Tìm hiểu Cánh Tay Robot Công Nghiệp Là Gì? Cấu Tạo, Phân Loại & Ứng Dụng

Cánh tay Robot công nghiệp là loại thiết bị công nghệ cao phải có  trong hầu hết các dây chuyền sản xuất hiện đại. Với khả năng làm việc chính xác, tốc độ cao và linh hoạt vượt trội, thiết bị này đã giúp tối ưu hóa năng suất mà còn góp phần giảm thiểu sai sót và chi phí vận hành. Vậy Cánh tay Robot công nghiệp là gì, cấu tạo, phân loại & Ứng dụng trong lĩnh vực nào. Hãy cùng Myrobot khám phá chi tiết trong bài viết dưới đây.

Tìm hiểu cánh tay Robot công nghiệp là gì?

Cánh tay Robot công nghiệp, có tên gọi khác là robot có khớp nối hoặc cánh tay cơ khí. Đây là một thiết bị tự động được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ công nghiệp linh hoạt và hiệu quả. Giống như cánh tay con người, nó sở hữu nhiều khớp nối, cho phép thực hiện các chuyển động đa chiều trong không gian ba chiều.

Với khả năng mô phỏng các cử động tinh tế của con người, cánh tay robot công nghiệp đã cách mạng hóa các quy trình chế tạo, lắp ráp và xử lý sản phẩm. Từ những thao tác lặp đi lặp lại, đòi hỏi độ chính xác cao, đến các công việc nặng nhọc hoặc nguy hiểm mà con người khó đảm nhận. Loại thiết bị này đã nâng cao năng suất, cải thiện chất lượng và tối ưu hóa chi phí sản xuất.

Cấu tạo chung của các cánh tay Robot công nghiệp

Khớp nối (Joints)

Khớp nối hoạt động tương tự như các khớp trên cơ thể con người, là điểm kết nối giữa các bộ phận, giúp tạo ra các chuyển động linh hoạt. Gồm các loại khớp:

• Khớp xoay: Các bộ phận quay quanh trục cố định, tạo chuyển động dạng vòng cung.
• Khớp tịnh tiến: Các bộ phận di chuyển thẳng theo một đường thẳng.
• Khớp cầu, khớp trụ và khớp phẳng: Chuyển động đa chiều, tăng khả năng tiếp cận không gian làm việc phức tạp.
• Số lượng và loại khớp ảnh hưởng trực tiếp đến số bậc tự do (DOF), từ đó quyết định khả năng thao tác, linh hoạt và chính xác của robot.

Tay máy (Arm/Linkage)

Tay máy là các thanh nối giữa các khớp, tạo thành cấu trúc cơ học của cánh tay robot. Hầu hết bộ phận tay mày được làm từ hợp kim nhôm, sợi carbon hoặc vật liệu nhẹ, bền chắc. Nhằm giảm tải cho bộ truyền động, tối ưu tầm với (reach) và không gian làm việc (workspace) của robot.

Bộ truyền động (Actuators)

Bộ truyền động cung cấp năng lượng cho các khớp robot và quyết định khả năng vận hành. Bao gồm:

• Động cơ điện: Độ chính xác cao, điều khiển linh hoạt, dễ tích hợp với hệ thống điện tử.
• Bộ truyền động khí nén: Tốc độ cao, lực lớn, phù hợp cho các thao tác nhanh, đơn giản.
• Bộ truyền động thủy lực: Lực rất mạnh, lý tưởng cho nâng hạ vật nặng, nhưng hệ thống phức tạp và cần bảo trì cẩn thận.

Bộ chấp hành cuối (End-effector/Tooling)

Tương tác với đối tượng làm việc, quyết định chức năng của robot. Các loại phổ biến bao gồm:

• Kẹp (Grippers): Nắm giữ và di chuyển vật thể, gồm kẹp song song, kẹp góc hoặc kẹp ngón tay.
• Giác hút (Vacuum Grippers): Nâng vật mặt phẳng bằng áp suất chân không.
• Súng phun sơn, mỏ hàn, máy mài, máy khoan, camera, cảm biến lực: Hỗ trợ các ứng dụng chuyên dụng khác nhau.

Cảm biến (sensor)

Cảm biến là “giác quan” của robot, cung cấp thông tin về môi trường làm việc và trạng thái robot. Gồm có:

• Cảm biến vị trí (Position Sensors): Xác định vị trí và góc quay của các khớp.
• Cảm biến lực/momen (Force/Torque Sensors): Đo lực tác động lên cánh tay robot hoặc bộ phận chấp hành cuối.
• Cảm biến thị giác (Vision Sensors): Nhận diện vật thể, xác định vị trí và hướng di chuyển.
• Cảm loại biến khác chẳng hạn như tiệm cận, va chạm, nhiệt độ,…

Phân loại và ứng dụng của từng loại cánh tay robot công nghiệp  

Phân loại theo cấu trúc khớp

Cánh tay robot tọa độ vuông góc (Cartesian Robot)

Hay thường gọi là robot tuyến tính (Linear Robot), có ba khớp tịnh tiến vuông góc với nhau tương ứng theo các trục X, Y và Z.

• Đặc điểm: Chuyển động thẳng, đơn giản và chính xác cao.
• Ưu điểm: Dễ lập trình, bảo trì, hoạt động ổn định.
• Nhược điểm: Không linh hoạt, phạm vi chuyển động hạn chế theo hướng nghiêng hoặc xoay.
• Ứng dụng: Dùng trong các dây chuyền pick & place, gia công CNC, in 3D, đóng gói tự động.

