Phân loại robot theo mức tương tác với con người

Cách phân loại theo hình dáng chỉ nói lên robot làm được gì. Cách phân loại theo mức tương tác với người mới nói lên bạn phải chuẩn bị những gì để đưa nó vào xưởng — và đây thường là phần tốn kém hơn.

Mức một: cách ly hoàn toàn

Robot làm việc trong một không gian có rào cứng, cửa có khoá liên động. Người mở cửa thì robot dừng. Đây là mô hình mặc định của robot công nghiệp trong nhiều thập niên.

Ưu điểm là đơn giản và rẻ về mặt tư duy: bạn không cần chứng minh robot an toàn, chỉ cần chứng minh người không vào được khi robot đang chạy. Robot bên trong có thể chạy hết tốc độ, mang tải nặng, chuyển động mạnh.

Nhược điểm là diện tích và khâu tiếp liệu. Rào chiếm chỗ, và mỗi lần đưa phôi vào hay lấy thành phẩm ra đều phải qua cửa hoặc qua băng chuyền xuyên rào.

Mức hai: chia ca không gian

Người và robot dùng chung một vùng nhưng không cùng lúc. Robot làm xong lùi ra, hệ thống xác nhận robot đã vào vị trí an toàn và dừng có giám sát, khi đó người mới được vào thao tác.

Điểm mấu chốt là trạng thái dừng phải được giám sát bằng mạch an toàn, không phải chỉ là lệnh phần mềm. Robot vẫn giữ điện để duy trì tư thế, nhưng bất kỳ chuyển động ngoài ý muốn nào cũng phải kích hoạt cắt điện.

Mô hình này hợp với các trạm mà người phải kiểm tra hoặc gá phôi bằng tay giữa các chu kỳ máy.

Mức ba: phối hợp trong cùng thời gian

Người và robot cùng hoạt động trong vùng chung, nhưng hệ thống liên tục đo khoảng cách giữa hai bên và điều chỉnh tốc độ robot theo khoảng cách đó. Người lại gần thì robot chậm dần; gần quá thì dừng; lùi ra thì robot tăng tốc trở lại.

Cách này giữ được năng suất khá tốt vì robot không phải dừng hẳn mỗi lần có người. Đổi lại nó đòi hệ cảm biến bao quát toàn vùng và tính toán thời gian dừng thực tế — bao gồm cả quãng đường robot còn trôi sau khi nhận lệnh dừng.

Sai lầm phổ biến là quên tính quãng đường trôi này khi robot mang tải nặng, khiến khoảng cách bảo vệ tính ra nhỏ hơn thực tế cần.

Mức bốn: cộng tác thật sự

Ở mức cao nhất, người và robot chạm vào cùng một vật, đôi khi chạm cả vào nhau, mà không cần rào. Có hai cách kỹ thuật thường dùng.

Dẫn hướng bằng tay: người nắm robot và kéo nó tới vị trí mong muốn, robot chỉ hỗ trợ nâng tải. Chuyển động chỉ xảy ra khi người chủ động tạo ra.

Giới hạn công suất và lực: robot được thiết kế sao cho nếu có va chạm, lực và áp suất truyền lên cơ thể người nằm dưới ngưỡng gây thương tích. Điều này đòi robot nhẹ, bo tròn cạnh, bọc mềm và có cảm biến phát hiện va chạm nhanh.

Cần nhớ: không có robot nào an toàn tự thân. Một robot cộng tác cầm dao cắt hay cầm phôi sắc vẫn nguy hiểm. Mức an toàn thuộc về cả ứng dụng, không riêng cái máy.

Chọn mức nào cho trạm của mình

Đi từ nhu cầu thao tác của con người, không đi từ loại robot muốn mua.

• Người không cần vào vùng khi máy chạy → mức một, rẻ nhất và ít rủi ro nhất.
• Người vào giữa các chu kỳ → mức hai, chi phí thấp mà vẫn linh hoạt.
• Người ra vào liên tục nhưng không chạm vào robot → mức ba.
• Người và robot cùng thao tác trên một vật → mức bốn.

Một trạm mức bốn tốn nhiều công đánh giá và thường chạy chậm hơn hẳn. Nếu tổ chức lại thao tác mà đưa được về mức hai, gần như luôn nên làm vậy.

Câu hỏi thường gặp

Đọc thêm trong Đầu tư & tổng chi phí sở hữu và Thuật ngữ robotics.