Trong quá trình tự động hóa nhà máy, lựa chọn đúng robot là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất, chất lượng và hiệu quả đầu tư của doanh nghiệp. Tuy nhiên, giữa rất nhiều dòng robot công nghiệp với tải trọng, tầm với, tốc độ và cấu hình khác nhau, việc lựa chọn thiết bị phù hợp không đơn giản chỉ dựa trên thương hiệu hay giá thành.

Các thông số lựa chọn robot cần được đánh giá dựa trên công việc thực tế, sản phẩm, môi trường vận hành, sản lượng yêu cầu cũng như khả năng tích hợp với dây chuyền hiện có. Một robot có thông số rất cao nhưng không phù hợp với ứng dụng vẫn có thể dẫn đến đầu tư dư thừa hoặc không đạt hiệu quả mong muốn.

Thông số lựa chọn robot gồm những gì?

Về cơ bản, quá trình lựa chọn robot cần xem xét sự tương thích giữa loại robot, tầm với, tải trọng, tốc độ, công việc, sản phẩm và môi trường vận hành. Ngoài ra, doanh nghiệp cũng cần tính đến yêu cầu về sản lượng, diện tích lắp đặt, khả năng kết nối với hệ thống hiện hữu và mục tiêu tự động hóa.

Dưới đây là những tiêu chí quan trọng cần đánh giá trước khi lựa chọn robot.

1. Tải trọng robot

Tải trọng (Payload) là một trong những thông số lựa chọn robot quan trọng nhất. Đây là khả năng tải mà robot có thể xử lý trong quá trình vận hành.

Khi tính tải trọng, không nên chỉ tính khối lượng sản phẩm. Tổng tải thực tế cần xem xét cả sản phẩm, đầu gắp (gripper), thiết bị công nghệ và các phụ kiện gắn trên cổ tay robot.

Ví dụ, nếu robot được sử dụng để gắp một thùng hàng nặng, doanh nghiệp cần tính cả trọng lượng của bộ kẹp. Việc lựa chọn robot có tải trọng phù hợp giúp robot vận hành ổn định, tránh quá tải và đảm bảo tuổi thọ thiết bị.

Tùy ứng dụng, yêu cầu tải trọng sẽ rất khác nhau. Robot gắp linh kiện điện tử có thể cần tải trọng nhỏ, trong khi robot palletizing hoặc handling có thể phải xử lý các tải trọng lớn hơn.

ROKAE XMATE CR35 SERIES – Cobot tải lớn, tái định nghĩa sức mạnh & sự linh hoạt

2. Tầm với của robot

Tầm với (Reach) quyết định phạm vi không gian mà robot có thể tiếp cận.

Đây là thông số đặc biệt quan trọng khi robot được lắp đặt trong dây chuyền có nhiều vị trí thao tác. Tầm với cần đủ để robot tiếp cận điểm lấy sản phẩm, điểm đặt sản phẩm và các vị trí trung gian trong chu trình làm việc.

Nếu tầm với quá ngắn, robot có thể không tiếp cận được toàn bộ khu vực cần thao tác. Ngược lại, lựa chọn robot có tầm với quá lớn có thể làm tăng chi phí đầu tư và chiếm nhiều không gian hơn cần thiết.

Vì vậy, doanh nghiệp nên xác định trước vùng làm việc (working envelope) của robot dựa trên layout thực tế thay vì chỉ nhìn vào con số tầm với.

3. Tốc độ và thời gian chu kỳ

Đối với những dây chuyền yêu cầu sản lượng cao, tốc độ robot và cycle time là những thông số không thể bỏ qua.

Robot công nghiệp thường được sử dụng cho các công việc có tính lặp lại cao như pick & place, đóng gói, lắp ráp, phân loại hoặc palletizing. Khả năng thực hiện chuyển động nhanh và ổn định giúp robot đáp ứng yêu cầu về throughput của dây chuyền.

Tuy nhiên, tốc độ tối đa của robot không đồng nghĩa với thời gian chu kỳ thực tế. Cycle time còn phụ thuộc vào:

• Quãng đường di chuyển.
• Khối lượng sản phẩm.
• Đầu gắp.
• Số lượng thao tác.
• Độ chính xác yêu cầu.
• Cấu hình và bố trí dây chuyền.

Do đó, khi lựa chọn robot, doanh nghiệp nên tính toán cycle time thực tế thay vì chỉ so sánh tốc độ tối đa giữa các model.

4. Độ chính xác và độ lặp lại

Với các ứng dụng lắp ráp, gia công hoặc xử lý sản phẩm yêu cầu vị trí chính xác, độ chính xác và độ lặp lại (repeatability) là yếu tố quan trọng.

Robot cần có khả năng trở lại cùng một vị trí sau nhiều chu kỳ với sai số nằm trong giới hạn cho phép của ứng dụng.

Đối với những công việc như lắp ráp linh kiện nhỏ, cấp phôi, siết vít hoặc thao tác với sản phẩm có dung sai thấp, thông số này càng cần được quan tâm.

Ngoài robot, độ chính xác của toàn bộ hệ thống còn phụ thuộc vào thiết bị gắp, cảm biến, camera vision, đồ gá và phương pháp hiệu chuẩn.

5. Loại robot phù hợp với ứng dụng

Không phải mọi robot đều phù hợp với mọi công việc. Một trong những thông số lựa chọn robot quan trọng là xác định đúng loại robot dựa trên đặc điểm ứng dụng.