Cánh tay robot tọa độ trụ (Cylindrical Robot)

Robot này kết hợp chuyển động xoay quanh trục và tịnh tiến dọc theo trục, tạo ra không gian làm việc hình trụ.

• Đặc điểm: Có ít nhất một khớp quay và một khớp trượt.
• Ưu điểm: Dễ dàng tiếp cận vật thể theo phương dọc, cấu trúc gọn gàng.
• Nhược điểm: Không phù hợp với các thao tác phức tạp trong không gian ba chiều.
• Ứng dụng: Thường dùng trong vận chuyển vật liệu, hàn, lắp ráp tự động.

Robot tọa độ cầu (Spherical hoặc Polar Robot)

Cấu trúc robot này bao gồm một khớp quay, một khớp gập và một khớp trượt, hoạt động trong không gian hình cầu.

• Ưu điểm: Linh hoạt trong việc tiếp cận vật thể từ nhiều góc độ.
• Nhược điểm: Độ chính xác thấp hơn Cartesian, khó lập trình hơn.
• Ứng dụng: Phù hợp với các công việc như hàn hồ quang, sơn phủ, bốc xếp hàng hóa.

Cánh tay robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm)

Robot SCARA có cấu trúc gồm hai khớp xoay song song và một khớp tịnh tiến theo trục Z, di chuyển linh hoạt trong mặt phẳng ngang.

• Ưu điểm: Tốc độ cao, độ chính xác tốt, chiếm ít diện tích.
• Nhược điểm: Hạn chế trong chuyển động theo phương thẳng đứng.
• Ứng dụng: Dùng phổ biến trong lắp ráp linh kiện điện tử, đóng gói, xếp sản phẩm nhẹ.

Cánh tay robot khớp nối (Articulated Robot)

Đây là loại phổ biến và linh hoạt nhất, có nhiều khớp xoay nối tiếp nhau (thường từ 4 đến 7 khớp). Cấu trúc của robot này mô phỏng gần giống cánh tay người.

• Ưu điểm: Linh hoạt cao, có thể thao tác ở nhiều hướng, tầm hoạt động rộng.
• Nhược điểm: Giá thành cao, hệ thống điều khiển phức tạp.
• Ứng dụng: Rất đa dạng – hàn, sơn, lắp ráp, đóng gói, bốc xếp, xử lý vật liệu.

Robot song song (Parallel hoặc Delta Robot)

Loại robot này có nhiều tay đòn song song kết nối giữa bệ cố định và bệ di chuyển.

• Ưu điểm: Nhẹ, nhanh, độ chính xác cao.
• Nhược điểm: Phạm vi hoạt động hẹp, không phù hợp cho tải trọng lớn.
• Ứng dụng: Đóng gói thực phẩm, phân loại sản phẩm, xếp hàng tốc độ cao. 

Phân loại theo số bậc tự do – DOF

Số bậc tự do (DOF) là số chuyển động độc lập mà robot có thể thực hiện. Robot càng nhiều DOF thì khả năng thao tác và linh hoạt trong không gian càng cao.

• Robot 3 DOF: Dùng cho các tác vụ cơ bản như gắp – đặt, di chuyển trong không gian giới hạn.
• Robot 4 DOF: Có thêm khớp xoay ở cổ tay, giúp thay đổi hướng của đầu gắp.
• Robot 5 DOF: Linh hoạt hơn, thích hợp cho lắp ráp chi tiết nhỏ hoặc hàn, phun keo.
  
• Robot 6 DOF: Phổ biến nhất, mô phỏng chuyển động cánh tay người, ứng dụng trong ô tô, điện tử, cơ khí.
• Robot > 6 DOF: Cao cấp, có thể tránh chướng ngại vật và làm việc trong không gian hẹp, dùng trong hàng không, y tế, vi mạch.

Lời kết 

Cánh tay robot công nghiệp đang trở thành xu hướng tất yếu trong thời đại tự động hóa và chuyển đổi số. Với sự phát triển không ngừng của trí tuệ nhân tạo (AI), cảm biến thông minh và công nghệ điều khiển hiện đại, các robot ngày nay không chỉ thực hiện thao tác cơ học, mà còn có khả năng tự học, thích nghi và phối hợp linh hoạt trong môi trường sản xuất.

Trong tương lai, cánh tay robot công nghiệp sẽ đóng vai trò trung tâm trong nhà máy thông minh (Smart Factory), giúp tối ưu năng suất, tiết kiệm năng lượng và đảm bảo chất lượng vượt trội. Doanh nghiệp nắm bắt sớm xu hướng này sẽ tăng lợi thế cạnh tranh, hướng đến sản xuất thông minh, bền vững và hiệu quả hơn.

Xem thêm: Tìm Hiểu Cánh Tay Robot Thủy Lực Là Gì? Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động & Ứng Dụng

Tại Myrobot.asia, chúng tôi cung cấp giải pháp robot công nghiệp toàn diện, từ tư vấn, thiết kế đến triển khai. Giúp doanh nghiệp dễ dàng tiếp cận công nghệ hiện đại và bắt kịp xu hướng tự động hóa sản xuất 4.0. 

MYROBOT - Chúng tôi là chuyên gia trong mảng sản xuất, cung cấp và phân phối các hệ thống thiết bị robot phục vụ công nghiệp...Được khách hàng tin dùng tại Việt Nam.