hồ quang (arc welding) với độ chính xác và ổn định vượt trội so với con người, tạo ra các mối hàn đồng đều, chất lượng và đẹp mắt. Robot công nghiệp hàn tự động là một phần không thể thiếu trong dây chuyền sản xuất ô tô.

Robot công nghiệp gắp sản phẩm

Robot công nghiệp gắp sản phẩm hay còn gọi là robot “pick-and-place”, chúng được chế tạo và lập trình với nhiệm vụ để gắp các vật thể từ vị trí này và đặt vào vị trí khác.

Loại robot này được ứng dụng rất đa dạng, từ gắp các con chip điện tử siêu nhỏ cho đến nâng các tấm kim loại lớn trong ngành cơ khí.

Robot Sơn

Ứng dụng chính của robot sơn là tự động phun sơn lên bề mặt sản phẩm. Mỗi thao tác robot thực hiện đều được lập trình sẵn nên có độ chính xác cao, điều này có tác dụng giúp cho lớp sơn được phủ đều khắp bề mặt, giảm thiểu tình trạng lãng phí sơn và đặc biệt là đảm bảo an toàn cho con người, tránh tình trạng công nhân hít phải sơn độc hại, ảnh hưởng đến sức khỏe.

Robot xếp pallet

Loại robot này được chế tạo với chức năng chính là thực hiện công việc bốc xếp các thùng hàng, sản phẩm lên pallet theo một mẫu đã được lập trình sẵn. Chúng giúp tăng tốc độ đóng gói cuối dây chuyền và giải phóng sức lao động con người khỏi công việc nặng nhọc, lặp đi lặp lại.

Phân loại robot theo ngành nghề

Ngoài những loại phổ biến được đề cập đến trên, robot công nghiệp còn được phân loại theo ngành nghề, lĩnh vực sản xuất, cụ thể như:

• Robot trong ngành sản xuất ô tô
• Robot sử dụng trong gia công cơ khí
• Robot trong ngành dược phẩm, y tế
• Robot công nghiệp trong ngành hóa chất
• Robot trong ngành chế tạo linh kiện điện tử
• Robot sử dụng trong ngành công nghiệp gỗ

Ứng dụng robot công nghiệp trong các ngành

Ngày nay, robot được ứng dụng vô cùng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp sản xuất. Dưới đây là ứng dụng của robot công nghiệp trong một số ngành nghề chủ chốt, mũi nhọn.

Ứng dụng trong ngành ô tô

Ngành công nghiệp ô tô là được ví như khách hàng lớn nhất của robot công nghiệp. Nó đảm nhiệm hầu hết tất cả các khâu nặng nhọc và đòi hỏi độ chính xác cao như hàn thân xe, lắp ráp, sơn và kiểm tra.

Nhờ ứng dụng robot công nghiệp vào sản xuất mà năng xuất công việc được nâng cao, công nhân được giải phóng khỏi các khâu làm việc nặng nhọc, độc hại đồng thời hạn chế tối đa những rủi ro xảy ra do yếu tố con người.

Ứng dụng trong ngành điện tử

Trong ngành công nghiệp sản xuất điện tử, robot SCARA và Delta được sử dụng rộng rãi để lắp ráp các linh kiện siêu nhỏ lên bảng mạch, hàn vi mạch và kiểm tra sản phẩm với độ chính xác đến từng micromet mà mắt người và tay người không thể thực hiện ổn định.

Ứng dụng trong ngành thực phẩm

Trong ngành thực phẩm, robot công nghiệp được sản xuất từ vật liệu chống gỉ và có thiết kế dễ vệ sinh được dùng để đóng gói phân loại sản phẩm, và xử lý nguyên liệu. Chúng giúp đảm bảo các tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm nghiêm ngặt đồng thời tăng tốc độ sản xuất và số lượng sản phẩm.

Ứng dụng trong ngành dược phẩm, y tế

Các hệ thống robot công nghiệp được ứng dụng vào ngành dược phẩm và y tế để tự động hóa nhiều công đoạn trong quy trình sản xuất dược phẩm, từ đó nâng cao năng suất làm việc. Trong lĩnh vực y tế, robot công nghiệp được ứng dụng để chế tạo ra các bộ phần giả với độ chính xác cao, gần như tuyệt đối

Các thương hiệu robot hàng đầu thế giới

Thị trường robot công nghiệp được thống trị bởi một vài thương hiệu lớn đến từ Nhật Bản và châu Âu như:

• FANUC (Nhật Bản): Là thương hiệu sản xuất robot công nghiệp lớn nhất thế giới, nổi tiếng với các sản phẩm màu vàng đặc trưng, rất mạnh trong ứng dụng cho máy CNC.
• ABB (Thụy Sĩ – Thụy Điển): Đây là một trong những nhà tiên phong, cung cấp dải sản phẩm robot rất rộng, từ robot hàn, robot sơn đến cobot,… phục vụ cho nhu cầu sử dụng đa dạng của thị trường.
• Yaskawa Motoman (Nhật Bản): Đây là một thương hiệu nổi tiếng với các dòng robot hàn hồ quang và robot xử lý vật liệu.
• KUKA (Đức): Các robot màu cam của KUKA được ứng dụng rất phổ biến trong ngành công nghiệp ô tô châu Âu, đặc biệt là tại Đức.
• Mitsubishi Electric (Nhật Bản): Thương hiệu này chuyên cung cấp các dòng robot nhỏ gọn, tốc độ cao dành cho ngành điện tử và lắp ráp.

Những lợi ích khi triển sử dụng robot công nghiệp

Đầu tư vào robot là một quyết định chiến lược quan trọng. Doanh nghiệp cần cân nhắc kỹ lưỡng giữa lợi ích và thách thức.

Việc ứng dụng robot công nghiệp vào các dây chuyền sản xuất mang đến rất nhiều lợi ích khác nhau cho doanh nghiệp như:

Sử dụng robot công nghiệp góp phần nâng cao năng suất công việc vì robot có thể hoạt động 24/7 không mệt mỏi, với tốc độ và sự ổn định cao hơn con người. Chất lượng sản phẩm được tạo ra bởi robot cũng đồng đều, chính xác hơn.

Việc ứng dụng robot vào những công đoạn quan trọng của dây chuyền cũng giúp tiết kiệm chi phí nhân công, tránh lãng phí nguyên vật liệu. Đặc biệt là robot hoàn toàn có thể thay thế con người làm việc trong các môi trường nguy hiểm, độc hại hoặc các công việc nặng nhọc, dễ gây tai nạn.

Kết luận

Mong rằng với những chia sẻ chi tiết của Cơ Khí Anpha trong bài viết trên đã giúp bạn đọc hiểu rõ robot công nghiệp là gì, cấu tạo, phân loại và ứng dụng của chúng trong các ngành công nghiệp hiện nay.