Một số lựa chọn phổ biến gồm:

Robot công nghiệp: phù hợp với các công việc lặp lại, tốc độ cao và yêu cầu độ chính xác như handling, welding, painting và assembly.

Delta robot: có ưu thế về tốc độ, thường được sử dụng trong pick & place, phân loại và đóng gói, đặc biệt ở ngành thực phẩm và dược phẩm.

SCARA: có thiết kế nhỏ gọn, tốc độ và độ chính xác cao, phù hợp với các ứng dụng lắp ráp linh kiện nhỏ.

Cobot: được thiết kế để làm việc cùng con người trong những điều kiện phù hợp, đồng thời có ưu điểm về khả năng lập trình và tái triển khai.

AGV/AMR: phù hợp với bài toán vận chuyển vật liệu và hàng hóa trong nhà máy, kho hàng hoặc trung tâm phân phối. AGV thường hoạt động theo tuyến đường cố định, trong khi AMR có khả năng điều hướng linh hoạt hơn.

6. Không gian lắp đặt

Không gian nhà máy là một yếu tố thường bị bỏ qua khi lựa chọn robot.

Doanh nghiệp cần xác định vị trí đặt robot, vùng hoạt động, khoảng cách an toàn, vị trí băng tải, đồ gá và các thiết bị xung quanh. Nếu diện tích nhà máy hạn chế, những robot có thiết kế nhỏ gọn hoặc cấu hình phù hợp sẽ có lợi thế hơn.

Theo tài liệu nguồn, space optimization cần được xem xét ngay từ giai đoạn thiết kế vì một số hệ thống có thể yêu cầu thay đổi layout hiện có, trong khi robot dạng compact hoặc modular có thể phù hợp hơn với không gian hạn chế.

7. Khả năng tích hợp và mở rộng

Robot không hoạt động độc lập mà thường là một phần của cả hệ thống tự động hóa. Vì vậy, cần đánh giá khả năng kết nối robot với PLC, băng tải, cảm biến, camera vision, WMS, ERP hoặc các hệ thống phần mềm khác.

Khả năng tích hợp với hệ thống hiện hữu giúp doanh nghiệp hạn chế thay đổi không cần thiết và giảm gián đoạn trong quá trình triển khai.

Bên cạnh đó, hãy đặt câu hỏi: Hệ thống có thể mở rộng khi sản lượng tăng hoặc xuất hiện sản phẩm mới hay không?

Một giải pháp robot tốt không chỉ đáp ứng nhu cầu hiện tại mà còn cần có khả năng thích ứng với kế hoạch phát triển trong tương lai. Khả năng mở rộng cũng là một trong những tiêu chí quan trọng khi đánh giá hiệu quả đầu tư dài hạn.

Ngoài thông số kỹ thuật, cần quan tâm những gì?

Thông số kỹ thuật chỉ là một phần trong bài toán lựa chọn robot. Doanh nghiệp cũng cần đánh giá mục tiêu kinh doanh, độ phức tạp của công việc, an toàn, nhân sự và tổng chi phí sở hữu (TCO).

Trước hết, cần xác định doanh nghiệp đang muốn giảm chi phí, tăng throughput, nâng cao chất lượng hay tăng tính linh hoạt cho dây chuyền.

Tiếp theo là đặc điểm công việc: nhiệm vụ có lặp lại và ổn định hay thường xuyên thay đổi? Những bài toán phức tạp, có tính biến động cao có thể cần thêm camera, AI hoặc các công nghệ hỗ trợ ra quyết định.

Ngoài giá mua robot, TCO cần bao gồm chi phí lắp đặt, lập trình, đào tạo, bảo trì và hỗ trợ trong suốt vòng đời hệ thống.

Có nên tự lựa chọn robot hay cần đơn vị tích hợp?

Với những ứng dụng đơn giản, doanh nghiệp có thể bắt đầu từ việc xác định các yêu cầu cơ bản như tải trọng, tầm với, tốc độ và độ chính xác.

Tuy nhiên, với một hệ thống tự động hóa hoàn chỉnh, việc lựa chọn robot cần được thực hiện đồng thời với thiết kế cell robot, thiết bị gắp, PLC, vision, băng tải, safety và phần mềm điều khiển.

Đơn vị tích hợp hệ thống có thể đánh giá workflow thực tế, lựa chọn cấu hình phù hợp, thiết kế giải pháp và đảm bảo robot kết nối với các thiết bị hiện hữu. Đồng thời, họ có thể hỗ trợ đào tạo, vận hành và tối ưu hệ thống sau khi đưa vào sử dụng.

Tóm lại, lựa chọn robot không đơn thuần là tìm một model có tốc độ cao hoặc tải trọng lớn. Thông số lựa chọn robot cần được xác định dựa trên sự phù hợp giữa robot và toàn bộ bài toán ứng dụng.

Doanh nghiệp nên bắt đầu từ yêu cầu thực tế: robot làm gì, xử lý sản phẩm nào, tải bao nhiêu, cần vươn tới đâu, tốc độ bao nhiêu, độ chính xác thế nào, không gian lắp đặt ra sao và robot sẽ kết nối với hệ thống nào.

Khi những yếu tố này được xác định rõ, doanh nghiệp sẽ dễ dàng lựa chọn được robot phù hợp, tránh đầu tư dư thừa và xây dựng nền tảng tự động hóa có khả năng mở rộng trong tương lai. Như tài liệu nguồn cũng nhấn mạnh, lựa chọn robot hiệu quả nhất là khi loại robot được đồng bộ với mục tiêu kinh doanh, môi trường vận hành và năng lực nhân sự của doanh nghiệp.