Tại Trung Quốc, robot hình người đang được đưa vào các nhà máy để "siết chặt ốc vít", với đôi tay khéo léo là thành phần cốt lõi để thực hiện các thao tác giống con người. Bộ phận đầu cuối có độ chính xác cao này có yêu cầu cực kỳ cao về độ chính xác, khả năng chịu tải, tính linh hoạt, tuổi thọ và khả năng vận hành theo thời gian thực.
Những cỗ máy đã đi vào sản xuất
Vào ngày 31/10, ROSCon China 2025, hội nghị về robot, đã được tổ chức tại Thượng Hải, giới thiệu một loạt robot và linh kiện. Tại gian hàng của Lingxin Dexterity Hands, một công ty chuyên về bàn tay robot chia sẻ rằng bậc tự do là chìa khóa để đánh giá bàn tay khéo léo. Bên cạnh đó, cảm biến, động cơ và cơ cấu truyền động là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất của chúng.
So với các loại kẹp truyền thống, bàn tay khéo léo có khả năng khái quát hóa mạnh hơn và có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ cùng lúc. Hiện nay, các loại bàn tay khéo léo trên thị trường đều khá giống nhau. Càng nhiều bậc tự do thì độ khéo léo càng cao. Nhìn chung, bậc tự do lớn hơn 20 được coi là bàn tay khéo léo có độ linh hoạt cao.
Trong khi đó, động cơ nhẹ hơn và nhỏ hơn cho phép tương thích với robot hình người, mang lại khả năng cân bằng tốt hơn. Các cảm biến được tối ưu hóa cho phép kiểm soát lực chính xác hơn. Các loại truyền động chủ yếu bao gồm liên kết, truyền động trực tiếp và dây cung. Liên kết cung cấp khả năng chịu tải cao, truyền động trực tiếp cung cấp khả năng điều khiển độc lập mạnh mẽ và dây cung cung cấp tốc độ di chuyển nhanh hơn. Hiện tại, liên kết vẫn là lựa chọn hàng đầu cho các ứng dụng công nghiệp.
Xianji Semiconductor cung cấp các sản phẩm chip phục vụ cho việc phát triển bàn tay robot có độ chính xác cao, điều khiển động cơ để thu thập thông tin. Họ giải thích rằng bàn tay khéo léo tiên tiến cũng được trang bị các cảm biến để thu thập dữ liệu như lực tác động của bàn tay khéo léo và khoảng cách của nó với các vật thể.
Chưa thể bắt kịp con người
Tuy nhiên, việc triển khai robot hình người trong các nhà máy hiện đang đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm hiệu quả, tuổi thọ và tính linh hoạt. So với con người, bàn tay robot vẫn kém hiệu quả hơn và tốn kém hơn. Công nhân dây chuyền sản xuất có thể thực hiện hàng chục nghìn thao tác bằng tay mỗi ngày, và có thể phục hồi sau khi nghỉ ngơi. Không dừng lại ở đó, các thiết bị làm việc kém hiệu quả và tốn kém hơn con người, cũng dễ bị hao mòn.
Hiện nay, một thách thức lớn đối với bàn tay khéo léo là thiếu các cảm biến có khả năng đo chính xác hệ số ma sát. Là một cấu trúc cơ học, bàn tay robot bị hao mòn sau thời gian hoạt động dài, đòi hỏi phải bôi trơn thường xuyên. Do đó, cần phải phát triển một hệ thống bôi trơn tự động. Hệ thống này cần tích hợp các cảm biến theo dõi ma sát theo thời gian thực, tương tự như giám sát độ mòn của lốp xe ô tô, và tự động bổ sung chất bôi trơn; nếu không, bảo trì thủ công là lựa chọn duy nhất.
Các nhà máy có yêu cầu cực kỳ cao về tuổi thọ của thiết bị robot, nhằm tránh việc thay thế thường xuyên. Khả năng duy trì hoạt động ổn định trong thời gian dài của robot là điều kiện tiên quyết cơ bản để ứng dụng chúng trong môi trường nhà máy.
Lingxin Smart Hands, một đơn vị triển lãm, giải thích rằng trong khi tuổi thọ của hầu hết các loại tay thông minh trên thị trường thường vào khoảng 200.000 chu kỳ cầm nắm, Lingxin Smart Hands đã đạt được 500.000 chu kỳ. Với sự xuất hiện liên tục của các vật liệu mới, hiệu suất của động cơ, vít me và cảm biến sẽ được tối ưu hóa hơn nữa trong tương lai, kéo dài tuổi thọ của các thành phần cốt lõi. Kết hợp với khả năng tản nhiệt tốt hơn, điều này sẽ cải thiện toàn diện tuổi thọ của tay thông minh.
Hiện tại, các động tác cầm nắm của robot vẫn còn khá cứng nhắc. Việc tăng cường sức mạnh và khả năng cảm nhận xúc giác của bàn tay robot, cho phép nó cảm nhận áp suất và nhiệt độ như con người, là một mục tiêu lâu dài. Việc cải thiện khả năng phối hợp và hiệu suất của động cơ và cảm biến có thể giúp bàn tay khéo léo linh hoạt hơn trong việc cầm nắm, từ đó cho phép thực hiện các động tác cầm nắm chính xác trong các tình huống phức tạp.
Tại JAKA Robotics, đội ngũ kỹ thuật cho rằng máy móc cần sở hữu khả năng kiểm soát lực nhất định và vận hành chính xác cao để thích ứng tốt hơn với hoạt động trong các nhà máy ô tô và 3C. Kết luận này dựa trên kinh nghiệm thực tế trong các nhà máy sản xuất trong ngành công nghiệp ô tô, điện tử...
Hiện nay, mặc dù một số bàn tay robot có phản hồi lực, nhưng chúng vẫn chưa đạt đến tiêu chuẩn ứng dụng cấp công nghiệp và phù hợp hơn với các tình huống thương mại như cửa hàng không người lái và robot dịch vụ khách sạn. Trong các ứng dụng công nghiệp, khả năng chịu tải của bàn tay khéo léo vẫn là một điểm nghẽn cần được khắc phục.
Xét về chi phí, một báo cáo của Viện Nghiên cứu Chứng khoán TF (Trung Quốc) cho thấy, lấy robot hình người Optimus của Tesla làm ví dụ, bàn tay robot hiện chiếm tỷ trọng lớn trong tổng giá trị, khoảng 17% chi phí của Tesla Optimus thế hệ thứ hai. Tuy nhiên, với sự dẫn đầu của Tesla và các nhà sản xuất lớn tập trung vào nghiên cứu và phát triển, rất nhiều giải pháp đang nổi lên, dự kiến sẽ thúc đẩy sự phát triển công nghệ nhanh chóng và giảm chi phí linh kiện nhanh chóng.
