I. Robot công nghiệp

1. Khái niệm và đặc điểm

Robot được hiểu là một loại máy có khả năng thực hiện các công việc một cách tự động, được điều khiển thông qua chương trình từ máy tính hoặc các vi mạch điện tử.

Robot công nghiệp chính là robot được ứng dụng trong sản xuất công nghiệp nhằm thực hiện các nhiệm vụ cụ thể như: gia công chi tiết, lắp ráp sản phẩm, sơn phủ bề mặt, đóng gói hàng hoá…

Đặc điểm và vai trò nổi bật của robot công nghiệp:

• Có khả năng thay thế con người thực hiện các thao tác phức tạp, đặc biệt là làm việc trong môi trường độc hại một cách dễ dàng với yêu cầu nhanh và độ chính xác cao.
• Thực hiện các thao tác lặp đi lặp lại có chuyển động giống nhau trong mỗi chu kì (ví dụ: cấp phôi cho băng tải, lấy sản phẩm ra khỏi băng tải để kiểm tra, đóng gói).
• Thay thế con người trong những công việc nguy hiểm, độc hại (cấp và tháo phôi trên máy tự động, hàn, phun sơn, rót kim loại nóng chảy…).
• Giúp tăng năng suất lao động, tiết kiệm không gian làm việc, hạn chế chi phí không đáng có, giảm thiểu tối đa sai sót, đảm bảo an toàn sản xuất và giải phóng sức lao động con người.

2. Phân loại robot

Trong hệ thống sản xuất tự động, robot thường được phân loại dựa trên công dụng. Các loại robot phổ biến gồm:

• Robot hàn: Có nhiệm vụ hàn nối các chi tiết hay bộ phận của sản phẩm.
• Robot lắp ráp: Đảm nhận việc lắp ráp các chi tiết khác nhau thành một thành phẩm hoặc bán thành phẩm.
• Robot gia công: Thực hiện các công việc gia công sản phẩm trong dây chuyền sản xuất. Trong xử lí bề mặt (mài, đánh bóng), robot cần được trang bị thêm công nghệ cảm ứng lực.
• Robot vận chuyển: Vận chuyển các chi tiết, sản phẩm trong dây chuyền sản xuất đến các vị trí cho nguyên công tiếp theo. Khi thực hiện nhiệm vụ vận chuyển, robot được trang bị bàn tay kẹp.
• Robot đóng gói: Thực hiện nhiệm vụ đóng gói sản phẩm trong dây chuyền sản xuất.

Ngoài ra, trong việc kiểm tra chất lượng sản phẩm, robot cần được trang bị thêm camera và công nghệ quét 3D; trong việc lắp ráp, ngoài dụng cụ, robot cần trang bị thêm cảm biến nhận diện hình ảnh.

II. Dây chuyền sản xuất tự động

1. Dây chuyền sản xuất tự động

Dây chuyền sản xuất là một tập hợp các hoạt động được thiết lập để thực hiện các công việc một cách tuần tự, liên tục như lắp ráp hoặc chế tạo ra sản phẩm. Sản xuất theo dây chuyền là hình thức đặc trưng của nền sản xuất quy mô lớn – mỗi vị trí trên dây chuyền có nhiệm vụ thực hiện một công đoạn cụ thể, đối tượng sản xuất được di chuyển lần lượt qua các vị trí.

Dây chuyền sản xuất tự động là tổ hợp của các máy và thiết bị tự động (trong đó có thể có cả robot) được sắp xếp theo một trật tự xác định nhằm thực hiện các công việc khác nhau để hoàn thành công tác sản xuất, chế tạo, lắp ráp sản phẩm. Trong dây chuyền sản xuất tự động, con người không tham gia trực tiếp vào các công đoạn sản xuất mà chỉ đóng vai trò thiết kế, giám sát và hiệu chỉnh.

Các thành phần cơ bản của một dây chuyền sản xuất tự động:

• Robot hỗ trợ: Nhằm hỗ trợ các tác vụ phụ như cấp phôi, lấy chi tiết…
• Robot chức năng: Trực tiếp thực hiện một công đoạn trong quá trình sản xuất sản phẩm, ví dụ: gia công, lắp ráp, hàn, sơn phủ…
• Máy công tác: Thực hiện công đoạn sản xuất trong quá trình sản xuất, ví dụ: máy tiện, máy phay…
• Băng tải: Thực hiện chức năng di chuyển đối tượng sản xuất đến các vị trí khác nhau. Ngoài băng tải, các dây chuyền còn có thể sử dụng thiết bị vận chuyển di động như xe nâng, xe tự hành…

2. Một số dây chuyền sản xuất tự động

a) Dây chuyền sản xuất tự động cứng

Khái niệm: Là dây chuyền mà trong đó các quá trình chế tạo, sản xuất và lắp ráp tự động được thiết lập bởi các máy công tác, máy gia công tự động cứng. Máy tự động cứng điều khiển hoạt động của máy nhờ các cơ cấu cơ khí. Phương pháp điển hình là sử dụng kết cấu cam để điều khiển hoạt động máy. Ngày nay các máy tự động cứng ngày càng ít được sử dụng và dần được thay thế bởi các máy tự động mềm.

Đặc điểm:

• Năng suất và độ ổn định cao
• Chi phí đầu tư không quá lớn
• Độ linh hoạt thấp – khi cần thay đổi chương trình sản xuất phải thiết kế, chế tạo lại cơ cấu điều khiển, hiệu chỉnh lại các máy…

Vai trò của robot: Robot có thể được sử dụng tham gia hỗ trợ các hoạt động của dây chuyền (chủ yếu ở vai trò robot hỗ trợ).

b) Dây chuyền sản xuất tự động mềm

Khái niệm: Là dây chuyền có thể gia công, chế tạo được nhiều loại sản phẩm khác nhau. Quá trình sản xuất được thực hiện bởi các máy tự động mềm – đây là các loại máy móc, thiết bị được điều khiển bằng kĩ thuật số thông qua máy tính.

Đặc điểm:

• Năng suất cao, nhưng độ ổn định thường không cao bằng tự động cứng do các thiết bị thường chứa nhiều linh kiện điện tử
• Chi phí đầu tư cao
• Độ linh hoạt cao – dễ dàng thay đổi chương trình để gia công chế tạo các chi tiết cơ khí khác nhau

Vai trò của robot: Robot được sử dụng ở nhiều công đoạn hơn so với dây chuyền tự động cứng:

• Robot hỗ trợ: Hỗ trợ cấp phôi, lấy chi tiết; robot vận chuyển (AGV – Automated Guided Vehicle)…
• Robot chức năng: Robot hàn, robot sơn, robot lắp ráp…

ThS. Hồ Thị Thư

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Công Nghệ THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Công nghệ, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Hoàng Hoa Thám